リードスイッチ

リードスイッチは、それらが小さくても、今日のテクノロジーで重要な役割を果たしています。これらのデバイスは、磁石を使用して動作し、家電製品から高度な医療ツールまで、多くのもので見つけることができます。1936年に発明されて以来、リードスイッチは非常に信頼性が高く効率的であることが知られています。この記事では、リードスイッチがどのように機能するか、それらが作られているもの、およびそれらが使用されるさまざまな方法について説明します。また、彼らの利点について語り、それらをホールエフェクトセンサーと比較します。

カタログ

図1：リードスイッチ

リードスイッチとは何ですか？

リードスイッチは、磁場で動作する電気機械装置です。1936年にW.B.によって発明されました。Bell Telephone LaboratoriesのEllwoodは、さまざまな条件で信頼できる操作のために、密閉されたガラスカプセルの2つの強磁性刃で構成されています。

リードスイッチには、しっかりと密閉されたガラスチューブ内に2つの磁気ブレード（リード）があります。スイッチの両端からワイヤーが出てきます。リードは小さな空間で離れており、反応しないガス、通常は窒素に囲まれています。このセットアップは、錆を防ぎ、火花を削減するのに役立ちます。リードの先端は、タングステン、ロジウム、水銀などの丈夫な素材で作られています。これらの材料は、特に摩耗や錆びを防ぐことで、リードが長持ちするのを助け、より良く働きます。ガラス管には不活性ガスが満たされており、錆びを防ぎ、火花のリスクを低下させます。これは、火花が火を引き起こす可能性のある危険な環境で非常に重要です。

リードスイッチは、広範囲の電圧、電流、および周波数を処理し、閉じたときに優れた電気分離と非常に低い抵抗を提供します。彼らは、開いているときに電力を消費し、効率を向上させません。それらの密閉された構造と単純な操作により、数十億の切り替えサイクルが可能な高い信頼性と寿命が確保されます。これらは、洗濯機やセキュリティシステムなどの家庭用デバイスや、Pillcamのような医療機器で使用されており、現代の技術における汎用性と重要性を示しています。

リードスイッチはどのように機能しますか？

図2：リードブレードが磁場の存在下で接触します

リードスイッチは、磁石を使用したシンプルだが効果的なメカニズムを使用して機能します。密閉されたガラスのカプセル内に2つの金属製の刃があります。これらのブレードはスイッチの主要部分であり、互いに非常に近くに配置されています。

マグネットがリードスイッチに近づくと、スイッチ内の金属ブレードもマグネットになり、互いに向かって移動します。この磁気プルは、通常開いている接点間のギャップを閉じ、電気をスイッチを通過させます。これにより、スイッチは多くの異なるデバイスで電気回路を確実に完了できます。一部のリードスイッチでは、通常閉じた（NC）接触もあります。磁石が近づくと、この接触が開き、電気の流れが中断されます。

タングステン、ロジウム、さらには水銀などのコンタクトに使用される材料は、その導電性と耐久性のために選択されます。アセンブリ全体は、窒素のような不活性ガスで満たされたガラスの封筒に囲まれています。このガスは大気圧よりも低い圧力であり、スイッチ内に制御された環境を作成します。ガラスシールは、水分やほこりなどの外部要因がスイッチに影響を与えることを防ぎます。また、接点が腐食を防ぎ、スパークのリスクを減らします。スパークは、接点が開閉するときに発生する可能性があります。

リードスイッチパーツ

図3：リードスイッチパーツ

リードスイッチは、磁場が適用されるときに機能する単純な電気スイッチです。ガラスチューブ内に2つのメインメタルストリップ（リード）があります。リードスイッチの各部分とそれらが何をするかを詳しく説明します。

リードブレードリードブレードは、リードスイッチの主要部分である薄い金属ストリップです。それらは、鉄やニッケル鉄の混合物など、磁石に反応する金属から作られています。リードは互いに非常に近いですが、触れないでください。磁石が近づいたら、リードは互いに向かって移動し、電気回路を触れて閉じます。

