Relé de Lâmina e Chave de Lâmina
Um reed relay é um tipo de relé que usa um eletroímã para atuar diretamente no contato semelhante a um reed de um reed switch contido em um envelope de vidro, normalmente reunindo os reeds para fazer contato quando o eletroímã é energizado.
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Tecnologia de Relés Inclui:
Noções básicas sobre relés | Relé de lâmina | Especificações do relé de lâmina | Circuitos de relé | Relé de estado sólido
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Reed reed e reed switches são usados em muitas áreas onde relés menores e de ação mais rápida são necessários em um circuito eletrônico ou elétrico.
Os relés Reed são pequenos e de ação rápida; eles exigem um nível muito menor de energia para acioná-los do que outros tipos tradicionais de relé e, como resultado, encontram muitos usos em várias formas de circuitos eletrônicos.
Além disso, os relés reed ou reed switches podem ser muito menores do que as formas tradicionais de relés, embora sua capacidade atual seja menor, mas eles ainda fornecem uma proposta atraente em muitos casos.
Uma outra vantagem dos relés reed é que eles podem oferecer níveis mais altos de confiabilidade do que outros relés devido à sua simplicidade e poucas partes móveis, mas ainda sendo mecânicos, eles nem sempre são tão confiáveis quanto os relés e interruptores totalmente de estado sólido.
Desenvolvimento do reed switch e reed relay
O conceito de chaves reed foi proposto pela primeira vez em 1922 por um professor da Universidade Eletrotécnica de Leningrado chamado V. Kovalenkov. Ele propôs a ideia do que foi denominado um contato magneticamente controlado que mudava sob a influência de um campo magnético.
Os desenvolvimentos seguintes ocorreram por volta de 1936 quando, nos EUA, os Bell Telephone Laboratories iniciaram pesquisas sobre interruptores reed com vista à sua utilização em centrais telefónicas, etc.
Em 1938, um comutador experimental foi usado para alternar o condutor central em um cabo coaxial e dois anos depois, em 1940, os primeiros dispositivos de produção estavam disponíveis.
O uso posterior desses dispositivos começou a se manifestar na década de 1950, quando reed relays, ou seja, reed switches com suas bobinas eletromagnéticas associadas, começaram a ser usados para trocas operadas automaticamente. Esses relés reed forneceram níveis significativamente mais altos de confiabilidade do que seus equivalentes de relés eletromecânicos e também eram mais rápidos, menores e exigiam menos corrente.
Em 1963, a empresa Bell Telephone introduziu sua primeira central reed relay baseada e, nos anos seguintes, a aceitação dessa tecnologia para centrais telefônicas aumentou.
Com a disponibilidade dos reed switches e reed relays, eles passaram a ser utilizados em diversas outras aplicações. As chaves podem ser usadas junto com pequenos ímãs para várias aplicações de detecção de posição, bem como para uso em chaves de matriz de teste e medição. Além disso, reed switches e relés foram usados em uma série de outras aplicações.
Do que é feito um reed reed
A base de qualquer reed relay é o próprio reed switch – este é o elemento central do reed relay. Um interruptor reed consiste em dois contatos reed, normalmente feitos de níquel-ferro e, em seguida, revestidos com materiais para garantir a máxima vida útil do dispositivo.
Os contatos do reed switch se sobrepõem de forma que quando eles fecham eles fazem contato um com o outro. Normalmente o espaçamento no estado aberto é entre 0,05 e 1 mm. Quanto maior o espaçamento, maior a resistência à tensão.
As pequenas lacunas entre os contatos permitem velocidades de comutação muito rápidas, geralmente de cerca de meio milissegundo a alguns milissegundos, dependendo do tamanho real, etc. dos contatos.
Freqüentemente, o teor de níquel-ferro é de cerca de 52% de níquel. Os materiais de contato reed usados incluem rutênio, ródio e, às vezes, irídio ou, onde altas tensões estão envolvidas, pode ser tungstênio ou molibdênio. Freqüentemente, o ródio é geralmente galvanizado no elemento de palheta, enquanto o rutênio é geralmente pulverizado. Havia também alguns poucos reed switches que usavam ouro, geralmente para áudio – mas o baixo ponto de fusão do ouro significava que eles costumavam grudar e não são vistos hoje em dia.
A montagem é cercada por um envelope de vidro para dar uma vedação hermética para evitar a entrada de umidade e outros contaminantes. A maioria dos reed relays e reed switches estão contidos em um tubo de vidro – os tubos individuais são cortados de um tubo muito mais longo. Os tubos individuais para cada reed switch são fundidos em cada extremidade, para fornecer uma vedação hermética.
Normalmente, o invólucro de vidro é preenchido com um ambiente para evitar desgaste, oxidação e melhor extinção de quaisquer faíscas. Normalmente, o nitrogênio é usado e isso pode ter um traço de hélio. Palhetas de alta tensão podem usar um vácuo.
Como os contatos não deslizam entre si, não há forma de limpeza e qualquer corrosão tende a se acumular progressivamente. Para reduzir isso ao máximo, a limpeza do ambiente dentro do vidro é muito importante. Também é necessário manter o gás inerte dentro do envelope. É importante garantir que a vedação ao redor do vidro seja mantida e, como resultado, as áreas dos contatos da palheta que estão em contato com o vidro às vezes são revestidas com materiais que fornecem uma vedação melhor do que a liga de níquel usada para as palhetas. Outra abordagem é oxidar o material da palheta em sua área.
