Niedru slēdzis - darba, pielietošanas shēmas

Šajā ziņojumā mēs vispusīgi uzzinām par niedru slēdžu darbību un to, kā izveidot vienkāršas niedru slēdžu shēmas.

Kas ir Reed Switch

Reed slēdzis, ko sauc arī par niedru releju, ir vājas strāvas magnētiskais slēdzis ar slēptu kontaktu pāri, kas aizveras un atveras, reaģējot uz magnētisko lauku tā tuvumā. Kontakti ir paslēpti stikla caurules iekšpusē, un tās gali ir izbeigti no stikla caurules ārējam savienojumam.

Ar aptuveni miljardu darbības specifikāciju šo ierīču funkcionālais kalpošanas laiks izskatās ļoti iespaidīgs.

Turklāt niedru slēdži ir lēti un tāpēc kļūst piemēroti visu veidu elektriskiem, elektroniskiem lietojumiem.

Kad tika izdomāts Reed slēdzis

Reed slēdzis tika izgudrots tālajā 1945. Gadā Dr. W.B. Elvuds , būdams nodarbināts Western Electric Corporation, ASV. Izgudrojums, šķiet, ir daudz progresīvāks nekā periods, kad tas tika izgudrots.

Tā milzīgās pielietojuma priekšrocības elektronikas inženieri turpināja nepamanīt, līdz pēdējiem laikiem, kad niedru slēdži kļūst par daļu no daudzām izšķirošām elektroniskām un elektriskām instalācijām.

Kā darbojas Reed slēdži

Būtībā niedru slēdzis ir magneto-mehāniskais relejs. Pareizāk sakot, niedru slēdža darbība tiek uzsākta, kad tam tuvojas magnētiskais spēks, kā rezultātā tiek panākta nepieciešamā mehāniskā pārslēgšanās darbība.

Var redzēt standarta niedru releja slēdzi, kā parādīts iepriekšējā attēlā. To veido saplacinātu feromagnētisko sloksņu (niedru) pāris, kas hermētiski noslēgtas mazā stikla mēģenē.

Niedres ir stingri piestiprinātas abos stikla caurules galos tā, lai to brīvie gali centrā nedaudz pārklājas ar aptuveni 0,1 mm atstarpi.

Blīvēšanas procesā gaiss caurules iekšpusē tiek izsūknēts un tiek aizstāts ar sausu slāpekli. Tas ir izšķiroši, lai nodrošinātu, ka kontakti darbojas inertā atmosfērā, kas palīdz saglabāt kontaktus bez korozijas, novērst gaisa pretestību un padarīt to ilgstošu.

Kā tas strādā

Niedru slēdža pamatdarbību var saprast no šāda skaidrojuma

Kad magnētiskais lauks tiek ievadīts pie niedru slēdža vai nu no pastāvīga magnēta, vai no elektromagnēta, niedres, kas ir feromagnētiskas, pārvēršas par magnētiskā avota daļu. Tādējādi niedru gali iegūst pretēju magnētisko polaritāti.

Ja magnētiskā plūsma ir pietiekami spēcīga, pievelciet niedres viena pret otru tādā mērā, lai pārvarētu to nostiprināšanas stingrību, un abos galos stikla caurules centrā izveidojas elektrisks kontakts.

Kad magnētiskais lauks tiek noņemts, niedres zaudē turēšanas spēku, un sloksnes atsperas sākotnējā stāvoklī.

Niedru slēdža histerēze

Kā mēs to zinām histerēze ir parādība, kurā sistēma nespēj aktivizēt un deaktivizēt noteiktā fiksētā punktā.

Piemēram, 12 V spriegumam elektriskais relejs , aktivizācijas punkts var būt 11 V, bet tā deaktivizācijas punkts var būt kaut kur ap 8,5 V, šo laika nobīdi starp aktivizācijas un deaktivizācijas punktiem sauc par histerēzi.

Līdzīgi kā niedru slēdžam, tā niedru deaktivizēšanai var būt nepieciešams, lai magnēts tiktu pārvietots daudz tālāk no punkta, kurā tas sākotnēji tika aktivizēts.

Šis attēls skaidri izskaidro situāciju

Parasti niedru slēdzis tiks aizvērts, kad magnēts tiek nogādāts 1 collas attālumā no tā, taču magnētiskās histerēzes dēļ magnētam var būt nepieciešams pārvietoties apmēram 3 collu attālumā, lai atvērtu kontaktus sākotnējā formā.

Histerēzes efekta korekcija Reed Switch

Iepriekš minēto histerēzes problēmu var samazināt līdz minimumam, vienkārši ievietojot citu magnētu ar apgrieztiem N / S stabiem niedru slēdža pretējā pusē, kā parādīts zemāk:

Pārliecinieties, ka kreisās puses fiksētais magnēts neatrodas niedru slēdža ievilkšanas diapazonā, drīzāk kādā attālumā, pretējā gadījumā niedre paliks slēgta un atvērsies tikai tad, kad labās puses magnēts būs pārāk tuvu niedrei.

Tāpēc fiksētā magnēta attālums ir jāizmēģina ar dažām izmēģinājumiem un kļūdām, līdz tiek sasniegts pareizais diferenciālis, un niedre fiksētā vietā strauji aktivizējas ar kustīgo magnētu.

Izveidot 'Normāli slēgtu' tipa niedru slēdzi

No iepriekšminētajām diskusijām mēs zinām, ka parasti niedru slēdža kontakti ir “parasti atvērti”.

Niedres aizveras, ja magnēts tiek turēts tuvu ierīces korpusam. Bet var būt dažas lietojumprogrammas, kurās niedres var būt “normāli aizvērtas” vai ieslēgtas un izslēgtas magnētiskā lauka klātbūtnē.

To var viegli panākt, vai nu ieslēdzot ierīci ar papildinošu tuvumā esošu magnētu, kā parādīts zemāk, vai arī izmantojot 3 termināļu SPDT tipa niedru slēdzi, kā norādīts otrajā zemāk redzamajā diagrammā.

Lielākajā daļā sistēmu, kurās niedru slēdzi darbina, izmantojot “pastāvīgo magnētu, magnēts tiek uzstādīts virs kustīga elementa un niedre ir uzstādīta virs fiksētas vai nemainīgas platformas.

Tomēr jūs varat atrast vairākas programmas, kurās gan magnēts, gan niedre jānovieto virs fiksētas platformas. Niedres ieslēgšanas / izslēgšanas darbība šādos gadījumos tiek panākta, izkropļojot magnētisko lauku ar ārēju kustīgu melno aģentu palīdzību, kā paskaidrots nākamajā punktā.

Fiksētās niedru / magnētu darbības ieviešana

Šajā uzstādījumā magnēts un niedre tiek turēti tuvu, kas ļauj niedru kontaktiem atrasties normāli aizvērtā stāvoklī, un tas atveras, tiklīdz ārējais deformējošais melnais aģents pārvietojas garām starp niedru un magnētu.

No otras puses, to pašu jēdzienu var izmantot, lai iegūtu tieši pretējus rezultātus. Šeit magnēts tiek noregulēts tādā stāvoklī, kas ir pietiekams, lai niedres būtu normāli atvērtā stāvoklī.

Tiklīdz ārējais dzelzs aģents tiek pārvietots starp niedri un magnētu, dzelzs viela palielina un pastiprina magnētisko spēku, kas uzreiz ievelk niedru slēdzi un aktivizē to.

Niedru slēdža darbības plaknes

Šis attēls parāda dažādas niedru slēdža lineārās darbības plaknes. Ja mēs pārvietosim magnētu pa kādu no plaknēm a-a, b-b un c-c, tas ļaus niedrēm darboties normāli. Tomēr magnēta izvēle var būt diezgan izšķiroša, ja darbības režīms atrodas pāri b-b plaknei.

Turklāt magnēta lauka modeļa līknes negatīvo virsotņu dēļ var rasties viltus vai viltus niedres.

Situācijās, kad negatīvās virsotnes ir augstas, niedres var vairākas reizes ieslēgties / izslēgt, kad magnēts pārvietojas gar niedres galu līdz galam.

Niedru aktivizēšanu, izmantojot rotācijas kustību, var arī veiksmīgi īstenot.

Lai to panāktu, varat izmantot daudzos zemāk parādītos iestatījumus:

A attēls

B attēls

C Attēls

Ir arī iespējams izmantot rotācijas kustību, lai iedarbinātu izveidoto niedru slēdzi. A un B attēlā niedru slēdži ir uzstādīti fiksētā stāvoklī, savukārt magnēti ir piestiprināti ar rotējošu disku, kas katrā rotācijā liek magnētiem pāri niedru slēdzim, attiecīgi ieslēdzot / izslēdzot niedru.

C attēlā gan magnēts, gan niedru slēdzis ir kancelejas preces, savukārt starp tiem tiek pagriezts speciāli cirsts magnētiskā vairoga izcilnis, lai izciļnis sagrieztu magnētisko lauku pārmaiņus katrā rotācijā, izraisot niedres atvēršanos un aizvēršanos vienā un tajā pašā secībā.

Rotācijas kustību var izmantot arī niedru slēdža iedarbināšanai, A un B slēdži ir nekustīgi un magnēti rotē. C un D piemērā gan slēdži, gan magnēti ir nekustīgi, un slēdzis darbojas ikreiz, kad magnētiskā vairoga izgriezuma daļa atrodas starp magnētu un slēdzi.

Pārslēgšanās ātrumu var noregulēt no vienas sekundes līdz krietni virs 2000 minūtē, vienkārši mainot rotējošā diska ātrumu.

Niedru slēdžu darbības laiks

Reed slēdži ir izstrādāti tā, lai tiem būtu ļoti augsts darba mūžs, kas var svārstīties no 100 miljoniem līdz 1000 miljoniem atvērtu / aizvērtu darbību.

Tomēr tas var būt taisnība tikai tik ilgi, kamēr strāva ir zema, ja komutācijas strāva caur niedru kontaktiem pārsniedz maksimālo nominālo vērtību, tā pati niedre dažu darbību laikā var neizdoties.

Parasti niedru slēdži tiek vērtēti darbam ar strāvu diapazonā no 100 mA līdz 3 ampēriem atkarībā no ierīces lieluma.

Maksimālā pieļaujamā vērtība ir norādīta tikai pretestības slodzēm. Ja slodze ir kapacitatīva vai induktīva, tādā gadījumā niedru slēdža kontaktiem jābūt vai nu ievērojami novecojušiem, vai arī atbilstošai aizsardzībai pret izliekumu un pretējā EMF aizsardzībai, kas piemērota pāri niedru spailēm, kā parādīts zemāk:

Aizsardzības pievienošana pret induktīvajiem tapām

Jebkura no iepriekš minētajām četrām vienkāršajām metodēm, ko izmanto aizsardzībai pret niedru pārslēgšanos no induktīvās vai kapacitatīvās strāvas tapām.

Induktīvai slodzei, piemēram, releja spolei ar līdzstrāvas padevi, pietiek ar vienkāršu rezistora manevru, kura nominālā vērtība ir 8 reizes lielāka nekā releja spolei, lai niedru releju pasargātu no releja spoles aizmugures EMF, kā parādīts A attēlā.

Lai gan tas var nedaudz palielināt dīkstāves strāvas plūsmu niedrēs, bet tas tik un tā nekaitēs niedrēm.

Esistoru var aizstāt ar kondensatoru, lai nodrošinātu līdzīgu aizsardzību, kā parādīts B attēlā.

Parasti, ja barošana ir maiņstrāva, tiek izmantots rezistora kondensatora aizsardzības tīkls, kā norādīts C attēlā. Rezistors var būt 150 omi 1/4 vatu, un kondensators var būt jebkas no 0,1 uF līdz 1 uF.

Šī metode ir izrādījusies visefektīvākā, un tā ir veiksmīgi nodrošinājusi niedru drošību no motora startera pārslēgšanas vairāk nekā miljons darbību laikā.

Vērtību R un C var noteikt, izmantojot šādu formulu

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

Kur E ir slēgtas ķēdes strāva un E ir tīkla atvērtās ķēdes spriegums.

C attēlā mēs varam redzēt diode, kas savienota pāri niedrēm. Šī aizsardzība labi darbojas līdzstrāvas ķēdēs ar induktīvu slodzi, lai gan diodes polaritāte ir pareizi jāievieš.

Augstas strāvas Reed Swithcing

Lietojumprogrammās, kurās nepieciešama lielas strāvas pārslēgšana, izmantojot niedru slēdzi, smagās strāvas slodzes pārslēgšanai tiek izmantota triac ķēde, un triac vārtu pārslēgšanas kontrolei tiek izmantots niedru slēdzis, kā parādīts zemāk

Vārtu strāva ir ievērojami mazāka par slodzes strāvu, niedru slēdzis darbosies efektīvi un ļaus triac pārslēgt ar lielu strāvas slodzi. Šeit var izmantot pat minūtes niedru slēdzi, un tas darbosies bez problēmām.

Papildaprīkojums 0,1 uF un 100 omu RC ir īslaicīgs tīkls, kas paredzēts triac aizsardzībai pret lieliem strāvas induktīvajiem smailēm, ja slodze ir induktīva slodze.

Reed Switch priekšrocības

Liela niedru slēdža priekšrocība ir tā spēja strādāt ļoti efektīvi, vienlaikus pārslēdzot zemu strāvu un spriegumu lielumu. Tas var būt būtiska problēma, ja tiek izmantots regulārs slēdzis. Tas notiek tāpēc, ka trūkst pietiekamas strāvas, lai novērstu pretestības virsmas slāni, kas parasti saistīts ar standarta slēdža kontaktiem.

Gluži pretēji, niedru slēdzis tā apzeltīto kontaktu virsmu un inertās atmosfēras rezultātā veiksmīgi darbojas vairāk nekā miljardu darbību bez problēmām.

Vienā no praktiskajiem testiem slavenā ASV uzņēmuma laboratorijā četri niedru slēdži tika darbināti ar 120 ON / OFF secībām sekundē, izmantojot slodzi, kas darbojas ar 500 mikro voltiem un 100 mikroampiem, līdzstrāvas.

