Подключение геркон: Монтаж герконов (датчиков открытия двери /окна)

Содержание

Герконы — технические характеристики, принцип работы

Герконы это один из элементов коммутации в электрических цепях, которые успешно применяются при определенных условиях. В некоторых случаях реле на герконах являются более эффективной альтернативой электромагнитным реле.

Область применения герконов

Контактные группы на герконах активно используют в электрических схемах охранной сигнализации. Группа контактов на герконах в одном корпусе может одновременно делать переключения в нескольких электрических цепях не связанных друг с другом. В сигнализации это применяют для включения звуковой, световой индикации сработки, для передачи сигналов на дежурный пульт управления.

Пример установки герконов в РЩ мобильной перекачивающей станции горючего

На предприятиях с взрывоопасными примесями эффективно используют герконы для коммутации электрооборудования различного назначения, так как при замыкании и размыкании контактов нет искр выходящих за пределы герметичной стеклянной колбы корпуса. Для запуска мощных электродвигателей применяют герконы способные подключать цепи с нагрузкой до 45 кВт.

Кроме низковольтного оборудования, есть модели герконов которые используются для замыкания цепей с напряжением от 1000 В до 100 кВ, в релейной защите высоковольтных воздушных линиях для передачи электроэнергии. На таких элементах устанавливают дугогасящие конструкции и дэмпферные приспособления для гашения вибрационных колебаний контактов. Герконовые изделия для коммутации предоставляют возможность развития новых направлений в приборостроении, автоматических устройств управления и защиты в релейных системах.

Читайте также статью ⇒ Принцип работы пакетного выключателя

Принцип работы герконов

Работа основана на использовании магнитных сил поля возникающих между ферромагнитными элементами в герконе. Эти силы могут деформировать и перемещать, феритовые пластины контактов, при этом они замыкаются или размыкаются. Магнитное поле для намагничивания ферромагнитных контактов в зоне размещения прибора создается двумя способами:

  • Катушкой наматываемой на корпус, на которую подается постоянный ток;

 

Катушка, намотанная на стеклянную колбу геркона

Совет №1 величину магнитного потока можно регулировать самостоятельно, наматывая провод на корпус катушки до момента срабатывания контактов

  • Внешним постоянным магнитом.
В левой части картинки постоянный магнит удаляется, и контакты геркона занимают исходное положение.В правой части магнит подносится к геркону, магнитное поле переключает контакты.

 Простейшая конструкция геркона

Виды герконовых реле

Большой спрос на использование герконов в самых различных отраслях с учетом условий производства порождает большое количество моделей изделия. Все герконовые реле можно разделить по виду контактов:

  • С разомкнутыми контактами в исходном состоянии;
  • С замкнутыми контактами в исходном состоянии;
  • С комбинированными группами контактов, когда в одном корпусе находятся нормально замкнутые и разомкнутые герконы.

По виду конструкции герконовые реле разделяют на два вида:

  • Сухие – с наполнением колбы инертным газом или с вакуумом внутри, это делается для увеличения устойчивости контактов к большим токовым нагрузкам;
  • Мокрые – герконы в точках соприкосновения контактов имеют жидкий металл, ртуть при вибрации играет роль амортизатора, предотвращая размыкание.

Основные технические характеристики герконов

По причине большого разнообразия конструкций герконовых реле, с различными функциональными назначениями есть характеристики, которые актуальны только для конкретного вида. Рассмотрим основные, которые присущи для всех разновидностей герконовых реле:

  • Уровень вибрации — при превышении заданного уровня стеклянные колбы герконов могут треснуть, контакты замкнуться или разомкнуться. Измеряется та величина количеством колебаний в секунду;
  • Максимальное для контактов напряжение в коммутируемой электросети измеряется в вольтах и кВ, зависит от сечения и материала контактов, записывается как Uмах;
  • Допустимая мощность, при которой контакты не теряют своих ферромагнитных свойств и способности выполнять свои функции. Мощность геркона определяют материал и сечениеконтактов, чем больше сечение тем больше допускается электрическая мощность сети, обозначается в технической документации как Рmax измеряется в Вт; кВт;
  • Число коммутационных циклов – количество размыканий и замыканий до износа контактов, при котором они уже не могут выполнять своего функционального назначения. В некоторых технических источника это называется ресурс работы, обозначается как N мах, где N – количество срабатываний обычно исчисляется от 4-5 милиардов;
  • Время отпускания – промежуток времени от момента обесточивания катушки до перехода контактов в исходное состояние 0,2 — 1мкс;
  • Время реакции – время от момента подачи тока на катушку до замыкания или размыкания контактов 0,5 – 2 мкс;
  • Емкость контактов – Ск, может быть только в разомкнутом состоянии контактов, зависит от промежутка между ними и геометрических размеров контактных пластин.

Последние два параметра в технической документации могут формулировать как скорость замыкания и размыкания контактов в миллисекундах, записываются как Тср и Тотп. Эти величины показывают быстродействие геркона, малогабаритные модели имеют более высокое быстродействие. Частота коммутационных циклов может достигать 1000 Гц.

  • Напряжение пробоя – величина напряжения (десятки кВольт), при которой между ферритовыми контактами в разомкнутом состоянии пробивает электрическая дуга или искра. Это напряжение характеризует электрическую прочность геркона, которая во многом зависит от материалов, из которых сделаны контакты, покрытия и зазора между ними;
  • Напряженность поля – величина, при которой происходит переключение контактов, иногда этот параметр называют магнитодвтжущая сила Vср – срабатывания. Под срабатыванием понимается замыкание контактов и Vотп. Отпускания, подразумевают размыкание контактов.
  • Сопротивление контактного перехода – имеет два значения, измеряется в замкнутом состоянии Rк (контакта) очень малые величины. В разомкнутом состоянии Rиз(изоляции) – сопротивление изоляции в пределах десятков МОм.

