Ufass.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы геркона

Принцип работы геркона

Геркон (сокр. герметизированный контакт) – электромагнитное устройство, управляемое магнитным полем.

Содержание

Свою широкую распространённость герметизированный контакт приобрел благодаря своим защитным свойствам от вредной окружающей среды. Благодаря тому, что контакт герметизирован, его используют во взрывоопасных средах, там, где обычные контакты применять нельзя из-за возникающей искры.

Конструкция геркона

Конструктивно геркон состоит из двух ферромагнитных проводников, заключенных в герметичную стеклянную колбу.

Геркон

Внутри стеклянной колбы (капсулы) может находиться инертный газ (например, азот). Благодаря азоту повышается предел максимально коммутируемого напряжения, появляется возможность использовать его в электрических цепях 220 В . Вместо инертного газа капсула может быть вакуумизирована. Это позволяет геркону работать при напряжении в тысячи вольт.

Проводящие контакты изготовлены из ферромагнетиков и могут иметь напыление из стойкого к эрозии металла: иридия, рутения или родия. Это напыление позволяет многократно увеличить количество срабатываний (до 5 миллиардов раз).

Существуют герконы со “смачиваемыми ” ртутью контактами. Ртуть обеспечивает надежность срабатывания контактов и уменьшает их дребезг. Но такие герконы требуют установки в правильном положении, так как в противном случае, капли ртути могут соединить контакты даже при отсутствии воздействия магнитного поля.

По типу срабатывания различают замыкающие, размыкающие и переключающие герконы.

Принцип работы

Принцип работы геркона прост, но есть свои нюансы. При воздействии магнитного поля (например, от постоянного магнита), контакты геркона поляризуются и срабатывают (замыкаются, размыкаются или переключаются). Надежность включения зависит от ориентации магнита, каким полюсом он будет повернут, и как он будет приближаться к геркону.

Где используют герконы?

Герконы используются повсюду, например, в вашем ноутбуке. Когда вы опускаете крышку, при касании о корпус, срабатывает геркон и ноутбук переходит в спящий режим.

Во второй половине 20-го столетия широкое применение получили герконовые реле. Они использовались там, где не требовались большие рабочие токи, обеспечивая при этом высокую производительность и долговечность. Чаще они использовались в телефонной связи, в системах подсчета, а также в лифтовой промышленности.

Герконы также используют как бесконтактные датчики в системах сигнализации на окнах и дверях, как датчики положения, концевые выключатели и т.д.

Как датчики положения герконы в настоящий момент используются редко, по тому что на смену пришли датчики Холла.

Основные параметры и характеристики

Характеристики геркона

Коммутируемая мощность, Вт – максимально коммутируемая мощность, не вызывающая повреждение геркона.

Диапазон коммутируемых токов, А – значения постоянного или действительные значения переменного токов, в пределах которых, может работать геркон.

Магнитодвижущая сила (МДС) срабатывания, А – величина характеристики магнитного поля, при которой происходит срабатывание геркона. Единицы измерения в системе СИ – Ампер-витки.

Магнитодвижущая сила (МДС) отпускания, А – МДС при которой происходит отпускание контактов геркона.

Время срабатывания, мс – время которое проходит от момента приложения магнитного поля до замыкания контактов.

Контактное сопротивление, Ом – сопротивление геркона в замкнутом состоянии.

Резонансная частота, Гц – частота колебаний геркона, при которой начинается вибрация контактов, что приводит к снижению напряжения пробоя.

Геркон

Герметизированный контактГеркон

Среди всевозможных радиоэлементов в электронике есть весьма любопытный и оригинальный. Возможно, вы уже слышали о нём или даже применяли в своих самоделках. Это – геркон.

Название этого электронного компонента происходит от словосочетания герметизированный контакт. В сущности, простейший геркон представляет собой два контакта, запаянных в стеклянную колбочку. Внутрь герметичной колбы закачан газ, который препятствует обгоранию контактов. Сами же контакты являются магнитоуправляемыми и изготавливаются из ферромагнитного материала (например, пермаллоя). Их можно замыкать посредством воздействия магнитного поля электромагнита, соленоида, либо постоянного магнита.

