Reed Switch - Bekerja, Sirkuit Aplikasi

Dalam posting ini kita belajar secara komprehensif tentang fungsi saklar buluh, dan cara membuat rangkaian saklar buluh sederhana.

Apa itu Reed Switch

Reed switch juga disebut reed relay, adalah saklar magnet arus rendah dengan sepasang kontak tersembunyi yang menutup dan terbuka sebagai respons terhadap medan magnet di dekatnya. Kontak disembunyikan di dalam tabung kaca dan ujungnya diakhiri keluar dari tabung kaca untuk sambungan eksternal.

Dan dengan spesifikasi operasi sekitar satu miliar, masa pakai fungsional perangkat ini juga terlihat sangat mengesankan.

Selain itu, sakelar buluh murah dan karenanya menjadi cocok untuk semua jenis aplikasi listrik, elektronik.

Kapan Reed switch Diciptakan

Sakelar buluh ditemukan jauh pada tahun 1945, oleh Dr. W.B. Ellwood , saat bekerja di Western Electric Corporation, di AS. Penemuan tampaknya jauh lebih maju daripada periode ketika ditemukan.

Keuntungan aplikasinya yang sangat besar terus tidak diperhatikan oleh para insinyur elektronik, sampai saat ini ketika saklar buluh menjadi bagian dari banyak implementasi elektronik dan listrik yang penting.

Bagaimana Reed Switches Bekerja

Pada dasarnya, sakelar buluh adalah relai magnet-mekanis. Untuk lebih tepatnya sakelar buluh bekerja dimulai ketika gaya magnet didekatinya, yang menghasilkan tindakan sakelar mekanis yang diperlukan.

Sakelar relai buluh standar dapat disaksikan seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Itu terdiri dari sepasang strip feromagnetik pipih (buluh) yang ditutup rapat dalam tabung kaca kecil.

Buluh dijepit kuat di kedua ujung tabung kaca sedemikian rupa sehingga ujung bebasnya sedikit tumpang tindih di tengah dengan jarak kira-kira 0,1 mm.

Selama proses penyegelan, udara di dalam tabung dipompa keluar dan diganti dengan nitrogen kering. Hal ini penting untuk memastikan bahwa kontak bekerja dalam atmosfer lembam yang membantu menjaga kontak bebas korosi, menghilangkan hambatan udara, dan membuatnya tahan lama.

Bagaimana itu bekerja

Cara kerja dasar saklar buluh dapat dipahami dari penjelasan berikut

Ketika medan magnet dimasukkan di dekat saklar buluh baik dari magnet permanen atau dari elektromagnet, buluh yang menjadi feromagnetik berubah menjadi bagian dari sumber magnet. Hal ini menyebabkan ujung buluh memperoleh polaritas magnet yang berlawanan.

Jika fluks magnet cukup kuat, tarik buluh ke arah satu sama lain untuk mengatasi kekakuan penjepitannya, dan kedua ujungnya membentuk kontak listrik di tengah tabung kaca.

Ketika medan magnet dilepaskan, buluh kehilangan daya penahannya dan strip kembali ke posisi semula.

Reed Switch Histeresis

Seperti yang kita tahu histeresis adalah fenomena di mana sistem tidak dapat mengaktifkan dan menonaktifkan pada titik tetap tertentu.

Sebagai contoh, untuk 12 V. relai listrik , titik aktivasi mungkin 11 V, tetapi titik penonaktifannya mungkin sekitar 8,5 V, jeda waktu antara titik aktivasi dan deaktivasi ini dikenal sebagai histeresis.

Demikian pula, untuk sakelar buluh, penonaktifan buluh mungkin memerlukan magnet untuk dipindahkan lebih jauh dari titik di mana ia awalnya diaktifkan.

Gambar berikut menjelaskan situasinya dengan jelas

Biasanya, sakelar buluh akan menutup saat magnet dibawa pada jarak 1 inci darinya, tetapi mungkin perlu magnet dipindahkan sekitar 3 inci untuk membuka kontak ke bentuk aslinya, karena histeresis magnet.

Mengoreksi Efek Histeresis di Sakelar Buluh

Masalah histeresis di atas dapat dikurangi hingga batas tertentu hanya dengan memasukkan magnet lain dengan kutub N / S terbalik di sisi berlawanan dari sakelar buluh, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Pastikan magnet tetap sisi kiri tidak berada dalam jangkauan tarik sakelar buluh, melainkan agak jauh, jika tidak, buluh akan tetap tertutup dan hanya akan terbuka jika magnet sisi kanan dibawa terlalu dekat ke buluh.

