Senzor de stuf

senzor Reed - un dispozitiv care schimba starea de contact în funcție de prezența sau absența câmpului magnetic.

poveste

Wikipedia afirmă că senzorul inventat stufului în 1936 de Walter Ellwood, care a lucrat la Bell Labs. Această informație a fost verificată cu atenție și sa constatat a fi eronate. Primul dintre brevete depuse de Ellwood - nu cea prezentată în figură în Wikipedia - este datat 29 martie 1938. Există un bug care inspiră încredere că la Conferința Holmskoy 2013 citește un raport privind releele de stuf, în cazul în care se face referire la brevetul menționat în 1938.

Holmskaya Conferința - eveniment a avut loc din 1953 sub forma unei discuții a progresului realizărilor în domeniul energiei electrice. În 1968 el a fost numit un pic mai cunoscut fizician Ragnar Holm, 50 de ani de viata la studiul problemelor legate de tema. Din 1985 este acceptat în mod oficial de către IEEE Association, un legislator în cele mai multe domenii ale tehnologiei.

Deci, în 2013, se pare, a discutat progresele in relee reed (a se vedea. de mai jos), iar autorii (Stephen Day si Todd Christenson) a observat cu atenție că prima «stuf comutator» a apărut „în urmă cu 70 de ani.“ scădere simplă a obține anul 43rd. Mai mult ca un 14 iulie 1942 - data publicării de brevet numărul US2289830 A - mai degrabă decât un ipotetic și nu este clar din care a apărut în 1936. Pe baza datelor disponibile pe o parte, observăm că data de naștere a senzorilor este permis să se ia în considerare anul 1938 a cererii de brevet de invenție. În plus, aceasta a permis existența jurnale și a înregistrărilor, explicând ceea ce se întâmplă la Bell Labs, dar locația lor reală nu este nimic pentru a arăta.

Conținutul brevetului

Se arată în Wikipedia, preluată din brevetul US 2264746 și autor numit comutator electromagnetic. Publicarea a avut loc 02 decembrie 1942, după eliberarea de mai sus US2289830 A. Imaginea văzut balon de sticlă transparentă etanș care previne contaminarea contactelor senzorului și oxidarea acestora. considerate parte a benzii feromagnetic, care interacționează cu un câmp extern (în figura de lucru - Pos. 3 și 6).

Dielectric Distanțierul este necesară pentru diferențierea fiabilă a grupurilor de contacte. Conductorii care se extinde în afara bec, de regulă, din cupru sau alamă. După contactul cu senzor pentru plăcile de fier câmp magnetic sunt atrași unul de celălalt prin schimbarea poziției contactelor. Se arată că, în absența influenței curentului extern intră în terminalul 4, în prezența - a cincea. Acest lucru vă permite să comutați circuitul corespunzător.

De fapt, brevetul US 2264746 depus în releu. Nu se poate comuta circuitul de putere, din motive evidente, dar servește ca un intermediar. Abilitatea de a controla alte dispozitive, mai puternice. În ceea ce privește brevetul US2289830 A, a depus mai devreme, în cazul în care este vorba despre senzor. Nu este greu de ghicit că Ellwood a scris într-un birou de hârtie mai târziu, a venit cu un nou dispozitiv, și a trimis spre examinare urmat. Texte și publicate pentru fiecare alte: Ellwood a mai spus, dacă a trecut primul brevet, nu există nici un motiv pentru a respinge al doilea. Care a fost luată în considerare de către Comisie.

Din captura de ecran arată că autorul a propus o serie de idei pentru a aduce la acțiunea de contact. În primul rând, un câmp magnetic puternic generat de bobina înfășurată în jurul vasului. Cea de a doua versiune - coloana vertebrala este utilizat sub forma unei bobine, pus pe vas. A treia ilustrație sugerează că învelișul exterior sub forma unui insert siguranță va permite construirea oricărui solenoid deja existent. În fine, în al patrulea exemplu de realizare servește pentru a acoperi contactele de cupru pentru a interacționa curenți de inducție câmp sputtering aur.