Читайте так же:
Концевой выключатель 8108 с роликом

На принципиальных схемах геркон обозначается в виде двух контактов в кружке, символизирующем герметичный баллон геркона.

Условное обозначение геркона на схемах

Условное обозначение геркона на принципиальных схемах и его внешний вид

Герконы можно легко обнаружить во многих инфракрасных датчиках движения, которые применяются в автоматических системах охраны. Там они используются в качестве реле.

Также геркон применяется в широко распространённом охранном датчике ИО -102 (или его аналогах). В его состав входит геркон с проволочными выводами и постоянный магнит. Геркон устанавливается на неподвижную часть двери или оконной форточки и подключается к охранному прибору двумя проводниками. Магнит крепиться на подвижной части двери или форточки. Это простейший пример применения герконов в охранной автоматике.

Датчик серии ИО-102
Охранный датчик серии ИО-102 на основе геркона

Герконы успешно применяются в качестве реле. Герконовое реле состоит из геркона и проволочной обмотки, так называемого, соленоида. Если через проволочную обмотку пропустить ток, то под действием протекающего тока в обмотке образуется электромагнитное поле, которое и воздействует на геркон, замыкая его контакты.

Герконовые реле
Герконовые реле TRA-500 и SH1A05BW, применяемые в приборах охранной автоматики

В чём преимущество герконового реле перед обычным электромеханическим?

Во-первых, это сравнительно малые габариты и простота конструкции. Если взглянуть на обычные реле и герконовые, то можно убедиться в том, что герконовые заметно компактнее.

Второе преимущество реле на герконах – устойчивость к обгоранию контактов и влажности. Поскольку контакты геркона находятся в герметичном стеклянном баллоне с химически инертным газом (чистым азотом или смесью азота и водорода), то, естественно, контакты не окисляются.

Ещё одним немаловажным преимуществом герконовых реле является отсутствие подвижных элементов конструкции. Контакты геркона не подвержены трению и износу. Зазор между контактами геркона настолько мал, что его очень трудно увидеть.

Стоит отметить, что если через контакты геркона протекает большой ток, то они могут “залипнуть”. При этом геркон либо выйдет из строя, либо будет периодически замыкаться даже без воздействия магнитного поля на контакты. К сожалению, такой геркон подлежит замене.

Сферы применения герконов очень обширны. Это и системы охранно-пожарной автоматики, всевозможные датчики положения, системы связи, приборы управления и контроля.

Одним из существенных недостатков, препятствующих ещё большему распространению герконов является низкая ударостойкость. Несмотря на это, в последнее время герконы применяются в автомобилестроении и даже в авиации.

По сравнению с обычными реле герконовые обладают большим быстродействием и меньшей шумностью. Переключение контактов герконового реле практически незаметно на слух.

Также стоит отметить, что герконы в основном служат для коммутации небольших токов.

Что следует учитывать при использовании герконов в своих электронных самоделках?

Максимально допустимое коммутируемое напряжение и ток. Так, геркон марки КЭМ-1 способен выдержать ток не более 2 Ампер и напряжение 300 Вольт. Если превысить эти значения, то геркон превратиться в обычный проводник – его контакты “пригорят” друг к другу. Необходимо также уточнить коммутируемую мощность геркона. Для упомянутого геркона КЭМ-1 этот параметр составляет не более 30 Ватт.

Таким образом, если используя формулу мощности постоянного тока подсчитать допустимый ток через геркон при напряжении, например, 220 Вольт, то он составит величину меньше 2 Ампер, а точнее – 0,13 Ампер (130 мА).

Если же мы предполагаем, что через геркон будет протекать постоянный ток 1,5 Ампера, то максимально допустимое напряжение будет составлять всего 20 Вольт.

Применение геркона в самодельных устройствах просто огромно. Его можно использовать для гальванической развязки цепей, в качестве датчиков положения в электронных игрушках, системах сигнализации и контроля.

