In vielen Elektrogeräte Es besteht die Notwendigkeit, vor Einflüssen geschützt zu sein äußere Umgebung gesteuerte Schalter. Es wird ein Mechanismus benötigt, dessen Kontakte nicht an der Luft verbrennen und nicht durch Feuchtigkeit gestört werden. Es ist notwendig, das Ein- und Ausschalten des Stromkreises zu beschleunigen und das Vorhandensein von Fremdverunreinigungen zwischen den Kontakten zu beseitigen, die in der Atmosphäre vorhanden sind oder im Laufe der Zeit auf den Schaltkontakten erscheinen. In Fällen, in denen Zuverlässigkeit und Langlebigkeit erforderlich sind, werden Reed-Schalter eingesetzt.

Das Gerät wurde 1922 von Professor V. Kovalenkov in St. Petersburg erfunden. In den 30er Jahren desselben Jahrhunderts begann ihre Produktion und Massenanwendung in elektrischen Geräten.

Reedschalter – was ist das?

Ein Reed-Schalter besteht aus zwei oder mehr Kontakten, die in einem Glasgehäuse eingeschlossen sind. Zum Anschluss an einen externen Stromkreis werden die Enden der Kontakte aus dem Gerätekörper herausgeführt. Das Innenvolumen ist verschlossen und mit Inertgas gefüllt. Zugriff verweigert atmosphärische Luft, die Kontakte sind zuverlässig geschützt schädlicher Einfluss Umfeld:

• Es gibt keinen Sauerstoff, der die Oxidation der Kontaktgruppe fördert;
• Es gibt keine Luftfeuchtigkeit, bei der ein spontaner Betrieb möglich ist;
• Es gibt keine mechanischen Verunreinigungen, die den Kontakt verhindern könnten.

Glas trägt zur Zuverlässigkeit bei Kontaktgruppenisolierung. Aber Anwendung zerbrechliche Materialien Das Gehäuse erlaubt keinen Einsatz des Gerätes unter Bedingungen erhöhter Belastung: Vibration, plötzliche mechanische Einflüsse.

Wie funktioniert ein Reedschalter?

Das Funktionsprinzip eines Reed-Schalters basiert auf einem elektromagnetischen Feld – einem Magneten. Im Ruhezustand befindet sich die Kontaktgruppe je nach Gerätetyp im geschlossenen oder offenen Zustand.

Wenn es in den Erfassungsbereich des Geräts gebracht wird Magnetfeld– Bei Annäherung eines Magneten oder eines anderen Mechanismus mit ähnlichen Eigenschaften werden die Kontakte des Geräts magnetisiert und ziehen sich gegenseitig an. Die Folge ist ein Kurzschluss, der den Stromkreis einschaltet. In einem anderen Fall werden die Kontakte so magnetisiert, dass sie sich gegenseitig abstoßen – der Stromkreis öffnet sich, schaltet ab.

Mögliche kombinierte Aktion wenn eine Umschaltung erfolgt. Vor dem Einbringen eines Magnetfelds in den Gerätebereich floss der Strom durch einen Kontaktkreis und nach dem Umschalten durch den anderen.

Zum Beispiel mögliche Arbeit Da es sich um einen Reed-Schalter handelt, können wir davon ausgehen, dass er den Zimmerschalter ersetzt hat. Wenn Sie nun einen Magneten an den ehemaligen Schalter bringen, an dem jetzt der Reed-Schalter angebracht ist, leuchtet das Licht auf, wenn Sie den Magneten entfernen, erlischt es.

Arten von Geräten

Alle Geräte werden nach dem Funktionsprinzip in Gruppen eingeteilt:

• Normalerweise geschlossener Reed-Schalter. Im Ruhezustand, ohne Einwirkung eines Magnetfeldes, ist der Stromkreis des Geräts geschlossen;
• Der Reed-Schalter ist normalerweise geöffnet. Im Ruhezustand, ohne Magnetfeld, ist der Stromkreis des Geräts offen;
• Wechseln. Kombiniert geschlossene und offene Geräte;
• Bistabil. Es verfügt über einen eigenen Magneten, der nach dem Verschwinden des eingebrachten magnetischen Einflusses die Position der Gerätekontakte im letzten Zustand beibehält.

Spezifikationen

Entsprechend den technischen Eigenschaften werden Reed-Schalter je nach Einsatzbedingungen unterteilt. Folgende Faktoren werden berücksichtigt:

• Klimatische Bedingungen. Zum Beispiel Arbeiten bei niedrigen Temperaturen;
• Umfeld. Zum Beispiel flüssig;
• Die Spannung und der Strom, die durch das Gerät fließen. Herdspulen ermöglichen beispielsweise das Anlegen von Spannungen bis zu 100 Kilovolt.

Anwendung

Aufgrund ihres niedrigen Preises und der einfachen Konstruktion, Installation und Verwendung sind Reed-Sensoren und Reed-Schalter erfolgreich eingesetzt in Fällen, in denen ihre Zerbrechlichkeit keine Rolle spielt. Der Anwendungsbereich ist breit: von Haushaltsbedürfnisse zu industriellen Prozessen.

