Герконовый датчик как работает: что это такое, технические характеристики, принцип работы

Содержание

что это такое, технические характеристики, принцип работы

Ни одна современная система охраны, контроля, пожаротушения, экстренного оповещения не может функционировать без применения датчиков, связывающих ее с окружающим миром. Датчики определяют наличие задымления, пыли в воздухе, движение объектов и еще множество других изменений.

Герконовый датчик по-прежнему используется во многих подобных системах благодаря своей надежности.

datchik-gerkon

datchik-gerkon

Что такое геркон

Геркон — электромеханическое устройство, замыкающее либо размыкающее электрические контакты под влиянием магнитного поля, генерируемого электромагнитом, либо постоянным магнитом.

Термин «геркон» означает герметичный контакт. Обусловлено это его конструкцией. Состоит он из двух ферромагнитных пластин, запаянных в стеклянную капсулу с двумя выходными контактами и заполненную инертным газом. Такая оболочка минимизирует воздействие окружающей среды и обеспечивает надежное функционирование устройства.

Колба может содержать азот, иссушенный воздух, иной инертный газ. Также из колбы может быть откачан весь газ до состояния вакуума. Этим добиваются повышения уровня коммутируемого напряжения.

gerkon izolirovanniy kontakt

gerkon izolirovanniy kontakt

Назначение и область применения

Герконовые датчики, несмотря на вытеснение их датчиками Холла, по-прежнему находят применение во многих устройствах и системах:

  1. Клавиатуры синтезаторов и промышленного оборудования. Конструкция датчиков исключает возможность возникновения искры. Поэтому в первую очередь их применяют на взрывоопасном производстве, где присутствуют горючие испарения или пыль.
  2. Бытовые счетчики.
  3. Автоматические системы охраны и контроля положения.
  4. Оборудование, работающее под водой или в условиях высокой влажности.
  5. Телекоммуникационные системы.
  6. Медицинское оборудование.

В системах безопасности применяются устройства, состоящие из геркона и магнита. Они сообщают об открытии или закрытии дверей.

Также применяются герконовые реле, состоящие из контактного датчика и проволочной обмотки. Такая система обладает некоторыми преимуществами: простота, компактность, влагостойкость, отсутствие движущихся деталей.

Используются герконы и в особых областях — это механизмы защиты от перегрузок и короткого замыкания высоковольтных и радиотехнических электроустановок. Также это высокомощные радары, лазеры, радиопередатчики и прочее оборудование, работающее под напряжением до 100 кВ.

Разновидности

В зависимости от нормального состояния контактов устройства разделяют на:

  • замкнутые — цепь размыкается под воздействием магнитного поля;
  • переключаемые — под воздействием поля замыкается один контакт, а при отсутствии поля — другой;
  • разомкнутые — срабатывание геркона происходит при появлении магнитного поля.

В зависимости от конструкции датчики бывают:

  • газовые — стеклянная гильза заполнена сухим воздухом или инертным газом;
  • ртутные — на контакты, дополнительно наносится ртуть, которая способствует улучшению коммутации, минимизирует сопротивление и убирает вибрацию замыкаемых пластин.

Герконы по техническим характеристикам подразделяются на:

  1. Герконы.
  2. Газакон — устройство, обладающее функцией памяти. То есть положение контактов сохраняется после отключения магнитного поля.
  3. Геркотроны — реле с высоковольтной изоляцией. Предназначено для работы в устройствах с напряжением от 10 до 100 кВ.
  4. Герсикон — реле, предназначенное для управления оборудованием и автоматикой с мощностью до 3 кВт. Конструкция характеризуется увеличенным коммутационным током и наличием дугогасительных контактов.

Благодаря разнообразию конструкций герконы продолжают использовать во многих областях.

datchik-gerkon

datchik-gerkon

Принцип действия

Геркон по принципу работы схож с выключателем. Реле состоит из пары токопроводящих сердечников с зазором между ними. Они герметично запаяны в стеклянной колбе с инертной средой, исключающей процесс окисления.

Вокруг колбы размещается управляющая обмотка, питаемая постоянным током. При подаче питания обмотка генерирует магнитное поле, воздействующее на сердечники, и приводит к замыканию контактов между собой.

При отключении катушки от питания магнитный поток исчезает и контакты размыкаются пружинами. Надежность обеспечивается отсутствием трения между контактами, которые, в свою очередь, выполняют роль проводника, пружины и магнитопровода.

Особенностью герконового датчика является то, что на пружины реле в состоянии покоя не действуют никакие силы. Это позволяет им замыкать контакт за доли секунды.

Применяться могут и постоянные магниты. Такие устройства называют поляризованными.

Нормально замкнутые устройства имеют другой принцип функционирования. Под воздействием электромагнитной силы система магнитов заряжает сердечники одним потенциалом, заставляя их отталкиваться друг от друга, размыкая цепь.

Переключаемые герконы состоят из трех контактов. Один из них установлен стационарно и не магнитится, 2 других сделаны из ферромагнитного сплава. При наведении магнитного поля пара разомкнутых контактов замыкается, размыкая пару с немагнитным контактом.

Подключение герконового датчика

Документация, поставляемая в комплекте с датчиками, дает исчерпывающую информацию о том, как подключить геркон.

Для функционирования и безопасности датчика часть реле, генерирующая магнитное поле, монтируется на подвижную часть конструкции. Сам геркон крепится на стационарно установленный элемент конструкции или здания.

Подвижная часть плотно примыкает, воздействуя магнитным полем катушки на контактную сеть геркона и замыкая этим электрическую цепь. Датчик системы информирует о правильном функционировании системы. Как только катушка, расположенная на подвижной части, перестает воздействовать на датчик, сеть размыкается и автоматика сообщает о нарушении целостности системы.

По способу монтажа датчики бывают:

  • скрытого крепления;
  • наружного крепления.

В зависимости от физических свойств поверхности, на которой происходит подключение геркона, бывают:

  • датчики для монтажа на стальных конструкциях;
  • датчики, монтируемые на магнитопассивных конструкциях.

При монтаже герконового реле необходимо помнить о некоторых особенностях установки:

  1. Рекомендуется избегать расположения вблизи источников ультразвука. Он в состоянии оказать негативное воздействие на параметры датчика.
  2. Не допускать расположения рядом с источником постороннего магнитного поля.
  3. Обезопасить колбу датчика от ударов и повреждений. В противном случае газ испарится, нарушится контакт, и сердечники быстро придут в негодность.

Герконовые переключатели не могут коммутировать большие токи в силу маломощности сердечников. Поэтому их нельзя использовать для включения и выключения мощных электрических устройств.

Их включают в маломощную коммутационную схему для контроля реле, которое осуществляет управление оборудованием.

Преимущества

Герконовые датчики обладают следующими преимуществами:

  1. Полная герметичность позволяет использовать их в пожароопасных помещениях и агрессивных средах.
  2. Моментальное срабатывание позволяет использовать их в устройствах с высокой коммутационной частотой.
  3. Исключение дребезга контактов у ртутных датчиков. Они применяются в оборудовании с повышенными требованиями к чистоте сигнала.
  4. Малые габариты от 4 мм, простота конструкции, низкая стоимость изготовления.
  5. Высокая функциональность и универсальность реле.
  6. Возможность коммутировать маломощные сигналы.
  7. Большой температурный диапазон работы — от -55 до + 110 ºC.
  8. Высокая прочность сердечников.
  9. Отсутствие поверхностей трения.

Высокая универсальность, надежность и цена по-прежнему позволяют герконам соперничать с прямыми конкурентами.

Недостатки

Как и все устройства, герконы обладают и недостатками:

  1. Низкая чувствительность магнитов.
  2. Высокая восприимчивость к внешним магнитным потокам. Как следствие, может потребоваться использование дополнительных экранов.
  3. Иногда контакты после снятия магнитного поля могут остаться в замкнутом положении, из которого их не вывести.
  4. Капсула выполнена из тонкого стекла и легко разрушается при падениях и ударах.
  5. При подаче напряжения с низкой частотой контакты самопроизвольно размыкают и замыкают цепь.
  6. При подаче больших токов контакты сердечников могут самопроизвольно размыкаться.

По этим причинам при использовании реле необходимо соблюдать ряд ограничительных мер, указанных в сопроводительной документации.

что это, принцип работы, виды, подключение

Использование датчиков необходимо в системах, где необходим постоянный мониторинг состояния. Обычно это охранные или пожарооповещательные системы. Они бывают разными, однако наиболее известные, простые и дешевые — герконы. Подробнее о том, что такое герконовые датчики и для чего они нужны — читайте в статье.