Читайте так же:
Исследование автоматических воздушных выключателей

Герконовый датчик: что это и 8 преимуществ его использования

Официально научное название геркон является образованием двух слов – герметичный и контакт. В своей сущности, название полностью оправдывает его основной функционал и предназначение, так как геркон – это коммутационное (соединяющее) устройство в электрике, которое действует на основе физических законов электромагнитного поля и передачи тока по проводникам.

Особенностью этого вида контакта является его герметичные условия действия.

Он окружён полностью герметичной стеклянной (чаще всего) оболочкой, что обеспечивает полную изоляцию и снижение уровня внешних воздействий на проводники.

Подключать герконовый датчик достаточно легко, поэтому с этим справится даже человек без соответствующего опыта

Преимущества использования герконов, их свойства и особенности:

  1. Высокая эффективность и прагматичность. Технические характеристики герметичных контактов высоки по сравнению (с учётом пропорциональности) с обычными реле (более подробно – ниже).
  2. Меньше по размеру, по сути это маленький продолговатый шар с проводниками.
  3. Долговечны, так как изоляция позволяет контактам подвергаться внешним влияниям в меньшей степени, при этом, избегая большинства внутренних явлений (дребезг, трения и т.д.).
  4. Минимальная погрешность и высокий показатель быстроты срабатывания.
  5. Удобство и комфортность использования в силу отсутствия возможных звуковых или визуальных феноменов.
  6. Непрерывность действия.
  7. Простое подключение.
  8. Возможность использования при минимальных затратах, так как действует без потребности в дополнительной электроэнергии для запуска действия.

Некоторые контакты специально обрабатываются дополнительными веществами вроде ртути для увеличения стойкости ко временному влиянию, безопасности и эффективности. Такие устройства называются жидкими, так как находятся не в условиях инертного газа, а в какой-либо проводящей жидкой консистенции, например, ртути.

Технические характеристики геркона

Несмотря на то, что использование герконов отмечено в истории ещё с самого начала 70-ых, они по-прежнему актуальны во многих электроприборах и схемах по сей день. Это обусловлено рядом их полезных свойств и преимуществ по сравнению с другими видами коммутационных средств. Они практичны, долговечны, их легко привести в действие, при этом, не затратив много ресурсов.

Основные минусы и нюансы эксплуатации:

  1. Вопреки действительно быстрому реагированию и срабатыванию, они всё же неспособны работать со значительными параметрами мощности. Даже распространённые 220 вольт – проблема для работы обычного контакта.
  2. В герконах с использованием инертного газа (сухой геркон) существует несколько проблем эксплуатации, одними из которых являются электрические дребезги (вспышки, замыкание) и трение.
  3. На фоне высоких возможностей, связанных с герметичной колбой, в которой находятся контакты, она хрупка и легко повреждаема.
  4. Для работы необходима полная концентрация одного единственного источника магнитного поля, иначе контакт может быть условно растянут.

Особого внимания требует особенность герконов, когда происходит буквально прилипание контактов друг к другу. Иногда, в силу частого срабатывания, контакты могут непрерывно соприкасаться друг с другом, что создает замкнутый поток.

Классификация: герконовое реле

Одним из результатов практичного использования герконов является герконовое реле. Само по себе реле – это электромеханический механизм, осуществляющий размыкание и замыкание цепи на определённом её промежутке. Они широко использовались и используются по сей день. Так, например, нередко можно встретить герконовый выключатель, охранный датчик помещения или автомобиля, а ранее на их основе изготавливалась даже компьютерная клавиатура.

Отличным решением является покупка герконового реле из металла польского производства

Классификация герконовых реле по принципу воздействия магнитного поля (типы):

  1. Нормально разомкнутый (размыкающий) контакт. Такое устройство при попадании в область воздействия магнитного поля срабатывает и замыкающий цепь контакт соединяется.
  2. Нормально замкнутый контакт. По аналогии с разомкнутым реагирует на магнитные волны и размыкает цепь при срабатывании.
  3. Альтернативный вариант – переключающий контакт. Своеобразен, но практичен в применении, так как реагируя на магнитный источник цепь, состоящая из нескольких реле, замыкается в одном промежутке и размыкается в другом. При отстранении от поля – наоборот.
Читайте так же:
Коэффициент запаса для выбора автоматического выключателя

Примечательно, что все три вида достаточно актуальны и сегодня. Помимо основных качеств герконов, присущих им, они также могут работать в условиях высоких температур.

