Capteurs Reed versus capteurs à effet Hall

Introduction

Depuis leur introduction il y a plusieurs années, le capteur à effet Hall a captivé l’imagination des ingénieurs de conception. En général, on pensait que si c’est en semi-conducteur, c’est une approche plus fiable, en particulier en comparaison avec des dispositifs électromécaniques. Cependant, plusieurs avantages remarquablement intéressants apparaissent lorsqu’on compare la technologie des capteurs Reed à la technologie à effet Hall.

Mais d’abord, regardons de plus près la technologie des capteurs Reed. Le composant clé du capteur Reed est l’interrupteur Reed, inventé par Western Electric dans les années 1930. L’autre composant majeur est l’aimant ou l’électroaimant utilisé pour ouvrir ou fermer l’interrupteur Reed. Au cours des soixante-dix dernières années, l’interrupteur Reed a connu plusieurs améliorations, le rendant plus fiable, améliorant sa qualité et réduisant son coût. Grâce à ces améliorations majeures des interrupteurs Reed, ils sont devenus le choix privilégié lors de l’intégration dans plusieurs applications critiques où la qualité, la fiabilité et la sécurité sont primordiales.

L’application la plus marquante, et la meilleure preuve de la qualité et de la fiabilité du Reed, est peut-être son utilisation dans les équipements de test automatiques (ATE). Ici, cette technologie est utilisée exclusivement.

Les interrupteurs Reed sont utilisés dans les relais Reed, assurant la commutation des différentes configurations de test pour les circuits intégrés, les ASIC, les tests sur wafer et les tests fonctionnels de cartes de circuits imprimés. Pour ces applications, jusqu’à 20 000 relais Reed peuvent être utilisés dans un seul système. Ici, une défaillance de relais correspond à un taux de défaillance de 50 ppm. Par conséquent, pour répondre à cette exigence, les relais Reed doivent afficher des niveaux de qualité bien meilleurs que 50 ppm. Jusqu’ici, il était impensable d’avoir un dispositif électromécanique avec un tel niveau de qualité. De même, cela vaut aussi pour plusieurs dispositifs à semi-conducteurs. Une fois la phase initiale de tests de qualité opérationnelle passée, les relais Reed doivent ensuite bien fonctionner tout au long de leur durée de vie. Ici, ils ont démontré qu’ils surpassent tous les autres dispositifs de commutation. En effet, dans de nombreux cas, les équipements de test automatiques fonctionnent 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 afin de rentabiliser pleinement leur coût d’investissement élevé ; et, par conséquent, des milliards d’opérations peuvent être nécessaires pendant la durée de vie du relais Reed.

Un autre exemple de leur usage privilégié est celui des capteurs d’airbag, où ils ont fait leurs preuves au fil du temps dans une application de sécurité cruciale. Les capteurs Reed sont actuellement utilisés dans de nombreux équipements de sécurité automobile critiques (détection du niveau de liquide de frein, etc.), ainsi que dans de nombreuses applications médicales, notamment les défibrillateurs, les équipements de cautérisation, les pacemakers et l’électronique médicale où ils isolent de faibles courants de fuite.

Dans les deux technologies, les tailles diminuent. Cependant, en comparant le capteur Reed à un capteur à effet Hall, on observe plusieurs avantages :

Rentable

En général, le coût du dispositif à effet Hall est faible, mais il nécessite une alimentation et des circuits pour fonctionner. De plus, son signal de sortie est si faible qu’il nécessite souvent des circuits d’amplification
également. Résultat : le capteur à effet Hall peut être nettement plus coûteux que le capteur Reed.

Isolation élevée

L’interrupteur Reed offre une isolation supérieure entre l’entrée et la sortie, ainsi qu’à travers l’interrupteur, jusqu’à 10¹⁵ ohms. Cela réduit les courants de fuite à des niveaux de femtoampères (10¹⁵ ampères). En revanche, les dispositifs à effet Hall présentent des niveaux de fuite de l’ordre du sous-microampère. Dans les dispositifs électroniques médicaux introduits dans le corps humain sous forme de sondes (usage invasif) ou dans les pacemakers, il est très important de ne pas avoir de courant de fuite près du cœur, où des courants en microampères et sous-microampères peuvent altérer l’activité électrique clé du cœur.

Hermétiquement scellé

Le Reed est hermétiquement scellé et peut donc fonctionner dans presque tous les environnements.

Faible résistance de contact

Le Reed présente une résistance en conduction très faible, typiquement jusqu’à 50 milliohms, tandis que l’effet Hall peut se situer dans des centaines d’ohms.

Puissance de commutation

Le Reed peut commuter directement toute une gamme de charges allant du nanovolt au kilovolt, des femtoampères aux ampères, et du continu (DC) jusqu’à 6 GHz. Les dispositifs à effet Hall ont des plages
de sorties très limitées.

Forte sensibilité magnétique

Le capteur Reed offre une large plage de sensibilités magnétiques.

Montage facile

Les capteurs Reed ne sont pas sensibles aux E.D.I., où une décharge électrostatique peut souvent endommager gravement le dispositif à effet Hall.

Haute tension

Les capteurs Reed sont capables de supporter des tensions beaucoup plus élevées (les tailles miniatures sont nominales jusqu’à 1000 volts). Les dispositifs à effet Hall ont besoin de circuits externes pour des valeurs nominales allant jusqu’à 100 volts.

Courant de passage élevé

Les Reed sont capables de commuter une variété de charges, tandis que le capteur à effet Hall ne délivre que des tensions et des courants plus faibles.

Haute résistance aux chocs

Le capteur Reed est généralement testé pour résister à un test de chute de trois pieds, ce qui est comparable au capteur à effet Hall.

Longue durée de vie

Comme le capteur Reed ne comporte pas de pièces d’usure, les charges de faible niveau (<5 V @ 10 mA et en dessous) fonctionneront de manière satisfaisante bien au-delà de milliards d’opérations. Cela rivalise avec les chiffres de MTBF des semi-conducteurs.

Large plage de températures

Le capteur Reed n’est pas affecté par l’environnement thermique et fonctionne généralement de -50° C à +150° C sans ajouts, modifications ni coûts particuliers. Les capteurs à effet Hall
ont une plage de fonctionnement limitée.

Aucune alimentation externe

Idéal pour les appareils portables et alimentés par batterie. Il existe de très bonnes applications des produits Reed. Le choix du Reed adapté dans l’application appropriée est souvent critique. Certaines entreprises de Reed/relais excellent à intégrer des Reed dans des applications critiques où la qualité, la fiabilité et la sécurité sont primordiales.