Таблица : ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕРКОНОВ НА ЗАМЫКАНИЕ КОНТАКТОВ

Модель герконаKЭM-1KЭM-6MK36701MKA-27101
Вид модификации герконастандартстандартпромежуточныепромежуточные
 сила  магнитного поля, А54…110,137…5051…8031…60
Интервал времени срабатывания, мс3221,5
Допустимая мощность коммутации, Вт31112011
 Допустимое напряжение коммутации, В221151101111
Величина тока коммутации, А1,10,260,360,36
 Напряжение пробоя, В501501501
Сопротивление контактов замкнутого геркона, Ом0,090,110,0710,121
частота замыканий, Гц1012150100
Рабочая температура, °С-61…+123-61…+125-61…+100-61…+100
 Допустимый диапазон частот вибрации, Гц1…6011…501…6001…601
Длина и Ø баллона , мм50/8036/63,536/63,527/45,6

Параметры переключающих и измерительных герконов

Марки герконовМКС-27102КЭМ-3МКС-15101МКА-52181МКА-27801
 сила  магнитного потока, А51…7431…10031…458131…100
Временной интервал переключения, мс1,511,511,512. 12.1
 Допустимая мощность коммутации, Вт31310,36.11,491
Допустимое напряжение коммутации, В1511253535301
Допустимый ток коммутации, А1.11.10,0110,110,011
Сопротивление замкнутых контактов, Ом0,1510,310,1510,0810,11
частота замыканий и размыканий, Гц51101100,1100,150.1
Интервалы рабочей температуры, °С-61… + 125-61… + 125-61… + 125-61… + 85-61… + 85
Диапазон сачтоы вибрации, Гц1…2000.11…2000.11…2000,11…6015…601
 Длина и Ø баллона, мм27/6718/5415/5053/79,528/52,3

герконы с большой мощностью

Марка герконаMKA-52141MKA-52142MKA-52202
Модификация  герконавысоковольтныйвысоковольтныймощный
Сила магнитного потока переключения, А100…200,1300. 1180…300.1
Временной интервал переключения, мс3,13,18,1
Допустимая мощность коммутации, Вт5151251
Допустимое напряжение коммутации, В5000.110000.1380.1
Допустимый ток коммутации, А3,13,14,1
Напряжение пробоя, В10000.115000.1800.1
Сопротивление между замкнутыми контактами, Ом0,10,10,3
Диапазон рабочих температур, °С-40…+85-60…+100-45…+60
Допустимые частоты вибрационные нагрузки, Гц1…6001…601…10
 Длина  колбы и Ø мм53/5,4/8052/5,5/9052/7,0/0

Особенности управления контактами геркона

Можно выделить два способа управления, каждый из которых имеет свои конструктивные особенности:

Управления по средствам магнитного поля от постоянного магнита.

Геркон устанавливается неподвижно, магнит перемещается в пространстве относительно геркона, при приближении на расстояние когда сила магнитного поля достаточная для переключения контактов происходит срабатывание. Аналогично при удалении магнита от геркона, поле ослабеет, и контакты геркона возвращаются в исходное состояние.

Линии силового поля воздействующие на герконовые контакты

Классическим примером такого варианта является применение геркона в системах охранной сигнализации, когда геркон устанавливается на дверную коробку, а магнит на двери, можно наоборот.

Пример монтажа герконовых датчиков на двери
А – контакты находятся в разомкнутом состоянии;
Б – контакты замыкаются сигнализация срабатывает:

Совет №2 Рекомендуется в этом случае использовать датчики цилиндрической формы в пластиковом корпусе. Они незаметно устанавливаются в просверленные отверстия в коробке и двери. Для маскировки сверху можно наклееить эластичные заглушки соответствующего цвета.

Скрытые герконовые датчики в профиле металлических дверей

В зависимости от условий эксплуатации и функционального назначения, конструктивные решения могут быть разные:

  • Магнит может вращаться вокруг оси, меняя полярности тем самым переключать контакты геркона.
  • Между герконом и магнитом может перемещаться экранирующая магнитная шторка, для шунтирования поля;
  • Подвижным может быть любой элемент, несколько, элементов или все, шторка, магнит и геркон, все определяют условия конкретного объекта.

Управление герконом по средствам катушки, через которую пропускается постоянный ток

Такой способ получил широкое применение в конструкциях герконовых реле с небольшим количеством групп контактов. В полый сердечник корпуса, на который намотана обмотка, помещают один или несколько герконов.

Элементы конструкции герконового реле РЭС -24

Примером такого использования являются токовые датчики защиты в электросетях питающих оборудование. Катушки наматываются достаточно толстым проводом, чтобы выдерживать токовые нагрузки, используемые на производственном процессе. При превышении тока магнитное поле отключает контакты геркона, оборудование обесточивается. Настройка осуществляется перемещением по резьбовому соединению геркона внутри катушки вдоль оси.

Достоинства герконовых переключателей

  • В отличие от обычных реле с электромагнитными катушками и сердечником в герконовых нет механических элементов, привода рычага для перемещения контактов и стального сердечника в катушке. За счет этого конструкция получается меньших габаритов.
  • Многие показатели герконовых реле в сотни раз выше, чем обычных реле, сопротивление изоляции, пробивное напряжение, соответственно электрическая прочность.
  • Очевидно, что обычные реле не могут сравниться с герконами по быстродействию. Частота коммутации контактов на герконах 1000Гц;
  • Ресурс работы герконов исчисляется в миллиардах циклах переключений;

Недостатки

Не смотря, на все совершенства, имеются и недостатки:

  • Не большая мощность;
  • Не большое количество контактов в одной колбе;
  • В сухих вариантах может быть механическое дребезжание контактами;
  • Хрупкий корпус стеклянного баллона;
  • В неэкранированном корпусе может быть влияние сторонних магнитных полей.

Читайте также статью ⇒ Подключение теплового реле. 

Характерные ошибки при монтаже герконов

  • Установка герконов на подвижные элементы оборудования, без учета вибрационной защиты, в результате чего разрушается стеклянная колба.
  • Установка герконов без учета предельно допустимых значений напряжения и мощности, в результате чего контакты могут залипать, пригорать, и в итоге выходить из строя.
  • При линейном передвижении геркона в пространстве относительно магнита, или наоборот интервал расстояния должен соответствовать силы магнитного поля для переключения контактов. При большом расстоянии силы магнитного поля может быть недостаточно для срабатывания.
  • Прежде чем подключить установленной сети проверьте его срабатывание мультиметром в режиме прозвонки. Особенно когда конструкция закрывается лицевой панелью или другими элементами, в противном случае для исправления придется разбирать установленные элементы.
  • При монтаже датчиков защиты по току на герконах, не забывайте вращением сердечника настроить их на предельный ток срабатывания. В противном случае они будут срабатывать при меньшем токе, ограничивая производственный процесс, или вообще не сработают и аппаратура сгорит.

