Reed Switch - Çalışma, Uygulama Devreleri

Bu yazıda, saz anahtarının işleyişini ve basit saz anahtar devrelerinin nasıl yapılacağını kapsamlı bir şekilde öğreniyoruz.

Reed Anahtarı nedir

Reed anahtarı, aynı zamanda reed röle olarak da adlandırılır, yakınındaki manyetik alana yanıt olarak kapanan ve açılan gizli bir çift kontaklı düşük akımlı manyetik bir anahtardır. Kontaklar bir cam tüpün içine gizlenmiştir ve uçları harici bağlantı için cam tüpün dışında sonlandırılmıştır.

Yaklaşık bir milyar çalışma özelliği ile bu cihazların işlevsel ömürleri de oldukça etkileyici görünüyor.

Dahası, manyetik anahtarlar ucuzdur ve bu nedenle her tür elektrik, elektronik uygulama için uygun hale gelir.

Reed anahtarı ne zaman icat edildi

Reed anahtarı, 1945 yılında, Dr. W.B. Ellwood ABD'de Western Electric Corporation'da çalışırken. Buluş, icat edildiği dönemden çok daha gelişmiş görünmektedir.

Saz anahtarlarının birçok önemli elektronik ve elektrik uygulamasının bir parçası haline geldiği son zamanlara kadar, elektronik mühendisleri tarafından muazzam uygulama avantajları fark edilmeye devam etti.

Reed Anahtarları Nasıl Çalışır?

Temel olarak, bir manyetik anahtar, manyeto-mekanik bir röledir. Daha kesin olmak gerekirse, manyetik bir kuvvet yanına getirildiğinde bir saz anahtar çalışması başlatılır ve bu da gerekli mekanik anahtarlama eylemiyle sonuçlanır.

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi standart bir manyetik röle anahtarına tanık olunabilir. Küçük bir cam tüp içinde hava geçirmez şekilde kapatılmış bir çift düzleştirilmiş ferromanyetik şeritten (kamış) oluşur.

Kamışlar, serbest uçları merkezde yaklaşık 0.1 mm'lik bir aralıkla hafifçe üst üste gelecek şekilde cam borunun her iki ucuna sıkıca kenetlenir.

Sızdırmazlık işlemi sırasında borunun içindeki hava dışarı pompalanır ve yerine kuru nitrojen verilir. Bu, kontakların paslanmadan korunmasına, hava direncinin ortadan kaldırılmasına ve uzun ömürlü olmasına yardımcı olan inert bir atmosferde çalışmasını sağlamak için çok önemlidir.

Nasıl çalışır

Manyetik anahtarın temel çalışması aşağıdaki açıklamadan anlaşılabilir.

Manyetik bir alan bir manyetik alan anahtarının yanına ya kalıcı bir mıknatıstan ya da bir elektromıknatısdan sokulduğunda, sazlar ferromanyetik olarak manyetik kaynağın bir parçasına dönüşür. Bu, sazlıkların uçlarının zıt manyetik kutuplar kazanmasına neden olur.

Manyetik akı yeterince güçlüyse, kamışları kenetleme sertliklerinin üstesinden gelecek bir ölçüde birbirlerine doğru çekin ve iki ucu cam tüpün merkezinde bir elektriksel temas oluşturur.

Manyetik alan kaldırıldığında, sazlar tutma güçlerini kaybeder ve şeritler orijinal konumlarına geri döner.

Reed Switch Histeresiz

Bildiğimiz gibi histerezis sistemin belirli bir sabit noktada etkinleştirilemediği ve devre dışı bırakılamadığı bir olgudur.

Örnek olarak, 12 V için elektrik rölesi aktivasyon noktası 11 V olabilir, ancak deaktivasyon noktası 8,5 V civarında bir yerde olabilir, aktivasyon ve deaktivasyon noktaları arasındaki bu zaman gecikmesi histerezis olarak bilinir.

Benzer şekilde, bir dilli anahtar için, kamışlarının deaktivasyonu, mıknatısın başlangıçta etkinleştirildiği noktadan çok daha uzağa hareket ettirilmesini gerektirebilir.

Aşağıdaki görüntü durumu net bir şekilde açıklıyor

Tipik olarak, bir manyetik anahtar, mıknatıs ondan 1 inç uzaklığa getirildiğinde kapanacaktır, ancak manyetik histerezis nedeniyle kontakları orijinal biçimine açmak için mıknatısın yaklaşık 3 inç uzağa hareket ettirilmesi gerekebilir.

Reed Switch'teki Histeresiz Etkisinin Düzeltilmesi

Yukarıdaki histerezis sorunu, aşağıda gösterildiği gibi, manyetik anahtarın karşı tarafında ters çevrilmiş N / S kutuplu başka bir mıknatısı basitçe tanıtarak bir geat derecesine kadar azaltılabilir:

Sol taraftaki sabit mıknatısın, biraz uzakta değil, manyetik anahtarın içeri çekme aralığı içinde olmadığından emin olun, aksi takdirde, tarak kapalı kalacak ve yalnızca sağ taraftaki mıknatıs, kamışa çok yaklaştığında açılacaktır.

Bu nedenle, sabit mıknatısın mesafesi, doğru diferansiyel elde edilinceye kadar bir miktar deneme yanılma ile denenmelidir ve kamış, hareketli mıknatıs tarafından sabit bir noktada keskin bir şekilde etkinleşir.

'Normalde Kapalı' Tip Manyetik Anahtar Oluşturma

Yukarıdaki tartışmalardan, tipik olarak bir manyetik anahtarın kontaklarının 'normalde açık' tipte olduğunu biliyoruz.

Cihaz gövdesine yakın bir mıknatıs tutulursa sazlar kapanır. Ancak, kamışın 'normal olarak kapalı' veya AÇIK hale getirilmesi ve bir manyetik alan varlığında KAPATILMASI gerekebileceği bazı uygulamalar olabilir.

Bu, cihazı aşağıda gösterildiği gibi tamamlayıcı bir yakındaki mıknatısla yönlendirerek veya aşağıdaki ikinci diyagramda gösterildiği gibi 3 terminalli SPDT tipi bir dilli anahtar kullanarak kolayca başarılabilir.

Bir dilli anahtarın 'kalıcı bir mıknatıs aracılığıyla çalıştırıldığı sistemlerin çoğunda, mıknatıs hareketli bir eleman üzerine monte edilir ve kamış sabit veya sabit bir platform üzerine kurulur.

Bununla birlikte, hem mıknatısın hem de kamışın sabit bir platform üzerine yerleştirilmesi gereken birkaç program bulabilirsiniz. Bu gibi durumlarda tarağın AÇMA / KAPATMA işlemi, aşağıdaki paragrafta açıklandığı gibi, harici bir hareketli demirli ajan yardımıyla manyetik alanın deforme edilmesiyle gerçekleştirilir.

Sabit Manyetik / Mıknatıs İşleminin Uygulanması

Bu kurulumda mıknatıs ve tarak önemli ölçüde yakın tutulur, bu da kamış kontaklarının normalde kapalı durumda olmasını sağlar ve harici bozucu demirli madde kamış ile mıknatıs arasından geçer geçmez açılır.

Öte yandan tam tersi sonuçlar elde etmek için aynı konsept uygulanabilir. Burada mıknatıs, çubuğu normalde açık konumda tutmaya yetecek bir konuma ayarlanır.

Dış demirli madde, tarak ve mıknatıs arasında hareket ettirilir çekilmez, manyetik kuvvet, dilli anahtarı anında içeri çeken ve onu etkinleştiren demir içeren madde tarafından güçlendirilir ve güçlendirilir.

Manyetik Anahtarın İşletim Düzlemleri

Aşağıdaki şekil bir manyetik anahtar için farklı doğrusal çalışma düzlemlerini göstermektedir. Mıknatısı a-a, b-b ve c-c düzlemlerinden herhangi biri üzerinde hareket ettirirsek, kamışın normal şekilde çalışmasını sağlar. Bununla birlikte, operasyon modu b-b düzlemi boyunca ise, mıknatısı seçmek oldukça önemli olabilir.

Ek olarak, mıknatısın alan paterni eğrisinden gelen negatif tepeler nedeniyle sahte veya yanlış saz tetikleme bulabilirsiniz.

Negatif zirvelerin yüksek olduğu durumlarda, mıknatıs, tarağın uzunluğu boyunca uçtan uca geçerken sazlar birkaç kez AÇIK / KAPALI konuma geçebilir.

Kamışın bir dönme hareketi ile aktivasyonu da başarılı bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Bunu başarmak için, aşağıda gösterilen birçok kurulum arasından kullanabilirsiniz:

ŞEKİL A

ŞEKİL B

ŞEKİL C

Bir saz anahtar kurulumunu tetiklemek için bir dönme hareketi kullanmak da mümkündür. Şekil A ve B'de, manyetik anahtarlar sabit bir konuma yerleştirilirken, mıknatıslar, mıknatısların her dönüşte manyetik anahtarın yanından geçmesine neden olan dönen diske bağlanır ve kamışı uygun şekilde AÇIK / KAPALI duruma getirir.

Şekil C'de, mıknatıs ve dilli anahtarın ikisi de sabitken, aralarında özel olarak oyulmuş bir manyetik kalkan kamı, kamın her dönüşte manyetik alanı dönüşümlü olarak kesmesi ve kamışın aynı sırayla açılıp kapanmasına neden olacak şekilde döndürülmüştür.

Dönme hareketi, bir dilli anahtarı çalıştırmak için de kullanılabilir, A ve B'de anahtarlar sabittir ve mıknatıslar döner. Örnekler C ve D'de, hem anahtarlar hem de mıknatıslar sabittir ve anahtar, manyetik kalkanın kesme kısmı mıknatıs ile anahtar arasında olduğunda çalışır.

Değiştirme hızları, sadece dönen disk hızı değiştirilerek bir saniyede dakikada 2000'in üzerine ayarlanabilir.

Reed Anahtarların Çalışma Ömrü

Reed anahtarları, 100 milyon ila 1000 milyon açık / kapalı işlem arasında değişebilen son derece yüksek çalışma ömrüne sahip olacak şekilde tasarlanmıştır.

Bununla birlikte, bu sadece akım düşük olduğu sürece doğru olabilir, saz kontaklardan geçen anahtarlama akımı maksimum nominal değeri aşarsa, aynı tarak birkaç işlemde başarısız olabilir.

Tipik olarak, reed anahtarları, cihazın boyutuna bağlı olarak 100 mA ila 3 Amper aralığında akımla çalışacak şekilde derecelendirilir.

Maksimum tolere edilebilir değer, tamamen dirençli yükler için belirtilmiştir. Yük kapasitif veya endüktif ise, bu durumda, manyetik anahtarın kontakları ya büyük ölçüde düşürülmeli ya da aşağıda gösterildiği gibi, tarak terminalleri boyunca uygun fren koruması ve ters EMF koruması uygulanmalıdır:

Endüktif Ani Yükselmelere Karşı Koruma Ekleme

Yukarıdaki dört basit yöntemden herhangi biri ve endüktif veya kapasitif akım yükselmelerinden bir dilli anahtara koruma sağlamak için kullanılır.

DC beslemeli bir röle bobini gibi endüktif bir yük için, röle bobininden 8 kat daha fazla derecelendirilmiş basit bir direnç şöntü, reed rölesini Şekil A'da gösterildiği gibi röle bobini arka EMF'lerinden korumak için yeterli olacaktır.

Her ne kadar bu, kamıştaki boşta akım akışını biraz artırabilir, ancak bu yine de kamışa zarar vermez.

Erisistör, Şekil B'de gösterildiği gibi benzer bir koruma türü sağlamak için bir kapasitör ile değiştirilebilir.

Tipik olarak, beslemenin bir AC olması durumunda, şekil C'de gösterildiği gibi bir direnç kapasitör koruma ağı uygulanır. Direnç 150 ohm 1/4 watt olabilir ve kapasitör 0,1 uF ile 1 uF arasında herhangi bir şey olabilir.

Bu yöntemin en etkili olduğu kanıtlanmış ve tarağı bir milyondan fazla işlem için motor yolverici anahtarlamasından korumada başarılı olmuştur.

R ve C değeri aşağıdaki formülle belirlenebilir

C = I ^ 2/10 uF ve R = E / 10I (1 + 50 / E)

E, kapalı devre akımı ve E, ağın açık devre voltajıdır.

Şekil C'de, kamış boyunca bağlı bir diyot görebiliriz. Bu koruma, diyotun polaritesinin doğru bir şekilde uygulanması gerekmesine rağmen, endüktif yüklü DC devrelerinde iyi çalışır.

Yüksek Akımlı Reed Swithcing

Bir dilli anahtar kullanarak ağır akım anahtarlaması gerektiren uygulamalarda, aşağıda gösterildiği gibi, ağır akım yükünü anahtarlamak için bir triyak devresi ve triyakın kapı anahtarlamasını kontrol etmek için bir dilli anahtar kullanılır

Kapı akımı, yük akımından önemli ölçüde daha az olduğundan, manyetik anahtar verimli bir şekilde çalışacak ve triyakın yüksek akım yükü ile değiştirilmesine izin verecektir. Dakikalık dilli anahtar bile burada uygulanabilir ve sorunsuz çalışır.

Opsiyonel 0.1 uF ve 100 ohm RC, yükün endüktif bir yük olması durumunda triyağı yüksek akım endüktif ani artışlara karşı korumak içindir.

Reed Switch'in Avantajları

Manyetik anahtarın büyük bir avantajı, düşük akım ve gerilim büyüklüklerini değiştirirken çok verimli çalışma kapasitesidir. Normal bir anahtar kullanıldığında bu önemli bir sorun olabilir. Bunun nedeni, normalde standart anahtar kontakları ile ilişkili dirençli yüzey katmanını ortadan kaldırmak için yeterli akımın olmamasıdır.

Aksine, altın kaplamalı temas yüzeyleri ve inert atmosferinin bir sonucu olarak bir manyetik anahtar, herhangi bir sorun olmaksızın bir milyardan fazla işlem için başarılı bir şekilde çalışır.

Tanınmış bir ABD şirket laboratuvarındaki pratik testlerden birinde, dört dilli anahtar, 500 mikro-volt ve 100 mikroamper, dc ile çalışan bir yük aracılığıyla saniyede 120 AÇMA / KAPAMA sekansıyla çalıştırıldı.

Testte sazlıkların her biri, 5 ohm'un ötesinde bir anahtarlama direnci göstermeyen tek bir durumla tutarlı olarak 50 milyon kapatma işlemini tamamlayabildi.

Reed Anahtarı Arızaları

Son derece verimli olmasına rağmen, reed anahtarı daha yüksek akım girişleri altında çalıştırılırsa başarısız olma eğilimi gösterebilir. Yüksek akım, kontakların aşınmasına neden olur ve bu da normal anahtarlarda yaygın olarak görülür.

Bu erozyon, kontakların boşluğunun yakınında toplanmaları için manyetik olan ve bir şekilde boşluk boyunca bir köprü oluşturan küçük parçacıklarla sonuçlanır. Boşluğun bu köprülenmesi kısa devreye neden olur ve sazlar kalıcı olarak AÇIK durumda gibi görünür.

Yani aslında temasların erimesi değil, saz temaslarının erimiş ve kaynaşmış gibi görünmesine neden olan aşınmış parçacıkların toplanmasından kaynaklanan kısa devre.

Standart Evrensel Manyetik Anahtar için Özellikler

• Maksimum voltaj = 150 V
• Maksimum akım = 2 amper
• Maksimum güç = 25 watt
• Maks. Alan sayısı ilk direnç = 50 miliohm
• Maks. Alan sayısı ömür sonu direnci = 2 Ohm
• Tepe arıza gerilimi = 500 V
• Kapanma oranı = 400 Hz
• İzolasyon direnci = 5000 miliohm
• Sıcaklık aralığı = -55 derece C ila +150 derece C
• Kontak kapasitansı = 1,5 pF
• Titreşim = 10-55 Hz'de 10G
• Şok = 15G mini mu m
• Nominal yükte ömür = 5 x 10 ^ 6 işlem
• Sıfır yükte ömür = 500 x 10 ^ 6 işlem

Uygulama Alanları

1. Hidrolik fren hidroliği seviye göstergesi, fizibilite temelde basitliğe ve kullanım kolaylığına dayandığında.
2. Yakınlık sayma , demirli nesnelerin önceden belirlenmiş bir noktadan geçişini kaydetmek için inanılmaz derecede basit bir yaklaşım sunar.
3. Güvenlik kilidi anahtarlaması karmaşık mekanize tasarımlara olağanüstü stabilite ve kullanım kolaylığı sunar. Burada gömülü dilli anahtarlar, bir uyarı lambasını yakmak veya işlemin sonraki aşamalarını başlatmak için bir devreyi bağlamak için kullanılır.
4. Yanıcı ortamlarda sızdırmaz anahtarlama , standart açık anahtarlara güvenmenin zor olduğu tozlu ortamlarda ve özellikle normal anahtarların donabileceği soğuk havalarda da yanma olasılığını ortadan kaldırır.
5. Radyoaktif ortamda , manyetik çalışmanın korumanın güvenilirliğini korumaya yardımcı olduğu yerlerde.

Bu web sitesinde yayınlanan diğer bazı uygulama devreleri

Şamandıra Anahtarı : Reed anahtarları, etkili korozyonsuz şamandıralı anahtarlar su seviyesi kontrolörleri için kullanılabilir. Reed anahtarları sızdırmaz olduğu için su teması engellenir ve sistem sorunsuz çalışır.

Hasta Damla Alarmı : Bu devre, bir hastaya bağlı damlama paketi boşaldığında bir alarmı etkinleştirmek için bir manyetik anahtar kullanır. Alarm, hemşirenin durumu hemen bilmesini ve boş damlayı yeni bir ambalajla değiştirmesini sağlar.

Manyetik Kapı Alarmı : Bu uygulamada, bir kapının açılması veya kapanmasıyla bitişik bir mıknatıs hareket ettirildiğinde bir manyetik anahtar devreye girer veya devre dışı kalır. Alarm, kullanıcıyı kapının çalışmasıyla ilgili olarak uyarır.

Trafo Sargı Sayacı : Burada, manyetik anahtar, dönen bir sarıcı çark üzerine takılı bir mıknatıs tarafından çalıştırılır, bu, sayacın, tarak aktivasyonundan her sarım dönüşü için bir saat sinyali almasına izin verir.

Kapı Açma / Kapama Kontrol Cihazı : Reed anahtarları ayrıca katı hal limit anahtarları olarak harika çalışır. Bu kapı kontrol devresinde, kamış anahtarı, kapı maksimum kayma limitlerine ulaştığında motoru kapatarak kapının açılmasını veya kapanmasını sınırlar.