Ja apmeklēsiet modernu rūpnīcu un vērosiet apbrīnojamo elektroniku darbībā montāžas šūnā, redzēsiet dažādus sensorus. Lielākajai daļai šo sensoru ir atsevišķi vadi pozitīvajam spriegumam, zemei un signālam. Strāvas pieslēgšana ļauj sensoram veikt savu darbu, neatkarīgi no tā, vai tas ir feromagnētisku metālu klātbūtnes novērošana tuvumā vai gaismas stara nosūtīšana kā daļa no objekta drošības sistēmas. Pieticīgajiem mehāniskajiem slēdžiem, kas iedarbina šos sensorus, piemēram, niedru slēdzim, sava darba veikšanai nepieciešami tikai divi vadi. Šie slēdži aktivizējas, izmantojot magnētiskos laukus.
Kas ir niedru slēdzis?
Niedru slēdzis radās 1936. gadā. Tā ideja bija V. B. Elvudam no Bell Telephone Laboratories, un tas ieguva patentu 1941. gadā. Slēdzis izskatās kā maza stikla kapsula, no kuras katrā galā izbāzās elektrības vadi.
Kā darbojas niedru slēdzis?
Komutācijas mehānisms sastāv no diviem feromagnētiskiem lāpstiņām, kas atrodas tikai dažu mikronu attālumā viena no otras. Kad magnēts tuvojas šiem lāpstiņām, abi lāpstiņas pievelkas viena otrai pretī. Pēc saskares lāpstiņas aizver normāli atvērtos (NO) kontaktus, ļaujot elektrībai plūst. Dažiem niedru slēdžiem ir arī neferomagnētisks kontakts, kas veido normāli aizvērtu (NC) izeju. Tuvojoties magnētam, kontakts tiks atvienots un attālināts no komutācijas kontakta.
Kontakti tiek izgatavoti no dažādiem metāliem, tostarp volframa un rodija. Dažos veidos pat tiek izmantots dzīvsudrabs, kas, lai pareizi pārslēgtos, jāuzglabā pareizā orientācijā. Stikla apvalks, kas piepildīts ar inertu gāzi — parasti slāpekli —, noslēdz kontaktus iekšējā spiedienā zem vienas atmosfēras. Blīvējums izolē kontaktus, kas novērš koroziju un dzirksteles, kas varētu rasties kontakta kustības rezultātā.
Niedru slēdžu pielietojumi reālajā pasaulē
Sensorus var atrast ikdienas priekšmetos, piemēram, automašīnās un veļas mašīnās, taču viena no visizteiktākajām vietām, kur darbojas šie slēdži/sensori, ir ielaušanās signalizācijas. Patiesībā signalizācijas ir gandrīz ideāls šīs tehnoloģijas pielietojums. Pārvietojamā logā vai durvīs ir magnēts, un sensors atrodas uz pamatnes, nododot signālu, līdz magnēts tiek noņemts. Atverot logu vai ja kāds pārgriež vadu, atskanēs trauksmes signāls.
Lai gan ielaušanās signalizācijas ir lielisks pielietojums niedru slēdžiem, šīs ierīces var būt vēl mazākas. Miniaturizēts slēdzis iederēsies norītās medicīnas ierīcēs, kas pazīstamas kā PillCam. Kad pacients norij mazo zondi, ārsts to var aktivizēt, izmantojot magnētu ārpus ķermeņa. Šī aizture ietaupa enerģiju, līdz zonde ir pareizi ievietota, kas nozīmē, ka iebūvētie akumulatori var būt vēl mazāki, kas ir būtiska funkcija kaut kam, kas paredzēts pārvietošanai pa cilvēka gremošanas traktu. Papildus mazajam izmēram šis pielietojums arī parāda, cik jutīgi tie var būt, jo šie sensori var uztvert magnētisko lauku caur cilvēka miesu.
Niedru slēdžu iedarbināšanai nav nepieciešams pastāvīgais magnēts; tos var ieslēgt elektromagnēta relejs. Tā kā Bell Labs sākotnēji izstrādāja šos slēdžus, nav pārsteigums, ka telefonu industrija izmantoja niedru relejus vadības un atmiņas funkcijām, līdz viss kļuva digitāls 20. gs. deviņdesmitajos gados. Šāda veida releji vairs nav mūsu sakaru sistēmas mugurkauls, taču tie joprojām ir izplatīti daudzās citās lietojumprogrammās mūsdienās.
Niedru releju priekšrocības
Hola efekta sensors ir cietvielu ierīce, kas var noteikt magnētiskos laukus, un tā ir viena no alternatīvām niedru slēdzim. Hola efekti noteikti ir piemēroti dažiem lietojumiem, taču niedru slēdžiem ir labāka elektriskā izolācija nekā to cietvielu analogiem, un tiem ir mazāka elektriskā pretestība slēgtu kontaktu dēļ. Turklāt niedru slēdži var darboties ar dažādiem spriegumiem, slodzēm un frekvencēm, jo slēdzis darbojas vienkārši kā pievienots vai atvienots vads. Alternatīvi, jums būs nepieciešama atbalsta shēma, lai Hola sensori varētu veikt savu darbu.
Niedru slēdžiem ir neticami augsta mehānisko slēdžu uzticamība, un tie spēj darboties miljardiem ciklu, pirms sabojājas. Turklāt, pateicoties to noslēgtajai konstrukcijai, tie var darboties sprādzienbīstamā vidē, kur dzirkstelei varētu būt postošas sekas. Niedru slēdži varbūt ir vecāka tehnoloģija, taču tie nebūt nav novecojuši. Niedru slēdžu iepakojumus var uzlikt uz iespiedshēmu platēm (PCB), izmantojot automatizētas pacelšanas un novietošanas iekārtas.
Jūsu nākamajai konstrukcijai var būt nepieciešamas dažādas integrētās shēmas un komponenti, kas visi ir parādījušies pēdējo gadu laikā, taču neaizmirstiet par pieticīgo niedru slēdzi. Tas savu pamata komutācijas uzdevumu veic izcili vienkāršā veidā. Pēc vairāk nekā 80 gadu lietošanas un izstrādes jūs varat paļauties uz niedru slēdža pārbaudīto un patieso dizainu, kas darbosies vienmērīgi.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 22. aprīlis