รีดสวิตช์คืออะไร และทำงานอย่างไร?

หากคุณเยี่ยมชมโรงงานสมัยใหม่และสังเกตการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อันน่าทึ่งในเซลล์ประกอบ คุณจะเห็นเซ็นเซอร์หลากหลายชนิดจัดแสดงอยู่ เซ็นเซอร์เหล่านี้ส่วนใหญ่มีสายไฟแยกกันสำหรับจ่ายแรงดันไฟฟ้าบวก กราวด์ และสัญญาณ การจ่ายไฟช่วยให้เซ็นเซอร์ทำงานได้ ไม่ว่าจะเป็นการตรวจจับโลหะเฟอร์โรแมกเนติกที่อยู่ใกล้เคียง หรือการส่งลำแสงออกไปซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบรักษาความปลอดภัยของโรงงาน สวิตช์เชิงกลแบบง่ายๆ ที่ทำหน้าที่กระตุ้นเซ็นเซอร์เหล่านี้ เช่น รีดสวิตช์ ต้องใช้สายไฟเพียงสองเส้นในการทำงาน สวิตช์เหล่านี้ทำงานโดยใช้สนามแม่เหล็ก

Reed Switch คืออะไร?

สวิตช์รีดถือกำเนิดขึ้นในปี พ.ศ. 2479 โดยเป็นผลงานของ WB Ellwood แห่ง Bell Telephone Laboratories และได้รับสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2484 สวิตช์นี้มีลักษณะเป็นแคปซูลแก้วขนาดเล็กที่มีสายไฟฟ้าโผล่ออกมาจากปลายทั้งสองข้าง

สวิตช์รีดทำงานอย่างไร?

กลไกการสวิตชิ่งประกอบด้วยใบพัดเฟอร์โรแมกเนติกสองใบ ซึ่งห่างกันเพียงไม่กี่ไมครอน เมื่อแม่เหล็กเข้าใกล้ใบพัดเหล่านี้ ใบพัดทั้งสองจะดึงเข้าหากัน เมื่อสัมผัสกัน ใบพัดจะปิดหน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (NO) ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ สวิตช์รีดบางรุ่นยังมีหน้าสัมผัสที่ไม่ใช่เฟอร์โรแมกเนติก ซึ่งก่อให้เกิดเอาต์พุตแบบปกติปิด (NC) แม่เหล็กที่เข้าใกล้จะตัดการเชื่อมต่อหน้าสัมผัสและดึงออกจากหน้าสัมผัสสวิตชิ่ง

หน้าสัมผัสทำจากโลหะหลากหลายชนิด รวมถึงทังสเตนและโรเดียม บางประเภทใช้ปรอท ซึ่งต้องวางในตำแหน่งที่ถูกต้องเพื่อให้สวิตช์ทำงานได้อย่างถูกต้อง ซองแก้วที่บรรจุก๊าซเฉื่อย ซึ่งโดยทั่วไปคือไนโตรเจน จะปิดผนึกหน้าสัมผัสที่ความดันภายในหนึ่งบรรยากาศ การปิดผนึกจะช่วยแยกหน้าสัมผัสออกจากกัน ซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อนและประกายไฟที่อาจเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของหน้าสัมผัส

การใช้งานสวิตช์รีดในโลกแห่งความเป็นจริง

คุณจะพบเซ็นเซอร์ในของใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น รถยนต์และเครื่องซักผ้า แต่หนึ่งในจุดที่สวิตช์/เซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานโดดเด่นที่สุดคือในสัญญาณกันขโมย อันที่จริง สัญญาณกันขโมยถือเป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ได้อย่างแทบจะสมบูรณ์แบบ หน้าต่างหรือประตูที่เคลื่อนที่ได้จะมีแม่เหล็กอยู่ และเซ็นเซอร์จะอยู่ที่ฐาน ส่งสัญญาณไปจนกว่าแม่เหล็กจะหลุดออก เมื่อหน้าต่างเปิดอยู่ หรือหากมีคนตัดสายไฟ สัญญาณเตือนภัยจะดังขึ้น

