Aplicação de reed switch e proteção de contatos

1. Introdução

Os reed switches são sensores e elementos de comutação elegantes e altamente confiáveis, amplamente usados em controle industrial, segurança, telecomunicações, HVAC, dispositivos médicos e eletrônicos de consumo. Sua construção selada e sem contato externo os torna excepcionalmente resistentes à contaminação e à vibração, e sua baixa resistência de contato inerente e isolação galvânica lhes conferem vantagens substanciais sobre alternativas de estado sólido em muitas aplicações de nível de sinal.

No entanto, os reed switches operam dentro de limites elétricos rigorosos. As lâminas ferromagnéticas seladas em vidro são extremamente finas — tipicamente 0.1 mm — e a abertura entre contatos é medida em mícrons. Essa construção de precisão é a fonte de sua confiabilidade, mas também sua maior vulnerabilidade. Sobrecargas elétricas — mesmo transientes breves de microssegundos — podem soldar, corroer por pites ou fraturar os contatos, destruindo o reed switch instantaneamente ou degradando-o progressivamente.

Este guia oferece um tratamento completo das características dos reed switches, da física do dano aos contatos e de toda a gama de métodos práticos de proteção para aplicações CC e CA, abrangendo todos os tipos de dispositivos de proteção de uso comum.

2. Construção e princípios de funcionamento

2.1 Construção interna

Um reed switch é composto por duas lâminas ferromagnéticas de liga de níquel-ferro (reeds) seladas hermeticamente dentro de um tubo de vidro borossilicato, preenchido com gás inerte (normalmente nitrogênio ou uma mistura de nitrogênio/hidrogênio) a uma pressão acima da atmosférica. As pontas das lâminas são revestidas com uma liga de metal precioso — mais comumente ródio, rutênio ou ouro sobre níquel — para minimizar a resistência de contato e evitar a oxidação. A atmosfera inerte e os contatos de metal precioso são, em conjunto, os principais motivos da excepcional estabilidade de contato do reed switch ao longo do tempo.

2.2 Funcionamento

Quando um campo magnético de intensidade suficiente (o campo de operação, medido em ampère-espiras ou militesla) é aplicado axial ou lateralmente ao reed switch, as duas lâminas assumem polaridades magnéticas opostas e se atraem. A força de fechamento do contato é muito pequena (tipicamente 5–50 gramas-força), o curso do contato é extremamente curto (tipicamente 50–100 µm) e o material das lâminas trabalha bem abaixo do seu limite elástico na operação normal. Quando o campo magnético cai abaixo do campo de liberação, a própria elasticidade das lâminas faz com que se separem.

Esse funcionamento puramente mecânico — sem atrito deslizante e sem exposição do metal de contato à atmosfera — é a base da longa vida útil do reed switch, que pode ultrapassar 1 × 10⁹ operações quando corretamente aplicado.

2.3 Principais especificações elétricas

Toda folha de dados de reed switch especifica um conjunto de valores máximos absolutos que nunca devem ser excedidos, nem simultânea nem individualmente. Os quatro parâmetros críticos são:

3. Mecanismos de falha dos contatos

3.1 Pico indutivo (força contraeletromotriz)

Qualquer carga indutiva — bobina de relé, solenoide, enrolamento de motor, primário de transformador — armazena em seu campo magnético uma energia proporcional a ½LI². Quando o reed switch abre e interrompe a corrente nessa indutância, o colapso do campo magnético gera uma força contraeletromotriz dada por:

V_spike = L × (dI/dt)

Como a separação dos contatos ocorre em microssegundos, o dI/dt é extremamente elevado, produzindo picos de tensão que podem chegar a dezenas ou centenas de vezes a tensão de alimentação. Esse pico aparece diretamente sobre os contatos que se abrem, excedendo facilmente sua tensão de ruptura e causando um arco destrutivo. Arcos repetidos corroem o revestimento de metal precioso, aumentam a resistência de contato, geram vapor metálico condutor que faz ponte na abertura e, por fim, soldam ou fraturam as lâminas.

