WAS IST EIN REED-SCHALTER, UND WELCHE MAGNETE STEUERN IHN?

Ein Reed-Schalter ist ein elektromagnetischer Schalter, der zur Steuerung des Stromflusses in einem Stromkreis verwendet wird. Er besteht aus zwei oder mehr eisenhaltigen Zungen, die in einer kleinen glasröhrenähnlichen Hülle eingeschlossen sind, die magnetisiert werden und sich zusammen- oder auseinanderbewegen, wenn ein Magnetfeld auf den Schalter einwirkt.

Der Schalter funktioniert wie ein Tor oder eine Brücke in einem Stromkreis. Wenn die beiden Zungen in Kontakt sind, kann Strom durch den Stromkreis fließen und ein Gerät betätigen. Im Gegensatz zu mechanischen Schaltern müssen sie nicht durch etwas oder jemanden ein- oder ausgeschaltet werden, sondern werden vollständig durch unsichtbare Magnetfelder gesteuert!

Arten von Reed-Schaltern

Es gibt zwei grundsätzliche Arten: “normalerweise offen” und “normalerweise geschlossen”. Bei einem normalerweise offenen Schalter sind die beiden Zungen, die aus eisenhaltigem Material wie einer Nickel-Eisen-Legierung bestehen, so angeordnet, dass sie sich nicht berühren. Wenn ein Magnet in die Nähe des Schalters gebracht wird, zieht er eine der Zungen in Richtung der anderen, so dass sie sich berühren und somit der Stromkreis geschlossen wird.

Entfernt man den Magneten, kehren die Zungen in ihre ursprüngliche Position zurück und unterbrechen den Stromkreis.

Ein normalerweise geschlossener Schalter funktioniert auf die entgegengesetzte Weise: Wenn kein Magnetfeld vorhanden ist, sind die Zungen in vollem Kontakt, der Stromkreis ist geschlossen und das Gerät ist “eingeschaltet”.

Wird ein Magnet in die Nähe des Schalters oder der Schalter in die Nähe eines Magneten gebracht, stoßen sich die Zungen gegenseitig ab und trennen sich, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird. Es gibt eine dritte Konfiguration, die drei statt zwei Kontaktpunkte hat. Bei dieser Konfiguration fließt der Strom zusammen mit einer gemeinsamen Leitung, die zwischen zwei Kontakten umgeschaltet werden kann.

Die gemeinsame Leitung ist in ihrer normalen Position in Kontakt mit einem Kontakt, bis ein Magnetfeld angelegt wird, das die gemeinsame Leitung in Kontakt mit dem anderen Kontakt bringt. Wenn das Magnetfeld entfernt wird, kehrt die gemeinsame Leitung in ihre ursprüngliche Position zurück.

Vorteile der Verwendung von Reed-Schaltern

Die Verwendung von magnetisch betriebenen Reed-Sensoren hat viele Vorteile, darunter

Kein mechanischer Verschleiß – da kein physischer Druck auf den Schalter ausgeübt wird, gibt es keinen mechanischen Verschleiß.

Betätigung durch ein nichtmagnetisches Material – Sensoren können so empfindlich entwickelt werden, dass sie tief in eine Baugruppe eingebettet werden können, ohne sichtbar zu sein, und dennoch durch einen relativ starken, aber diskreten Magneten betätigt werden.

Keine Spannungsversorgung – da sie durch Magnetismus ausgelöst werden, ist keine Spannung erforderlich.

Kompakt – Reedschalter sind im Vergleich zu mechanischen Schaltern unglaublich kompakt

Atmosphärische Korrosion – da die Kontakte eines Reed-Schalters in einer Glasröhre versiegelt sind, sind sie vor atmosphärischer Korrosion geschützt.

Welche Art von Magneten werden bei Reed-Schaltern verwendet?

Ohne einen Magneten ist ein Reedschalter überflüssig, aber wenn man ein Magnetfeld an den Reedschalter anlegt, wird der Schalter aktiviert.

