Interruttore a canna

Gli switch Reed, anche se sono piccoli, svolgono un ruolo importante nella tecnologia di oggi.Questi dispositivi usano i magneti per funzionare e possono essere trovati in molte cose, dagli elettrodomestici a casa a strumenti medici avanzati.Da quando sono stati inventati nel 1936, gli switch Reed sono diventati noti per essere molto affidabili ed efficienti.Questo articolo spiega come funzionano gli switch di Reed, di cosa sono fatti e i diversi modi in cui vengono utilizzati.Parla anche dei loro benefici e li confronta con i sensori di effetto Hall.

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Figura 1: interruttore Reed

Cos'è un interruttore Reed?

Un interruttore a canna è un dispositivo elettromeccanico che funziona con campi magnetici.Inventato nel 1936 da W.B.Ellwood presso Bell Telephone Laboratories, è costituito da due pale ferromagnetiche in una capsula di vetro sigillata per un funzionamento affidabile in varie condizioni.

Un interruttore di canna ha due lame magnetiche (canne) all'interno di un tubo di vetro strettamente sigillato.I fili escono da entrambe le estremità dell'interruttore.Le canne sono tenute separate da un piccolo spazio e sono circondate da un gas che non reagisce, di solito azoto.Questa configurazione aiuta a prevenire la ruggine e ridurre le scintille.Le punte delle canne sono realizzate con materiali duri come tungsteno, rodio o mercurio.Questi materiali aiutano le canne a durare più a lungo e a funzionare meglio, soprattutto impedendo loro di uscitarsi e arrugginire.Il tubo di vetro è riempito con il gas inerte per prevenire la ruggine e per abbassare il rischio di scintille, il che è molto importante in ambienti pericolosi in cui le scintille potrebbero causare incendi.

Gli interruttori di canna gestiscono una vasta gamma di tensioni, correnti e frequenze, offrendo un eccellente isolamento elettrico e una resistenza molto bassa quando chiusi.Non consumano energia quando aperti, migliorando l'efficienza.La loro costruzione sigillata e il semplice funzionamento garantiscono un'elevata affidabilità e longevità, in grado di miliardi di cicli di commutazione.Sono utilizzati in dispositivi domestici come lavatrici e sistemi di sicurezza, nonché strumenti medici come la Pillcam, dimostrando la loro versatilità e importanza nella tecnologia moderna.

Come funziona un switch Reed?

Figura 2: Reed Blade arriva in contatto in presenza di campo magnetico

Un interruttore a canna funziona utilizzando un meccanismo semplice ma efficace con magneti.Ha due lame di metallo all'interno di una capsula di vetro sigillata.Queste lame sono le parti principali dell'interruttore e sono posizionate molto vicine l'una all'altra.

Quando un magnete si avvicina a un interruttore di canna, anche le lame di metallo all'interno dell'interruttore diventano magneti e si spostano l'una verso l'altra.Questo tiro magnetico chiude lo spazio tra i contatti che sono generalmente aperti, lasciando che l'elettricità scorresse attraverso l'interruttore.In questo modo, l'interruttore può completare in modo affidabile un circuito elettrico in molti dispositivi diversi.In alcuni switch di Reed, c'è anche un contatto normalmente chiuso (NC).Quando un magnete si avvicina, questo contatto si apre, interrompendo il flusso elettrico.

I materiali utilizzati per i contatti, come il tungsteno, il rodio o persino il mercurio, sono scelti per la loro conduttività e durata.L'intero gruppo è racchiuso in una busta di vetro, che è riempita con un gas inerte come azoto.Questo gas ha una pressione inferiore alla pressione atmosferica, creando un ambiente controllato all'interno dell'interruttore.La guarnizione del vetro impedisce a fattori esterni come l'umidità e la polvere di influenzare l'interruttore.Impedisce inoltre ai contatti di confermare e ridurre il rischio di scintille, che possono verificarsi quando i contatti si aprono o si chiudono.

