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 suministro de voltaje positivo, tierra y señal. La aplicación de energía permite que un sensor haga su trabajo, ya sea observando la presencia de metales ferromagnéticos cerca o enviando un haz de luz como parte del sistema de seguridad de la instalación. Los humildes interruptores mecánicos que activan estos sensores, como el interruptor de láminas, sólo necesitan dos cables para hacer su trabajo. 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 se compone de dos láminas ferromagnéticas, separadas por sólo unas pocas micras. Cuando un imán se acerca a estas palas, las dos palas se atraen una hacia la otra. Una vez que se tocan, las cuchillas cierran los contactos normalmente abiertos (NO), permitiendo que fluya la 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 construyen a partir de una variedad de metales, incluidos tungsteno y rodio. Algunas variedades incluso usan mercurio, que debe mantenerse en la orientación adecuada para que cambie correctamente. Una envoltura de vidrio llena de gas inerte (comúnmente nitrógeno) sella los contactos a una presión interna bajo una atmósfera. El sellado aísla los contactos, lo que evita la corrosión y las chispas que puedan surgir del movimiento de los contactos.
Aplicaciones de interruptores de láminas en el mundo real
Encontrará sensores en artículos cotidianos como automóviles y lavadoras, pero uno de los lugares más destacados en los que operan estos interruptores/sensores 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 reside en la base y transmite una señal hasta que se retira el imán. Con la ventana abierta, o si alguien corta el cable, sonará una alarma.
Si bien las alarmas antirrobo son un uso excelente para los interruptores de láminas, estos dispositivos pueden ser incluso más pequeños. Un interruptor miniaturizado encajará dentro de dispositivos médicos ingeridos conocidos como PillCams. Una vez que el paciente traga la pequeña sonda, el médico puede activarla utilizando un imán fuera del cuerpo. Este retraso conserva energía hasta que la sonda se coloca correctamente, lo que significa que las baterías a bordo pueden ser incluso más pequeñas, una característica crítica en algo que está diseñado para viajar a través del tracto digestivo de un ser humano. Además de su pequeño tamaño, esta aplicación también ilustra lo sensibles que pueden ser, ya que estos sensores pueden captar un campo magnético a través de la carne humana.
Los interruptores de láminas no requieren un imán permanente para accionarlos; un relé electromagnético puede encenderlos. Dado que Bell Labs desarrolló inicialmente estos interruptores, no sorprende que la industria telefónica utilizara relés de lengüeta para funciones de control y memoria hasta que todo se volvió digital en la década de 1990. Este tipo de relé ya no constituye la columna vertebral de nuestro sistema de comunicación, pero todavía son comunes en muchas otras aplicaciones en la actualidad.
Ventajas de los relés de láminas
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 efectos Hall son ciertamente apropiados para algunas aplicaciones, pero los interruptores de láminas presentan un aislamiento eléctrico superior al de su contraparte de estado sólido y enfrentan menos resistencia eléctrica debido a los contactos cerrados. Además, los interruptores de láminas pueden funcionar con una variedad de voltajes, cargas y frecuencias, ya que el interruptor funciona simplemente como un cable conectado o desconectado. Alternativamente, necesitará circuitos de soporte para permitir que los sensores Hall hagan su trabajo.
Los interruptores de láminas presentan una confiabilidad increíblemente alta para un interruptor mecánico y pueden funcionar durante miles de millones de ciclos antes de fallar. Además, debido a su construcción sellada, pueden operar en entornos explosivos donde una chispa podría tener resultados desastrosos. Los interruptores de láminas pueden ser una tecnología más antigua, pero están lejos de ser obsoletos. Puede aplicar paquetes que contienen interruptores de láminas a placas de circuito impreso (PCB) utilizando maquinaria automatizada de recogida y colocación.
Su próxima construcción puede requerir una variedad de circuitos integrados y componentes, todos los cuales debutaron en los últimos años, pero no olvide el humilde interruptor de láminas. Completa su trabajo de conmutación básico de una manera brillantemente sencilla. Después de más de 80 años de uso y desarrollo, puede confiar en que el diseño probado y verdadero del interruptor de láminas funcionará de manera consistente.
Hora de publicación: 22 de abril de 2024