В качестве модернизации таких реле выступают так называемые герсиконы (герметичные силовые контакты).

Они оснащены дополнительными контактами, рассчитанными на образование на них электрической дуги. Это повышает переносимую мощность и уменьшает погрешности в работе геркона. Существуют также так называемые реле с памятью. Они названы таким образом потому, что после изоляции контактов от магнитного поля, они продолжают оставаться в первоначальном положении, как в было в поле. Это происходит потому что сами контакты выполнены из особого материала, постоянно имеющий определённый уровень заряда, т.е. намагничены.

Принцип работы: герконовый выключатель

Устройства, работающие на основе герконовых контактов, находят применение в самых разных сферах деятельности. Так, герконовый выключатель – это специальное устройство срабатывания, которое используется в охранных системах, имеющих обозначение СМК, в системе освещения помещений, срабатывания оповещений и многих других.

Пример работы герконового выключателя и его особенностей:

  1. После открытия двери, предварительно встроенное в дверную коробку устройство приближается к активному магнитному полю.
  2. Под действием поля контакты соединяются и создают направленный поток тока.
  3. Переключатель срабатывает и в помещении горит свет, пока геркон не покинет поле.
  4. Возможен вариант самопроизвольного размыкания цепи, вследствие чего потухнет. Такое происходит из-за сильного потока, который геркон не выдерживает.

Несмотря на все особенности, такие датчики и автоматические выключатели широко распространены в охраняемых помещениях. Расшифровка аббревиатуры таких систем СМК – сигнализатор магнитоконтактный или магнитный контакт. Обращаем внимание на то, что все герконы не рассчитаны на многие стандартные показатели вольт. Например, 220В чаще всего потребуют взять дополнительный апгрейд геркона.

Составные элементы: геркон на размыкание

Герметичный контакт, работающий на размыкание цепи, работает по схеме разъединения контакта при помещении его в магнитное поле. Это может быть полезно, когда необходимо прекратить подачу тока в постоянно накалённой цепи. Использоваться такая схема может как в бытовых, так и в специальных условиях.

Геркон стоит относительно недорого, поэтому его сможет позволить себе каждый

Основные элементы герконов:

  • Сердечник, встроенный в оболочку;
  • Контакты из проводящего материала;
  • Инертный газ (например, азот) или капля проводящей жидкости (ртуть);
  • Герметичный болон;
  • Прокладка из изоляции.

Существует также определённая маркировочная классификация, для которой предусмотрен справочник. Основные обозначения герконов: А (замыкает), В (размыкает), Р (ртуть), Ж (жидкий) и другие.

Что такое герконовый датчик (видео)

Герметичные контакты – это отличные помощники каждому мастеру в бытовых и профессиональных условиях. Используйте трехконтактный геркон для улучшения качества и повышения его свойств. Пробуйте сделать собственную систему сигнализации, подсветки, сигнализатора в системы снабжения, используя это полезнейшее устройство.

Что такое геркон, как он работает и где применяется в быту

Внешне геркон больше напоминает советский германиевый диод. Человек, незнакомый с этой деталью, едва ли догадается, что этот крохотный предмет относится к классу реле. Но если присмотреться к содержимому и разобраться в том, какие бывают герконы, все вопросы исчезнут.

Что такое геркон

Геркон представляет собой разновидность реле. Слово «геркон» – это сокращение от слов «герметизированный контакт». В этом и заключается основная особенность этого электронного прибора.

Герметичный контакт

В обычных электромагнитных реле имеются подвижные и неподвижные металлические контакты. Между ними находится воздушный промежуток. При их замыкании или размыкании образуется электрическая дуга. В качестве проводника выступает воздух, находящийся между контактами. Образование дуги портит контакты и сокращает срок службы реле.

