Un interruptor de láminas, también llamado interruptor de láminas, es un interruptor eléctrico que se acciona mediante un campo magnético aplicado. Introducción básica Nombre chino: Interruptor de láminas Nombre extranjero: Interruptor de láminas Número de patente: 2264746 Alias: Interruptor de láminas Aplicación: electrodomésticos, automóviles, comunicaciones, industria, definición médica, estructura, principio, características, ventajas, desventajas, construcción de interruptor de láminas, láminas contacto, sellado de vidrio, características de funcionamiento, imán, forma de excitación, selección, rendimiento, aplicación, relé de láminas, sensor de láminas, definición 1936, Walter Ellwood de Bell Telephone Laboratories B. Ellwood) inventó el interruptor de láminas y solicitó una patente en los Estados Unidos. Estados Unidos el 27 de junio de 1940, con número de patente 2264746. El tipo básico de interruptor de láminas magnético consiste en sellar dos láminas magnéticas en un tubo de vidrio. Aunque las dos piezas se superponen, hay un pequeño espacio en el medio. Cuando se aplica un campo magnético externo, las dos láminas magnéticas entrarán en contacto y se volverán conductoras. Una vez que se retira el imán del interruptor, el interruptor de láminas volverá a su posición original. La estructura del interruptor de láminas El interruptor de láminas se compone de dos láminas magnéticas (generalmente compuestas de dos metales, hierro y níquel) selladas en un tubo de vidrio. ?Las dos lengüetas magnéticas se superponen pero hay un pequeño espacio en el medio. Un campo magnético externo apropiado hará que las dos lengüetas magnéticas entren en contacto. ? Los contactos de estas dos lengüetas están recubiertos con una capa de metal muy duro, generalmente rodio y rutenio. Esta capa de metal duro aumenta considerablemente la vida útil de los tiempos de conmutación. Generalmente se inyecta nitrógeno o algún gas inerte equivalente en el tubo de vidrio para mejorar el rendimiento del voltaje de conmutación, algunos interruptores de láminas harán que el interior esté en un estado de vacío. Principio El principio de funcionamiento del interruptor de láminas es muy simple. Dos láminas magnetizables (generalmente compuestas de hierro y níquel) que se superponen en los puntos finales están selladas en un tubo de vidrio. Las dos láminas se superponen y hay un pequeño espacio (solo aproximadamente un espacio). pocas micras) entre ellos. Los contactos de las dos lengüetas están recubiertos con una capa de metal muy duro, generalmente rodio y rutenio. Esta capa de metal duro aumenta en gran medida el número de tiempos de conmutación y la vida útil del producto. El tubo de vidrio está lleno de gas inerte de alta pureza (como nitrógeno). Para mejorar su rendimiento de alto voltaje, algunos interruptores de láminas harán que el interior esté vacío. La caña actúa como un conductor de flujo. Cuando no están en funcionamiento, las dos lengüetas no están en contacto; cuando el campo magnético es generado por un imán permanente o una bobina electromagnética, el campo magnético externo provoca diferentes polaridades cerca de los puntos finales de las dos lengüetas cuando la fuerza magnética excede la. Fuerza elástica de la propia caña Cuando el campo magnético se debilita o desaparece, las cañas secas se liberan debido a su propia elasticidad, y las superficies de contacto se separarán para abrir el circuito. La estructura básica y los componentes de un interruptor de láminas de Forma A (normalmente abierto). La forma básica completamente sellada. La estructura básica y los componentes de un interruptor de láminas de Forma A (normalmente abierto). ) o interruptor de lengüeta unipolar de un solo tiro (SPST). La forma B representa un interruptor normalmente cerrado, y la forma C (Single Direction Double Throw (SPDT)) representa un interruptor con una sola lengüeta, una hoja normalmente abierta y una hoja normalmente cerrada. hoja (consulte la imagen a continuación). Estructura básica del interruptor de lengüeta de tres lengüetas unipolar de doble tiro (SPDT) Forma C (estructura del interruptor de lengüeta de tres lengüetas unipolar de doble tiro)
Conmutable La lengüeta está en. contacto con la pieza normalmente cerrada cuando no hay campo magnético Cuando se genera un campo magnético de suficiente fuerza, la caña se moverá hacia la pieza normalmente abierta, y tanto la pieza normalmente abierta como la pieza normalmente cerrada quedarán fijas. y las lengüetas que se pueden cambiar son ferromagnéticas, pero la superficie del contacto de lengüeta seca normalmente cerrada está hecha de metal no magnético y está soldada a la lengüeta seca. Cuando se coloca bajo un campo magnético, ambos lados normalmente están abiertos. La misma polaridad que la pieza fija normalmente cerrada y la polaridad opuesta a la lengüeta oscilante. El metal no magnético en el extremo normalmente cerrado aislará el flujo magnético, cuando la fuerza magnética entre el extremo normalmente cerrado y la lengüeta oscilante es. Si es lo suficientemente grande, el columpio se cerrará en contacto con la hoja normalmente abierta.