Parti di interruttore a canna

Figura 3: parti dell'interruttore a canna

Un interruttore di canna è un semplice interruttore elettrico che funziona quando viene applicato un campo magnetico.Ha due strisce metalliche principali (canne) all'interno di un tubo di vetro.Ecco uno sguardo più attento ad ogni parte di un interruttore Reed e cosa fanno:

Blade Reed Le lame di canna sono sottili strisce di metallo che sono le parti principali dell'interruttore della canna.Sono realizzati con metalli che reagiscono a magneti, come miscele di ferro o in ferro di nichel.Le canne sono molto vicine l'una all'altra ma non toccano.Quando un magnete è vicino, le canne si muovono l'una verso l'altra, toccano e chiudono il circuito elettrico.

Capsula di vetro La capsula di vetro è un tubo sigillato che contiene le canne.Mantiene le canne al sicuro da polvere, umidità e ruggine, garantendo che funzionino bene.Il vetro impedisce anche i problemi elettrici, come i cortocircuiti, mantenendo l'interruttore funzionante correttamente in diverse impostazioni.

La placcatura di contatto I punti di contatto sono le estremità delle canne che toccano quando l'interruttore è attivato da un campo magnetico.Questi punti hanno spesso un rivestimento di rodio o oro per ridurre la resistenza e prevenire la ruggine, garantendo un collegamento elettrico affidabile e a bassa resistenza.

Gap di contatto Il divario di contatto è il piccolo spazio tra le canne quando non è presente alcun campo magnetico.Questo divario si assicura che il circuito rimanga aperto fino a quando un campo magnetico non fa toccare le canne e chiudere il circuito.

Gas inerte La capsula di vetro è riempita con un gas inerte, di solito azoto, per prevenire la ruggine e ridurre il rischio di scintille quando le canne si toccano.Questo ambiente controllato all'interno della capsula garantisce che l'interruttore funzioni bene per lungo tempo.

Applicazioni Switch Reed

Applicazioni quotidiane

Figura 4: applicazioni di switch Reed nell'uso quotidiano

Gli interruttori di canna vengono utilizzati in molti dispositivi quotidiani, come auto e lavatrici.Negli allarmi da ladri, aiutano a mantenere le case al sicuro.Un tipico sistema di allarme di ladro utilizza un interruttore di canna per rilevare quando vengono aperte Windows o porte.Ecco come funziona: un piccolo magnete viene posizionato sulla parte mobile della finestra o della porta, mentre l'interruttore Reed è installato sul telaio.Quando la finestra o la porta è chiusa, il magnete è vicino all'interruttore di Reed, mantenendo l'interruttore chiuso.

Quando viene aperta la finestra o la porta, il magnete si allontana dall'interruttore della canna.Questo movimento rompe il campo magnetico che ha tenuto chiuso l'interruttore della canna.Di conseguenza, le lame di metallo all'interno dell'interruttore a canna si muovono a pezzi, rompendo il circuito elettrico.Questa interruzione nel circuito viene rilevata dal sistema di allarme, che quindi innesca l'allarme, avvisando il proprietario della casa o il servizio di sicurezza a una possibile rottura.

La semplicità e l'affidabilità degli switch di Reed li rendono perfetti per questo uso.Non hanno bisogno di un alimentatore costante per rimanere chiusi, il che significa che possono funzionare bene con poca energia.Il loro design sigillato li tiene al sicuro da polvere, umidità e altre cose che potrebbero influenzare il modo in cui funzionano.

Nelle auto, gli interruttori di canna vengono utilizzati in vari sistemi per migliorare la funzionalità e la sicurezza.Ad esempio, sono spesso usati negli indicatori della porta Ajar.Quando una portiera dell'auto è chiusa, il magnete vicino all'interruttore di Reed mantiene l'interruttore chiuso.Se la porta viene aperta, il magnete si allontana, causando l'apertura dell'interruttore della canna e innescare la luce della porta Ajar sul cruscotto.Questo semplice meccanismo aiuta i conducenti a rimanere consapevoli delle porte aperte, prevenendo possibili incidenti.

