リードスイッチ

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	オリジナル SA キーキャップ付き Maxi Switch マグネティックリードキーボード! (Maxi Switch マグネティックリード)

リードスイッチ、連絡先の詳細。

リードスイッチの操作

リードスイッチ^[i]は、印加磁場によって動作する電気機械スイッチである。1922年にペトログラード電気技術大学のヴァレンティン・コヴァレンコフ教授によって発明され^[1]、後に1936年にベル電話研究所でウォルター・B・エルウッドによってリードリレーへと進化した。最も単純で一般的な形式では、密閉されたガラスエンベロープ内の一対の強磁性フレキシブル金属接点で構成される。接点は通常、常時開であり、磁場が存在すると閉じるか、常時閉であり、磁場が印加されると開く。スイッチは、リードリレーを形成する電磁コイルによって作動させるか^[2]、永久磁石を近くに持ってくることによって作動させることができる。磁場が取り除かれると、リードスイッチの接点は元の位置に戻る。「リード」とはリードスイッチの筐体内部にある金属部品で、柔軟性を持たせるために比較的薄く幅広になっており、楽器のリードに似ています。「リード」という用語には、内部部品だけでなく外部のリード線も含まれる場合があります。^[i]

リードスイッチの一般的な用途としては、セキュリティアラームのためにドアや窓の開閉を検出することが挙げられます。^[3]

説明

最も一般的なタイプのリードスイッチには、磁化可能な柔軟な金属リードが 1 組含まれており、スイッチが開いているときに、リードの端の部分が小さな隙間で分離されます。リードは、管状のガラスエンベロープ内に密閉されています。別のタイプのリードスイッチには、固定された常時開接点と固定された常時閉接点の間を移動する柔軟なリードが 1 つ含まれています。常時閉接点は非強磁性であり、柔軟なリードのバネ力によって閉じられます。複数の極を持つリードスイッチも可能ですが、多くの場合、多極アプリケーションには単極リードスイッチのアセンブリが使用されます。

電磁石または永久磁石からの磁場により、リードは互いに引き合い、電気回路が完成します。磁場がなくなると、リードのバネ力によりリードが分離し、回路が開きます。別の構成には、強磁性の常開接点が閉じると開く、非強磁性の常閉接点が含まれます。非強磁性材料の薄い層がリードスイッチの接点領域に適用され、電気接点のスイッチング (摩耗) 表面として機能します。また、常開接点の場合は、接点が開く (ドロップアウト) 磁場レベルを制御する上で厚さが重要な磁性スペーサーとして機能します。リードスイッチの接点は通常、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、またはタングステンです。水銀で湿潤された接点を備えたリードスイッチのバージョンもあります。このようなスイッチは、アクティブでないときでも水銀滴が接点をブリッジしないように、特定の方向に取り付ける必要があります。

リードスイッチの接点は大気から密閉されているため、大気腐食から保護されています。リードスイッチは密閉されているため、従来のスイッチからの小さな火花が危険となる爆発性雰囲気での使用に適しています。

スイッチの重要な特性の 1 つは感度、つまりスイッチを作動させるために必要な磁場の量です。感度はアンペアターン(AT)単位で測定され、テストコイルの電流にテストコイルの巻数を掛けた値に相当します。市販のデバイスの一般的なプルイン感度は 10 ～ 60 AT の範囲です。AT が低いほど、リードスイッチの感度は高くなります。部品が小さい小型のリードスイッチは、一般に磁場に対する感度が高くなります。

製造時には、ガラス管の両端に金属リードが挿入され、ガラス管の両端が加熱されてリードのシャンク部分の周囲が密閉されます。緑色の赤外線吸収ガラスがよく使用されるため、赤外線熱源によってガラス管の小さな密閉領域に熱を集中させることができます。ガラスと金属の密閉が破損しないように、ガラス材料と金属部品の熱膨張係数は同程度である必要があります。使用するガラスは、電気抵抗が高く、密閉操作中に接点を汚染する可能性のある酸化鉛やフッ化物などの揮発性成分を含んではなりません。スイッチのリードは、ガラスエンベロープが破損しないように慎重に取り扱わなければなりません。リードスイッチが機械的ストレスを受けると、ガラスエンベロープが損傷する可能性があります。