Герконовые датчики

Что такое герконовый датчик

И в первую очередь, говоря о герконе, нужно определить, что это такое. Герконовый датчик — это электромеханическое устройство, благодаря которому можно разомкнуть или замкнуть электрические контакты. Все это происходит под воздействием магнитного поля, источником которого обычно выступает электро- или постоянный магнит.

Герконовый датчик

Если немного затронуть этимологию его названия, то само слово «геркон» является результатом совмещения слов «герметичный» и «контакт». Это также описывает его конструкцию и дальнейший принцип работы, потому что дает понять, что датчик сделан из ферромагнитных пластин, помещенных в стеклянную капсулу. Подобное позволяет ему нивелировать любое внешнее воздействие, а также быстро реагировать при изменении.

Принцип работы

И когда мы знаем, что такое геркон, разберем принцип его работы. Ближайшей аналогией по отношению к нему можно считать выключатель, потому что его конструкция представляет следующее: реле из двух токопроводящих сердечников, которые расположены в герметичном пространстве с инертной средой. Последнее необходимо для избавления от окисления.

Геркон

Непосредственное же замыкание производится посредством размещения вокруг колбы управляющей обмотки. В нее поступает постоянный ток и, после того как подается питание, обмотка создает магнитное поле. Оно же оказывает действие на сердечники, что в итоге приводит к замыканию — это полный принцип действия геркона.

Следовательно, что при отключении питания нивелируется магнитный поток, а контакты размыкаются. Так надежность геркона, благодаря которой это устройство до сих пор имеет популярность, обусловлена никелированным трением контактов. Помимо, отсутствие какого-либо воздействия в незамкнутом состоянии фактически дает возможность моментального замыкания при необходимости.

Использование постоянных магнитов

Существует также альтернатива в виде использования постоянных магнитов. Их также еще называют магнитными герконовыми датчиками или поляризованными. Вот как он работает: электромагнит заряжает контакты одним и тем же потенциалом, что приводит к их отталкиванию друг от друга. Это в свою очередь размыкает цепь. Нюанс также в том, что в них три контакта: один стационарный и не имеет никакого воздействия магнита, а два других произведены из ферромагнитного сплава за счет чего производится замыкание и размыкание при воздействии магнитного поля.

Виды

Существует также несколько видов этого датчика:

  • замыкающий: в таком типе есть один разомкнутый контакт;
  • переключающий: есть один контакт, отвечающий за переключение;
  • размыкающий: есть один замкнутый контакт.

Датчики

Однако это не единственные различия, что у них есть.

Отличия по конструкции

Помимо всего, герконовые — вне зависимости от типа — датчики, которые имеют различия по их технологиям исполнения. К таковым, как правило, относят:

  1. Сухие. Это простая конструкция, у которой есть очевидные недостатки в виде вибрации при замыкании и размыкании. В бытовом плане их проще выразить в щелчках или дребезге, что также может вызвать множественную коммутацию при передаче сигнала. Эффект весьма нежелательный, однако исправить его нельзя.
  2. Ртутные. Здесь же внутри конструкции есть немного ртути, что смачивает контакты и нивелирует вибрацию. Благодаря ей также производится снижение сопротивления у контакта.

Выбрать один идеальный не получится, потому у каждого есть свои недостатки. Здесь стоит посмотреть на условия использования оного.

Область применения

Герконовый датчик

Теперь касательно того, как и где применяются герконы. И хотя датчики Холла почти что везде вытеснили их ввиду лучших характеристик, остались области, где их использование вполне оправдано:

  1. Синтезаторы и промышленное оборудование. Благодаря конструктивным особенностям полностью исключается появление искры. Это делает незаменимым их использование на том производстве, где есть высокая вероятность взрыва и работа с горючими жидкостями.
  2. Бытовые счетчики. Решение относительно надежное, дешевое и проверенное временем. Нет никакой необходимости его замены.
  3. Системы охраны и положения. Благодаря молниеносной реакции, и как следствие замыканию, герконы попросту в них незаменимы.
  4. Работающее под водой оборудование. Та герметичность, что обеспечивает конструкция, позволяет использовать их под водой. Причем это достаточно надежно даже под давлением.
  5. Телекоммуникационные системы и медицинское оборудование. Благодаря универсальности и стабильности они не заменимы в тех устройствах, где нужна продолжительная работа.
  6. Механизмы защиты. Здесь речь идет о тех системах, что защищают от перегрузок или короткого замыкания при высоковольтных нагрузках.

Стоит также отметить, что в системах безопасности всегда используют аппаратные приспособление из геркона и магнита для индикации открытия и закрытия дверей. Есть еще решения реле с датчиками и обмоткой, что реализует себя в случаях, когда нужна компактность, влагостойкость и отсутствие подвижных элементов.

Как подключить датчик

Если говорить о том, как подключить геркон, то начать стоит со способов монтажа. Креплений всего два:

  • скрытое;
  • наружное.

Учитывать также стоит характеристики поверхности, где будет осуществляться монтаж, потому разделяют две «базы» для подключения:

  • стальная;
  • магнитнопассивная.

Итак, часть реле, которая отвечает за магнитное поле, закрепляется на подвижной части конструкции. Геркон же должен быть установлен там, от чего отходит движущийся элемент. Происходит примерно следующее: движущаяся часть примыкает к стационарной, параллельно производят магнитной поле и замыкая цепь. Если же катушка, благодаря которой функционирует поле, не оказывает никакого воздействия, то происходит размыкание и соответствующая программа сообщит о нарушении. Все достаточно просто, потому что это фактически то, как работают датчики открытия дверей в умных домах.

Особенности установки

К нюансам же, которые нужно учитывать при подключении геркона, относят:

  1. Использование в местах, где есть или может быть ультразвук, не рекомендуется, потому как он может сбить датчик и его настройки.
  2. Если рядом есть еще один источник магнитного поля — его нужно исключить.
  3. Не подвергать колбу ударам, потому как ее деформация приводит к негодности сердечников.

И немного касательно того, как проверить геркон: в первую очередь нужно настроить программу, после проверить работоспособность и, приложить друг к другу еще незакрепленные элементы. После их можно разъединить и посмотреть за реакцией программы, которая отвечает за уведомления. Если все в норме — крепим датчики на нужное место.

Плюсы и минусы

Герконовые датчики

Теперь вкратце о преимуществах:

  1. Благодаря герметичности можно использовать на объектах с высокой пожароопасностью.
  2. Способность быстрого оповещения, что автоматически допускает использования при высокой частоте.
  3. Компактность: минимальный размер — 4 мм.
  4. Нет трения поверхностей сердечников.

И также недостатках:

  1. Магниты зачастую имеют небольшую чувствительность.
  2. Датчик слишком восприимчив к внешним магнитным потокам, что заставляет исключить их из близлежащего радиуса.
  3. Материал капсулы всегда тонкое стекло.
  4. Низкая частота способствует хаотичному замыканию и размыканию сети.

В итоге присутствует некий баланс, который не позволяет сказать, что все плюсы перевешивают минусы, и наоборот. Некоторым покажется, что это делает устройство спорным, однако на самом деле это дает больше вариантов для выбора.

Использование герконовых датчиков до конца не исчезло и навряд ли когда-нибудь это произойдет. Подобное решение надежно и дешево, что полностью оправдывает его использование. Оно также не применяется в критически важных устройствах, когда выход из строя недопустим, а потому априори не сможет испортить что-либо. И не стоит также забывать о герконовых датчиках уровня воды, благодаря которым можно обезопасить свой дом от затопления.

Видео по теме

Хорошая реклама

 

что это такое, назначение и область применения, разновидности

Содержание статьи:

Для быстроты реакции охранной, противопожарной системы, установок экстренного оповещения и контроля применяется герконовый датчик. Элемент выявляет состояние объекта, появление дыма, пыли, предотвращает несанкционированный доступ.

Что такое герконовый датчик

Герконы

Датчик геркон представляет собой прибор электромеханического типа. Он может размыкать и замыкать контакты при воздействии магнитного поля, создаваемого электрическим либо постоянным магнитом.

Расшифровка термина – герметичный контакт, что определяется его конструкцией. Прибор состоит из пары ферромагнитных пластинок, запаянных в капсулу из стекла. Резервуар заполняется инертным газом, азотом, иссушенным воздухом, имеет два выхода. Подобная колба предотвращает воздействие внешних факторов и повышает надежность прибора.

Для повышения коммутируемого напряжения оболочку вакуумируют.

