Геркон: принцип действия, характеристики, герконовые датчики и их применение - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Измерения электрических параметров герконов должны проводиться в нормальных климатических условиях, в режимах и условиях, указанных в технических условиях на герконы конкретных типов. Во время измерений влияние паразитных внешних магнитных и электрических полей должно быть исключено или уменьшено, а также не должно быть вибраций герконов, вызывающих изменение параметров.

При измерении электрических параметров геркон должен управляться измерительной катушкой без ферромагнитных материалов. Требования к измерительной катушке и положению геркона в катушке должны соответствовать техническим характеристикам типа геркона.

Содержание

Что такое рид и как он используется в повседневной жизни?

Герконовый переключатель – это термин, обозначающий контакт с магнитным приводом в герметичном корпусе. Такой радиоэлемент выглядит как вытянутая лампочка. Внутри колбы создается вакуум. Контакты геркона должны перекрываться по длине, но располагаться близко друг к другу. Таких контактов может быть несколько. Они направлены в разные точки, чтобы замкнуть цепь.

Когда магнит приближается к контактам, контакты геркона срабатывают и входят в контакт друг с другом. Когда магнитное поле перестает действовать, цепь размыкается. Герконовые переключатели могут использоваться во многих различных типах датчиков, переключателей и других устройств. В данной статье приводится подробное описание механизма герконового переключателя и его применения.

Герконовые реле – это устройства, состоящие из геркона и управляющей катушки. Они также могут быть герконами, гезаконами и герконовыми выключателями. Первые предназначены для силовых цепей, вторые обладают эффектом памяти, а третьи предназначены для высоковольтных приложений.

Свойства герконов

Магнитная управляемость;
Герметичное уплотнение;
Компактность;
Дискретный режим работы.

В настоящее время герконовые датчики заменяются датчиками Холла, которые представляют собой твердотельные полупроводниковые устройства. Вот несколько фотографий герконов в обычном использовании.

Теперь все это нужно как-то исправить. Поэтому я нарезал стержень от клеевого пистолета небольшими кусочками:

Герконовый выключатель (замкнутый контакт), нормально разомкнутый.

Я купил эти датчики по совету одного из предыдущих отзывов.
Здесь нет ничего особенного, так как принцип их работы прост, но один из моих друзей заинтересовался этим и решил написать этот небольшой обзор.

Принцип работы

Тростник (тростникзапечатанный связаться сэто стеклянная колба с двумя гибкими ферромагнитными контактными пластинами внутри, которые, будучи погруженными в магнитное поле, соединяются вместе, образуя контакт, через который течет ток.
Конус обычно заполнен инертным газом или содержит вакуум. Пример того, как это работает, схематично показан в анимации ниже, где обычный магнит находится в поднятом состоянии.

То, почему пластины закрываются и открываются, объясняется наличием магнитного поля. Как упоминалось выше, сами пластины являются ферромагнитными, т.е. они активно притягивают магнит и в то же время сами активно притягиваются магнитом. Обычное железо обладает аналогичными свойствами. Магнит имеет два полюса, северный и южный, и магнитные линии всегда идут от северного полюса к южному. Когда магнит находится рядом с герконом, магнитные линии также будут проходить через эти гибкие пластины. В данном примере северный полюс магнита находится слева, а южный – справа. Поэтому край верхней пластины становится южнополярным, а край нижней пластины – северополярным – в результате происходит короткое замыкание пластин. Когда магнит удаляется, пластины раскрываются благодаря своей эластичности. Если магнит неправильно расположен по отношению к этим пластинам, магнитные линии будут проходить через них неравномерно, и контакты не будут замыкаться.

На рынке представлены три основных типа герконов:
1) Нормально открытые (наблюдаемые), которые нормально открыты, но при погружении в магнитное поле цепь замыкается.
2) Нормально замкнутые, принцип действия обратный: в нормальном состоянии контакты замкнуты, но при погружении в магнитное поле контакты размыкаются.
3) Герконовые переключатели, – в отличие от первых двух, уже имеют внутри 3 штырька и 3 пластины соответственно. В состоянии покоя одна пара контактов закорочена, после погружения в магнитное поле – уже другая.