Elektrische Komponenten eingebaut Haushaltsgeräte in Form von Relais, in Stromzählern und sogar in Festnetz-Tastentelefonen – die Klickgeräusche beim Wählen einer Nummer mit einem Impulswahlgerät sind tatsächlich das Ergebnis seiner Arbeit.

Ein Beispiel für den Einsatz von Reed-Schaltern sind Sicherheitsalarme. Am Türpfosten ist ein Magnet und an der Tür ein Reed-Schalter angebracht. Wenn der Magnet aus dem Erfassungsbereich des Geräts entfernt wird, wird der Stromkreis geschlossen oder geöffnet, wodurch bekannt wird, dass der Schutzbereich verletzt wurde.

Diese Geräte werden auch in Brandmeldern eingesetzt. Tritt eine Gefahrensituation ein, wird der Stromkreis über einen Reed-Schalter eingeschaltet. Ein solcher Sensor kann sowohl im Innen- als auch im Außenbereich funktionieren.

IN Industriegebiete Sie werden auch in vielen Situationen verwendet. Zum Beispiel, um den Flüssigkeitsstand zu messen Schwimmervorrichtung verwendet wird. In der Aufzugsindustrie werden Reed-Schalter verwendet, um den Standort der Aufzugskabine zu bestimmen.

Eine Gruppe von Kontakten eingeschlossen in Glaskolben, mit Schutzgas, werden überall dort eingesetzt, wo es darum geht, einen Stromkreis zu schließen, zu öffnen und zu schalten.

Eine kurze Geschichte der Entwicklung von Reed-Schaltern

Schaltgeräte oder einfach Kontakte werden in verschiedenen Elektro- und Funkgeräten sehr häufig verwendet. Um sich zu verbessern Betriebseigenschaften Dabei stehen vor allem Lebensdauer und Verbindungssicherheit im Vordergrund und wurden entwickelt magnetisch gesteuerte, abgedichtete Kontakte angerufen Reed-Schalter.

Die ersten Beispiele für solche Kontakte tauchten bereits in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts auf, und der erste magnetisch gesteuerte Kontakt wurde bereits 1922 in St. Petersburg von Professor V. Kovalenkov erfunden, wofür ihm ein UdSSR-Autorenzertifikat Nr. 466 ausgestellt wurde. Der Aufbau eines solchen Kontakts ist in Abbildung 1 dargestellt.

Ein solcher Kontakt ist wie folgt aufgebaut. Die Kontakte 1 und 2, ebenfalls aus weichmagnetischem Material, sind über isolierende Abstandshalter 5 am Kern 3 aus weichmagnetischem Material befestigt. Wenn Strom durch Spule 4 fließt, entsteht im Kern 3 ein Magnetfeld und magnetisiert die Kontakte 1 und 2, die sich schließen. Die Kontakte öffnen sich, wenn der Strom durch die Spule stoppt.

Abbildung 1. Magnetisch gesteuerter Kontakt von Professor V. Kovalenkov

Tatsächlich war dies der allererste magnetisch gesteuerte Kontakt, nur ohne Dichtungshülle. Dies war das erste Mal, dass ein solcher Kontakt in einer Dichtungshülle untergebracht wurde. Amerikanischer Ingenieur W.B. Ellwood erst 1936. In den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts erreichten Reed-Schalter ihre höchste Entwicklung und wurden entdeckt breite Anwendung in verschiedenen elektronischen Geräten.

Derzeit werden Reed-Schalter weniger intensiv genutzt, da sie „verdrängt“ wurden. In einigen Fällen blieben Reed-Schalter jedoch außer Konkurrenz, was auf die einfache Handhabung, die galvanische Trennung von der Stromquelle und die Eigenschaften eines „trockenen Kontakts“ zurückzuführen ist, weshalb Reed-Schalter immer noch verwendet werden verschiedene Schemata und Geräte.

In Fällen, in denen eine hohe Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Schaltelements erforderlich ist Reed-Schalter einfach unersetzlich. Wie Komponente Reed-Schalter sind in den Designs verschiedener Sensoren enthalten, elektromagnetische relais, insbesondere Schwachstromgeräte, sowie Positionsschalter und einige andere Geräte.

Arten von Reedschaltern

Wie normale Kontakte können Reed-Schalter schließend (1 Schließer), schaltend (1 Wechsler) oder öffnend (1 Öffner) sein. Hierbei handelt es sich um eine Aufteilung nach funktionalen Merkmalen.

Basierend auf strukturellen und technologischen Eigenschaften werden Reed-Schalter in zwei große Gruppen eingeteilt: mit Trockenkontakten und mit Quecksilberkontakten. Der erste Typ wird als Trocken-Reed-Schalter bezeichnet, der zweite als Quecksilber-Reed-Schalter. Eigentlich gibt es an der Funktionsweise von Trocken-Reed-Schaltern im Vergleich zu herkömmlichen Kontakten keine Besonderheiten.

Bei Quecksilber-Reedschaltern befindet sich in einem versiegelten Glasgehäuse zusätzlich zu den Kontakten auch ein Tropfen Quecksilber. Der Zweck dieses Quecksilbertröpfchens besteht darin, die Kontakte während des Betriebs zu benetzen, um die Qualität des Kontakts durch Verringerung des Kontaktwiderstands zu verbessern und außerdem Kontaktprellen zu beseitigen.

