Герконы как работают: как они устроены и где их применяют? Проверка и восстановления контактов (инструкция + фото)

Содержание

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.

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

Герконы. Виды и устройство. Особенности и работа. Применение

Устройства коммутации, или контакты применяют в радиотехнике и электронных устройствах. В электромагнитном реле контакты – это ненадежная конструкция, имеются трущиеся детали из металла. Они изнашиваются, работоспособность реле снижается. Герконы – это магнитоуправляемые герметические контакты. Выключатели на герконах были придуманы для качественной эксплуатации, повышения срока службы. Первые устройства на основе герконов возникли в прошлом веке в 30-е годы, а изобретен геркон был в 1922 году.

В современное время герметические контакты применяются не слишком широко, их постепенно вытесняют датчики Холла. Но есть места, где геркон не имеет конкурентов, он простой в использовании, имеет сухой контакт, гальваническую развязку. До сих пор магнитоуправляемый контакт используется в электронике. Герконы устанавливают там, где нужна долговечность коммутации, надежность работы. Они входят в разные датчики, реле, позиционные выключатели.

Виды
Как и все контактные группы, герметические контакты разделяются на виды по функциям:
  • Замыкающие.
  • Переключающие.
  • Размыкающие.
По технологии изготовления и конструкции, герконы разделяются на группы:
  • Сухие.
  • Ртутные.

Сухие магнитные контакты работают как обычные. В ртутных образцах внутри корпуса из стекла расположены контакты с капелькой ртути. Капля ртути нужна для смачивания контактов в работе, улучшения контакта, уменьшить сопротивление перехода, устранить дребезг контактов.

Дребезг – это вибрация контактной группы при срабатывании на замыкание или размыкание. При одной сработке возникает ложная коммутация сигнала передачи, повышается время срабатывания. Если дребезг окажется в усилителе звука при включении сигнала, то произойдет искажение звука, работа усилителя нарушится. При использовании геркона в цифровых микросхемах необходимо подавлять дребезг фильтрами RS триггеров или RC цепочек. Герконовые контакты используют в схемах микроконтроллеров, в которых дребезг герконов устраняют с помощью программ, что уменьшает скорость работы системы.

Устройство

Конструкция магнитоуправляемого контакта выполнена из стеклянного баллона. В баллоне расположены контакты, изготовленные из магнитных сердечников, которые приварены с торцов колбы. Наружные элементы магнитных сердечников подключены к сети питания. Это видно на схеме.

  1. Колба стеклянная.
  2. Контакт переключения.
  3. Стационарный контакт.

Наиболее распространены замыкающие герметические контакты. У них контакты из проволоки прямоугольного сечения, с ферромагнитными свойствами. Также сердечники могут быть выполнены из пермаллоевой проволоки. Это зависит от размера и мощности герконового датчика. Покрытие контактов выполняют также из родия, золота и т.д.

В колбу закачивают инертный газ, либо создают вакуум. Это не позволяет развиваться коррозии и ржавчине в датчике геркона. При производстве герконов необходимо учитывать, что имеется промежуток между сердечниками.

Работа геркона

Простое реле с контактами замыкания имеет в составе два сердечника с контактами, имеющие повышенную магнитную проницаемость. Они находятся в герметичном баллоне из стекла, с инертным газом, либо смесь газов. Создается давление в баллоне 50 кПа. Среда инертности не дает окисляться контактам.

Баллон геркона ставится внутри управляющей обмотки, подключенной к постоянному току. При включении питания на реле образуется магнитное поле, проходящее по сердечникам контактов, по зазору и замыкается по управляющей катушке. Магнитный поток создает тяговую силу, соединяющую контакты друг с другом.

Чтобы сопротивление контактов сделать наименьшим, касающиеся поверхности покрыты серебром, радием, палладием и т.д. При выключении питания в катушке электромагнита геркона усилие исчезает, пружины размыкают контакты. В герконовых реле нет поверхностей трения деталей, контакты имеют много функций, выполняют работу магнитопровода, проводника и пружины.

Чтобы уменьшить габариты катушки магнита, повышают плотность тока. Применяют провод в эмали для намотки катушки. Детали геркона штампованные, соединения производятся пайкой или сваркой. В герконах используются магнитные экраны для снижения зоны состояния включения.

Пружины в герконовых реле установлены без дополнительного натяга, они включаются сразу, не тратя время на старт. Вместо электромагнита могут применяться также постоянные магниты. Такие герконы называются поляризованными. Усилие нажатия контактов герконового реле обуславливается магнитной силой катушки, в отличие от обычных электромагнитных реле, у которых усилие зависит от пружин.

