리드 스위치 – 작동, 애플리케이션 회로

이 게시물에서는 리드 스위치 기능과 간단한 리드 스위치 회로를 만드는 방법에 대해 포괄적으로 배웁니다.

리드 스위치 란?

리드 릴레이라고도하는 리드 스위치는 주변의 자기장에 반응하여 닫히고 열리는 은폐 된 접점 쌍이있는 저 전류 자기 스위치입니다. 접점은 유리관 내부에 숨겨져 있고 그 끝은 외부 연결을 위해 유리관에서 끝납니다.

또한 약 10 억 개의 작동 사양으로이 장치의 기능 수명도 매우 인상적입니다.

또한 리드 스위치는 저렴하므로 모든 유형의 전기, 전자 애플리케이션에 적합합니다.

리드 스위치가 발명 된시기

리드 스위치는 1945 년에 W.B. 박사 Ellwood , 미국 Western Electric Corporation에서 근무하고 있습니다. 발명은 발명 된시기보다 훨씬 발전된 것으로 보입니다.

최근 리드 스위치가 많은 중요한 전자 및 전기 구현의 일부가 될 때까지 전자 엔지니어는 엄청난 애플리케이션 이점을 계속해서 알아 차리지 못했습니다.

리드 스위치 작동 방식

기본적으로 리드 스위치는 자기 기계식 릴레이입니다. 더 정확하게 말하면, 리드 스위치 작동은 자기력이 근처에 가해지면 시작되어 필요한 기계적 스위칭 동작이 발생합니다.

위 그림과 같이 표준 리드 릴레이 스위치를 확인할 수 있습니다. 그것은 한 쌍의 납작한 강자성 스트립 (갈대)으로 구성되며 작은 유리관에 밀봉되어 있습니다.

리드는 유리관의 양쪽 끝에 단단히 고정되어 자유 끝이 약 0.1mm 간격으로 중앙에서 약간 겹쳐집니다.

밀봉 공정 중에 튜브 내부의 공기가 펌핑되어 건조 질소로 대체됩니다. 이는 접점이 불활성 대기에서 작동하도록하는 데 중요합니다. 이는 접점을 부식없이 유지하고 공기 저항을 제거하며 오래 지속되도록하는 데 도움이됩니다.

작동 원리

리드 스위치의 기본 작동은 다음 설명에서 이해할 수 있습니다.

영구 자석 또는 전자석에서 리드 스위치 근처에 자기장이 도입되면 강자성 리드가 자기 소스의 일부로 바뀝니다. 이것은 갈대의 끝이 반대의 자기 극성을 얻도록 만듭니다.

자속이 충분히 강하면 클램핑 강성을 극복 할 수있는 정도까지 리드를 서로 끌어 당기면 두 끝이 유리관 중앙에 전기적 접촉을 형성합니다.

자기장이 제거되면 갈대가 유지력을 잃고 스트립이 원래 위치로 돌아갑니다.

리드 스위치 히스테리시스

우리가 알고 있듯이 히스테리시스 특정 고정 지점에서 시스템을 활성화 및 비활성화 할 수없는 현상입니다.

예를 들어 12V의 경우 전기 릴레이 에서 활성화 지점은 11V 일 수 있지만 비활성화 지점은 약 8.5V 일 수 있습니다. 활성화 지점과 비활성화 지점 사이의이 시간 지연을 히스테리시스라고합니다.

마찬가지로 리드 스위치의 경우 리드를 비활성화하려면 자석이 처음 활성화 된 지점에서 훨씬 더 멀리 이동해야 할 수 있습니다.

다음 이미지는 상황을 명확하게 설명합니다.

일반적으로 리드 스위치는 자석이 1 인치 떨어져 있으면 닫히지 만 자기 히스테리시스로 인해 접점을 원래 형태로 열기 위해 자석을 3 인치 정도 멀리 이동해야 할 수 있습니다.

리드 스위치의 히스테리시스 효과 수정

위의 히스테리시스 문제는 리드 스위치의 반대쪽에 반전 된 N / S 극이있는 또 다른 자석을 간단히 도입하여 geat 정도까지 줄일 수 있습니다.

왼쪽 고정 자석이 리드 스위치의 풀인 범위 내에 있지 않고 약간 떨어져 있는지 확인하십시오. 그렇지 않으면 리드가 닫힌 상태로 유지되고 오른쪽 자석이 리드에 너무 가까워 질 때만 열립니다.