Часто задаваемые вопросы
  1. Для гашения вибрации ставят герконы с наличием ртути, это не опасно для здоровья?

Ртуть находится в герметичной стеклянной колбе и в прочной оболочке корпуса, поэтому не опасно. Запрещается разбирать, при выходе из строя утилизировать надо в установленном порядке в специализированные организации.

  1. Ультразвуки могут повлиять на характеристики герконов?

Да, действительно, ультразвук существенно может изменить характеристики геркона, может измениться структура магнитного поля, в результате чего его силы для переключения контактов будет недостаточно. Поэтому следует избегать при выборе места геркона влияние ультразвуков.

Читайте также статью ⇒ Реле напряжения.

Оцените качество статьи:

Герконовые датчики


Герконовые датчики или магнитоуправляемые малогабаритные датчики на основе герметичных контактов позволяют отслеживать перемещение поршня в пневмоцилиндре. Поэтому их еще называют магнитными датчиками положения поршня. Устанавливаются на корпус цилиндра и реагируют на магнитное кольцо, которым оснащены поршни некоторых цилиндров (пневмоцилиндры с таким кольцом имеют в маркировке дополнительный литер «S»). При прохождении поршня через область, где установлен герконовый датчик положения, геркон замыкается, полученный электрический сигнал можно использовать для прекращения движения поршня, начала движения в обратную сторону или других необходимых манипуляций. Датчики имеют световую индикацию. Крепление происходит либо с помощью хомутов к корпусу цилиндра (HX-03R, HX-21R), либо в Т-образный паз на корпусе пневмоцилиндра (HX-01R, HX-06R, HX-11R, HX-31R).

Устройство герконового датчика:

Слово «геркон» происходит из первых букв словосочетания «ГЕРметизированный КОНтакт». Отсюда и устройство герконового датчика: пара ферромагнитных контакта запаянных в стеклянную герметичную колбу. Если к ним приблизить постоянный магнит, то происходит их замыкание. Расстояние между контактами составляет десятые доли миллиметра. Датчики надежны, выдерживают падения и незначительные удары. Инертный газ или вакуум внутри колбы не позволяет контактам обгорать при замыкании-размыкании. Однако, могут прийти в негодность, если через них пропустить слишком большой ток. Еще одним преимуществом является то, что при небольшой размере они рассчитаны на тот же ток, что и классическое реле. Герконовые датчики являются взрывобезопасными.


  Стоимость датчика для пневмоцилиндра…

Технические характеристики:

  • Подключение: два контакта
  • Схема подключения: нормально открытая
  • Напряжение: 5-24 V DC
  • Сила тока: max. 100 mA
  • Оснащены индикатором работы (LED)
  • Максимальная частота 200 Гц
  • Класс защиты IP67, IEC529, NEMA6
  • Рабочая температура +10. ..+70 С
  • Устойчивы к вибрации
  • Длина шнура 1 м

Датчик HX-13R для пневмо­цилиндров серии RAL, IAS

Датчик подходит для различных круглых пневмоцилиндров;
Крепится с помощью хомута к корпусу цилиндра;
Длина шнура — 1 м.

Датчик HX-01R, HX-06R для пневмо­цилиндров серии SD, SE

Датчик HX-21R для пневмо­цилиндров серии SC, VBC

Датчик подходит для различных круглых пневмоцилиндров;

Крепится с помощью хомута к корпусу цилиндра;
Длина шнура — 1 м.

Датчик HX-11R для пневмо­цилиндров серии SD, EN

Датчик HX-31R для пневмо­цилиндров серии FVBC

Крепление для герконового датчика PAC

Крепление для герконового датчика PM

Модель A (мм) B (мм) C (мм) D (мм)
PM-6 19,1 31,3 7,3 12
PM-8 18,4 33,5 9,5 12
PM-10 16,7 35,7 11,2 12

Геркон — что это? | Счетчики, датчики, расходомеры топлива и жидкостей, насосы, топливо-раздаточное оборудование, фильтра и акссесуары

Герко́н (сокращение от «герметичный [магнитоуправляемый] контакт») — электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу.

При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита контакты замыкаются. Герконы используются как бесконтактные выключатели, датчики близости и т. д.

Герконы различаются также по конструктивным особенностям. Они бывают сухими (с сухими контактами) и ртутными, в которых капля ртути смачивает контактирующие поверхности, уменьшая их электрическое сопротивление и предотвращая вибрацию пластин в процессе работы.

Описание импульса выдаваемого герконом по ссылке.

Отличие геркона от датчика Холла:
геркон — это элемент, механически замыкающий (или размыкающий) электрическую цепь при должном изменении напряженности магнитного поля;
датчик Холла — это полупроводниковое устройство, через которое во время работы протекает электрический ток и возникает напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля.

Время срабатывания — время между моментом приложения управляющего магнитного поля, и моментом первого физического замыкания электрической цепи герконом.

 

Преимущества

  • Контакты геркона находятся в вакууме или в инертном газе и слабо обгорают, даже если при замыкании или размыкании между контактами возникает искра.
  • Долговечность герконов. Считается, что если не бить геркон и не пропускать очень большие токи, то срок службы геркона бесконечен, (хотя в технических данных на герконы указаны ограничения, 108—109 и больше срабатываний).
  • Меньший размер по сравнению с классическим реле, рассчитанным на такой же ток.
  • Отсутствие необходимости применения тугоплавких и драгоценных металлов для контактов.
  • Высокое (относительно классических реле) быстродействие.

 

Недостатки

  • Наличие дребезга при включении, что влечет за собой множественные срабатывания за небольшой промежуток времени.
  • Хрупкость — герконы нельзя использовать в условиях сильных вибраций и ударных нагрузок.
  • Ограниченная скорость срабатывания.
  • Иногда контакты «залипают» (остаются в замкнутом состоянии) — такой геркон подлежит замене.
  • неправильное подключение питания может существенно сократить время работы геркона.

