Si visita una fábrica moderna y observa la asombrosa electrónica en funcionamiento en una celda de ensamblaje, verá una variedad de sensores en exhibición. La mayoría de estos sensores tienen cables separados para la alimentación de voltaje positivo, tierra y señal. Al aplicar energía, un sensor puede realizar su función, ya sea detectar la presencia de metales ferromagnéticos en las cercanías o enviar un haz de luz como parte del sistema de seguridad de la instalación. Los sencillos interruptores mecánicos que activan estos sensores, como el interruptor de láminas, solo necesitan dos cables para funcionar. Estos interruptores se activan mediante campos magnéticos.
¿Qué es un interruptor de láminas?
El interruptor de láminas nació en 1936. Fue una creación de WB Ellwood en Bell Telephone Laboratories, y obtuvo su patente en 1941. El interruptor parece una pequeña cápsula de vidrio con cables eléctricos que sobresalen de cada extremo.
¿Cómo funciona un interruptor de láminas?
El mecanismo de conmutación consta de dos láminas ferromagnéticas, separadas por tan solo unas micras. Cuando un imán se acerca a estas láminas, se atraen entre sí. Al tocarse, las láminas cierran los contactos normalmente abiertos (NA), permitiendo el flujo de electricidad. Algunos interruptores de láminas también contienen un contacto no ferromagnético, que forma una salida normalmente cerrada (NC). Un imán que se acerca desconectará el contacto y se alejará del contacto de conmutación.
Los contactos se fabrican con diversos metales, como tungsteno y rodio. Algunas variedades incluso utilizan mercurio, que debe mantenerse en la orientación correcta para una conmutación correcta. Una envoltura de vidrio llena de gas inerte, comúnmente nitrógeno, sella los contactos a una presión interna inferior a una atmósfera. El sellado aísla los contactos, lo que evita la corrosión y las chispas que podrían producirse por el movimiento de los contactos.
Aplicaciones del interruptor de láminas en el mundo real
Encontrarás sensores en artículos cotidianos como coches y lavadoras, pero uno de los lugares más comunes donde estos interruptores/sensores funcionan es en las alarmas antirrobo. De hecho, las alarmas son una aplicación casi perfecta para esta tecnología. Una ventana o puerta móvil alberga un imán, y el sensor se encuentra en la base, transmitiendo una señal hasta que se retira el imán. Con la ventana abierta, o si alguien corta el cable, suena la alarma.
Si bien las alarmas antirrobo son un excelente uso para los interruptores de láminas, estos dispositivos pueden ser aún más pequeños. Un interruptor miniaturizado cabe en dispositivos médicos ingeridos, conocidos como PillCams. Una vez que el paciente ingiere la diminuta sonda, el médico puede activarla mediante un imán externo al cuerpo. Este retraso ahorra energía hasta que la sonda se coloca correctamente, lo que significa que las baterías integradas pueden ser aún más pequeñas, una característica crucial en un dispositivo diseñado para viajar a través del tracto digestivo humano. Además de su pequeño tamaño, esta aplicación también ilustra su sensibilidad, ya que estos sensores pueden captar un campo magnético a través de la piel humana.
Los interruptores de láminas no requieren un imán permanente para activarse; un relé electromagnético puede activarlos. Dado que Bell Labs desarrolló inicialmente estos interruptores, no sorprende que la industria telefónica utilizara relés de láminas para funciones de control y memoria hasta que todo se digitalizó en la década de 1990. Este tipo de relé ya no constituye la base de nuestro sistema de comunicaciones, pero sigue siendo común en muchas otras aplicaciones.
Ventajas de los relés de lengüeta
El sensor de efecto Hall es un dispositivo de estado sólido que puede detectar campos magnéticos y es una alternativa al interruptor de láminas. Los sensores de efecto Hall son adecuados para ciertas aplicaciones, pero los interruptores de láminas ofrecen un aislamiento eléctrico superior al de sus homólogos de estado sólido y presentan una menor resistencia eléctrica gracias a sus contactos cerrados. Además, los interruptores de láminas pueden funcionar con diversos voltajes, cargas y frecuencias, ya que funcionan simplemente como un cable conectado o desconectado. Como alternativa, se necesitan circuitos de soporte para que los sensores Hall funcionen correctamente.
Los interruptores de láminas ofrecen una fiabilidad increíblemente alta para ser mecánicos, y pueden funcionar durante miles de millones de ciclos antes de fallar. Además, gracias a su construcción sellada, pueden operar en entornos explosivos donde una chispa podría tener consecuencias desastrosas. Si bien los interruptores de láminas son una tecnología antigua, están lejos de estar obsoletos. Se pueden instalar paquetes con interruptores de láminas en placas de circuito impreso (PCB) mediante maquinaria automatizada de selección y colocación.
Tu próxima construcción podría requerir una variedad de circuitos integrados y componentes, todos ellos lanzados en los últimos años, pero no olvides el humilde interruptor de láminas. Este realiza su función básica de conmutación de forma increíblemente sencilla. Tras más de 80 años de uso y desarrollo, puedes confiar en el diseño probado y confiable del interruptor de láminas para un funcionamiento constante.
Hora de publicación: 22 de abril de 2024