3.2 Corrente de partida capacitiva (efeito da taxa de subida)

Quando um reed switch fecha sobre uma carga capacitiva — incluindo qualquer circuito com capacitância de cabo significativa ou capacitores de filtro — o capacitor inicialmente se comporta como um curto-circuito. A corrente instantânea é limitada apenas pela resistência série do circuito, muitas vezes muito pequena. Esse pico de corrente pode exceder brevemente em uma ordem de grandeza a corrente máxima de comutação do reed switch, causando microssoldagem dos contatos.

Cabos longos são uma fonte oculta de carga capacitiva. Um trecho de 100 m de cabo blindado típico pode apresentar 10–20 nF de capacitância — o suficiente para causar corrente de partida significativa mesmo ao comutar tensões CC modestas.

3.3 Corrente de partida de lâmpadas incandescentes

Filamentos de tungstênio frios têm resistência cerca de 10 a 15 vezes menor que a resistência de operação (a quente). Uma lâmpada de 60 W / 240 V tem resistência a quente de ~960 Ω, mas resistência a frio de ~60–90 Ω, produzindo uma corrente de partida de 2.5–4 A em 240 V — frequentemente acima da corrente de comutação do reed switch. Além disso, essa corrente de partida dura 50–100 ms até o filamento atingir a temperatura. Até lâmpadas LED com fontes chaveadas capacitivas podem produzir correntes de partida severas.

3.4 Tensões induzidas por fiação adjacente

Campos elétricos na frequência da rede e transientes de alta frequência (gerados por inversores de motor, fontes de alimentação, relés ou descargas atmosféricas) podem se acoplar de forma indutiva ou capacitiva a cabos de sinal não blindados instalados nas proximidades. No momento da comutação, essas tensões induzidas podem exceder a especificação dos contatos, mesmo quando a carga nominal está bem dentro da especificação.

4. Proteção de contatos em circuitos CC

Em circuitos CC, a principal necessidade de proteção é suprimir o pico de força contraeletromotriz indutiva. Há vários tipos de dispositivos disponíveis, cada um com características, vantagens e limitações diferentes. A escolha correta depende da tensão de alimentação, dos requisitos de velocidade do circuito (quão rápido a bobina deve se desenergizar) e da sensibilidade a custo.

4.1 Diodo de roda livre (flyback)

O diodo de roda livre é a solução mais simples, de menor custo e mais eficaz para proteger cargas indutivas CC quando o tempo de resposta do circuito não é crítico. O diodo é ligado em antiparalelo com a carga indutiva (anodo no barramento negativo, catodo no positivo). Quando o reed switch abre, o pico indutivo polariza o diodo diretamente, oferecendo um caminho de recirculação de baixa impedância para a corrente em colapso. A tensão de pico fica limitada a aproximadamente uma queda de tensão direta de diodo (0.7 V) acima do barramento de alimentação.

Seleção de componentes

• Tensão de ruptura — deve exceder a tensão de alimentação. Para um sistema de 24 V CC use um diodo de no mínimo 50 V; para um sistema de 48 V use 100 V. Recomenda-se margem de segurança de 2×.
• Corrente nominal — deve ser igual ou superior à corrente de regime da bobina. O 1N4007 padrão (1 A, 1000 V) atende à maioria das bobinas de relé e solenoide até 24 V.
• Limitação — liberação lenta: o diodo aumenta significativamente o tempo de desenergização da bobina (em 5–10×), pois a corrente decai lentamente pela resistência da bobina. Use um Zener ou TVS em série se for necessária liberação rápida.

4.2 Diodo Zener (em série com o diodo de roda livre)

Adicionar um diodo Zener em série com o diodo de roda livre (anodo do Zener na bobina, catodo do diodo de roda livre no barramento positivo, ambos em antissérie) limita a força contraeletromotriz a uma tensão definida (tensão de alimentação + tensão Zener), em vez de a uma única queda de diodo. Isso aumenta significativamente a velocidade de desenergização da bobina — proporcionalmente à tensão de grampeamento — e continua protegendo o reed switch.

4.3 Diodo supressor de transientes (TVS)

O diodo TVS (ou Transzorb) é um componente de grampeamento projetado para esse fim, com impedância dinâmica muito baixa, capaz de absorver grandes transientes de energia em tempo muito curto. Dispositivos TVS bidirecionais grampeiam picos de ambas as polaridades, sendo adequados mesmo quando há possibilidade de inversão de polaridade. Diferentemente de um Zener padrão, o TVS é otimizado para grampear pulsos de alta energia em nanossegundos.