На размыкание геркон работает по-другому. Система магнитов реле при действии электромагнитной силы намагничивают сердечники одноименно, которые отталкиваются между собой и размыкают цепь.

У геркона с переключением один из 3-х контактов замкнутый, выполнен из немагнитного металла. Остальные два контакта сделаны из ферромагнитного состава. Под действием магнитного поля разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутый немагнитный размыкается. Хотя магнитное поле есть всегда, как поле Земли, но такого поля не хватает для срабатывания геркона, поэтому им пренебрегают.

Применение герконов
Герконовые датчики и выключатели используют:
  • Медицинские приборы и аппараты коммуникации.
  • Аппараты для подводников.
  • Синтезаторы и клавиатуры.
  • Тестирующие приборы, измерители.
  • Приборы автоматики и безопасности.

В охранных системах датчики на герконах применяют в качестве реле. Охранный датчик включает магнит и геркон. Простейшее герконовое реле состоит из обмотки и геркона.

Достоинствами реле на герконах можно назвать:
  • Небольшие габариты, простое устройство.
  • Защита от влаги, подгорания контактной группы.
  • Нет трущихся частей.

Такие датчики на герконах широко применяются, но в них имеются и недостатки, такие как подверженность к механическим повреждениям. Это большой минус для применения во многих системах.

В системах сигнализации герконы незаменимы. Установить датчик не составляет большого труда. Когда дверь закрыта, то контакт геркона замкнут. При открывании двери магнит, закрепленный на косяке, отходит от геркона, магнитная сила снижается, цепь питания размыкается. Это служит сигналом для срабатывания схемы оповещения.

Похожая ситуация с применением геркона в лифтах. Чтобы определить расположение кабины лифта, используют герконы. С помощью магнитов и геркона просто управлять оборудованием освещения. В счетчиках учета электроэнергии также присутствуют герконы.

Советы по использованию
При использовании герконовых реле или датчиков можно дать несколько советов, которые учитывают нюансы применения таких устройств:
  • При монтаже герконов по возможности избегайте источников ультразвука, он может отрицательно влиять на электрические параметры датчика, изменять их.
  • Находящийся рядом источник магнитного поля также может менять характеристики и свойства магнитного выключателя.
  • Герконовые реле и датчики боятся ударов и механических повреждений. Инертный газ внутри датчика при ударе может выйти вследствие нарушения герметичности резервуара с газом. Это выведет геркон из строя.
  • При осуществлении пайки необходимо руководствоваться предписаниями инструкции производителя герконового датчика.
Герсиконы

Реле на герконах имеет широкий разброс коэффициента возврата по причине погрешности технологии изготовления. Чтобы повысить номинальную мощность и ток коммутации в герконовые реле встраивают вспомогательные контакты для погашения дуги.

Такие реле получили название герсиконов, или силовых герметичных контактов. Промышленное производство выпускает герсиконы на силу тока до 180 ампер. У них частота коммутации достигает до 1200 включений в час. Герсиконами запускают асинхронные электродвигатели с номинальной мощностью до 3000 Вт.

Ферритовые герконовые реле

Это особый класс реле на герконах с ферритовыми сердечниками. Они имеют функцию памяти. Чтобы сделать переключение в герконах такого типа, нужно подать токовый импульс обратной полярности для того, чтобы размагнитить сердечник из феррита. Их называют запоминающими герметичными контактами, или гезаконами.

Преимущества реле на герконах
  • Абсолютная герметичность контактов дает возможность применять их в агрессивных средах, при условиях запыленности, влажности и т.д.
  • Небольшие габариты, малый вес, простая конструкция датчика.
  • Повышенная скорость работы дает возможность применять герконы при высокой коммутационной частоте.
  • Безотказность эксплуатации в широком интервале температур (от -60 до +120 градусов).
  • Широкая сфера применения в сочетании с функциональностью реле.
  • Наличие гальванической развязки цепей коммутации и управляемости реле на герконах.
  • Повышенная прочность электрических контактов.
  • Продолжительный срок службы датчика.
Недостатки герконов
  • Малая чувствительность магнитов герконов.
  • Излишняя восприимчивость устройства датчика к магнитным полям. Это требует защитных мер от воздействия магнитных сил.
  • Баллон геркона из хрупкого материала, чувствительного к повреждениям и ударам.
  • Мощность коммутации небольшая, как у герсиконов, так и у герконов.
  • При больших токах контакты герконов самопроизвольно размыкаются.
  • При работе на низкочастотном напряжении контакты размыкаются и замыкаются без контроля.
Похожие темы:

Принципы работа герконового выключателя, виды герконов

Что такое герконВо многих электрических приборах возникает потребность в защищенных от воздействий внешней среды управляемых переключателях. Требуется механизм, контакты которого не обгорают на воздухе, и им не мешает влага. Требуется ускорить процесс включения-выключения цепи и исключить присутствие между контактами посторонних примесей, они присутствуют в атмосфере или появляются на контактах переключателя со временем. В случаях, когда требуется надежность и долговечность, применяются герконы.