Конструкция и внешний вид

Конструкция геркона

Внешний вид герконового выключателя – герметичная колба из стекла с магнитными контактами-сердечниками. Между ними имеется зазор. Элементы фиксируются сваркой с торцов оболочки и подключаются в сеть внешними частями. Сам датчик выглядит как поплавок и состоит из трех частей:

  • стеклянная колба;
  • контакт переключения;
  • неподвижный контакт.

Благодаря прямоугольным контактам из ферромагнитной проволоки прибор может замыкать сеть. Тип покрытия контактных элементов зависит от мощности и габаритов изделия. Производители используют золото, родий, серебро или пермаллоевую проволоку.

Датчики с инертным газом или вакуумные модификации не подвергаются коррозии.

Классификация герконов

Принцип работы нормально-разомкнутого геркона

Герконовые переключатели подразделяются на виды по нескольким критериям.

Нормальное состояние контактов

Контакты бывают:

  • замкнутые – размыкание цепи происходит посредством магнитного поля;
  • переключаемые/бистабильные – один контакт замыкается при воздействии поля, другой – если его нет;
  • разомкнутые – геркон срабатывает в момент образования магнитного поля.

Принцип действия нормально-замкнутого геркона

Модели с переключаемыми контактами имеют 3 вывода.

Конструкция

Срабатывание переключающего геркона

Существуют такие датчики:

  • гильзовые – стеклянная оболочка заполняется инертным газом либо воздухом;
  • ртутные – для улучшения коммутации, снижения сопротивления и устранения вибраций контакты покрываются ртутью.

Гильзовые герконы имеют сухие контакты.

Технические параметры

В зависимости от технических характеристик бывают:

  • Геркотрон – герконовое реле с изоляцией высоковольтного типа. Работает в сети под напряжением 10-100 кВ.
  • Газакон – модификация, которая запоминает положение контактов после выключения магнитного поля.
  • Герксикон – реле, с помощью которого активируется сигнализация и оборудование мощностью до 3 кВт. Отличается повышенным током коммутации и дугогасительными контактами.

Устройства могут заменить электромеханическое реле.

Принцип работы

Упрощеное изображение конструкции герконового реле

Принцип работы герконового датчика основывается на размыкании или замыкании сети, где он стоит, под воздействием электромагнитного поля. Напряжение магнитного потока определяет положение контактов. Поле генерируется постоянным или электрическим магнитом.

Внутренние контакты прибора намагничиваются в момент попадания под действие силовой линии. Притягивание элементов осуществляется под действием, преодолевающим силу упругости. Так происходит замыкание цепи. При подключении линии к источнику питания ток протекает через устройство.

Это состояние длится до момента прекращения воздействия силовой линии. Контакты размыкаются без магнитного поля. Для повторного замыкания понадобится вновь генерировать поле.

Геркон – это малогабаритный переключатель, работающий от силового воздействия магнитного потока.

Параметры прибора

Технические характеристики основных типов герконовых выключателей

Тип оборудования, к которому относится магнитный герконовый датчик – релейный. Перед его покупкой стоит учитывать следующие характеристики:

  • Время срабатывания. Зависит от времени реакции на появление магнитного поля и не превышает 2 мкс.
  • Сила магнитного поля. Чувствительность зависит от ферромагнетика и габаритов.
  • Мощность коммутации. Предел передаваемой через геркон энергии с учетом материала и сечения контактов.
  • Предельное напряжение. Определяет амплитуду сигнала выдержки аппарата.
  • Сопротивление замкнутых контактов. При меньшей величине теряется меньше сигнальной мощности.
  • Допустимый температурный режим эксплуатации. Зависит от производителя, но чаще всего элемент работает при температуре от -60 до +120 градусов.
  • Частота. Срабатывание происходит на частоте до 1 мГц.
  • Количество циклов коммутации. Определяет число срабатываний.
  • Емкость контактов. Зависит от дистанции между площадками в разомкнутом положении.
  • Физические габариты. Горизонтальный баллон может иметь от 4 мм в длину.

Емкость контактов – паразитный критерий.

Преимущества и недостатки

Малогабаритный геркон рассчитан на ток аналогичный стандартному реле

К положительным факторам применения герконов относятся:

  • отсутствие дребезжания у модификаций с ртутными выводами;
  • надежность – датчик не сломается при падении и превышает показатели стандартного реле в 100 раз;
  • отсутствие рисков обгорания контактов, расположенных в вакууме или инертном газе;
  • малогабаритный датчик рассчитан на ток, аналогичный стандартному реле;
  • наличие гальванической развязки – устройства подключаются к сети последовательно;
  • коммутация слабых сигналов;
  • большое количество включений без трения;
  • эксплуатация без привязки к источнику электричества.

Низкая стоимость приборов обусловлена отсутствие драгоценных и тугоплавких металлов в контактах.

К минусам эксплуатации герконов относятся:

  • большой вес в сравнении с реле с открытыми контактами;
  • необходимость генерации магнитного поля;
  • не всегда выдерживают удары и вибрации;
  • необходимость защиты от внешнего магнитного поля;
  • сложность вывода контактов из замкнутого состояния;
  • ограниченная скорость срабатывания.

При воздействии большого тока происходит самопроизвольное размыкание контактов.

Подключение герконового датчика

Схема управления освещением в прихожей

В комплекте с поплавковым датчиком поставляется документация, регламентирующая процесс подключения. Пошагово работают так:

  1. Узел для создания магнитного поля устанавливается на подвижную часть.
  2. Геркон фиксируется на неподвижной части конструкции.
  3. Замыкание цепи. Подвижная часть должна примыкать плотно для воздействия магнитным полем катушки на контакты.
  4. Получение информации об исправности установки.
  5. Уведомление о нарушении целостности. Катушка прекращает воздействовать на геркон.

Устанавливать датчики можно скрытым или наружным способом на конструкциях из стали или магнитопассивного типа.

Практическое использование в быту

Герконы используются для защиты клавишных синтезаторов и промышленных установок от взрывов, увеличения сроков работы оборудования. Детали управляют механизмами, а датчик уровня поплавковый нужен для замера жидкости в резервуаре.

Герконы ставятся в телевизионную аппаратуру, отображают открытие или закрытие створок. Приборы совместимы с компьютерными или охранными системами – оповещают, закрыта ли дверь, окно.

В электронных счетчиках тока имеются герконовые датчики.

Использование в охранных системах

Простая домашняя сигнализация

Особенность геркона, внедряемого в охранный комплекс – адаптированность к материалу основания. Такой прием исключает влияние магнитного поля конструкции на магнитное поле, нужное для срабатывания устройства.

Датчик работает по принципу магнитной защелки. Выключатель устанавливается на дверной короб, раму, а затем к нему подключается кабель. Открытый способ монтажа обеспечивает просматриваемость устройства, но повышает магнитное поле. Для скрытой установки подходят только чувствительные модификации, реагирующие на магнит. В противном случае существуют риски взлома.

Усиление защиты от несанкционированного проникновения

В стандартном исполнении геркон находится на раме, а магнит – на дверной или оконной створке. Закрытое положение конструкции обеспечивает максимальное приближение магнита к датчику. В момент открытия он удаляется, поэтому злоумышленники легко найдут места установки.

Для повышения защиты прибора используются:

  • Скрытый прибор. Замыкает сигнализационную цепь в момент открытия створки. Минус технологии – открытие створки при помощи дополнительного магнита.
  • Электрический магнит. Особенность электромагнитного замка с герконом – сложность подделки за счет случайной повторяемости сигналов. Защита также срабатывает при задержке импульса.

Для электромагнита нужно напряжение определенной длительности.

Нюансы применения герконов

Применение геркона с магнитом

Перед использованием или установкой герконового датчика нужно учитывать:

  • Прибор не совместим с источниками ультразвука, т.к. изменяет электрические параметры.
  • Магнитное поле влияет на особенности выключателя.
  • При ударе инертный газ разбалтывается, баллон может лопнуть.
  • Переключатель не коммутирует большой ток по причине малой мощности сердечника.

Герконы не подходят для подключения мощной техники.

Миниатюрный герконовый датчик отличается быстродействием и рассчитан на 4-5 млрд срабатываний. Прибор совместим с нагрузкой низковольтной сети и функционирует без привязки к источнику электроэнергии.