Герконы также выпускаются в виде герконов с высоким током или ртутных герконов, в которых контактные площадки смачиваются каплей ртути для гашения вибрации контактов. Основное применение герконов – в системах безопасности и автоматизации, самый простой пример – автоматическое включение действия при открытии двери или окна, например, подача сигнала тревоги. Герконовые реле используются в качестве базы для герконов – в высоковольтных установках они используются для защиты от сверхтока, в этом случае геркон помещается в катушку.

Внешний вид. Размеры
Я взял нормально открытые (открытые) в количестве 10 штук.
Стеклянная капсула со слегка зеленоватым оттенком.

Размеры соответствуют 2х14 мм.

Я собрал простую схему на печатной плате со светодиодом, в гнездо которого поместил геркон, чтобы проверить его работу, поднеся его к плоскому неодимовому магниту, а поскольку магнитные поля имеют разные полюса, контакты в герконе замыкаются только при направлении магнита лицевой стороной вниз и поперек.

В других положениях магнита контакты геркона не будут замкнуты:

Пример с магнитами от двигателя: при повороте на одну сторону контакты замыкаются, на другую сторону реакции нет. Поэтому стоит принять этот момент во внимание.

Как меняется состояние пластин – под увеличением с помощью цифрового микроскопа

Кроме того, было бы неплохо показать простой визуальный тест работы этого датчика с помощью какого-либо действия, когда открывается/закрывается дверь в комнату или включается настольная лампа с помощью релейного модуля.

Во-первых, необходимо подключить сам геркон.

Нанесите кусок термоусадки, который вы обжимаете горячим воздухом.

Один штифт должен быть согнут. Но в этот момент я столкнулся с первым блином – после сгибания штыря почти до основания лампочки стекло разбилось, и геркон стал бесполезен:

Чтобы избежать этого, необходимо было удалить проводник на 1-2 мм от основания колбы, согнуть его пинцетом и только потом разогнуть:

Второй провод немного короче, вместе с термоусадкой.

Припаяйте провод к обоим контактам провода

Теперь вам нужно как-то все это исправить. Так, небольшими кусочками я нарезал палочку из клеевого пистолета:

Я нанес еще немного термоусадки на верхнюю часть геркона и поместил несколько обрезков горячего клея на основание:

Я дунул на него горячим воздухом.

Уберите излишки клея.

Это просто вопрос нескольких вещей. Прикрепите магнит к двери, а геркон – к стене напротив магнита. Даже обычная клейкая лента была достаточно хороша для демонстрационного теста, потому что с нее легко все снять.

Магнит и геркон расположены друг напротив друга.

Электронная и программная часть проста: плата Pro Mini настроена на внешнее прерывание, где контакт прерывания подключен к плате питания через тот же геркон, и пока дверь закрыта и рядом с герконом находится магнит, цепь замыкается, контроллер переходит в спящий режим и реле, управляющее лампой, отключается. Как только дверь открывается и магнит отводится в сторону, геркон размыкается, генерируется внешнее прерывание, которое вызывает импульс на реле и включение светильника.

Существует множество бытовых применений, особенно с простыми и недорогими контроллерами Attiny13 или, если конструкция очень проста, с транзисторами. Благодаря своим небольшим размерам герконы могут быть ловко спрятаны от посторонних глаз. Я буду использовать его в новой версии системы GSM-сигнализации с низким энергопотреблением, но мне придется подождать еще несколько компонентов, чтобы полностью собрать ее. К минусам я бы отнесла хрупкость капсулы и ее восприимчивость к другим магнитным полям. С другой стороны, утверждается, что он имеет длительный цикл открытия и закрытия благодаря герметичному уплотнению внутри капсулы. Что ж, посмотрим.

В системах безопасности герконы используются в качестве реле. Датчик безопасности состоит из магнита и геркона. Простейшее герконовое реле состоит из обмотки и геркона.