Die Größe und der Typ des erforderlichen Magneten hängen ganz von der Art des Reed-Schalters ab und davon, wie der Reed-Schalter in eine Baugruppe eingebaut wird, denn ein Reed-Schalter kann in einer Baugruppe versteckt oder eingebettet sein und dennoch durch einen Magneten betätigt werden.

Je größer der Abstand zwischen Schalter und Magnet ist, desto stärker muss der Magnet sein, um mit dem Schalter zu interagieren.

Jeder Dauermagnet funktioniert mit einem Reed-Schalter, aber es ist wichtig, daran zu denken, dass unterschiedliche Materialien unterschiedliche Stärken haben und unterschiedlich große Magnete unterschiedlich große Magnetfelder erzeugen.

Neodym-Magnete sind die stärksten Magnete, die im Handel erhältlich sind, und daher können auch winzige Magnete wirksam sein. Ferritmagnete sind zwar viel schwächer, aber wegen des tiefen Magnetfelds, das sie erzeugen, sehr beliebt.

Bei der Auswahl eines Magneten für eine Reedschalter-Anwendung sind mehrere Hauptfaktoren zu berücksichtigen: Form des Magneten, Magnetstärke, Empfindlichkeit des Schalters, Abstand und Winkel zwischen Magnet und Schalter.

Um zu verstehen, wie ein Magnet einen Reedschalter beeinflusst, muss man wissen, wie das Magnetfeld eines Magneten aufgebaut ist. Obwohl man die Magnetfeldlinien nicht sehen kann, weiß man, dass sie auf dem kürzesten Weg von Norden nach Süden verlaufen, ohne sich jemals zu kreuzen, wie im untenstehenden Diagramm eines Stabmagneten dargestellt.

Jeder Reedschalter ist von einer Reihe “aktiver” Bereiche umgeben, die manchmal auch als Keulen bezeichnet werden und deren Größe von der Empfindlichkeit des Schalters abhängt.

Die Empfindlichkeit eines Reed-Schalters wird durch die magneto-motorische Kraft, ausgedrückt in Ampere-Umdrehungen, gemessen, die erforderlich ist, um die Kontaktpunkte anzuziehen oder zu lösen. Bei der Herstellung eines Reed-Schalters wird dieser in eine Prüfspule mit einer bestimmten Anzahl von Drahtwindungen eingesetzt. Wenn ein elektrischer Strom durch den gewickelten Draht fließt, erzeugt er ein Magnetfeld.

Wenn der Strom, der durch die Spulen fließt, ausreicht, um den Schalter zu betätigen, wird eine Messung vorgenommen, die die Amperewindungen für jeden einzelnen Schalter angibt. Eine Amperewindung entspricht einem Gleichstrom von einem Ampere, der durch eine einzelne Schleife aus leitendem Draht fließt.

Der Begriff “Windungen” bezieht sich auf die Anzahl der Windungen des Drahtes in einer leitenden Spule. Um die magnetomotorische Kraft in Amperewindungen zu berechnen, die von einem durch eine Drahtspule fließenden Strom erzeugt wird, muss man den Gleichstrom in Ampere mit der Anzahl der einzelnen Windungen der Spule multiplizieren.

Ein Strom von 5 Ampere, der durch eine Spule mit 5 Windungen fließt, erzeugt zum Beispiel eine magnetomotorische Kraft von 25AT. Die Wahl des richtigen Magneten für einen Schalter kann verwirrend sein, da die Dichte des Magnetfelds eines Magneten in Gauß oder Tesla und nicht in Amperewindungen gemessen wird.

In der Regel werden Reed-Schalter jedoch mit einer Spezifikation geliefert, die die Stärke des Feldes in Gauß angibt, das zum Schalten erforderlich ist. Wenn Ihr Schalter nur die Amperewindungen und nicht den Gauß-Wert angibt, können Sie die Umrechnung von 1 Gauß = 1 Amperewindung verwenden, aber dies ist keine exakte Wissenschaft und sollte nur als Richtwert verwendet werden.

Je niedriger der AT-Wert oder der Gauß-Wert, desto geringer ist die zur Betätigung des Reed-Schalters erforderliche Magnetfeldstärke. Die Beziehung zwischen der in Gauß gemessenen Magnetstärke und der in Amperewindungen gemessenen Empfindlichkeit des Schalters auf der Grundlage des Abstands hängt von der Geometrie des Magneten und der Ausrichtung des Magneten zum Schalter ab.

Form und Größe des Magneten haben den größten Einfluss auf die Gauß-Zahl des Magneten. Wenn ein Reed-Schalter hergestellt und getestet wird, sind die Leitungen oft länger als für die endgültige Anwendung erforderlich.

Diese Leitungen können zwar auf die gewünschte Länge gekürzt werden, aber dadurch verringert sich die Menge an eisenhaltigem (magnetischem) Material im Schalter, und die Empfindlichkeit des Schalters sinkt, d. h. der Magnet muss näher an den Schalter heran, um ihn zu aktivieren.

Bei FIRST4MAGNETS kennzeichnen wir alle unsere Magnete mit einem Gauß-Wert (Flussdichte), der von der Mitte der Magnetoberfläche aus mit einem Gauß-Meter gemessen wird. Die Flussdichte nimmt exponentiell über die Entfernung ab, wie das folgende Beispiel der Flussdichte eines Neodym-Magneten mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 5 mm über die Entfernung zeigt.

Wenn Sie berechnen wollen, wie die Flussdichte eines Scheibenmagneten über eine bestimmte Entfernung abnimmt, können Sie die folgende Berechnung verwenden, die zur Ermittlung der obigen Werte verwendet wurde.

Die Gleichung zur Berechnung der Flussdichte eines Scheibenmagneten über die Entfernung

G = Gauß (Flussdichte)

Br = Remanenz (z. B. 13.200 Gauß für N42 Neodym)

R = Radius des Scheibenmagneten

X = Abstand von der Polfläche

l = Dicke/Länge

Wo werden Reedschalter eingesetzt?

Reedschalter werden in erster Linie für Näherungs- und Erfassungsanwendungen eingesetzt und sind weiter verbreitet, als Sie vielleicht denken. Hier sind einige alltägliche Anwendungen von Reedschaltern:

Alarmanlagen – Ein Reed-Schalter ist in vielen Alarmanlagen zu finden, um zu erkennen, ob Türen und Fenster offen oder geschlossen sind. Sie werden auch verwendet, um Systeme manipulationssicher zu machen, indem entweder Magnete oder Schalter in Abdeckungen angebracht werden, die beim Entfernen den Schalter betätigen und den Alarm auslösen.

Laptops – Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie Ihr Laptop oder Tablet ein- oder ausgeschaltet werden kann, wenn der Bildschirm heruntergeklappt oder die Abdeckung über den Bildschirm gelegt wird? Hier kommen Reed-Schalter und Magnete zum Einsatz – durch das Zusammenspiel von Schalter und Magnet erkennt das Gerät die Nähe der Abdeckung oder des Bildschirms und reagiert entsprechend.

Sicherheit – Haben Sie schon einmal festgestellt, dass sich manche Geräte, wie z. B. Küchenmaschinen, nur dann einschalten, wenn ein Deckel geschlossen ist oder andere Sicherheitsvorkehrungen getroffen wurden? Dies ist der Einsatz von Reed-Schaltern mit Näherungserkennung.

Automobilindustrie – Viele Sicherheits- und Erfassungsanwendungen in Ihrem intelligenten Auto basieren auf Reedschaltern. Nur einige wenige Anwendungen sind Aufprall, Geschwindigkeit, Bremsen, Türpositionen, Flüssigkeits- und Kraftstoffstände,

Kühlschränke – Moderne Kühlschränke verwenden Reed-Schalter anstelle von mechanischen Schaltern, um zu erkennen, ob die Tür offen oder geschlossen ist. Beim Schließen der Tür wird ein Magnet im Türrahmen in die Nähe eines feststehenden Reed-Schalters bewegt, der die Zungen auseinander drückt, wodurch das Licht off.