Nếu bạn đến thăm một nhà máy hiện đại và quan sát hoạt động của các thiết bị điện tử tuyệt vời trong một ô lắp ráp, bạn sẽ thấy nhiều loại cảm biến được trưng bày. Hầu hết các cảm biến này đều có dây riêng biệt để cung cấp điện áp dương, nối đất và tín hiệu. Việc cấp nguồn cho phép cảm biến thực hiện công việc của mình, cho dù đó là quan sát sự hiện diện của kim loại sắt từ ở gần hay gửi chùm ánh sáng ra ngoài như một phần của hệ thống an ninh của cơ sở. Các công tắc cơ học khiêm tốn kích hoạt các cảm biến này, giống như công tắc sậy, chỉ cần hai dây để thực hiện công việc của chúng. Các công tắc này kích hoạt bằng từ trường.
Công tắc Reed là gì?
Công tắc sậy ra đời vào năm 1936. Nó là sản phẩm trí tuệ của WB Ellwood tại Phòng thí nghiệm Điện thoại Bell và được cấp bằng sáng chế vào năm 1941. Công tắc này trông giống như một viên thủy tinh nhỏ với các dây dẫn điện nhô ra ở mỗi đầu.
Công tắc Reed hoạt động như thế nào?
Cơ chế chuyển mạch bao gồm hai lưỡi sắt từ, cách nhau chỉ vài micron. Khi nam châm đến gần những cánh này, hai cánh sẽ kéo về phía nhau. Sau khi chạm vào, các lưỡi dao sẽ đóng các tiếp điểm thường mở (NO), cho phép dòng điện chạy qua. Một số công tắc sậy cũng chứa một tiếp điểm không sắt từ, tạo thành đầu ra thường đóng (NC). Một nam châm đến gần sẽ ngắt kết nối tiếp điểm và kéo ra khỏi tiếp điểm chuyển mạch.
Các điểm tiếp xúc được chế tạo từ nhiều loại kim loại, bao gồm vonfram và rhodium. Một số loại thậm chí còn sử dụng thủy ngân, chất này phải được giữ đúng hướng để chuyển đổi chính xác. Một phong bì thủy tinh chứa đầy khí trơ—thường là nitơ— bịt kín các điểm tiếp xúc ở áp suất bên trong trong một bầu khí quyển. Việc bịt kín cách ly các điểm tiếp xúc, giúp ngăn ngừa sự ăn mòn và mọi tia lửa điện có thể phát sinh do chuyển động của điểm tiếp xúc.
Ứng dụng Reed Switch trong thế giới thực
Bạn sẽ tìm thấy cảm biến trong các vật dụng hàng ngày như ô tô và máy giặt, nhưng một trong những vị trí nổi bật nhất mà công tắc/cảm biến này hoạt động là trong hệ thống báo trộm. Trên thực tế, báo động là một ứng dụng gần như hoàn hảo cho công nghệ này. Cửa sổ hoặc cửa ra vào có thể di chuyển được chứa một nam châm và cảm biến nằm trên đế, truyền tín hiệu cho đến khi tháo nam châm ra. Khi cửa sổ mở—hoặc nếu ai đó cắt dây—cảnh báo sẽ vang lên.
Mặc dù thiết bị báo trộm là một công dụng tuyệt vời của công tắc sậy, nhưng những thiết bị này thậm chí còn có thể nhỏ hơn. Một công tắc thu nhỏ sẽ nằm gọn bên trong các thiết bị y tế được gọi là PillCam. Sau khi bệnh nhân nuốt đầu dò nhỏ, bác sĩ có thể kích hoạt nó bằng nam châm bên ngoài cơ thể. Độ trễ này sẽ tiết kiệm năng lượng cho đến khi đầu dò được đặt đúng cách, điều đó có nghĩa là pin trên máy bay thậm chí có thể nhỏ hơn, một tính năng quan trọng trong một thiết bị được thiết kế để di chuyển qua đường tiêu hóa của con người. Bên cạnh kích thước nhỏ bé, ứng dụng này còn cho thấy mức độ nhạy cảm của chúng, vì những cảm biến này có thể thu được từ trường xuyên qua da thịt con người.
Công tắc sậy không cần nam châm vĩnh cửu để kích hoạt chúng; một rơle nam châm điện có thể bật chúng lên. Kể từ khi Bell Labs ban đầu phát triển các công tắc này, không có gì ngạc nhiên khi ngành công nghiệp điện thoại sử dụng rơle sậy cho các chức năng điều khiển và bộ nhớ cho đến khi mọi thứ trở thành kỹ thuật số vào những năm 1990. Loại rơle này không còn là xương sống của hệ thống thông tin liên lạc của chúng ta nữa nhưng chúng vẫn phổ biến trong nhiều ứng dụng khác hiện nay.
Ưu điểm của Rơle Reed
Cảm biến hiệu ứng Hall là một thiết bị trạng thái rắn có thể phát hiện từ trường và là một thiết bị thay thế cho công tắc sậy. Hiệu ứng Hall chắc chắn phù hợp với một số ứng dụng, nhưng công tắc sậy có tính năng cách điện vượt trội so với công tắc ở trạng thái rắn và chúng gặp ít điện trở hơn do các tiếp điểm đóng. Ngoài ra, công tắc sậy có thể hoạt động với nhiều điện áp, tải và tần số khác nhau, vì công tắc hoạt động đơn giản như một dây được kết nối hoặc ngắt kết nối. Ngoài ra, bạn sẽ cần mạch hỗ trợ để kích hoạt cảm biến Hall thực hiện công việc của chúng.
Công tắc Reed có độ tin cậy cực kỳ cao đối với một công tắc cơ học và chúng có thể hoạt động trong hàng tỷ chu kỳ trước khi hỏng. Ngoài ra, do có cấu trúc kín nên chúng có thể hoạt động trong môi trường dễ nổ, nơi tia lửa có thể gây ra hậu quả tai hại. Công tắc Reed có thể là một công nghệ cũ hơn, nhưng chúng không hề lỗi thời. Bạn có thể áp dụng các gói chứa công tắc sậy cho bảng mạch in (PCB) bằng máy móc tự động chọn và đặt.
Bản dựng tiếp theo của bạn có thể yêu cầu nhiều loại mạch và linh kiện tích hợp, tất cả đều đã ra mắt trong vài năm qua, nhưng đừng quên công tắc sậy khiêm tốn. Nó hoàn thành công việc chuyển đổi cơ bản của mình một cách cực kỳ đơn giản. Sau hơn 80 năm sử dụng và phát triển, bạn có thể tin tưởng vào thiết kế thực tế và đã được thử nghiệm của công tắc sậy để hoạt động ổn định.
Thời gian đăng: 22-04-2024