Nelle lavatrici, gli interruttori di canna vengono utilizzati per rilevare la posizione del coperchio o della porta.Quando il coperchio o la porta è chiuso, il magnete mantiene chiuso l'interruttore a canna, consentendo alla lavatrice di funzionare.Se il coperchio o la porta viene aperto durante il funzionamento, il magnete si allontana, causando l'apertura dell'interruttore della canna e fermando immediatamente la macchina.Questa caratteristica di sicurezza impedisce lesioni e fuoriuscite garantendo che la lavatrice funzioni solo quando è chiusa in modo sicuro.

Gli interruttori di canna vengono utilizzati anche nei sensori di velocità in bicicletta.In questo caso, un magnete è attaccato a uno dei raggi della ruota e un interruttore di canna è montato sulla forcella.Ogni volta che il magnete passa dall'interruttore della canna, si chiude per un momento, inviando un segnale al tachimetro della bicicletta.Questa configurazione fornisce un modo semplice ed efficace per misurare la velocità della bicicletta senza la necessità di elettronica complessa.

Usi medici

Figura 5: usi medici degli interruttori di canna nella pillola

Gli interruttori di canna sono utilizzati in molti dispositivi medici.Uno dei migliori esempi è la pillola, una piccola fotocamera che può essere inghiottita.La pillola consente ai medici di guardare all'interno del sistema digestivo senza bisogno di un intervento chirurgico.L'interruttore Reed è una parte importante di come funziona la Pillcam.

Quando un paziente ingoia la pillola, viaggia attraverso il sistema digestivo per scattare foto.Per risparmiare durata della batteria, il dispositivo rimane fuori fino a quando non raggiunge il punto giusto nel corpo.È qui che lo switch Reed aiuta.Usando un magnete esterno, il medico può accendere la pillola al momento giusto.Questa attivazione ritardata aiuta a garantire che la batteria, che è piccola a causa delle dimensioni del dispositivo, dura abbastanza a lungo per terminare l'esame.

La sensibilità dello switch Reed è molto utile in questa situazione.Può percepire il campo magnetico dal magnete esterno anche attraverso i tessuti del corpo.Questa capacità garantisce che la pillola possa essere attivata in modo accurato e affidabile senza contatti diretti o trigger complessi.La forza del campo magnetico e la sensibilità dell'interruttore della canna devono essere perfettamente regolate per assicurarsi che l'attivazione si verifichi correttamente e solo al momento giusto.Le dimensioni ridotte dell'interruttore a canna si adattano perfettamente alla pillola, che deve essere abbastanza piccola da essere inghiottita facilmente.La dimensione compatta dell'interruttore a canna consente di far parte della pillola senza renderla ingombrante o pesante.Questo design garantisce che il dispositivo sia facile da deglutire e può muoversi attraverso il tratto digestivo senza causare disagio o blocco.

Vantaggi degli switch Reed

Gli switch Reed offrono molti vantaggi che li rendono migliori di altri tipi di sensori, come i sensori di effetto Hall.

Ottima protezione elettrica: le parti di un interruttore di canna sono ben protette dall'ambiente esterno e tra loro.Ciò impedisce alle correnti elettriche indesiderate di passare attraverso, assicurandosi che il dispositivo funzioni in modo sicuro e affidabile.Questo è molto utile in situazioni in cui un controllo elettrico preciso è molto importante.

Resistenza elettrica a bassa: quando i contatti dell'interruttore si chiudono, creano un percorso diretto a bassa resistenza per il flusso della corrente.Ciò significa che c'è una perdita di potenza molto poca e una maggiore efficienza, il che è molto utile in situazioni in cui sono necessari energia di risparmio e alta efficienza.

Flessibilità nella gestione di diverse condizioni: gli interruttori di canna possono gestire una vasta gamma di tensioni, carichi e frequenze.A differenza di alcuni sensori che necessitano di condizioni specifiche per funzionare, gli interruttori di canna possono funzionare in molte situazioni elettriche.Questa flessibilità li rende buoni per molti usi, dalla segnalazione a bassa potenza nei dispositivi elettronici al controllo di circuiti ad alta potenza nelle macchine industriali.