Принцип работы герконового датчика — схема подключения герконового датчика, принцип его работы

Герконовый датчик – это прибор, созданный для улучшения технических свойств и срока службы контактов электроаппаратуры. Подключить его можно как своими руками, так и с помощью профессиональных технических служб. Подключение своими руками, в отсутствие соответствующей компетенции, может занять достаточно много времени или вовсе привести к неудачной попытке установки геркона. С помощью сервиса Юду вы в кратчайший срок можете найти и заказать услугу профессиональных служб по подключению герконового реле: достаточно оставить заявку на сайте или выбрать наиболее подходящее предложение из каталога исполнителей.

Что такое магнитный геркон

Магнитный геркон является основным компонентом системы контактного реле в различных электромагнитных схемах. Герконовый датчик содержит два контакта из ферромагнитного сплава, заключенных в стеклянную колбу. Если к контактам поднести магнитный элемент – они замыкаются, образуя непрерывную электромагнитную сеть.

Геркон часто применяется:

  • Для установки датчиков, показывающих открывание дверей в системах охраны, для защиты объекта от нежелательного проникновения
  • Для установки на окна, в качестве датчика, сообщающего об открытии конструкции
  • Для установки на ворота и иную входную группу для защиты от нежелательного проникновения

Разновидности герконовых датчиков

Герконовые датчики по функциональности делятся на:

  • Замыкающие
  • Переключающие
  • Размыкающие

По технологическим особенностям герконы делятся на два типа:

  • Сухие
  • Ртутные: внутри стеклянной конструкции находится капля ртути для уменьшения сопротивления и для недопущения нарушения контактов

Конструктивные особенности герконовых датчиков

По конструкции герконы делятся на:

  • Разомкнутые
  • Замкнутые
  • Переключающие
  • Разомкнутые ртутные

Наиболее распространенным видом герконовых датчиков является разомкнутый геркон. Каждый контакт в стеклянной емкости представляет собой плоскую проволоку. Поверхности контактов покрыты золотом, палладием, радием или серебром, что способствует уменьшению сопротивления и позволяет защитить контакты от коррозии. Пространство стеклянной колбы заполнено водородом, аргоном или азотом, либо просто представляет собой вакуумное пространство, что также способствует повышению антикоррозийных свойств.

Принцип работы герконового датчика

Принцип работы герконового датчика заключен во взаимодействии двух элементов: исполнительной и задающей. Задающая часть схемы работы геркона – это магнит, а исполнительная – сам геркон. Для замыкания контактной цепи геркона необходимо вокруг него создать магнитное поле. Как только магнитное поле исчезает, контакты герконового датчика перестают взаимодействовать.

Размыкающий геркон работает по несколько иной схеме: его магнитные элементы расположены таким образом, что при намагничивании контакты отталкиваются, осуществляя размыкание электрической цепи.

Схема работы переключающего геркона также имеет свои особенности: один из контактов системы сделан из немагнитного металла, а другие – из ферромагнитного. Таким образом,  при магнитном воздействии на геркон, происходит замыкание ферромагнитных контактов, а немагнитные контакты размыкаются.

Схема работы герконового датчика

Для обеспечения замыкания электромагнитной сети герконового датчика и осуществления его работы магнитная часть системы крепится на открываемой конструкции (окно, дверь или ворота), а сам геркон на дверной или оконной коробке. Если дверь закрыта, магнитное поле действует на контактную сеть геркона, замыкая электромагнитную цепь. Датчик охранной системы показывает, что входная группа закрыта. Стоит открыть дверь – магнит перестает действовать, размыкает цепь, заставляя тем самым срабатывать сигнал тревоги.

В документации на датчик есть вся необходимая информация для установки его своими руками.

В зависимости от конструкций, на которые устанавливается геркон, датчики делятся на несколько видов:

  • Датчики скрытого монтажа для стальных конструкций
  • Датчики скрытого монтажа для магнитопассивных конструкций
  • Датчики наружного монтажа для стальных конструкций
  • Датчики наружного монтажа для магнитопассивных конструкций

Тип устанавливаемого геркона определяется в соответствии с массивностью конструкции и материалом, из которого она изготовлена.

Рекомендации для защиты геркона от несанкционированного проникновения

Если вы осуществляете подключение герконового датчика своими руками, то при установке стоит обратить внимание на следующие моменты:

  • Устанавливайте герконовые и магнитные датчики таким образом, чтобы они были направлены друг к другу и установлены на коротком расстоянии. Тогда поднесение постороннего магнита вызовет размыкание электромагнитной цепи, и сработает сигнал тревоги
  • Установите очень тонкую металлическую пластину между герконовым датчиком и магнитом. Она послужит защитным магнитным экраном

Как заказать услугу профессиональных технических служб по подключению герконового датчика

Осуществить подключение геркона своими руками, обладая навыками и знаниями в этой области, не составит труда. Если же компетенции для подключения датчика своими руками не хватает, то лучше обратиться к услугам профессиональных служб, которые осуществят подключение недорого и достаточно быстро. Чтобы заказать такие услуги с помощью сервиса Юду, необходимо:

  • Заполнить заявку на сайте или позвонить по указанным контактным телефонам
  • Установить желаемую цену на услугу
  • Выбрать наиболее подходящее вам предложение
  • Ознакомиться с достоверными отзывами о работе исполнителей
  • Связаться с выбранной службой и договориться о выезде

принцип работы, характеристики, герконовые датчики и сфера их применения

Геркон – термин, обозначающий контакт в герметичной оболочке, управляемый магнитом. Выглядит такая радиодеталь как колба с вытянутой формой. Внутри колбы создается вакуум. Контакты геркона должны перекрываться по своей длине, но расположены близко друг к другу. Таких контактов может быть несколько. Направлены они на разные замыкания цепи.

Когда к контактам приближается магнит, контакты геркона срабатывают и соприкасаются друг с другом. Когда магнитной поле больше не действует, происходит размыкание цепи. Герконы могут быть использованы в самых различных видах датчиков, выключателях и других устройствах. Статья содержит подробное описания устройства герконов и как они могут быть использованы.

Что такое геркон и как применяется в быту?

Герконы: способы управления, примеры использования

Герконы имеют ряд механических и электрических параметров, которые характеризуют их свойства. Эти параметры можно разделить на две большие группы: механические и электрические.

Механические параметры герконов

К механическим параметрам относится магнитодвижущая сила срабатывания. Этот параметр показывает, при каком значении напряженности магнитного поля происходит срабатывание и отпускание контакта. В технической документации это называется как магнитодвижущая сила срабатывания (обозначается Vср) и магнитодвижущая сила отпускания (обозначается Vотп). Немаловажными параметрами геркона, в ряде случаев основными, является скорость его срабатывания и отпускания. Эти параметры измеряются обычно в миллисекундах и обозначаются соответственно как tср и tотп, которые в целом характеризуют быстродействие геркона.

Герконы, имеющие меньшие геометрические размеры обладают более высоким быстродействием. Максимальное число срабатываний, или попросту ресурс, также относится к группе механических параметров. Этот параметр оговаривает, при каком числе срабатываний все свойства геркона, как механические, так и электрические сохраняются в пределах допустимых значений. В технической документации обозначается как Nmax.

Размеры геркона.

Размеры геркона.

Электрические параметры герконов

Эти параметры такие же, как у обычных механических контактов. Сопротивление, измеренное между замкнутыми контактами называется сопротивлением контактного перехода и обозначается как Rк, а сопротивление, измеренное между разомкнутыми контактами есть не что иное, как сопротивление изоляции Rиз. Электрическая прочность геркона. Этот параметр характеризует пробивное напряжение Uпр. Это напряжение в основном определяет качество изоляции между контактами, которое в свою очередь обусловлено качеством вакуума или заполнения колбы инертными газами. Кроме этого пробивное напряжение зависит от величины зазора между контактами и качества их покрытия.

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

Мощность, коммутируемая герконом определяется в основном его конструкцией: материалом и размерами контактов, а также типом покрытия контактных площадок. В технической документации этот параметр обозначается как Pmax. Емкость, измеренная между разомкнутыми контактами обозначается как Cк. Она зависит лишь от геометрических размеров геркона и расстояния между разомкнутыми контактами. Все технические характеристики основных типов герконовых выключателей приведены в таблице ниже:

Что такое геркон и как применяется в быту?

Таблица стандартных технических характеристик герконов.

Достоинства герконовых реле:

  1. Полная герметизация контакта позволяет их использовать герконовые реле в различных условиях влажности, запыленности и т. д.
  2. Высокое быстродействие, что позволяет использовать герконовые реле при высокой частоте коммутаций.
  3. Гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепей управления герконовых реле.6. Расширенные функциональные области применения герконовых реле.
  4. Надежная работа в широком диапазоне температур

Недостатки герконовых реле:

  1. Восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер по защите от внешних воздействий.
  2. Хрупкий корпус герконов, чувствительный к ударам.
  3. Малая мощность коммутируемых цепей у герконов.
  4. Возможность самопроизвольного размыкания контактов герконовых реле при больших токах.