ガラスカプセルガラスカプセルは、リードを保持する密閉されたチューブです。それは、塵、湿気、錆から安全を保ち、それらがうまく機能するようにします。ガラスはまた、短絡などの電気的な問題を防ぎ、スイッチをさまざまな設定で正しく動作させたままにします。

接点接点接点は、スイッチが磁場によってアクティブ化されたときに触れるリードの端です。これらのポイントには、多くの場合、抵抗性を低下させ、錆を防ぐためにロジウムまたは金のコーティングがあり、信頼性の低い抵抗の電気接続を確保します。

接触ギャップ接触ギャップは、磁場が存在しない場合のリード間の小さなスペースです。このギャップにより、磁場がリードを触れて回路を閉じるまで、回路が開いたままになります。

不活性ガスガラスカプセルには、錆を防ぎ、リードが触れたときに火花のリスクを減らすために、通常は窒素で不活性ガスで満たされています。カプセル内のこの制御された環境により、スイッチが長い間うまく機能するようになります。

リードスイッチアプリケーション

毎日のアプリケーション

図4：毎日の使用におけるリードスイッチアプリケーション

リードスイッチは、車や洗濯機などの多くの日常のデバイスで使用されています。強盗警報器では、彼らは家を安全に保つのに役立ちます。典型的な強盗警報システムは、リードスイッチを使用して、窓やドアが開いたときに検出します。機能の仕組みは次のとおりです。リードスイッチがフレームに設置されている間に、窓またはドアの移動部分に小さな磁石が配置されます。窓やドアが閉じられると、磁石はリードスイッチの近くにあり、スイッチを閉じたままにします。

窓やドアが開くと、磁石はリードスイッチから離れます。この動きは、リードスイッチを閉じたままにした磁場を破壊します。その結果、リードスイッチ内の金属ブレードがバラバラになり、電気回路が壊れます。回路のこのブレークはアラームシステムによって検出され、アラームシステムがアラームをトリガーし、住宅所有者またはセキュリティサービスに侵入の可​​能性を警告します。

リードスイッチのシンプルさと信頼性により、この使用に最適です。彼らは閉鎖されたままにするために一定の電源を必要としません。つまり、彼らはほとんどエネルギーでうまく機能することができます。彼らの封印されたデザインは、それらが作業方法に影響を与える可能性のあるほこり、水分、およびその他のものから安全に保ちます。

車では、機能と安全性を向上させるために、さまざまなシステムでリードスイッチが使用されています。たとえば、ドアアジャールインジケーターでよく使用されます。車のドアが閉じられると、リードスイッチの近くの磁石がスイッチを閉じたままにします。ドアが開いていると、磁石が移動し、リードスイッチが開き、ダッシュボードのドアアジャールライトをトリガーします。このシンプルなメカニズムは、ドライバーが開いたドアを認識し続け、事故の可能性を防ぐのに役立ちます。

洗濯機では、リードスイッチを使用して、蓋またはドアの位置を検出します。ふたやドアが閉じられると、磁石はリードスイッチを閉じたままにし、洗濯機の動作を可能にします。操作中にふたやドアが開いている場合、磁石は離れて移動し、リードスイッチが開いてすぐにマシンを停止します。この安全機能は、洗濯機が安全に閉鎖されたときにのみ機能することを保証することにより、怪我や流出を防ぎます。

リードスイッチは、自転車速度センサーでも使用されます。この場合、磁石はホイールスポークの1つに取り付けられ、リードスイッチがフォークに取り付けられています。磁石がリードスイッチを通過するたびに、それはしばらく閉じて、自転車のスピードメーターに信号を送信します。このセットアップは、複雑な電子機器を必要とせずに自転車の速度を測定するためのシンプルで効果的な方法を提供します。

医療用途

図5：ピルカムのリードスイッチの医学的使用

リードスイッチは多くの医療機器で使用されています。最良の例の1つは、ピルカム、飲み込むことができる小さなカメラです。Pillcamは、医師が手術を必要とせずに消化器系の内側を見ることができます。リードスイッチは、ピルカムの仕組みの主要な部分です。