Alta affidabilità: gli switch di canne sono fatti per lavorare per miliardi di cicli senza abbattere.Il modo in cui funziona l'interruttore Reed, con il movimento fisico delle sue parti, è progettato per gestire l'uso ripetuto senza logorare.Questa durata garantisce affidabilità a lungo termine e riduce la necessità di frequenti manutenzioni o sostituzioni.Questo è molto utile in situazioni in cui i tempi di inattività sono costosi o inaccettabili.

Costruzione sigillata per sicurezza e durata: i contatti sono racchiusi in un involucro di vetro riempito con un gas inerte come azoto, che li protegge dalla ruggine e dall'usura.Questa tenuta ermetica tiene fuori polvere, umidità e altri contaminanti che potrebbero influire sul funzionamento dello switch.Di conseguenza, gli interruttori di canna possono essere utilizzati in ambienti duri o esplosivi in ​​cui gli interruttori regolari potrebbero non riuscire a causa dell'esposizione a elementi dannosi o in cui una scintilla potrebbe causare un incendio.

Confronto di switch Reed con sensori di effetto hall

Figura 6: confronto tra interruttore di canna con sensori di effetto sala

I sensori dell'effetto Hall e gli interruttori di canna hanno punti di forza diversi e sono buoni per usi diversi.Ecco un semplice confronto dei loro punti principali.

Gli interruttori di canna forniscono un migliore isolamento elettrico perché sono meccanici e separano fisicamente i loro contatti quando aperti.Ciò riduce il rischio di rumore elettrico e interferenze, rendendo gli switch di canne migliori per le situazioni in cui questi problemi contano.

Gli interruttori di canna hanno una resistenza elettrica inferiore quando chiusi, di solito fino a 0,05 ohm.Ciò riduce la perdita di potenza e il calore nei circuiti.I sensori dell'effetto Hall hanno una maggiore resistenza, che può essere centinaia di ohm.Questa maggiore resistenza può portare a più problemi di uso di energia e riscaldamento, specialmente in situazioni ad alta corrente.

I sensori dell'effetto Hall hanno bisogno di circuiti più complicati per funzionare.Hanno bisogno di un alimentatore costante e parti extra come amplificatori e regolatori di tensione per produrre un utile segnale di uscita.Ciò rende più complessi la progettazione e il costo dei sistemi utilizzando i sensori di effetto Hall.Gli interruttori di canna sono molto più semplici e necessitano di solo due fili per connettersi e funzionare, fungendo da interruttore diretto in un circuito senza bisogno di potenza esterna o circuiti di supporto complessi.

I sensori dell'effetto Hall sono molto sensibili e rispondono rapidamente a causa della loro natura a stato solido, rendendoli perfetti per gli usi che necessitano di un rilevamento preciso e rapido sul campo magnetico.Gli switch Reed, sebbene un po 'più lenti, rispondono abbastanza rapidamente per molti usi pratici e possono funzionare bene in molti ambienti diversi, compresi i luoghi in cui potrebbero esserci esplosioni e ambienti industriali dure.

Caratteristiche del cambio di canna: affidabilità e lunga vita

Gli switch Reed sono noti per essere molto affidabili e duraturi a lungo.Il modo in cui si muovono meccanicamente non consumano i materiali utilizzati in essi, il che aumenta notevolmente alla loro durata.Ciò significa che le parti all'interno di un interruttore di canna non subiscono lo stesso danno che può causare il fallimento di altri interruttori meccanici.Il motivo principale di ciò è il movimento fisico minimo coinvolto quando l'interruttore funziona.Le lame di Reed si muovono solo l'una dall'altra senza molto attrito o tensione meccanica, garantendo che durino a lungo.

