Sensor de palheta

sensor de Reed - um dispositivo que muda o estado do contacto de acordo com a presença ou ausência do campo magnético.

história

Wikipedia afirma que o sensor reed inventado em 1936 por Walter Ellwood, que trabalhou na Bell Labs. Esta informação foi cuidadosamente verificados e encontrados para ser errônea. A primeira das patentes depositadas por Ellwood - não que mostra a figura na Wikipedia - é datado 29 de março de 1938. Há um bug que inspira confiança de que em Holmskoy Conference 2013 ler um relatório sobre os relés reed, onde é feita referência à referida patente em 1938.

Holmskaya Conference - evento realizado desde 1953 na forma de uma discussão sobre o progresso das realizações no domínio da electricidade. Em 1968 ele foi nomeado um pouco conhecido físico Ragnar Holm, 50 anos de sua vida ao estudo de questões relacionadas com o tema. Desde 1985 ele é oficialmente suportado pelo IEEE Association, um legislador na maioria das áreas da tecnologia.

Então, em 2013, aparentemente, discutiu os avanços na relés reed (ver. abaixo), e os autores (Stephen Day e Todd Christenson) cuidadosamente notado que o primeiro «palheta interruptor» apareceu "há 70 anos." subtração simples obter 43º ano. Mais como um 14 de julho de 1942 - a data da publicação da patente número US2289830 A - em vez de uma hipotética e não está claro de onde surgiu em 1936. Com base nos dados disponíveis no lado, nota-se que a data de nascimento dos sensores é permitido considerar 1938 o ano do pedido de patente. Além disso, permitiu a existência dos diários e registros, explicando o que estava acontecendo na Bell Labs, mas sua localização real é nada para mostrar.

O conteúdo da patente

Mostrado na Wikipedia, tirada a partir da patente US 2264746 e autor chamado interruptor eletromagnético. Publicação teve lugar 02 de dezembro de 1942, após o lançamento do US2289830 referido A. A imagem visto frasco de vidro transparente selada que evita a contaminação dos contactos de sensor e a sua oxidação. Trabalhando considerado parte da tira ferromagnético, os quais interagem com um campo externo (na figura - Pos. 3 e 6).

O espaçador dieléctrico é necessária para a diferenciação de confiança de grupos de contactos. Condutores que se estende fora do bulbo, como regra, feito de cobre ou latão. Após contacto com o sensor para as placas de ferro campo magnéticas são atraídas para o outro, alterando a posição dos contactos. Mostra-se que, na ausência de influências externas de corrente entra no terminal de 4, na presença de - a quinta. Isso permite que você mude o circuito corretamente.

Na verdade, a patente US 2264746 arquivado no revezamento. Ele não pode mudar o circuito de energia, por razões óbvias, mas serve como um intermediário. Capaz de controlar outros dispositivos, mais poderosos. No que diz respeito à patente US2289830 A, apresentado no início, onde nós estamos falando sobre o sensor. Não é difícil adivinhar que Ellwood escreveu em um papel de escritório mais tarde surgiu com um novo dispositivo, e enviado para revisão seguido. Textos e publicada para o outro: Ellwood referida outra se passou a primeira patente, não há nenhuma razão para rejeitar o segundo. Que foi tida em conta pela Comissão.

A partir da imagem que mostra que o autor propôs uma série de ideias para trazer para a ação de contato. Em primeiro lugar, um forte campo magnético gerado pela bobina enrolada em torno do frasco. A segunda versão - espinha dorsal é utilizado sob a forma de uma bobina, colocada no balão. O terceiro exemplo sugere que o invólucro exterior na forma de uma inserção de fusível vai permitir a construção de qualquer solenóide já existente. Finalmente, na quarta forma de realização serve para cobrir os contactos de cobre para interagir correntes de indução do campo de pulverização de ouro.

A partir disso, fica claro que o autor há muito experimentado com o dispositivo proposto, ou pensar sobre eles. Com base nessa premissa, assumimos que o sensor de palheta é realmente concebido como já em 1936. Oferece autores e outras opções, por exemplo, manchas de platina na superfície de contato. Vamos sobre o texto da patente:

• O objetivo do trabalho é criar um interruptores baratos e duráveis ​​para substituir os dispositivos existentes, aumentando a confiabilidade.
• O novo dispositivo está ligado muito menor em tamanho do que o precursor, com um mínimo de partes móveis.
• Na ausência de ar (hélio, árgon, etc) Pode efectuar contactos dentro do ferro barato, sem receio de ocorrência de ferrugem.

princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento do sensor de palheta visto em abstracto, por exemplo, o dispositivo é dada na Pat. Quando o enrolamento da bobina em torno de um bal selado e passagem de corrente através do fio, um campo magnético cujas linhas são dirigidas ao longo de um eixo do sensor (no interior do frasco). a intensidade do campo é reforçada em ferromagnets, multiplicando-se em dezenas de milhares de vezes. Orientação das linhas, é a mesma. Consequentemente, no final do primeiro contato de ferro ocorre pólo sul, o segundo norte. Eles serão atraídos e vai manter-se mutuamente até que não haja campo externo.

magnetização residual não é suficiente para manter o sistema fechado. Contactos vai dispersar a suas posições anteriores. Sistemas com revestimento de ouro podem actuar devido a correntes induzidas, mas a intensidade do campo magnético assumida para ser grande. chamados sensores reed aceitáveis ​​sobre os contactos metálicos mais sensíveis.

Vantagens e desvantagens, o uso de

Apesar da sua aparente simplicidade, sensores reed controlar correntes significativas para dimensões modestas, além disso, é muito durável e pode resistir a elevadas tensões mecânicas. As desvantagens incluem a complexidade e custo elevado de fabricação de produtos. No início do século XXI descobriu-se que o desenvolvimento da tecnologia é problemático devido aos avanços na limite dimensões lineares (5 mm de comprimento). Desde 1940, o tamanho do sensor de cana diminuiu cerca de 30 vezes.

5 mm são demasiado grandes para usar o produto em telefones celulares, endoscópios, fones de ouvido e outros dispositivos móveis. Os vendedores individuais são os méritos de sensores reed incluem um consumo zero de energia. Em certo sentido, isso é verdade, o dispositivo é completamente passivo.

milhões de sensores reed são produzidos anualmente para sistemas automatizados de teste, motores, equipamentos de exploração geológica, remédios, eletrodomésticos, pratos. Eles servem para determinar a orientação do dispositivo no espaço, gravando campos magnéticos são capazes de desempenhar o papel de uma bússola.

sensores modernos reed

Desenvolvimento de chips levou à criação de sensores reed e tecnologia planar microstrip. O processo tecnológico atende pelo esquema:

1. O contacto fixo é depositado sobre o substrato de silício.
2. O contacto móvel tem um recorte para reduzir as propriedades elásticas, feitos de material ferromagnético e fundidos com o contacto de substrato.
3. A diferença é tão pequena, que a operação seja assegurada a força mínima campo magnético.

recursos de manufatura

É mostrado na figura pertence a MEMS estrutura planar - sistemas de Micro-electro mecânico (microelectromechanical System). As desvantagens incluem a sensibilidade do sensor para a espessura do substrato, as alterações dos parâmetros entre as placas de silício, fazendo resultado instável. As propriedades elásticas da placa depende do cubo da sua espessura, o menor erro conduz a resultados semelhantes. Finalmente, o stress de temperatura do material durante o fabrico leva a uma mudança desigual dimensões, o que provoca a dobragem da placa para cima ou para baixo, da introduo de mais aleatoriedade no resultante resultado.

Processo reconhecido DANO - produzindo microcomponentes com alta densidade. Como resultado, o dispositivo se torna disponível capacidade de comutação impressionante - carga centenas de miliwatts. Por exemplo, o produto é desprovido de tendência RedRock para contactos de atrito. Administra aplicado a uma área de substrato de apenas 2,4 elemento sq. mm a uma altura de construção 0,95 milímetros. O problema é resolvido pela aplicação de elementos de espessura de placa de métodos de litografia, a flexão direcção paralela ao substrato varia. Essas premissas permitem alcançar alta repetibilidade de produção.

O fabricante alega que o dano superar as limitações listadas acima. Em particular, será capaz de se tornar componentes completos do dispositivo móvel. Uma vantagem adicional da tecnologia é a capacidade de ajustar o limite, o que abre uma nova direção no uso de sensores reed. DANO permite que você compare o dispositivo com líderes de mercado Natural Born:

1. sensores Hall.
2. magneto anisotrópica.
3. comutadores planar.
4. magneto gigante.

tecnologia SMT nos permite esperar que o dispositivo será usado. Uma montagem planar atinge um arranjo de alta densidade de microelementos, automatizar o processo de montagem. E até algum tempo sensores reed não se encaixam em tecnologia SMT com um alto grau de automação, mas no momento da segunda década do século XXI havia construção, a falta de alisamento, eliminando -lo.

Até o momento, ele provou que fotolitografia pode alcançar uma maior precisão na produção de sensores reed do que qualquer tecnologia. O processo de fabrico brevemente:

1. polímero especial (por exemplo, polimetacrilato de metilo) através de uma máscara é exposta aos raios-X ou luz ultravioleta.
2. exposição externa altera a estrutura molecular do polímero que permite porções irradiados enxaguamento adequado com solvente.
3. liga de ferro-níquel (permalloy-80) de descarga com a forma pulverizada resultante. resíduos de polímero são removidas.
4. O layerwise desejada aplicada cartão.

É importante dispositivo de escalonamento de corrente quando miniaturização para obter as propriedades desejadas. considerada de baixa resistência de contacto válido a uma alta repetibilidade de parâmetros de um ciclo para o próximo transportador. É necessário criar uma relativamente elevada força de atracção no campo de acção: a miniaturização é acompanhada por uma diminuição na atracção choque. Felizmente, especialmente a tecnologia mal pode resolver o problema de uma forma elegante. Aumentando a área de contacto é conseguido pelo aumento da espessura do metal pulverizado (ver., supra), o movimento ocorre paralelo ao substrato. Um par de centenas de micrômetros é irrelevante para a colocação de componentes na placa (pegada não é alterado).

Outra solução técnica é criar um radicalmente nova topologia para a tecnologia HARM. Os cálculos mostram que a sensibilidade do sensor consegue levantar um mínimo de três vezes. Ao mesmo tempo, suficientemente elástica para suportar choques acidentais e vibrações, uma vez que o peso da ponte com o contacto é extremamente pequena. Aplicação de um contacto flexível conduz à "bigorna" de espessura, não são formados domínios magnéticos formar campo atraindo forte. A estrutura resultante é descrito fórmulas matemáticas bastante simples que permitem prever o resultado. Em particular, descrevem resistência de contacto mencionado acima.

Tecnologia de produção de sensor de cana tem certas reservas inexploradas para a introdução de produtos de equipamento moderno.