Геркон на бумаге.

Геркон на бумаге.

Особенности и преимущества герконов:

Как уже говорил, контакты геркона находятся в вакууме или в инертном газе и как следствие при работе они слабо обгорают, даже если при замыкании или размыкании между контактами возникает искра.

  • Герконы достаточно долговечные, если не бить геркон и не пропускать очень большие токи, то срок службы геркона бесконечен.
  • Герконы в работе почти бесшумны, слышно только цоканье контактов.
  • Относительно высокое быстродействие.

Недостатки герконов:

  • Герконы очень хрупкие, корпус герконов как правило изготовлен из хрупкого стекла, следовательно их нельзя использовать в условиях сильных вибраций и ударов.
  • Для их срабатывания нужно создать или приложить магнитное поле.
  • Иногда контакты герконов залипают, такое происходит после прохождения больших токов и проскакивания искры при срабатывании контактов, такой геркон необходимо заменить, герконы в основном служат для коммутации небольших токов. Ниже на рисунке Вы можете увидеть фотографию геркона с обгоревшими контактами.

Управление герконом при помощи постоянного магнита

Наиболее прост и распространен способ управления с линейным перемещением магнита. Здесь вполне уместно вспомнить охранную сигнализацию, где магнит укреплен на двери и заставляет срабатывать геркон, когда дверь закрыта. Способ с угловым перемещением магнита используется намного реже, как правило, в тех случаях, когда другие способы применить по какой-либо причине невозможно. Перекрытие магнитного поля шторкой использовалось в клавиатурах различных вычислительных устройств, вплоть до девяностых годов прошлого столетия, а может быть можно встретить где-нибудь и до сих пор.

Материал в тему: Что такое кондесатор

Управление герконом при помощи катушки с постоянным током

Этот способ получил наибольшее распространение при создании герконовых реле. Конструкция этих реле достаточно проста: внутрь катушки с током просто помещается геркон, и при этом не требуется никаких дополнительных пружинок и рычагов, как у обычного реле. Единственный в этом случае недостаток это небольшое количество контактных групп. Если катушку выполнить достаточно толстым проводом, способным пропустить большой ток, то можно получить герконовое токовое реле. Такие реле широко применялись в мощных источниках постоянного тока в качестве датчика системы защиты от перегрузок. Точная настройка уровня срабатывания такого датчика осуществляется резьбовым механизмом, позволяющем плавно перемещать геркон вдоль оси катушки.

герконы в колбе из зеленого стекла.

Герконы в колбе из зеленого стекла.

Преимущества и недостатки герконов

Как и любая вещь герконы имеют свои недостатки и преимущества. Сначала поговорим, естественно, о преимуществах. По сравнению с обычными коммутирующими контактами герконы имеют чуть ли не в 100 раз большую надежность по сравнению с обычными открытыми контактами. Эта надежность обусловлена более высоким сопротивлением изоляции (достигает десятков МегаОм), и большей электрической прочностью: пробивное напряжение у некоторых типов герконов достигает нескольких десятков киловольт. Сравнительные характеристики герконов приведены в таблице ниже:

Что такое геркон и как применяется в быту?

Что такое геркон и как применяется в быту?

Неоспоримым преимуществом герконов является их быстродействие: у некоторых моделей герконов частота коммутации достигает 1000Гц, а скорость срабатывания и отпускания находится в пределах (0,5 – 2,0мс) И (0,2 – 1,0мс) соответственно. Срок службы некоторых герконов доходит до 4 – 5 млрд. срабатываний, что намного выше аналогичного показателя для обычных не защищенных контактов. Также к достоинствам герконов следует отнести легкий способ согласования с нагрузкой а также работа герконов без применения источников электрической энергии.

Недостатки герконов

На фоне достоинств недостатки, наверно, не так уж и велики. Во-первых, это небольшая коммутируемая мощность. Кроме того малое количество контактных групп в одном баллоне а для «сухих» герконов дребезг контактов. К недостаткам же можно отнести также хрупкость стеклянного баллона и в некоторых случаях высокую чувствительность к внешним магнитным полям.

Как подключить геркон.

Как подключить геркон.

Измерение основных электрических параметров

Электрические параметры герконов следует измерять при нормальных климатических условиях, в режимах и условиях, установленных в технических условиях на герконы конкретных типов. При проведении измерений должны быть приняты меры к устранению влияния паразитных внешних магнитных и электри­ческих полей или к их уменьшению, а также не должна возникать вибрация гер­конов, вызывающая изменение параметров. При измерении электрических параметров геркон должен управляться измерительной катушкой без ферромагнитных мате­риалов. Требования к измерительной катушке и положение геркона в ней должны соответствовать установленным в ТУ на герконы конкретных типов.

Измерение магнитодвижущей силы срабатывания, отпускания и коэффициента возврата

Погрешность измерения.за счет влияния внешних элек­трических и магнитных полей не должна превышать 0,5А и не должна быть более 2%. МДС срабатывания определяют по значению тока, про­текающего через измерительную катушку в момент срабатывания геркона. МДС отпускания определяют по значению тока, проте­кающего через измерительную катушку в момент опускания гер­кона. Коэффициент возврата определяют как отношение МДС от­пускания к МДС срабатывания. Момент срабатывания и опускания герконов под воз­действием управляющего магнитного поля определяют методом контроля состояния цепи геркона. При определении МДС срабатывания и МДС отпускания через контакт-детали геркона должен проходить постоянный ток.

МДС срабатывания и МДС отпускания геркона изме­ряют при плавном измерении тока в измерительной катушке. Ток в катушке повышают со скоростью не более 5 А-мс-1 до значения, обеспечивающего МДС, равную МДС насыщения; МДС насыщения равно 2,2 значения наибольшего МДС срабатывания для группы герконов. При МДС насыщения геркон выдерживают в течение времени tH, равному не менее 20 мс. Ток в катушке уменьшают со скоростью не более 5А-мс-1 до значения, обеспечивающего МДС, равную МДС удерживания. Далее со скоростью не более 1 А-мс-1 до отпускания геркона. Момент отпускания фиксируют. Ток в катушке уменьшают со скоростью не более 5 А-мс-1 до нулевого значения. Геркон выдерживают без тока в катушке в течение времени не менее 20 мс.

Что такое геркон и как применяется в быту?

Ток в катушке повышают со скоростью не более 5 А;мс-1 от нулевого значения до значения, обеспечивающего МДС несраба­тывания. Переходят к скоросте не более 1 А-мс-1 до срабатывания геркона. Момент срабатывания фиксируют. При несрабатывании геркона тока в катушке повы­шают до максимального значения МДС срабатывания для данной группы герконов. Если последним измеряемым параметром является МДС, то ток в катушке скачком уменьшают до нулевого значения или про­должают измерение следующего параметра.

МДС (А) определяют по формуле: МДС = Iкат · Nкат

где Iкат – ток через катушку в момент фиксации срабатывания/отпускания; N – число витков измерительной катушки (5000).

Коэффициент возврата определяют по формуле:

Кв = МДС отп / МДС сраб

Относительная погрешность измерения МДС срабатывания и МДС отпускания не должна выходить за пределы ±1 А при из­мерении МДС до 20 А, ±2 А — от 20 до 80 А и ±5% —свыше 80 А с вероятностью не менее 0,95.

использование геркона в датчике.

Использование геркона в датчике.

Измерение временных параметров

Временные параметры, определяют измерением интерва­лов времени в соответствии с временными диаграммами срабатывания и отпускания геркона. Генератор прямоугольных импульсов тока должен обеспечивать на выходе одиночные импульсы или серию импуль­сов с длительностью фронтов, измеренных между уровнями 0,1 и 0,9 их амплитуды, не более 50 мкс на активной нагрузке и ампли­тудой, обеспечивающей в измерительной катушке рабочую МДС. Измеряют интервалы времени срабатывания и отпускания. При измерении времени дребезга не учитывают разрывы цепи менее 10 мкс.

Измерение электрического сопротивления

Сопротивление геркона измеряют при замкнутых кон­такт-деталях с помощью четырехпроводного подключения (токо­вого и потенциального) приборами непосредственного отсчета или методом вольтметра-амперметра на постоянном токе. Измерение сопротивления геркона проводят на уста­новке, электрическая структурная схема которой приведена ниже:

G — источник тока; PV1, PV2 — милливольтметры; RK — калибро­ванный резистор; Е — испытуемый геркон.

Источник тока G должен удовлетворять следующем требованиям: обеспечивать ток в цепи гер­кона не более 0,1 А с погрешно­стью в пределах ±2,5%; иметь максимальное напряже­ние на разомкнутом герконе не более 6В.

Геркон на схеме.

Геркон на схеме.

Измерение влияния внешних электромагнитных полей

Измерительную катушку с герконом располагают в пространстве в трех взаимно перпендикулярных положениях и измеряют МДС срабатывания в каж­дом положении в двух направлениях (при втором измерении катушка расположена так, что ее продольное поле повернуто на 180°). Из полученных значений выбирают большее и меньшее. Разность между ними не должна превышать 0,5 А и быть не более 2%.

Заключение

В статье описаны все подробности устройства и области использования герконов. Более детальную информацию можно узнать в источнике Что такое магнитоуправляемые контакты. 

В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.cxem.net

www.electrik.info

www.electroandi.ru

Предыдущая

РадиодеталиОписание и принцип работы соленоидов

Следующая

РадиодеталиКварцевые резонаторы — принцип работы и сфера применения

принцип работы, схема :: SYL.ru

Любая техника может ориентироваться в окружающей среде только с помощью специальных датчиков, которые позволяют получить необходимую информацию. Они могут быть нацелены на выяснение скорости объекта, состояния, текущих целей или типа изменений в окружающей среде. Одними из самых полезных считаются герконовые датчики. Почему именно так?

Что такое герконовый датчик?

герконовые датчикиДля начала выясним, что собой представляет объект написания статьи. Геркон – это электромеханическое устройство, которое является парой ферромагнитных контактов, что запаяны в герметичную колбу из стекла. Если поднести к ней постоянный магнит или включить электромагнит, то произойдет замыкание. Вот так в общем выглядит схема герконового датчика. Благодаря таким свойствам данные приборы нашли своё применение в качестве концевых выключателей, индикаторов положения и других подобных устройств. Если добавить ещё и электромагнитную катушку, то получится герконовое реле.

Разнообразие и принцип работы

герконовый датчик принцип работыКак же осуществляется разделение на рабочие виды? Как решают, что к чему отнести? Для этого используется деление на три группы, каждая из которых работает по своему принципу. Как функционирует герконовый датчик? Принцип работы:

  1. Имеют замыкающийся контакт. В таких случаях, когда отсутствует магнитное поле, то датчик в разомкнутом состоянии. Когда оно есть, то он замыкается.
  2. Имеют размыкающийся контакт. Когда отсутствует магнитное поле, то датчик в замкнутом состоянии. Когда оно есть, он размыкается.
  3. Имеют переключающийся контакт. Конструктивно отличаются от двоих предыдущих. В первую очередь тем, что имеют три вывода. Так, если отсутствует магнитное поле, то замыкается одна пара. Когда оно есть, то другая.

Классификация может быть проведена исходя из особенностей конструкции:

  1. Используются «смоченные» контакты. Сюда относятся герконы, выводы которых соприкасаются с каплями ртути. Её присутствие уменьшает контактное электрическое сопротивление. Также данный тип отличается низкой вероятностью возникновения дребезга.
  2. Используются «сухие» контакты.

Особенности

герконовый датчик уровня водыКакие же существуют особенности герконового датчика, которые необходимо учитывать при выборе необходимого прибора? Следует сказать, что их довольно много:

  1. Значение напряженности, которое должно быть у магнитного поля, чтобы произошло замыкание контактов.
  2. Коммутируемый ток.
  3. Значение напряженности, которым должно обладать магнитное поле, чтобы происходило размыкание контактов.
  4. Максимальная мощность, что может быть коммутируемая герконом.
  5. Значение электрического сопротивления, которое имеет зазор между сердечниками (интересует только разомкнутое состояние).
  6. Напряжение, при котором возникает пробой геркона.
  7. Сопротивление в контактной области, которое возникает во время замыкания сердечников.
  8. Время, которое проходит между моментами влияния управляющего магнитного поля и замыканием электрической цепи.
  9. Электрическая емкость, которая имеется между выводами геркона, когда он в разомкнутом состоянии.
  10. Время, которое необходимо, чтобы после удаления эффекта магнитного поля произошло размыкание электрической цепи.
  11. Коммутируемое напряжение.
  12. Число срабатываний геркона, при котором основные его параметры будут оставаться в допустимых пределах.

Преимущества

герконовые датчикиКакие позитивные стороны имеют герконовые датчики? Их список таков:

  1. Отсутствует дребезг контактов (относится к герконам, у которых выводы смочены ртутью).
  2. Долговечность. Считается, что если датчик не поддаётся физическим ударам (вследствие падения или при неосторожном обращении), через него не пропускают слишком большой ток, то он может работать бесконечно. Хотя согласно технической документации, число срабатываний всё же ограничено значением в 103—108.
  3. Поскольку контакты геркона расположены в инертном газе или вакууме, то они слабо обгорают, даже когда происходит размыкание или размыкание с возникновением искры.
  4. Данные датчики обладают меньшим размером, чем классические реле, и при этом рассчитаны на точно такой же ток.
  5. При производстве для контактов не применяются драгоценные и тугоплавкие металлы, что позитивно сказывается на стоимости.
  6. Герконы почти не создают шум.
  7. Датчики обладают высоким быстродействием (если сравнивать их с классическими реле).

Недостатки

схема герконового датчикаКак и у любого прибора, у геркона есть не только плюсы, но и минусы:

  1. Обладают значительным весом (если сравнивать с открытыми контактами).
  2. Необходимо создавать магнитное поле.
  3. Хрупкие. Не подлежат использованию в условиях ударных нагрузок и при сильных вибрациях.
  4. Попадают под влияние внешних магнитных полей, из-за чего возникает необходимость в защите.
  5. Иногда контакты геркона могут остаться в замкнутом состоянии, из которого их нельзя вывести.
  6. Ограничение скорости срабатывания.
  7. При больших токах контакты геркона могут самопроизвольно разомкнуться.

Применение

Где же нашли своё применение герконовые датчики? Но прежде чем говорить о них, стоит упомянуть, что наметилась тенденция их замены. В качестве более совершенной технологии используются твердотельные датчики Холла. Но вернёмся к теме статьи:

  1. Клавиатура клавишных синтезаторов и промышленных приборов, где необходима взрывобезопасность и долговечность, что особенно важным является в промышленности. Поскольку детали хотя и являются мелкими, необходимы для того, чтобы управлять различными механизмами. И если данная функция недоступна – страдает производительность.
  2. Герконовые датчики уровня жидкости в различных емкостях.
  3. В телерадиоаппаратуре.
  4. В датчиках, которые отображают состояние (открыто/закрыто) или позицию предмета. Сферы применения: компьютерные, охранные, строительные технологии. Они могут сообщать, в каком положении окна и двери, таким образом возможно построение автоматизированных систем со своими целями.
  5. В электронных счетчиках тока.

Заключение

герконовые датчики уровня жидкостиМы разобрали, чем является герконовый датчик, принцип работы этого устройства, и сейчас можно сказать, что вы обладаете необходимым теоретическим минимумом, чтобы начинать работать с ними на практике. Причем может быть реализовано что угодно. Использовать герконовый датчик уровня воды в емкости на даче или что-то другое – решать вам.

Принцип работы геркона

Геркон: технические характеристики, принцип работы

Любые механические контакты подвержены износу.

Чтобы уменьшить влияние этого деструктивного фактора, в первой половине прошлого века было разработаны магнитоуправляемые коммутационные устройства, контактная группа которых помещалась в вакуумную колбу.

В СССР такие элементы получили название «Геркон», по сокращению от «герметизированный контакт», в англоязычной технической документации принято название «reed switch».

Внешний вид и особенности конструкции

Данные устройства представляют собой контактную группу, изготовленную на основе ферримагнитного материала, которая помещается в стеклянную колбу.

Из нее откачан воздух (созданы условия максимально приближенные к вакууму), как вариант возможно наполнение инертным газом.

Внешний вид устройства и его обозначение на принципиальных схемах представлены ниже.

А) внешний вид геркона; В) обозначение на принципиальных схемах

С конструктивным исполнением можно ознакомиться на рисунке 2.

Конструкция геркона

Обозначение:

  • А – выводы устройства.
  • В – стеклянная колба.
  • С – контактная группа.
  • D – инертный газ или вакуум.

