Tổng quan
- Tín hiệu công tắc là các trạng thái ON/OFF được số hóa được sử dụng để kiểm soát hệ thống.
- Công tắc Reed sử dụng từ trường để hoàn thành mạch, với những hạn chế về khả năng xử lý dòng điện.
- Rơ-le điện từ cho phép kiểm soát dòng điện lớn một cách an toàn thông qua các dòng điện điều khiển nhỏ.
- Transistor cung cấp khả năng truyền tín hiệu nhanh chóng và phức tạp mà không bị giới hạn bởi các công tắc reed.
- Đầu ra logic, như TTL và CMOS, sử dụng các mức điện áp để truyền tải tín hiệu nhị phân cho giao tiếp số.
1. Cách sử dụng công tắc Reed?
Hiểu về tín hiệu công tắc: Tín hiệu công tắc chuyển đổi các trạng thái ON/OFF thành định dạng 1/0, sắp xếp chúng thành các chuỗi có ý nghĩa theo thời gian, giống như mã Morse, để điều khiển hệ thống một cách số. Các đồng hồ lưu lượng cung cấp các loại đầu ra xung bao gồm công tắc reed, transistor (mạch NPN và PNP), thiết bị logic, cảm biến Namur (xung dòng điện) và cuộn điện từ. Bài viết này sẽ giới thiệu một số giao tiếp công tắc thông dụng.
Cấu trúc của công tắc reed đóng kín hai tấm reed bên trong một ống thủy tinh, với lớp kim loại bền và cứng (thường là rhodium và ruthenium) trên các điểm tiếp xúc để kéo dài tuổi thọ. Để ngăn chặn sự oxy hóa của các tấm reed kim loại, ống thủy tinh thường được bơm đầy khí trơ, hoặc thậm chí được tạo chân không để nâng cao hiệu suất. Nguyên lý hoạt động của công tắc reed rất đơn giản: khi một từ trường tiếp cận, lực hút từ sẽ vượt qua độ đàn hồi của các tấm reed, khiến chúng tiếp xúc và hoàn thành mạch. Tuy nhiên, do tính chất mỏng manh của chúng, công tắc reed có những giới hạn vốn có về lượng dòng điện mà chúng có thể mang.
2. Rơ-le điện từ
Rơ-le điện từ sử dụng một dòng điện nhỏ để điều khiển một dòng điện lớn hơn, tương tự như công tắc reed nhưng sử dụng một nam châm điện thay vì nam châm vĩnh cửu. Khi nam châm điện được cấp điện, lực điện từ của lõi sẽ di chuyển điểm tiếp xúc chung để hoàn thành mạch. Chúng được sử dụng để xử lý các dòng điện lớn hoặc cung cấp cách điện hoàn toàn vì lý do an toàn, vì việc trực tiếp xử lý các thiết bị có dòng điện cao có thể nguy hiểm.
3. Transistors
Transistor, hay còn gọi là "công tắc không tiếp xúc," giải quyết vấn đề hao mòn và các vấn đề khác liên quan đến các công tắc dựa trên tiếp xúc. Độ dẫn điện của bán dẫn, nằm giữa dẫn điện và cách điện, có thể được thay đổi bởi các tín hiệu điện khác.
Transistor sử dụng khả năng của vật liệu bán dẫn để chuyển từ cách điện sang dẫn điện, được điều khiển từ bên ngoài để quản lý trạng thái ON (đang dẫn) và OFF (không dẫn). Không có cấu trúc cơ học của nam châm và tấm reed, tín hiệu của transistor nhanh hơn và có thể mang theo các tín hiệu phức tạp hơn ngoài các trạng thái đơn giản.
Các đồng hồ lưu lượng kiểu bánh xe chóp AxleSense được cấp bằng sáng chế của LORRIC sử dụng OCT để giao tiếp có dây dựa trên nguyên lý này, với thêm bảo vệ ghép quang để đảm bảo các chức năng khác không bị ảnh hưởng nếu mạch công tắc bị hỏng từ bên ngoài.
4. Các giao diện đầu ra logic khác
Đầu ra logic không phải là tín hiệu công tắc mà là các tín hiệu logic thuần túy, thường chuyển đổi giữa hai mức điện áp được xác định trước, được định nghĩa là logic 0 và logic 1. Điện áp đầu ra thấp gửi tín hiệu "0", trong khi điện áp đầu ra cao gửi tín hiệu "1". Các giao diện đầu ra logic phổ biến nhất là TTL và CMOS, định nghĩa logic 0 (dưới 0.4V) và logic 1 (trên 2.4V) cho TTL, và cho CMOS, 0 được định nghĩa là dưới 33% điện áp cung cấp và 1 là trên 66%, chuyển đổi thành các tín hiệu tùy thuộc vào mối quan hệ của điện áp cung cấp với các ngưỡng này.