Cos'è un sensore reed e dove si applica?

Nessun sistema moderno di sicurezza, controllo, antincendio, allarme di emergenza può funzionare senza utilizzare sensori che lo colleghino al mondo circostante. I sensori rilevano il fumo, la polvere nell'aria, il movimento di oggetti e molti altri cambiamenti.

Il sensore reed è ancora usato in molti di questi sistemi a causa della sua affidabilità.

Cos'è un interruttore reed

Un interruttore reed è un dispositivo elettromeccanico che apre o chiude un contatto elettrico quando viene azionato da un campo magnetico prodotto da un elettromagnete o un magnete permanente.

Il termine reed indica un contatto chiuso ermeticamente. Questo è dovuto alla sua costruzione. Consiste di due piastre ferromagnetiche che sono sigillate in un incapsulamento di vetro con due contatti di uscita e riempite con un gas inerte. Questo incapsulamento minimizza l'esposizione all'ambiente e assicura un funzionamento affidabile del dispositivo.

Il pallone può contenere azoto, aria secca o altro gas inerte. Tutto il gas può anche essere evacuato dal pallone in uno stato di vuoto. Questo si traduce in una tensione di commutazione più alta.

Scopo e applicazione

Anche se gli interruttori reed sono stati sostituiti dagli interruttori a effetto Hall, continuano a trovare impiego in una vasta gamma di applicazioni:

1. Sintetizzatori a tastiera e attrezzature industriali. Sono progettati per essere senza scintille. Per questo motivo sono utilizzati principalmente in atmosfere potenzialmente esplosive dove sono presenti vapori o polveri infiammabili.
2. Contatori domestici.
3. Sistemi automatici di sicurezza e di controllo della posizione.
4. Apparecchiature che operano sotto l'acqua o in ambienti ad alta umidità.
5. Sistemi di telecomunicazione.
6. Attrezzature mediche.

I dispositivi costituiti da un interruttore reed e un magnete sono utilizzati nei sistemi di sicurezza. Indicano l'apertura o la chiusura delle porte.

Si usano anche relè reed composti da un sensore di contatto e un avvolgimento di filo. Questo sistema ha diversi vantaggi: semplicità, compattezza, resistenza all'umidità, nessuna parte mobile.

Gli interruttori reed sono anche utilizzati in applicazioni speciali come la protezione da sovraccarico e cortocircuito di apparecchiature ad alta tensione e radio. Inoltre si tratta di radar ad alta potenza, laser, trasmettitori radio e altre apparecchiature che operano con tensioni fino a 100kV.

Varietà di

A seconda dello stato normale dei contatti, i dispositivi si dividono in:

• chiuso - il circuito è aperto dall'influenza di un campo magnetico;
• change-over - sotto l'influenza del campo un contatto si chiude, e se non c'è campo - un altro;
• aperto - gli interruttori reed sono azionati dalla presenza di un campo magnetico.

A seconda della costruzione i sensori sono:

• Gas - il manicotto di vetro è riempito con aria secca o gas inerte;
• mercurio - il mercurio viene applicato in aggiunta ai contatti per migliorare la commutazione, minimizzare la resistenza ed eliminare la vibrazione delle piastre che vengono chiuse.

Gli interruttori reed sono suddivisi in base alle loro specifiche tecniche:

1. Interruttori reed.
2. Un interruttore reed è un dispositivo che ha una funzione di memoria. Cioè, la posizione dei contatti viene mantenuta dopo lo spegnimento del campo magnetico.
3. Gli interruttori reed sono relè con isolamento ad alta tensione. È progettato per lavorare in dispositivi con tensione da 10 a 100 kV.
4. Hersikon è un relè progettato per controllare apparecchiature e automatismi con potenza fino a 3 kW. Il design è caratterizzato da una corrente di commutazione aumentata e dalla presenza di contatti di spegnimento dell'arco.

Grazie alla varietà di design degli interruttori reed, gli interruttori reed continuano ad essere utilizzati in molte applicazioni.

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento dell'interruttore reed è simile a quello di un interruttore. Il relè consiste in una coppia di nuclei conduttori con uno spazio tra loro. Sono sigillati ermeticamente in un bulbo di vetro con un mezzo inerte che impedisce l'ossidazione.

Un avvolgimento di alimentazione DC è posto intorno alla lampadina. Quando la bobina è alimentata, genera un campo magnetico che agisce sui nuclei e provoca la chiusura dei contatti tra di loro.

Quando la bobina è diseccitata, il flusso magnetico scompare e i contatti si aprono mediante molle. L'affidabilità è garantita dall'assenza di attrito tra i contatti, che a loro volta agiscono come un conduttore, una molla e un filo magnetico.

Una caratteristica dell'interruttore reed è che le molle del relè, quando sono a riposo, non sono soggette ad alcuna forza. Questo permette loro di chiudere il contatto in una frazione di secondo.

Si possono anche usare magneti permanenti. Questi sono chiamati dispositivi polarizzati.

I dispositivi normalmente chiusi hanno un principio di funzionamento diverso. Sotto l'influenza della forza elettromagnetica, un sistema di magneti carica i nuclei con lo stesso potenziale, inducendoli a respingersi a vicenda, aprendo il circuito.

Gli interruttori reed sono composti da tre contatti. Uno è installato in modo permanente e non magnetico, gli altri 2 sono fatti di una lega ferromagnetica. Quando viene applicato un campo magnetico, la coppia di contatti aperti si chiude, aprendo la coppia con il contatto non magnetico.

Collegamento di un interruttore reed

La documentazione fornita con i sensori fornisce tutti i dettagli su come collegare l'interruttore reed.

La parte del relè che genera il campo magnetico è montata sulla parte mobile della struttura per la funzione e la sicurezza del sensore. L'interruttore reed stesso è attaccato a una parte permanentemente installata della struttura o dell'edificio.

La parte mobile è strettamente attaccata, agisce tramite il campo magnetico della bobina sul contatto reed e chiude il circuito elettrico. Il sensore di sistema vi informa che il sistema funziona correttamente. Non appena la bobina situata sulla parte mobile smette di agire sul sensore, la rete si apre e l'automazione segnala un malfunzionamento del sistema.

Secondo il metodo di installazione, i sensori possono essere:

• montato a filo;
• montato esternamente.

A seconda delle proprietà fisiche della superficie su cui è fatta la canna di collegamento, ci sono:

• sensori per il montaggio su strutture in acciaio;
• sensori montati su strutture magneticamente passive.

Quando si monta un interruttore reed, bisogna tenere a mente alcune considerazioni sull'installazione:

1. Si consiglia di evitare i luoghi in prossimità di fonti di ultrasuoni. Può avere un effetto negativo sui parametri del sensore.
2. Evitare di posizionare un campo magnetico estraneo vicino alla sorgente.
3. Proteggere la lampadina del sensore da urti e danni. Altrimenti, il gas evaporerà, il contatto si romperà e i nuclei diventeranno rapidamente inutilizzabili.

Gli interruttori reed non possono commutare correnti elevate a causa della bassa capacità dei nuclei. Pertanto, non possono essere utilizzati per accendere e spegnere potenti dispositivi elettrici.

Sono inclusi nei circuiti di commutazione a bassa potenza per controllare i relè che controllano le apparecchiature.

Vantaggi

Gli interruttori reed hanno i seguenti vantaggi

1. La sigillatura completa permette di utilizzarli in aree a rischio d'incendio e in ambienti aggressivi.
2. La loro attuazione istantanea li rende adatti ad applicazioni con alte frequenze di commutazione.
3. Nessun rimbalzo di contatto con i sensori al mercurio. Sono utilizzati in applicazioni con elevate esigenze di purezza del segnale.
4. Piccole dimensioni da 4 mm, design semplice, basso costo di produzione.
5. Alta funzionalità e versatilità del relè.
6. Capacità di commutare segnali a bassa potenza.
7. Ampia gamma di temperature operative - da -55 ºC a + 110 ºC.
8. Elevata forza del nucleo.
9. Nessuna superficie di attrito.

L'alta versatilità, l'affidabilità e il prezzo permettono ancora agli interruttori reed di competere con i concorrenti diretti.

Svantaggi

Come tutti i dispositivi, gli interruttori reed hanno degli svantaggi:

1. Bassa sensibilità dei magneti.
2. Alta suscettibilità ai flussi magnetici esterni. Di conseguenza, potrebbe essere necessaria una schermatura aggiuntiva.
3. A volte i contatti possono rimanere in una posizione chiusa dalla quale non possono essere rilasciati dopo che il campo magnetico è stato rimosso.
4. La capsula è fatta di vetro sottile e viene facilmente distrutta da cadute e urti.
5. Quando viene applicata una tensione a bassa frequenza, i contatti si aprono e chiudono spontaneamente il circuito.
6. Quando vengono applicate correnti elevate, i contatti del nucleo possono aprirsi spontaneamente.

Per questi motivi, è necessario osservare alcune misure restrittive durante l'utilizzo del relè, come specificato nella documentazione di accompagnamento.

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