Czujnik Reed

czujnika Reed - urządzenie zmienia stan kontaktu w zależności od obecności lub nieobecności pola magnetycznego.

historia

Wikipedia twierdzi, że czujnik Reed wynaleziony w 1936 roku przez Waltera Ellwood, który pracował w Bell Labs. Te informacje zostały dokładnie sprawdzone i uznane za błędne. Pierwszy z patentów złożonych przez Ellwood - nie pokazanego na rysunku w Wikipedii - jest datowany na 29 marca 1938. Jest to błąd, który wzbudza zaufanie, że na konferencji w 2013 Holmskoy przeczytać raport na temat przekaźników Reed, gdzie następuje odniesienie do wspomnianego patentu w 1938 roku.

Holmskaya Conference - impreza organizowana od 1953 roku w formie omówienia postępów osiągnięć w dziedzinie elektryczności. W 1968 roku został mało znany fizyk Ragnar Holm, 50 lat swojego życia na badania zagadnień związanych z tematem. Od 1985 roku jest oficjalnie wspierany przez IEEE Association, ustawodawcy w większości dziedzin techniki.

Tak więc, w 2013 roku, najwyraźniej, omówiono postęp w przekaźnikach trzcinowych (zob. poniżej), a autorzy (Stephen Dzień i Todd Christenson) starannie zauważył, że pierwsza «kontaktron» pojawiła się „70 lat temu.” Proste odejmowanie uzyskać 43-ta roku. Więcej jak 14 lipca 1942 roku - data publikacji patentowej numer US2289830 A - a nie hipotetyczny i nie jest jasne, z którego powstała w 1936 roku. Na podstawie dostępnych danych na temat strony, możemy zauważyć, że data urodzenia czujników jest dopuszczalna do rozważenia 1938 roku wniosku patentowego. Ponadto dopuszcza istnienie dzienników i zapisów, wyjaśniając, co się dzieje w Bell Labs, ale ich rzeczywista lokalizacja ma nic do pokazania.

Treść patentu

Przedstawiono w Wikipedii, zaczerpnięte z US Patent 2264746 i autora zwanego wyłącznik elektromagnetyczny. Publikacja miała miejsce 02 grudnia 1942, po wydaniu wspomnianego US2289830 A. Obraz widziany uszczelniony przezroczystej butelce szklanej, która zapobiega zanieczyszczeniu styków czujników i ich utlenianie. Praca za część pasa ferromagnetycznego, które oddziałują z polem zewnętrznym (na rysunku - Poz. 3 i 6).

Dielektryk spacer jest potrzebne do niezawodnego różnicowaniu grup kontaktów. Przewody rozciągające się na zewnątrz bańki, z reguły z miedzi lub mosiądzu. Po zetknięciu się z czujnikiem magnetycznych blach żelaznych pola pociąga ze sobą poprzez zmianę położenia styków. Wykazano, że w przypadku braku zewnętrznego prądu wpływ wchodzi w gniazdo 4, w obecności - piątym. To pozwala na przełączanie obwodu prawidłowo.

W rzeczywistości, US Patent 2264746 złożony w przekaźniku. Nie można przełączyć obwód elektryczny, z oczywistych powodów, służy jako półprodukt. W stanie kontrolować innych, bardziej zaawansowanych urządzeń. W odniesieniu do patentu US2289830 A, złożony wcześniej, gdzie mówimy o czujniku. Nie trudno się domyślić, że Ellwood napisał w urzędzie papieru później pojawił się z nowym urządzeniem, a następnie wysłany do przeglądu. Tekstów i opublikowany wzajemnie: Ellwood ponadto, że jeśli przeszły pierwszy patentu, nie ma powodu, aby odrzucić sekundę. Który został wzięty pod uwagę przez Komisję.

Z ekranu pokazuje, że autor zaproponował szereg pomysłów doprowadzić do działania kontaktowego. Po pierwsze, silne pole magnetyczne wytwarzane przez cewki nawinięte wokół kolby. Druga wersja - szkielet stosuje się w postaci zwoju, umieszczonej w kolbie. Trzeci ilustracji wynika, że ​​zewnętrzna osłona w postaci wkładki bezpiecznikowej umożliwia budowę każdej istniejącej solenoidu. W końcu, w czwartym przykładzie wykonania ma na celu obejmować styki miedziane interakcję prądy indukcyjne pole złota rozpylania.