Датчики для цилиндров с С-пазом | RZC1

Датчики для цилиндров с С-пазом | RZC1 | SICK

обзор семейств продукции Русский Cesky Dansk Deutsch English Español Suomi Français Italiano 日本語 – Японский 한국어 – Корейский Nederlands Polski Portugues Svenska Türkçe Traditional Chinese Китайский

Герконовые датчики для цилиндров для С-паза

Преимущества

  • Датчик для самых разнообразных случаев применения: конструкция датчика подходит для всех наиболее распространённых С-пазов независимо от профиля или производителя цилиндра
  • Быстрый и простой монтаж ключом-шестигранником или шлицевой отвёрткой
  • Снижение расходов на техническое обслуживание, так как датчик устойчив к ударам и вибрации и не скользит в пазе
  • Экономит время при первичной установке и при замене устройства, так как датчик можно уложить сверху в паз. Не требуется демонтировать концевые крышки цилиндра.
  • Исключительно прочный корпус с классом защиты IP 67, IP 68 или IP 69K способствует продлению срока службы датчика

Обзор

Герконовые датчики для цилиндров для С-паза

Магнитный датчик для цилиндров RZC1 от компании SICK с герконом — это гибкое решение для распознавания положения поршня в пневматических пускателях. Датчик RZC1 устанавливается напрямую во все цилиндры с распространёнными С-пазами. Кроме того, компания SICK предлагает обширный ассортимент адаптеров, позволяющий использовать RZC1 для других типов цилиндров. Для RZC1 характерен простой принцип монтажа: вставьте датчик в паз и надежно зафиксируйте на цилиндре, повернув на четверть оборота. Для этого RZC1 выпускается в различных вариантах с классом защиты до IP 69K. Так обеспечивается долгий срок службы датчика и снижение расходов на техническое обслуживание.

Краткий обзор

  • Применяется для всех типов цилиндров, линейных направляющих и захватов с C-пазами, в сочетании с адаптерами пригоден для применения в круглых цилиндрах, тянущих цилиндрах, профилированных цилиндрах
  • Установка датчика в паз сверху обеспечивает простой и быстрый монтаж
  • Крепёжный винт с неспадающей головкой (с внутренним шестигранником и шлицевой головкой)
  • Светодиод для индикации коммутационного состояния
  • Класс защиты корпуса: IP 67, IP 68, IP 69K
  • Напряжение питания до 120 В

&nbsp

Сенсорные решения для гидравлики и пневматики

Датчики fluid power от SICK обеспечивают интеллектуальные, гибкие и надёжные измерения в многочисленных вариантах применения в пневматике и гидравлике.

Узнайте больше

Технические данные

 

Загрузки

Пожалуйста, подождите…

Ваш запрос обрабатывается, это может занять несколько секунд.

Как подключить геркон к Ардуино? | У Павла!

Давайте сначала разберемся, что-же такое Геркон.

Взято из Википедии:

Геркон (акроним от «герметизированный контакт») — электромеханическое коммутационное устройство, изменяющее состояние подключённой электрической цепи при воздействии магнитного поля от постоянного магнита или внешнего электромагнита, например, соленоида.

Иными словами, в герконе имеются два разомкнутых контакта. И если поднести магнит к этим контактам. Они начинают притягиваться к магниту и замыкаются.

Таким образом мы можем отслеживать состояние геркона. Например «слушать» на пине ардуино есть ли напряжение в данный момент времени или нет. Если есть напряжение, то это будет у нас логическая 1 если нет, то 0.

Геркон в принципе работает также как кнопка. В герконе замыкается контакт когда мы подносим к нему магнит. А в кнопке замыкается контакт, когда мы нажимаем на нее.

Геркон сам выглядит следующим образом:

Используют герконы чаще всего в охранной сигнализации. Их используют для отслеживания состояния дверей или окон. Открыты они или нет.

Такая система выглядит примерно таким образом:

Она состоит из двух частей. Например одну часть с проводом мы прикручиваем через специальные ушки к косяку двери. А вторую часть без провода (в ней находится как раз-таки магнит) Прикручиваем к самой двери.

Ну и получается при закрытии двери у нас две части этого устройства находятся рядом и магнит притягивает контакты в герконе. Следовательно контакты замкнуты и мы понимаем что дверь закрыта. Как только дверь открывается. Магнит отдаляется и сигнал пропадает. Мы сразу понимаем, что дверь открылась.

И на такую логику мы можем много чего завязать. Например При открытии двери включать свет в кладовке. Или просто понимать что открыта у нас дверь или нет. Ну или же ставить на охрану. И когда откроется дверь без нашего ведома завизжит серена. Область применения ограничивается только нашей фантазией.

Так, с герконом вроде разобрались. А как-же его подключить к ардуино?

Все довольно просто.

Я подготовил скетч, в котором геркон подключен к 6 пину arduino и при отдалении магнита от геркона, будет включаться светодиод на 13 пине ардуино. Если подключить к 13тому пину реле, а к реле лампочку. То будет загораться полноценное освещение.

Скетч можно найти у меня на сайте тут.

Приобрести ардуино и геркончик можно тут:

Геркон: http://alii. pub/5tgc18

Геркон с проводом и магнитом для крепления на дверь mc-38: http://alii.pub/5tgc3r

Arduino: http://alii.pub/5slrkx

Так-же демонстрацию можно наблюдать в видео:

Поплавковые датчики уровня (сигнализаторы уровня) ПДУ-Т

 

Предназначены для простых задач контроля предельного уровня жидкостей. Эффективны в случаях когда измерение уровня другими датчиками (кондуктометрическими, ультразвуковыми, датчиками давления, ротационными и вибрационными датчиками) невозможно технически или неоправданно дорого в силу их высокой стоимости.

Поплавковые датчики уровня (сигнализаторы уровня) ПДУ-Т могут работать как совместно с приборами ОВЕН САУ-М6, САУ-М7. Е, САУ-МП, САУ-У, так и самостоятельно, управляя исполнительными механизмами, через промежуточное реле или контактор.

Наличие в серии ПДУ-Т нескольких вариантов конструктивного исполнения и материалов позволит выбрать датчик уровня, который наиболее оптимально подойдет под Вашу задачу по способу монтажа, материалу погружной части, коммутационной функции выхода и т.д.

 


 

Способы установки поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:

 

Принцип действия и способы установки поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:

ПДУ-Т1хх, ПДУ-Т3хх, ПДУ-Т5хх:

В поплавок датчиков вмонтирован постоянный магнит, а в штоке датчика, по которому перемещается поплавок, встроен геркон.

Когда поплавок погружается в жидкость он начинает перемещаться по штоку, вызывая срабатывание геркона и датчик таким образом сигнализирует от достижении жидкостью предельного уровня. В зависимости от конструктива датчики ПДУ-Т устанавливаются в емкость горизонтально или вертикально (см. рис. 1).

Рис.1. Пример монтажа поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т1хх, ПДУ-Т3хх, ПДУ-Т5хх

 


ПДУ-Т601-х:

В состав поплавковых датчиков ПДУ-Т601-х входят: поплавок с контактной группой (NO+NC) и шариком внутри, кабель определенной длины, зависящей от модификации датчика и груз, который одевается на кабель. Кабель через герметичный ввод соединен с поплавком. Груз расположенный на кабеле предназначен для установки точки переключения состояния контактов (установки верхнего уровня).

Датчик подвешивается за провод так, чтобы поплавок находился на высоте желаемого нижнего уровня жидкости в емкости. В таком положении шарик, расположенный в корпусе датчика нажимает на контакты, замыкая один контакт и размыкая другой относительно общего провода. Груз, расположенный на кабеле датчика, опускается на высоту желаемого верхнего уровня. При заполнении емкости жидкость поднимает поплавок вверх и при пересечении поплавком уровня, на котором расположен груз, шарик перекатывается и переключает контакты в противоположное состояние (см. рис.2).

 

Рис.2. Пример монтажа поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т601-х

 


 

Таблица выбора поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:

Модификация Фото Коммут-ная функция Коммут-ое напр-е Коммут-ый ток Выходной элемент Материал Температура среды
DC AC DC AC
ПДУ-Т101 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Нерж. сталь -20…+125 °C
ПДУ-Т102 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Нерж. сталь -20…+125 °C
ПДУ-Т104 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Нерж. сталь
+
Полипропилен
-10…+80 °C
ПДУ-Т106 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Полипропилен -10…+80 °C
ПДУ-Т121-065-115 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Нерж. сталь -20…+125 °C
ПДУ-Т301 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Нерж. сталь -20…+125 °C
ПДУ-Т302 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Нерж. сталь -20…+125 °C
ПДУ-Т321-060-110 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Нерж. сталь -20…+125 °C
ПДУ-Т501 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Полипропилен -10…+80 °C
ПДУ-Т502 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Полипропилен -10…+80 °C
ПДУ-Т505 220 V 240 V 0,7 А 0,5 А Геркон Нерж. сталь -20…+125 °C
ПДУ-Т601-2 220 V 220 V 10 А 10 А Реле Полипропилен -10…+80 °C
ПДУ-Т601-5 220 V 220 V 10 А 10 А Реле Полипропилен -10…+80 °C

 


 

Схемы подключения поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:

ВАЖНО! Состояние контактов на схемах изображено для датчиков, не погруженных в жидкость, соответственно при погружении в жидкость они изменят свое состояние на противоположное.

 


 

Габаритные размеры поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:

 


Герконы. виды и устройство. особенности и работа. применение

Применение

Герсикон типа КМГ-12. Токоведущая цепь герсикона состоит из токоподводов 1 и 2, гибкой связи 3, подвижного контакта 4 и регулируемого неподвижного контакта 5. Электромагнитный узел состоит из сердечника 6, обмотки 7, полюсов 8, 9, набора ферромагнитных пластин 10 и упора 11. Пластины 10 крепятся к полюсу 8 с помощью винта 12. Коммутирующая часть аппарата находится внутри герметичного керамического корпуса 13, заполненного инертным газом. Нажатие контактов регулируется в процессе сборки путём изменения положения неподвижного контакта 5. После регулировки контакт 5 пропаивается.

  • Клавиатуры промышленных приборов и синтезаторов, до середины 1990-х годов — в клавиатурах компьютеров.
  • Системы автоматики и безопасности (например, датчики открытия двери, позиционирования кабины лифта, верхней крышки ноутбука).
  • Подводное оборудование (фонари для дайвинга и подводной охоты).
  • Тестовое и измерительное оборудование (например, в схемах электрических счётчиков и велокомпьютеров).
  • Медицинская и телекоммуникационная аппаратура.

Для коммутации силовых электрических цепей предназначен герсикон (герметичный силовой контакт) — герконовое реле с увеличенным коммутационным током и дополнительными дугогасительными контактами. Герсиконы используют в цепях как переменного, так и постоянного тока для управления элементами сильноточной промышленной автоматики и электродвигателями с мощностью до 3 кВт. Выпускаются герсиконы на ток до 180 А с быстродействием до 1200 включений в час.

Гезакон (герметизированный запоминающий контакт) — герконовое реле, обладающее свойством памяти. Отличительной особенностью гезакона является возможность сохранения состояния (вкл/выкл) после снятия управляющего магнитного поля. Это происходит за счёт того, что подвижная часть пружины-контакта изготовлена из магнитного материала с прямоугольной петлёй гистерезиса, обладающего достаточной намагниченностью для удержания контакта в замкнутом состоянии. Для возврата гезакона в исходное состояние необходимо подать в его катушку размагничивающий импульс тока обратной полярности.

Особая область применения герконов — устройства для передачи дискретных сигналов управления и защиты от перегрузок по току высоковольтных электро- и радиотехнических установок, таких как мощные лазеры, радары, радиопередающие устройства, электрофизические установки и др. виды аппаратуры, работающей под напряжениями 10—100 кВ. Специально для этих видов аппаратуры В. И. Гуревичем разработаны герконовые реле с высоковольтной изоляцией, так называемые «геркотроны» или «высоковольтные изолирующие интерфейсы».

Параметры

  • Магнитодвижущая сила срабатывания — значение напряжённости магнитного поля, при котором происходит замыкание контактов геркона.
  • Магнитодвижущая сила отпускания — значение напряжённости магнитного поля, при котором происходит размыкание контактов геркона.
  • Сопротивление изоляции — электрическое сопротивление зазора между сердечниками (в разомкнутом состоянии).
  • Сопротивление контактного перехода — электрическое сопротивление контактной области, которая образуется при замыкании сердечников.
  • Пробивное напряжение — напряжение, при котором происходит пробой геркона.
  • Время срабатывания — время между моментом приложения управляющего магнитного поля и моментом первого физического замыкания электрической цепи герконом.
  • Время отпускания — время между моментом снятия приложенного к геркону магнитного поля, и моментом последнего физического размыкания электрической цепи герконом.
  • Ёмкость — электрическая ёмкость между выводами геркона в разомкнутом состоянии.
  • Максимальное число срабатываний — число срабатываний, при котором все основные параметры геркона остаются в допустимых пределах.
  • Максимальная мощность — максимальная мощность, коммутируемая герконом.
  • Коммутируемое напряжение.
  • Коммутируемый ток.