Unter Prellen versteht man das Vibrieren von Kontakten beim Schließen und Öffnen, das bei einmaliger Betätigung zu einem wiederholten Umschalten des übertragenen Signals und darüber hinaus zu einer deutlichen Verlängerung der Reaktionszeit führt.

Stellen Sie sich vor, dass es beim Umschalten des Eingangssignals zu einem solchen Prellen kommt! Für den Fall, dass ein solcher Klapperkontakt in Verbindung mit digitalen Mikroschaltungen funktioniert, müssen Maßnahmen zur Unterdrückung des Ratterns in Form von RC-Ketten oder getroffen werden.

Verschiedene Kontakte, darunter auch Reed-Kontakte, kommen ebenfalls zum Einsatz, allerdings wird bei ihnen das Kontaktprellen per Software unterdrückt. Dadurch verringert sich auch die Leistung des Gesamtsystems.

Reed-Schalter-Design

Design verschiedene Arten Reed-Schalter sind in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2. Reed-Schalter-Design

Alle Reed-Schalter sind versiegelte Glasflasche, in dem ist Kontaktgruppe. Die Kontakte sind Magnetkerne, die in die Enden des Zylinders eingeschweißt sind. Die äußeren Enden der Adern sind für den Anschluss an einen externen Stromkreis ausgelegt.

Am weitesten verbreitet Reed-Schalter mit Kontaktgruppe zum Schließen oder, wie in der Abbildung dargestellt, „offen“. Jeder Kontaktkern besteht aus ferromagnetischem elastischem Draht, der abgeflacht ist rechteckige Form. Zur Herstellung der Adern wird je nach Leistung des Reedschalters und entsprechend dessen Abmessungen Permalloydraht mit einem Durchmesser von 0,5 - 1,3 mm verwendet.

Direkt berührende Oberflächen werden mit Edelmetallen, Gold, Palladium, Rhodium, Silber und darauf basierenden Legierungen beschichtet. Eine solche Beschichtung verringert nicht nur die Korrosionsbeständigkeit der Kontaktfläche, sondern trägt auch dazu bei, sie zu erhöhen.

Der Innenraum des Zylinders ist mit einem Inertgas (Wasserstoff, Argon, Stickstoff oder einer Mischung davon) gefüllt oder einfach evakuiert, was ebenfalls dazu beiträgt, die Korrosion der Kontakte zu reduzieren und ihre Zuverlässigkeit zu erhöhen. Bei der Herstellung werden die Kerne so positioniert, dass zwischen ihnen übrigens ein Spalt einer bestimmten Größe entsteht.

Reis. 3. Reed-Schalter

Funktionsprinzip eines Reed-Schalters

Um die Kontaktgruppe auszulösen, ist es notwendig, um den Reed-Schalter herum ein Magnetfeld ausreichender Stärke zu erzeugen. Dabei spielt es überhaupt keine Rolle, wie dieses Feld erzeugt wird, sei es einfach durch einen Permanentmagneten oder durch einen Elektromagneten. Die Stromleitungen des äußeren Magnetfeldes magnetisieren die inneren Kontakte – die Reed-Schalterkerne, wodurch sie die elastischen Kräfte überwinden, den Stromkreis anziehen und schließen.

Die Kontakte bleiben in diesem Zustand, solange um sie herum ein Magnetfeld ausreichender Stärke vorhanden ist: Es reicht aus, den Elektromagneten auszuschalten oder einen gewöhnlichen Permanentmagneten zu entfernen, und die Kontakte öffnen sich sofort. Die nächste Kontaktaktivierung erfolgt, wenn das Magnetfeld wieder auftritt. Aus all dem können wir schließen, dass die Kontakte gleich drei Funktionen erfüllen: elastische Elemente (Federn), einen magnetischen Kreis und die eigentlichen leitenden Kontakte.

Ein Reed-Schalter, der zum Öffnen dient, funktioniert etwas anders. Sein Magnetsystem ist so konzipiert, dass die Kontakte – die Kerne – bei Einwirkung eines Magnetfeldes gleichermaßen magnetisiert werden, sich also gegenseitig abstoßen und den Stromkreis öffnen.

Bei einem schaltenden Reed-Schalter ist einer der drei Kontakte in der Regel normalerweise geschlossen – der geschlossene besteht aus nichtmagnetischem Metall und beide normalerweise offenen Kontakte bestehen aus ferromagnetischem Material, wie oben erwähnt. Wenn daher ein Reed-Schalter einem Magnetfeld ausgesetzt wird, schließen sich die normalerweise offenen Kontakte einfach und der nichtmagnetische normalerweise geschlossene Kontakt, der an seiner ursprünglichen Stelle verbleibt, öffnet sich.

Notiz. Normal – offener Kontakt Dies ist diejenige, die geöffnet ist, wenn keine Steuerwirkung, in diesem Fall ein Magnetfeld, vorliegt. Jeweils normal - geschlossener Kontakt geschlossen, wenn kein Magnetfeld vorhanden ist.

Natürlich ist immer ein Magnetfeld vorhanden, zum Beispiel das Erdmagnetfeld. Und es scheint unmöglich zu sein, zu sagen, dass es überhaupt kein Magnetfeld gibt. Aber das Erdmagnetfeld reicht nicht aus, um den Reed-Schalter auszulösen, daher kann es vernachlässigt werden und wir können sagen, dass es kein Magnetfeld gibt, in diesem Fall ein externes.

