Reed-Schalter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Reedschalter - EINFÜHRUNG

Der Reed-Schalter wurde 1936 von Walter B. Ellwood in den Bell Telephone Labs erfunden. Reed-Schalter besteht aus einem Paar ferromagnetischer (so leicht zu magnetisierender wie Eisen) flexibler Metallkontakte, typischerweise aus einer Nickel-Eisen-Legierung (da sie leicht zu magnetisieren sind und nicht lange magnetisiert bleiben), die nur wenige Mikrometer voneinander getrennt sind, beschichtet mit ein strapazierfähiges Metall wie Rhodium oder Ruthenium (Rh, Ru, Ir oder W) (für eine lange Lebensdauer beim Ein- und Ausschalten) in einer hermetisch verschlossenen (luftdichten) Glashülle (um sie vor Staub und Schmutz zu schützen) kostenlos). Das Glasrohr enthält ein Inertgas (Ein Inertgas ist ein Gas, das unter bestimmten Bedingungen keine chemischen Reaktionen eingeht), typischerweise Stickstoff oder im Fall von Hochspannung nur ein einfaches Vakuum.

Schritt 1:

Bei der Herstellung wird ein Metallblatt in jedes Ende eines Glasrohres eingeführt und das Ende des Rohres erhitzt, so dass es um einen Schaftabschnitt des Blattes herum abdichtet. Häufig wird grün eingefärbtes Infrarot absorbierendes Glas verwendet, damit eine Infrarot-Wärmequelle die Wärme in der kleinen Dichtzone des Glasrohres konzentrieren kann. Das verwendete Glas hat einen hohen elektrischen Widerstand und enthält keine flüchtigen Bestandteile wie Bleioxid und Fluoride, die die Kontakte beim Versiegeln verunreinigen können. Die Kabel des Schalters müssen vorsichtig behandelt werden, um ein Brechen der Glashülle zu vermeiden.

Wenn ein Magnet in die Nähe der Kontakte gebracht wird, wird ein elektromechanisches Kraftfeld erzeugt und die steifen Nickeleisenlamellen werden magnetisch polarisiert und ziehen sich gegenseitig an, wodurch der Stromkreis geschlossen wird. Wenn der Magnet entfernt wird, kehrt der Schalter in seinen geöffneten Zustand zurück.

Da die Kontakte des Reedschalters gegen die Atmosphäre abgedichtet sind, sind sie gegen atmosphärische Korrosion geschützt. Die hermetische Abdichtung eines Reedschalters macht ihn für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet, in denen winzige Funken herkömmlicher Schalter eine Gefahr darstellen würden. Ein Reed-Schalter hat im geschlossenen Zustand einen sehr geringen Widerstand, typischerweise nur 50 Milliohm, daher kann man sagen, dass ein Reed-Schalter keinen Strom benötigt, um ihn zu betreiben.

Schritt 2: Komponenten

Für dieses Tutorial benötigen wir:

- Reed-Schalter

- 220Ω Widerstand

- 100Ω Widerstand

- LED

- Multimeter

- Batterie

- Steckbrett

- Arduino Nano

- Magnete und

- Wenige Verbindungskabel

Schritt 3: Demo

Mit einem Multimeter zeige ich Ihnen, wie ein Reed-Schalter funktioniert. Wenn ich einen Magneten in die Nähe des Schalters bringe, zeigt das Multimeter eine Kontinuität, da sich die Kontakte berühren, um den Stromkreis zu schließen. Wenn der Magnet entfernt wird, kehrt der Schalter in seinen normalerweise offenen Zustand zurück.

Schritt 4: Arten von Reed-Schaltern

Es gibt 3 Grundtypen von Reedschaltern:

1. Single Pole, Single Throw, Normally Open [SPST-NO] (normalerweise ausgeschaltet)

2. Single Pole, Single Throw, Normally Closed [SPST-NC] (normalerweise eingeschaltet)

3. Single Pole, Double Throw [SPDT] (ein Bein ist normalerweise geschlossen und ein normalerweise offen kann abwechselnd zwischen zwei Stromkreisen verwendet werden)

Obwohl die meisten Reedschalter zwei ferromagnetische Kontakte haben, haben einige einen ferromagnetischen und einen nichtmagnetischen Kontakt, während andere wie der ursprüngliche Elwood-Reedschalter drei haben. Sie variieren auch in Form und Größe.

Schritt 5: Verbinden ohne Arduino

Lassen Sie uns zuerst den Reed-Schalter ohne Arduino testen. Schließen Sie eine LED in Reihe mit dem Reed-Schalter an eine Batterie an. Wenn ein Magnet in die Nähe der Kontakte gebracht wird, leuchtet die LED auf, wenn sich die Nickeleisenklingen im Inneren des Schalters anziehen und den Stromkreis schließen. Und wenn der Magnet entfernt wird, kehrt der Schalter in seinen geöffneten Zustand zurück und die LED erlischt.

Schritt 6: Reed-Schalter an Arduino anschließen

Verbinden wir nun den Reed-Schalter mit einem Arduino. Verbinden Sie die LED mit dem Pin 12 des Arduino. Verbinden Sie dann den Reed-Schalter mit der Pin-Nummer 13 und erden Sie das andere Ende. Wir benötigen auch einen 100-Ohm-Pull-up-Widerstand, der an denselben Pin angeschlossen ist, um einen kontrollierten Stromfluss zum digitalen Eingangspin zu ermöglichen. Wenn Sie möchten, können Sie für dieses Setup auch den internen Pullup-Widerstand des Arduino verwenden.

Der Code ist sehr einfach. Stellen Sie die Pinnummer 13 als Reed_PIN und die Pinnummer 12 als LED_PIN ein. Stellen Sie im Setup-Bereich den Pin-Modus von Reed_PIN als Eingang und LED_PIN als Ausgang ein. Und schließlich schalten Sie im Loop-Bereich die LED ein, wenn die Reed_PIN niedrig wird.

Wie zuvor leuchtet die LED auf, wenn ein Magnet in die Nähe der Kontakte gebracht wird, und wenn der Magnet entfernt wird, kehrt der Schalter in den geöffneten Zustand zurück und die LED erlischt.

Schritt 7: Reed-Relais

Eine weitere weit verbreitete Verwendung von Reed-Schaltern ist die Herstellung von Reed-Relais.

In einem Reed-Relais wird das Magnetfeld durch einen elektrischen Strom erzeugt, der durch eine Arbeitsspule fließt, die über "einen oder mehrere" Reed-Schalter angebracht ist. Der in der Spule fließende Strom betätigt den Reed-Schalter. Diese Spulen haben oft viele tausend Windungen aus sehr feinem Draht. Beim Anlegen der Betriebsspannung an die Spule wird ein magnetisches Feld erzeugt, das wiederum den Schalter wie der Permanentmagnet schließt.

Schritt 8:

Im Vergleich zu ankerbasierten Relais können Reed-Relais viel schneller schalten, da die beweglichen Teile klein und leicht sind (obwohl das Prellen immer noch vorhanden ist). Sie benötigen sehr wenig Betriebsleistung und haben eine geringere Kontaktkapazität. Ihre Strombelastbarkeit ist begrenzt, aber mit entsprechenden Kontaktmaterialien für "trockene" Schaltanwendungen geeignet. Sie sind mechanisch einfach, bieten eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, gute Leistung bei sehr kleinen Strömen, sind sehr zuverlässig und haben eine lange Lebensdauer.

In Telefonzentralen wurden in den 1970er und 1980er Jahren Millionen von Reed-Relais verwendet.

Schritt 9: Anwendungsgebiete

Überall, wo Sie hingehen, finden Sie in der Nähe einen Reed-Schalter, der leise seine Arbeit verrichtet. Reed-Schalter sind so allgegenwärtig, dass Sie wahrscheinlich nie mehr als ein paar Meter von einem entfernt sind. Einige ihrer Anwendungsgebiete liegen in:

1. Einbruchmeldeanlagen für Türen und Fenster.

2. Reed-Schalter versetzt Ihren Laptop in den Ruhezustand/Ruhezustand, wenn der Deckel geschlossen ist

3. Füllstandssensoren/-anzeiger in einem Tank – ein schwimmender Magnet wird verwendet, um die Schalter auf verschiedenen Niveaus zu aktivieren.

4. Geschwindigkeitssensoren an Fahrradrädern / Gleichstrom-Elektromotoren

5. In den Schleuderarmen von Geschirrspülern, um Staus zu erkennen

6. Sie verhindern, dass Ihre Waschmaschine läuft, wenn der Deckel geöffnet ist

7. In den Überhitzungsabschaltungen in elektrischen Duschen, um die Wassererwärmung auf gefährliche Werte zu stoppen.

8. Sie wissen, ob das Auto genügend Bremsflüssigkeit hat und ob Ihr Sicherheitsgurt angelegt ist oder nicht.

9. Anemometer mit rotierenden Schalen haben im Inneren Reed-Schalter, die die Windgeschwindigkeit messen.

10. Sie werden auch in Anwendungen eingesetzt, die von ihrem extrem geringen Leckstrom Gebrauch machen.

11. Alte Tastaturen, in Fahrzeugen, Industrieanlagen, Haushaltsgeräten, Telekommunikation, medizinischen Geräten, Clamshell-Telefonen und mehr……

Auf der Relaisseite werden sie für automatische Schnittsequenzen verwendet.

Schritt 10: Leben

Die mechanische Bewegung der Zungen liegt unterhalb der Ermüdungsgrenze der Materialien, so dass die Zungen nicht durch Ermüdung brechen. Verschleiß und Lebensdauer hängen fast ausschließlich von der Einwirkung der elektrischen Last auf die Kontakte sowie vom Material des Reedschalters ab. Kontaktflächenverschleiß tritt nur beim Öffnen oder Schließen der Schaltkontakte auf. Aus diesem Grund bewerten die Hersteller die Lebensdauer eher in der Anzahl der Betätigungen als in Stunden oder Jahren. Im Allgemeinen führen höhere Spannungen und höhere Ströme zu einem schnelleren Verschleiß und einer kürzeren Lebensdauer.

Die Glashülle verlängert die Lebensdauer und kann bei mechanischer Belastung des Reedschalters beschädigt werden. Sie sind günstig, langlebig und können in Schwachstromanwendungen je nach elektrischer Belastung etwa eine Milliarde Betätigungen aushalten.

Schritt 11: Danke

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