Pārbaudē katra no niedrēm varēja konsekventi pabeigt 50 miljonus slēgšanas gadījumu, un nevienā gadījumā pārrāvuma pretestība pārsniedz 5 omi.

Niedru slēdža kļūmes

Lai gan tas ir ārkārtīgi efektīvs, niedru slēdzim var būt tendence izgāzties, ja to darbina zem lielākas strāvas ieejām. Liela strāva izraisa kontaktu sabrukšanu, kas parasti tiek novērots arī parastajos slēdžos.

Šīs erozijas rezultātā rodas sīkas daļiņas, kas arī ir magnētiskas, lai savāktos tuvu kontaktu spraugai un kaut kā radītu tiltu pāri spraugai. Šī spraugas pārvarēšana izraisa īssavienojumu, un niedres, šķiet, ir pastāvīgi sakausētas.

Tātad patiesībā tas nav saistīts ar kontaktu kušanu, drīzāk īssavienojumu dēļ sabrukušo daļiņu savākšanas dēļ niedru kontakti šķiet kā izkusuši un izkusuši.

Standarta universālā niedru slēdža specifikācijas

• Maksimālais spriegums = 150 V
• Maksimālā strāva = 2 ampēri
• Maksimālā jauda = 25 vati
• Maks. sākotnējā pretestība = 50 miliomi
• Maks. mūža beigu pretestība = 2 omi
• Maksimālais sadalījuma spriegums = 500 V
• Slēgšanas ātrums = 400 Hz
• Izolācijas pretestība = 5000 miliomi
• Temperatūras diapazons = -55 ° C līdz +150 ° C
• Kontakta kapacitāte = 1,5 pF
• Vibrācija = 10G pie 10-55Hz
• Šoks = 15G mini mu m
• Dzīve pie nominālās slodzes = 5 x 10 ^ 6 darbības
• Dzīve pie nulles slodzes = 500 x 10 ^ 6 darbības

Lietošanas jomas

1. Hidrauliskais bremžu šķidruma līmeņa indikators, kur priekšizpēte pamatā balstās uz vienkāršību un ērtu lietošanu.
2. Tuvuma skaitīšana , sniedzot neticami vienkāršu pieeju melno objektu pārejas reģistrēšanai noteiktā iepriekš noteiktā punktā.
3. Drošības bloķēšanas pārslēgšana , kas piedāvā ārkārtīgi stabilu un ērti lietojamu lietojumu sarežģīti mehanizētam dizainam. Šeit, lai savienotu ķēdi, tiek izmantoti iebūvēti niedru slēdži, lai iedegtu brīdinājuma lampu vai pamudinātu nākamos darbības posmus.
4. Slēgta pārslēgšana viegli uzliesmojošā vidē , apiet degšanas iespēju arī putekļainās telpās, kur uz standarta atvērtiem slēdžiem var būt grūti paļauties, it īpaši aukstā laikā, kur regulāri slēdži var vienkārši sasalt.
5. Radioaktīvā vidē , kur magnētiskā darbība palīdz saglabāt uzticamību ekranēšanai.

Dažas citas šajā vietnē publicētās lietojumprogrammu shēmas

Peldošais slēdzis : Reed slēdžus var izmantot efektīviem pludiņa slēdžu bez korozijas slēdžiem ūdens līmeņa regulatoriem. Tā kā niedru slēdži ir noslēgti, tiek novērsta ūdens saskare un sistēma darbojas bezgalīgi bez problēmām.

Pacienta pilienveida trauksme : Šī shēma izmanto niedru slēdzi, lai aktivizētu trauksmi, kad pacientam pievienotā pilienu pakete kļūst tukša. Trauksme ļauj medmāsai nekavējoties uzzināt situāciju un tukšo pilienu aizstāt ar jaunu iepakojumu.

Magnētiskā durvju signalizācija : Šajā lietojumā niedru slēdzis aktivizējas vai deaktivizējas, kad blakus esošo magnētu pārvieto, atverot vai aizverot durvis. Trauksme brīdina lietotāju par durvju darbību.

Transformatoru tinumu skaitītājs : Šeit niedru slēdzi darbina magnēts, kas piestiprināts pie rotējoša tinēja rata, kas ļauj skaitītājam iegūt pulksteņa signālu par katru tinuma pagriezienu no niedru aktivizācijas.

Vārtu atvēršanas / aizvēršanas kontrolieris : Reed slēdži lieliski darbojas arī kā cietvielu ierobežojuma slēdži. Šajā vārtu regulatora ķēdē niedru slēdzis ierobežo vārtu atvēršanos vai aizvēršanos, izslēdzot motoru, kad vārti sasniedz maksimālās bīdāmās robežas.