Seleção de componentes

• Tensão de standoff (V_r): selecione ≥ tensão de alimentação. Para 24 V CC use um TVS com standoff de 26 V ou 28 V.
• Tensão de grampeamento (V_c): deve ficar abaixo da tensão máxima de comutação do reed switch. Para um TVS com standoff de 26 V, a tensão de grampeamento na corrente nominal é tipicamente 42 V — bem dentro de um reed switch de 200 V.
• Potência de pico de pulso (P_pk): deve exceder a energia armazenada na indutância. P_pk = ½LI² / τ, onde τ é a constante de tempo de amortecimento. Dispositivos de 500 W a 1500 W (séries P6KE ou 1.5KE) atendem à maioria das aplicações com bobinas de relé.

4.4 Varistor de óxido metálico (MOV)

O MOV (varistor) é um resistor dependente de tensão com característica altamente não linear. Abaixo da tensão de grampeamento, apresenta resistência muito alta; acima dela, a resistência cai bruscamente e ele absorve a energia do surto. Os MOVs são bidirecionais e de baixo custo, o que os torna populares em aplicações CC e CA.

Seleção de componentes

• Tensão do varistor (V_nom): escolha de modo que o dispositivo permaneça no estado de alta resistência durante a operação normal. V_nom ≥ 1.2 × V_supply para circuitos CC. Para 24 V CC use um MOV de 33 V ou 39 V.
• Capacidade de energia (J): deve exceder a energia armazenada na bobina. Uma bobina de 5 mH / 100 mA armazena apenas 25 µJ — ínfimo comparado às especificações até de um MOV pequeno.
• Degradação: os MOVs se degradam a cada surto absorvido. Em aplicações de alto número de ciclos (>10,000 operações/dia), considere substituir os MOVs periodicamente ou usar diodos TVS, que se degradam menos.

4.5 Rede snubber RC (sobre os contatos do reed switch)

Além do grampeamento no lado da carga, um snubber RC ligado diretamente sobre os contatos do reed switch trata o problema da taxa de subida. Quando os contatos abrem, a rede RC fornece um caminho alternativo para a corrente, limitando a taxa de subida da tensão (dV/dt) sobre os contatos. Isso impede que um dV/dt elevado reacenda um arco entre os contatos que se abrem (um modo de falha chamado “efeito de taxa” ou “trepidação de contato”).

Seleção de componentes — snubber RC em CC

Em aplicações CC, o snubber RC é uma medida secundária, complementando um grampeador principal (diodo / TVS / MOV). Valores típicos:

• Resistor (R): 47 Ω a 470 Ω. O resistor limita a corrente de descarga do capacitor pelos contatos no fechamento. R maior = menos corrente de partida, porém limitação de dV/dt menos eficaz.
• Capacitor (C): 10 nF a 100 nF (não polarizado, cerâmico X7R ou de filme). Deve ser especificado para 2 × a tensão de alimentação. Capacitores de filme são preferíveis para suportar pulsos.
• Potência do resistor: P = ½CV²f, onde f = frequência de comutação. A 10 Hz, 24 V, 100 nF: P = 0.5 × 100 × 10⁻⁹ × 576 × 10 = 0.29 mW — desprezível.

4.6 Boa prática em CC — proteção combinada

Para uma comutação robusta de cargas indutivas CC, use ambos:

• Lado da carga: um diodo de roda livre (ou TVS para liberação mais rápida) diretamente sobre a carga indutiva — ele absorve a energia.
• Lado do reed switch: um snubber RC (100 Ω + 10–47 nF) sobre os contatos do reed switch — ele limita o dV/dt e suprime os arcos de ricochete dos contatos.

4.7 Comparação de dispositivos de proteção CC

5. Proteção de contatos em circuitos CA

Aplicações CA apresentam desafios adicionais. A polaridade alternada da alimentação impede o uso de dispositivos unidirecionais (diodos padrão) sobre a carga. A forma de onda CA também cria passagens por zero repetidas, tornando mais complexas as interações capacitivas/indutivas. Os três principais métodos de proteção em CA são snubbers RC, MOVs e dispositivos TVS bidirecionais.

5.1 Rede snubber RC (rede Zobel) — proteção CA principal

A rede RC série (às vezes chamada de rede Zobel) ligada sobre a carga indutiva é o método de proteção CA padrão e preferido. Ela trata simultaneamente dois riscos: o capacitor fornece um caminho alternativo para a energia do pico indutivo quando o reed switch abre, e o resistor limita a corrente de descarga do capacitor pelos contatos quando o reed switch fecha novamente.

Seleção de componentes — snubber RC em CA

As fórmulas a seguir fornecem valores iniciais práticos. Recomenda-se ajuste fino com osciloscópio nos projetos finais:

Onde V = tensão de pico da alimentação CA (170 V para 120 V CA RMS; 340 V para 240 V CA RMS) e I = corrente de carga em ampères.

5.2 Varistor de óxido metálico (MOV) — aplicações CA

Os MOVs são altamente eficazes na absorção de picos de tensão de alta energia em alimentações CA, incluindo os causados por cargas indutivas, comutação de correção do fator de potência e transientes externos. Em CA, escolha um dispositivo cuja tensão CA contínua nominal (V_ac) seja igual ou superior à tensão RMS de alimentação, com margem de segurança adequada.

Seleção de componentes — MOV em CA

• Tensão CA nominal (V_ac): no mínimo V_ac ≥ V_{supply_RMS} × 1.1 (margem de sobretensão de 10%). Para 240 V CA use um MOV de 275 V ou 320 V.
• Capacidade de energia: deve exceder ½LI². Uma bobina de relé de 240 V / 0.5 A com L = 1 H armazena 0.125 J — um MOV de disco de 14 mm (por ex. S14K275) pode absorver até 25 J.
• Limitação: o MOV sozinho não limita totalmente o dV/dt nos contatos durante a comutação. Para proteção completa, combine o MOV com um snubber RC.

5.3 Boa prática em CA — MOV combinado com snubber RC

Para as aplicações CA mais exigentes — grandes cargas indutivas, operação com alto número de ciclos ou reed switches sensíveis — combine um MOV (para absorver grandes transientes de energia) com um snubber RC (para limitar o dV/dt e a corrente de partida nos contatos). Essa abordagem com dois dispositivos oferece proteção complementar a um custo modesto.

5.4 Comparação de dispositivos de proteção CA

6. Considerações sobre cargas especiais

6.1 Cargas de lâmpadas incandescentes

Lâmpadas incandescentes e halógenas representam uma condição de comutação particularmente severa por causa da extrema relação entre resistência a frio e a quente. A comutação direta com um reed switch o destruirá rapidamente, a menos que a corrente de partida seja controlada. Existem três abordagens práticas:

• Termistor NTC em série: ligue um termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC) em série com a lâmpada. O NTC limita a corrente de partida a frio sem afetar a corrente de regime. Escolha um NTC especificado para a corrente da lâmpada, com resistência de 5–20 Ω a 25 °C.
• Relé de interface: use o reed switch para acionar um relé de interface (ver Seção 7) ou um relé de estado sólido (ver Seção 8), com a lâmpada ligada aos contatos de potência do relé.
• Indutor em série: adicione um indutor em série (1–10 mH, especificado para a corrente da lâmpada) para limitar a taxa de subida da corrente no fechamento do contato. É eficaz, mas volumoso.

6.2 Cargas de motores elétricos

Os reed switches NÃO devem ser usados para comutar diretamente motores elétricos, incluindo pequenos motores CC. Mesmo motores pequenos (1–5 W) geram esforços severos nos contatos devido a:

• Alta corrente de partida na arrancada (3–8× a corrente de operação)
• Arcos no comutador gerando transientes de tensão de alta frequência
• Força contraeletromotriz em travamento ou inversão de sentido
• Indutância da armadura produzindo picos de comutação

Em aplicações de controle de motores, use sempre o reed switch como entrada de sinal para um driver de motor de estado sólido, relé ou contator especificado para a carga do motor.