Устройство было изобретено профессором В. Коваленковым в Санкт-Петербурге в 1922 году. В 30-е годы того же столетия началось их производство и массовое применение в электрическом оборудовании.

Геркон – что это такое

Геркон – это два и более контакта, заключенных в стеклянный корпус. Для подключения к наружной электрической цепи, концы контактов выведены за пределы корпуса устройства. Внутренний объем герметизирован и заполнен инертным газом. Лишенные доступа атмосферного воздуха, контакты надежно защищены от вредного влияния окружающей среды:

  • Отсутствует кислород, способствующий окислению контактной группы;
  • Отсутствует влажность, при которой возможно самопроизвольное срабатывание;
  • Отсутствуют механические примеси, которые могут препятствовать возникновению контакта.

Стекло способствует надежной изоляции контактной группы. Но применение хрупких материалов корпуса не позволяет применять устройство в условиях повышенных нагрузок: вибрации, резких механических воздействий.

Как работает геркон

Как работает герконовый выключательВ основе принципа работы геркона лежит электромагнитное поле – магнит. Контактная группа в состоянии покоя находится в замкнутом или разомкнутом состоянии в зависимости от типа устройства.

При внесении в зону восприятия устройства магнитного поля – приближения магнита или другого механизма, обладающего подобными свойствами, контакты устройства намагничиваются и происходит их притягивание друг к другу. Результат — замыкание, включение электрической цепи. В другом случае, контакты намагничиваются таким образом, что отталкиваются друг от друга – происходит размыкание, выключение электрической цепи.

Возможно комбинированное действие, когда происходит переключение. До внесения в зону устройства магнитного поля, ток тек по одной контактной цепи, после переключения по другой.

Для примера возможной работы геркона, можно предположить, что им заменен комнатный выключатель. Теперь если поднести магнит к бывшему выключателю, где теперь установлен геркон, загорится лампочка, при удалении магнита – погаснет.

Виды устройств

Все устройства разделяются на группы по принципу работы:

  • Нормально замкнутый геркон. В состоянии покоя, без внесения магнитного поля цепь устройства замкнута;
  • Геркон нормально разомкнутый. В состоянии покоя, без магнитного поля, цепь устройства разомкнута;
  • Переключающий. Комбинирует в себе замкнуты и разомкнутые устройства;
  • Бистабильный. Имеет собственный магнит, который сохраняет положение контактов устройства в последнем состоянии после исчезновения внесенного магнитного воздействия.

Технические характеристики

По техническим характеристикам герконы разделяются в зависимости от условий применения. Учитываются такие факторы:

  • Климатические условия. Например, работа при пониженных температурах;
  • Окружающая среда. Например, жидкость;
  • Проходящие через устройство напряжение и сила тока. Например, геркотроны позволяют применять напряжение до 100 киловольт.

Применение

Принцип работы герконового выключателяБлагодаря низкой цене и простоте конструкции, монтажа и использования, герконовые датчики и герконовые выключатели успешно применяются в случаях, когда их хрупкость не имеет значения. Область их применения обширна: от бытовых нужд до промышленных процессов.

Электрические компоненты устанавливаются в бытовых приборах в виде реле, в электросчетчиках и даже стационарных кнопочных телефонах – щелчки набора номера импульсным номеронабирателем результат, по сути, его работы.

Охранные сигнализации — один из примеров применения герконов. На косяк двери устанавливается магнит, на дверь – геркон. При удалении магнита из зоны восприятия устройства происходит замыкание или размыкание цепи, в результате которого становится известно о нарушении охраняемого периметра.

В пожарных датчиках также применяются эти устройства. При возникновении опасной ситуации, электрическая цепь включается при помощи геркона. Работать такой датчик может как в помещении, так и на улице.

В промышленных областях они применяют также во многих ситуациях. Например, для измерения уровня жидкости используется поплавковое устройство. В лифтовом хозяйстве герконы применяются для определения местоположения кабины подъемника.