Читайте так же:
Как собрать схема двойного выключателя

Геркон работает похожим образом, однако выводы находятся в среде инертного газа. По этой причине зажжение дуги невозможно. Следовательно, контакты герконового реле не подгорают, что увеличивает срок службы электронного прибора.

Устройство детали

Датчик геркон выглядит как небольшая стеклянная трубочка из зеленого полупрозрачного стекла. С двух сторон имеются проволочные выводы. Они позволяют припаять деталь к плате или подсоединить к ней провода. Существуют и трехконтактные модели.

Внутри стеклянной трубочки есть полость с безвоздушной средой. В полости находятся контакты, которые подключены к выводам прибора, находящимся снаружи. Такая деталь не имеет полупроводников. Поэтому она может работать на переменном токе.

Устройство геркона

Герконы довольно разнообразны по размерам. Небольшие модели имеют длину 10-15 мм. Более крупные бывают размером с ладонь.

Это интересно! Существует тенденция к уменьшению габаритных размеров герконов. В 2017 году американская компания «Hermetic Switch Inc» выпустила в серийное производство деталь с длиной трубки 4,01 мм. Достижения в этой области есть и у японских производителей. Компания «OKI» в 2005 году заявила о выпуске опытного образца с длиной колбы 2 мм. Однако широкого распространения данные детали пока что не получили.

Виды контактов

Герконы имеют схожую с другими видами реле классификацию. С точки зрения состояния контактов, существуют следующие модели:

  1. С нормально замкнутыми контактами. Если поднести магнит, выводы прибора размыкаются.
  2. С нормально разомкнутыми контактами. Если поднести магнит, выводы замкнутся.
  3. С переключающимися контактами. Если магнит рядом, замкнута одна группа выводов. Если магнит убрать, первая группа сработает на размыкание, но замкнется вторая.

По устройству контактов герконы делятся на 2 вида:

  1. С сухими контактами. Выполнены из твердого металла.
  2. Со смоченными контактами. Внутри имеется капля ртути. Она уменьшает переходное сопротивление прибора и исключает дребезг контактов.

С точки зрения внутренней среды существует 2 типа приборов:

  1. Внутри трубки находится инертный газ (обычно азот).
  2. Внутри создана вакуумированная среда. Такой герконовый выключатель применяют в схемах с высоким напряжением, включая 220 вольт и выше.

Принцип работы геркона

Контакты срабатывают под воздействием магнитного поля. Его источником обычно служит постоянный или управляемый электрический магнит.

Поле от магнита беспрепятственно проникает через стекло в герметичную полость. Попав внутрь, оно взаимодействует с металлическими контактами прибора.

Магнитное поле приводит их в движение, тем самым замыкая или размыкая электрическую цепь, подключенную к выводам детали. Поэтому, чтобы проверить работоспособность такого реле, достаточно поднести к нему любой магнит.

Принцип работы герконового датчика

На замыкание и размыкание контактов требуется некоторое время их намагничивания. Оно исчисляется единицами миллисекунд, поэтому на практике обычно не учитывается. В большинстве случаев допустимо считать, что геркон срабатывает сразу в момент попадания в магнитное поле.

Технические параметры выбора

При выборе следует учесть ряд технических характеристик этого прибора. К основным из них относятся:

  • коммутационная способность по току;
  • максимальное напряжение;
  • напряжение пробоя промежутка между контактами;
  • переходное сопротивление контактов;
  • предельная мощность нагрузки, которую можно подключить к выводам герметизированного контакта;
  • время замыкания и размыкания прибора;
  • напряженность поля, при которой сработает геркон.

Дополнительная информация! Переходное сопротивление контактов способно увеличиваться по мере их выработки. Также оно зависит от силы магнитного поля, действующего на геркон, и его положения в пространстве.

Как управлять герконом

Герконы замыкают (размыкают) контакты при воздействии магнитного поля. В качестве источника поля обычно служит постоянный или электрический магнит.

