Sensor de caña

sensor Reed - un dispositivo que cambia el estado de contacto en función de la presencia o ausencia de campo magnético.

historia

Wikipedia dice que el sensor reed inventado en 1936 por Walter Ellwood, que trabajaba en los Laboratorios Bell. Esta información ha sido revisada cuidadosamente y se encontró que ser errónea. La primera de las patentes presentadas por Ellwood - no es que se muestra en la figura en Wikipedia - es del 29 de marzo 1938. Hay un error que inspira confianza en que en la Conferencia de 2013 Holmskoy leer un informe sobre los relés de láminas, cuando se haga referencia a dicha patente en 1938.

Conferencia Holmskaya - evento que se realiza desde 1953 en forma de una discusión sobre el progreso de los logros en el campo de la electricidad. En 1968 fue nombrado un poco conocido físico Ragnar Holm, de 50 años de su vida al estudio de las cuestiones relacionadas con el tema. Desde 1985 es apoyado oficialmente por la Asociación IEEE, un legislador en la mayoría de áreas de la tecnología.

Así, en 2013, al parecer, discutieron los avances en relés de láminas (ver. más adelante), y los autores (Stephen día y Todd Christenson) observaron cuidadosamente que el primero «interruptor de láminas» apareció "hace 70 años." simple resta obtener el año 43º. Más como un 14 de julio 1942 - la fecha de publicación de la patente número US2289830 A - en lugar de un hipotético y no está claro a partir del cual se presentó en 1936. Sobre la base de los datos disponibles en la mano, tomamos nota de que la fecha de nacimiento de los sensores es admisible considerar 1938, el año de la solicitud de patente. Además, se permite la existencia de los diarios y registros, explicando lo que sucedía en los Laboratorios Bell, pero su verdadera ubicación es nada que mostrar.

El contenido de la patente

Se muestra en la Wikipedia, tomada de la patente de EE.UU. 2264746 y el autor llamado conmutador electromagnético. Publicación tuvo Place 2 de diciembre de 1942 después de la publicación de la citada US2289830 A. La imagen se ve matraz de vidrio transparente sellado que evita la contaminación de los contactos del sensor y su oxidación. considera parte de la tira ferromagnética, que interactúan con un campo externo (en la figura de trabajo - Pos. 3 y 6).

Se necesita el separador dieléctrico para la diferenciación fiable de grupos de contactos. Conductores que se extienden fuera de la bombilla, por regla general, de cobre o de latón. Después de contacto con el sensor a las placas de hierro campo magnético son atraídos el uno al otro, cambiando la posición de los contactos. Se muestra que en ausencia de corriente influencia externa entra en el terminal 4, en presencia de - la quinta. Esto le permite cambiar el circuito correctamente.

De hecho, la patente US 2264746 presentada en el relé. No puede conmutar el circuito de potencia, por razones obvias, sino que sirve como un intermedio. Capaz de controlar otros dispositivos, más potentes. Con respecto a la patente US2289830 A, presentada con anterioridad, cuando estamos hablando de sensor. No es difícil adivinar que Ellwood escribió en una oficina de trabajo posterior se le ocurrió un nuevo dispositivo, y enviado para su revisión siguieron. Textos y publicado uno para el otro: Ellwood dijo más si pasado la primera patente, no hay razón para rechazar la segunda. La que fue tomada en cuenta por la Comisión.

A partir de la captura de pantalla que muestra que el autor propone una serie de ideas para llevar a la acción de contacto. En primer lugar, un fuerte campo magnético generado por la bobina enrollada alrededor del matraz. La segunda versión - columna vertebral se utiliza en forma de una bobina, se puso el matraz. La tercera ilustración sugiere que la carcasa exterior en la forma de un inserto de fusible permitirá la construcción de cualquier solenoide ya existente. Finalmente, en la cuarta forma de realización sirve para cubrir los contactos de cobre para interactuar corrientes de inducción campo de pulverización catódica de oro.

A partir de esto, es evidente que el autor ha experimentado mucho con el dispositivo propuesto, o pensando en ellos. Partiendo de esta premisa, se supone que el sensor de caña es realmente concebido ya en 1936. Ofrece a los autores y otras opciones, por ejemplo, manchas de platino en la superficie de contacto. Resumimos a continuación el texto de la patente:

• El objetivo del trabajo es crear una interruptores baratos y duraderos para reemplazar los dispositivos existentes al tiempo que aumenta la fiabilidad.
• El nuevo dispositivo se gira mucho más pequeño en tamaño que el precursor, con un mínimo de piezas móviles.
• En ausencia de aire (helio, argón, etc.) pueden realizar contactos dentro de hierro barato, sin temor a la aparición de óxido.

principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del sensor reed vista en abstracto, por ejemplo, el dispositivo se da en la patente. Al enrollar la bobina alrededor de un matraz sellado y que pasa corriente a través del alambre, un campo magnético cuyas líneas están dirigidas a lo largo de un eje del sensor (en el interior del matraz). la intensidad del campo es mayor en ferromagnetos, multiplicando en las decenas de miles de veces. Orientación de las líneas es el mismo. En consecuencia, al final del primer contacto de hierro ocurre polo sur, la segunda norte. Ellos serán atraídos y se mantienen entre sí hasta que no hay campo externo.

magnetización residual no es suficiente para mantener el sistema cerrado. Contactos van a dispersar a sus posiciones anteriores. Los sistemas con recubrimiento de oro pueden actuar debido a las corrientes inducidas, pero la intensidad de campo magnético supone que ser grande. Aceptable llamados sensores Reed contactos metálicos más sensible.