Lesen Sie weiter im nächsten Artikel.

Fortsetzung des Artikels:

Boris Aladyschkin

Alle mechanischen Kontakte unterliegen einem Verschleiß. Um den Einfluss dieses zerstörerischen Faktors zu verringern, wurden in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts magnetisch gesteuerte Schaltgeräte entwickelt, deren Kontaktgruppe in einem Vakuumkolben untergebracht war. In der UdSSR wurden solche Elemente auf Englisch „Reed Contact“ genannt, kurz für „sealed contact“. technische Dokumentation Der Name „Reed-Schalter“ wird übernommen.

Schauen wir uns das Funktionsprinzip dieser Geräte, das Design, die Hauptmerkmale sowie die Vor- und Nachteile an. Am Ende des Artikels wird es ein paar geben nützliche Schemata wo Reed-Schalter verwendet werden.

Aussehen und Designmerkmale

Bei diesen Geräten handelt es sich um eine Kontaktgruppe auf Ferri-Basis magnetisches Material, das in einen Glaskolben gegeben wird. Die Luft wurde aus ihm abgepumpt (es wurden möglichst vakuumähnliche Bedingungen geschaffen), optional kann er mit Inertgas gefüllt werden. Aussehen des Geräts und seine Bezeichnung auf Schaltpläne werden im Folgenden vorgestellt.

MIT Design finden Sie in Abbildung 2.

Bezeichnung:

• A – Geräteklemmen.
• B – Glaskolben.
• C – Kontaktgruppe.
• D – Inertgas oder Vakuum.

Sorten

Schaltgeräte dieser Klasse werden je nach Kontaktgruppengerät üblicherweise in folgende Typen eingeteilt:

1. Elemente mit normalerweise offenen Kontakten ( Aussehen Ein solches Gerät ist in Abb. dargestellt. 1).
2. Elemente mit normalerweise geschlossenem Kontakt.
3. Mit Wechslerkontakt.

Zusätzlich zu den oben aufgeführten Funktionsmerkmalen gibt es auch technologische Merkmale, die versiegelte Schaltgeräte in zwei Gruppen einteilen: Trocken- und Quecksilberschaltgeräte. Besonderheit Letzteres bedeutet, dass sich im Kolben ein Tropfen Quecksilber befindet. Es dient der „Benetzung“ der Kontaktgruppe, wodurch der Kontaktwiderstand und die Vibration (Prellen) der Kontakte beim Schalten deutlich reduziert werden können, was sich positiv auf die Kontaktqualität auswirkt.

Funktionsprinzip

Der Betrieb des Geräts (Schließen, Öffnen oder Schalten von Kontakten) erfordert die Beeinflussung des Elements mit einem Magnetfeld, dessen Intensität zum Schalten ausreicht. Die Quelle eines solchen Feldes kann ein gewöhnlicher Magnet oder ein Elektromagnet sein.

Unter dem Einfluss von Stromleitungen werden die Kontakte magnetisiert und schalten nach Überwindung der Elastizitätsschwelle den Stromkreis.

Sobald das Magnetfeld aufhört, auf die Kontaktgruppe einzuwirken, kehrt diese in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Das heißt, funktionell erfüllen die Kontakte zusätzlich zu ihrem direkten Zweck die Rolle eines Magnetkreises und eines elastischen Elements.

Geräte mit Öffnerkontakten funktionieren etwas anders. Ihre ferrimagnetischen elastischen Elemente erhalten, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden, die gleiche Ladung, was dazu führt, dass sie sich abstoßen und den Kontakt unterbrechen.

Manchmal besteht bei solchen Schaltern nur ein elastisches Element aus einer ferrimagnetischen Legierung; durch die Annäherung eines Magneten wird es von diesem angezogen und schaltet den Stromkreis aus.

Ein ähnliches Prinzip wird bei Reed-Schaltern mit einer Schaltgruppe von Kontakten verwendet, bei denen zwei davon aus magnetischem Material bestehen. Unter dem Einfluss eines Magneten ziehen sie sich gegenseitig an und der nichtmagnetische Kontakt bleibt in seiner ursprünglichen Position. Dadurch wird der Stromkreis neu umgeschaltet.

Grundparameter

Die Eigenschaften abgedichteter Schalter werden durch mechanische und mechanische Einflüsse bestimmt elektrische Parameter. Zu den ersten gehören:

• N max – eine Zahl, die die maximal zulässige Anzahl von Vorgängen angibt, ohne die Hauptmerkmale zu ändern.
• V cp ist ein Wert, der die Feldstärke angibt, die erforderlich ist, damit das Gerät reagiert. In der Fachsprache wird diese Eigenschaft magnetomotorische Kraft genannt.
• V otp – Wert, der der Öffnungskraft entspricht.
• t cp – Zeit, die die Kontaktgruppe zum Betrieb benötigt.
• t Freigabe – für die Freigabe erforderliches Zeitintervall.
• Die letzten beiden Parameter sind die wichtigsten mechanische Eigenschaften, da sie die Schaltgeschwindigkeit beschreiben.
• Nun listen wir die wichtigsten elektrischen Eigenschaften auf:
• R K – Widerstand zwischen Kontakten im geschlossenen Zustand.
• R FROM – Widerstand offener Kontakte.
• U PR – Durchbruchspannung, diese Eigenschaft hängt sowohl vom vorherigen Parameter als auch vom Abstand zwischen der Kontaktgruppe ab. Darüber hinaus beeinflusst die Füllung des Kolbens die elektrische Festigkeit.
• P max – geschaltete Leistung.
• C K – Kapazität, die durch offene Kontakte gebildet wird.

Wie erfolgt die Verwaltung?

Es gibt zwei Möglichkeiten, einen versiegelten Schalter zu verwalten:

• Verwendung eines Permanentmagneten;
• Wirkt auf eine Spule, die an eine Konstantstromquelle angeschlossen ist.

Bei der ersten Option kann die Steuerung durch lineare oder Winkelbewegung erfolgen Permanentmagnet. Es gibt auch eine Methode, bei der das Feld mit einem speziellen Vorhang verschlossen wird.

Ein Beispiel für die Verwendung der magnetischen Steuerungsmethode sind Füllstandssensoren sowie Positionssensoren, Sicherheitsalarme usw.

Mit der zweiten Option können Sie ein Relais basierend auf einem Reed-Schalter erstellen. Im Gegensatz zu traditionelles Design Ein solches Gerät ist zuverlässiger und langlebiger, da es praktisch keine beweglichen mechanischen Elemente enthält. Hinsichtlich kleine Menge Bei Verwendung von Kontaktgruppen lässt sich dieser Nachteil leicht beseitigen, indem die Anzahl der beteiligten Reed-Schalter erhöht wird.

Anwendungsbeispiel diese Methode Die Steuerung kann ein Stromrelais auf Basis eines Reed-Schalters sein. Es handelt sich um eine mit dickem Draht umwickelte Spule, in deren Inneren sich ein versiegelter Schalter befindet. Dieses Gerät kann als dienen Schutzsystem durch Überlastung der Stromkreise Gleichstrom. Die Empfindlichkeit des Geräts lässt sich einfach durch lineares Bewegen des Kommutators innerhalb der Spule einstellen.

Für und Wider

Zusätzlich zu seinen Vorteilen ist jedes Design nicht ohne Nachteile. Wenn Sie die Stärken und Schwächen des Geräts kennen, können Sie den optimalen Einsatzbereich finden. Schauen wir uns die Vorteile versiegelter Schalter an:

• Hohe Schaltsicherheit. Er liegt fast zwei Größenordnungen höher als dieser Wert für offene Kontaktgruppen. Dies wird durch den hohen Widerstand zwischen offenen Kontakten (R FROM) erreicht, der mehrere zehn MOhm betragen kann. Auch der Spannungsfestigkeitsindikator (U CR) spielt eine wichtige Rolle; bei einigen Modellen übersteigt die Durchbruchspannung 10 kV.
• Leistung ist auch ein unbestreitbarer Vorteil. Die Schaltfrequenz vieler Modelle nähert sich 1 kHz. Die Parameter, die die Schaltgeschwindigkeit beschreiben, liegen in den folgenden Bereichen: t cp – von 0,4 bis 1,8 ms, t otp – von 0,25 bis 0,9 ms, was ähnliche Eigenschaften offener Kontaktgruppen weit übertrifft.
• Haltbarkeit, die Anzahl der Operationen liegt im Milliardenbereich, keine einzige offene Kontaktgruppe kann diesen Meilenstein auch nur annähernd erreichen.
• Diese Art von Schaltern stellt keine hohen Anforderungen an die Anpassung an die Last.
• Die Steuerung kann ohne Strom erfolgen.

Charakteristische Nachteile:

• Geringe Schaltleistung.
• Geringe Anzahl an Kontakten.
• Klingelgeräusch bei Aktivierung (Nassausführungen weisen diesen Nachteil nicht auf).
• Große Größen für moderne Funkgeräte.
• Unzureichende Festigkeit des Glaskolbens.
• Empfindlichkeit gegenüber externen Magnetfeldern.

Trotz der klaren Überlegenheit positive Eigenschaften Diese Geräte werden nach und nach durch Halbleiteranaloga wie Hall-Sensoren ersetzt. Kein Klappern kleine Größen und mehr hohe Festigkeit eine entscheidende Rolle gespielt.

Beispiele für den praktischen Einsatz im Alltag

Wie am Anfang des Artikels versprochen, präsentieren wir ein paar nützliche Diagramme, die Reed-Schalter verwenden. Beginnen wir mit der universellen Lichtsteuerung im Flur. Das Funktionsprinzip ist wie folgt: beim Öffnen Haustür Das Licht schaltet sich automatisch ein und nach einigen Minuten wieder aus. Bei ausreichender Beleuchtung schaltet sich das Licht im Flur nicht ein.

