Công tắc từ là gì?

Công tắc từ (Reed Switch) là một loại công tắc điện đặc biệt, được kích hoạt (bật và tắt hoặc chuyển đổi trạng thái) bằng từ tính. Loại phổ biến nhất có hai dây hoặc lưỡi kim loại sắt từ mỏng, dẻo, được đặt sát nhau trong bong bóng thủy tinh được hàn kín. Các chức năng này giống như các tiếp điểm của công tắc thông thường. Cũng cần lưu ý có loại chuyển đổi có ba dây thay vì hai.

Trong hầu hết các loại công tắc, các tiếp điểm được mở hoặc đóng bằng thao tác vật lý trên một phần của công tắc, do đó tạo ra hiện tượng ngắt mạch điện. Các ví dụ điển hình bao gồm công tắc nút nhấn, công tắc nút xoay hay bất kỳ thứ gì có thể được mô tả là công tắc trạng thái rắn.

Tuy nhiên, công tắc từ lại hoạt động khác. Chúng thường không được tiếp xúc trong quá trình truyền động. Thay vào đó, chúng dựa vào lực từ để di chuyển giữa các tiếp điểm lại gần nhau hoặc tách rời nhau. Tùy thuộc vào loại công tắc từ bạn đang sử dụng (thường mở, thường đóng hoặc loại chuyển đổi), khoảng cách gần với từ trường sẽ mở hoặc đóng một khe hở không khí nhỏ giữa hai lưỡi kim loại. Trong các mô hình đơn giản nhất, điều này thường đạt được bằng cách di chuyển một nam châm công tắc từ lại gần hoặc xa hơn lớp vỏ thủy tinh chứa các lưỡi.

KY-021 Mạch Công Tắc Từ

Công tắc từ hoạt động như thế nào

Công tắc từ là một loại công tắc điện được kích hoạt thông qua từ tính. Lực tác động có thể được tạo ra bằng cách đưa nam châm vĩnh cửu vào hoặc bằng dòng điện chạy qua cuộn dây điện từ. Sự sắp xếp các lưỡi kim loại quyết định khả năng hoạt động của công tắc từ.

Có thể hiểu đơn giản, hai điểm tiếp xúc dây riêng lẻ bên trong công tắc từ được gọi là các lưỡi kim loại, đặt trong bong bóng hoặc ống thủy tinh hàn kín. Chúng có nhiệm vụ như các tiếp điểm chuyển đổi trạng thái. Bong bóng này thường chứa đầy khí trơ như nitơ để giúp ngăn chặn sự tích tụ hạt gây ra các vấn đề về hiệu suất theo thời gian. Tùy thuộc vào môi trường lắp đặt, lớp vỏ thủy tinh cũng có thể được bọc trong nhựa để tăng độ bền.

Các lưỡi kim loại của công tắc có tính chất sắt từ, nghĩa là chúng được làm từ kim loại gốc sắt sẽ phản ứng nhanh chóng và dễ dàng với lực từ. Đây thường là hợp kim của niken và sắt với 52% là niken. Chúng thường sẽ được phủ thêm một lớp kim loại cứng hơn để có tuổi thọ cao hơn. Đối với một số loại công tắc từ, chỉ một trong các dây là sắt từ và đầu dây còn lại sẽ không di chuyển. Cả hai lưỡi kim loại đều có hình dạng giống như lưỡi kiếm, được thiết kế với diện tích tiếp xúc phẳng và rộng. Điều này mang lại độ tin cậy cao hơn so với các liên kết một điểm.

Khi có một từ trường được đưa đến đủ gần với vỏ ngoài của công tắc từ, các tiếp điểm bên trong sẽ được đẩy vào nhau hoặc tách ra. Điều này tạo ra hiện tượng ngắn mạch hoặc hở mạch, tùy thuộc vào hướng chuyển động. Trong công tắc từ thường mở, loại phổ biến nhất với hai lưỡi tiếp xúc được đặt sát nhau, có khe hở không khí giữa chúng, điều này sẽ khiến mạch mà chúng được gắn vào không thể kết nối cho đến khi một lực từ được đưa vào. Còn trong một công tắc thường đóng, các tiếp điểm đã tiếp xúc với nhau khi ở trạng thái nghỉ. Khi có sự tác của một lực từ sẽ đẩy chúng ra xa nhau, làm hở mạch điện. Trong cả hai trường hợp, lực lò xo của một hoặc nhiều lưỡi tiếp xúc sẽ đưa nó trở lại vị trí tự nhiên khi không chịu áp lực từ trường.

Cuối cùng, với loại công tắc từ chuyển đổi có ba lưỡi kim loại. Chúng vận hành chức năng đóng ngắt trước khi có lực từ tác động, nghĩa là một liên kết sẽ mở kết nối của nó với một liên kết khác, trước khi đóng kết nối với liên kết thứ ba khi tác động.

Các lưu ý quan trọng về cách thức hoạt động của công tắc từ:

Bất kỳ công tắc nào trong mạch điện hoạt động gần giống như một cây cầu di động, trong đó dòng điện tương đương với lưu lượng di chuyển qua cầu. Mở công tắc và không có dòng điện chạy qua; đóng nó lại, và dòng điện có thể chạy qua nó. Công tắc từ không khác nhau theo nghĩa này.

Khi không có tác động từ, công tắc từ sẽ giữ trạng thái ở bất kỳ vị trí nào mà nó mặc định một cách tự nhiên và không thể được thực hiện để hoạt động theo bất kỳ cách nào khác. Nói cách khác, nó ít nhiều là một thiết bị bảo vệ với sự hiện diện của từ trường bên ngoài.

Loại và kích thước của nam châm hay lực từ cần thiết để di chuyển các cánh tiếp xúc phụ thuộc vào một số yếu tố. Chúng bao gồm cách lắp ráp, kích thước và độ nhạy của công tắc từ, cũng như khoảng cách bạn có thể mang từ trường bên ngoài đến vỏ công tắc.

Một trong những lợi ích chính của công tắc từ là bạn không cần thao tác vật lý với chúng, nghĩa là chúng có thể được nhúng và ẩn bên trong thiết bị. Điều này thường dẫn đến lực từ phải di chuyển một khoảng cách xa hơn để kích hoạt các lưỡi kim loại, vì vậy điều này sẽ cần được xem xét khi chọn một nam châm mạnh phù hợp.

Độ nhạy của công tắc từ thường được đo bằng ampe-vòng hoặc AT, thường ở đâu đó trong vùng 10-60 cho hầu hết các mục đích sử dụng phổ biến. Các số thấp hơn biểu thị một công tắc nhạy hơn (dễ kích hoạt hơn).

Độ nhạy chung của công tắc sậy có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác, bao gồm vị trí, khoảng cách, hướng nam châm so với công tắc và cực tính của chính nam châm. Thông thường, một mức độ thử nghiệm là cần thiết để tìm ra cách sắp xếp tối ưu của cả hai thành phần để có kết quả đáng tin cậy nhất

MKA14103 Công Tắc Từ NO

Ứng dụng chuyển đổi của công tắc từ

Công tắc từ được thiết kế đặc biệt để phản ứng nhạy cảm với sự hiện diện của từ trường. Đặc điểm này đã dẫn đến việc sử dụng nó trong các ứng dụng. Các mục đích sử dụng phổ biến như đường ray mô hình cho đến các hệ thống ô tô và thiết bị an ninh, ...

Máy tính xách tay và điện thoại di động: công tắc từ thường được sử dụng trong các thiết kế vỏ bọc và vỏ máy, cho phép màn hình thiết bị tắt khi đóng nắp.
Cửa tự động có cảm biến tiệm cận, cũng như những thứ như đèn kết nối với cửa tủ lạnh.
Hệ thống chống giả mạo như báo động an ninh, hoạt động như cảm biến tiệm cận và kích hoạt khi nam châm di chuyển ra khỏi công tắc trên cửa sổ hoặc khung cửa.
Các thiết bị đo lường, tốc độ dòng chảy và phát hiện, chẳng hạn như máy đo gió để đo tốc độ gió.
Các thiết bị tự động ngắt, chẳng hạn như cảm biến mức chất lỏng và ngắt nhiệt trong máy rửa chén, máy giặt và vòi hoa sen.
Các hệ thống ô tô như đồng hồ đo chất lỏng, hỗ trợ phanh tự động, cảm biến cửa và đồng hồ tốc độ.

Lợi ích của công tắc Reed so với các loại công tắc khác

Không cần truy cập vật lý vào công tắc để kích hoạt nó.

Tiêu thụ điện năng thấp hơn hầu hết các loại công tắc điện tử khác.

Giảm khả năng nhiễu điện.

Dễ dàng kiểm tra ngoài mạch mà không cần phải đi dây đầy đủ trước.

Đáng tin cậy, bền, nhỏ gọn.

Tùy biến cao về độ nhạy và độ chính xác.

Độ mài mòn cơ học rất thấp dẫn đến tuổi thọ hoạt động dài.

Thích hợp sử dụng trong nhiều môi trường nguy hiểm. Bản chất kín của công tắc từ giúp chúng không bị ăn mòn và không có nguy cơ phát ra tia lửa khi truyền động.

Công tắc từ loại thường mở

Đây là loại phổ biến nhất. KHÔNG có công tắc sậy nào bị tắt ở vị trí nghỉ của chúng, với khe hở không khí giữa các lưỡi (do đó mở ra). Giới thiệu một nam châm phân cực hai sậy, đẩy các tiếp điểm lại với nhau và hoàn thành một mạch điện. Do đó, dòng điện được phép chạy qua công tắc. Khi từ trường được di chuyển đủ xa một lần nữa, các tiếp điểm trở lại vị trí tách rời của chúng thông qua lực lò xo tự nhiên được tạo ra bởi tính linh hoạt của chúng.

Công tắc từ thường đóng

Công tắc từ NC hoạt động theo cách khác. Các lưỡi kim loại đã tiếp xúc ở vị trí tự nhiên của chúng, tạo ra một mạch kín và cho phép dòng điện chạy qua công tắc khi không có nam châm. Đưa vào một từ trường có cực tính đảo ngược sẽ đẩy các tiếp điểm ra xa nhau, làm hở mạch.

Lưu ý rằng bạn có thể tạo công tắc NC từ công tắc NO bằng cách chỉ cần để một nam châm được gắn vĩnh viễn vào vỏ công tắc. Trong ví dụ này, một nam châm thứ hai có cực đối nghịch (mạnh hơn) sẽ cần được đưa vào để ghi đè tác dụng của nam châm thứ nhất.