Ventajas y desventajas, el uso de

A pesar de su aparente simplicidad, los sensores de lámina controlan corrientes significativas a dimensiones modestas, además, es muy resistente y puede soportar altas tensiones mecánicas. Las desventajas incluyen la complejidad y el alto costo de la fabricación de productos. A principios del siglo XXI resultó que el desarrollo adicional de la tecnología es problemática debido a los avances en el límite de las dimensiones lineales (5 mm de longitud). Desde 1940, el tamaño del sensor reed disminuyó aproximadamente 30 veces.

5 mm son demasiado grandes para utilizar el producto en los teléfonos celulares, endoscopios, auriculares y otros dispositivos móviles. Los vendedores individuales son los méritos de sensores Reed incluyen el consumo de energía cero. En cierto sentido esto es cierto, el dispositivo es completamente pasivo.

millones de sensores Reed se producen anualmente para los sistemas automatizados de prueba, motores, equipos de exploración geológica, la medicina, aparatos, placas. Sirven para determinar la orientación del dispositivo en el espacio, grabación de campos magnéticos son capaces de jugar el papel de una brújula.

sensores de caña modernos

Desarrollo de chips condujo a la creación de sensores de caña y tecnología plana de microcinta. El proceso tecnológico se conoce con el esquema:

1. El contacto fijo se deposita sobre el sustrato de silicio.
2. El contacto móvil tiene un recorte para la reducción de las propiedades elásticas, hechas de material ferromagnético y fusionados con el contacto del sustrato.
3. La brecha es tan pequeña, que la operación se asegura la intensidad de campo magnético mínimo.

características de fabricación

Se muestra en la figura pertenece a los MEMS estructura plana - sistemas de Micro-electro-mecánicos (Sistema micrométrica). Las desventajas incluyen la sensibilidad del sensor al espesor del sustrato, los cambios de parámetros entre las placas de silicio, haciendo resultado inestable. Las propiedades elásticas de la placa depende de la cubo de su espesor, el más mínimo error conduce a resultados similares. Por último, el estrés por temperatura del material durante la fabricación conduce a un cambio desigual dimensiones, lo que provoca la flexión de la placa de arriba o hacia abajo, introduciendo más aleatoriedad en el resultante resultado.

Proceso reconocido DAÑO - producir microcomponentes con alta densidad. Como resultado, el dispositivo que se disponga de capacidad de conmutación impresionante - carga cientos de milivatios. Por ejemplo, el producto está desprovisto de tendencia RedRock a los contactos de fricción. Maneja aplicado a un área de sustrato de sólo el 2,4 elemento sq. mm a una altura de construcción 0,95 mm. El problema se resuelve mediante la aplicación de elementos de espesor de la placa métodos de litografía, la dirección de flexión paralelo al sustrato varía. Estos supuestos permiten lograr una alta repetibilidad de producción.

El fabricante afirma que el daño a superar las limitaciones mencionadas anteriormente. En particular, será capaz de convertirse en componentes completos del dispositivo móvil. Una ventaja adicional de la tecnología es la capacidad de ajustar el umbral, lo que abre una nueva dirección en el uso de sensores Reed. DAÑO le permite comparar el dispositivo con los líderes del mercado Natural Born:

1. Los sensores Hall.
2. magnetorresistencias anisotrópica.
3. interruptores planas.
4. magnetorresistencias gigantes.

tecnología SMT nos permite esperar que se utilizará el dispositivo. Un conjunto planar logra una disposición de alta densidad de microelementos, a automatizar el proceso de montaje. Y hasta algún tiempo sensores de caña no caben en la tecnología SMT con un alto grado de automatización, pero en el momento de la segunda década del siglo XXI la había construcción, la falta de alisado, eliminando ella.

Hasta la fecha, se demostró que la fotolitografía se puede lograr una mayor precisión en la producción de sensores de lámina que cualquier tecnología. El proceso de fabricación brevemente:

1. polímero especial (por ejemplo, polimetacrilato de metilo) a través de una máscara se expone a los rayos X o luz ultravioleta.
2. La exposición externa cambia el enrejado de polímero molecular que permite que las porciones irradiadas de aclarado adecuado con disolvente.
3. aleación de Ferro-níquel (permalloy-80) a ras con la forma pulverizada resultante. residuos de polímeros se eliminan.
4. La forma de capas deseado diseño aplicado.

Es importante dispositivo de escalado de corriente cuando la miniaturización para obtener las propiedades deseadas. Válido baja resistencia de contacto considerado a una alta repetibilidad de los parámetros de un ciclo al siguiente transportador. Es necesario crear una relativamente alta fuerza de atracción en el campo de acción: la miniaturización va acompañada de una disminución en la atracción de choque. Afortunadamente, especialmente la tecnología daño puede resolver el problema de una manera elegante. El aumento de la superficie de contacto se consigue por el aumento de espesor del metal pulverizado (ver. más arriba), el movimiento se produce en paralelo al sustrato. Un par de cientos de micrómetros es irrelevante para la colocación de componentes en la placa (la huella no se cambia).

Otra solución técnica es crear una radicalmente nueva topología para la tecnología de daño. Los cálculos muestran que la sensibilidad del sensor logra recaudar un mínimo de tres veces. Al mismo tiempo lo suficientemente elástico para resistir golpes accidentales y vibraciones, ya que el peso del puente con el contacto es extremadamente pequeño. Aplicación de un contacto flexibles conduce a la "yunque" de espesor, se forman dominios magnéticos forman fuerte campo de atracción. La estructura resultante se describe fórmulas matemáticas bastante simples que permiten predecir el resultado. En particular, describir la resistencia de contacto mencionados arriba.

Tecnología de la producción de caña de sensor tiene ciertas reservas inexploradas para la introducción de productos de los equipos modernos.