A reed-kapcsoló ( a „ zárt érintkező ” rövidítése ) egy elektromechanikus kapcsolóeszköz, amely megváltoztatja a csatlakoztatott elektromos áramkör állapotát, ha állandó mágnes vagy külső elektromágnes, például mágnesszelep mágneses mezőjének van kitéve .
Szerkezetileg a reed kapcsoló rugalmas ferromágneses érintkezőkkel rendelkezik , amelyek egy lezárt üveglombikba vannak forrasztva . Ezek az érintkezők egyesítik az áramvezető, a mágneses áramkör és a rugó funkcióit [1] [2] .
Amikor a külső mágneses tér elér egy bizonyos küszöbértéket, a reed kapcsoló rugalmas érintkezői „összetapadnak”, lezárva az elektromos áramkört. A külső mező eltávolításakor az áramkör az érintkezők rugalmassága miatt megnyílik.
Vannak "váltó" érintkezős reed kapcsolók. Ezekben az eszközökben mágneses tér hiányában a mozgatható érintkező a rugalmasság miatt érintkezik a nem ferromágneses érintkezővel; amikor a mágneses tér meghaladja a küszöbértéket, kapcsolás történik - rövidzárlat ferromágneses érintkezővel.
A Reed kapcsolók helyzetérzékelőként, végálláskapcsolóként stb. használatosak. A reed kapcsoló érintkezőit általában zárt üvegház szigeteli el a külső környezet káros hatásaitól, így a reed kapcsoló fokozott poros körülmények között is használható , páratartalom és agresszív környezet.
A reed kapcsolót és a vele szerkezetileg kombinált elektromágnest általában reed kapcsolónak nevezik .
A Reed kapcsolók érintkezőcsoportban különböznek:
A tervezési jellemzők szerint megkülönböztetik [3] :
Általában a reed kapcsoló izzója nitrogénnel vagy inert gázzal van feltöltve . A megengedett kapcsolási feszültség növelése érdekében bizonyos típusú reed kapcsolók kiürítésre kerülnek . Az érintkezőlemezek anyagaként az acélt és a nikkelt általában egy ellenállóbb fém ( ródium , ruténium ) érintkezési felületének bevonásával használják . A reed kapcsoló minőségének és megbízhatóságának kritikus mutatója a tok üvege és a vezetékek fémje közötti érintkezési pont tömítettsége [4] .
A kopás következtében a reed kapcsoló alaphelyzetben nyitott érintkezői „leragadhatnak” (a mágneses tér eltávolításakor nem nyílnak ki). Ennek a jelenségnek két fő oka van [3] :
Az elektromos áramkörök kapcsolásához egy hersicon (zárt tápérintkező) szolgál - egy reed relé megnövelt kapcsolóárammal és további íves érintkezőkkel. A Hersikonokat váltóáramú és egyenáramú áramkörökben egyaránt használják nagyáramú ipari automatizálás elemeinek és legfeljebb 3 kW teljesítményű villanymotorok vezérlésére . A gersikonokat 180 A - ig terjedő áramerősségre gyártják, óránként 1200 indításig [1] [6] .
A Gezakon (hermetikusan lezárt memóriaérintkező) egy memória tulajdonsággal rendelkező reed relé. A Gezakon megkülönböztető jellemzője, hogy a vezérlő mágneses mező eltávolítása után képes menteni az állapotot (be / ki). Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a rugóérintkező mozgatható része mágnesesen kemény anyagból készül, négyszögletes hiszterézishurokkal , amely elegendő belső mágnesezettséggel rendelkezik ahhoz, hogy az érintkezőt zárt állapotban tartsa. A Gezakon visszaállítása eredeti állapotába az intenzitásvektor fordított irányú mágneses tér alkalmazásával [1] történik .
A reed kapcsolók speciális alkalmazási területe a diszkrét vezérlőjelek továbbítására és a nagyfeszültségű elektromos és rádiótechnikai berendezések túlterhelése elleni védelemre szolgáló eszközök, mint például a nagy teljesítményű lézerek , radarok , rádióadók , elektrofizikai berendezések és egyéb berendezések. 10-100 kV feszültség alatt működő berendezések típusai . V. I. Gurevich különösen az ilyen típusú berendezésekhez fejlesztette ki a nagyfeszültségű szigetelésű reed reléket, az úgynevezett " reed reléket " vagy "nagyfeszültségű szigetelő interfészt" [2] [7] .
1922-ben a Szentpétervári Egyetem professzora, V. I. Kovalenkov feltalált egy relét mágnesesen vezérelt érintkezőkkel (466. sz. Szovjetunió szerzői bizonyítvány).
1936-ban egymástól függetlenül két tudós – a Leningrádi Elektrotechnikai Egyetem professzora, S. K. Ulitovsky és az amerikai Bell Telephone Laboratories Walter B. Ellwood mérnöke – javasolta, hogy mágnesesen vezérelt érintkezőket helyezzenek el egy lezárt héjban. A kereslet hiánya és a gyártás technológiai bonyolultsága miatt azonban ez a találmány nem vált azonnal széles körben ismertté, és csak 1941-ben szabadalmaztatták az USA -ban [3] [8] [9] .
Az 1940-es évek végén az amerikai Western Electric cég reed reléket kezdett használni központi irodai telefonközpontjában [4] .
1958-ban a Leningrádi Vezetékes Kommunikációs Kutatóintézetben (NII-56) hozták létre az első szovjet nádkapcsoló-mintákat , 1959-ben pedig a reed-relék prototípusait a Városi és Vidéki Telefonkommunikációs Kutatóintézetben (NIITS) . 10] . A reed-kapcsolók sorozatgyártásának igénye a Szovjetunióban az 1960-as években a telefonok országos tömeges telepítése, az automatikus telefonközpontok és a működésükhöz szükséges egyéb nagy pontosságú berendezések széles körű elterjedése kapcsán merült fel [11] . A Szovjetunió Hírközlési Minisztériuma tudományos kutatóintézeteinek előrejelzéseiben indokolt volt a reed-kapcsolók használata az automatikus telefonközpontok mátrixmezőinek kapcsolóelemeiként és szolgáltató relékeként. Ezeket a következtetéseket megerősítette az USA-ban az 1950-es évek közepétől kezdődően az ilyen célú reed-kapcsolók gyártásának fejlődése.
A leningrádi Krasznaja Zarja üzemben megkezdődött a szovjet reed kapcsolók és reed relék ipari gyártása . 1966. november 25-én a Szovjetunió Elektronikai Ipari Miniszterének 161С számú rendelete elrendelte a nádkapcsolók speciális gyártásának megszervezését az 1963-ban ultramagasságú kerámiaüzemek gyártására alapított Ryazan fémkerámia üzem számára. -frekvenciás fém- kerámia vákuumcsövek . Az üzemben az elektronikai lámpák gyártására tervezett célszámok csökkentése miatt a gyártási kapacitások felszabadultak, a reed kapcsolók éves gyártását 1975-ig 25 millió darabra emelték. Az 1990-es évek elejére a termelés 230 millió darabra emelkedett, ami a világpiac mintegy negyedét tette ki [8] [12] . Jelenleg a JSC "Ryazan kerámia-fém eszközök üzeme" továbbra is az egyetlen reed kapcsológyártó Oroszországban és a FÁK-országokban . Az üzem 2013-ban a nádkapcsolók világpiacának 15%-át foglalta el, 45 év alatt 3,5 milliárd darab terméket állított elő [13] [14] .
A reed kapcsolók fejlesztésének virágkora az 1970-es években jött el. Jelenleg sok alkalmazásban ezeket szilárdtest elemekkel helyettesítik - Hall-érzékelők .
A reed-kapcsoló és a Hall-érzékelő közötti különbség:
A 2000-es évek eleje óta megfigyelhető a miniatűr reed kapcsolók használata ( 15 mm -nél rövidebb tömítőballonnal). Az ilyen modellekben nő az érzékenység, a sebesség, a rezonanciafrekvencia, csökken a visszapattanási idő, de csökken a szigetelés dielektromos szilárdsága, a kapcsolt áramok és feszültségek felső határai, valamint az érintkezési nyomás, és ennek eredményeként problémát jelent az átmeneti ellenállás növelése és a stabilitás csökkentése. 2008-tól az amerikai Hermetic Switch Inc. sorozatban gyártotta a világ legkisebb és legérzékenyebb reed kapcsolóját, amelynek izzóhossza 4,31 mm . [15] , 2017-re - ugyanazon cég 4,01 mm-es ballonhosszával [16] . Az ilyen termékek megfelelő termékeinek hozamának százalékos aránya azonban nem ismert. A japán OKI cég 2005-ben mindössze 2 mm-es hengerhosszúságú reed kapcsolók mintáinak gyártásáról számolt be , de ezek ipari gyártási lehetőségeiről semmit sem tudni [15] .