חיישן ריד

חיישן ריד - מכשיר שמשנה את מצב הקשר תלוי קיומו או אי קיומו של השדה המגנטי.

סיפור

ויקיפדיה קובעת כי חיישן ריד הומצא בשנת 1936 על ידי וולטר אלווד, שעבד במעבדות בל. מידע זה נבדק בקפידה ונמצא שגוי. הראשון של פטנטים שהוגשו על ידי אלווד - לא כי באיור בוויקיפדיה - הוא מיום 29 במרץ 1938. יש באג שמשרה ביטחון על Holmskoy כנס 2013 לקרוא דו"ח על ממסרים ריד, שבו הפניה נעשית על הפטנט האמור 1938.

Holmskaya כנס - אירוע שנערך מאז 1953 בצורה של דיון על ההתקדמות של הישגים בתחום החשמל. בשנת 1968 הוא נבחר פיזיקאי לא ידועה רגנר הולם, 50 שנים מחייו לחקר סוגיות הקשורות לנושא. מאז 1985 הוא נתמך באופן רשמי על ידי ה- IEEE אגוד, מחוקק ברוב תחומי הטכנולוגיה.

אז, ב 2013, כנראה, דן התקדמות ממסרי ריד (ראה. להלן), ואת המחברים (סטיבן יום ו טוד לקריסטנסון) לב בזהירות כי «מתג ריד» הופיעו לראשונה "לפני 70 שנים." חיסור פשוט להשיג השנה ה -43. יותר כמו 14 ביולי 1942 - מועד פרסום א US2289830 מספר פטנטים - ולא היפותטית וזה לא ברור שממנו התעורר ב 1936. בהתבסס על הנתונים הזמינים על יד, נציין, כי תאריך הלידה של החיישנים מותר לשקול 1938 השנה של הבקשה לפטנט. בנוסף, זה התיר את קיומו של היומנים ורשומים, מתאר ומסביר את המתרחש במעבדות בל, אבל המיקום האמיתי שלהם הוא מה להראות.

התוכן של הפטנט

מוצג בויקיפדיה, שנלקח פטנטים אמריקאים 2264746 והמחבר נקרא מתג אלקטרומגנטית. פרסום לקח מקום 2 בדצמבר 1942, לאחר שחרורו של א US2289830 הנ"ל התמונה ראתה בקבוק זכוכית שקוף אטום המונע זיהום של קשר חיישן החמצון שלהם. עבודה נחשבת כחלק מרצועת פרומגנטי, אשר אינטראקציה עם שדה חיצוני (באיור - Pos. 3 ו 6).

Spacer דיאלקטרי נדרש הבחנה אמינה של קבוצות של אנשי קשר. מוליכי הארכה מחוץ הנורה, ככלל, עשוי נחושת או פליז. לאחר מגע עם חיישן אל לוחות ברזל השדה המגנטי נמשכים זה לזה על ידי שינוי בעמדת הקשר. מהמחקר עולה כי בהעדר הנוכחי השפעה חיצונית נכנס למסוף 4, בנוכחות - החמישי. זה מאפשר לך לעבור המעגל כראוי.

למעשה, US Patent 2264746 שהוגש בבית הממסר. זה לא יכול להחליף את מעגל כוח, מסיבות מובנות, אבל משמש ביניים. מסוגל לשלוט אחרים, מכשירים חזקים יותר. לגבי א US2289830 פטנט, הגיש מוקדם יותר, שבו אנחנו מדברים על החיישן. לא קשה לנחש כי אלווד כתב למשרד נייר עלה מאוחר יותר עם מכשיר חדש, ונשלח לבדיקה אחריו. טקסטים ופורסם זה לזה: אלווד אמר עוד אם עבר את הפטנט הראשון, אין סיבה לדחות את השני. אילו זה נלקח בחשבון על ידי הנציבות.

מתוך מסך זה מראה כי המחבר הציע מספר רעיונות כדי להביא לפעולה קשר. ראשית, שדה מגנטי חזק שנוצר על ידי הסליל מלופף סביב הבקבוק. הגרסה השנייה - עמוד השדרה משמשת בצורת סליל, לשים על הבקבוק. האיור השלישי עולה כי המארז החיצוני בצורה של כנס פיוז יאפשר בניית כל סולנואיד קיים כבר. לבסוף, ב ההתגלמות הרביעית משמש כדי לכסות את מגעי נחושת לאינטראקציה מקרטעים זהב זרמי אינדוקצית שדה.

מכאן ברור כי המחבר התנסה ארוך עם התקן המוצע, או לחשוב עליהם. בהתבסס על הנחה זו, אנו מניחים כי חיישן ריד נתפס ממש מוקדם ככל 1936. מציע לסופרי אפשרויות אחרות, למשל, כתמי פלטינה על משטח המגע. אנחנו נעבור על הטקסט של הפטנט:

• מטרת העבודה היא ליצור מתגים זולים ועמידים כדי להחליף את המכשירים הקיימים תוך הגדלת אמינות.
• המכשיר החדש הפך קטן בהרבה מגודל המבשר, עם מינימום של חלקים נעים.
• בהיעדר האוויר (הליום, ארגון, וכו ') יכול לבצע מגעים בתוך מן הברזל זול, ללא חשש של התרחשות של חלודה.

עקרון הפעולה

עיקרון הפעולה של חיישן ריד נצפה באופן מופשט, למשל, המכשיר ניתן פט. כאשר מתפתלים הסליל סביב בקבוק אטומת העברת זרם דרך החוט, שדה מגנטי קווים אשר מופנים לאורך ציר חיישן (בתוך הבקבוק). חוזק השדה מוגבר ב ferromagnets, הכפיל לתוך עשרות אלף פעמים. אוריינטציה של הקווים זהה. כתוצאה מכך, בסוף קשר הברזל הראשון מתרחש בקוטב דרומי, מהצפון השני. הם יימשכו ישמרו זה לזה עד אין שדה חיצוני.

המגנטיזציה שיורי הוא לא מספיק כדי לשמור על מערכת סגורה. מגעים יתפזרו לעמדות ההתקפה שלהם. מערכות עם ציפוי זהב עשויה לפעול בשל זרמים, אך עוצמת השדה המגנטי להניח להיות גדול. חיישני ריד שנקראו מקובל על מגעי מתכת יותר רגישים.

יתרונות וחסרונות, השימוש

למרות הפשטות שלו לכאורה, חיישני ריד לשלוט זרמים משמעותיים לממדים צנועים, בנוסף, הוא מאוד עמיד והוא יכול לעמוד מכני מדגיש גבוה. החסרונות כוללים את המורכבות והעלות הגבוהה של מוצרי ייצור. עד תחילת המאה ה XXI התברר כי ההתפתחות הנוספת של הטכנולוגיה היא בעייתית בשל התקדמות מגבלת מידות ליניאריות (5 מ"מ אורך). מאז 1940, את גודל חיישן ריד ירד על 30 פעמים.

5 מ"מימ הם גדולים מדי כדי להשתמש במוצר טלפונים סלולריים, אנדוסקופים, אוזן-טלפונים ומכשירים ניידים אחרים. למוכרים יחידים הם היתרונות של חיישנים ריד כוללים צריכת אנרגיה אפס. במובן מסוים זה נכון, המכשיר הוא פסיבי לחלוטין.

מיליוני חיישני ריד מיוצרים מדי שנה עבור מערכות בדיקה אוטומטיות, מנועים, מכשור סקירה גיאולוגי, רפואה, מוצרי חשמל, לוחות. הם משמשים כדי לקבוע את הכיוון שבו מוגדר בחלל, הקלטת שדות מגנטיים מסוגלים לשחק את התפקיד של מצפן.

חיישנים ריד מודרניים

פיתוח של שבבים הוביל ליצירת חיישנים ריד והטכנולוגיה microstrip מישוריים. התהליך הטכנולוגי הולך לפי התוכנית:

1. ההקשר הקבוע מופקד על מצע סיליקון.
2. קשר המטלטלין יש ניתק להפחתת תכונות אלסטיות, עשוי חומר פרומגנטי התמזגו לאיש קשר המצע.
3. הפער הוא כל כך זעיר, פעולה אשר מובטחת עוצמת שדה מגנטית מינימום.

תכונות ייצור

מוצג באיור שייכת MEMS מבנה מישורי - מערכות מיקרו-אלקטרו-מכאניות (מערכת מיקרו). החסרונות כוללים רגישות החיישן עד עובי המצע, את שינויי הפרמטר בין הלוחות סיליקון, מה שהופך תוצאה יציבה. המאפיינים אלסטי של צלחת תלוי הקובייה של העובי שלה ואת השגיאה הקלה תביא לתוצאות דומות. לבסוף, הלחץ בטמפרטורה של החומר במהלך הייצור מוביל שינוי אחיד ממדים, אשר גורמת לכיפוף צלחת למעלה או למטה, מציגה אקראית נוסף שהתקבל תוצאה.

תהליך מוכר נזק - הפקת microcomponents עם צפיפות גבוהה. כתוצאה מכך, המכשיר הופך קיבולת מיתוג מהמם זמינה - מאה עומס של milliwatts. לדוגמא, המוצר נטול נטיית Redrock לאנשי קשר דבק. מנהלת להחיל אזור מצע של רק 2.4 אלמנט מ"ר. מ"מ בגובה של בניית 0.95 מ"מ. הבעיה נפתרת על ידי יישום שיטות ליתוגרפיה אלמנטים עובי הצלחת, את ההקבלה כיוון כיפוף למצע משתנה. הנחות אלה מאפשרים להשיג דירות ייצור גבוהות.

היצרן טוען כי הפגיעה להתגבר על המגבלות שצוינו לעיל. בפרט, הוא יוכל להפוך רכיבים מלאים של המכשיר הנייד. יתרון נוסף של הטכנולוגיה הוא היכולת לכוונן את הסף, אשר נפתח בכיוון חדש בשימוש בחיישנים ריד. HARM מאפשר לך להשוות את המכשיר עם חברות מובילות בשוק מלידה:

1. חיישני הול.
2. magnetoresistors אניזוטרופי.
3. מתגי Planar.
4. magnetoresistors ענק.

טכנולוגיית SMT מאפשרת לנו לקוות כי ייעשה שימוש בהתקן. אסיפת מישוריים משיגה הסדר צפיפות גבוה של מיקרואלמנטים, להפוך את תהליך ההרכבה. ועד כמה זמן חיישנים ריד אינם מתאימים טכנולוגיית SMT עם רמה גבוהה של אוטומציה, אבל באותו הזמן של העשור השני של המאה XXI היו בנייה, חוסר החלקה, ביטול זה.

נכון להיום, זה הוכיח כי photolithography יכול להשיג דיוק רב יותר בייצור של חיישנים ריד יותר מכל טכנולוגיה. תהליך הייצור בקצרה:

1. פולימר מיוחד (לדוגמה, methacrylate polymethyl) באמצעות מסכה חשוף לקרני רנטגן או אור אולטרה סגול.
2. חשיפה חיצונית משנה את סריג הפולימר המולקולרי המאפשר חלקים מוקרנים שטיפה מתאימה עם ממס.
3. סגסוגת ניקל וברזל (permalloy-80) סומק עם טופס ריססו שהתקבל. שאריות פולימר יוסרו.
4. Layerwise הרצוי להחיל עיצוב.

זהו מכשיר קנה מידה נוכחי חשוב כאשר מזעור כדי לקבל את התכונות הרצויות. התנגדות תקפה נחשבת מגע נמוך בכל דירות גבוהות של פרמטרים ממחזור אחד לסרט הנע הבאה. יש צורך ליצור כוח יחסי גבוה של משיכה בתחום פעולה: המזעור מלווה בירידת משיכה בהלם. למרבה המזל, במיוחד טכנולוגיית נזק יכול לפתור את הבעיה באופן אלגנטי. הגדלת שטח המגע מושגת על ידי עובי מוגבר של המתכת ריססו (ראה. לעיל), התנועה מתרחשת במקביל המצע. כמה מאה מיקרומטרים אינו רלוונטי עבור הצבת רכיבים על הלוח (טביעה לא השתנתה).

פתרון טכני אחר הוא ליצור טופולוגיה קיצוני חדש עבור טכנולוגיית נזק. חישובים מראים כי הרגישות של החיישן מצליחה לגייס מינימום של שלוש פעמים. במקביל אלסטי מספיק בפני מכות תנודות מקריות, שכן המשקל של הגשר עם המגע הוא קטן מאוד. יישום של איש קשר גמיש מוביל "סדן" עבה, יש נוצרי תחומים מגנטיים יוצרים שדה למשוך חזק. המבנה וכתוצאה מכך מתואר נוסחאות מתמטיות פשוטות למדי המאפשרים לחזות התוצאה. בפרט, מתאר התנגדות מגע שהוזכרה לעיל.

טכנולוגיית ייצור של חיישן ריד יש עתודות נחקרו מסוימות עבור החדרת מוצרים של הציוד המודרני.