Если речь идет о постоянном магните, то геркон находится в замкнутом состоянии, когда магнит рядом. Если отвести его в сторону на 5-7 мм, контакты прибора разомкнутся.

В случае с электрическим магнитом ничего двигать не надо. Трубка геркона располагается внутри катушки электромагнита. Когда на него подается напряжение, образуется магнитное поле. Оно удерживает выводы в замкнутом состоянии. Если с электромагнита убрать напряжение, поле пропадет, и выводы разомкнутся.

Читайте так же:
Как переделать двухкнопочный выключатель

Электромагнитный выключатель с герконом

Достоинства и недостатки

Как и любые электронные компоненты, герконы имеют достоинства и недостатки. Преимущества:

  • повышенная износоустойчивость;
  • компактные габаритные размеры относительно обычных реле;
  • отсутствие собственных шумов и искажений сигналов;
  • контакты изолированы от пыли внешней среды.

  • неспособность работать в условиях посторонних магнитных полей;
  • самопроизвольное размыкание и залипание контактов при больших токах;
  • хрупкость, непереносимость вибраций;
  • повышенный дребезг контактов из-за их упругости.

Расшифровка маркировки

На принципиальных электрических схемах геркон имеет обозначение круга с нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми контактами. Символ напоминает обыкновенную кнопку, заключенную в окружность.

В технической документации геркон имеет маркировку из букв и цифр. Для обозначений большинства подобных приборов справедливо следующее:

  • 1-й символ – наименование детали (МК – магнитоуправляемый контакт);
  • 2-й символ – тип контактов (А – замыкающие, В – размыкающие)
  • 3-й символ – буква «Р» указывается только на приборах со ртутью;
  • 4-й символ – длина колбы в миллиметрах (двухзначное число);
  • 5-й символ – функциональная особенность прибора (1 – малой и средней мощности, 2 – повышенной мощности);
  • 6-й символ – порядковый номер разработки.

Для примера можно разобрать модель МКА-14103:

  • МК – магнитоуправляемый контакт;
  • А – замыкающий;
  • буква «Р» отсутствует, значит без ртути;
  • 14 – длина колбы 14 мм.
  • 1 – малая или средняя мощность;
  • 03 – порядок разработки (бесполезен на практике).

Простые примеры использования в быту

Геркон – простая деталь, поэтому радиолюбители охотно собирают на ней различные устройства своими руками. Ниже приведены 3 популярных решения, которые реализуются с помощью этой детали:

  1. Сигнализация. На двери закрепляется потайной магнитик (желательно использовать неодимовый). На облицовке устанавливается геркон двери. Крепить нужно так, чтобы при открытом проходе выводы геркона размыкались, а при закрытом — замыкались. В результате состояние двери преобразуется в электрический сигнал. Его можно преобразовать и в звук сигнализации.
  2. Самодельный бортовой компьютер на велосипед. В данном случае магнит устанавливается на колесо или ведущую звездочку велосипеда. Геркон фиксируется на раме «железного коня». Чем выше скорость движения велосипеда, тем чаще магнит оказывается в непосредственной близости от детали. С помощью схемы на микроконтроллере данные импульсы можно преобразовать в текущую скорость велосипеда или посчитать пройденное за день расстояние.
  3. Использование в качестве концевого выключателя на подвижных механизмах (например, на автоматических воротах).

Дополнительная информация! Электронная промышленность также выпускает герконы для охранной сигнализации. К таким устройствам любительского класса относится беспроводной датчик открытия двери ALD01. В профессиональных системах используются врезные герконы, которые не привлекают внимания. Они позволяют скрыть факт действия извещателя.

Принцип работы геркона основан на его взаимодействии с магнитным полем. Если поднести к геркону намагниченный предмет, его выводы замкнутся. А если поместить эту деталь в поле управляемого электрического магнита, то получится реле с повышенной износоустойчивостью.

Выбирать данный прибор следует исходя из предельно допустимого тока и напряжения. Одновременно необходимо учесть и условия эксплуатации. Такие устройства, как электромагнитный замок домофона, находящийся вблизи геркона, способны влиять на его работу.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector