Si vous visitez une usine moderne et observez l'incroyable électronique au travail dans une cellule d'assemblage, vous verrez une variété de capteurs exposés. La plupart de ces capteurs ont des fils séparés pour l'alimentation de tension positive, la terre et le signal. L'application de la puissance permet à un capteur de faire son travail, que ce soit 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 commutateurs mécaniques qui déclenchent ces capteurs, comme le commutateur à anche, n'ont besoin que de deux fils pour faire leur travail. Ces commutateurs s'activent à l'aide de champs magnétiques.
Qu'est-ce qu'un interrupteur à roseau?
L'interrupteur de roseau est né en 1936. C'était une idée originale de WB Ellwood aux Bell Telephone Laboratories, et il a obtenu son brevet en 1941. L'interrupteur ressemble à une petite capsule de verre avec des pistes électriques qui sortaient de chaque extrémité.
Comment fonctionne un commutateur à anche?
Le mécanisme de commutation est composé de deux lames ferromagnétiques, séparées par seulement quelques microns. Lorsqu'un aimant s'approche de ces lames, les deux lames se tirent les unes vers les autres. Une fois touchant, les lames ferment les contacts (non) normalement ouverts, permettant à l'électricité de s'écouler. Certains interrupteurs à roseaux contiennent également un contact non ferromagnétique, qui forme une sortie normalement fermée (NC). Un aimant qui approche déconnectera le contact et s'éloignera du contact de commutation.
Les contacts sont construits à partir d'une variété de métaux, notamment du tungstène et du rhodium. Certaines variétés utilisent même du mercure, qui doit être conservée dans la bonne orientation pour changer correctement. Une enveloppe en verre remplie de gaz inerte - commune à l'azote - scelle les contacts à une pression interne sous une seule atmosphère. L'étanchéité isole les contacts, ce qui empêche la corrosion et toute étincelle qui pourrait résulter du mouvement des contacts.
Applications de commutation à roseaux dans le monde réel
Vous trouverez des capteurs dans des articles de tous les jours comme les voitures et les machines à laver, mais l'un des endroits les plus importants que ces commutateurs / capteurs fonctionnent se trouvent des alarmes de cambrioleurs. En fait, les alarmes sont une application presque parfaite pour cette technologie. Une fenêtre ou une porte mobile abrite un aimant, et le capteur réside sur la base, passant un signal jusqu'à ce que l'aimant se retire. Avec la fenêtre ouverte - ou si quelqu'un coupe le fil - une alarme sonnera.
Alors que les alarmes de cambrioleurs sont une excellente utilisation pour les interrupteurs à roseaux, ces appareils peuvent être encore plus petits. Un interrupteur miniaturisé s'adaptera à l'intérieur des dispositifs médicaux ingérés connus sous le nom de Pillcams. Une fois que le patient avale la petite sonde, le médecin peut l'activer à l'aide d'un aimant à l'extérieur du corps. Ce retard conserve la puissance jusqu'à ce que la sonde soit correctement placée, ce qui signifie que les batteries à bord peuvent être encore plus petites, une caractéristique critique dans quelque chose qui est conçu pour voyager à travers le tube digestif d'un humain. Outre sa petite taille, cette application illustre également à quel point elles peuvent être sensibles, car ces capteurs peuvent ramasser un champ magnétique à travers la chair humaine.
Les commutateurs à roseaux ne nécessitent pas un aimant permanent pour les actionner; Un relais électro-aimant peut les activer. Étant donné que Bell Labs a initialement développé ces commutateurs, il n'est pas surprenant que l'industrie du téléphone ait utilisé des relais de roseau pour les fonctions de contrôle et de mémoire jusqu'à ce que tout soit au numérique dans les années 1990. Ce type de relais ne forme plus l'épine dorsale de notre système de communication, mais ils sont encore communs dans de nombreuses autres applications aujourd'hui.
Avantages des relais de roseaux
Le capteur d'effet Hall est un dispositif à semi-conducteurs qui peut détecter les champs magnétiques, et c'est une alternative à l'interrupteur à anche. Les effets de la salle sont certainement appropriés pour certaines applications, mais les interrupteurs à roseaux présentent une isolation électrique supérieure à leur homologue à l'état solide, et ils sont confrontés à une résistance électrique moins en raison de contacts fermés. De plus, les commutateurs à roseaux 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 à roseaux présentent une fiabilité incroyablement élevée pour un commutateur mécanique, et ils sont capables de fonctionner pour des milliards de cycles avant d'échouer. De plus, en raison de leur construction scellée, ils peuvent fonctionner dans des environnements explosifs où une étincelle pourrait potentiellement avoir des résultats désastreux. Les commutateurs à roseaux peuvent être une technologie plus ancienne, mais elles sont loin d'être obsolètes. Vous pouvez appliquer des packages contenant des interrupteurs à roseaux aux circuits imprimés (PCB) à l'aide de machines de pick-and-place automatisées.
Votre prochaine version peut nécessiter une variété de circuits et de composants intégrés, qui ont tous fait leurs débuts au cours des dernières années, mais n'oubliez pas l'humble commutateur de roseau. Il complète 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 Switch Reed pour fonctionner de manière cohérente.
Heure du poste: avril-22-2024