Din aceasta este clar că autorul a experimentat mult timp cu dispozitivul propus, sau gândesc la ele. Pe baza acestei premise, presupunem că senzorul Reed este într-adevăr conceput încă din 1936. Oferte autori și alte opțiuni, de exemplu, platină blotches pe suprafața de contact. Vom trece peste textul brevetului:

• Scopul lucrării este de a crea un switch-uri ieftine și durabile pentru a înlocui dispozitivele existente, în timp ce creșterea fiabilității.
• Noul dispozitiv este mult mai avansat de dimensiuni mai mici decât precursorul, cu un minim de piese în mișcare.
• In absenta aerului (heliu, argon, etc.) Poate efectua contacte interioare din fier ieftine, fără teama de apariție a ruginii.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al senzorului de stuf vizualizat abstract, de exemplu, dispozitivul este dat în Pat. La înfășurarea bobinei în jurul unui balon etanș și trecerea curentului prin fir, un câmp magnetic ale cărui linii sunt dirijate de-a lungul unei axe senzor (în interiorul balonului). intensitatea câmpului electromagnetic este îmbunătățită în ferromagnets, înmulțirea în zeci de mii de ori. Orientarea liniilor este aceeași. În consecință, la sfârșitul primului contact de fier se produce polul sud, al doilea nord. Acestea vor fi atrase și va păstra reciproc, până când nu există nici un câmp extern.

magnetizarea reziduale nu este suficient pentru a menține sistemul închis. Persoanele de contact vor dispersa în pozițiile lor anterioare. Sistemele cu aurire poate acționa datorită curenților induși, dar intensitatea câmpului magnetic presupus a fi mare. numitele senzori acceptabili stuf de pe contactele metalice mai sensibile.

Avantaje și dezavantaje, utilizarea

În ciuda simplității sale aparente, senzori de trestie de control curenți semnificative la dimensiuni modeste, în plus, este foarte durabil și poate rezista la solicitări mecanice ridicate. Dezavantajele includ complexitatea și costul ridicat al produselor de fabricație. Până la începutul secolului XXI sa dovedit că dezvoltarea în continuare a tehnologiei este problematică din cauza progreselor in limita de dimensiuni liniare (5 mm în lungime). Începând cu 1940, dimensiunea senzorului Reed a scăzut de aproximativ 30 de ori.

5 mm, sunt prea mari pentru a utiliza produsul în telefoane mobile, endoscoape, ureche-telefoane și alte dispozitive mobile. vânzătorii individuali sunt meritele senzorilor de stuf includ consumul de energie zero. Într-un sens acest lucru este adevărat, aparatul este complet pasiv.

milioane de senzori de stuf sunt produse anual pentru sisteme automatizate de testare, motoare, echipamente de explorare geologică, medicina, aparate, plăci. Acestea servesc pentru a determina orientarea dispozitivului în spațiu, înregistrare câmpuri magnetice sunt capabile să joace rolul unui compas.

Senzori Modern stuf

Dezvoltarea de chips-uri a dus la crearea de senzori de stuf si de tehnologie microstrip planar. Procesul tehnologic trece prin schema:

1. Contactul fix este depus pe substrat de siliciu.
2. Contactul mobil are un decupaj pentru reducerea proprietăților elastice, realizate din material feromagnetic și fuzionate la contactul substrat.
3. Diferența este atât de mică, încât funcționarea este asigurată rezistență minimă de câmp magnetic.

caracteristici de fabricație

Este prezentată în figură aparține MEMS structura planare - sisteme micro-electro-mecanice (sistem microelectromecanice). Dezavantajele includ sensibilitatea senzorului la grosimea substratului, modificările parametrilor între plăcile de siliciu, făcând rezultat instabil. Proprietățile elastice ale plăcii depinde de cubul grosimii ei, cea mai mică eroare conduce la rezultate similare. În cele din urmă, stresul de temperatură a materialului în timpul fabricării conduce la o schimbare inegală dimensiuni, care determină îndoirea plăcii în sus sau în jos, introducând în continuare în dezordine rezultat; rezultat.

