Comment les interrupteurs à lames souples sont utilisés avec un aimant permanent

Introduction

Lorsqu’on utilise des interrupteurs Reed dans un environnement de détection, on utilise généralement un aimant pour l’actionnement. Il est important de bien comprendre cette interaction pour assurer le bon fonctionnement du capteur.
Les capteurs peuvent fonctionner en mode normalement ouvert, normalement fermé, inverseur ou bistable.

En mode normalement ouvert, lorsqu’un aimant est approché de l’interrupteur Reed, les lames Reed se ferment. Quand l’aimant est éloigné, les lames Reed s’ouvrent. Avec un capteur normalement fermé, approcher un aimant de l’interrupteur Reed ouvre les lames Reed et, en éloignant l’aimant, les lames Reed se referment. En mode bistable, les lames Reed sont soit ouvertes, soit fermées. Lorsqu’un aimant est approché de l’interrupteur
Reed, les contacts changent d’état. S’ils étaient initialement ouverts, les contacts se ferment. En éloignant l’aimant, les contacts restent fermés. Quand l’aimant est de nouveau approché de l’interrupteur Reed, avec une polarité magnétique inversée, les contacts s’ouvrent alors.

En éloignant l’aimant, les contacts restent ouverts. Encore une fois, en inversant la polarité magnétique et en rapprochant à nouveau l’aimant de l’interrupteur Reed, les contacts se referment et restent fermés lorsque l’aimant est éloigné. De cette manière, on obtient un capteur bistable ou un capteur à état bi-stable. Dans les schémas suivants, nous présenterons les consignes dont il faut tenir compte lors de l’utilisation d’un aimant. Garde à l’esprit que le champ magnétique est tridimensionnel.

Un aimant permanent est la source la plus courante pour actionner l’interrupteur Reed. Les méthodes utilisées dépendent de l’application réelle. Certaines de ces méthodes sont les
suivantes : mouvement d’avant en arrière. Voir la Figure #19.

Mouvement d’avant en arrière

Mouvement rotatif

Mouvement rotatif (voir la Figure #20 ci-dessous) ; aimant en anneau avec mouvement parallèle (voir la Figure #21)

Mouvement de passage

Écran magnétique

Utilisation d’un écran magnétique pour dévier le flux magnétique. Voir la Figure #22.

Mouvement de pivot

Mouvement pivotant autour d’un axe. Voir la Figure #23.

Mouvement parallèle

Mouvement parallèle (Figure #24, Figure #25, Figure #26, Figure #27, Figure #28) et combinaisons du mouvement perpendiculaire ci-dessus (Figure #29, Figure #30, Figure
#31 et Figure #32).

Avant d’examiner chacune de ces approches, il est important de comprendre les champs associés aux différentes positions interrupteur Reed / aimant et leurs caractéristiques de
domaine marche/arrêt. Les points réels de fermeture et d’ouverture varieront considérablement selon les interrupteurs Reed ainsi que selon la taille et la force des aimants. Considère d’abord le cas où l’aimant et l’interrupteur Reed sont parallèles. Dans la Figure #24, les domaines d’ouverture et de fermeture sont montrés selon les axes x et y. Ces domaines représentent le positionnement physique de l’aimant par rapport à l’interrupteur Reed le long de l’axe x. Les points de fermeture et
d’ouverture sont relatifs au déplacement de l’aimant le long de cet axe x, tandis que l’aimant est fixe par rapport à l’axe y. Ici, trois domaines existent, dans lesquels la fermeture de l’interrupteur
Reed peut se produire. Garde à l’esprit que le domaine central est beaucoup plus fort et que le graphe donne une idée relative des points de fermeture en fonction de la distance le long de l’axe
y. Les zones de maintien indiquées démontrent l’hystérésis de l’interrupteur Reed et varieront considérablement selon les interrupteurs Reed. Dans les contrôles de niveau de fluide, avoir
une zone de maintien plus large peut être avantageux, surtout s’il y a des variations constantes du niveau de fluide, comme dans un véhicule en mouvement. En utilisant la configuration montrée dans la Figure #24,
la distance maximale possible de fermeture par rapport à l’interrupteur Reed est atteinte. Cette approche offre la meilleure efficacité magnétique.

De plus, pour un mouvement parallèle, si l’aimant et l’interrupteur sont suffisamment proches, le mouvement parallèle peut créer trois fermetures et trois ouvertures comme démontré dans la Figure #25.

En faisant passer l’aimant plus loin de l’interrupteur Reed, il se produira une fermeture et une ouverture. Une autre approche pour des aimants utilisés dans une application parallèle avec un mouvement parallèle est montrée dans la Figure #26, où le point de fermeture utilise le plus petit domaine magnétique externe.

Une autre approche pour des aimants utilisés dans une application parallèle, mais avec un mouvement vertical, est montrée dans la Figure #27, où le point de fermeture utilise le domaine magnétique interne plus grand. Dans la Figure #28, le mouvement vertical utilise le domaine magnétique externe.

Une autre approche pour des aimants utilisés dans une application parallèle, mais avec un mouvement vertical, est montrée dans la Figure #29. Note que cette vue montre les axes y-z. Les états de fermeture
et d’ouverture sont clairement indiqués pour plusieurs positions de l’aimant.

Dans la Figure #30, l’aimant est perpendiculaire à l’interrupteur Reed. Ici, l’axe x-y est montré avec les points relatifs de fermeture, de maintien et d’ouverture. Le mouvement parallèle de l’aimant se fait le long de l’axe x, mais décalé d’une distance y par rapport à l’axe x. Ici, deux fermetures et deux ouvertures peuvent se produire.

Dans la Figure #31, l’aimant est à nouveau perpendiculaire à l’interrupteur Reed. Le mouvement de l’aimant reste parallèle, mais sur et le long de l’axe x. Aucune fermeture de l’interrupteur Reed ne se produit.

Mouvement perpendiculaire

Dans la Figure #32, l’aimant est perpendiculaire à l’interrupteur Reed. Ici, l’axe x-y est montré avec les points relatifs de fermeture, de maintien et d’ouverture. Le mouvement de l’aimant se fait le long de l’axe y, mais décalé d’une distance x par rapport à l’axe y. Ici, deux fermetures et deux ouvertures peuvent se produire comme indiqué.

Avec les limites de fermeture et d’ouverture ci-dessus relatives au positionnement de l’aimant, un ensemble de configurations de fermeture et d’ouverture peut être mis en place lorsque l’aimant
se déplace sur plus d’un axe, c.-à-d. mouvement rotatif, etc. De plus, dans les cas ci-dessus, nous avons maintenu le mouvement de l’interrupteur Reed fixe en position.

En maintenant l’aimant fixe et en déplaçant l’interrupteur Reed, si l’application le demande, on s’attendrait aux mêmes fermetures et distances d’ouverture. Il peut y avoir plusieurs pôles sur un même aimant, et dans ces conditions les points de fermeture et d’ouverture changeront. Des essais peuvent être nécessaires pour déterminer les points de fermeture et d’ouverture.

Dans la Figure #33, l’aimant est perpendiculaire à l’interrupteur Reed. Ici, l’axe x-y est montré avec le mouvement relatif de l’aimant le long de l’axe y réel, et le mouvement de l’aimant est fixe par rapport à l’axe x. Ici, aucune fermeture ne se produit.

Utiliser un aimant de polarisation

Polariser un interrupteur Reed avec un autre aimant permettra un fonctionnement normalement fermé. Approcher un autre aimant, de polarité opposée, à proximité de l’ensemble aimant/interrupteur Reed
ouvrira les contacts. Voir la Figure #34.

De plus, l’utilisation d’un aimant de polarisation permet le fonctionnement de l’interrupteur Reed dans la zone de maintien ou la zone d’hystérésis, créant ainsi un capteur bistable. (voir la Figure #35) Dans cette situation,
il faut faire très attention au positionnement exact de l’aimant de polarisation, et l’aimant de fonctionnement doit être limité à certaines zones. Pour basculer d’un état bi-stable à l’autre, la polarité ou la direction de l’aimant de fonctionnement doit être inversée.

Standex Detect a développé un capteur pont qui peut fonctionner soit en mode normalement ouvert, soit en mode normalement fermé. Lorsqu’une feuille de matériau ferromagnétique
(porte métallique, etc.) est approchée du capteur, l’interrupteur Reed se ferme ; lorsqu’elle est retirée, les contacts s’ouvrent (Figure #36). Aucun aimant externe n’est nécessaire pour
faire fonctionner le capteur pont (voir notre série MK02).