Il design degli interruttori di canna include contatti sigillati all'interno di un involucro di vetro.Questo sigillo è molto importante perché mantiene i contatti lontani dall'ambiente esterno, fermando la corrosione atmosferica e lo sporco di entrare e influenzare le prestazioni.Ciò rende gli interruttori di canna particolarmente buoni per l'uso in luoghi in cui all'interno dell'involucro di vetro mantiene un ambiente interno stabile che protegge i contatti dalla ruggine e altri tipi di danni chimici.

La lunga durata di un interruttore di canna è anche influenzata dal carico elettrico che gestisce.Gli interruttori di canna possono gestire una vasta gamma di carichi elettrici, da correnti e tensioni molto basse a abbastanza alte.Se utilizzati entro i limiti specificati, gli interruttori Reed possono eseguire miliardi di cicli di commutazione senza fallire.Questo perché le superfici di contatto sono fatte per resistere all'arco elettrico e alla vaiolatura, che sono ragioni comuni per cui altri interruttori falliscono.I materiali utilizzati per i contatti, come il tungsteno o il rodio, sono scelti per la loro resistenza e resistenza all'usura.

• Gli interruttori a canna possono gestire carichi elettrici sia bassi che alti

• Possono eseguire miliardi di cicli di commutazione se utilizzati nei limiti consigliati

• I contatti sono realizzati con materiali forti come il tungsteno o il rodio per resistere all'usura e prevenire il fallimento

• Le superfici di contatto sono progettate per resistere ai danni dalle scintille elettriche, aiutandole a durare più a lungo

Quando si sceglie switch di canne

Figura 7: vari tipi di switch di reed

Quando si sceglie switch Reed, troverai molti design e configurazioni disponibili.Questi diversi tipi sono realizzati per usi specifici, garantendo che ogni tipo soddisfi varie esigenze.Gli interruttori di canna semplici sono parti di base che non richiedono un alimentatore costante per funzionare.Questo li rende a risparmio energetico e utili per molti scopi.

Alcuni tipi specializzati, come gli interruttori a effetto Hall, sono progettati per compiti di rilevamento continuo come sensori di prossimità o rilevatori di velocità.A differenza dei semplici interruttori di canna, questi richiedono circuiti extra e un flusso costante di corrente elettrica per funzionare.Ciò li rende più complessi ma adatti per lavori che richiedono monitoraggio in corso e risposte rapide.

Tipi popolari di interruttore Reed

Switch arduino reed: Usato in moduli, contatori, speedometri e relè.Queste sono parti versatili che funzionano bene con i microcontrollori Arduino per vari progetti di fai -da -te e prototipazione.

Interruttori di canna impermeabili: Fatto per lavorare in modo affidabile in ambienti bagnati o umidi, rendendoli buoni per applicazioni esterne e attrezzature marine.

Interruttori di canna elettrica: Utilizzato nei circuiti che richiedono la commutazione da bassa a media tensione e corrente.

NC (normalmente chiuso) interruttori di canna: Rimani chiuso fino a quando non viene applicato un campo magnetico, a quel punto aprono il circuito.

Interruttori di canna magnetica: Sensibile ai campi magnetici e utilizzato in applicazioni in cui il rilevamento preciso del campo magnetico è molto utile.

Interruttori di canne di plastica: Racchiuso in alloggiamenti di plastica, fornendo ulteriore protezione contro fattori ambientali e danni meccanici.

Interruttori di canna ad alta corrente: Costruito per gestire correnti più grandi, rendendole buone per le applicazioni industriali in cui è necessaria una maggiore commutazione di energia.

Interruttori di canna incapsulato: Sigillato all'interno di un recinto per proteggerli da condizioni ambientali dure e danni fisici.

Interruttori di canna cilindrici: A forma di facile integrazione in alloggiamenti tubolari, spesso utilizzati nei sistemi di sicurezza e ai sensori di posizione.

Switch di canne bistabili: Rimani nel loro ultimo stato (aperto o chiuso) fino a quando non viene applicato un campo magnetico di polarità opposta, rendendoli utili nelle applicazioni che necessitano di una conservazione statale stabile senza potenza continua.

Switch di canne aggredendo: Simile agli interruttori bistabili, rimangono nel loro stato commutato dopo che il magnete viene rimosso fino a quando non viene applicato un campo magnetico inverso.