ほとんどのリードスイッチには大気圧の窒素が充填されています。最終的な密封後、スイッチは冷却され、内部圧力は 1 気圧未満になります。加圧窒素雰囲気で密封されたリードスイッチは、絶縁破壊電圧が高く、220～240 VACの主電源のスイッチングに適しています。ガラスエンベロープ内が真空のリードスイッチは、数千ボルトのスイッチングが可能です。

リードスイッチは、ナノボルトからキロボルト、フェムトアンペアからアンペア、DCから無線周波数まで、さまざまな負荷を直接切り替えるために使用できます。その他の磁気作動スイッチングデバイスは、出力電圧と電流の範囲が限られており、通常、ランプ、ソレノイド、モーターなどの最終デバイスを直接制御しません。

リードスイッチは、ソリッドステートデバイスに比べて漏れ電流が小さいため、たとえば、患者をわずかな漏れ電流から保護する必要がある医療機器で役立ちます。リードは密閉されているため、可燃性ガスが存在する場所や、腐食によりスイッチの接点が開いている場所など、ほぼすべての環境で動作できます。リードスイッチは、閉じているときの抵抗が非常に低く、通常は 0.05オーム程度ですが、ホール効果センサーは数百オームになることがあります。リードスイッチに必要なのは 2 本の配線だけですが、ほとんどのソリッドステートデバイスでは 3 本の配線が必要です。リードスイッチは、動作に電力を必要としないと言えます。

用途

リードリレー

電磁コイル内の 1 つ以上のリードスイッチがリードリレーを構成します。リードリレーは動作電流が比較的低い場合に使用され、動作速度が速く、従来の接点では確実に切り替えられない非常に小さな電流でも優れた性能を発揮し、信頼性が高く、長寿命です。1970年代から 1980 年代にかけて、電話交換機では数百万個のリードリレーが使用されました。特に、英国の電話交換機TXEファミリのスイッチングに使用されました。リード接点の周囲の不活性雰囲気により、酸化が接触抵抗に影響を及ぼさないことが保証されます。特に高速カウント回路では、水銀湿潤リードリレーが使用されることがあります。

磁気センサー

磁石によって作動するリードスイッチは、機械システムで近接センサーとしてよく使用されます。例としては、盗難警報システムや改ざん防止方法のドアセンサーと窓センサーがあります。リードスイッチは、ラップトップで蓋が閉じられたときにラップトップをスリープ/休止モードにするために使用されています。自転車の車輪の速度センサーでは、車輪の磁石がセンサーを通過するたびにリードスイッチが短時間作動することがよくあります。

かつてブラシレス DC 電気モーターは、リードスイッチを使用して、磁極に対するローターの位置を感知していました。^[5]これにより、スイッチングトランジスタが整流子として機能できるようになりましたが、従来の DC 整流子の接触問題、摩耗、電気ノイズは発生しませんでした。モーターの設計は「反転」することもでき、ローターに永久磁石を配置し、外部の固定コイルを介して磁界を切り替えることができます。これにより、ローターに電力を供給するために摩擦接触する必要がなくなりました。このようなモーターは、コンピューターの冷却ファンやディスクドライブなど、低電力で長寿命の製品に使用されました。安価なホール効果センサーが利用可能になると、リードスイッチに取って代わり、さらに長い耐用年数を実現しました。

少なくとも 1 つのブランドの内視鏡カプセルでは、ユニットが滅菌包装から取り出されたときにのみ電源をオンにするためのリードスイッチが使用されています。

ソリッドステートデバイスが電力消費や電気インターフェースの互換性などの要件を満たしていない場合、特定のセンサーアプリケーションにリードスイッチが選択されることがあります。

キーボードスイッチ

リードスイッチはかつてコンピュータ端末のキーボードで使用されており、各キーには磁石が付いており、キーを押すとリードスイッチが作動しました。^[6]^{[7]キーボードのリードスイッチは、}ホール効果スイッチにほぼ置き換えられました。^[8]

パイプオルガンやハモンドオルガンの演奏者が使用する電気式および電子式ペダルキーボードでは、多くの場合リードスイッチが使用されています。リードスイッチでは、接点がガラスで覆われているため、汚れやほこり、その他の粒子から保護されます。また、懐中電灯やカメラなどのダイビング機器を制御するために使用されることもあります。これらの機器は、高圧下で水が入らないように密閉する必要があります。

人生

リードの機械的動作は材料の疲労限界を下回っているため、リードは疲労によって破損しません。摩耗と寿命は、使用される特定のリードスイッチの特性とともに、接点に対する電気負荷の影響にほぼ完全に依存します。接点表面の摩耗は、スイッチ接点が開閉するときにのみ発生します。このため、メーカーは寿命を時間数や年数ではなく、操作回数で評価します。一般に、電圧と電流が高いほど、摩耗が早くなり、寿命が短くなります。電気負荷に応じて、寿命は数千回または数十億回の範囲になります。

参照

センサー一覧

注記

^ ab 歴史的には、ハーコンスイッチはリードスイッチやリードコンタクトの同義語として時々使用されていました。「ハーコン」はSEL / ITTの商標で、「密閉コンタクト」を意味します。^[9]^[10]^[11]^[12]^[13]

参考文献

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^ 米国特許 2,264,746
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^ 「Maxi-Switch」. telcontar.net . 2024年9月18日閲覧。
^ 「Електромеханічний завод «Магніт»: ПКМ 1Б ("PKM 1B")」. telcontar.net . 2024-09-18閲覧。ПКМ 1Б ("PKM 1B") は、かなり薄型のリードスイッチの一種で、そのデザインは RAFI のキーボードスイッチに触発された可能性があります (特にキーキャップのマウントが非常に似ているため)。
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^ ルドルフ・シャイディッヒ (1959)。「Herkon-Relais 80, eine Relaisreihe mit hermetisch abgeschlossenen Kontakten für gedruckte Schaltungen」 [Herkon Relais 80、プリント回路用の密封された接点を備えた一連のリレー]。SEL-Nachrichten (ドイツ語)。7 (1)。標準エレクトリック・ローレンツ：6–8。
^ カズミエルチャク、ヘルムート;ソボッタ、クルト (1962)。「2.4.4 Magnetisch-elektrische Wandler / 3.1.1. Das Relais als Verknüpfer binärer Informationen」 [2.4.4 磁電変換器 / 3.1.1.バイナリスイッチング要素としてのリレー]。ドイツのカールスルーエで書かれました。 Steinbuch 、カール W. (編)。Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung (ドイツ語) (第 1 版)。ベルリン / ゲッティンゲン / ニューヨーク: Springer-Verlag OHG。 307、431、435–436ページ。LCCN 62-14511。
^ Schönemeyer, Hilmar (1964). ドイツ、シュトゥットガルトのStandard Elektrik Lorenz AGで執筆。「準電子電話交換システムHE-60」(PDF)。電気通信(季刊技術誌) 。39 (2)。米国ニューヨーク:国際電話電信会社(ITT): 171, 244–259 [245–246, 251, 254–257]。 2020年6月21日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2020年6月21日閲覧。
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^ カール・W・シュタインブーフ;ワーグナー、ジークフリート W. 編（1967）[1962]。Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung (ドイツ語) (第 2 版)。ベルリン、ドイツ: Springer-Verlag OHG。 pp. 379、1477。LCCN 67-21079 。タイトルNo.1036。

さらに読む

Hovgaard, Ole M.; Perreault, George E. (1955-03-02). 「リードスイッチとリレーの開発」. Bell System Technical Journal . 34 (2): 309–332. doi :10.1002/j.1538-7305.1955.tb01474.x. ISSN 0005-8580.