Z tego jasno wynika, że ​​autor długo eksperymentował z proponowanego urządzenia, lub o nich myśleć. Opierając się na tym założeniu, zakładamy, że czujnik Reed jest naprawdę pomyślany tak wcześnie jak 1936. Oferuje autorom i inne opcje, na przykład plamy platyny na powierzchni styku. Jedziemy nad tekstem patentu:

• Celem pracy jest stworzenie taniego i trwałe przełączniki do zastąpienia istniejących urządzeń przy jednoczesnym zwiększeniu niezawodności.
• Nowe urządzenie jest włączone znacznie mniejsze niż prekursor, minimum części ruchomych.
• W przypadku braku powietrza (hel, argon, itp) może wykonywać kontakty wewnętrzne z taniego żelaza, bez obawy wystąpienia korozji.

Zasada działania

Zasada działania czujnika Reed skrótowo, na przykład, urządzenie jest przedstawione w opisie. Podczas nawijania cewki wokół zamkniętej kolbie i przepuszczenie prądu przez drut, pola magnetycznego, którego linie są skierowane wzdłuż osi czujnika (w kolbie). natężenie pola jest wzmocniona w ferromagnetyków, mnożąc się dziesiątki tysięcy razy. Orientacja linii jest taka sama. W rezultacie, na koniec pierwszego kontaktu żelaza występuje biegun południowy, drugi na północ. będą przyciągały i będą się nawzajem, dopóki nie ma pola zewnętrznego.

Namagnesowanie szczątkowe nie wystarczy, aby utrzymać system zamknięty. Kontakt rozproszy do swoich dawnych stanowiskach. Układy ze złota poszycia może działać z powodu prądów indukowanych, ale siła pola magnetycznego zakłada się duże. Dopuszczalne zwane czujniki kontaktronowe na metalowych styków bardziej wrażliwych.

Zalety i wady, stosowanie

Pomimo pozornej prostoty, czujniki kontaktronowe kontrolować znaczne prądy do skromnych wymiarach, a ponadto jest bardzo trwałe i mogą wytrzymać duże naprężenia mechaniczne. Wady to złożoność i wysokie koszty wytworzenia produktów. Na początku XXI wieku okazało się, że dalszy rozwój technologii jest problematyczne, z powodu postępu w liniowej granicy wymiarów (długość 5 mm). Od 1940 roku, wielkość czujnika trzciny zmniejszyła się o 30 razy.

5 mm są zbyt duże, aby korzystać z produktu w telefonach komórkowych, endoskopy, ucho komórkowych i innych urządzeń mobilnych. Poszczególne kupowane są zalety czujników trzciny obejmować zerowe zużycie energii. W pewnym sensie jest to prawda, że ​​urządzenie jest całkowicie bierny.

miliony czujników trzciny produkowane są corocznie dla zautomatyzowanych systemów testowych, silników, urządzeń geologicznych poszukiwawczych, medycyny, urządzeń, talerze. Służą one do określenia orientacji urządzenia w przestrzeni, nagrywanie pola magnetyczne są w stanie grać rolę kompasu.

Nowoczesne czujniki kontaktronowe

Rozwój chipów doprowadziły do ​​powstania czujniki Reed i technologii mikropaskowej płaska. Proces technologiczny przechodzi przez system:

1. Styku stałego osadza się na podłożu silikonowym.
2. Ruchomy styk ma wycięcie do zmniejszania właściwości sprężyste, wykonane z materiału ferromagnetycznego i połączony z kontaktem substratu.
3. Różnica jest tak mała, że ​​operacja jest zapewnione minimalne natężenie pola magnetycznego.

funkcje produkcyjne

Jest przedstawiony na rysunku należy do struktury MEMS płaskich - Systemy mikro elektromechaniczne (mikroelektromechanicznych System). Wadami są czułość czujnika do grubości podłoża, zmiany parametrów między płytami krzemu, dzięki czemu wynik niestabilny. Właściwości elastyczne płyty zależy sześcianu jego grubości, najmniejszy błąd prowadzi do podobnych wyników. Wreszcie, naprężenie temperatura materiału podczas produkcji prowadzi do nierównomiernego zmianę wymiary, co powoduje zginanie płyty górę lub w dół, ponadto wprowadzanie przypadkowości w otrzymanych wynik.

Sposób uznany zaszkodzić - wytwarzania mikroskładniki o wysokiej gęstości. W rezultacie, urządzenie staje się dostępne wspaniałą zdolność przełączania - setki obciążenia miliwatów. Na przykład produkt jest pozbawiony redrock tendencję do kontaktów przylepne. Zarządza nanoszony jest na powierzchnię substratu tylko 2,4 kw elementu. mm przy wysokości 0,95 mm konstrukcji. Problem został rozwiązany przez zastosowanie elementów grubość płyty sposobów litograficznych zginania w kierunku równoległym do podłoża jest różna. Założenia te pozwalają osiągnąć wysoką powtarzalność produkcji.

Wytwórca utrzymuje, że szkody przezwyciężenia ograniczeń wymienionych powyżej. W szczególności, będzie mógł stać się pełnoprawnymi elementy urządzenia mobilnego. Dodatkową zaletą tej technologii jest możliwość dostroić ten próg, który otwiera nowy kierunek w wykorzystaniu czujników trzcinowych. HARM pozwala porównać urządzenie z liderów rynku Natural Born:

1. Czujniki Halla.
2. Anizotropowe magnetoresistors.
3. Przełączniki płaska.
4. Olbrzymie magnetoresistors.

Technologia SMT pozwala nam mieć nadzieję, że urządzenie będzie stosowane. Płaskiego zespołu osiąga układ wysokiej gęstości mikroelementów automatyzacji procesu montażu. I dopóki jakiś czas czujniki kontaktronowe nie pasują w technologii SMT z wysokim stopniem automatyzacji, ale w czasie drugiej dekadzie XXI wieku było budownictwo, brak wygładzania, eliminując to.

Do tej pory, okazało się, że fotolitografia może osiągnąć większą dokładność w produkcji czujników trzciny niż dowolnej technologii. Proces wytwarzania krótko:

1. Szczególny polimer (na przykład, polimetakrylan metylu), przez maskę jest narażony na promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie ultrafioletowe.
2. narażenia zewnętrznego zmienia siatkę cząsteczkowy polimeru, który umożliwia napromieniowanych częściami odpowiedniego płukania rozpuszczalnikiem.
3. Stop żelazo-nikiel (permaloj-80) w jednej płaszczyźnie z otrzymanej postaci rozpylonej. pozostałości polimeru są usuwane.
4. Żądany layerwise wzór stosowany.

Ważne jest prąd urządzenie skalowanie kiedy miniaturyzacja w celu uzyskania pożądanych właściwości. Ważny uważane niska odporność na kontakt z wysoką powtarzalnością parametrów z jednego cyklu do następnego przenośnika. Konieczne jest stworzenie stosunkowo dużą siłę przyciągania w zakresie działania: miniaturyzacja towarzyszy spadek w szoku przyciągania. Na szczęście, zwłaszcza technologia HARM można rozwiązać problem w elegancki sposób. Zwiększenie obszaru kontaktu uzyskuje się przez zwiększenie grubości natryskiwanej metalu (patrz. powyżej), ruch odbywa się równolegle do podłoża. Kilkaset mikrometrów ma znaczenia dla umieszczania elementów na płycie (footprint nie ulega zmianie).

Inne rozwiązanie techniczne jest stworzenie radykalnie nową topologię technologii szkody. Obliczenia pokazują, że czułość czujnika udaje się podnieść minimum trzy razy. Jednocześnie na tyle elastyczna, aby wytrzymać przypadkowe uderzenia i wibracje, ponieważ ciężar mostu z kontaktem jest bardzo mała. Zastosowanie elastycznego kontakt prowadzi do „kowadła” grube, uformowane są domeny magnetyczne tworzą silne pole przyciąganie. Uzyskana struktura opisana jest dość proste wzory matematyczne, które pozwalają przewidzieć wynik. W szczególności opisano oporu elektrycznego, o którym mowa powyżej.

Technologia produkcji trzciny czujnik ma pewne nieodkryte rezerwy na wprowadzenie produktów z nowoczesnym sprzętem.