Oleh karena itu, jarak magnet tetap harus diuji coba dengan beberapa percobaan dan kesalahan sampai diferensial yang tepat tercapai, dan buluh aktif secara tajam pada titik tetap oleh magnet yang bergerak.

Membuat Sakelar Buluh Jenis 'Biasanya Tertutup'

Dari diskusi di atas kita tahu bahwa biasanya kontak saklar buluh adalah tipe 'biasanya terbuka'.

Buluh menutup jika magnet dipegang dekat dengan badan perangkat. Namun, mungkin ada aplikasi tertentu di mana buluh mungkin harus 'ditutup secara normal' atau dinyalakan, dan dimatikan jika terdapat medan magnet.

Hal ini dapat dengan mudah dicapai baik dengan membiaskan perangkat dengan magnet pelengkap di dekatnya seperti yang ditunjukkan di bawah, atau dengan menggunakan sakelar buluh jenis SPDT 3 terminal seperti yang ditunjukkan pada diagram kedua di bawah.

Di sebagian besar sistem di mana sakelar buluh dioperasikan melalui 'magnet permanen, magnet dipasang di atas elemen yang bergerak, dan buluh dipasang di atas platform tetap atau konstan.

Namun, Anda mungkin menemukan beberapa program di mana magnet dan buluh harus ditempatkan di atas platform tetap. Operasi ON / OFF buluh dalam kasus seperti itu kemudian dicapai dengan mendistorsi medan magnet dengan bantuan zat besi yang bergerak eksternal, seperti yang dijelaskan dalam paragraf berikut.

Menerapkan Operasi Buluh / Magnet Tetap

Dalam pengaturan ini magnet dan buluh disimpan secara signifikan di dekatnya, yang memungkinkan kontak buluh berada pada situasi tertutup normal, dan terbuka segera setelah agen besi penyimpang eksternal bergerak melewati antara buluh dan magnet.

Di sisi lain, konsep yang sama dapat diterapkan untuk mendapatkan hasil yang justru berlawanan. Di sini, magnet disesuaikan dengan posisi yang cukup untuk menjaga buluh dalam posisi terbuka normal.

Segera agen besi eksternal dipindahkan antara buluh dan magnet, gaya magnet ditingkatkan dan diperkuat oleh agen besi yang langsung menarik saklar buluh dan mengaktifkannya.

Mengoperasikan Pesawat dari Saklar Buluh

Gambar berikut menunjukkan bidang operasi linier yang berbeda untuk sakelar buluh. Jika kita memindahkan magnet di salah satu bidang a-a, b-b, dan c-c, akan memungkinkan buluh untuk beroperasi secara normal. Namun, pemilihan magnet bisa menjadi sangat penting jika mode operasi melintasi bidang b-b.

Selain itu, Anda mungkin menemukan pemicu buluh palsu atau palsu karena puncak negatif dari kurva pola medan magnet.

Dalam situasi di mana puncak negatif tinggi, buluh dapat ON / OFF beberapa kali karena magnet bergerak melewati ujung ke ujung panjang buluh.

Aktivasi buluh melalui gerakan rotasi juga dapat dilaksanakan dengan sukses.

Untuk mencapai ini, Anda dapat menggunakan di antara banyak pengaturan yang ditunjukkan di bawah ini:

GAMBAR A

GAMBAR B

GAMBAR C

Dimungkinkan juga untuk menggunakan gerakan rotasi untuk memicu pengaturan saklar buluh. Pada gambar A dan B, sakelar buluh dipasang dalam posisi tetap, sementara magnet dipasang dengan cakram yang berputar yang menyebabkan magnet bergerak melewati sakelar buluh pada setiap putaran, menyalakan / mematikan buluh secara bersamaan.

Pada gambar C, magnet dan sakelar buluh keduanya adalah alat tulis, sedangkan cam pelindung magnet yang diukir khusus diputar di antara keduanya sehingga cam memotong medan magnet secara bergantian pada setiap putaran yang menyebabkan buluh membuka dan menutup dalam urutan yang sama

Gerakan berputar juga dapat digunakan untuk menggerakkan sakelar buluh, Di A dan B sakelar diam dan magnet berputar. Dalam contoh C dan D, sakelar dan magnet adalah stasioner dan sakelar beroperasi setiap kali bagian pemutusan pelindung magnet berada di antara magnet dan sakelar.

Kecepatan pengalihan dapat diatur satu detik hingga lebih dari 2000 per menit hanya dengan mengubah kecepatan disk yang berputar.

Umur Pengoperasian Sakelar Buluh

Sakelar buluh dirancang untuk memiliki masa kerja yang sangat tinggi yang dapat berkisar dari 100 juta hingga 1000 juta operasi buka / tutup.

Namun, ini mungkin benar hanya selama arusnya rendah, jika arus switching melalui kontak buluh melebihi nilai pengenal maksimum, maka buluh yang sama mungkin gagal dalam beberapa operasi.

Biasanya, sakelar buluh dinilai bekerja dengan arus dalam kisaran 100 mA hingga 3 Amps tergantung pada ukuran perangkat.

Nilai toleransi maksimum ditentukan untuk beban resistif murni. Jika bebannya kapasitif atau induktif, dalam hal itu kontak sakelar buluh harus diturunkan nilainya secara substansial atau perlindungan snubber yang sesuai dan perlindungan EMF balik diterapkan di seluruh terminal buluh, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Menambahkan Perlindungan terhadap Lonjakan Induktif

Salah satu dari empat metode sederhana di atas yang digunakan untuk memungkinkan perlindungan ke sakelar buluh dari lonjakan arus induktif atau kapasitif.

Untuk beban induktif seperti kumparan relai dengan catu daya DC, resistor shunt sederhana yang diberi nilai 8 kali lebih banyak dari kumparan relai akan cukup untuk menjaga relai buluh aman dari kumparan relai kembali EMF, seperti yang ditunjukkan pada gambar A.

Meskipun hal ini dapat sedikit meningkatkan aliran arus idle di buluh tetapi itu tidak akan merusak buluh.

Ersistor dapat diganti dengan kapasitor juga untuk mengaktifkan jenis perlindungan serupa, seperti yang ditunjukkan pada gambar B.

Biasanya, jaringan perlindungan kapasitor resistor diterapkan seperti yang ditunjukkan pada gambar C, jika suplai adalah AC. Resistor dapat berupa 150 ohm 1/4 watt, dan kapasitor dapat berupa apa saja antara 0,1 uF dan 1 uF.

Metode ini terbukti paling efektif, dan berhasil menjaga buluh aman dari pergantian starter motor selama lebih dari satu juta operasi.

Nilai R dan C dapat ditentukan melalui rumus berikut

C = I ^ 2/10 uF, dan R = E / 10I (1 + 50 / E)

Di mana E adalah arus rangkaian tertutup dan E adalah tegangan rangkaian terbuka jaringan.

Pada gambar C kita dapat melihat dioda yang terhubung melintasi buluh. Perlindungan ini bekerja dengan baik di rangkaian DC dengan beban induktif, meskipun polaritas dioda harus diterapkan dengan benar.

Mengayun Buluh Arus Tinggi

Dalam aplikasi yang membutuhkan sakelar arus berat menggunakan sakelar buluh, rangkaian triac digunakan untuk mengalihkan beban arus berat dan sakelar buluh digunakan untuk mengendalikan sakelar gerbang dari triac seperti yang ditunjukkan di bawah ini

Arus gerbang secara signifikan lebih kecil dari arus beban, saklar buluh akan bekerja secara efisien dan memungkinkan triac untuk diaktifkan dengan beban arus tinggi. Bahkan saklar buluh menit dapat diterapkan di sini, dan akan bekerja tanpa masalah.

0.1 uF opsional dan RC 100 ohm adalah jaringan snubber untuk melindungi triac dari lonjakan induktif arus tinggi, jika bebannya adalah beban induktif.

Keuntungan dari Reed Switch

Keuntungan besar dari sakelar buluh adalah kemampuannya untuk bekerja dengan sangat efisien sambil mengalihkan arus dan tegangan dengan magnitudo rendah. Ini bisa menjadi masalah yang signifikan bila saklar biasa digunakan. Hal ini karena kurangnya arus yang memadai untuk menghilangkan lapisan permukaan resistif yang biasanya dikaitkan dengan kontak sakelar standar.

Sebaliknya, saklar buluh sebagai hasil dari permukaan kontak berlapis emas dan atmosfer lembam bekerja dengan sukses untuk lebih dari satu miliar operasi tanpa masalah.

Dalam salah satu tes praktis di laboratorium perusahaan AS yang terkenal, empat sakelar buluh diberi daya dengan 120 urutan ON / OFF per detik melalui beban yang bekerja dengan 500 mikro-volt dan 100 mikroamp, dc.

Dalam pengujian, masing-masing buluh dapat menyelesaikan 50 juta penutupan secara konsisten dengan tidak ada satu pun kejadian yang menunjukkan resistansi sakelar melebihi 5 ohm.

Kegagalan Reed Switch

Meskipun sangat efisien, saklar buluh mungkin menunjukkan kecenderungan untuk gagal jika dioperasikan di bawah masukan arus yang lebih tinggi. Arus tinggi menyebabkan kontak terkikis yang juga biasa terlihat pada sakelar biasa.

Erosi ini menghasilkan partikel-partikel kecil yang juga bersifat magnetis untuk berkumpul di dekat celah kontak dan entah bagaimana membuat jembatan melintasi celah tersebut. Menjembatani celah ini menyebabkan korsleting dan buluh tampaknya menyatu secara permanen.

Jadi sebenarnya ini bukan karena melelehnya kontak, melainkan karena korsleting karena pengumpulan partikel yang terkikis yang menyebabkan kontak buluh tampak seperti meleleh dan menyatu.

Spesifikasi untuk Saklar Buluh Universal Standar

• Tegangan maksimum = 150 V.
• Arus maksimum = 2 amp
• Daya maksimal = 25 watt
• Max. resistansi awal = 50 miliohm
• Max. resistensi akhir masa pakai = 2 Ohm
• Tegangan tembus puncak = 500 V.
• Tingkat penutupan = 400 Hz
• Resistansi isolasi = 5000 miliohms
• Rentang suhu = -55 derajat C hingga +150 derajat C.
• Kapasitansi kontak = 1,5 pF
• Getaran = 10G pada 10-55Hz
• Shock = 15G mini mu m
• Kehidupan pada beban pengenal = 5 x 10 ^ 6 operasi
• Umur tanpa beban = 500 x 10 ^ 6 operasi

Area Aplikasi

1. Indikator tingkat minyak rem hidrolik, di mana kelayakan pada dasarnya bergantung pada keterusterangan dan kemudahan penggunaan.
2. Penghitungan jarak , memberikan pendekatan yang sangat sederhana untuk merekam lewatnya benda besi melintasi titik yang telah ditentukan sebelumnya.
3. Sakelar interlock pengaman , menawarkan stabilitas luar biasa dan kemudahan penggunaan aplikasi untuk desain mekanis yang rumit. Di sini, sakelar buluh tertanam digunakan untuk menghubungkan sirkuit untuk menyalakan lampu peringatan atau meminta tahap operasi selanjutnya.
4. Sakelar tertutup di lingkungan yang mudah terbakar , menghindari kemungkinan pembakaran juga di atmosfer yang penuh debu di mana sakelar terbuka standar mungkin sulit untuk diandalkan dan terutama dalam cuaca dingin di mana sakelar biasa mungkin langsung membeku.
5. Di lingkungan radioaktif , di mana kerja magnetis membantu menjaga kredibilitas perisai.

Beberapa sirkuit aplikasi lain diterbitkan di situs web ini

Sakelar Apung : Sakelar buluh dapat digunakan untuk pengontrol ketinggian air yang efektif dan bebas korosi. Karena sakelar buluh disegel, kontak air dihindari dan sistem bekerja tanpa batas tanpa masalah.

Alarm Tetes Pasien : Sirkuit ini menggunakan sakelar buluh untuk mengaktifkan alarm ketika paket tetes yang terhubung ke pasien menjadi kosong. Alarm memungkinkan perawat mengetahui situasinya dengan segera dan mengganti tetesan kosong dengan paket baru.

Alarm Pintu Magnetik : Dalam aplikasi ini, sakelar buluh aktif atau nonaktif ketika magnet yang berdekatan digerakkan dengan membuka atau menutup pintu. Alarm memperingatkan pengguna tentang pengoperasian pintu.

Penghitung Berliku Transformer : Di sini, sakelar buluh dioperasikan oleh magnet yang dipasang pada roda penggulung yang berputar, yang memungkinkan penghitung mendapatkan sinyal jam untuk setiap putaran belitan dari aktivasi buluh.

Gerbang Buka / Tutup Kontroler : Sakelar buluh juga berfungsi dengan baik sebagai sakelar batas solid state. Dalam rangkaian pengontrol gerbang ini, sakelar buluh membatasi pembukaan atau penutupan gerbang dengan mematikan motor setiap kali gerbang mencapai batas geser maksimumnya.