Switch di canne da passaggio: Avere più contatti e può passare da diversi circuiti, rendendoli utili in operazioni di commutazione complesse.

Switch di canne Hamlin: Noto per la loro affidabilità e utilizzato in varie applicazioni industriali e automobilistiche.

Sensori a effetto sala: Non interruttori di canna tecnicamente ma spesso inclusi in discussioni simili.Rilevano la presenza di un campo magnetico attraverso l'effetto della sala e necessitano di potenza continua e circuiti extra.

Mini switch reed: Piccolo e progettato per applicazioni con spazio limitato, come dispositivi medici ed elettronica compatta.

Switch micro reed: Anche più piccolo degli interruttori mini Reed, utilizzati in applicazioni elettroniche molto compatte.

Ogni tipo di switch Reed offre vantaggi unici su misura per esigenze specifiche, sia per applicazioni industriali, automobilistiche, elettroniche di consumo o di rilevamento specializzate.Comprendere le differenze tra questi tipi può aiutarti a scegliere il giusto switch Reed per il tuo uso specifico, garantendo buone prestazioni e affidabilità.

Conclusione

Gli switch Reed sono sorprendenti perché sono semplici, affidabili e possono essere utilizzati in molti modi.Si trovano negli articoli di tutti i giorni, aiutano a proteggere le persone nei dispositivi medici e lavorano bene in lavori industriali difficili.Imparando come funzionano, di cosa sono fatti e perché sono utili, possiamo capire perché gli switch di canne sono spesso scelti su altre opzioni come i sensori di effetto Hall.Possono gestire molti compiti diversi, durare a lungo e lavorare in modo efficiente, rendendoli un must nella tecnologia di oggi.Mentre continuiamo a sviluppare nuovi gadget e strumenti, gli switch Reed continueranno a garantire che tutto funzioni senza intoppi e in sicurezza.

Domande frequenti [FAQ]

1. A cosa serve un interruttore a canna?

Un interruttore a canna viene utilizzato in molte cose.Aiuta i sistemi di sicurezza a rilevare se le porte o le finestre sono aperte.Viene utilizzato in elettrodomestici come lavatrici per verificare se il coperchio è chiuso.In dispositivi medici come Pillcam, aiuta a controllare quando il dispositivo si accende.Gli interruttori di canna vengono utilizzati anche nelle auto per i sensori delle porte e nelle biciclette per misurare la velocità.

2. Come funziona un interruttore a flusso di canna?

Un interruttore a flusso di canna funziona percependo se il fluido si muove.Ha un interruttore a canna e un galleggiante magnetico.Quando il fluido si muove attraverso il tubo, il galleggiante si muove e porta il magnete vicino all'interruttore della canna.Questo campo magnetico fa sì che le canne all'interno dell'interruttore si riuniscano, chiudendo il circuito e mostrando che il fluido sta scorrendo.

3. Un interruttore di canna è un relè?

Un interruttore Reed non è un relè.Entrambi possono controllare i circuiti, ma un interruttore di canna utilizza magneti per aprire o chiudere un circuito.Un relè è un interruttore gestito dall'elettricità che utilizza un elettromagnete per spostare l'interruttore.

4. Come si attiva un interruttore Reed?

Attiva un interruttore a canna avvicinando un magnete.Il magnete fa muovere le canne all'interno dell'interruttore l'una verso l'altra, chiudendo lo spazio e completando il circuito.Quando togli il magnete, le canne si separano, aprendo il circuito.

5. Come si verifica se un switch Reed funziona?

Per verificare se un switch Reed funziona, utilizzare un multimetro per misurare la continuità.Metti i cavi multimetri sui fili dell'interruttore Reed.Quando si porta un magnete vicino all'interruttore, il multimetro dovrebbe mostrare un circuito chiuso (continuità).Quando si allontana il magnete, il multimetro dovrebbe mostrare un circuito aperto (nessuna continuità).Questo dimostra che l'interruttore Reed funziona correttamente.