Reed-schakelaars versus Hall-sensoren

Twee sensoroplossingen voor magnetisch schakelen

De vraag naar reed-schakelaars is in het recente verleden aanzienlijk toegenomen. Dit komt voornamelijk door hun mechanische structuur, die het energieverbruik tot nul terugbrengt wanneer de schakelaar in een passieve toestand verkeert. Daarom zijn reed-schakelaars een aantrekkelijk alternatief voor Hall-effectsensoren voor toepassingen waarbij energie-efficiëntie en een laag energieverbruik van cruciaal belang zijn.

Reed- en Hall-effecttechnologieën zijn gebaseerd op verschillende concepten. Beide worden bestuurd en geactiveerd door middel van een extern magnetisch veld, maar een Hall-sensor heeft nog steeds een elektrisch circuit nodig, dat stroom nodig heeft, zelfs wanneer de sensor in een passieve toestand verkeert. De reed-sensor, aan de andere kant, is een mechanische schakelaar die alleen wordt geactiveerd door een spanningspuls om een belasting te schakelen – dit wanneer de aansturing plaats vindt via een elektromagneet. Als hij niet aangestuurd wordt, verbruikt hij geen energie. Dit belangrijke verschil heeft meerdere gevolgen voor specifieke toepassingen van beide sensortechnologieën.

Specifieke toepassingen
De vraag naar sensoren op basis van reed is de laatste tijd aanzienlijk gestegen tegen de achtergrond van de energietransitie en de eis om prioriteit te geven aan energie-efficiëntie bij de vervaardiging van apparatuur, zegt Martin Reizner, productmanager magnetische positiesensoren EMEA bij sensorfabrikant Standex. Reizner ziet deze trend niet snel ten einde komen. Meer en meer fabrikanten schakelen over op reed-technologie, met name in het geval van witgoed, zoals afwasmachines en koelkasten of apparaten op batterijen. Sensorfabrikanten en klanten richten zich op het minimaliseren van het elektriciteitsverbruik van de applicatie, dat kan worden geoptimaliseerd en/of verminderd in overeenstemming met de vereisten van het apparaat door het gebruik van reed-technologie.
De realiteit is dat beide technologieën hun eigen specifieke toepassingen hebben, voegt Reizner toe. Hij is van mening dat Hall-sensoren beter geschikt zijn voor hogesnelheidstoepassingen in het bereik van 1 kHz en hoger, omdat dit het punt is waar het reed-contact zijn fysieke werkingsgrenzen bereikt. Voor toepassingen met frequenties lager dan 1 kHz raadt Reizner reed-switches aan. Deze toepassingen omvatten o.a. flowmeters, die worden gebruikt in witgoed. Hoewel er nog geen veiligheidsnormen voor reed-switches zijn en elke applicatie een afzonderlijk autorisatie- en veiligheidsgoedkeuringsproces moet ondergaan, bieden ze één belangrijk voordeel ten opzichte van Hall-effectsensoren, namelijk schakelhysteresis.
Vanwege de fysieke kenmerken heeft de mechanische reed-schakelaar een bepaalde mate van hysterese, die het verschil beschrijft tussen de aan- en uitschakelpunten van de reed-schakelaar. Met andere woorden, als een passerende magneet een vooraf gedefinieerd intrekpunt bereikt op bijvoorbeeld 5 mm afstand van de reed-schakelaar, dan zullen de bladen ervan sluiten en is de reed-schakelaar actief. Als de magneet blijft bewegen totdat een vooraf gedefinieerde drop-out positie van 7 mm is bereikt, wordt deze uitgeschakeld op dit punt. Hiermee is de schakelhysterese dus 2 mm. Deze functie kan nodig zijn in bepaalde toepassingen, zoals een watermeter met een schoepenrad op reed-basis. Willekeurige kleine heen en weer gaande bewegingen door watergolven, die het schoepenwiel enigszins kunnen bewegen hebben hierdoor minder invloed op de meting. Fouten op het meetresultaat zijn hierdoor kleiner. Alleen als de waterstroom een bepaalde snelheid bereikt wordt de reed schakelaar met regelmaat geactiveerd behorende bij de draadsnelheid van het rad en wordt er correct gemeten. Met andere woorden, als de reed-schakelaar binnen zijn hysterese beweegt, meet hij geen watereenheden. HAL-effectsensoren hebben daarentegen geen hysterese en missen daarom verschillende in- en uitschakelpunten. Ze worden geactiveerd of gedeactiveerd zodra het water beweegt.