Принцип действия

Для срабатывания устройства (замыкание, размыкание или переключение контактов) требуется воздействовать на элемент магнитным полем, напряженность которого будет достаточной для коммутации. В качестве источника такого поля может выступать обычный или электромагнит.

Под воздействием силовых линий происходит намагничивание контактов и по преодолению порога упругости они коммутируют цепь.

Принцип работы нормально-разомкнутого геркона

Как только на контактную группу перестанет действовать магнитное поле, она вернется в исходное состояние. То есть, функционально контакты помимо своего прямого назначения играют роль магнитопровода и упругого элемента.

Устройства с нормально-замкнутыми контактами действуют несколько иначе. Их ферримагнитные упругие элементы, попадая под воздействие магнитного, поля приобретают одинаковый заряд, что заставляет их отталкиваться, разрывая контакт.

Принцип действия нормально-замкнутого геркона

Иногда в таких коммутаторах только один упругий элемент выполнен из ферримагнитного сплава, в результате приближения магнита он притягивается к нему, отключая цепь.

Подобный принцип задействован в герконах с переключающей группой контактов, в котором два из них изготавливаются из магнитного материала. Под воздействием магнита они притягиваются друг к другу, а немагнитный контакт остается в исходном положении. В результате происходит перекоммутация цепи.

Срабатывание переключающего геркона

Как осуществляется управление?

Управлять герметичным коммутатором можно двумя способами:

  • используя постоянный магнит;
  • воздействуя катушкой, подключенной к постоянному источнику тока.

В первом варианте управление может осуществляться путем линейного или углового перемещения постоянного магнита. Также встречается способ, при котором поле перекрывается при помощи специальной шторки.

В качестве примера использования способа управления при помощи магнита можно привести датчики уровня, а также положения, охранную сигнализацию и т.д.

Второй вариант позволяет создать реле на основе геркона. В отличие от традиционной конструкции, такое устройство будет более надежным и долговечным, поскольку практически не содержит в себе подвижных механических элементов. Что касается небольшого количества контактных групп, то этот недостаток легко устраняется путем увеличения количества задействованных герконов.

Упрощенное изображение конструкции герконового реле

Примером применения данного способа управления может служить токовое реле на основе геркона.

Оно представляет собой катушку, намотанную проводом толстого сечения, внутри которой размещается герметичный коммутатор.

Данное приспособление может служить в качестве защитной системы от перегрузки в цепях постоянного тока.

Чувствительность прибора легко регулировать путем линейного перемещения коммутатора внутри катушки.

Назначение и область применения

Герконовые датчики, несмотря на вытеснение их датчиками Холла, по-прежнему находят применение во многих устройствах и системах:

  1. Клавиатуры синтезаторов и промышленного оборудования. Конструкция датчиков исключает возможность возникновения искры. Поэтому в первую очередь их применяют на взрывоопасном производстве, где присутствуют горючие испарения или пыль.
  2. Бытовые счетчики.
  3. Автоматические системы охраны и контроля положения.
  4. Оборудование, работающее под водой или в условиях высокой влажности.
  5. Телекоммуникационные системы.
  6. Медицинское оборудование.

В системах безопасности применяются устройства, состоящие из геркона и магнита. Они сообщают об открытии или закрытии дверей.

Также применяются герконовые реле, состоящие из контактного датчика и проволочной обмотки. Такая система обладает некоторыми преимуществами: простота, компактность, влагостойкость, отсутствие движущихся деталей.

Используются герконы и в особых областях — это механизмы защиты от перегрузок и короткого замыкания высоковольтных и радиотехнических электроустановок. Также это высокомощные радары, лазеры, радиопередатчики и прочее оборудование, работающее под напряжением до 100 кВ.

Датчики с магнитными контактами весьма широко используются в системах безопасности и автоматике. Эти изделия способны функционировать при любой температуре, на них не оказывает какого-либо воздействия внешняя среда, они не страдают от грязи и пыли, присутствующей в атмосфере. Так как рабочие контакты находятся внутри инертной среды, которая надежно изолирована, сдетонировать они не могут.

Описываемые элементы зачастую на практике воспринимаются как предназначенные для отслеживания открывания и закрывания дверей, однако на самом деле они могут фиксировать и состояние окон, ящиков бюро, несгораемых шкафов, сейфов и иных аналогичных объектов. Так как контакты внутри этих устройств замыкаются совершенно без звука, их можно устанавливать в педали и кнопки стационарного типа, предназначенные для подачи сигнала тревоги, также они подойдут для слежения за стеклом, чтобы просигнализировать, если оно было разбито.

На видео: Как работает геркон? Как подключается?

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Геркон Принцип работы | Контрольно-измерительные приборы

Герконовый переключатель — это электрический переключатель, работающий от приложенного магнитного поля. Он был изобретен в Bell Telephone Laboratories в 1936 году У. Б. Эллвудом.

Reed Switch Principle

Reed Switch Principle

Он состоит из пары контактов на язычках из черного металла в герметичной стеклянной оболочке. Контакты могут быть нормально разомкнутыми, замыкающимися при наличии магнитного поля или нормально закрытыми и размыкающимися при приложении магнитного поля.

Переключатель может приводиться в действие катушкой, включающей герконовое реле, или поднесением магнита к переключателю. Как только магнит будет отведен от переключателя, геркон вернется в исходное положение.

Герконовые переключатели Анимация:

Reed switch Working Principle

Reed switch Working Principle

Герконовые переключатели Операция:

Самым простым датчиком магнитного поля является герконовый переключатель. Он содержит два ферромагнитных геркона из никеля и железа в вакуумированной, герметично закрытой стеклянной трубке, чтобы минимизировать контактное искрение.

Когда выровненный по оси магнит приближается к переключателю, его магнитная сила закрывает язычки. Магнит обычно создает силу не менее 50 Гауссов для преодоления возвратной силы или пружины язычковых элементов.

Reed Switch

Reed Switch

Герконы недороги, не требуют резервного питания и могут работать как с электрическими нагрузками переменного, так и постоянного тока. Однако они относительно медленные, поэтому могут не отвечать достаточно быстро для некоторых высокоскоростных приложений.

Поскольку переключатели представляют собой механические устройства с движущимися частями, они имеют конечное количество рабочих циклов, прежде чем они в конечном итоге выйдут из строя.Переключение сильноточных нагрузок может еще больше сократить ожидаемый срок службы.

Кроме того, недорогие герконовые переключатели иногда создают нежелательные множественные точки переключения при прохождении двойных лепестков определенных магнитов.

.

Что вам нужно знать

Основным преимуществом герконов является то, что они потребляют нулевую мощность, когда они замкнуты. Вот основы использования этих универсальных компонентов.

Предоставлено Standex Electronics, www.standexelectronics.com
Легко понять, почему герконовые датчики и реле являются хорошими вариантами для схем, в которых уделяется особое внимание энергоэффективности. Нормально замкнутые (форма B) герконовые датчики и герконовые реле потребляют нулевую мощность в своих нормально замкнутых состояниях.Реле с защелкой потребляет минимальную мощность при «установке» или «сбросе» состояний своих контактов (бистабильное). Точно так же герконовые переключатели и датчики (бистабильные) с фиксацией используют простое движение постоянного магнита для изменения состояния герконов — не требуется электроэнергия.

Геркон, форма А

Герконы нормально разомкнуты. Обычно это называется однополюсным нормально разомкнутым, однополюсным однополюсным (SPST) normal open switch или формой A. Два вывода герконового переключателя являются ферромагнитными и герметично закрыты в стеклянной капсуле.
Контакты в нормально разомкнутом герконе замыкаются в присутствии магнитного поля. Контакты остаются замкнутыми, пока сохраняется магнитное поле. Контакты размыкаются после снятия магнитного поля. Таким образом, если магнитное поле исходит от электромагнита, энергия расходуется все время, пока контакты замкнуты. Это делает закрытое состояние не идеальным с точки зрения энергопотребления.

Геркон Form C

form C Другой тип герконового переключателя — однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT) или герконовый переключатель формы C.Он имеет один общий вывод, нормально разомкнутый и нормально замкнутый провод. В отсутствие магнитного поля общий контакт поддерживает соединение с нормально замкнутым контактом. Герконовый переключатель не потребляет энергию в своем нормально замкнутом состоянии. При приложении магнитного поля общий язычковый элемент переключается с нормально замкнутого на нормально разомкнутый контакт. После снятия магнитного поля общий контакт возвращается к нормально замкнутому контакту.