Группа контактов, заключенная в стеклянную колбу, с инертным газом применятся везде, где необходимо замыкать, размыкать и переключать электрическую цепь.

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

 

конструкция, технические характеристики, принцип работы и маркировка

Принцип действия и устройство магнитоуправляемого герконаДля повышения надёжности работы различных устройств вместо реле применяют геркон. Это электромеханический прибор, который имеет два устойчивых состояния — открытое (для протекания электрического тока) и закрытое. Кроме того, такие устройства часто применяются при построении охранных систем, датчиков присутствия магнитного поля. Их используют в авиа- и автомобильном строении. При этом существует несколько типов приборов, отличающихся контактными группами.

История изобретения

Советский ученый Петербургского университета В. И. Коваленко, проводя эксперименты с магнитным полем в 1922 году, создал магнитоуправляемые контакты. Это изобретение было зарегистрировано в Советском Союзе и получило патент под номером 466.

Его изобретение представляло собой сердечник из магнитомягкого материала, к которому через изоляторы крепились контакты, сделанные из ферромагнетика, обладающего высокой магнитной проницаемостью. После подачи тока в катушке возникало магнитное поле, намагничивающее контакты и приводя к их замыканию. Если же подача тока прекращалась, поле исчезало, а контакты размагничивались и размыкались.

На то время изобретение не получило практического применения из-за неудобности его использования и низкой надёжности. В 1936 году конструкция геркона была доработана инженерами американской компании Bell Telephone Laboratories. Ими было предложено рабочие контакты устройства поместить в герметично замкнутую колбу. Занимался этой разработкой Уолтер Эллвуд, который в итоге и создал модель устройства. Но из-за сложностей в изготовлении прибор опять же не получил широкого применения.

Использовать прибор начали лишь только в 1941 году, когда американская компания Western Electric известная своими техническими инновациями вместо шумных электромеханических реле в своей телефонной станции не стала использовать геркон.

Телефонизация в СССРВ середине 60-х годов XX века в СССР массово проводилась телефонизация страны. На основании выводов Министерства связи СССР было решено, что в качестве коммутирующих элементов будет использоваться геркон. Так, на заводе «Красная заря», расположенном в Ленинграде, началось серийное производство устройств. Через шесть лет магнитоуправляемые герконы стали изготавливать и в Рязани, на металлокерамическом заводе.

В начале 1990 года объём производства в СССР достиг 230 млн штук в год, что соответствовало примерно четверти мирового рынка. Сегодня ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов» остался единственным заводом, выпускающим такую продукцию на территории бывшего Советского Союза. В настоящее время ведутся разработки, направленные на снижение размеров, повышение быстродействия, чувствительности и стабильности герконов.

Суть устройства

Принцип работы устройства основан на замыкании или размыкании электрической линии, в которой он установлен, при воздействии на него магнитным полем. Таким образом, в зависимости от напряжённости магнитного потока, контакты прибора имеют два положения — замкнутое и разомкнутое. При этом природа возникновения магнитного поля значения не имеет. Например, это может быть как постоянный магнит, так и электромагнит.

Устройство магнитоуправляемого герконаПри попадании под действие силовых линий в устройстве происходит намагничивание внутренних контактов. В результате на них, оказывается, действие, преодолевающее силу упругости, приводящее к притягиванию контактов друг к другу. Цепь замыкается. В случае если линия подключена к источнику питания через прибор начинает протекать электрический ток.

Такое состояние продержится до тех пор, пока магнитное поле не будет убрано. Как только силовые линии перестанут воздействовать, контакты сразу же разомкнутся. Для следующего замыкания необходимо опять вокруг устройства создать поле. Таким образом, геркон, по сути, является переключателем, положение которого зависит от силы магнитного потока, оказывающего на него воздействие.

По принципу работы приборы классифицируют на три типа:

  1. Принцип действия герконаЗамыкающие — находятся в нормально разомкнутом состоянии. То есть в статичном положении их контакты между собой не соединены.
  2. Размыкающие — в таких приборах при отсутствии магнитного поля контакты соединены между собой, то есть этот тип считается нормально замкнутым.
  3. Бистабильные (трёхконтактные) — имеющие в своей конструкции три вывода. В нормальном состоянии (магнитное поле отсутствует) один контакт замкнут с другим. Как только появляется поле, нормально замкнутый контакт размыкается, а другой замыкается.

В зависимости от нормального положения контактов герконы применяются как для размыкания цепи, так и для замыкания или приключения линий. Поэтому они с успехом могут заменить собой механические реле.

Конструкция прибора

В термине «геркон» уже заложен принцип его конструкции. Это слово образовано из трёх начальных букв каждого из двух слов — «герметичность» и «контакт», что подчёркивает как его функциональность, так и назначение. Ведь работающий геркон на размыкание или замыкание — это, по сути, соединяющее устройство, представляющее собой контактную пару или группу, помещённую в герметичную колбу.

Конструкция герконаБывает, что такой прибор называют герконовым шаром из-за похожести на него, хотя, конечно, это далеко не так. Конструктивно устройство представляет собой стеклянную оболочку вытянутой формы, герметично запаянную с двух сторон. В середине колбы создаются условия, приближённые к вакууму, при этом в некоторых устройствах внутренний объём заполняется инертным газом, например, чистый азот или его смесь с водородом. Использование газа помогает защитить контакты от обгорания.

Контакты же помещаются внутрь колбы. К ним припаиваются выводы, выходящие наружу прибора. В качестве материала для изготовления контактных групп используют ферромагнетик, например, сталь, никель с напылением стойкого металла — родия или рутения.

Следовательно, можно выделить три части конструкции:

  • запаянная колба;
  • контактные пластины;
  • выводы.

Кроме того, внутренность геркона может быть заполнена парами ртути. Такой вид называется ртутным. Контактная поверхность смачивается каплей ртути, что позволяет снизить электрическое сопротивление контактных площадок, а значит уменьшить дребезг.

Изучая конструкцию геркона можно сделать вывод, что критически важным показателем надёжности срабатывания прибора будет качество изготовления колбы, а именно её герметичность в месте её контакта с выводами.

Технические характеристики

Герконы, как и любые электротехнические приборы, обладают различными техническими характеристиками. Перед тем как выбрать устройство именно их следует тщательно изучить. Основным параметром, характеризующим геркон, является время срабатывания. Оно определяется временным интервалом, в течение которого происходит реакция прибора на воздействующее магнитное поле, изменяющее его нормальное состояние. Обычно скорость переключения контактов не превышает 2 мкс.

Кроме времени реакции, параметры приборов определяют следующие характеристики:

  1. Сила магнитного поля — обозначает чувствительность прибора, то есть минимальное значение силы, при которой положение контактов изменится. Зависит от размеров устройства и используемых ферромагнетиков.
  2. Технические характеристики герконовМощность коммутации — это допустимое значение энергии, которое может передать через себя устройство без ухудшения своих остальных характеристик. Определяется типом материалов, использующихся при изготовлении контактов и их сечения.
  3. Наибольшее напряжений — определяет значение амплитуды сигнала, которое может выдержать устройство. При его превышении наступает пробой.
  4. Ток переключения — значение номинального тока, на который рассчитана работа устройства.
  5. Сопротивление контактов в замкнутом состоянии — чем это значение меньше, тем меньше теряет свою мощность сигнал, проходя через устройство.
  6. Рабочая температура — интервал температуры, при котором заявленные производителем характеристики соответствуют действительным.
  7. Частота переключения — определяет быстродействие срабатывания. Такая частота может достигать одного мегагерца.
  8. Число коммутационных циклов — характеризуется числом срабатываний. Существуют модели, которые могут выдержать до 4 млрд переключений.
  9. Ёмкость контактов — измеряется между разомкнутыми контактами и зависит как от размеров прибора, так и от расстояния между коммутируемыми площадками. Считается паразитным параметром.

Характеристики герконов

Также немаловажной технической характеристикой геркона является его физический размер. Зависит он от габаритов баллона, а именно его длины и диаметра. По состоянию на 2017 год наименьшим герконом в мире считается изделие, производимое в США компанией Hermetic Switch Inc, длина его баллона составляет 4,01 мм.

Обозначение и маркировка

Герконы относятся к устройствам релейного типа. Поэтому правильное их обозначение указано в ГОСТ 2 .756−76 ЕСКД. На электрических схемах условно графическое изображение нормально разомкнутого геркона выглядит в виде окружности, в середине которой изображаются два последовательных отрезка. С левой стороны начиная с места разрыва, к отрезку чертится небольшой прямая линия, подходящая к нему под углом 120. Окружность символизирует собой герметичность устройства, а отрезки — коммутационные контакты.

В нормально замкнутом же обозначении, выводы в окружности рисуются пересекающимися. Обозначение трёх контактного устройства выглядит по-другому. Всё так же рисуется окружность, но в ней, с одной стороны, изображаются два параллельных отрезка, а с другой — отрезок, расположенный по центру расстояния между ними. На нём же рисуется и переключающий контакт.

Согласно советским нормам на схемах и в литературе геркон подписывается буквой «К», после которой ставится порядковый номер изделия на схеме. В иностранном же обозначении используются две латинские буквы SF.

Стандарта же в маркировке изделий нет. Каждый производитель обычно на корпус геркона наносит своё заводское обозначение: например, КЭМ, TRA, АСМК, КА, КСК. Поэтому чтобы узнать к какому типу относится то или иное устройство, понадобится смотреть даташит производителя.

Достоинства и недостатки

Применение герконов, конечно же, не так широко распространено, как, например, электромеханических реле, но всё же, они не являются дефицитными деталями. Поэтому остро вопрос, где же взять геркон, среди радиолюбителей не стоит. К несомненным преимуществам размыкающих герконов, впрочем, как и замыкающих, относится:

  • Достоинства и недостатки герконавысока надёжность — она превышает показатели обычных реле использующих открытые контакты почти в 100 раз;
  • быстродействие — скорость срабатывания по сравнению с электромеханическими реле может быть быстрее в два-три раза;
  • отсутствие шума;
  • гальваническая развязка — их последовательное подключение в линию позволяет создать электрическую развязку управляющих и коммутируемых цепей;
  • возможность коммутировать даже слабые по уровню сигналы;
  • небольшой размер;
  • долговечность — устройство способно совершить миллиарды включений, что обусловлено отсутствием трения;
  • способность их работать без источника электроэнергии.

Благодаря своим свойствам герконы нашли применение в разнообразных датчиках позиционирования, измерительных приборах (велосипедный спидометр), в автоматических подъёмниках, выключателях, ноутбуках (регистрируют открытие и закрытие крышки) и даже в компьютерных клавиатурах.

Но, несмотря на это, герконы также имеют недостатки. Главный из них — хрупкость, из-за неё приборы нельзя использовать в местах сильной вибрации. Кроме этого, в результате износа площадок контакты могут «залипать», а в случае больших токов (нагрева) самопроизвольно размыкаться.

Но, как видно, на фоне достоинств недостатки не так уж и велики. Очень часто, используя геркон, радиолюбители собирают собственную недорогую систему сигнализации или автоматический блок включения света.

Магнитоконтактный извещатель (геркон) ключевой элемент системы охранной сигнализации

Автор Исхаков Максим На чтение 8 мин. Просмотров 1.1k. Опубликовано Обновлено

Магнитоконтактный извещатель (геркон) ключевой элемент системы охранной сигнализацииМагнитоконтактный извещатель (геркон) ключевой элемент системы охранной сигнализации

Любая система охранной сигнализации, обеспечивающая наблюдение за доступом в обязательном порядке имеет в своей конструкции магнитоконтактный извещатель. Этот элемент дает возможность без каких-либо усилий наблюдать за ситуацией с дверями, окнами, кран-балками, шлагбаумами и иными подвижными элементами объектов под наблюдением. Начало использования извещателя датируется 1940-ми годами. Именно в это время стали широко производить контакты с магнито-управлением, которые придумали помещать в герметичный корпус. В течение всего последующего времени извещатель продолжал оставаться востребованным. Альтернативное обозначение этого компонента «геркон», это название объединяет два слова — герметичный и контакт, упоминая основную деталь датчика.

Сфера применения

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.

Датчики магнитоконтактные нередко присутствуют внутри автоматизированных комплексов, там они решают задачи по отслеживанию расстояния перемещения объекта, уровня жидкости и конечных выключателей. Иначе говоря, компания может относиться к любой сфере промышленности, но такие датчики ей все равно понадобятся в том случае, если у нее имеются автоматические устройства.

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.

Герконовый переключатель

— Работа, схемы применения

В этом посте мы подробно узнаем о работе герконового переключателя и о том, как сделать простые цепи герконового переключателя.

Что такое геркон

Геркон, также называемый герконовым реле, представляет собой слаботочный магнитный переключатель со скрытой парой контактов, которые замыкаются и размыкаются в ответ на магнитное поле рядом с ним. Контакты скрыты внутри стеклянной трубки, а ее концы выходят за пределы стеклянной трубки для внешнего подключения.

И с учетом около миллиарда рабочих характеристик, срок службы этих устройств также выглядит очень впечатляющим.

Кроме того, герконы дешевы и поэтому подходят для всех типов электрических и электронных устройств.

Когда был изобретен герконовый переключатель

Герконовый переключатель был изобретен еще в 1945 году доктором В. Элвуд, когда работал в Western Electric Corporation в США. Изобретение кажется намного более продвинутым, чем тот период, когда оно было изобретено.

Его огромные преимущества в области применения оставались незамеченными инженерами-электронщиками до недавнего времени, когда герконовые переключатели стали частью многих важных электронных и электрических реализаций.

Как работают герконовые переключатели

По сути, геркон — это магнитомеханическое реле. Точнее говоря, герконовый переключатель срабатывает, когда к нему прикладывается магнитная сила, что приводит к требуемому механическому переключающему действию.

Стандартный геркон-реле можно увидеть, как показано на рисунке выше.Он состоит из пары сплющенных ферромагнитных полосок (язычков), которые герметично запечатаны в крошечной стеклянной трубке.

Язычки жестко закреплены на обоих концах стеклянной трубки таким образом, что их свободные концы слегка перекрываются в центре с зазором примерно 0,1 мм.

В процессе герметизации воздух внутри трубки откачивается и заменяется сухим азотом. Это очень важно для обеспечения работы контактов в инертной атмосфере, которая помогает защитить контакты от коррозии, устранить сопротивление воздуха и продлить срок службы.

Как это работает

Основы работы герконового переключателя можно понять из следующего пояснения

Когда магнитное поле создается рядом с герконовым переключателем либо от постоянного магнита, либо от электромагнита, ферромагнитные язычки превращаются в часть магнитного источника. Это приводит к тому, что концы язычков приобретают противоположную магнитную полярность.

Если магнитный поток достаточно силен, притяните язычки друг к другу до такой степени, которая превышает их жесткость зажима, и их два конца установят электрический контакт в центре стеклянной трубки.

Когда магнитное поле снимается, язычки теряют свою удерживающую способность, и полоски возвращаются в исходное положение.

Гистерезис язычкового переключателя

Как мы знаем, гистерезис — это явление, при котором система не может активироваться и деактивироваться в определенной фиксированной точке.

В качестве примера для электрического реле на 12 В точка включения может быть 11 В, но его точка отключения может быть где-то около 8,5 В, этот временной интервал между точками включения и выключения известен как гистерезис.

Аналогично, для герконового переключателя деактивация его язычков может потребовать перемещения магнита намного дальше от точки, в которой он был первоначально активирован.

Следующее изображение ясно объясняет ситуацию

Обычно геркон замыкается, когда магнит перемещается на расстояние 1 дюйм от него, но может потребоваться перемещение магнита примерно на 3 дюйма, чтобы размыкать контакты. его первоначальная форма из-за магнитного гистерезиса.

Коррекция эффекта гистерезиса в герконовом переключателе

Вышеупомянутую проблему гистерезиса можно уменьшить до некоторой степени, просто поместив другой магнит с перевернутыми полюсами N / S на противоположной стороне геркона, как показано ниже:

Убедитесь, что что левый неподвижный магнит не находится в пределах диапазона втягивания язычкового переключателя, а находится на некотором расстоянии, в противном случае язычок останется закрытым и откроется только тогда, когда правый боковой магнит поднесен слишком близко к язычку.

Следовательно, расстояние до фиксированного магнита должно быть измерено методом проб и ошибок до тех пор, пока не будет достигнут правильный дифференциал, и язычок резко активируется в фиксированной точке движущимся магнитом.

Создание герконового переключателя «нормально замкнутого»

Из приведенных выше обсуждений мы знаем, что обычно контакты герконового переключателя «нормально разомкнутого» типа.

Язычки закрываются, если магнит удерживается близко к корпусу устройства. Но могут быть определенные приложения, в которых может потребоваться, чтобы язычок был «нормально замкнутым» или включался, а также выключался при наличии магнитного поля.

Это может быть легко достигнуто либо смещением устройства с помощью дополняющего соседнего магнита, как показано ниже, либо с помощью геркона с 3 контактами SPDT, как показано на второй схеме ниже.

В большинстве систем, в которых геркон приводится в действие с помощью постоянного магнита, магнит устанавливается над подвижным элементом, а язычок устанавливается на неподвижной или постоянной платформе.

Тем не менее, вы можете найти несколько программ, в которых и магнит, и язычок должны быть расположены над фиксированной платформой.В таких случаях включение / выключение язычка осуществляется путем искажения магнитного поля с помощью внешнего движущегося железа, как описано в следующем параграфе.

Реализация работы фиксированного язычка / магнита

В этой настройке магнит и язычок держатся значительно близко, что позволяет контактам язычка находиться в нормально замкнутом положении, и он размыкается, как только перемещается внешнее искажающее железо между тростью и магнитом.

С другой стороны, ту же концепцию можно применить для получения прямо противоположных результатов. Здесь магнит установлен в положение, достаточное для удержания язычка в нормально открытом положении.

Как только внешний железный агент перемещается между язычком и магнитом, магнитная сила увеличивается и усиливается железным веществом, которое мгновенно втягивает герконовый переключатель и активирует его.

Рабочие плоскости герконового переключателя

На следующем рисунке показаны различные линейные плоскости работы герконового переключателя.Если мы переместим магнит через любую из плоскостей a-a, b-b и c-c, язычок будет нормально работать. Однако выбор магнита может быть весьма важным, если режим работы находится в плоскости b-b.

Кроме того, вы можете обнаружить ложное или ложное срабатывание язычка из-за отрицательных пиков на кривой диаграммы направленности поля магнита.

В ситуациях, когда отрицательные пики высоки, язычки могут включаться / выключаться несколько раз, когда магнит проходит поперек всей длины язычка.

Активация язычка вращательным движением также может быть успешно реализована.

Для достижения этого вы можете использовать одну из множества установок, показанных ниже:

РИСУНОК A

Также можно использовать вращательное движение для активации установки язычкового переключателя. На рисунках A и B герконы установлены в фиксированном положении, в то время как магниты прикреплены к вращающемуся диску, который заставляет магниты перемещаться мимо герконового переключателя при каждом обороте, соответственно переключая герконы.

На рисунке C магнит и геркон являются стационарными, в то время как специально вырезанный кулачок магнитного экрана вращается между ними, так что кулачок попеременно разрезает магнитное поле при каждом вращении, заставляя язычок открываться и закрываться в той же последовательности

Вращательное движение также можно использовать для приведения в действие герконового переключателя. В A и B переключатели неподвижны, а магниты вращаются. В примерах C и D и переключатели, и магниты неподвижны, и переключатель срабатывает всякий раз, когда вырезанная часть магнитного экрана находится между магнитом и переключателем.

Частоту переключения можно отрегулировать от одной секунды до более 2000 в минуту, просто изменив скорость вращения диска.

Срок службы герконов

Герконовые переключатели рассчитаны на чрезвычайно длительный срок службы, который может составлять от 100 миллионов до 1000 миллионов операций включения / выключения.

Однако это может быть верно только до тех пор, пока ток низкий. Если ток переключения через герконы превышает максимальное номинальное значение, то тот же геркон может выйти из строя в течение нескольких операций.

Обычно герконы рассчитаны на работу с током в диапазоне от 100 мА до 3 А в зависимости от размера устройства.

Максимально допустимое значение указано для чисто резистивных нагрузок.

.

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 герконовых контактов — электрическая энергия не требуется.

Геркон, форма А

Герконы нормально разомкнуты. Это обычно 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 закрытыми, 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 далеко 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. При отсутствии магнитного поля общий контакт поддерживает соединение с нормально замкнутым контактом. Герконовый переключатель не потребляет питание в 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 замкнутый (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 поля втягивания или рабочего поля, 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 Для многих приложений требуются переключающие контакты, которые замкнуты на длительное время и размыкаются 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 соседнем графике показана последовательность для геркона, имеющего поле срабатывания (втягивания) 4 мТл и поле отпускания (отпускание) 2 мТл.Подмагничивающий магнит имеет напряженность поля 5 мТл, падающую 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 падения геркона, что приводит к размыканию контактов (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 вызвать повторное замыкание контактов. Обычно 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-реле с фиксацией использует переключатель формы A с магнитным смещением постоянного магнита, а также катушки фиксации и разблокировки.Магнитный импульс, генерируемый одной или другой катушкой, защелкивает и размыкает реле.

магнитное поле, которое он испытал последним. Применение правильной магнитной полярности к разомкнутым контактам изменит их в замкнутое состояние. Геркон останется 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 импульса длительностью 2 мс 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 язычкового 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 создает магнитное поле, приложенное к геркону, на уровне 5 мТл, превышая уровень 4 мТл, и замыкает контакты.
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, уменьшая 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 герконовых реле 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 другого направления, 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 разработчиками компонентов, потому что есть много способов выполнить фиксацию. При определенных обстоятельствах прикладные инженеры 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. Геркон с защелкой — единственная сенсорная технология, которая не требует питания для работы и размыкания контактов. С ростом спроса на компоненты с низким энергопотреблением герконовый переключатель с фиксацией или нормально замкнутым контактом может быть преимуществом.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *