Для чего нужны герконы
Что такое герконовые выключатели
Ненадежная работа контактов электромагнитных реле, которые быстро изнашивались вследствие окисления рабочей поверхности, послужило толчком к разработке магнитоуправляемых переключателей. Геркон это сокращенное словосочетание из двух слов — герметичный и контакт.
Принцип работы
В отличие от коммутационных электромагнитных устройств, выключатель герконовый имеет контакты, которые располагаются в герметичной колбе, из которой откачан воздух или она заполнена инертным газом. Такая конструкция исключает процесс коррозии поверхностей.
Для магнитного поля колба не является препятствием, чтобы оказывать действие на контакты, если они выполнены из магнитных материалов. Управление герконом осуществляется взаимодействием контактов с внешним магнитным полем постоянного магнита или электромагнитного поля, созданного электрическим током соленоида. Срабатывают они по достижении показателей магнитного поля определенной величины.
Кроме магнитных свойств контакты должны обладать упругой механикой, так как работа реле связана с возвращением их в исходное положение после окончания действия сигнала.
Назначение, области применения
В коммутационных электронных устройствах все больше используются полупроводниковые приборы (датчики Холла). Однако герконовые выключатели некоторых устройств выдерживают конкуренцию с ними, несмотря на отставание в технических параметрах:
Разновидности
Классифицируются устройства по следующим группам.
По характеру действия
По типу конструкции
Технические характеристики
Для выбора нужного геркона, следует изучить его параметры. Главными будут следующие.
Проверка работоспособности геркона
Прежде чем установить герконовый датчик в рабочую схему, следует выполнить его проверку. В сложной схеме, чтобы добраться до причины неисправности, придется перепроверить много других потенциально дефектных элементов. Сделать это очень просто при наличии мультиметра — достаточно лишь установить его диск в положение «прозвонка», а щупы присоединить к выводам. Как подключить показано на изображении:
В нерабочем положении при нормально-разомкнутых контактах герконового выключателя мультиметр покажет обрыв. При создании магнитного поля, которое делает соединение замкнутым (можно сделать с помощью постоянного магнита, имеющегося в схемах некоторых устройств), мультиметр должен показать практически нулевое сопротивление. Такой геркон можно использовать в работе.
Геркон — обозначение на схеме
Отличие магнитоуправляемого соединения в электрических схемах от других типов контактов — наличие в изображении окружности, как обозначения герметичного корпуса. Конкретную принадлежность к элементу схемы указывают в виде набора букв и цифр:
Строгие правила по маркировке герконов отсутствуют. Производитель наносит на корпус свое заводское обозначение.
Достоинства и недостатки
Для сравнения возьмем электромагнитные реле с катушками и сердечником. В дополнение приведем некоторые общие положительные и отрицательные качества.
Плюсы
Минусы
Рекомендации по использованию
Во время монтажа и дальнейшей эксплуатации герконов следует учитывать такие факторы:
Герконы часто используют домашние мастера для изготовления простых схем сигнализации и автоматики для управления вкл/выкл света. Один из примеров подключения геркона вы можете увидеть на изображении ниже.
Видео по теме
Что такое герконовый датчик и где он применяется?
Ни одна современная система охраны, контроля, пожаротушения, экстренного оповещения не может функционировать без применения датчиков, связывающих ее с окружающим миром. Датчики определяют наличие задымления, пыли в воздухе, движение объектов и еще множество других изменений.
Герконовый датчик по-прежнему используется во многих подобных системах благодаря своей надежности.
Что такое геркон
Геркон — электромеханическое устройство, замыкающее либо размыкающее электрические контакты под влиянием магнитного поля, генерируемого электромагнитом, либо постоянным магнитом.
Термин «геркон» означает герметичный контакт. Обусловлено это его конструкцией. Состоит он из двух ферромагнитных пластин, запаянных в стеклянную капсулу с двумя выходными контактами и заполненную инертным газом. Такая оболочка минимизирует воздействие окружающей среды и обеспечивает надежное функционирование устройства.
Колба может содержать азот, иссушенный воздух, иной инертный газ. Также из колбы может быть откачан весь газ до состояния вакуума. Этим добиваются повышения уровня коммутируемого напряжения.
Назначение и область применения
Герконовые датчики, несмотря на вытеснение их датчиками Холла, по-прежнему находят применение во многих устройствах и системах:
В системах безопасности применяются устройства, состоящие из геркона и магнита. Они сообщают об открытии или закрытии дверей.
Также применяются герконовые реле, состоящие из контактного датчика и проволочной обмотки. Такая система обладает некоторыми преимуществами: простота, компактность, влагостойкость, отсутствие движущихся деталей.
Используются герконы и в особых областях — это механизмы защиты от перегрузок и короткого замыкания высоковольтных и радиотехнических электроустановок. Также это высокомощные радары, лазеры, радиопередатчики и прочее оборудование, работающее под напряжением до 100 кВ.
Разновидности
В зависимости от нормального состояния контактов устройства разделяют на:
В зависимости от конструкции датчики бывают:
Герконы по техническим характеристикам подразделяются на:
Благодаря разнообразию конструкций герконы продолжают использовать во многих областях.
Принцип действия
Геркон по принципу работы схож с выключателем. Реле состоит из пары токопроводящих сердечников с зазором между ними. Они герметично запаяны в стеклянной колбе с инертной средой, исключающей процесс окисления.
Вокруг колбы размещается управляющая обмотка, питаемая постоянным током. При подаче питания обмотка генерирует магнитное поле, воздействующее на сердечники, и приводит к замыканию контактов между собой.
При отключении катушки от питания магнитный поток исчезает и контакты размыкаются пружинами. Надежность обеспечивается отсутствием трения между контактами, которые, в свою очередь, выполняют роль проводника, пружины и магнитопровода.
Особенностью герконового датчика является то, что на пружины реле в состоянии покоя не действуют никакие силы. Это позволяет им замыкать контакт за доли секунды.
Применяться могут и постоянные магниты. Такие устройства называют поляризованными.
Нормально замкнутые устройства имеют другой принцип функционирования. Под воздействием электромагнитной силы система магнитов заряжает сердечники одним потенциалом, заставляя их отталкиваться друг от друга, размыкая цепь.
Переключаемые герконы состоят из трех контактов. Один из них установлен стационарно и не магнитится, 2 других сделаны из ферромагнитного сплава. При наведении магнитного поля пара разомкнутых контактов замыкается, размыкая пару с немагнитным контактом.
Геркон: технические характеристики, принцип работы, примеры применения
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».
Давайте рассмотрим принцип действия этих устройств, конструкцию, основные характеристики, достоинства и недостатки. В завершении статьи будет приведена пара полезных схем, где используются герконы.
Внешний вид и особенности конструкции
Данные устройства представляют собой контактную группу, изготовленную на основе ферримагнитного материала, которая помещается в стеклянную колбу. Из нее откачен 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:
Разновидности
Коммутационные устройства данного класса принято разделять в зависимости от устройства контактной группы на следующие виды:
Помимо функциональных признаков, перечисленных выше, имеются и технологические, разделяющие герметичные коммутирующие устройства на две группы: сухие и ртутные. Отличительная особенность последних заключается в том, что внутри колбы содержится капля ртути. Она служит для «смачивания» контактной группы, это позволяет существенно снизить переходное сопротивление и вибрацию (дребезг) контактов при коммутации, что положительно отражается на качестве контакта.
Принцип действия
Срабатывание 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
Соответственно, 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
Основные параметры
Свойства герметичных коммутаторов определяются механическими и электрическими параметрами. К первым относятся:
Как осуществляется управление?
Управлять герметичным коммутатором можно двумя способами:
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.
Плюсы и минусы
Любая конструкция помимо преимуществ не лишена недостатков. Зная сильные и слабые стороны устройства можно найти оптимальную сферу для его применения. Давайте рассмотрим, в чем заключается преимущества герметичных коммутаторов, к таковым свойствам можно отнести:
Характерные недостатки:
Несмотря на явное преобладание положительных качеств, данные устройства постепенно вытесняются полупроводниковыми аналогами, такими как датчики Холла. Отсутствие дребезга, небольшие размеры и более высокая прочность сыграли решающую роль.
Примеры практического применения в быту
Как и было обещано в начале статьи, приводим пару полезных схем, в которых используются герконы. Начнем с универсального управления освещением в прихожей. Принцип работы заключается в следующем: при открытии входной двери автоматически включается свет, и спустя несколько минут выключается. При достаточном уровне освещения, свет в прихожей не включается.
Схема управления освещением прихожей
Обозначения:
Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R1, для выбора оптимального времени задержки отключения освещения.
Теперь рассмотрим схему простой домашней сигнализации, где в также используется типовой герконовый датчик для двери.
Простая домашняя сигнализация
Обозначения:
В качестве сирены используется звуковой оповещатель АС-10.
Питание схемы осуществляется от аккумулятора 12 В, емкостью 4 А*ч.
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.
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.
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:
По устройству контактов герконы делятся на 2 вида:
С точки зрения внутренней среды существует 2 типа приборов:
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:
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.
Электромагнитный выключатель с герконом
Достоинства и недостатки
Как и любые электронные компоненты, герконы имеют достоинства и недостатки. Преимущества:
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:
Для примера можно разобрать модель МКА-14103:
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:
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.
Электрика в доме
Проводка, освещение, электрические приборы
Что такое герконы
Любые механизмы рано или поздно изнашиваются. С целью улучшения некоторых показателей были разработаны герконы. Слово геркон образовано из двух слов: герметичный контакт. Это такая запаянная стеклянная колбочка маленького размера, в которую помещены две металлические пластины. На современном рынке выпущены более практичные приборы, но в некоторых ситуациях герконы просто незаменимы. Благодаря своей простой конструкции данный элемент является частью разных схем и механизмов. При этом учитывается также его безопасность и большой срок службы.
Геркон: технические характеристики
Существует несколько видов герконов, которые имеют разную область применения. Но при этом у них есть основные технические характеристики, актуальные для всех моделей.
В технических характеристиках отражается:
Область применения
Геркон применяется в различных сферах деятельности. Данный прибор применяется в современном оборудовании и на сегодняшний день. Приборы применяются в музыкальных инструментах, таких как клавиатуры, синтезаторы. Также прибор является элементом оборудования для подводного плавания.
Качественные герконы
Геркон незаменим при производстве автоматического оборудования, систем безопасности, приборов для диагностики, измерительных устройств, медицинской аппаратуры, а также коммуникационных агрегатов.
Изоляция проводов имеет огромное значение. Читайте тут о том, какая изоляция лучше.
На производствах со взрывоопасным сырьем применяются герконы для коммутирования электроприборов разного значения. При таком переключении искры, опасные для данного сырья, не выходят за пределы сосуда геркона.
Для того, чтобы привести в действие мощные электродвигатели используются устройства, которые могут соединять цепи, имеющие нагрузки 45кВт.
Изоляция проводов имеет огромное значение. Читайте тут о том, какая изоляция лучше.
Также существуют экземпляры, способные замыкать цепи с напряжением от 1кВ – 100кВ для передачи энергии высоковольтных воздушных сетей.
Устройства подразделяются в соответствии с конструктивными особенностями, при этом различают три подгруппы: разъединенные; замкнутые; переключающиеся.
Герконы делятся по технологическим качествам на сухие и ртутные. Сосуды сухих видов наполнены газом или пустые. Это направлено на выдерживание контактами высоких токовых нагрузок. Ртутные устройства внутри своего сосуда содержит каплю ртути.
Данное вещество положительно влияет на производительность прибора, тем самым снижая переходное сопротивление, а также вибрационные колебания. Исключение вибрации способствует предотвращению размыкания контактов.
Преимущества и недостатки
Обладая знаниями о достоинствах и недостатках изделия, можно найти подходящий вариант для его использования. К плюсам геркона можно отнести следующие показатели. Прибор имеет небольшие размеры, благодаря тому, что в них нет механических компонентов, приводов рычага, а также сердечника.
Типы герконов
Показатели геркона выше, чем у других защитных реле. Кроме этого геркон имеет отличное быстродействие, частота коммутирования контактов составляет 1000 Гц. Несмотря на это, устройство обладает большим ресурсом, который вычисляется миллиардами коммутаций.
Геркон способен работать без электрической энергии. Также прибор имеет хорошую герметичность, что исключает попадание воды внутрь, а также окисление контактов.
Одновременно с этим приспособление имеет ряд минусов:
В случае прохождения через контактные соединения геркона высоких токов, контакты могут слипнуться.
После этого устройство выйдет из строя и не будет больше функционировать.
Несмотря на большое количество плюсов, данное устройство постепенно заменяются полупроводниковыми реле.
Как правильно использовать геркон
Для управления герконом существует два варианта: