Reed-lüliti - töötav, rakendusahelad

Selles postituses tutvume põhjalikult pilliroo lülitite toimimise ja lihtsate pilliroost lülitusahelate loomisega.

Mis on Reed Switch

Reed-lüliti, mida nimetatakse ka pillirele, on väikese vooluga magnetlüliti, millel on varjatud kontaktide paar, mis sulgub ja avaneb vastusena selle lähedal asuvale magnetväljale. Kontaktid on peidetud klaastoru sisse ja selle otsad on väliseks ühendamiseks klaasist torust väljas.

Umbes miljardi operatsioonispetsifikatsiooni korral näib nende seadmete tööiga ka väga muljetavaldav.

Pealegi on pilliroo lülitid odavad ja sobivad seetõttu igat tüüpi elektrilisteks, elektroonilisteks rakendusteks.

Millal leiutati Reedi lüliti

Reed-lüliti leiutati juba 1945. aastal Dr W.B. Ellwood , töötades samal ajal USAs Western Electric Corporationis. Leiutis näib olevat palju arenenud kui periood, mil see leiutati.

Elektroonikainsenerid ei märganud selle tohutut rakenduse eelist, kuni viimase ajani, mil pilliroo lülitid on saanud osaks paljudest olulistest elektroonilistest ja elektrilistest rakendustest.

Kuidas Reedi lülitid töötavad

Põhimõtteliselt on pilliroo lüliti magneto-mehaaniline relee. Täpsemalt öeldes käivitatakse pilliroo lüliti, kui selle lähedale viiakse magnetjõud, mille tulemuseks on vajalik mehaaniline lülitus.

Tavalist pilliroo relee lülitit saab näha, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel. See koosneb paarist lamestatud ferromagnetribast (pilliroog), mis on hermeetiliselt suletud väikesesse klaastorusse.

Pilliroog kinnitatakse kindlalt klaastoru mõlemale otsale nii, et nende vabad otsad on keskelt kergelt kattunud, eraldades umbes 0,1 mm.

Tihendusprotsessi käigus pumbatakse toru sees olev õhk välja ja asendatakse kuiva lämmastikuga. See on ülioluline tagamaks, et kontaktid töötaksid inertses õhkkonnas, mis aitab hoida kontakte korrosioonivabana, kõrvaldada õhutakistuse ja muuta see kauakestvaks.

Kuidas see töötab

Pilliroolüliti põhitöö saab aru järgmisest selgitusest

Kui magnetväli sisestatakse pilliroost lüliti lähedale kas püsimagnetist või elektromagnetist, muutuvad ferromagnetilised roostikud magnetallika osaks. See põhjustab pilliroo otstes vastupidise magnetpolaarsuse.

Kui magnetvoog on piisavalt tugev, tõmmake pilliroog üksteise poole ulatuses, mis ületab nende kinnitusjäikuse ja nende kaks otsa tekitavad klaastoru keskel elektrikontakti.

Magnetvälja eemaldamisel kaotavad pilliroog hoidmisvõime ja ribad kevadevad tagasi oma algsesse asendisse.

Pilliroo lüliti hüstererees

Nagu me seda teame hüsterees on nähtus, mille korral süsteem ei suuda teatud fikseeritud punktis aktiveerida ja deaktiveerida.

Näitena 12 V pinge jaoks elektrirelee , aktiveerumispunkt võib olla 11 V, kuid selle deaktiveerumispunkt võib olla kuskil 8,5 V, seda ajavahet aktiveerimis- ja deaktiveerimispunktide vahel nimetatakse hüsterereesiks.

Samamoodi võib pilliroo lüliti jaoks tema pilliroo deaktiveerimine eeldada, et magnet liigutatakse algselt aktiveerimise kohast palju kaugemale.

Järgmine pilt selgitab olukorda selgelt

Tavaliselt sulgeb pillirooglüliti, kui magnet tuuakse sellest 1 tolli kaugusele, kuid magnet hüstereesi tõttu võib kontaktide avamiseks algsel kujul vaja minna magnetit umbes 3 tolli kaugusele.

Hüstereesi efekti korrigeerimine Reed Switchis

Eespool nimetatud hüstereesiprobleemi saab vähendada määral, lisades lihtsalt teise pilli pillilüliti vastasküljele teise pööratud N / S poolustega magneti, mis on näidatud allpool:

Veenduge, et vasakpoolne fikseeritud magnet ei asu pillirooglüliti sisselaskeala piires, pigem mingil kaugusel, vastasel juhul jääb pilliroog suletuks ja avaneb alles siis, kui parempoolne magnet on pilliroole liiga lähedale toodud.

Seetõttu tuleb fikseeritud magneti kaugust katsetada mõne katse-eksitusega, kuni saavutatakse õige diferentsiaal ja pilliroog aktiveerub liikuva magneti abil fikseeritud punktis järsult.

'Tavaliselt suletud' tüüpi roostikulüliti loomine

Ülaltoodud arutelude põhjal teame, et tavaliselt on pilliroo lüliti kontaktid tavaliselt avatud tüüpi.

Roostik sulgub, kui magnetit hoitakse seadme korpuse lähedal. Kuid võib esineda teatud rakendusi, mille puhul võib nõuda, et pilliroog oleks „normaalselt suletud” või sisse lülitatud ja magnetvälja olemasolul välja lülitatud.

Seda saab hõlpsasti saavutada kas seadme kallutamise abil täiendava läheduses oleva magnetiga, nagu allpool näidatud, või kasutades 3-klemmilist SPDT tüüpi pillirooglülitit, nagu on näidatud allpool teises skeemis.

Enamikus süsteemides, kus pillirooglülitit juhitakse püsimagneti kaudu, paigaldatakse magnet liikuva elemendi kohale ja pilliroog paigaldatakse fikseeritud või konstantse platvormi kohale.

Siiski võite leida mitmeid programme, kus nii magnet kui pilliroog tuleb paigutada fikseeritud platvormi kohale. Pilliroo sisse- ja väljalülitamine sellistel juhtudel saavutatakse magnetvälja moonutamisega välise liikuva raudaine abil, nagu on selgitatud järgmises lõigus.

Fikseeritud Reed / Magnet operatsiooni rakendamine

Selles seadmes hoitakse magnetit ja pilliroog märkimisväärselt lähedal, mis võimaldab pilliroo kontaktidel olla tavaliselt suletud olekus, ja see avaneb kohe, kui väline moonutav raudaine roostiku ja magneti vahel mööda liigub.

Teisalt võib sama põhimõtet rakendada täpselt vastupidiste tulemuste saamiseks. Siin reguleeritakse magnet asendisse, mis on täpselt piisav, et hoida pilliroog tavapäraselt avatud asendis.

Niipea, kui välist raudaineid pilliroo ja magneti vahel liigutatakse, suureneb ja tugevdab magnetjõud raudainet, mis tõmbab pilliroo lüliti koheselt sisse ja aktiveerib selle.

Reed-lüliti tööpinnad

Järgmisel joonisel on näidatud pillirooglüliti erinevad lineaarsed tööpinnad. Kui liigutame magnetit üle mõne tasapinna a-a, b-b ja c-c, võimaldab pilliroog normaalselt töötada. Kuid magneti valimine võib olla pigem otsustava tähtsusega, kui töörežiim on üle b-b tasapinna.

Lisaks võite magneti välja mustri kõvera negatiivsete tippude tõttu käivitada võltsitud või vale pilliroo.

Olukordades, kus negatiivsed piigid on kõrged, võivad pilliroog mitu korda sisse / välja lülituda, kui magnet liigub mööda pilliroo otsast lõpuni.

Samuti saab edukalt rakendada roo aktiveerimist pöörleva liikumise kaudu.

Selle saavutamiseks võite kasutada paljude allpool näidatud seadistuste hulgast:

JOONIS A

JOONIS B

JOONIS C

Samuti on võimalik kasutada pöörlevat liikumist püstitatud pilliroo lüliti käivitamiseks. Joonistel A ja B on pillirooglülitid paigaldatud fikseeritud asendisse, samal ajal kui magnetid on kinnitatud pöörleva kettaga, mis paneb magnetid igal pöörlemisel pilliroost lülitist mööda liikuma, lülitades pilliroo vastavalt sisse / välja.

Joonisel C on magnet ja pilliroo lüliti mõlemad kirjatarbed, samal ajal kui spetsiaalselt nikerdatud magnetkilbi nukk pööratakse nende vahel nii, et nukk lõikab magnetvälja vaheldumisi igal pöörlemisel, põhjustades pilliroo avanemist ja sulgemist samas järjestuses

Pöördliikumist võib kasutada ka pilliroost lüliti käivitamiseks, A ja B lülitid on statsionaarsed ja magnetid pöörlevad. Näidetes C ja D on nii lülitid kui magnetid statsionaarsed ja lüliti töötab alati, kui magnetkilbi väljalõikeosa on magneti ja lüliti vahel.

Lülituskiirust saab reguleerida ühe sekundi või üle 2000 minuti vahel, muutes lihtsalt ketas pöörlevat kiirust.

Pillirooglülitite tööiga

Reed-lülitid on kavandatud nii, et nende tööiga oleks eriti pikk, mis võib ulatuda 100 miljonist kuni 1000 miljoni avamis- / sulgemisoperatsioonini.

See võib aga tõsi olla vaid seni, kuni vool on madal, kui pilliroogkontaktide kaudu toimuv lülitusvool ületab maksimaalset nimiväärtust, võib sama pilliroog mõne toimingu jooksul ebaõnnestuda.

Tavaliselt hinnatakse pillirooglüliteid töötama vooluga vahemikus 100 mA kuni 3 A, sõltuvalt seadme suurusest.

Maksimaalne talutav väärtus on määratud puhtalt takistuslike koormuste korral. Kui koormus on mahtuvuslik või induktiivne, peavad sel juhul pillirooglüliti kontaktid olema kas põhiliselt alandatud või sobiv roosteklemmide korral rakendatud sobiv kaitse ja vastupidine EMF-kaitse, nagu allpool näidatud:

Kaitse lisamine induktiivsete naastude vastu

Mis tahes ülaltoodud neljast lihtsast meetodist, mida kasutatakse induktiiv- või mahtuvusvoolu piikide ümberlülitamise eest kaitsmiseks.

Induktiivkoormuse jaoks, nagu alalisvooluallikaga relee mähis, piisab lihtsast takisti šundist, mille nimiväärtus on 8 korda suurem kui relee mähis, piisav, et hoida pilliroo relee relee mähise tagasi EMF-de eest, nagu on näidatud joonisel A.

Kuigi see võib pilliroogas tühikäigu voolu veidi suurendada, kuid see ei kahjusta pilliroogu niikuinii.

Samuti saab sarnase kaitse võimaldamiseks asendada kondensaatoriga vastava takisti, nagu on näidatud joonisel B.

Tavaliselt rakendatakse takisti kondensaatori kaitsevõrku, nagu on näidatud joonisel C, juhul kui toiteallikaks on vahelduvvool. Takisti võimsus võib olla 150 oomi 1/4 vatti ja kondensaator võib olla vahemikus 0,1 uF kuni 1 uF.

See meetod on osutunud kõige tõhusamaks ja on edukalt hoidnud pilliroogu üle miljoni operatsiooni ohutuna mootori käiviti sisselülitamise eest.

Väärtused R ja C saab määrata järgmise valemi abil

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

Kus E on suletud voolu vool ja E võrgu avatud voolu pinge.

Joonisel C näeme üle pilliroo ühendatud dioodi. See kaitse toimib induktiivkoormusega alalisvooluahelates hästi, kuigi dioodi polaarsust tuleb õigesti rakendada.

Suure vooluga roostik

Rakendustes, mis nõuavad tugeva voolu ümberlülitamist pillirooglüliti abil, kasutatakse suure voolukoormuse ümberlülitamiseks triaci vooluringi ja triaci värava lülitamise juhtimiseks kasutatakse pillirooglülitit, nagu allpool näidatud

Kui väravavool on oluliselt väiksem kui koormusvool, töötab pilliroo lüliti tõhusalt ja võimaldab triaci lülitada suure voolu koormuse korral. Siin saab kasutada isegi minutilist pilliroo lülitit ja see töötab probleemideta.

Lisavarustuses olev 0,1 uF ja 100 oomi RC on lühivõrk, mis on mõeldud triaci kaitsmiseks suure voolutugevusega induktiivsete tippude eest, kui koormus on induktiivne koormus.

Reed Switchi eelised

Pilliroolüliti suur eelis on võime töötada väga tõhusalt, vahetades samal ajal madalat voolu ja pinget. Tavalise lüliti kasutamisel võib see olla märkimisväärne probleem. Selle põhjuseks on tavalise lülituskontaktiga tavaliselt seotud takistava pinnakihi kõrvaldamiseks piisava voolu puudumine.

Vastupidi, pilliroost lüliti tänu oma kullatud kontaktpindadele ja inertsele atmosfäärile töötab edukalt üle miljardi toimingu korral ilma probleemideta.

Ühes mainekas USA ettevõttelabori praktilises testis töötati neljal pilliroolülitil 120 sisse- ja väljalülitamise järjestusega sekundis läbi koormuse, mis töötas 500 mikrovolti ja 100 mikrolampi, alalisvool.

Katse käigus võis iga pilliroog 50 miljonit sulgemist järjekindlalt läbi viia, ilma et ükski kord näitaks üle 5 oomi ületavat takistust.

Reed-lüliti tõrked

Ehkki ülitõhus, võib pillirooglüliti näidata ebaõnnestumise tendentsi, kui seda kasutatakse suurema voolutugevuse korral. Suur vool põhjustab kontaktide erodeerumist, mida tavaliselt täheldatakse ka tavalistes lülitites.

Selle erosiooni tulemusel tekivad pisikesed osakesed, mis on ka magnetilised, et koguneda kontaktide tühimiku lähedale ja tekitada kuidagi pilu ületava silla. See lõhe ületamine põhjustab lühise ja pilliroog on sulanud püsivalt SEES.

Nii et tegelikult pole see tingitud kontaktide sulamisest, pigem on erodeerunud osakeste kogunemisest tingitud lühis, mis põhjustab pillirookontaktide tunduvat olevat sulanud ja sulanud.

Standardse universaalse pilliroo lüliti spetsifikatsioonid

• Maksimaalne pinge = 150 V
• Maksimaalne vool = 2 amprit
• Maksimaalne võimsus = 25 vatti
• Maks. algtakistus = 50 milliohmi
• Maks. elu lõpukindlus = 2 oomi
• Maksimaalne purunemispinge = 500 V
• Sulgemissagedus = 400 Hz
• Isolatsioonitakistus = 5000 milliohmi
• Temperatuurivahemik = -55 ° C kuni +150 ° C
• Kontaktvõimsus = 1,5 pF
• Vibratsioon = 10G sagedusel 10–55 Hz
• Šokk = 15G mini mu m
• Elu nimikoormusel = 5 x 10 ^ 6 operatsiooni
• Elu nullkoormusel = 500 x 10 ^ 6 operatsiooni

Rakendusalad

1. Hüdrauliline pidurivedeliku taseme indikaator, kus teostatavus põhineb põhimõtteliselt sirgjoonelisusel ja kasutusmugavusel.
2. Läheduse loendamine , pakkudes uskumatult lihtsat lähenemist raudobjektide möödumise üle kindlaksmääratud punkti.
3. Turvalukustuse lülitamine , pakkudes keerukalt mehhaniseeritud kujundustele erakordset stabiilsust ja kasutusmugavust. Siin kasutatakse sisseehitatud pillirooglülitit vooluahela ühendamiseks hoiatuslambi süttimiseks või järgmise tööetapi käivitamiseks.
4. Suletud lülitamine tuleohtlikes keskkondades , hoiab põlemisvõimalust mööda ka tolmust pakatavas õhkkonnas, kus tavalistele avatud lülititele võib olla raske tugineda, eriti külma ilmaga, kus tavalised lülitid võivad lihtsalt külmuda.
5. Radioaktiivses keskkonnas , kus magnetiline töö aitab säilitada varjestuse usaldusväärsust.

Mõned muud sellel veebisaidil avaldatud rakendusahelad

Ujuklüliti : Reed-lüliteid saab kasutada tõhusate korrosioonivabade ujuklülitite veetaseme regulaatorite jaoks. Kuna pilliroo lülitid on suletud, välditakse kokkupuudet veega ja süsteem töötab lõpmatult ilma probleemideta.

Patsiendi tilgahäire : See vooluring kasutab pilliroo lülitit häire aktiveerimiseks, kui patsiendiga ühendatud tilguti pakend tühjeneb. Alarm võimaldab õel olukorda koheselt teada saada ja tühja tilguti uue pakiga asendada.

Magnetiline uksealarm : Selles rakenduses aktiveerub või deaktiveerub pilliroo lüliti, kui külgnevat magnetit liigutatakse ukse avamise või sulgemise teel. Alarm annab kasutajale märku ukse toimimisest.

Trafo mähise loendur : Siin töötab pillirooglüliti pöörleva kerimisratta külge kinnitatud magnetiga, mis võimaldab loenduril saada pilliroo aktiveerimisel iga mähise pöörde jaoks kellasignaali.

Värava avamine / sulgemine : Reed-lülitid toimivad suurepäraselt ka tahkispiirilülititena. Selles väravakontrolleri vooluringis piirab pilliroo lüliti värava avanemist või sulgemist, lülitades mootori välja, kui värav saavutab maksimaalse libisemispiiri.