Нормально закрытый (форма B) геркон и датчик

Напомним, что естественное состояние язычкового переключателя — нормально разомкнутый.Его можно превратить в нормально замкнутый переключатель, приложив постоянный магнит с полем, достаточно сильным, чтобы замкнуть герконовые контакты. Этот смещающий магнит должен быть больше, чем поле втягивания или поле срабатывания, которое замыкает контакты в нормально разомкнутом состоянии.
Полярность магнита не имеет значения. Но для размыкания контактов необходимо поднести к смещающему магниту более сильный постоянный магнит с противоположной полярностью.

Нормально замкнутые (форма B) герконовые реле

magnetic bias and offsetting Многочисленные приложения требуют, чтобы переключающие контакты были замкнуты на длительное время и размыкались только при возникновении неисправности.Нормально замкнутое герконовое реле (форма B) было разработано как раз для такой ситуации. Он имеет смещающий магнит, поэтому в закрытом положении катушка реле не потребляет питание. При подаче питания на катушку смещающий магнит нейтрализует размыкание контактов.

Последовательность формы B

form B NC Может быть полезно просмотреть пошаговую последовательность работы герконового реле формы B. На приведенном рядом графике показана последовательность для геркона, имеющего поле срабатывания (срабатывания) 4 мТл и поле срабатывания (отпускание) 2 мТл.Смещающий магнит имеет поле 5 мТл, падающее на геркон. Эта напряженность поля превышает точку включения геркона, поэтому контакты замыкаются (точка 1). Затем катушка прикладывает противодействующее магнитное поле 4 мТл. Чистый результат двух магнитных полей составляет 1 мТл. Эта чистая напряженность поля ниже выпадения геркона, в результате чего контакты размыкаются (точка 2). Наконец, катушка выключается, и контакты замыкаются, потому что напряженность магнитного поля возвращается к 5 мТл (точка 3).
form b full operation Полярность напряжения катушки, приложенного к реле формы B, определяет магнитную полярность катушки. Эта полярность напряжения определяется конструкцией, и полярность указывается на реле. Реле выйдет из строя, если увидит обратную полярность напряжения.
Кроме того, приложение напряжения выше указанного номинального напряжения может привести к повторному замыканию контактов. Как правило, напряжение повторного включения указано на 50% выше номинального. По сути, это означает, что подача напряжения более 7,5 В для реле формы B с номинальным напряжением 5 В может вызвать АПВ.Если это вызывает беспокойство, разработчики реле могут настроить магнитную конструкцию для повышения заданного напряжения повторного включения.

Герконовые реле / ​​герконовые датчики

pull in release point

График точек срабатывания (втягивания) и отпускания (отпускания) в миллиТесла, показывающий гистерезис.

Геркон с фиксацией / язычковый датчик по определению может находиться в двух состояниях — в разблокированном / открытом состоянии или в заблокированном / закрытом состоянии. Для удержания язычкового переключателя в любом состоянии не требуется питания.
Блокировка возможна из-за естественного гистерезиса между точками срабатывания (втягивания) и отпускания (отпускания) геркона.Чем выше точка срабатывания, тем больше гистерезис. Чем больше гистерезис, тем легче установить точки фиксации и разблокировки с точки зрения конструкции. Постоянный магнит необходим для смещения геркона, позволяя ему работать в режиме фиксации.

Реле с защелкой

Геркон с защелкой использует геркон формы А в сочетании с постоянным магнитом. Геркон может быть зафиксирован в нормально открытом состоянии или в нормально закрытом состоянии. Его состояние зависит от

latching relay

Геркон с фиксацией использует переключатель формы A, магнитно смещенный постоянным магнитом, а также катушки фиксации и разблокировки.Магнитный импульс, генерируемый одной или другой катушкой, фиксирует и размыкает реле.

магнитное поле, которое он испытал последним. Применение правильной магнитной полярности к разомкнутым контактам изменит их в замкнутое состояние. Геркон будет оставаться в замкнутом состоянии до тех пор, пока не будет подан другой магнитный импульс с противоположной магнитной полярностью.
Для импульсных катушек герконовых реле требуется незначительная мощность. Обычно 2-миллисекундного импульса, подаваемого при номинальном напряжении реле, достаточно для изменения состояния контактов реле.Таким образом, потребляемая мощность при замыкании и размыкании контактов реле минимальна и производит минимальный нагрев.

Последовательность фиксации и разблокировки

Для лучшего понимания фиксации и разблокировки рассмотрим работу геркона, который имеет точку срабатывания (замыкание контакта) при приложении поля 4 мТл и точку размыкания (контакты разомкнуты) на 2

latch unlatch cycle

Для данного герконового переключателя, имеющего втягивание 4 мТл и отпускание 2 мТл, полный цикл представлен в пяти этапах, показывающих, как он может быть зафиксирован и разблокирован.

мТл или ниже. Предположим, что смещающий магнит имеет напряженность магнитного поля 3 мТл. На следующем рисунке мы последовательно выбрали полный рабочий цикл, показывая все рабочие состояния. Как можно видеть, точки втягивания и отпускания остаются постоянными и выглядят как постоянные линии.
Пять ступеней и состояние контакта геркона:

Stage 1 : Здесь смещенное магнитное поле (BMF), которое всегда присутствует и приложено к герконовому переключателю, показано на уровне 3 мТл.Контакты открыты.
Этап 2 : Внешнее магнитное поле (ЭДС) от катушки или постоянного магнита прикладывается, создавая магнитное поле 2 мТл, которое добавляется к полю смещающего магнита. Комбинация двух полей приводит к тому, что магнитное поле, приложенное к геркону, составляет 5 мТл, что превышает уровень 4 мТл, и контакты замыкаются.
Этап 3 : Теперь ЭДС удаляется, остается только BMF. Но напряженность поля все еще выше допустимого уровня, поэтому контакты остаются замкнутыми.
Стадия 4 : ЭДС снова применяется, но на этот раз поле противодействует BMF, снижая чистую напряженность магнитного поля до 1 мТл. Поле net находится ниже уровня отключения, и контакты разомкнуты.
Этап 5 : Противодействующая ЭДС удаляется, остается только BMF, а герконы остаются в разомкнутом состоянии.
Цикл может быть выполнен с использованием двух катушек или изменением полярности одной катушки. Первый вариант стоит дороже, потому что здесь две катушки; в последнем случае требуется больше схем для изменения полярности при каждом изменении состояния контакта.

Использование герконов с защелкой

Геркон с фиксацией работает аналогичным образом. Однако вместо катушки используется другой постоянный магнит с другой полярностью. Здесь контакты остаются закрытыми при удалении постоянного магнита. Они остаются закрытыми до тех пор, пока постоянный магнит с полярностью, противоположной смещающему магниту, не приблизится к язычку. Постоянный магнит не потребляет электроэнергии, поэтому нет необходимости в источниках питания, электронике и схемах синхронизации. Как и в случае герконов с защелкой, для изменения состояния контакта можно использовать один или два магнита.

Использование одного магнита : Как только постоянный магнит приближается к геркону, контакты замыкаются. Когда постоянный магнит извлекается, контакты остаются замкнутыми. Затем необходимо повернуть постоянный магнит, изменив его магнитную полярность. Когда он снова приближается к язычку и смещающему магниту, он размыкает контакты.

Использование двух магнитов : для фиксации один магнит приближается с одного направления для замыкания контактов, а затем удаляется.Для разблокировки противоположный магнит приближается с другой стороны, показывая противоположную полярность, и тем самым размыкает контакты. Это действие может происходить несколькими способами в зависимости от типа движения, требуемого приложению.

Герконовые переключатели с фиксацией могут потребовать точной балансировки магнитной системы, особенно когда поблизости находятся ферромагнитные материалы. Часто бывает полезно работать с инженерами по применению компонентов, потому что есть много способов выполнить фиксацию. При определенных обстоятельствах инженеры-прикладники часто могут предложить профессиональные, простые и экономичные подходы.

Подводя итог, герконовые датчики или герконовые реле формы B могут быть лучшим вариантом, когда предполагается, что контакты будут замкнуты в течение длительного времени. Когда учитывается потребление энергии как в открытом, так и в закрытом состоянии, лучше всего подойдут герконовый переключатель с фиксацией или герконовое реле с фиксацией. Герконовый переключатель с фиксацией — единственная сенсорная технология, которая не требует питания для работы и размыкания контактов. С растущим спросом на маломощные компоненты, герконовый переключатель с фиксацией или нормально закрытым может быть преимуществом.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *