Si vous visitez une usine moderne et observez l'incroyable électronique à l'œuvre dans une cellule d'assemblage, vous verrez une variété de capteurs exposés. La plupart de ces capteurs sont équipés de fils distincts pour l'alimentation positive, la masse et le signal. L'alimentation permet au capteur d'effectuer sa fonction, qu'il s'agisse d'observer la présence de métaux ferromagnétiques à proximité ou d'émettre un faisceau lumineux pour le système de sécurité de l'installation. Les simples interrupteurs mécaniques qui déclenchent ces capteurs, comme l'interrupteur à lames, ne nécessitent que deux fils pour fonctionner. Ces interrupteurs s'activent grâce à des champs magnétiques.
Qu'est-ce qu'un interrupteur à lames ?
L'interrupteur à lames est né en 1936. Il s'agissait d'une idée originale de WB Ellwood des Bell Telephone Laboratories, et il a obtenu son brevet en 1941. L'interrupteur ressemble à une petite capsule en verre avec des fils électriques sortant de chaque extrémité.
Comment fonctionne un interrupteur à lames ?
Le mécanisme de commutation est composé de deux lames ferromagnétiques, séparées de quelques microns seulement. Lorsqu'un aimant s'approche de ces lames, elles s'attirent l'une l'autre. Une fois en contact, les lames ferment les contacts normalement ouverts (NO), permettant ainsi le passage du courant. Certains interrupteurs à lames souples comportent également un contact non ferromagnétique, qui forme une sortie normalement fermée (NF). L'approche d'un aimant déconnecte le contact et l'éloigne du contact de commutation.
Les contacts sont fabriqués à partir de divers métaux, dont le tungstène et le rhodium. Certains utilisent même du mercure, qui doit être maintenu dans le bon sens pour une commutation correcte. Une enveloppe de verre remplie de gaz inerte, généralement de l'azote, assure l'étanchéité des contacts à une pression interne inférieure à une atmosphère. Cette étanchéité isole les contacts, ce qui prévient la corrosion et les étincelles pouvant résulter de leur mouvement.
Applications des interrupteurs Reed dans le monde réel
On trouve des capteurs dans des objets du quotidien comme les voitures et les machines à laver, mais les alarmes anti-intrusion sont particulièrement utilisées dans ces applications. En fait, les alarmes constituent une application quasi parfaite pour cette technologie. Une fenêtre ou une porte mobile abrite un aimant, et le capteur, situé à sa base, transmet un signal jusqu'à son retrait. Si la fenêtre est ouverte, ou si quelqu'un coupe le fil, une alarme retentit.
Si les alarmes antivol constituent une excellente utilisation des interrupteurs à lames, ces dispositifs peuvent être encore plus compacts. Un interrupteur miniaturisé s'intègre à l'intérieur de dispositifs médicaux ingérés appelés PillCams. Une fois la sonde minuscule avalée par le patient, le médecin peut l'activer grâce à un aimant externe. Ce délai permet d'économiser l'énergie jusqu'à ce que la sonde soit correctement placée, ce qui permet d'utiliser des batteries embarquées encore plus compactes, une caractéristique essentielle pour un appareil conçu pour voyager dans le tube digestif humain. Outre sa petite taille, cette application illustre également leur sensibilité, car ces capteurs peuvent capter un champ magnétique à travers la chair humaine.
Les interrupteurs à lames souples ne nécessitent pas d'aimant permanent pour être actionnés ; un relais électromagnétique peut les activer. Depuis que Bell Labs a développé ces interrupteurs, il n'est pas surprenant que l'industrie téléphonique ait utilisé des relais à lames souples pour les fonctions de contrôle et de mémoire jusqu'à la numérisation totale dans les années 1990. Ce type de relais ne constitue plus l'épine dorsale de notre système de communication, mais il est encore courant dans de nombreuses autres applications.
Avantages des relais Reed
Le capteur à effet Hall est un dispositif à semi-conducteurs capable de détecter les champs magnétiques et constitue une alternative au commutateur Reed. Les effets Hall conviennent à certaines applications, mais les commutateurs Reed offrent une isolation électrique supérieure à celle de leurs homologues à semi-conducteurs et une résistance électrique moindre grâce à leurs contacts fermés. De plus, les commutateurs Reed peuvent fonctionner avec une variété de tensions, de charges et de fréquences, car ils fonctionnent simplement comme un fil connecté ou déconnecté. Un circuit de support est également nécessaire pour permettre aux capteurs Reed de fonctionner correctement.
Les interrupteurs Reed offrent une fiabilité exceptionnelle pour un interrupteur mécanique et peuvent fonctionner pendant des milliards de cycles avant de tomber en panne. De plus, grâce à leur conception étanche, ils peuvent fonctionner dans des environnements explosifs où une étincelle pourrait avoir des conséquences désastreuses. Bien que la technologie des interrupteurs Reed soit ancienne, elle est loin d'être obsolète. Des boîtiers contenant des interrupteurs Reed peuvent être installés sur des circuits imprimés (PCB) à l'aide de machines de pose automatisées.
Votre prochaine construction nécessitera peut-être divers circuits et composants intégrés, tous apparus ces dernières années, mais n'oubliez pas le modeste interrupteur à lames. Il effectue sa fonction de commutation de base avec une simplicité remarquable. Après plus de 80 ans d'utilisation et de développement, vous pouvez compter sur la conception éprouvée de l'interrupteur à lames pour un fonctionnement constant.
Date de publication : 22 avril 2024