Por lo general, hay dos formas de hacer que la hoja del interruptor de láminas se atraiga: Usando un imán permanente
Como se muestra en la figura siguiente, el funcionamiento básico del interruptor de láminas bajo el campo magnético generado por el imán permanente , las dos lengüetas La polaridad opuesta de las lengüetas genera suficiente succión entre las dos lengüetas para hacer contacto entre sí
Principio del interruptor de lengüeta 1 Utilice una bobina externa como se muestra en la imagen de la derecha: Coloque el interruptor de lengüeta en En el eje central de la bobina, el campo magnético es más fuerte en esta parte y las dos cañas secas tienen polaridades opuestas, generando suficiente succión entre las dos cañas para hacer contacto entre sí. Cuando un imán permanente se acerca al interruptor de láminas, las dos láminas se magnetizarán en diferentes polaridades que se atraerán entre sí. Cuando el campo magnético sea lo suficientemente grande, se generará suficiente atracción entre las dos láminas para hacer contacto entre sí. Las cañas secas se templan para eliminar el magnetismo residual, de modo que cuando el campo magnético retrocede, el campo magnético de las cañas secas desaparece. Si hay algún magnetismo residual en las hojas de láminas, las características del interruptor de láminas cambiarán. El procesamiento y recocido adecuados son muy importantes durante el proceso de fabricación. Principio 2 del interruptor de láminas De acuerdo con las características del interruptor de láminas, el interruptor de láminas se puede convertir en un componente de conmutación de tamaño muy pequeño, con una velocidad de conmutación muy rápida y una confiabilidad excelente. La orientación y dirección del imán permanente determinan cuándo y cuántas veces se abre y cierra el interruptor. Características Beneficios Los contactos están sellados dentro del tubo de vidrio junto con el gas inerte y no se ven afectados por la atmósfera externa. Las acciones y respuestas son rápidas. El sistema de acción y el circuito están ubicados en el mismo eje, lo que lo hace adecuado para su uso en aplicaciones de transmisión de alta frecuencia. Pequeño y ligero. Los contactos tienen una resistencia superior a la corrosión y al desgaste, una larga vida útil y una acción de conmutación estable. Combinado con imanes permanentes, se puede construir un interruptor sin contacto de forma económica y sencilla. Desventajas Los contactos del interruptor de láminas y las lengüetas son bastante pequeños y delicados, y no son adecuados para manejar los grandes voltajes o corrientes que harían que la lengüeta conmute. Los interruptores de láminas proporcionan clasificaciones típicas de voltaje y corriente para el interruptor. La conmutación de corrientes altas solo es necesaria en circuitos de relés que operan bobinas de relé con interruptores de láminas. Hay muchos pasos para solucionar problemas. Los interruptores de láminas defectuosos deben detectarse con instrumentos especiales (como un probador de valor AT, un probador de tensión soportada de aislamiento, un probador de resistencia interna, etc.). No es adecuado para el diseño de productos con un rango de error pequeño: el rango de valores AT es grande desde una perspectiva de costos, no se puede garantizar que los valores AT de los productos por lotes sean los mismos y que los imanes correspondientes también sean diferentes. Los interruptores de láminas tienen altas pérdidas de procesamiento. Los interruptores de láminas están encapsulados en vidrio y se dañan fácilmente durante el transporte y el procesamiento, lo que afecta el producto y la vida útil. Se logra una buena conexión eléctrica para el contacto de lengüeta recubriendo la parte de contacto de las dos lengüetas con una capa gruesa de metal precioso no magnético. La plata con baja resistividad es más adecuada como material de recubrimiento que el oro resistente a la corrosión. También hay interruptores de láminas húmedas que utilizan mercurio. Los contactos del interruptor de láminas húmedas deben instalarse en pares. Construcción del contacto de láminas del interruptor de láminas Los dos conductores de láminas están hechos de una aleación de níquel/hierro (níquel-hierro) (52 % de níquel). Los conductores de láminas que se ven afectados por el campo magnético deben ser ferromagnéticos. Las tres propiedades de materiales más populares que se pueden recocer fácilmente son las ferromagnéticas: hierro, cobalto y níquel. Las puntas de los dos contactos de láminas están revestidas o pulverizadas con rodio, rutenio o iridio. Interruptor de láminas Contacto de láminas Construcción Materiales de contacto Contactos de rodio
Los contactos chapados en rodio son los más utilizados. Este tipo de contacto tiene características operativas muy estables y una larga vida útil desde cargas bajas hasta cargas pesadas. Esto se debe a que el rodio tiene un alto punto de fusión y una alta dureza. Contacto de mercurio
Los interruptores de láminas de contacto de mercurio presentan un funcionamiento sin rebote y, por lo tanto, no requieren circuitos de supresión de rebote adicionales. Presentan capacidades de conmutación de alta potencia, características de resistencia de contacto baja y estable y una larga vida útil. También se pueden utilizar en interruptores de alta corriente de irrupción. Contactos de Rutenio
El rutenio es más duro que el rodio. Los contactos rodiados tienen mejores características de desgaste mecánico y pérdida de calor, pero sólo se utilizan para interruptores con cargas pequeñas. Debido a estas características del rutenio, Huaren Electronics ha desarrollado con éxito contactos de doble revestimiento con óxido de rutenio que cubre rodio o platino. Estos contactos de doble revestimiento tienen muy buenas características de conmutación de cargas bajas a pesadas. El sellado de vidrio se utiliza para el embalaje exterior de tubos de vidrio y su coeficiente de expansión de temperatura (TCE) coincide completamente con la aleación de NiFe. Los extremos del tubo de vidrio se calientan y el vidrio se funde, formando un sello hermético que cubre ambos extremos.
Durante el proceso de sellado del vidrio, la cavidad del vidrio generalmente se llena con un gas inerte (generalmente nitrógeno) o una cavidad, y se puede generar y evacuar un vacío. Esta aspiradora normalmente admite conmutación de alto voltaje (más de 1000 voltios). Características de funcionamiento del sellado del vidrio del interruptor de láminas La tracción (PI) está abierta Desconexión de contacto del interruptor de láminas (Do) Punto de desconexión de contacto del interruptor de láminas La mayoría de las empresas miden los interruptores de láminas en amperios-vueltas (AT), y algunas empresas utilizan militésla (mT) como unidad de medición del magnetismo. Formas de excitación magnética El método más común para energizar un interruptor de láminas es con un imán. Las formas de excitación típicas se muestran en la siguiente figura: Excitación horizontal Interruptor de láminas Excitación horizontal Excitación vertical Interruptor de láminas Excitación vertical Excitación lateral Interruptor de láminas Excitación lateral Excitación rotatoria
Selección de excitación por rotación del interruptor de láminas En términos generales, la selección de imanes para Los interruptores de láminas (interruptores de láminas) deben considerar diferentes factores de aplicación, como la temperatura de funcionamiento, el efecto de desmagnetización, la intensidad del campo magnético, las características ambientales, el movimiento y el uso. NdFeB NdFeB producto de mayor energía precio de coercitividad de remanencia muy alta resistencia mecánica relativamente menor que el cobalto samario algunos grados se pueden usar hasta 200°C no recomendado en el método de enlace de hidrógeno se puede mecanizar pero no roscar SmCo cobalto samario alta energía magnética Adecuado para aplicaciones de alto rendimiento Alta resistencia a la desmagnetización Excelente estabilidad térmica Alta resistencia a la corrosión Los imanes más caros se pueden usar hasta 300°C Fácil de cortar, no debe usarse como estructura AlNiCo Alnico es más barato que los imanes de tierras raras La temperatura máxima de funcionamiento es 550°C La temperatura más baja coeficiente relativo a otros tipos Baja coercitividad Alto nivel de inducción Ferritas Ferrita frágil Mala estabilidad térmica El más barato de todos los tipos Puede usarse hasta 300°C Requiere rectificado para cumplir con tolerancias estrictas Alta resistencia a la corrosión Rendimiento Los interruptores de láminas son Una tecnología única, la característica completamente sellada permite Se puede utilizar en casi cualquier entorno. Aunque la estructura del interruptor de láminas es simple, su proceso de fabricación implica múltiples procesos. A lo largo de los años, el tamaño del interruptor de láminas ha aumentado de aproximadamente 50 mm (2 pulgadas) a tan solo 6 mm (0,24 pulgadas). La aparición de estos pequeños tamaños permite que se aplique a más campos, especialmente para satisfacer las necesidades. requisitos de radiofrecuencia y requisitos rápidos en el dominio del tiempo. El rendimiento de un interruptor de láminas es el siguiente: Capaz de conmutar hasta 10,000 voltios Capaz de conmutar hasta 5 amperios Capaz de conmutar con cargas tan bajas como 10 nanovoltios (nanovoltios) sin pérdida de señal Capaz de conmutar con cargas tan bajas como 1 femtoAmperios (femtoamperios) sin pérdida de señal Capaz de conmutar o cargar hasta 6 GigaHercios (mil millones de Hercios) con solo una pequeña pérdida de señal El aislamiento entre los contactos es de 10 Ω La resistencia del contacto suele ser de 50 miliOhmios (mΩ) No se puede proporcionar energía en el condición normalmente abierta La función biestable tiene un rango de tiempo de funcionamiento de 100 μs a 300 μs y se puede utilizar en un rango de temperatura extrema de -55 °C a 200 °C. Puede funcionar en diversos entornos. Incluye aire, agua, vacío, aceite, combustible y entornos polvorientos. Puede soportar una fuerza de impacto de hasta 200 G. Puede soportar vibraciones de 50 Hz a 2000 Hz bajo una intensidad de inducción magnética de hasta 30 G. Larga vida útil, dentro de 5 condiciones de trabajo. 10 mA, se puede operar hasta mil millones de veces. Los interruptores Reed se han utilizado ampliamente en electrodomésticos, automóviles, comunicaciones, industria, medicina, seguridad y otros campos. Explique brevemente la aplicación de interruptores de láminas en relés de láminas y sensores de láminas. Relé de láminas Un interruptor de láminas que coloca una bobina a su alrededor de modo que a través de la bobina fluya una corriente equivalente al campo magnético producido por un imán permanente. Se coloca un inhibidor coaxial alrededor del interruptor para que las señales de alta frecuencia cambien a 20 GHz. Como los interruptores de láminas no tienen piezas de desgaste, los contactos pueden conmutar señales de bajo nivel.
Los relés de láminas se utilizan en todo el mundo de las pruebas y mediciones. Sistemas de prueba, matrices, RF, módems, alarmas, muy adecuados para relés reed:
1. Alto conteo de ciclos
2. Aplicación de alto voltaje
3. Los sensores de lengüeta de interruptor de baja corriente y bajo voltaje utilizan interruptores de lengüeta que pueden detectar varios tipos de movimientos mediante imanes permanentes. Los interruptores de láminas consumen corriente cero en el estado abierto, lo que los hace ideales para su uso en aplicaciones de equipos de ahorro de energía. Los imanes son aplicables incluso cuando el aire, el plástico y el metal están separados. Los imanes y los interruptores de láminas generalmente están separados por recintos físicos u otras barreras. Los sensores de láminas se utilizan para detectar movimiento, contar, detectar nivel de líquido, medir el nivel de líquido, cambiar en entornos hostiles, equipos implantados, etc.