Герконовые выключатели. Типы и конструкция. Свойства и эксплуатация. Приложения

Коммутационные устройства или контакты используются в радиотехнике и электронных устройствах. В электромагнитном реле контакты являются ненадежными конструкциями и имеют металлические детали трения. Они изнашиваются, и эффективность реле снижается. Герконовые переключатели представляют собой герметичные контакты с магнитной активацией. Герконовые переключатели были изобретены для обеспечения высокой производительности и увеличения срока службы. Первые герконы были изобретены в 1930-х годах, а герконовый выключатель был изобретен в 1922 году.

В настоящее время герконовые контакты не находят широкого применения; их постепенно заменяют датчики Холла. Однако есть места, где герконовый выключатель не имеет конкурентов: он прост в использовании, имеет бесконтактный контакт и гальванически изолирован. Магнитоуправляемый контакт до сих пор используется в электронике. Герконовые выключатели устанавливаются там, где требуется долговечность коммутации, надежность в эксплуатации. Они входят в состав различных датчиков, реле, переключателей положения.

Как и все контактные группы, герметичные контакты делятся на типы в соответствии с их функцией:

Закрытие.
Переключение.
Разрыв контакта.

Герконовые выключатели делятся на группы по конструкции и технологии изготовления:

Сухой.
Сухие герконовые контакты.

Сухие магнитные контакты работают как обычные контакты. В ртутных образцах внутри стеклянного корпуса находятся контакты с каплей ртути. Капля ртути необходима для смачивания контактов во время работы для улучшения контакта, снижения переходного сопротивления и устранения дребезга контактов.

Дребезг – это вибрация группы контактов, когда она приводится в действие для замыкания или размыкания. Однократное срабатывание вызывает ложное переключение сигнала передачи и увеличивает время отклика. Если в усилителе звука во время включения сигнала произойдет размыкание, звук будет искажен, и это повлияет на работу усилителя. При использовании герконов в цифровых схемах подавляйте колебания с помощью триггерных фильтров RS или RC-цепочек. Герконовые контакты используются в микроконтроллерных схемах, где дребезг геркона устраняется программно, что снижает скорость работы схемы.

Дизайн

Конструкция контакта с магнитным приводом выполнена из стеклянного цилиндра. Цилиндр содержит контакты, которые сделаны из магнитных сердечников, приваренных к наконечникам ламп. Внешние части магнитопроводов подключены к источнику питания. Это можно увидеть на диаграмме.

Колба изготовлена из стекла.
Коммутационный контакт.
Стационарный контакт.

Наиболее распространенными являются герметичные размыкающие контакты. Они имеют контакты из прямоугольной проволоки с ферромагнитными свойствами. Сердечники также могут быть изготовлены из пермаллоевой проволоки. Это зависит от размера и емкости герконового датчика. Контакты также покрываются родием, золотом и т.д.

В колбу закачивается инертный газ или создается вакуум. Это предотвращает образование коррозии и ржавчины в датчике геркона. При изготовлении герконов необходимо учитывать, что между сердечниками имеется зазор.

Обращение с тростником

Простой герконовый переключатель имеет два сердечника с контактами, обладающими повышенной магнитной проницаемостью. Они помещены в герметичный стеклянный цилиндр, содержащий инертный газ или смесь газов. В цилиндре создается давление 50 кПа. Инертная атмосфера предотвращает окисление контактов.

Цилиндр герконового реле размещается внутри управляющей обмотки, которая подключена к постоянному току. Когда реле находится под напряжением, создается магнитное поле, которое проходит через сердечники контактов, через зазор и замыкается в управляющей катушке. Магнитный поток создает тяговое усилие, которое соединяет контакты друг с другом.

Чтобы сопротивление контактов было как можно ниже, их поверхности покрываются серебром, радием, палладием и т.д. При отключении питания усилие в катушке геркона исчезает, и пружины размыкают контакты. В герконовых реле нет поверхностей трения на компонентах, контакты выполняют несколько функций, совершая работу магнитопровода, проводника и пружины.

Чтобы уменьшить размер катушки магнита, плотность тока увеличивается. Для намотки катушки используется эмалированная проволока. Детали геркона штампуются, соединения выполняются пайкой или сваркой. Магнитные экраны используются в герконах для уменьшения области состояния активации.

Пружины в герконовых реле устанавливаются без дополнительного напряжения и срабатывают мгновенно, без потери времени на запуск. Вместо электромагнита можно также использовать постоянные магниты. Такие реле называются поляризованными герконами. Контактное усилие геркона определяется магнитной силой катушки, в отличие от обычных электромагнитных реле, где усилие определяется пружинами.

Герконовый выключатель действует по-разному, когда он размыкается. Релейная магнитная система намагничивает сердечники с одинаковой магнитной силой, которые отталкиваются друг от друга и размыкают цепь.

В герконовом переключателе один из трех контактов замкнут и изготовлен из немагнитного металла. Два других контакта изготовлены из ферромагнитного компаунда. Под воздействием магнитного поля разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутый немагнитный контакт размыкается. Хотя всегда существует магнитное поле, например, поле Земли, его недостаточно для приведения в действие геркона, и поэтому оно игнорируется.

Применение тростника

Используются герконовые выключатели и датчики:

Медицинские и коммуникационные устройства.
Аппараты для водолазов.
Синтезаторы и клавишные инструменты.
Испытательное оборудование, измерительные приборы.
Оборудование для автоматизации и безопасности.

Преимуществами герконового реле являются:

Небольшой размер, простой дизайн.
Защита от влаги, обгорания контактной группы.
Отсутствие трущихся частей.

Такие датчики на герконовых реле широко используются, но имеют такие недостатки, как восприимчивость к механическим повреждениям. Это большой недостаток при использовании во многих системах.

В системах сигнализации герконы незаменимы. Датчик легко устанавливается. Когда дверь закрыта, контакт геркона замкнут. Когда дверь открывается, магнит, прикрепленный к дверной раме, отходит от геркона, магнитная сила уменьшается, цепь питания размыкается. Это сигнал, который активирует сигнальную цепь.

Аналогичная ситуация возникает при использовании геркона в лифтах. Герконовые выключатели используются для определения местоположения автопогрузчика. Используя магниты и герконы, можно легко управлять осветительным оборудованием. В счетчике электроэнергии также имеются герконы.

Указания по использованию

При использовании герконов или датчиков можно дать несколько советов, учитывающих нюансы применения таких устройств:

При установке герконов следует по возможности избегать источников ультразвука, так как они могут негативно влиять на электрические параметры датчика, изменяя их.
Находящийся рядом источник магнитного поля также может изменить характеристики и свойства магнитного переключателя.
Реле и герконовые датчики опасаются ударов и механических повреждений. Инертный газ внутри датчика может выйти при ударе из-за утечки газового резервуара. Это приведет к тому, что герконовый выключатель не будет работать.
При пайке следуйте инструкциям производителя геркона.

Герконовые переключатели

Герконовые выключатели характеризуются большим разбросом коэффициента возврата из-за погрешности изготовления. Для увеличения номинальной мощности и коммутационного тока герконовые реле оснащаются вспомогательными контактами для гашения дуги.

Такие реле называются герконами или герметичными силовыми контактами. В продаже имеются герконовые выключатели с номинальным током до 180 ампер. Частота переключений достигает 1200 переключений в час. Герконовые выключатели используются для запуска асинхронных электродвигателей мощностью до 3000 Вт.

Ферритовое герконовое реле

Это особый класс герконовых реле с ферритовыми сердечниками. Они обладают функцией памяти. Чтобы произвести переключение в герконах этого типа, необходимо подать импульс тока обратной полярности для размагничивания ферритового сердечника. Они называются контактами памяти или гезаконами.

В этой статье мы поговорим о герконах. Слово “геркон” означает герметично закрытый магнитоуправляемый контакт. Герконовый переключатель – это маленький продолговатый пузырек с парой гибких контактов из ферромагнитного металла внутри. Контакты перекрываются, но находятся в непосредственной близости друг от друга, таких контактов может быть несколько, для разных активаций (закрытие или открытие). Когда магнит подносится близко (или открыто) к геркону, контакты замыкаются.

Что такое герконовый переключатель?