Como funciona um relé reed
A operação do reed reed é bastante simples. Ele funciona colocando um campo magnético próximo aos contatos do reed switch. Isso faz com que cada uma das palhetas se oriente magneticamente de modo que as duas extremidades da palheta se atraem e se movam juntas fechando o contato.
Sob condições em que nenhum campo magnético é aplicado, os dois contatos não serão orientados magneticamente e a carga da mola nos contatos os manterá separados.
Como um campo magnético, para esta explicação, uma barra magnética é mostrada e, embora não seja normalmente usada, funcionará bem.
À medida que os ímãs são aproximados dos contatos reed que são feitos de um material magnético, normalmente ferro níquel, isso começa a orientar magneticamente os dois contatos do reed reed. Um pólo norte aparecerá em um contato e um sul no outro.
À medida que o campo magnético próximo aos contatos aumenta, também aumenta a força da magnetização dos contatos. Por fim, chega-se a um ponto em que a atração magnética começa a superar a mola nos contatos. À medida que os contatos se aproximam, a força da atração aumenta progressivamente e, por fim, um contato firme é feito.
No entanto, a velocidade com que o contato do reed switch se aproxima um do outro significa que os pontos de contato colidem com energia considerável, de modo que eles se recuperam, colidem novamente, etc., causando um fenômeno chamado ressalto de contato.
A maneira como os contatos saltam depende muito do tamanho do reed switch, do peso dos elementos de contato, de sua elasticidade, etc. Obviamente, o período de ressalto aumenta significativamente o desgaste dos elementos de contato. O ressalto do contato pode dar origem a um arco se a corrente estiver sendo transportada, especialmente se houver um elemento capacitivo ou indutivo no circuito que está sendo comutado. Mesmo ao alternar pequenas correntes para itens como CMOS ou outros circuitos, o elemento capacitivo introduzido pelo desacoplamento de capacitores no circuito pode causar correntes transitórias muito altas, o que pode reduzir significativamente a vida útil do contato.
Quando o campo magnético externo é removido, a magnetização do ferro de níquel também será removida. Isso resultará no desaparecimento da atração magnética entre os dois contatos e a mola nos contatos forçará a separação do contato.
Em vez de usar uma barra magnética como mostrado para fins de explicação, uma bobina é normalmente usada – este conjunto torna-se o relé reed completo, ou seja, um relé reed é o interruptor reed com a bobina de atuação. Todo o conjunto é o reed reed.
À medida que a corrente passa pela bobina, isso cria um campo magnético e os contatos ficam magnetizados e são atraídos um pelo outro. À medida que o campo aumenta, chega-se a um ponto em que os contatos se fecham. Remover a corrente remove o campo e os contatos se separam.
O uso de uma bobina tem a vantagem de poder ser acionado por circuitos eletrônicos para permitir que os contatos do reed reed sejam controlados ou comutados por um estímulo eletrônico externo. Desta forma, uma pequena corrente pode controlar uma corrente muito maior que passa nos contatos reed.
Triagem de relé reed
Um dos problemas que podem ocorrer com relés reed é que há acoplamento magnético da bobina. Cada conjunto de relé reed terá um campo magnético associado que se estende além dos limites mecânicos do próprio relé.
Se o campo magnético não estiver contido, o campo de um relé ou relés adjacentes pode se opor ao campo dentro do relé em questão. As setas do campo que passam pelo centro da bobina estão em direções diferentes das externas. Como o campo interno da bobina será afetado pelo campo externo de um relé adjacente, pode-se entender que eles se opõem.
O efeito de cancelamento de campo reduz a sensibilidade, exigindo uma tensão mais alta para garantir comutação confiável. Com relés fechados, um aumento de 30 a 40% da tensão da bobina não seria um valor irracional, e isso pode exceder as classificações do relé e também resultar em dissipação de calor excessiva.
A blindagem deficiente também pode dar origem a pickup excessivo em outros circuitos e isso pode afetar o desempenho de EMC.
Para superar esse problema, os relés reed normalmente têm uma tela de metal ferroso colocada ao seu redor. As propriedades ideais para o shield são que ele tenha alta permeabilidade e baixíssima reminiscência magnética. A tela concentra o campo magnético e isso melhora a eficiência do relé e permite que os dispositivos sejam empilhados juntos.
Vantagens e desvantagens dos relés reed
Os relés Reed oferecem muitas vantagens e podem ser usados com bons resultados em várias situações. Como muitas tecnologias, há um equilíbrio a ser feito entre as vantagens e desvantagens para determinar a aplicabilidade para qualquer situação.
Vantagens do Reed Reed
- Tamanho pequeno, alguns são instalados em pacotes SIL, DIL, etc., ou até menores
- Velocidades de comutação rápidas
- Forneça isolamento completo entre a corrente de comutação e o circuito comutado
Desvantagens do Reed Reed
- Geralmente uma capacidade de baixa corrente, ou seja, não é adequado para correntes muito altas
- Não tão rápido quanto alguns interruptores de estado sólido, embora muitos interruptores de estado sólido usem opto-isoladores que são lentos
- Como dispositivos eletromecânicos, eles se desgastam com o uso, principalmente os contatos
Os relés Reed são uma forma muito confiável de relé que pode ser usado em uma variedade de áreas. Freqüentemente, eles são usados em matrizes de comutação onde é necessário isolamento completo e baixa resistência de contato.
Seu tamanho comparativamente pequeno e o fato de que esses relés geralmente estão contidos em pequenos pacotes, alguns do tamanho de um IC dual in line pacotes ou até menores, significa que eles são fáceis de usar, convenientes e pequenos o suficiente para serem usados em praticamente qualquer circuito eletronico.
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