따라서 고정 자석의 거리는 올바른 미분에 도달 할 때까지 시행 착오를 거쳐 실험해야하며, 리드는 움직이는 자석에 의해 고정 된 지점에서 급격하게 활성화됩니다.

'Normally-Closed'유형 리드 스위치 생성

위의 논의에서 우리는 일반적으로 리드 스위치의 접점이 '일반적으로 열린'유형이라는 것을 알고 있습니다.

자석이 장치 본체에 가까이 있으면 갈대가 닫힙니다. 그러나 리드가 '정상적으로 닫혀'거나 켜져 있어야하고 자기장이있는 경우 꺼야하는 특정 응용 프로그램이있을 수 있습니다.

이는 아래에 설명 된 바와 같이 주변의 보완 자석으로 장치를 바이어스하거나 아래 두 번째 다이어그램에 표시된대로 3 단자 SPDT 유형 리드 스위치를 사용하여 쉽게 달성 할 수 있습니다.

리드 스위치가 영구 자석을 통해 작동되는 대부분의 시스템에서 자석은 움직이는 요소 위에 설치되고 리드는 고정 또는 일정한 플랫폼 위에 설치됩니다.

그러나 자석과 리드가 고정 된 플랫폼 위에 배치되어야하는 여러 프로그램을 찾을 수 있습니다. 이러한 경우 리드의 ON / OFF 작동은 다음 단락에 설명 된대로 외부 이동 철제를 사용하여 자기장을 왜곡하여 수행됩니다.

고정 리드 / 자석 작업 구현

이 설정에서 자석과 리드는 상당히 가까이 유지되어 리드 접점이 정상적으로 닫힌 상태가 될 수 있으며 외부 왜곡 철제가 리드와 자석 사이를 지나가는 즉시 열립니다.

반면에 정확히 반대의 결과를 얻기 위해 동일한 개념을 적용 할 수 있습니다. 여기에서 자석은 리드를 정상 개방 위치로 유지하기에 충분한 위치로 조정됩니다.

외부 철제가 리드와 자석 사이에서 이동하자마자 리드 스위치를 즉시 당겨 활성화시키는 철제에 의해 자기력이 강화되고 강화됩니다.

리드 스위치의 작동 평면

다음 그림은 리드 스위치에 대한 다양한 선형 작동 평면을 보여줍니다. 자석을 a-a, b-b 및 c-c 평면을 가로 질러 움직이면 리드가 정상적으로 작동 할 수 있습니다. 그러나 작동 모드가 b-b 평면에있는 경우 자석을 선택하는 것이 중요 할 수 있습니다.

또한 자석의 필드 패턴 곡선에서 음의 피크로 인해 스퓨리어스 또는 잘못된 리드 트리거를 찾을 수 있습니다.

음의 피크가 높은 상황에서는 자석이 리드의 끝에서 끝까지 이동함에 따라 리드가 여러 번 ON / OFF 될 수 있습니다.

회전 운동을 통한 리드 활성화도 성공적으로 구현할 수 있습니다.

이를 위해 아래에 표시된 많은 설정 중에서 사용할 수 있습니다.

그림 A

그림 B

그림 C

리드 스위치 설정을 트리거하기 위해 회전 동작을 사용할 수도 있습니다. 그림 A와 B에서 리드 스위치는 고정 된 위치에 설치되고 자석은 회전 디스크와 함께 부착되어 회전 할 때마다 리드 스위치를지나 자석이 이동하여 리드를 그에 따라 ON / OFF합니다.

그림 C에서 자석과 리드 스위치는 모두 편지지이며 특별히 새겨진 자기 차폐 캠이 그들 사이에서 회전하여 캠이 각 회전에서 자기장을 번갈아 절단하여 리드가 동일한 순서로 열리고 닫히도록합니다.

회전 운동은 리드 스위치를 작동하는데도 사용할 수 있습니다. A와 B에서 스위치는 고정되어 있고 자석은 회전합니다. 예 C와 D에서 스위치와 자석은 모두 고정되어 있고 스위치는 자기 차폐의 컷 아웃 부분이 자석과 스위치 사이에있을 때마다 작동합니다.

스위칭 속도는 단순히 회전하는 디스크 속도를 변경하여 1 초에서 분당 2000 개 이상으로 조정할 수 있습니다.

리드 스위치의 작동 수명

리드 스위치는 작동 수명이 매우 길도록 설계되었으며 1 억에서 1 억 개까지의 개폐 작동 범위 일 수 있습니다.

그러나 이는 전류가 낮은 경우에만 해당 될 수 있으며 리드 접점을 통한 스위칭 전류가 최대 정격 값을 초과하면 몇 번의 작업 내에서 동일한 리드가 실패 할 수 있습니다.

일반적으로 리드 스위치는 장치 크기에 따라 100mA ~ 3A 범위의 전류로 작동하도록 등급이 지정됩니다.

순전히 저항성 부하에 대해 최대 허용 값이 지정됩니다. 부하가 용량 성 또는 유도 성인 경우,이 경우 리드 스위치의 접점은 아래에 표시된대로 리드 단자 전체에 적용되는 적절한 스 너버 보호 및 역 EMF 보호가 상당히 저하되거나 적절한 스 너버 보호가 적용되어야합니다.

유도 스파이크에 대한 보호 추가

위의 네 가지 간단한 방법 중 하나는 유도 성 또는 용량 성 전류 스파이크로부터 리드 스위치를 보호하는 데 사용됩니다.

DC 전원이있는 릴레이 코일과 같은 유도 성 부하의 경우 릴레이 코일보다 8 배 더 높은 정격의 간단한 저항 션트는 그림 A와 같이 릴레이 코일 역기전력으로부터 리드 릴레이를 안전하게 유지하기에 충분합니다.

이것은 리드의 유휴 전류 흐름을 약간 증가시킬 수 있지만 어쨌든 리드에 해를 끼치 지 않을 것입니다.

ersistor는 그림 B와 같이 유사한 종류의 보호를 활성화하기 위해 커패시터로 교체 할 수도 있습니다.

일반적으로 전원이 AC 인 경우 그림 C에 표시된대로 저항 커패시터 보호 네트워크가 적용됩니다. 저항은 150ohm 1/4 와트가 될 수 있으며 커패시터는 0.1uF에서 1uF 사이의 모든 것이 될 수 있습니다.

이 방법은 가장 효과적인 것으로 입증되었으며 백만 번 이상의 작업 동안 모터 스타터 전환으로부터 리드를 안전하게 유지하는 데 성공했습니다.

값 R과 C는 다음 공식을 통해 결정될 수 있습니다.

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

여기서 E는 폐쇄 회로 전류이고 E는 네트워크의 개방 회로 전압입니다.

그림 C에서 리드를 가로 질러 연결된 다이오드를 볼 수 있습니다. 이 보호는 다이오드의 극성이 올바르게 구현되어야하지만 유도 성 부하가있는 DC 회로에서 잘 작동합니다.

고전류 리드 Swithcing

리드 스위치를 사용하여 고전류 스위칭이 필요한 응용 분야에서 아래 그림과 같이 고전류 부하를 스위칭하기 위해 트라이 액 회로가 사용되며 트라이 액의 게이트 스위칭을 제어하기 위해 리드 스위치가 사용됩니다.

게이트 전류는 부하 전류보다 훨씬 적으며 리드 스위치는 효율적으로 작동하며 트라이 액이 고전류 부하로 전환 될 수 있도록합니다. 미세 리드 스위치도 여기에 적용 할 수 있으며 문제없이 작동합니다.

옵션 인 0.1uF 및 100ohm RC는 부하가 유도 성 부하 인 경우 고전류 유도 성 스파이크로부터 트라이 악을 보호하기위한 스 너버 네트워크입니다.

리드 스위치의 장점

리드 스위치의 가장 큰 장점은 낮은 크기의 전류와 전압을 스위칭하면서 매우 효율적으로 작동 할 수 있다는 것입니다. 이것은 일반 스위치를 사용할 때 중요한 문제가 될 수 있습니다. 이는 일반적으로 표준 스위치 접점과 관련된 저항성 표면층을 제거하기에 적절한 전류가 부족하기 때문입니다.

반대로, 금도금 접촉면과 불활성 대기로 인한 리드 스위치는 문제없이 10 억 개 이상의 작업에 성공적으로 작동합니다.

유명한 미국 회사 실험실의 실제 테스트 중 하나에서 4 개의 리드 스위치에 500 마이크로 볼트 및 100 마이크로 암페어, dc로 작동하는 부하를 통해 초당 120 개의 ON / OFF 시퀀스로 전원이 공급되었습니다.

테스트에서 각 리드는 5 옴을 초과하는 스위치 저항을 보여주는 단 한 번도 일관되게 5 천만 번의 폐쇄를 완료 할 수있었습니다.

리드 스위치 오류

매우 효율적이지만 리드 스위치는 더 높은 전류 입력에서 작동하는 경우 실패하는 경향이 있습니다. 고전류는 일반 스위치에서도 흔히 볼 수있는 접점을 부식시킵니다.

이 침식은 접촉의 갭 근처에 모아서 어떻게 든 갭을 가로 질러 브리징을 생성하기 위해 자성 인 작은 입자를 생성합니다. 이 간격의 브리징은 단락을 유발하고 리드가 영구적으로 융합 된 것처럼 보입니다.

따라서 실제로는 접점의 용융으로 인한 것이 아니라 침식 된 입자의 수집으로 인한 단락으로 인해 리드 접점이 녹아 융합 된 것처럼 보입니다.

표준 범용 리드 스위치 사양

• 최대 전압 = 150V
• 최대 전류 = 2A
• 최대 전력 = 25W
• 맥스. 초기 저항 = 50 밀리 옴
• 맥스. 수명 종료 저항 = 2 Ohms
• 최대 항복 전압 = 500V
• 폐쇄 율 = 400Hz
• 절연 저항 = 5000 밀리 옴
• 온도 범위 = -55 ° C ~ + 150 ° C
• 접점 커패시턴스 = 1.5pF
• 진동 = 10-55Hz에서 10G
• 충격 = 15G 미니 마이크
• 정격 부하에서의 수명 = 5 x 10 ^ 6 작업
• 무부하시 수명 = 500 x 10 ^ 6 작업

응용 분야

1. 유압 브레이크 액 레벨 표시기, 타당성은 근본적으로 단순성과 사용 용이성에 달려 있습니다.
2. 근접 계수 , 설정된 미리 정해진 지점을 가로 지르는 철 물체의 통과를 기록하는 매우 간단한 접근 방식을 제공합니다.
3. 안전 인터록 전환 , 복잡한 기계화 설계에 뛰어난 안정성과 사용 용이성을 제공합니다. 여기에서 내장 리드 스위치는 회로를 연결하여 경고 램프를 켜거나 다음 단계의 작동을 알리는 데 사용됩니다.
4. 인화성 환경에서 밀폐 된 스위칭 , 표준 개방 스위치를 사용하기 어려울 수있는 먼지가 많은 대기, 특히 일반 스위치가 단순히 얼어 붙을 수있는 추운 날씨에서도 연소 가능성을 피합니다.
5. 방사능 환경에서 , 자기 작업은 차폐의 신뢰성을 유지하는 데 도움이됩니다.

이 웹 사이트에 게시 된 다른 응용 회로

플로트 스위치 : 리드 스위치는 효과적인 부식 방지 플로트 스위치 수위 컨트롤러에 사용할 수 있습니다. 리드 스위치가 밀봉되어 있기 때문에 물 접촉이 방지되고 시스템이 문제없이 무한히 작동합니다.

환자 드립 알람 :이 회로는 리드 스위치를 사용하여 환자에게 연결된 드립 패키지가 비었을 때 알람을 활성화합니다. 경보를 통해 간호사는 상황을 즉시 파악하고 빈 물방울을 새 패키지로 교체 할 수 있습니다.

마그네틱 도어 알람 :이 애플리케이션에서 리드 스위치는 도어를 열거 나 닫을 때 인접한 자석이 움직일 때 활성화 또는 비활성화됩니다. 경보는 문 작동에 대해 사용자에게 경고합니다.

변압기 권선 카운터 : 여기에서 리드 스위치는 회전하는 와인 더 휠에 부착 된 자석에 의해 작동되어 카운터가 리드 활성화에서 권선 회전마다 클럭 신호를받을 수 있습니다.

게이트 열기 / 닫기 컨트롤러 : 리드 스위치는 솔리드 스테이트 리미트 스위치로도 잘 작동합니다. 이 게이트 컨트롤러 회로에서 리드 스위치는 게이트가 최대 슬라이딩 한계에 도달 할 때마다 모터를 차단하여 게이트 열기 또는 닫기를 제한합니다.