В этой статье мы поговорим о герконах, слово геркон означает: замкнутый контакт с магнитным приводом. Герконовый переключатель представляет собой небольшой продолговатый пузырек с полым воздухом, внутри которого находится пара гибких контактов из ферромагнитного металла. Контакты перекрываются, но находятся на небольшом расстоянии друг от друга, и их может быть несколько, для различных активаций (закрытие или открытие). Контакты замыкаются (или размыкаются) при приближении магнита к геркону.

Герконы могут использоваться в датчиках (например, датчик скорости на велосипеде), переключателях и т.д…. В прошлом герконы использовались в реле, на геркон наматывалась катушка с несколькими сотнями витков (сопротивление обмотки могло достигать 500-1500 Ом) и при подаче напряжения контакты геркона замыкались, в настоящее время герконы используются редко.

Преимущества герконовых реле:
Полная герметизация контактов позволяет использовать герконовые реле в различных средах с высокой влажностью, пылью и т.д.
Высокая скорость, что позволяет использовать герконовые реле при высоких частотах коммутации.
Гальваническая развязка коммутационных цепей и цепей управления герконовых реле. Расширение функциональных областей применения герконовых реле.
Надежная работа в широком диапазоне температур

Недостаток герконовых реле:
Восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер защиты от внешних воздействий.
Деликатный корпус геркона, чувствительный к ударам.
Низкая коммутационная способность герконов.
Возможность самопроизвольного размыкания контактов геркона при больших токах.

Герконовые переключатели обозначены на схемах следующим образом:

Особенности и преимущества герконов:
Как уже упоминалось, контакты геркона находятся в вакууме или инертном газе и, следовательно, плохо горят во время работы, даже если между контактами при замыкании или размыкании возникает искра.
Тростник довольно долговечен, если не бить тростник и не пропускать очень большие токи, то срок службы тростника бесконечен.
Герконовый переключатель практически бесшумен во время работы, слышно только дребезжание контактов.
Относительно высокая скорость работы.

Недостатки герконов:
Герконовые переключатели очень хрупкие, корпус геркона обычно сделан из хрупкого стекла, поэтому их нельзя использовать в средах с сильной вибрацией и ударами.
Для их активации необходимо создать или применить магнитное поле.
Иногда контакты геркона заедают, это происходит после прохождения больших токов и искр при срабатывании контактов, такой геркон следует заменить, герконы в основном используются для коммутации малых токов. На фотографии ниже показан герконовый выключатель с обгоревшими контактами.

Использование герконов

Как уже упоминалось, чаще всего герконы используются в системах сигнализации, их размещают на дверях, окнах… Когда вы открываете дверь, магнит (который находится на двери) проходит мимо геркона и замыкает его. Вы можете заставить любое устройство включаться, когда оно подносит магнит к геркону, например, включить компьютер, или заставить мотор скутера работать только тогда, когда магнит поднесен к датчику, поставить в качестве датчиков контроля положения, чтобы при поднятии объекта срабатывали сирены, или прикрепить геркон к колесу велосипеда для контроля скорости, давайте посмотрим на эту схему ниже!

Можно также использовать батарейку 1,5 В, все зависит от типа используемого индикатора, величина резистора R1 подбирается экспериментально так, чтобы при максимальной скорости стрелка прибора была почти максимальной. Конденсатор C1 устанавливает время падения указателя прибора. Геркон крепится к вилке велосипеда, а магнит – к спице. Расстояние от геркона до магнита должно быть как можно короче. При вращении колеса магнит будет периодически проходить мимо геркона и замыкать его контакты.

Время срабатывания – Время между приложением магнитного поля и замыканием контактов геркона.

Заключение

В современном мире с каждым днем появляется все больше “умных вещей”, которые значительно облегчают наши повседневные задачи. Большую роль в этом сыграли тростниковые датчики. Их фантастическая надежность, четкая реакция, отсутствие необходимости в питании, простота использования и отличные коммутационные свойства для цепей со слабыми сигналами сделали герконы одними из самых распространенных электронных компонентов, используемых везде – от холодильников до самолетов.

Читайте далее: