Sensore reed

Sensore reed - un dispositivo che cambia lo stato del contatto a seconda della presenza o assenza del campo magnetico.

storia

Wikipedia afferma che il sensore reed inventato nel 1936 da Walter Ellwood, che ha lavorato presso i Bell Labs. Queste informazioni sono state accuratamente verificate ed è risultato essere errate. Il primo dei brevetti depositati da Ellwood - non che mostrato nella figura in Wikipedia - è datata 29 marzo 1938. C'è un bug che ispira fiducia che in Holmskoy Conference 2013 ha letto una relazione sulle relè reed, in cui si fa riferimento al suddetto brevetto nel 1938.

Holmskaya conferenza - evento che si tiene dal 1953, sotto forma di una discussione dello stato di avanzamento dei successi nel campo dell'elettricità. Nel 1968 è stato nominato un poco noto fisico Ragnar Holm, 50 anni della sua vita allo studio delle problematiche relative al tema. Dal 1985 è ufficialmente supportato da IEEE Associazione legislatore nella maggior parte dei settori della tecnologia.

Così, nel 2013, a quanto pare, hanno discusso i progressi nella relè reed (cfr. qui di seguito), e gli autori (Stefano Giorno e Todd Christenson) attentamente notato che la prima «interruttore reed» apparso "70 anni fa." Semplice sottrazione ottenere l'anno 43 °. Più simile a un 14 Luglio 1942 - data di pubblicazione del brevetto numero US2289830 A - piuttosto che un ipotetico e non è chiaro da cui è sorto nel 1936. Sulla base dei dati disponibili a portata di mano, notiamo che la data di nascita dei sensori è permesso di prendere in considerazione 1938 l'anno della domanda di brevetto. Inoltre, ha permesso l'esistenza dei diari e le registrazioni, spiegando quello che stava accadendo presso i laboratori Bell, ma la loro vera posizione è nulla da mostrare.

Il contenuto del brevetto

Mostrato in Wikipedia, tratto dal brevetto US 2264746 e l'autore chiamato interruttore elettromagnetico. Tale pubblicazione è avvenuta 2 DICEMBRE 1942, dopo il rilascio della suddetta US2289830 A. Il quadro visto pallone di vetro trasparente sigillato che impedisce la contaminazione dei contatti del sensore e la loro ossidazione. Lavorando considerato parte della striscia ferromagnetico, che interagiscono con un campo esterno (nella figura - Pos. 3 e 6).

Il distanziale dielettrico è necessaria per la differenziazione affidabile di gruppi di contatti. Conduttori estendentesi all'esterno della lampadina, di norma, in rame o ottone. Dopo il contatto con il sensore alle piastre campo di ferro magnetico vengono attratti l'uno dall'altro cambiando la posizione dei contatti. Si dimostra che in assenza di corrente influenza esterna entra nel terminale 4, in presenza del - quinto. Questo consente di passare al circuito correttamente.

Infatti, brevetto US 2264746 depositata nel relè. Non può commutare il circuito di potenza, per ovvie ragioni, ma serve come intermedio. In grado di controllare altri dispositivi, più potenti. Per quanto riguarda il brevetto US2289830 A, depositata in precedenza, dove stiamo parlando del sensore. Non è difficile immaginare che Ellwood ha scritto in un ufficio di carta tardi si avvicinò con un nuovo dispositivo, e inviato per la revisione seguirono. Testi e pubblicato per l'altro: Ellwood ulteriormente detti se superato il primo brevetto, non v'è alcun motivo per rifiutare la seconda. Il che è stato preso in considerazione dalla Commissione.

Dalla schermata mostra che l'autore ha proposto una serie di idee per portare al azione di contatto. In primo luogo, un forte campo magnetico generato dalla bobina avvolta attorno al pallone. La seconda versione - backbone è utilizzato sotto forma di una bobina, messo sul pallone. Il terzo illustrazione suggerisce che l'involucro esterno sotto forma di un inserto fusibile permetterà la costruzione di qualsiasi solenoide già esistente. Infine, nella quarta forma di realizzazione serve a coprire i contatti in rame per interagire correnti campo di induzione oro sputtering.