Procesul recunoscut HARM - care produc microcomponentelor cu densitate ridicată. Ca urmare, dispozitivul devine disponibil capacitate de comutare uimitoare - sute de încărcare de milliwatts. De exemplu, produsul este lipsit de tendința de Redrock la contacte lipire. Gestionează aplicat pe o suprafață de substrat de numai 2,4 elementului mp. mm, la o înălțime de construcție 0,95 mm. Problema este rezolvată prin aplicarea elementelor de grosime placă metode litografie, direcția de îndoire paralelă cu substratul variază. Aceste ipoteze permit obținerea unor repetabilitate ridicate de producție.

Producătorul susține că prejudiciul a depăși limitările enumerate mai sus. În special, acesta va fi în măsură să devină componente complete ale dispozitivului mobil. Un avantaj suplimentar al tehnologiei este abilitatea de a ajusta pragul, care deschide o nouă direcție în utilizarea senzorilor de stuf. HARM vă permite să comparați aparatul cu lideri de piață Natural Born:

1. senzori Hall.
2. magnetoresistors anizotrope.
3. comutatoare planare.
4. magnetoresistors gigant.

Tehnologia SMT ne permite să sperăm că dispozitivul va fi utilizat. Un ansamblu plan realizează un aranjament de mare densitate de microelemente, automatiza procesul de asamblare. Și până când senzorii de ceva timp de stuf nu se potrivesc în tehnologie SMT, cu un grad ridicat de automatizare, dar în momentul de-al doilea deceniu al secolului XXI au existat constructii, lipsa de netezire, eliminarea l.

Până în prezent, sa dovedit că fotolitografie poate realiza o mai mare precizie în producția de senzori de stuf decât orice tehnologie. Procesul de fabricație pe scurt:

1. polimer special (de exemplu, polimetilmetacrilat) printr-o mască este expus la raze X sau raze ultraviolete.
2. Expunerea externă schimbă grilajului polimer molecular care permite porțiuni iradiate clătire cu solvent adecvat.
3. aliaj Ferro-nichel (permalloy-80), la același nivel cu forma pulverizată rezultat. resturile de polimer sunt îndepărtate.
4. Layerwise dorit de proiectare aplicat.

Este important dispozitiv de scalare curent atunci când miniaturizarea pentru a obține proprietățile dorite. considerată o rezistență de contact validă scăzută, la o repetabilitate ridicată a parametrilor de la un ciclu la banda transportoare următoare. Este necesar să se creeze o forță relativ mare de atracție în domeniul acțiunii: miniaturizarea este însoțită de o scădere în stare de șoc atracție. Din fericire, în special tehnologia HARM poate rezolva problema într-un mod elegant. Mărirea suprafeței de contact este realizată prin grosimea crescută a metalului pulverizat (a se vedea. de mai sus), mișcarea are loc în paralel cu substratul. Un cuplu de sute de micrometri este irelevantă pentru introducerea componentelor pe placa (amprenta nu este modificată).

O altă soluție tehnică este de a crea un radical noua topologie pentru tehnologia HARM. Calculele arată că sensibilitatea senzorului reușește să ridice un minim de trei ori. În același timp, suficient de elastic pentru a rezista la lovituri și vibrații accidentale, deoarece greutatea podului cu contactul este extrem de mic. Aplicarea unui contact flexibil duce la „nicovală“ groase, sunt formate niște domenii magnetice formează câmp puternic atragere. Structura rezultată este descrisă formule matematice destul de simple, care permit sa se prevada rezultatul. Descrie în special rezistența la contact menționat mai sus.

Tehnologia de producere a senzorului de stuf are anumite rezerve neexplorate pentru introducerea produselor de echipamente moderne.