患者がピルカムを飲み込むと、消化器系を通り抜けて写真を撮ります。バッテリーの寿命を節約するために、デバイスは体内の適切な場所に到達するまでオフになります。これは、リードスイッチが役立つ場所です。外部磁石を使用して、医師は適切な時点でピルカムをオンにすることができます。この遅延アクティベーションは、デバイスのサイズのために小さいバッテリーを確保するのに役立ち、試験を終了するのに十分な長さです。

リードスイッチの感度は、この状況で非常に役立ちます。それは、体の組織を通してさえ外部磁石から磁場を感知することができます。この能力により、直接接触や複雑なトリガーなしで、ピルカムを正確かつ確実にアクティブにすることができます。磁場の強度とReedスイッチの感度は、活性化が正しく適切なタイミングでのみ発生することを確認するために、細かく調整する必要があります。リードスイッチのサイズが小さいことは、ピルカムにぴったりです。リードスイッチのコンパクトなサイズにより、かさばりや重くすることなく、ピルカムの一部になることができます。この設計により、デバイスは飲み込みやすくなり、不快感や閉塞を引き起こすことなく消化管を移動できます。

リードスイッチの利点

リードスイッチは、ホールエフェクトセンサーなど、他のタイプのセンサーよりも優れた多くの利点を提供します。

優れた電気保護：リードスイッチの部分は、外部環境と互いから十分に保護されています。これにより、不要な電流が通過するのが止まり、デバイスが安全かつ確実に機能することを確認します。これは、正確な電気制御が非常に重要な状況では非常に便利です。

低電気抵抗：スイッチの接点が閉じると、電流が流れるように直接的な低抵抗パスを作成します。これは、電力損失とより高い効率が非常に少ないことを意味します。これは、エネルギーと高効率の節約が必要な状況で非常に有用です。

さまざまな条件の処理における柔軟性：リードスイッチは、広範囲の電圧、負荷、および周波数を処理できます。作業に特定の条件を必要とする一部のセンサーとは異なり、リードスイッチは多くの電気状況で動作できます。この柔軟性により、電子機器の低電力信号から工業用マシンの高出力回路の制御まで、多くの用途に適しています。

高い信頼性：リードスイッチは、分解せずに数十億サイクルで動作するように作られています。Reedスイッチの動作は、その部分の物理的な動きとともに、摩耗せずに繰り返し使用を処理するように設計されています。この耐久性により、長期的な信頼性が保証され、頻繁なメンテナンスや交換の必要性が低下します。これは、ダウンタイムが費用がかかる、または容認できない状況では非常に便利です。

安全性と耐久性のための密閉された構造：接触は、窒素のような不活性ガスで満たされたガラスケーシングに囲まれており、錆や摩耗から保護します。この気密シーリングは、スイッチの動作に影響を与える可能性のあるほこり、湿気、およびその他の汚染物質を排除します。その結果、リードスイッチは、有害な要素にさらされたり、火花が火を引き起こす可能性があるため、通常のスイッチが故障する可能性がある過酷または爆発的な環境で使用できます。

リードスイッチとホールエフェクトセンサーの比較

図6：リードスイッチとホールエフェクトセンサーの比較

ホールエフェクトセンサーとリードスイッチには、強度が異なり、さまざまな用途に適しています。主なポイントの簡単な比較です。

リードスイッチは、機械的であり、開いているときに接触を物理的に分離するため、より良い電気分離を提供します。これにより、電気騒音と干渉のリスクが減り、これらの問題が重要な状況でリードスイッチが改善されます。

リードスイッチは、閉じたときに電気抵抗が低く、通常は0.05オームという低いです。これにより、回路の電力損失と熱が減少します。ホールエフェクトセンサーは抵抗が高く、これは数百オームになる可能性があります。この高い抵抗は、特に高電流の状況では、より多くの電力使用と暖房の問題につながる可能性があります。

ホールエフェクトセンサーには、より複雑な回路が必要です。安定した電源とアンプのような追加部品や電圧調整器が必要です。これにより、ホールエフェクトセンサーを使用したシステムの設計とコストがより複雑になります。リードスイッチははるかにシンプルで、接続して作業するのに2つのワイヤのみが必要であり、外部電力や複雑なサポート回路を必要とせずに回路で直接スイッチとして機能します。