Da questo è chiaro che l'autore ha da tempo sperimentato con il dispositivo proposto, o pensando a loro. Sulla base di questa premessa, si assume che il sensore reed è realmente concepito già nel 1936. Offre autori e altre opzioni, ad esempio, macchie di platino sulla superficie di contatto. Andiamo sul testo del brevetto:

• Lo scopo del lavoro è quello di creare un buon mercato e durevoli interruttori per sostituire i dispositivi esistenti aumentando l'affidabilità.
• Il nuovo dispositivo è acceso dimensioni molto più piccole rispetto al precursore, con un minimo di parti in movimento.
• In assenza di aria (elio, argon, ecc) può eseguire contatti all'interno di ferro a basso costo, senza timore di comparsa di ruggine.

principio di funzionamento

Il principio di funzionamento del sensore reed visti astrattamente, per esempio, il dispositivo è dato nel brevetto. Durante l'avvolgimento della bobina intorno ad un contenitore sigillato e far passare corrente attraverso il filo, un campo magnetico le cui linee sono orientate lungo un asse sensore (all'interno del pallone). l'intensità di campo aumenta nella ferromagneti, moltiplicando in decine di migliaia di volte. Orientamento delle linee è la stessa. Di conseguenza, al termine del primo contatto avviene ferro polo sud, il secondo nord. Essi saranno attratti e si tengono reciprocamente fino a quando non v'è alcun campo esterno.

la magnetizzazione residua non è sufficiente per mantenere il sistema chiuso. Contatti si disperderanno alle loro posizioni precedenti. I sistemi con doratura possono agire a causa di correnti indotte, ma l'intensità del campo magnetico presume essere grande. sensori accettabili chiamati reed sui contatti metallici più sensibili.

Vantaggi e svantaggi, l'uso di

Nonostante la sua apparente semplicità, sensori reed controllano correnti significative dimensioni modeste, inoltre, è molto durevole e in grado di sopportare elevate sollecitazioni meccaniche. Gli svantaggi sono la complessità e l'alto costo di fabbricazione di prodotti. All'inizio del XXI secolo si è scoperto che l'ulteriore sviluppo della tecnologia è problematico grazie ai progressi nella limite dimensioni lineari (5 mm di lunghezza). Dal 1940, la dimensione del sensore reed diminuita di circa 30 volte.

5 mm sono troppo grandi per utilizzare il prodotto in telefoni cellulari, endoscopi, trasduttori auricolari e altri dispositivi mobili. I singoli venditori sono i vantaggi di sensori reed includono consumo energetico zero. In un certo senso questo è vero, il dispositivo è completamente passivo.

milioni di sensori reed sono prodotte annualmente per sistemi automatizzati di test, motori, equipaggiamento esplorazione geologica, medicina, elettrodomestici, piatti. Essi servono a determinare l'orientamento del dispositivo nello spazio, registrando i campi magnetici sono in grado di svolgere il ruolo di una bussola.

sensori reed moderni

Sviluppo di chip ha portato alla creazione di sensori reed e tecnologia planare microstrip. Il processo tecnologico passa dal regime:

1. Il contatto fisso è depositato sul substrato di silicio.
2. Il contatto mobile ha un foro per ridurre proprietà elastiche, di materiale ferromagnetico e fuse al contatto substrato.
3. Il divario è così piccola, che il funzionamento è assicurato minima del campo magnetico.

caratteristiche costruttive

È mostrato in figura appartiene ai MEMS struttura planare - sistemi micro-elettromeccanici (microelettromeccanici System). Gli svantaggi includono la sensibilità del sensore allo spessore del substrato, le modifiche dei parametri tra le piastre di silicio, rendendo risultato instabile. Le proprietà elastiche della piastra dipende dal cubo del suo spessore, il minimo errore porta a risultati analoghi. Infine, lo stress temperatura del materiale durante la fabbricazione determina un cambiamento irregolare dimensioni, che provoca flessione della piastra alto o in basso, introducendo un'ulteriore casualità nel risultante risultato.

Processo riconosciuto HARM - la produzione di microcomponenti ad alta densità. Come risultato, il dispositivo diventa disponibile stordimento capacità di commutazione - centinaia di carico di milliwatt. Ad esempio, il prodotto è privo di RedRock tendenza ai contatti dissanguamento. Gestisce applicato ad una superficie di substrato di soli 2.4 elemento sq. mm ad un'altezza di costruzione 0,95 millimetri. Il problema viene risolto applicando elementi spessore piastra metodi di litografia, la direzione di piegatura parallela al substrato varia. Queste ipotesi permettono di ottenere un'elevata ripetibilità di produzione.

Il produttore sostiene che il danno superare le limitazioni sopra elencati. In particolare, sarà in grado di diventare componenti completi del dispositivo mobile. Un ulteriore vantaggio della tecnologia è la possibilità di perfezionare la soglia, che apre una nuova direzione nell'uso di sensori reed. HARM permette di confrontare il dispositivo con Natural Born leader di mercato:

1. sensori ad effetto Hall.
2. magnetoresistori anisotropico.
3. interruttori planari.
4. magnetoresistori gigante.

La tecnologia SMT ci permette di sperare che il dispositivo verrà utilizzato. Complesso planare realizza una disposizione ad alta densità di microelementi, automatizzare il processo di assemblaggio. E fino a qualche tempo sensori reed non si adattano in tecnologia SMT con un elevato grado di automazione, ma al momento del secondo decennio del XXI secolo ci sono stati la costruzione, la mancanza di smoothing, eliminando esso.

Fino ad oggi, si è dimostrato che fotolitografia può ottenere una maggiore precisione nella produzione di sensori reed di qualsiasi tecnologia. Il processo di fabbricazione brevemente:

1. speciale polimero (ad esempio polimetilmetacrilato) attraverso una maschera è esposto ai raggi X o raggi ultravioletti.
2. esposizione esterna cambia il reticolo di polimero molecolare che permette porzioni irradiati risciacquo adatti con solvente.
3. lega di ferro-nichel (permalloy-80) a filo con la forma spruzzato risultante. residui di polimero vengono rimossi.
4. Il layerwise desiderato disegno applicato.

È importante dispositivo di scala della corrente quando miniaturizzazione per ottenere le proprietà desiderate. Valido considerata bassa resistenza di contatto ad alta ripetibilità dei parametri da un ciclo all'altro trasportatore. È necessario creare una relativamente elevata forza di attrazione nel campo di azione: la miniaturizzazione è accompagnata da una diminuzione attrazione shock. Fortunatamente, in particolare la tecnologia HARM può risolvere il problema in un modo elegante. Aumentando l'area di contatto si ottiene un aumento dello spessore del metallo spruzzato (cfr. sopra), movimento avviene parallelamente al substrato. Un paio di centinaia di micrometri è irrilevante per l'immissione componenti della scheda (impronta non viene modificato).

Altra soluzione tecnica è quella di creare una radicalmente nuova topologia per la tecnologia HARM. Calcoli mostrano che la sensibilità del sensore riesce a raccogliere un minimo di tre volte. Allo stesso tempo sufficientemente elastico per sopportare urti e vibrazioni accidentali, in quanto il peso del ponte con il contatto è estremamente piccola. Applicazione di un contatto flessibile porta alla "incudine" di spessore, sono ricavate domini magnetici formano forte campo attrarre. La struttura risultante è descritta formule matematiche relativamente semplici che consentono di predire l'esito. In particolare, descrivere resistenza di contatto sopra menzionato.

La tecnologia di produzione di sensore reed ha alcune riserve inesplorate per l'introduzione di prodotti di moderne attrezzature.