Che cos'è un sensore reed e dove viene utilizzato?

Nessun moderno sistema di sicurezza, controllo, estinzione incendi, allarme di emergenza può funzionare senza l'utilizzo di sensori che lo colleghino con il mondo esterno. I sensori rilevano la presenza di fumo, polvere nell'aria, il movimento di oggetti e molti altri cambiamenti.

Il sensore reed è ancora utilizzato in molti di questi sistemi grazie alla sua affidabilità.

Cos'è un interruttore reed

Un interruttore reed è un dispositivo elettromeccanico che chiude o apre i contatti elettrici sotto l'influenza di un campo magnetico generato da un elettromagnete o un magnete permanente.

Il termine "interruttore reed" significa contatto ermetico. Ciò è dovuto al suo design. È costituito da due piastre ferromagnetiche sigillate in una capsula di vetro con due contatti di uscita e riempite con un gas inerte. Tale guscio riduce al minimo l'impatto ambientale e garantisce un funzionamento affidabile del dispositivo.

Il pallone può contenere azoto, aria secca o altro gas inerte. Inoltre, tutto il gas può essere pompato fuori dal pallone allo stato di vuoto. In questo modo si ottiene un aumento del livello di tensione commutata.

Obiettivo e scopo

I sensori Reed, nonostante siano stati sostituiti dai sensori Hall, trovano ancora applicazione in molti dispositivi e sistemi:

1. Tastiere per sintetizzatori e apparecchiature industriali. Il design dei sensori elimina la possibilità di una scintilla. Pertanto, sono utilizzati principalmente nella produzione di esplosivi, dove sono presenti fumi o polveri combustibili.
2. Contatori domestici.
3. Sistemi automatici di sicurezza e controllo della posizione.
4. Apparecchiature che operano sott'acqua o in condizioni di elevata umidità.
5. Sistemi di telecomunicazione.
6. Attrezzature mediche.

Nei sistemi di sicurezza vengono utilizzati dispositivi costituiti da un interruttore reed e un magnete. Segnalano l'apertura o la chiusura di porte.

Vengono utilizzati anche relè reed, costituiti da un sensore di contatto e un avvolgimento del filo. Un tale sistema presenta alcuni vantaggi: semplicità, compattezza, resistenza all'umidità e assenza di parti mobili.

Gli interruttori reed sono utilizzati anche in aree speciali: si tratta di meccanismi di protezione contro sovraccarichi e cortocircuiti di impianti elettrici ad alta tensione e radio. Inoltre, si tratta di radar ad alta potenza, laser, trasmettitori radio e altre apparecchiature che funzionano con una tensione fino a 100 kV.

Varietà

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

• chiuso: il circuito si apre sotto l'influenza di un campo magnetico;
• commutabile: sotto l'influenza del campo, un contatto è chiuso e, in assenza di un campo, l'altro;
• aperto - il funzionamento dell'interruttore reed si verifica quando appare un campo magnetico.

A seconda del design, i sensori sono:

• gas: il manicotto di vetro è riempito con aria secca o gas inerte;
• mercurio: sui contatti viene applicato anche mercurio, che aiuta a migliorare la commutazione, riduce al minimo la resistenza e rimuove le vibrazioni delle piastre chiuse.

In base alle caratteristiche tecniche, gli interruttori reed si dividono in:

1. Interruttori a lamelle.
2. Gazakon è un dispositivo che ha una funzione di memoria. Cioè, la posizione dei contatti viene salvata dopo lo spegnimento del campo magnetico.
3. Gli Hercotron sono relè con isolamento ad alta tensione. Progettato per il funzionamento in dispositivi con tensione da 10 a 100 kV.
4. Gersikon è un relè progettato per il controllo di apparecchiature e automazioni con una potenza fino a 3 kW. Il design è caratterizzato da una maggiore corrente di commutazione e dalla presenza di contatti ad arco.

A causa della varietà di design, gli interruttori reed continuano ad essere utilizzati in molte aree.

Principio operativo

L'interruttore reed è in linea di principio simile a un interruttore. Il relè è costituito da una coppia di nuclei conduttivi con uno spazio vuoto tra di loro. Sono sigillati ermeticamente in un pallone di vetro con un mezzo inerte che esclude il processo di ossidazione.

Intorno al bulbo è posizionato un avvolgimento di controllo, alimentato con corrente continua. Quando viene applicata l'alimentazione, l'avvolgimento genera un campo magnetico che agisce sui nuclei e porta alla chiusura dei contatti tra loro.

Quando la bobina viene scollegata dall'alimentazione, il flusso magnetico scompare ei contatti vengono aperti da molle.L'affidabilità è assicurata dall'assenza di attrito tra i contatti, che a loro volta fungono da conduttore, molla e circuito magnetico.

Una caratteristica dell'interruttore reed è che nessuna forza agisce sulle molle del relè a riposo. Ciò consente loro di chiudere il contatto in una frazione di secondo.

Possono essere utilizzati anche magneti permanenti. Tali dispositivi sono chiamati polarizzati.

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

Gli interruttori reed commutabili sono costituiti da tre contatti. Uno di questi è installato permanentemente e non è magnetizzato, gli altri 2 sono realizzati in una lega ferromagnetica. Quando viene applicato un campo magnetico, una coppia di contatti aperti si chiude, aprendo una coppia con un contatto non magnetico.

Collegamento sensore reed

La documentazione fornita con i sensori fornisce informazioni complete su come collegare l'interruttore reed.

Per il funzionamento e la sicurezza del sensore, la parte del relè che genera il campo magnetico è montata sulla parte mobile della struttura. L'interruttore reed stesso è fissato a un elemento installato in modo permanente di una struttura o di un edificio.

La parte mobile è strettamente confinante, agendo dal campo magnetico della bobina sulla rete di contatti dell'interruttore reed e chiudendo così il circuito elettrico. Il sensore di sistema informa sul corretto funzionamento del sistema. Non appena la bobina posta sulla parte mobile cessa di agire sul sensore, la rete si apre e l'automazione segnala una violazione dell'integrità del sistema.

Secondo il metodo di installazione, i sensori sono:

• chiusura nascosta;
• fissaggio esterno.

A seconda delle proprietà fisiche della superficie su cui è collegato l'interruttore reed si hanno:

• sensori per montaggio su strutture in acciaio;
• sensori montati su strutture magneto-passive.

Quando si installa un interruttore reed, è necessario ricordare alcune caratteristiche dell'installazione:

1. Si raccomanda di evitare la posizione vicino a sorgenti ultrasoniche. È in grado di avere un impatto negativo sui parametri del sensore.
2. Evitare la posizione vicino alla sorgente di un campo magnetico estraneo.
3. Proteggere il pallone del sensore da urti e danni. In caso contrario, il gas evaporerà, il contatto verrà interrotto e i nuclei diventeranno rapidamente inutilizzabili.

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

Sono inclusi in un circuito di commutazione a bassa potenza per controllare il relè che controlla l'apparecchiatura.

Vantaggi

I sensori Reed presentano i seguenti vantaggi:

1. La piena tenuta ne consente l'uso in ambienti a rischio incendio e ambienti aggressivi.
2. Il funzionamento istantaneo ne consente l'utilizzo in dispositivi con un'elevata frequenza di commutazione.
3. Eliminazione del rimbalzo dei contatti nei sensori di mercurio. Sono utilizzati in apparecchiature con requisiti elevati per la purezza del segnale.
4. Piccole dimensioni a partire da 4 mm, design semplice, basso costo di fabbricazione.
5. Elevata funzionalità e versatilità del relè.
6. Possibilità di commutare segnali a bassa potenza.
7. Ampio intervallo di temperatura di esercizio - da -55 a + 110 ºC.
8. Elevata resistenza del nucleo.
9. Nessuna superficie di attrito.

L'elevata versatilità, affidabilità e prezzo consentono comunque agli interruttori reed di competere con i diretti concorrenti.

Screpolatura

Come tutti i dispositivi, anche gli interruttori reed presentano degli svantaggi:

1. Magneti a bassa sensibilità.
2. Elevata suscettibilità ai flussi magnetici esterni. Di conseguenza, potrebbero essere necessarie schermate aggiuntive.
3. A volte i contatti, dopo aver rimosso il campo magnetico, possono rimanere in una posizione chiusa dalla quale non possono essere rimossi.
4. La capsula è realizzata in 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, nell'utilizzo del relè devono essere osservate alcune misure restrittive specificate nella documentazione di accompagnamento.

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