ホールエフェクトセンサーは非常に敏感で、固体状態の性質のために迅速に反応し、正確で高速な磁場検出を必要とする使用に最適です。リードスイッチは、少し遅くなりますが、多くの実用的な用途に対して十分に迅速に応答し、爆発や厳しい産業環境がある可能性のある場所など、さまざまな環境でうまく機能する可能性があります。

リードスイッチの特性：信頼性と長寿命

リードスイッチは、非常に信頼性が高く、長い間続くことで知られています。彼らが機械的に動く方法は、それらに使用される材料を摩耗させず、耐久性を大きく追加します。これは、リードスイッチ内の部品が、他の機械的スイッチを失敗させるのと同じ損傷に悩まされないことを意味します。これの主な理由は、スイッチが機能するときに関与する最小限の物理的動きです。リードブレードは、機械的な摩擦や緊張なしに互いに向かって移動するか、互いに離れて移動し、長持ちすることを保証します。

リードスイッチの設計には、ガラスケーシング内に密閉された連絡先が含まれています。このシーリングは、接触を外部環境から遠ざけ、大気腐食や汚れを止めてパフォーマンスに影響を与えるため、非常に重要です。これにより、リードスイッチは、ガラスケーシング内部が錆や他の種類の化学物質の損傷から接触を保護する安定した内部環境を保持する場所での使用に特に適しています。

リードスイッチの長寿命は、それが処理する電気荷重の影響を受けます。リードスイッチは、非常に低い電流から電圧、電圧まで、広範囲の電気負荷を管理できます。指定された制限内で使用すると、Reedスイッチは数十億の切り替えサイクルを実行できなくなります。これは、接触面が電気の弧や孔食に抵抗するために作られているためです。これは、他のスイッチが故障する一般的な理由です。タングステンやロジウムなどのコンタクトに使用される材料は、摩耗に対する強さと抵抗のために選択されています。

•リードスイッチは、低電気荷重と高電力負荷の両方を処理できます

•推奨制限内で使用すれば、数十億の切り替えサイクルを実行できます

•コンタクトは、摩耗に耐え、故障を防ぐために、タングステンやロジウムなどの強力な素材で作られています

•接触面は、電気火花による損傷に抵抗するように設計されており、それらを長持ちさせるのに役立ちます

リードスイッチを選択するとき

図7：さまざまなタイプのリードスイッチ

Reedスイッチを選択すると、多くのデザインとセットアップが利用可能になります。これらの異なるタイプは、特定の用途のために作成され、各種類がさまざまなニーズを満たすようにします。単純なリードスイッチは、動作するために一定の電源を必要としない基本部品です。これにより、彼らは多くの目的のために省エネと便利になります。

ホール効果スイッチなどの一部の専門タイプは、近接センサーや速度検出器などの連続センシングタスク用に設計されています。単純なリードスイッチとは異なり、これらには追加の回路と機能する電流の一定の流れが必要です。これにより、それらはより複雑になりますが、継続的な監視と迅速な応答が必要な仕事に適しています。

人気のリードスイッチタイプ

Arduinoリードスイッチ：モジュール、カウンター、速度計、リレーで使用されます。これらは、さまざまなDIYおよびプロトタイピングプロジェクトのArduinoマイクロコントローラーでうまく機能する汎用性の高い部品です。

防水リードスイッチ：濡れた環境や湿度の高い環境で確実に作業するために作られ、屋外用途や海洋機器に適しています。

電気リードスイッチ：低から中電圧と電流スイッチングが必要な回路で使用されます。

NC（通常は閉じた）リードスイッチ：磁場が適用されるまで閉じたままで、その時点で回路を開きます。

磁気リードスイッチ：磁場に敏感で、正確な磁場検出が非常に役立つアプリケーションで使用されます。

プラスチックリードスイッチ：プラスチック製のハウジングに包まれており、環境要因と機械的損傷に対する特別な保護を提供します。

高電流リードスイッチ：より大きな電流を処理するために構築されており、より高い電力スイッチングが必要な産業用途に適しています。

カプセル化されたリードスイッチ：エンクロージャー内で封印されて、厳しい環境条件や物理的損傷から保護します。

円筒形のリードスイッチ：セキュリティシステムや位置センサーでよく使用される管状ハウジングに簡単に統合できるように形作られます。

Bistable Reedスイッチ：反対の極性の磁場が適用されるまで、最後の状態（オープンまたはクローズド）にとどまり、連続した電力なしで安定した状態保持を必要とするアプリケーションで有用になります。