แม้ว่าสัญญาณกันขโมยจะเป็นอุปกรณ์ที่ยอดเยี่ยมสำหรับสวิตช์รีด แต่อุปกรณ์เหล่านี้อาจมีขนาดเล็กกว่านั้นได้ สวิตช์ขนาดเล็กจิ๋วนี้สามารถใส่เข้าไปในอุปกรณ์การแพทย์ที่กลืนเข้าไป ซึ่งเรียกว่า PillCams ได้ เมื่อผู้ป่วยกลืนหัววัดขนาดเล็กจิ๋วนี้ แพทย์สามารถเปิดใช้งานได้โดยใช้แม่เหล็กภายนอกร่างกาย การหน่วงเวลานี้จะช่วยประหยัดพลังงานจนกว่าจะใส่หัววัดได้อย่างถูกต้อง ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่ในตัวอาจมีขนาดเล็กลง ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญของอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อเดินทางผ่านทางเดินอาหารของมนุษย์ นอกจากขนาดเล็กแล้ว การใช้งานนี้ยังแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์เหล่านี้มีความไวสูงเพียงใด เนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กผ่านเนื้อมนุษย์ได้

สวิตช์รีดไม่จำเป็นต้องใช้แม่เหล็กถาวรในการกระตุ้น แต่สามารถใช้รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าเปิดสวิตช์ได้ นับตั้งแต่ที่ Bell Labs พัฒนาสวิตช์เหล่านี้ขึ้นมาในตอนแรก จึงไม่น่าแปลกใจที่อุตสาหกรรมโทรศัพท์ใช้รีเลย์รีดเพื่อควบคุมและบันทึกข้อมูล จนกระทั่งทุกอย่างกลายเป็นดิจิทัลในช่วงทศวรรษ 1990 รีเลย์ประเภทนี้ไม่ได้เป็นแกนหลักของระบบการสื่อสารของเราอีกต่อไป แต่ยังคงพบเห็นได้ทั่วไปในแอปพลิเคชันอื่นๆ อีกมากมายในปัจจุบัน

ข้อดีของรีเลย์รีด

เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์เป็นอุปกรณ์โซลิดสเตตที่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กได้ และเป็นทางเลือกหนึ่งแทนรีดสวิตช์ เอฟเฟกต์ฮอลล์นั้นเหมาะสมกับการใช้งานบางประเภท แต่รีดสวิตช์มีการแยกทางไฟฟ้าที่เหนือกว่าแบบโซลิดสเตต และยังมีความต้านทานไฟฟ้าน้อยกว่าเนื่องจากหน้าสัมผัสแบบปิด นอกจากนี้ รีดสวิตช์ยังสามารถทำงานกับแรงดันไฟฟ้า โหลด และความถี่ที่หลากหลาย เนื่องจากสวิตช์ทำงานเป็นเพียงแค่สายไฟที่เชื่อมต่อหรือตัดการเชื่อมต่อ หรืออีกทางเลือกหนึ่ง คุณอาจต้องใช้วงจรเสริมเพื่อให้เซ็นเซอร์ฮอลล์สามารถทำงานได้

สวิตช์รีดมีความน่าเชื่อถือสูงอย่างเหลือเชื่อเมื่อเทียบกับสวิตช์เชิงกล และสามารถใช้งานได้หลายพันล้านรอบก่อนที่จะเสียหาย นอกจากนี้ ด้วยโครงสร้างที่ปิดสนิท จึงสามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้ ซึ่งประกายไฟอาจก่อให้เกิดผลเสียหายร้ายแรงได้ สวิตช์รีดอาจเป็นเทคโนโลยีที่เก่ากว่า แต่ก็ไม่ได้ล้าสมัย คุณสามารถนำบรรจุภัณฑ์ที่บรรจุสวิตช์รีดไปใช้กับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้โดยใช้เครื่องจักรหยิบและวางอัตโนมัติ

การประกอบครั้งต่อไปของคุณอาจต้องใช้วงจรรวมและส่วนประกอบหลากหลาย ซึ่งทั้งหมดเพิ่งเปิดตัวไปเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่อย่าลืมรีดสวิตช์ธรรมดาๆ ตัวนี้ด้วย มันทำหน้าที่สวิตช์พื้นฐานได้อย่างยอดเยี่ยมและเรียบง่าย หลังจากใช้งานและพัฒนามากว่า 80 ปี คุณจึงมั่นใจได้ว่ารีดสวิตช์ที่ผ่านการทดสอบและพิสูจน์แล้วจะทำงานได้อย่างเสถียร