O que são interruptores de palheta, como são organizados e funcionam

Uma breve história da criação de switches reed

Dispositivos de comutação ou apenas contatos são amplamente utilizados em vários equipamentos elétricos e de rádio. Para melhorar as propriedades operacionais, especialmente a vida útil e a confiabilidade da conexão, elas foram desenvolvidas contatos selados magneticamente controlados chamado interruptores de palheta.

As primeiras amostras de tais contatos apareceram nos anos 30 do século passado, e o primeiro contato magneticamente controlado foi inventado em 1922 em São Petersburgo pelo professor V. Kovalenkov, para o qual ele recebeu o certificado de copyright da URSS no 466. O design desse contato é mostrado na Figura 1.

Organizou o contato da seguinte maneira. Ao núcleo 3 de material magnético macio, através das juntas isolantes 5, estão conectados os contatos 1 e 2, também feitos de material magnético macio. Ao passar a corrente através da bobina 4 no núcleo 3, um campo magnético aparece e magnetiza os contatos 1 e 2, que estão fechados. A abertura dos contatos ocorre quando a corrente através da bobina para.

Figura 1. Contato magneticamente controlado do professor V. Kovalenkov

De fato, esse foi o primeiro contato controlado magneticamente, apenas sem uma concha de vedação. Um contato semelhante foi primeiro colocado no invólucro de vedação por um engenheiro americano W.B. Ellwood apenas em 1936. Nos anos setenta do século passado, os interruptores de palheta atingiram seu máximo desenvolvimento e são amplamente utilizados em vários dispositivos eletrônicos.

Atualmente, os interruptores de palheta são usados ​​com menos intensidade, porque estão "lotados" Sensores de salão. Mas, em alguns casos, os interruptores reed continuaram fora de competição, devido à facilidade de uso, isolamento galvânico da fonte de energia, às propriedades do "contato seco", de modo que os interruptores reed ainda são utilizados em vários circuitos e dispositivos.

Nos casos em que é necessária alta confiabilidade e durabilidade do elemento de comutação interruptores de palheta simplesmente insubstituível. Como parte da chave reed, estão incluídos no design de vários sensores, relés eletromagnéticos, especialmente de baixa corrente, bem como chaves posicionais e alguns outros dispositivos.

Variedades de comutadores Reed

Assim como os contatos regulares, as chaves reed podem ser fechadas (1 contato normalmente aberto), comutadas (1 contato de comutação) e abertas (1 contato normalmente fechado). Esta divisão é baseada em características funcionais.

De acordo com os sinais dos interruptores estrutural - tecnológicos, são divididos em dois grandes grupos: com contatos secos e com contatos de mercúrio. A primeira variedade é chamada de interruptores de palheta a seco e a segunda é a de palhetas de mercúrio. Na verdade, não há nada de especial no trabalho dos interruptores secos, em comparação com os contatos comuns.

Nos interruptores de palheta de mercúrio dentro de uma caixa de vidro selada, além dos contatos, há também uma gota de mercúrio. O objetivo desta gota de mercúrio é umedecer os contatos durante a operação para melhorar a qualidade do contato, reduzindo a resistência de transição e também livrar-se do ressalto dos contatos.

O Chatter é chamado de vibração de contato durante o fechamento e a abertura, que, quando ativado uma vez, leva à troca repetida do sinal transmitido, além de um aumento significativo no tempo de resposta.

Imagine que esse salto estará presente no amplificador de áudio enquanto muda o sinal de entrada! No caso em que esse contato de chocalho funcione em conjunto com microcircuitos digitais, é necessário tomar medidas para suprimir a vibração na forma de correntes RC ou RS - gatilhos.

Vários contatos, incluindo contatos de palheta, também são usados ​​em circuitos modernos de microcontroladores, mas neles o retorno do contato é suprimido programaticamente. Também reduz o desempenho geral do sistema.

Reed Switch Design

O design de vários tipos de interruptores de palheta é mostrado na Figura 2.

Desenhando 2. Reed Switch Design

Todos os interruptores de palheta são frasco de vidro seladodentro do qual está localizado grupo de contato. Os contatos são núcleos magnéticos soldados nas extremidades do cilindro. As extremidades externas dos núcleos são projetadas para serem conectadas a um circuito elétrico externo.

O mais difundido interruptor reed com grupo de contatos ou como mostrado na figura "abrir". Cada núcleo de contato é feito de fio elástico ferromagnético, achatado em forma retangular. O fio permalloy com diâmetro de 0,5 - 1,3 mm é usado para a fabricação de núcleos, dependendo da potência do comutador de palheta e, consequentemente, de suas dimensões.

As superfícies em contato direto são revestidas com metal nobre, ouro, paládio, ródio, prata e ligas com base nelas. Esse revestimento não apenas reduz resistência de transição, mas também contribui para aumentar a resistência à corrosão da superfície de contato.

O espaço interno do recipiente é preenchido com um gás inerte (hidrogênio, argônio, nitrogênio ou uma mistura dos mesmos) ou simplesmente evacuado, também ajuda a reduzir a corrosão por contato e aumentar sua confiabilidade. Na fabricação de núcleos são posicionados de modo que entre eles haja uma lacuna, a propósito, de um determinado tamanho.

Fig. 3. Chave Reed

O princípio do interruptor reed

Para acionar o grupo de contatos, é necessário criar um campo magnético de intensidade suficiente ao redor da chave palheta. Além disso, não é absolutamente importante como esse campo será criado, simplesmente por um ímã permanente ou por um eletroímã. As linhas de força do campo magnético externo magnetizam os contatos internos - os núcleos do interruptor reed, como resultado dos quais eles superam as forças da elasticidade, atraem e fecham o circuito elétrico.

Nesse estado, os contatos permanecerão enquanto houver um campo magnético de força suficiente ao redor deles: basta desligar o eletroímã ou remover o ímã permanente habitual, assim que os contatos se abrirem. A próxima operação de contato ocorrerá quando o campo magnético reaparecer. De tudo o que foi dito, pode-se concluir que os contatos executam três funções ao mesmo tempo: elementos elásticos (molas), um circuito magnético e contatos realmente condutores.

O interruptor reed, trabalhando na abertura, é um pouco diferente. Seu sistema magnético é projetado para que, quando expostos a um campo magnético, os núcleos dos contatos sejam magnetizados com o mesmo nome, portanto se repelem, interrompendo o circuito elétrico.

No interruptor de palheta de comutação, um dos três contatos, em regra, é normal - fechado é feito de metal não magnético, e ambos normalmente - contatos abertos são feitos de ferromagnético, como mencionado acima. Portanto, quando um campo magnético atua na chave palheta, os contatos normalmente abertos simplesmente fecham e um contato normalmente não magnético, permanecendo em seu local original, é aberto.

Nota Contato normalmente aberto, que é aberto na ausência de uma ação de controle, neste caso, um campo magnético. Em conformidade contato normalmente fechado fechado na ausência de um campo magnético.

Obviamente, um campo magnético está sempre presente, por exemplo, o campo magnético da Terra. E parece impossível dizer sobre a ausência de um campo magnético. Mas o campo magnético da Terra não é suficiente para o interruptor de palheta operar, portanto, pode ser negligenciado e a ausência de um campo magnético, neste caso externo, pode ser dita.

Leia no próximo artigo.

Continuação do artigo: "Switches Reed: métodos de controle, exemplos de uso"

Boris Aladyshkin