ラッチングリードスイッチ：Bistableスイッチと同様に、逆磁場が適用されるまで磁石が除去された後、彼らはスイッチ状態にとどまります。

リードスイッチを切り替えます：複数の連絡先があり、異なる回路を切り替えることができ、複雑なスイッチング操作に役立ちます。

ハムリンリードスイッチ：信頼性で知られており、さまざまな産業および自動車アプリケーションで使用されています。

ホール効果センサー：技術的にはリードスイッチではありませんが、同様の議論に含まれることがよくあります。彼らはホール効果を介して磁場の存在を検出し、連続したパワーと余分な回路が必要です。

ミニリードスイッチ：小型で、医療機器やコンパクトエレクトロニクスなど、限られたスペースを持つアプリケーション向けに設計されています。

マイクロリードスイッチ：非常にコンパクトな電子アプリケーションで使用されるミニリードスイッチよりも小さい。

REEDスイッチの各タイプは、産業、自動車、家電、または専門的なセンシングアプリケーションなど、特定のニーズに合わせて調整されたユニークな利点を提供します。これらのタイプの違いを理解することで、特定の使用のために適切なリードスイッチを選択し、優れたパフォーマンスと信頼性を確保するのに役立ちます。

結論

リードスイッチは、シンプルで信頼性が高く、さまざまな方法で使用できるため、驚くべきものです。それらは日常のアイテムにあり、医療機器で人々を安全に保つのに役立ち、厳しい産業の仕事でうまく機能します。それらがどのように機能し、何で作られているのか、なぜそれらが役立つのかを学ぶことで、なぜリードスイッチがホールエフェクトセンサーなどの他のオプションよりも選択されるのかを見ることができます。彼らは多くの異なるタスクを長持ちさせ、効率的に働き、今日のテクノロジーに必要なものにすることができます。新しいガジェットとツールを開発し続けるにつれて、リードスイッチはすべてがスムーズかつ安全に機能することを確認し続けます。

よくある質問[FAQ]

1.使用されるリードスイッチとは何ですか？

リードスイッチは多くのことで使用されています。セキュリティシステムでは、ドアや窓が開いているかどうかを検出するのに役立ちます。洗濯機などの家電製品で使用され、蓋が閉じているかどうかを確認します。Pillcamのような医療機器では、デバイスがオンになったときに制御するのに役立ちます。リードスイッチは、速度を測定するためにドアセンサーの車や自転車でも使用されます。

2.リードフロースイッチはどのように機能しますか？

リードフロースイッチは、液体が動いているかどうかを検知することで機能します。リードスイッチと磁気フロートがあります。流体がパイプを通って移動すると、フロートは動き、磁石をリードスイッチの近くに持ち込みます。この磁場により、スイッチ内のリードが一緒になり、回路を閉じて、流体が流れていることを示します。

3.リードスイッチはリレーですか？

リードスイッチはリレーではありません。どちらも回路を制御できますが、リードスイッチはマグネットを使用して回路を開閉します。リレーは、電磁石を使用してスイッチを移動する電気で動作するスイッチです。

4.リードスイッチをどのようにアクティブ化しますか？

磁石を近くに持ち込むことで、リードスイッチをアクティブにします。磁石は、スイッチ内のリードを互いに向かって移動し、ギャップを閉じて回路を完成させます。マグネットを奪うと、リードは分離し、回路を開きます。

5.リードスイッチが機能しているかどうかをどのように確認しますか？

リードスイッチが機能しているかどうかを確認するには、マルチメーターを使用して連続性を測定します。Reedスイッチのワイヤーにマルチメーターリードを置きます。スイッチの近くにマグネットを持ち込むと、マルチメーターは閉回路（連続性）を表示する必要があります。磁石を遠ざけると、マルチメーターには開回路が表示されます（連続性なし）。これは、リードスイッチが適切に機能していることを示しています。