Bezeichnungen:

• Widerstände: R1 – 68 kOhm, R2 – 33 kOhm, R3 – 470 kOhm, R4 – 10 kOhm, R5 – 27 kOhm.
• Kondensatoren: C1 – 0,1 µF, C2 – 100 µF x 25 V, C3 – 470 µF x 25 V.
• Zenerdiode und Dioden: VD1 – KS212Zh, VD2 und VD3 – KD522 (1N4148), VD4 – KD209 (1N4004).
• Transistoren: VT1 und VT2 – ÌRF840.
• SG1 – jeder normale Reed-Sensor, zum Beispiel 59145-030.
• FR1 ist ein Fotowiderstand, geeignet für jeden Typ mit einem Widerstand im Licht von mindestens 8 kOhm, im Dunkeln - 120-180 kOhm.
• Auslöser D1 – K561TM2 (CD4013).

Beim Einrichten der Schaltung kommt es auf die Auswahl des Widerstands R1 an, um die optimale Verzögerungszeit zum Ausschalten der Beleuchtung auszuwählen.

Schauen wir uns nun ein einfaches Diagramm an Hausalarm, wo auch ein typischer Reed-Schalter für eine Tür verwendet wird.

Bezeichnungen:

• Widerstände: R1, R2 und R3 – 100 kOhm, R4 – 33 kOhm, R5 – 100 kOhm, R6 – 1 kOhm.
• Kondensatoren: C1 – 100 µF x 16 V, C2 – 50 µF x 16 V, C3 0,068 µF.
• Dioden und LED: VD1 und VD2 – KD522 (1T4148), HL1 – AL307B.
• Transistoren: VT1 – KT829, VT2 – K361.
• Mikroschaltung: K561LA7.
• S1 – Reedsensor 59145-030.

Als Sirene wird der Schallgeber AC-10 eingesetzt.

Die Schaltung wird von einer 12-V-Batterie mit einer Kapazität von 4 Ah gespeist.

Inhalt:

Sie werden häufig in Automatisierungs- und Schutzsystemen eingesetzt. verschiedene Sensoren. Sie arbeiten an unterschiedlichen physikalische Prinzipien. Bekannt sind beispielsweise Bewegungssensoren, die aus der Ferne aktiviert werden. In manchen Fällen ist es jedoch notwendig, Ereignisse auf kurze Distanz zu kontrollieren. Beispielsweise wenn Fenster und Türen von Räumlichkeiten auf unbefugtes Öffnen überwacht werden. Für diese Zwecke eignen sich Sensoren – Reed-Schalter – ideal, auf die im Folgenden eingegangen wird.

Designmerkmale

Der versiegelte Kontakt, der dieses Element im Wesentlichen darstellt, erhielt seinen Namen von der Abkürzung der ihn beschreibenden Phrase. Es handelt sich konstruktionsbedingt lediglich um einen Kontakt in einem Glasgehäuse. Da es sich bei der Elektrotechnik aber um die Wissenschaft der Kontakte handelt, deren schlechte Qualität die Ursache für viele Fehlfunktionen ist, ist der Reed-Schalter als Superkontakt konzipiert.

Zwei Kontaktplatten aus weichmagnetischem Material sind im Kontaktbereich speziell mit anderen Metallen beschichtet, um eine lange Lebensdauer bei minimalem Widerstand zu erreichen. Sie sind von einem unter Druck stehenden Inertgas (meist Stickstoff) umgeben. Auf diese Weise werden über viele Jahre hinweg stabile Bedingungen gewährleistet, sodass über die Lebensdauer hinweg eine Million oder mehr Betätigungen durchgeführt werden können.

Je nach Einsatzzweck des Sensors werden Magnetfelder zur Aktivierung des Reed-Schalters genutzt. Dabei kann es sich um das Feld eines Permanentmagneten handeln, der sich beispielsweise zusammen mit einer Tür oder einem Fenster relativ zum Rahmen bewegt, an dem der Reed-Schalter befestigt ist. Aber auch das elektromagnetische Feld der Spule, durch die die Motorwicklung gespeist wird, löst bei einer bestimmten Stromstärke den Reed-Schalter aus.

Das Magnetfeld magnetisiert die Reed-Schalterkontakte und macht sie zu entgegengesetzten Magnetpolen. Und wenn die Stärke dieses Feldes einen bestimmten Grenzwert erreicht, verkleben die Kontaktpole. Sie bleiben in diesem Zustand, bis die magnetische Feldstärke auf einen bestimmten Wert absinkt. Danach kehren die Kontakte in ihre ursprüngliche Position zurück.

Einsatz in Sicherheitssystemen

Reed-Schalter verwendet in Sicherheitssysteme, werden angepasst an bestimmte Materialien der Strukturen hergestellt, auf denen sie installiert werden. Dies liegt daran, dass das Grundmaterial, auf dem der Reed-Schalter montiert ist, die Magnetfelder beeinflussen kann, die zum Betrieb des Reed-Schalters verwendet werden. Das ist offensichtlich Kunststofffenster oder Holztür völlig anders mit dem Magnetfeld interagieren als ein Türgitter aus Metall.

Die Funktionsweise des Sensors ähnelt einem Magnetverschluss. Alle am Prozess beteiligten Elemente befinden sich an der Tür (Fenster) und am Rahmen, manchmal auch Reed-Schalter genannt. An ihnen sind Drähte befestigt. Wenn der Sensor daher im Freien installiert wird, ist er vollständig sichtbar und schmückt den Innenraum überhaupt nicht. Wenn der Angreifer außerdem versucht, mit einem solchen Sensor durch eine Tür oder ein Fenster in einen Raum einzudringen, sieht er diesen und kann ihn neutralisieren, wodurch der Alarm am Eintrittspunkt ausgeschaltet wird.

Wenn der Reed-Sensor versteckt installiert ist, wird das Magnetfeld dadurch geschwächt, dass der Magnet nicht in die Nähe des Sensors gebracht werden kann. Daher sollte ein solcher Reedschalter empfindlicher sein als der offen eingebaute. Wesentlich zuverlässiger ist jedoch ein versteckter Sensor, allerdings kann man bei genauer Betrachtung auch feststellen, ob generell Fehler bei der Verkabelung gemacht wurden. Aus diesem Grund wird empfohlen, mehrere Sensoren für eine Tür oder ein Fenster zu verwenden, um den Schutz zu erhöhen.

So stärken Sie Ihren Schutz

Standardoption ist ein Sensor am Rahmen und ein Magnet am Fensterflügel oder an der Tür. IN geschlossener Zustand Der Magnet befindet sich so nah wie möglich am Reed-Schalter, der daher geschlossen ist. Beim Öffnen bewegt sich der Magnet vom Sensor weg, der Stromkreis öffnet sich und der Alarm ertönt. Aber auch im versteckten Zustand ist der Magnet und damit der Sensor erkennbar. Schließlich kann man ein Magnetfeld nicht verbergen. Mit einem normalen Kompass kann ein Angreifer den Standort des Sensors ermitteln.

Er muss lediglich seinen Magneten an dieser Stelle anbringen und schon funktioniert der Alarm nicht mehr. Um ein solches Szenario zu verhindern, benötigen Sie entweder einen weiteren versteckten Reed-Schalter, der den Alarmkreis schließt, wenn ein Fenster oder eine Tür geöffnet wird, oder ein anderes Prinzip zur Magnetisierung des Sensors. Wenn der Reed-Schalter beim Öffnen des Fensters schließt und der Angreifer nichts davon weiß, bringt er zusätzlich einen Magneten daran an. Eine Erhöhung des Magnetfeldes löst den Schutz aus.

Eine verbesserte Schutzmöglichkeit wäre der Einsatz eines Elektromagneten. Eine an den Elektromagneten angelegte Spannung einer bestimmten Dauer und ein elektromagnetisches Feld derselben Dauer führen zu einem periodischen Betrieb des Sensors. Während dieser Vorgang läuft, wird der Schutz nicht aktiviert. Wenn der Impuls vom Reed-Schalter jedoch verzögert wird, funktioniert der Schutz. Um das Feld eines Elektromagneten zu fälschen, ist eine umfassende Studie erforderlich. Darüber hinaus kann die Wiederholbarkeit von Signalen zufällig geändert werden, wodurch die Möglichkeit einer Fälschung ausgeschlossen wird.

Anwendungsbereich

Sicherheitsalarm– Das ist nicht der einzige Zweck von Reed-Schaltern. Da das Magnetfeld und elektrischer Strom– miteinander verbundene Phänomene, Reed-Schalter können in Automatisierungssystemen zur Steuerung der Stromstärke eingesetzt werden. Permanentmagnete, die sich mit Gegenständen oder Flüssigkeiten bewegen, werden nach Aktivierung der Kontakte durch Reed-Schalter erkannt. So können Sie mithilfe eines Magnetschwimmers die Anwesenheit eines Objekts an einer bestimmten Stelle feststellen oder den Flüssigkeitsstand kontrollieren.

Das Schließen der Reed-Schalterkontakte erfolgt durch den Einfluss eines Magnetfeldes. Und je größer die Spannung, desto größer die Anziehungskraft der Kontakte. Die Wiederherstellung ihres ursprünglichen Zustands erfolgt jedoch unter dem Einfluss elastischer Kräfte. Sie sind klein. Daher ist es äußerst wichtig, eine Überhitzung und ein Verschweißen der Kontakte zu verhindern. Hierzu ist die strikte Einhaltung der in der technischen Dokumentation der Reed-Schalter angegebenen Betriebsarten erforderlich. Dann wird dieser einzigartige Schalter viele Jahre halten.

Reed-Schalter

Reed-Schalter und Reed-Relais

Reed-Schalter(kurz für „ dt erfüllt [magnetisch gesteuert] con tact") ist ein elektromechanisches Gerät, das aus einem Paar ferromagnetischer Kontakte besteht, die in einem versiegelten Glaskolben versiegelt sind. Wenn ein Permanentmagnet an den Reed-Schalter gebracht oder ein Elektromagnet eingeschaltet wird, schließen sich die Kontakte. Reed-Schalter werden als Näherungsschalter, Näherungssensoren usw. verwendet.

Reedschalter mit elektromagnetische Spule stellt ein Reed-Relais dar.

Es gibt auch Reed-Schalter, die den Stromkreis öffnen, wenn ein Magnetfeld auftritt, und Reed-Schalter mit einer Schaltgruppe von Kontakten.

Reed-Schalter unterscheiden sich auch darin Designmerkmale. Sie sind trocken (mit trockenen Kontakten) und quecksilberhaltig, wobei ein Tropfen die Kontaktflächen benetzt und so deren reduziert elektrischer Widerstand und verhindert Vibrationen der Platten während des Betriebs.

• Ein Reed-Schalter ist ein Element, das einen Stromkreis mechanisch schließt (oder öffnet), wenn sich die magnetische Feldstärke richtig ändert;
• Ein Hall-Sensor ist ein Halbleiterbauelement, durch das im Betrieb ein elektrischer Strom fließt und eine transversale Potentialdifferenz auftritt, die proportional zur magnetischen Feldstärke ist.

Optionen

• Magnetomotorische Betätigungskraft- der Wert der magnetischen Feldstärke, bei der die Reed-Schalterkontakte schließen.
• Magnetomotorische Kraft lösen – der Wert der magnetischen Feldstärke, bei der sich die Reed-Schalterkontakte öffnen.
• Isolationswiderstand- elektrischer Widerstand des Spalts zwischen den Kernen (im offenen Zustand).
• Kontaktübergangswiderstand- Widerstand der Kontaktfläche, der beim Schließen der Adern entsteht.
• Durchbruchspannung- Spannung, bei der der Reed-Schalter ausfällt.
• Ansprechzeit- Zeit zwischen dem Zeitpunkt des Anlegens des Steuermagnetfelds und dem Zeitpunkt des ersten physischen Schließens des Stromkreises durch den Reed-Schalter.
• Release-Zeit- Zeit zwischen dem Zeitpunkt der Entfernung des an den Reed-Schalter angelegten Magnetfelds und dem Zeitpunkt der letzten physischen Öffnung des Stromkreises durch den Reed-Schalter.
• Kapazität- elektrische Kapazität zwischen den Reed-Schalteranschlüssen im geöffneten Zustand.
• Maximale Anzahl an Operationen- die Anzahl der Betätigungen, bei der alle Hauptparameter des Reed-Schalters innerhalb akzeptabler Grenzen bleiben.
• Maximale Leistung - maximale Leistung, geschaltet durch einen Reed-Schalter.
• Schaltspannung
• Schaltstrom

Vorteile

• Die Kontakte des Reed-Schalters stehen unter Vakuum oder Schutzgas und brennen leicht, auch wenn beim Schließen oder Öffnen ein Funke zwischen den Kontakten entsteht.
• Haltbarkeit von Reedschaltern. Man geht davon aus, dass die Lebensdauer des Reed-Schalters unendlich ist, wenn man den Reed-Schalter nicht betätigt und keine sehr hohen Ströme durchlässt (obwohl die technischen Daten für Reed-Schalter auf Einschränkungen hinweisen, 10 8 -10 9 oder). weitere Operationen).
• Kleinere Größe im Vergleich zu einem klassischen Relais, das für den gleichen Strom ausgelegt ist.
• Es ist nicht erforderlich, für die Kontakte feuerfeste Materialien und Edelmetalle zu verwenden.
• Reed-Schalter sind nahezu geräuschlos.
• Hohe Leistung (im Vergleich zu klassischen Relais).

Mängel

• Das Vorhandensein von klappernden Geräuschen beim Einschalten, die mehrere Vorgänge in kurzer Zeit erfordern.
• Teuer und mehr Gewicht im Vergleich zu offenen Kontakten.
• Die Notwendigkeit, ein Magnetfeld zu erzeugen.
• Schwierig zu installieren.
• Zerbrechlichkeit – Reed-Schalter können nicht bei starken Vibrationen und Stoßbelastungen verwendet werden.
• Begrenzte Reaktionsgeschwindigkeit
• Manchmal „kleben“ die Kontakte (bleiben im geschlossenen Zustand) – ein solcher Reed-Schalter muss ausgetauscht werden.

Anwendung

• Tastaturen – Tastatursynthesizer und Computer (seit Mitte der 1990er Jahre praktisch nicht mehr in Computertastaturen verwendet) ( gute Verwendung alle Vorteile eines Reedschalters).
• Tastaturen für Industriegeräte, bei denen Langlebigkeit und Explosionsschutz erforderlich sind.
• Sensoren: Sicherheit (Türöffnungssensor), Fahrradcomputer, Laptop-Abdeckung (Öffnen und Schließen) usw.
• Unterwasserausrüstung: Taschenlampen zum Tauchen, Speerfischen.
• Aufzüge: Kabinenpositionierungssensoren
• Fernseh- und Radiogeräte
• Elektronische Strommesser 1-phasig und 3-phasig (verwendet in Mehrfamilienhäuser, in Industrie)

Der Haupttrend ist der Ersatz von Reed-Schaltern durch Halbleiter-Hall-Sensoren.

• Ein besonderes Anwendungsgebiet sind Geräte zur Übertragung diskreter Steuersignale und zum Schutz vor Stromüberlastungen von Hochspannungs-Elektro- und Funkanlagen, wie z leistungsstarke Laser, Radargeräte, Funkübertragungsgeräte, elektrische Anlagen und andere Arten von Geräten, die unter Spannungen von 10 - 100 kV betrieben werden. V. I. Gurevich hat speziell für diese Art von Ausrüstung entwickelt Reed-Relais mit Hochspannungsisolierung, den in seinen Büchern beschriebenen sogenannten „Herdkotrons“ oder „Hochspannungs-Isolationsschnittstellen“ (siehe unten).