外部リンク

リードスイッチ製品に関する一般的な用語集
リードスイッチに関するよくある質問
リードスイッチ相互参照

[NB_Herkon-1] 歴史的には、ハーコンスイッチはリードスイッチやリードコンタクトの同義語として時々使用されていました。「ハーコン」はSEL / ITTの商標で、「密閉コンタクト」を意味します。^[9]^[10]^[11]^[12]^[13]

[IEEE_Reed_relay_history-2] Colburn, Robert (2015-08-28). 「リードリレーの回復力」. IEEE Spectrum . IEEE .

[Graf_1975-3] Graf, Rudolf F. (1975) [1974]. 「リードリレー」.電子工学辞典. テキサス州フォートワース、米国: Radio Shack .

[4] Platt, Charles (2012-10-26). 電子部品百科事典. セバストポル、カリフォルニア州. p. 17. ISBN 978-1-4493-3389-8. OCLC 855977865.{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません発行者 (リンク)

[Ellwood_1941-5] 米国特許 2,264,746

[Collins-6] 「ブラシレス DC モーター」。コリンズ技術辞典。1968 年。整流子が代替スイッチングシステムに置き換えられた直流モーターの一種。通常はリードスイッチなどの磁気ベースのセンサーを使用します。

[7] 「Maxi-Switch」. telcontar.net . 2024年9月18日閲覧。

[8] 「Електромеханічний завод «Магніт»: ПКМ 1Б ("PKM 1B")」. telcontar.net . 2024-09-18閲覧。ПКМ 1Б ("PKM 1B") は、かなり薄型のリードスイッチの一種で、そのデザインは RAFI のキーボードスイッチに触発された可能性があります (特にキーキャップのマウントが非常に似ているため)。

[9] 「リードスイッチとホール効果センサー」www.yoctopuce.com . 2024年9月18日閲覧。

[Scheidig_1959-10] ルドルフ・シャイディッヒ (1959)。「Herkon-Relais 80, eine Relaisreihe mit hermetisch abgeschlossenen Kontakten für gedruckte Schaltungen」 [Herkon Relais 80、プリント回路用の密封された接点を備えた一連のリレー]。SEL-Nachrichten (ドイツ語)。7 (1)。標準エレクトリック・ローレンツ：6–8。

[Steinbuch_1962-11] カズミエルチャク、ヘルムート;ソボッタ、クルト (1962)。「2.4.4 Magnetisch-elektrische Wandler / 3.1.1. Das Relais als Verknüpfer binärer Informationen」 [2.4.4 磁電変換器 / 3.1.1.バイナリスイッチング要素としてのリレー]。ドイツのカールスルーエで書かれました。 Steinbuch 、カール W. (編)。Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung (ドイツ語) (第 1 版)。ベルリン / ゲッティンゲン / ニューヨーク: Springer-Verlag OHG。 307、431、435–436ページ。LCCN 62-14511。

[Schönemeyer_1964-12] Schönemeyer, Hilmar (1964). ドイツ、シュトゥットガルトのStandard Elektrik Lorenz AGで執筆。「準電子電話交換システムHE-60」(PDF)。電気通信(季刊技術誌) 。39 (2)。米国ニューヨーク:国際電話電信会社(ITT): 171, 244–259 [245–246, 251, 254–257]。 2020年6月21日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2020年6月21日閲覧。

[Oden_1964-13] Oden, Hoeckley (1964年10月). 「電話交換の実際の問題 - 交換システムのための準電子的ソリューション」(PDF) . The Telecommunication Journal of Australia . 14 (5/6). Telecommunication Society of Austria: 342–355 [350, 355] . 2020-06-21に取得。 SEL が製造するドライリードスイッチは、「Herkon」(密閉接点)という登録名で販売されています。

[Steinbuch-Wagner_1967-14] カール・W・シュタインブーフ;ワーグナー、ジークフリート W. 編（1967）[1962]。Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung (ドイツ語) (第 2 版)。ベルリン、ドイツ: Springer-Verlag OHG。 pp. 379、1477。LCCN 67-21079 。タイトルNo.1036。