Si vous visitez une usine moderne et observez l’étonnante électronique à l’œuvre dans une cellule d’assemblage, vous verrez une variété de capteurs exposés. La plupart de ces capteurs ont des fils séparés pour l'alimentation en tension positive, la masse et le signal. L'application de courant permet à un capteur de faire son travail, qu'il s'agisse d'observer la présence de métaux ferromagnétiques à proximité ou d'envoyer un faisceau lumineux dans le cadre du système de sécurité de l'installation. Les humbles interrupteurs mécaniques qui déclenchent ces capteurs, comme l'interrupteur à lames, n'ont besoin que de deux fils pour faire leur travail. Ces interrupteurs s'activent à l'aide de champs magnétiques.
Qu'est-ce qu'un interrupteur Reed ?
L'interrupteur à lames est né en 1936. Il a été conçu par WB Ellwood des Bell Telephone Laboratories et a obtenu son brevet en 1941. L'interrupteur ressemble à une petite capsule de verre avec des fils électriques sortant de chaque extrémité.
Comment fonctionne un interrupteur Reed ?
Le mécanisme de commutation est composé de deux lames ferromagnétiques séparées de quelques microns seulement. Lorsqu'un aimant s'approche de ces lames, les deux lames se rapprochent. Une fois touchées, les lames ferment les contacts normalement ouverts (NO), permettant à l'électricité de circuler. Certains interrupteurs à lames contiennent également un contact non ferromagnétique, qui forme une sortie normalement fermée (NC). Un aimant qui s'approche déconnectera le contact et s'éloignera du contact de commutation.
Les contacts sont fabriqués à partir de divers métaux, notamment le tungstène et le rhodium. Certaines variétés utilisent même du mercure, qui doit être maintenu dans la bonne orientation pour fonctionner correctement. Une enveloppe de verre remplie de gaz inerte, généralement de l'azote, scelle les contacts à une pression interne sous une atmosphère. Le scellement isole les contacts, ce qui empêche la corrosion et les étincelles pouvant résulter du mouvement des contacts.
Applications des commutateurs Reed dans le monde réel
Vous trouverez des capteurs dans des objets du quotidien comme les voitures et les machines à laver, mais l'un des endroits les plus importants où fonctionnent ces interrupteurs/capteurs est les alarmes antivol. En fait, les alarmes constituent une application presque parfaite de cette technologie. Une fenêtre ou une porte mobile abrite un aimant et le capteur réside sur la base, transmettant un signal jusqu'au retrait de l'aimant. Avec la fenêtre ouverte ou si quelqu'un coupe le fil, une alarme retentit.
Bien que les alarmes antivol constituent une excellente utilisation des interrupteurs à lames, ces appareils peuvent être encore plus petits. Un interrupteur miniaturisé s’adaptera à l’intérieur des dispositifs médicaux ingérés appelés PillCams. Une fois que le patient a avalé la petite sonde, le médecin peut l’activer à l’aide d’un aimant extérieur au corps. Ce délai permet d'économiser de l'énergie jusqu'à ce que la sonde soit placée correctement, ce qui signifie que les batteries embarquées peuvent être encore plus petites, une caractéristique essentielle dans quelque chose conçu pour voyager dans le tube digestif d'un humain. Outre sa petite taille, cette application illustre également à quel point ils peuvent être sensibles, car ces capteurs peuvent capter un champ magnétique à travers la chair humaine.
Les interrupteurs Reed ne nécessitent pas d'aimant permanent pour les actionner ; un relais électromagnétique peut les allumer. Depuis que les Bell Labs ont initialement développé ces commutateurs, il n'est pas surprenant que l'industrie téléphonique ait utilisé des relais Reed pour les fonctions de contrôle et de mémoire jusqu'à ce que tout devienne numérique 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 aujourd’hui.
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 sont certainement appropriés pour certaines applications, mais les commutateurs Reed présentent une isolation électrique supérieure à celle de leurs homologues à semi-conducteurs et sont confrontés à moins de résistance électrique en raison de contacts fermés. De plus, les commutateurs Reed peuvent fonctionner avec une variété de tensions, de charges et de fréquences, car le commutateur fonctionne simplement comme un fil connecté ou déconnecté. Alternativement, vous aurez besoin de circuits de support pour permettre aux capteurs Hall de faire leur travail.
Les commutateurs Reed offrent une fiabilité incroyablement élevée pour un commutateur mécanique, et ils sont capables de fonctionner pendant des milliards de cycles avant de tomber en panne. De plus, en raison de leur construction étanche, ils peuvent fonctionner dans des environnements explosifs où une étincelle pourrait avoir des résultats désastreux. Les commutateurs Reed sont peut-être une technologie plus ancienne, mais ils sont loin d’être obsolètes. Vous pouvez appliquer des packages contenant des commutateurs Reed sur des cartes de circuits imprimés (PCB) à l'aide de machines de prélèvement et de placement automatisées.
Votre prochaine construction peut nécessiter une variété de circuits intégrés et de composants, qui ont tous fait leurs débuts au cours des dernières années, mais n'oubliez pas l'humble interrupteur à lames. Il accomplit son travail de commutation de base d'une manière brillamment simple. Après plus de 80 ans d'utilisation et de développement, vous pouvez compter sur la conception éprouvée du commutateur à lames pour fonctionner de manière cohérente.
Heure de publication : 22 avril 2024