Capteur reed

capteur Reed - un dispositif qui modifie l'état de contact en fonction de la présence ou de l'absence du champ magnétique.

histoire

Wikipedia indique que le capteur Reed a inventé en 1936 par Walter Ellwood, qui a travaillé chez Bell Labs. Ces informations ont été soigneusement vérifiées et jugées erronées. La première des brevets déposés par Ellwood - pas indiqué sur la figure dans Wikipedia - est en date du 29 Mars 1938. Il y a un bug qui inspire la confiance que sur la Conférence Holmskoy 2013 lire un rapport sur les relais Reed, où il est fait référence à ce brevet en 1938.

Holmskaya Conférence - événement qui se tient depuis 1953 sous la forme d'une discussion sur l'état d'avancement des réalisations dans le domaine de l'électricité. En 1968, il a été nommé physicien peu connu Ragnar Holm, 50 ans de sa vie à l'étude des questions liées au thème. Depuis 1985, il est officiellement pris en charge par l'Association IEEE, un législateur dans la plupart des domaines de la technologie.

Ainsi, en 2013, apparemment, discuté des avancées des relais Reed (voir. ci-dessous), et les auteurs (Stephen Day et Todd Christenson) soigneusement remarqué que le premier «interrupteur Reed» est apparu « il y a 70 ans. » simple soustraction obtenir 43e année. Plus de 14 Juillet, 1942 - la date de publication du nombre brevet US2289830 A - plutôt qu'un hypothétique et on ne sait pas d'où a surgi en 1936. Sur la base des données disponibles sur la main, nous notons que la date de naissance des capteurs est permis de considérer 1938 l'année de la demande de brevet. En outre, il a permis l'existence des journaux et des dossiers, expliquant ce qui se passait chez Bell Labs, mais leur emplacement réel est rien à montrer.

Le contenu du brevet

Montré dans Wikipedia, pris par le brevet US 2264746 et l'auteur appelé commutateur électromagnétique. Cette publication a eu lieu le 2 Décembre 1942, après la sortie de la US2289830 précitée A. L'image visible flacon en verre transparent étanche qui empêche la contamination des contacts de capteurs et leur oxydation. Utilisation considéré comme faisant partie de la bande ferromagnétique, qui interagissent avec un champ externe (dans la figure - Pos. 3 et 6).

L'élément d'espacement diélectrique est nécessaire pour la différenciation fiable des groupes de contacts. En dehors de l'extension des conducteurs ampoule, en règle générale, en cuivre ou en laiton. Après contact avec le capteur aux plaques de fer magnétiques de champ sont attirés les uns aux autres en changeant la position des contacts. On montre que, en l'absence de courant d'influence externe entre la borne 4, en présence de - la cinquième. Cela vous permet de changer le circuit correctement.

En fait, le brevet 2264746 US déposé dans le relais. Il ne peut pas changer le circuit d'alimentation, pour des raisons évidentes, mais il sert d'intermédiaire. Capable de contrôler d'autres appareils plus puissants. En ce qui concerne le brevet US2289830 A, déposé plus tôt, où nous parlons du capteur. Pas difficile de deviner que Ellwood a écrit dans un bureau de papier plus tard est venu avec un nouveau périphérique, et envoyé pour examen suivi. Textes et publiés pour l'autre: Ellwood encore dit si elle est adoptée le premier brevet, il n'y a pas de raison de rejeter la seconde. Ce qui a été pris en compte par la Commission.

De la capture d'écran, il montre que l'auteur a proposé un certain nombre d'idées pour apporter à l'action de contact. Tout d'abord, un fort champ magnétique généré par la bobine enroulée autour du ballon. La deuxième version - le squelette est utilisé sous la forme d'une bobine, mis sur le flacon. La troisième illustration suggère que l'enveloppe externe sous la forme d'un insert de fusibles permettra la construction d'un solénoïde déjà existant. Enfin, dans le quatrième mode de réalisation sert à couvrir les contacts en cuivre pour interagir courants d'induction de champ de pulvérisation cathodique d'or.

De cela, il est clair que l'auteur a longtemps expérimenté avec le dispositif proposé, ou de penser à eux. Sur la base de ce principe, nous supposons que le capteur Reed est vraiment conçu dès 1936. Offres auteurs et d'autres options, par exemple, couperose de platine sur la surface de contact. Nous allons sur le texte du brevet:

• Le but du travail est de créer un commutateurs à bas prix et durables pour remplacer les dispositifs existants tout en augmentant la fiabilité.
• Le nouveau dispositif est activé beaucoup plus petit en taille que le précurseur, avec un minimum de pièces en mouvement.
• En l'absence d'air (hélium, argon, etc.) peuvent effectuer des contacts à l'intérieur du fer pas cher, sans crainte de l'apparition de la rouille.

principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement du capteur reed vues abstraite, par exemple, le dispositif est donné dans le brevet. Lorsque l'enroulement de la bobine autour d'un flacon scellé et le courant passant à travers le fil, un champ magnétique dont les lignes sont dirigées le long d'un axe de capteur (à l'intérieur du ballon). l'intensité du champ est renforcée dans ferroaimants, la multiplication des dizaines de milliers de fois. L'orientation des lignes est le même. Par conséquent, à la fin du premier contact de fer se produit pôle sud, la deuxième au nord. Ils seront attirés et se tiendront mutuellement jusqu'à ce qu'il n'y a pas de champ extérieur.

aimantation résiduelle ne suffit pas pour maintenir le système fermé. Les contacts se disperser dans leurs anciennes positions. Les systèmes avec placage d'or peuvent agir en raison de courants induits, mais la force du champ magnétique supposé être grand. des capteurs dits acceptables anche sur des contacts métalliques plus sensibles.

Avantages et inconvénients, l'utilisation de

Malgré sa simplicité apparente, les capteurs Reed contrôlent des courants importants aux dimensions modestes, en plus, est très durable et peut résister à de fortes contraintes mécaniques. Les inconvénients comprennent la complexité et le coût élevé des produits de fabrication. Au début du XXI siècle, il est apparu que la poursuite du développement de la technologie est problématique en raison des progrès dans la limite des dimensions linéaires (5 mm de longueur). Depuis 1940, la taille du capteur Reed a diminué d'environ 30 fois.

5 mm sont trop grands pour utiliser le produit dans les téléphones cellulaires, endoscopes, écouteurs et autres appareils mobiles. vendeurs individuels sont les avantages des capteurs Reed comprennent zéro la consommation d'énergie. Dans un sens cela est vrai, l'appareil est complètement passif.

des millions de capteurs Reed sont produites chaque année pour les systèmes de test automatisés, des moteurs, des équipements d'exploration géologique, la médecine, les appareils, plaques. Ils servent à déterminer l'orientation de l'appareil dans l'espace, l'enregistrement des champs magnétiques sont capables de jouer le rôle d'une boussole.

Les capteurs Reed modernes

Développement de puces a conduit à la création de capteurs de roseaux et technologie microruban planaire. Le processus technologique va par le système:

1. Le contact fixe est déposé sur le substrat de silicium.
2. Le contact mobile présente une découpe pour la réduction des propriétés élastiques, en matériau ferromagnétique et fusionnés au contact de substrat.
3. L'écart est si minuscule, cette opération est assurée la force du champ magnétique minimum.

caractéristiques de fabrication

Est représenté sur la figure appartient à la structure plane MEMS - micro-systèmes électro-mécaniques (Micro Electro System). Les inconvénients comprennent la sensibilité du capteur à l'épaisseur du substrat, les modifications de paramètres entre les plaques de silicium, ce qui en conséquence instable. Les propriétés élastiques de la plaque dépend du cube de son épaisseur, la moindre erreur conduit à des résultats similaires. Enfin, la contrainte de température du matériau lors de la fabrication conduit à un changement inégal dimensions, ce qui provoque la flexion de la plaque supérieure ou inférieure, introduire en outre dans le caractère aléatoire résultante résultat.

Procédé reconnu HARM - produire des microcomposants ayant une densité élevée. En conséquence, le dispositif devient disponible étonnante capacité de commutation - des centaines de charge de milliwatts. Par exemple, le produit est dépourvu de tendance RedRock aux contacts de collage. Gère appliqué à une zone de substrat d'élément seulement 2,4 sq. mm à une hauteur de construction de 0,95 mm. Le problème est résolu par l'application d'éléments d'épaisseur de plaque des procédés de lithographie, la direction de pliage parallèle au substrat varie. Ces hypothèses permettent d'obtenir une reproductibilité élevée de production.

Le fabricant affirme que le HARM surmonter les limitations mentionnées ci-dessus. En particulier, il sera en mesure de devenir des composants complets de l'appareil mobile. Un autre avantage de cette technologie est la capacité d'ajuster le seuil, ce qui ouvre une nouvelle voie dans l'utilisation des capteurs Reed. HARM vous permet de comparer l'appareil avec les leaders du marché Natural Born:

1. capteurs à effet Hall.
2. magnétorésistances anisotropes.
3. commutateurs planaires.
4. magnétorésistance géant.

La technologie SMT permet d'espérer que le dispositif sera utilisé. Ensemble plan réalise un agencement de haute densité de micro-éléments, d'automatiser le processus d'assemblage. Et jusqu'à ce que certains capteurs Reed temps ne rentrent pas dans la technologie SMT avec un haut degré d'automatisation, mais au moment de la deuxième décennie du XXIe siècle, il y avait la construction, le manque de lissage, éliminant elle.

À ce jour, il a prouvé que la photolithographie peut obtenir une plus grande précision dans la production de capteurs Reed que toute technologie. brièvement le processus de fabrication:

1. polymère spécial (par exemple, le méthacrylate de méthyle) à travers un masque est exposé à des rayons X ou la lumière ultraviolette.
2. L'exposition externe change le réseau polymère moléculaire qui permet à des portions irradiées de rinçage approprié avec un solvant.
3. alliage ferro-nickel (permalloy-80) au ras de la forme pulvérisée résultante. les résidus de polymère sont éliminés.
4. La conception appliqué couche par couche souhaitée.

Il est important dispositif de mise à l'échelle en cours lorsque la miniaturisation pour obtenir les propriétés souhaitées. Valide considéré faible résistance de contact à une reproductibilité élevée des paramètres d'un cycle au convoyeur suivant. Il est nécessaire de créer une force d'attraction relativement élevée dans le domaine de l'action: la miniaturisation est accompagnée d'une diminution de l'activité de choc. Heureusement, en particulier la technologie HARM peut résoudre le problème d'une manière élégante. L'augmentation de la surface de contact est obtenue par une épaisseur accrue du métal pulvérisé (voir. ci-dessus), le mouvement se produit parallèlement au substrat. Quelques centaines de micromètres est hors de propos pour placer des composants sur la carte (empreinte ne change pas).

Autre solution technique est de créer une topologie radicalement nouvelle pour la technologie HARM. Les calculs montrent que la sensibilité du capteur parvient à élever un minimum de trois fois. En même temps, suffisamment élastique pour résister aux chocs et aux vibrations accidentelles, puisque le poids du pont avec le contact est extrêmement faible. Application d'un contact souple conduit à la « enclume » d'épaisseur, il se forme des domaines magnétiques forment fort champ attirant. La structure résultante est décrit des formules mathématiques assez simples qui permettent de prédire les résultats. En particulier, décrire la résistance de contact mentionnée ci-dessus.

Technologie de la production de capteurs Reed a certaines réserves inexplorées pour l'introduction de produits de l'équipement moderne.