7. Relé de interface

O relé de interface (intermediário) é a técnica de proteção mais universal. O reed switch aciona apenas uma pequena bobina de relé de baixa potência — bem dentro de suas especificações e facilmente protegida com um diodo de roda livre — enquanto os contatos do relé, especificados para a carga total, comutam a carga perigosa. Isso proporciona isolação elétrica completa entre o circuito sensível do reed switch e o circuito de potência.

Quando usar um relé de interface

• A carga é indutiva, capacitiva ou uma lâmpada — e a proteção adequada é complexa ou cara.
• A tensão ou corrente da carga excede as especificações máximas do reed switch.
• A carga é um motor, contator ou válvula solenoide.
• É necessária isolação galvânica entre o circuito de controle e o circuito de carga.
• Cabos longos transportam tensões induzidas pela fiação de rede adjacente.

8. Interface com relé de estado sólido (SSR)

Relés de estado sólido são dispositivos semicondutores que proporcionam isolação elétrica completa entre uma entrada de controle de baixa potência (tipicamente 3–32 mA a 3–32 V CC) e uma saída de carga de alta potência (25 A, 280 V CA ou mais). A entrada de controle normalmente é um LED que aciona um acoplador óptico, consumindo apenas alguns miliampères — bem dentro das especificações do reed switch, mesmo sem componentes de proteção.

Vantagens da solução com SSR

• A comutação na passagem por zero (a maioria dos SSRs CA comuta apenas nas passagens por zero da tensão CA) elimina totalmente a corrente de partida e a formação de arcos.
• Nenhum contato mecânico no circuito de carga — vida útil ilimitada dos contatos de carga.
• A entrada de controle é puramente resistiva — nenhum pico indutivo sobre o reed switch.
• Adequado para motores CA, grandes conjuntos de lâmpadas e aplicações com alto número de ciclos.

9. Seleção de cabos e práticas de instalação

9.1 Seleção do tipo de cabo

9.2 Práticas de blindagem e aterramento

• Aterramento em uma única extremidade: conecte a blindagem do cabo ao terra em apenas UMA extremidade (normalmente no lado do controlador/CLP) para evitar correntes de laço de terra.
• Continuidade da blindagem: a blindagem deve ser o condutor mais externo e envolver completamente os condutores de sinal. O fio dreno deve fazer contato de 360° com a carcaça do conector na extremidade aterrada.
• Afastamento: não passe cabos de sinal de reed switch no mesmo eletroduto ou eletrocalha que a fiação de potência da rede. Mantenha afastamento mínimo de 100 mm (300 mm perto de inversores de frequência).
• Área do laço: no próprio reed switch, mantenha os fios de ligação tão curtos quanto possível. Minimize a área do laço formado pelo reed switch e seus fios de conexão.

9.3 Efeitos da capacitância do cabo

Cabos longos contribuem com capacitância em paralelo com os contatos do reed switch. Quando o reed switch abre, essa capacitância se carrega através da carga — criando uma corrente de partida no fechamento seguinte. Para cabos acima de 20 m, meça ou calcule a capacitância do cabo (tipicamente 100–200 pF/m para cabo blindado) e garanta que os valores do snubber RC considerem essa capacitância adicional.

10. Guia de seleção da proteção

A tabela-resumo a seguir oferece um guia rápido de seleção com base no tipo de carga e na alimentação:

11. Resumo — regras principais

• Especificações: nunca exceda nenhuma das quatro especificações do reed switch: tensão de comutação, corrente de comutação, corrente de condução ou potência de comutação — todas devem ser atendidas simultaneamente.
• Cargas indutivas CC: todas as cargas indutivas em circuitos CC devem ter um diodo de roda livre, TVS, MOV ou snubber RC sobre a bobina da carga — sem exceção.
• Cargas indutivas CA: todas as cargas indutivas em circuitos CA devem ter um snubber RC série sobre a carga. Adicione um MOV em aplicações exigentes.
• RC no lado do reed switch: adicione um snubber RC (100 Ω / 10–47 nF) diretamente sobre os contatos do reed switch como proteção complementar para todas as cargas indutivas e para qualquer cabo acima de 10 m.
• Cabeamento: use cabo blindado em trechos acima de 5 m, ou em qualquer ambiente com inversores de frequência, inversores ou equipamentos de comutação de rede nas proximidades. Aterre a blindagem em apenas uma extremidade.
• Relé de interface / SSR: use um relé de interface ou relé de estado sólido para motores, grandes bobinas de contator, lâmpadas ou qualquer aplicação em que as características da carga sejam incertas ou possam mudar.
• Verificação: teste cada aplicação com um osciloscópio sobre os contatos do reed switch durante a operação normal. A forma de onda de tensão na abertura não deve exceder 80% da tensão de comutação nominal do reed switch.

12. Glossário

Ampère-espiras

Unidade usada para medir a intensidade de um campo magnético. No contexto dos reed switches, descreve a intensidade de campo necessária para operar o reed switch, combinando a corrente elétrica e o número de espiras de fio que produzem o campo.

Arco / formação de arco

Faísca elétrica brilhante que salta através de uma abertura — como entre contatos que se abrem — quando a tensão é alta o suficiente para ionizar o ar ao redor. Arcos repetidos corroem as superfícies de contato e acabam destruindo o reed switch.

Indutância da armadura

Propriedade de armazenamento de energia magnética do enrolamento rotativo de um motor. Quando a corrente do motor é interrompida, essa energia armazenada produz um pico de tensão que pode danificar os contatos.

Força contraeletromotriz (back-EMF)

Pico de tensão gerado quando a corrente em uma bobina, solenoide ou enrolamento de motor é cortada subitamente. Com o colapso do campo magnético, surge uma tensão reversa que pode ser muitas vezes a tensão de alimentação e danifica contatos desprotegidos.

Vidro borossilicato

Vidro resistente ao calor e quimicamente estável, usado para formar o tubo selado que abriga os componentes internos de um reed switch, protegendo os contatos contra contaminação e umidade.

Capacitância do cabo

Capacidade de um cabo de armazenar carga elétrica entre seus condutores. Cabos longos podem armazenar carga suficiente para produzir uma corrente de partida danosa a cada fechamento do reed switch.

Corrente de condução (Icarry)

Corrente elétrica contínua máxima que um reed switch fechado pode conduzir com segurança sem superaquecer. É um limite térmico, distinto da especificação de corrente de comutação.

Tensão de grampeamento

Tensão máxima que um dispositivo de proteção (como um diodo TVS ou MOV) permite em um circuito antes de começar a conduzir e absorver o excesso de energia.

Arcos no comutador

Faíscas elétricas que ocorrem dentro de um motor quando a corrente é transferida entre as bobinas rotativas da armadura e as escovas fixas. Geram perturbações de tensão de alta frequência que podem danificar contatos próximos.

Trepidação de contato

Abertura e refechamento rápidos e involuntários dos contatos, geralmente causados por ricochete elétrico ou vibração. Acelera o desgaste dos contatos e pode causar mau funcionamento do circuito.

Resistência de contato

Pequena resistência elétrica presente no ponto em que dois contatos se tocam. O aumento da resistência de contato ao longo do tempo indica que os contatos estão sendo danificados por pites ou soldagem.

dI/dt (taxa de variação da corrente)

Taxa com que a corrente elétrica varia no tempo. Quando um reed switch abre e interrompe a corrente muito rapidamente, o alto dI/dt em uma indutância produz um pico de alta tensão.

dV/dt (taxa de subida da tensão)

Rapidez com que a tensão aumenta sobre os contatos à medida que se abrem. Uma subida de tensão excessivamente rápida pode reacender um arco entre os contatos que se abrem — modo de falha conhecido como “efeito de taxa”.

Fio dreno

Fio nu que acompanha a camada de blindagem de um cabo, usado para fazer uma conexão elétrica confiável entre a blindagem e o ponto de aterramento em uma extremidade do cabo.

Interferência eletromagnética (EMI)

Ruído elétrico indesejado irradiado ou conduzido por equipamentos próximos — como motores, inversores de frequência ou fontes de alimentação — que pode interferir em circuitos de sinal sensíveis, como a fiação de reed switches.

Diodo de roda livre (flyback)

Diodo ligado em reverso sobre uma carga indutiva, que fornece um caminho seguro e de baixa resistência para a corrente circular quando o reed switch abre, impedindo que a tensão do pico indutivo atinja os contatos.

Queda de tensão direta (Vf)

Pequena tensão consumida por um diodo quando a corrente o atravessa no sentido normal (direto) — tipicamente cerca de 0.7 V para um diodo padrão, ou cerca de 0.3 V para um Schottky.

Isolação galvânica

Separação elétrica completa entre dois circuitos, de modo que não exista caminho direto de corrente entre eles. Impede que falhas, altas tensões ou ruídos em um circuito afetem o outro.

Laço de terra

Corrente elétrica indesejada que circula em um laço formado quando a blindagem de um cabo é aterrada nas duas extremidades e os dois pontos de terra estão em tensões ligeiramente diferentes. É evitado aterrando a blindagem em apenas uma extremidade.

Pico indutivo

Ver força contraeletromotriz. Surto de tensão produzido quando a corrente em uma bobina ou enrolamento de motor é interrompida subitamente, causado pelo colapso do campo magnético.

Carga indutiva

Qualquer dispositivo elétrico que armazena energia em um campo magnético, como bobina de relé, solenoide, enrolamento de motor ou primário de transformador. Cargas indutivas exigem componentes de proteção para evitar danos aos contatos pela força contraeletromotriz.

Gás inerte

Gás não reativo — normalmente nitrogênio ou mistura de nitrogênio/hidrogênio — usado para preencher o tubo de vidro selado de um reed switch, evitando a oxidação dos contatos de metal precioso.

Corrente de partida (inrush)

Surto de corrente breve e muito grande que flui quando um interruptor fecha pela primeira vez sobre uma carga capacitiva ou de baixa resistência a frio (como uma lâmpada ou um cabo longo), antes de o circuito atingir seu regime normal.

Relé de interface (relé intermediário)

Pequeno relé acionado pelo reed switch para operar um conjunto separado e maior de contatos que comuta a carga real. Isso mantém o reed switch bem dentro de suas especificações elétricas e permite que ele controle cargas pesadas ou perigosas.

Varistor de óxido metálico (MOV)

Componente sensível à tensão que normalmente tem resistência muito alta, mas passa a conduzir rapidamente e absorve a energia do surto quando a tensão excede um nível definido. Adequado para circuitos CA e CC e oferece proteção bidirecional.

Militesla (mT)

Unidade de intensidade de campo magnético usada para especificar o campo necessário para operar ou liberar um reed switch.

Termistor NTC

Resistor cuja resistência diminui à medida que aquece (coeficiente de temperatura negativo). Em série com uma lâmpada, limita a alta corrente de partida a frio e depois se torna praticamente imperceptível para o circuito ao atingir a temperatura de operação.

Campo de operação

Intensidade mínima de campo magnético necessária para aproximar os contatos de um reed switch e fechar o circuito.

Acoplador óptico (optoacoplador)

Componente que transfere um sinal elétrico por meio de um feixe de luz, proporcionando isolação elétrica completa entre entrada e saída. Usado em relés de estado sólido para separar o circuito de controle de baixa potência do circuito de carga de alta potência.

Potência de pico de pulso (Ppk)

Potência instantânea máxima que um diodo TVS pode absorver durante um transiente breve, medida em watts. O dispositivo deve ser selecionado de modo que essa especificação exceda a energia armazenada na indutância protegida.

Contatos de metal precioso

Fino revestimento de metais como ródio, rutênio ou ouro aplicado na ponta de cada lâmina dentro do reed switch. Esses revestimentos minimizam a resistência de contato e evitam a corrosão, contribuindo para a longa vida útil do reed switch.

Snubber RC (rede Zobel)

Combinação em série de um resistor (R) e um capacitor (C) ligada sobre uma carga ou sobre contatos. O capacitor absorve os picos de tensão; o resistor limita a corrente de descarga do capacitor pelos contatos quando eles fecham novamente.

Reed switch

Interruptor acionado magneticamente, composto por duas tiras ferromagnéticas finas e flexíveis (reeds) seladas hermeticamente dentro de um tubo de vidro. Quando um ímã se aproxima, as lâminas se atraem e fazem contato elétrico; quando o ímã é afastado, elas se separam.

Campo de liberação

Intensidade de campo magnético abaixo da qual a elasticidade dos contatos de um reed switch supera a atração magnética e os contatos se separam, abrindo o circuito.

Diodo Schottky

Tipo de diodo semicondutor com menor queda de tensão direta (cerca de 0.3 V) e comutação mais rápida que um diodo padrão. Preferido para proteger circuitos de baixa tensão que operam em 3.3 V ou 5 V.

Cabo blindado

Cabo elétrico com uma camada externa condutora envolvendo os fios de sinal para bloquear a interferência de campos elétricos e magnéticos externos. Essencial para a fiação de reed switches em ambientes eletricamente ruidosos.

Aterramento em uma única extremidade

Prática de conectar a camada de blindagem de um cabo ao terra em apenas uma extremidade (normalmente no controlador). Isso impede que correntes de laço de terra circulem pela blindagem e gerem ruído.

Relé de estado sólido (SSR)

Relé sem partes móveis que usa dispositivos semicondutores para comutar cargas elétricas. Aceita uma pequena corrente de controle de um reed switch e pode comutar grandes cargas CA, normalmente ligando apenas quando a forma de onda da tensão CA passa por zero, para eliminar corrente de partida e arcos.

Tensão de standoff (Vr)

Tensão contínua máxima que um diodo TVS suporta sem começar a conduzir. Deve ser selecionada para ser pelo menos igual à tensão de alimentação normal do circuito protegido.

Corrente de comutação (Imax)

Corrente elétrica máxima que o reed switch pode estabelecer ou interromper no exato instante em que seus contatos fecham ou abrem. Excedê-la causa microssoldagem dos contatos.

Potência de comutação (Wmax)

Potência elétrica máxima (tensão multiplicada pela corrente) que o reed switch pode suportar com segurança no momento da comutação. Essa especificação determina a erosão dos contatos a longo prazo e costuma ser a mais restritiva das quatro principais.

Tensão de comutação (Vmax)

Tensão máxima que pode aparecer sobre os contatos abertos do reed switch. Excedê-la pode causar ruptura elétrica e a formação de um arco através da abertura dos contatos.

Transiente

Pico ou surto breve e repentino de tensão ou corrente, com duração de nanossegundos a alguns milissegundos, que pode danificar componentes sensíveis se não for controlado. Fontes comuns incluem comutação de cargas indutivas, descargas atmosféricas e perturbações na rede elétrica.

Diodo supressor de transientes (TVS)

Dispositivo semicondutor projetado especificamente para grampear picos de tensão muito rapidamente, protegendo circuitos contra danos por transientes. Disponível em versões bidirecionais adequadas para circuitos CA ou circuitos em que a polaridade pode se inverter.

Inversor de frequência (VFD)

Controlador eletrônico de motor que varia a velocidade alterando a frequência da alimentação. Os inversores geram ruído elétrico significativo de alta frequência, que pode interferir em cabos de sinal e circuitos de reed switch próximos.

Tensão do varistor (Vnom)

Tensão nominal de um varistor de óxido metálico na qual ele passa do estado normal de alta resistência para o estado condutor, absorvendo energia. Selecionada para ficar com folga acima da tensão normal de operação do circuito.

Diodo Zener

Diodo especial que, ligado em reverso, conduz em uma tensão precisa e previsível, chamada tensão Zener. Usado em série com um diodo de roda livre para grampear a força contraeletromotriz em um nível definido, permitindo que a bobina se desenergize mais rápido do que com um diodo de roda livre simples.

Comutação na passagem por zero

Recurso da maioria dos relés de estado sólido CA que atrasa a comutação até que a tensão CA passe por zero volt. Isso elimina surtos de corrente de partida e arcos nos contatos que ocorreriam se a comutação acontecesse em um pico da forma de onda.

Rede Zobel

Outro nome para uma rede snubber RC usada em circuitos CA. É composta por um resistor e um capacitor em série sobre uma carga indutiva. O capacitor fornece um caminho para o pico de energia indutiva quando o reed switch abre, enquanto o resistor impede que o capacitor descarregue rápido demais pelos contatos quando o reed switch fecha novamente. O nome vem do engenheiro Otto Zobel, que desenvolveu a teoria de redes subjacente.

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