Правила управления герконом

В связи с тем, что такое оборудование используется не только в быту, но и во многих других отраслях, каждый пользователь должен знать, как с ним обращаться. Только в этом случае можно рассчитывать на качественную работу реле. Тем более что управлять герметичным коммутатором можно двумя основными способами:

  1. Используя магнит постоянного типа.
  2. Воздействуя катушкой, которая подсоединена к постоянному источнику тока.

В первом варианте пользователь может задействовать угловое или же линейное перемещение постоянного магнита. Кроме того, часто встречается способ, когда специальная шторка перекрывает рабочее поле. Такой вариант можно встретить в универсальных датчиках уровня и положения, а также в охранной сигнализации.

Второй способ позволяет специалистам соорудить мощное реле на основе геркона. В отличие от известных традиционных конструкций, такой агрегат будет более надёжным, качественным и долговечным, так как в его схеме будут отсутствовать какие-либо подвижные элементы. А вот что касается небольшого количества контактных групп, то этот небольшой минус можно легко устранить, если использовать сразу несколько герконов.

В качестве примера применения такого способа управления можно смело назвать токовое реле. Этот агрегат представлен в виде мощной катушки, которая обмотана прочным проводом большого сечения. Во внутреннем отсеке обязательно располагается герметичный коммутатор.

Геркон

Герконы и герконовое реле

Герко́н
(сокращение от «гер
метичный кон
такт») — электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу. При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита контакты замыкаются. Герконы используются как бесконтактные выключатели , датчики близости и т. д.

Геркон с электромагнитной катушкой составляет герконовое реле .

Существуют также герконы, размыкающие цепь при возникновении магнитного поля, и герконы с переключающей группой контактов.

Герконы различаются также по конструктивным особенностям. Они бывают сухими (с сухими контактами) и ртутными, в которых капля смачивает контактирующие поверхности, уменьшая их электрическое сопротивление и предотвращая вибрацию пластин в процессе работы.

  • геркон — это элемент, механически замыкающий (или размыкающий) электрическую цепь при должном изменении напряженности магнитного поля;
  • датчик Холла — это полупроводниковое устройство, через которое во время работы протекает электрический ток и возникает поперечная разность потенциалов, пропорциональная напряженности магнитного поля.

Перспективы

Пик развития герконов пришёлся на 1970-е годы. В настоящее время во многих приложениях они вытесняются твердотельными элементами — датчиками Холла. Отличие геркона от датчика Холла:

  • геркон механически замыкает (или размыкает) электрическую цепь при определённом изменении напряжённости магнитного поля;
  • датчик Холла — это полупроводниковое устройство, через которое во время работы протекает электрический ток и возникает поперечная разность потенциалов, пропорциональная напряжённости магнитного поля.

С начала 2000-х годов наблюдается тенденция к применению миниатюрных герконов (с длиной герметизирующего баллона менее 15 мм). В таких конструкциях повышается чувствительность, быстродействие, резонансная частота, снижается время дребезга, но уменьшаются электрическая прочность изоляции, верхние пределы коммутируемых токов и напряжений, а также сила контактного нажатия и, как следствие, появляется проблема увеличения переходного сопротивления и снижения его стабильности. По состоянию на 2008 год, самый миниатюрный и наиболее чувствительный геркон в мире — с длиной баллона 4,31 мм — серийно производился американской компанией Hermetic Switch Inc. , на 2017 год — с длиной баллона 4,01 мм той же компании. Однако неизвестно, каков процент выхода годной продукции подобных изделий. В 2005 году японская фирма OKI сообщила об изготовлении образцов герконов с длиной баллона всего 2 мм, однако о возможностях их промышленного производства ничего не известно.

Разнообразие и принцип работы

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

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

Классификация может быть проведена исходя из особенностей конструкции:

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

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.

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:

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.

Принцип действия геркон ового реле

В работе нормально замкнутого геркон а используется принцип взаимодействия сил, возникающих между магнитными телами. В электромагнитном поле появляются и передаются импульсы, начинают двигаться электроны, вызывающие перемещение и деформацию токопроводящих контактов.

Изменение положения и состояния магнитного концевика в конкретном устройстве или в цепи, приводит к размыканию контактов. Дальнейшей изменение их положения происходит под действием других подвижных элементов — кнопок, концевых пружин, дисков и т.д. Таким образом, происходит поочередное включение и выключение контактов.

Данный принцип работы стал основой функционирования промежуточного геркон ового реле, действующего на замыкание. Его конструкция состоит из двух сердечников и герметичного прочного стеклянного баллона, наполненного газом или газовой смесью. Сам баллон находится под постоянным действием электрического тока. Газы препятствуют окислению металлических сердечников.

При подключении к такому геркон у постоянного тока, происходит образование мощного вокруг сердечников. Наличие специальных зазоров значительно облегчает прохождение этого поля между частями реле. Далее наступает возникновение автономного магнитного потока, движущегося в заданном направлении. Соединение сердечников значительно ускоряется за счет их покрытия драгоценными металлами с более низким сопротивлением, чем у обычного материала.

Постоянный магнитный поток обеспечивается особенностями конструкции геркон ового реле. Однородность и целостность деталей создается за счет литья и штамповки, а для соединения их между собой используются сварочные процессы. Поэтому катушка реле намагничивается в минимальной степени. По такой схеме работает геркон овое реле, принцип действия которого достаточно простой. В случае прекращения подачи постоянного тока, произойдет размыкание контактов, а магнитный поток исчезнет.

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

Управление герконом по средствам катушки, через которую пропускается постоянный ток

Такой способ получил широкое применение в конструкциях герконовых реле с небольшим количеством групп контактов. В полый сердечник корпуса, на который намотана обмотка, помещают один или несколько герконов.

Элементы конструкции герконового реле РЭС -24

Примером такого использования являются токовые датчики защиты в электросетях питающих оборудование. Катушки наматываются достаточно толстым проводом, чтобы выдерживать токовые нагрузки, используемые на производственном процессе. При превышении тока магнитное поле отключает контакты геркона, оборудование обесточивается. Настройка осуществляется перемещением по резьбовому соединению геркона внутри катушки вдоль оси.

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.

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.

Способы управления герконами

Их можно разделить на две большие группы: управление постоянным магнитом и управление при помощи катушки с током. Эти способы показаны на рис. 4.

   Рис. 4 Различные способы управления герконами

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.

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.

Усиление защиты от несанкционированного проникновения

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

Для повышения защиты прибора используются:

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

Подключение герконового датчика

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

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

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

По способу монтажа датчики бывают:

  • скрытого крепления;
  • наружного крепления.

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

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

При монтаже герконового реле необходимо помнить о некоторых особенностях установки:

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

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

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

Watch this video on YouTube

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕРКОНОВЫХ РЕЛЕ

Наиболее широкое применение герконовые реле получили в системах сигнализации и телеметрии. Они обеспечивают возможность коммутации нескольких независимых цепей с помощью одного устройства, что позволяет включать систему звукового или светового оповещения с одновременной подачей сигнала на пульт охраны.

При кажущейся простоте блокировать такую систему довольно сложно. При этом в ней отсутствуют элементы, которые можно вывести из строя направленным электромагнитным импульсом, в отличии от систем, основанных на полупроводниковых элементах.

Также на основе описываемого вида реле возможно построение простейших логических схем, для этой цели могут применяться герконы с эффектом памяти — их особенностью является сохранение положения контактов даже после снятия управляющего импульса, возврат же в нормальное положение производится подачей сигнала обратной полярности на катушку устройства.

Кроме систем сигнализации отдельная разновидность реле — герсиконы используются для запуска электрических двигателей малой и средней мощности, в настоящее время производятся герсиконы с максимальной коммутируемой мощностью до 45 кВт.

Помимо низковольтной аппаратуры герконы применяются в цепях управления с рабочим напряжением несколько тысяч вольт, а отдельные устройства выдерживают напряжение до 100 кВ.

Отдельная разновидность высоковольтных герконов применяется в устройствах релейной защиты высоковольтных линий. В этом случае в конструкции предусматриваются дугогасительные и демпферные устройства, препятствующие появлению вибрации и дребезга контактной группы.

Таким образом использование герконовых реле открыло новую веху в приборостроении и проектировании релейного оборудования.

2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Применение

Благодаря 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.

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.

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.

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.

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

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.

Как работают герконы (магнитные переключатели)

Как работают герконы (магнитные переключатели) Реклама

Если у вас есть портативный компьютер или мобильный телефон, который открывается как раскладушка, вы, наверное, замечали, что она чувствует, когда вы открыть и закрыть его и соответственно включить или выключить. Но как это знать? Какой-то переключатель, подключенный к петле, так что он может обнаружить открытие и закрытие движения? Если это то, что ты подумайте, вы как минимум наполовину правы! Подумайте об этом более внимательно и вы увидите, что стандартный переключатель будет довольно сложно подключить в этом способом — и, вероятно, весьма ненадежным: все эти открывающиеся и закрывающиеся быстро изнашивался бы. Поэтому вместо этого во многих ноутбуках и телефонах используется недорогая и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается или выключается, когда поблизости находится магнит. Их также часто используют системы охранной сигнализации и модели железных дорог. Давайте подробнее рассмотрим как они работают!

Фото: Типичный геркон (Comus RI-23). Вы можете просто увидеть два перекрывающихся металлических контакта (язычки) внутри стеклянной оболочки. Контакты пружинят и соприкасаются, когда переключатель включен; они раздвигаются и разрывают цепь, когда переключатель находится в положении «выключено».»

Какую проблему решают герконы?

Выключатель подобен подъемному мосту в электрическом схема. Когда переключатель замкнут, «мост» не работает, и электрический ток может обтекание контура; когда переключатель размыкается, «мост» вверх и ток не течет. Таким образом, цель переключателя состоит в том, чтобы активировать или деактивировать цепь в любое время по нашему выбору.

Фото: Переключатель «нажми-замкни» устанавливает соединение и замыкает цепь, когда вы нажимаете на него; а пружина заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец.Герконовый переключатель переключает ток таким же образом, но магнит обеспечивает «толкающее давление» вместо вашего пальца.

Большинство электрических выключателей, с которыми мы сталкиваемся, мы контролируем сами. Если вы хотите свет в комнате, вы щелкаете выключателем на стене. Хотите смотреть телевизор? Включите переключатель. Хочу слушать свой iPod? Толкать колесо спереди, и это активирует переключатель, который включает власть. Но иногда нам нужны электрические и электронные цепи, которые можно активировать другими способами.

Предположим, вы хотите подключить банковский сейф, чтобы он срабатывает сигнализация всякий раз, когда открывается дверь. Как это будет работать на практике? Вам понадобится электрический контакты на обеих частях дверной коробки, чтобы при открытии двери цепь будет разорвана, что вызовет тревогу. Но подумайте, как сложно это было бы сделать надежное электрическое соединение на дверной раме. А если закрасить? А если бы он испачкался? И разве это не было бы так очевидно вору, что они смогут легко его отключить? Есть много из способы, которыми электрический контакт может быть переведен в неактивное состояние и бесполезный.Здесь могут помочь герконы.

Рекламные ссылки

Что такое геркон?

Обычный выключатель имеет два электрических контакта, которые соединяются вместе, когда вы нажимаете кнопку, и раздвигаются, когда вы ее отпускаете. Тумблер включает настенные светильники (нажмите два контакта вместе, когда переключатель находится в одном положении и разведите их, когда переключатель щелкает в другую сторону.

В типичном герконовом переключателе два контакта (выглядящие как металлические язычки) изготовлены из ферромагнитного материала. материал (это означает что-то такое же легкое для намагничивания, как железо), покрытый износостойким металлом, таким как родий или рутений (чтобы обеспечить им долгий срок службы при включении и выключении), и запечатанный внутри тонкой стеклянной оболочки, заполненной нереакционноспособным газом. (обычно азот), чтобы защитить их от пыли и грязи.Иногда стекло имеет внешнюю оболочку из пластика для еще большей защиты. Как правило, контакты изготавливаются из сплава никеля и железа, который легко намагничиваться (технически мы говорим, что он обладает высокой магнитной проницаемостью), но недолго остается таким (мы говорим, что он имеет низкую магнитную сохраняемость). Им требуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения магнитного поля (мы говорим, что у них довольно небольшой гистерезис) — другими словами, они движутся довольно медленно и плавно. Как правило, оба контакта двигаются (а не только один), и они образуют плоскую, параллельную область контакта друг с другом (а не просто соприкасаются в одной точке), потому что это помогает продлить срок службы и надежность переключателя.

Хотя большинство герконов имеют два ферромагнитных контакта, некоторые из них имеют один ферромагнитный и один немагнитный контакт, а некоторые (например, оригинальный геркон Elwood, показанный в конце этой статьи) имеют три контакта.

Фото: Еще один вид моего геркона, вид сверху на подвижные контакты в запечатанной стеклянной оболочке. Обратите внимание, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть здесь, что контакты намного шире, чем они кажутся на виде сбоку, показанном на верхнем фото.

Как работает геркон?

Герконы

бывают двух основных видов: нормально разомкнутые (нормально выключенные) и нормально закрытые (нормально включенные). Ключом к пониманию того, как они работают, является осознание того, что они работают не только как электрический мост, но и как магнитный : через них течет магнетизм, а также электричество.

Нормально открытый

Когда вы подносите магнит к геркону, весь переключатель фактически становится частью «магнитной цепи», включающей магнит (пунктирная линия на рисунке показывает часть магнитного поля).Два контакта геркона становятся противоположными магнитными полюсами, поэтому они притягиваются и защелкиваются вместе. Неважно, какой конец магнита приблизится первым: контакты все равно поляризуются в противоположных направлениях и притягиваются друг к другу. Такой геркон нормально разомкнут (НО) (обычно выключен), если рядом с ним не расположен магнит, когда он включается, позволяя току течь через него.

Уберите магнит, и контакты из довольно жесткого и упругого металла снова раздвинутся и вернутся в исходное положение.

Нормально закрытый

Вы также можете получить герконы, которые работают противоположным образом: два контакта обычно защелкиваются вместе, а когда вы подносите магнит к переключателю, они отпружиниваются. Подобные герконы называются нормально замкнутыми (NC) (нормально включенными), поэтому большую часть времени через них протекает электричество. Самый простой способ сделать это — взять нормально разомкнутый переключатель и постоянно прикрепить магнит к его стеклянному корпусу, переворачивая его из открытого состояния в закрытое (как во втором кадре анимации нормально разомкнутого положения вверху). Весь этот блок (нормально открытый геркон с прикрепленным магнитом) становится нашим нормально замкнутым герконом. Если вы поднесете к нему второй магнит с магнитным полем, противоположным полярности поля первого магнита, это новое поле нейтрализует поле первого магнита, так что мы получим, по сути, именно то, что мы имели в первом кадре. нормально разомкнутой анимации: геркон с двумя раздвинутыми контактами.

В этих двух работах я сильно преувеличил движение контактов.Настоящие герконы имеют контакты, расстояние между которыми составляет всего несколько микрон (миллионных долей метра) — примерно в десять раз тоньше человеческого волоса, — поэтому движение не видно невооруженным глазом. Не ожидайте, что лопасти начнут двигаться, когда вы приблизите магнит!

Работа: Ключом к пониманию герконов является понимание того, что они являются частью магнитной цепи, а также электрической цепи: магнитное поле от стержневого магнита проходит через геркон. Это то что делает его близким — и это то, что позволяет электричеству течь через него. Изображение магнитного поля взято с Викисклада.

Дополнительные усложнения

Еще одна важная вещь, которую я должен отметить, это то, что герконы не просто включаются, когда магнит приближается, и выключаются, когда он удаляется (в случае нормально разомкнутого/выключенного переключателя): обычно они включаются и выключается несколько раз по мере движения магнита, создавая несколько зон включения и выключения. Они также будут по-разному реагировать в зависимости от ориентации магнита (параллельно ли он переключателю или перпендикулярно), его формы (потому что, как мы все учили в школе, магниты разной формы создают вокруг себя разные модели магнитного поля). , и как он проходит мимо.

Все это действительно важно, когда дело доходит до практического применения: вам нужно убедиться, что вы используете правильный магнит и что он движется именно так, чтобы привести в действие ваш геркон. Например, если вы используете геркон в качестве счетчика, он должен срабатывать только один раз при каждом перемещении магнита (а не три или четыре раза, что может привести к ложным показаниям). Если вы используете геркон в сигнализации, вы не хотите, чтобы ваш злоумышленник включил сигнализацию через секунду, а затем снова выключил через секунду, потому что вы поместили магнит не в то место!

Для чего используются герконы?

Фото: Некоторые раскладные мобильные телефоны, такие как этот, включаются и выключаются с помощью магнитных герконов.В одной части корпуса находится магнит, а в другой геркон. Телефон выключается, когда геркон находится рядом с магнитом (когда чехол закрыт), и включается, когда геркон и магнит расходятся (когда чехол снова открыт).

Теперь вы, наверное, видите, как включается и выключается телефон-раскладушка. когда вы открываете или закрываете его. Он имеет нормально замкнутый геркон в нижняя часть его корпуса (там, где находится клавиатура) и магнит в верхняя часть (где экран).Когда телефон открыт, тростник переключатель и магнит находятся относительно далеко друг от друга. Контакты на герконы нажимаются вместе, и мощность течет через Телефон. Однако, если вы закроете корпус, вы повернете магнит близко к геркон, и это раздвигает контакты внутри переключателя. Цепь внутри телефон чувствует это и выключает питание упорядоченным образом.

устройства для чтения электронных книг, такие как Kindles и Sony Readers, использовать аналогичный трюк. Когда вы поместите их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите они автоматически выключаются, когда вы закрываете крышку, и снова включаются когда вы его открываете.Здесь, конечно, нет никакой магии: просто геркон в угол устройства электронной книги и магнит в соответствующей части обложки (проверьте сами, поднеся скрепку рядом).

Фото: Amazon Kindle можно включить магнитом на холодильник благодаря геркону, спрятанному внутри его корпуса.

Вы можете увидеть, как та же идея сработает на двери сейфа в нашем банке: вы бы просто установите геркон на дверной раме и магнит на дверь. Открытие двери разделит магнит и тростник. переключатель, заставляя контакты переключателя пружинить вместе и срабатывать будильник. Вы можете получить герконы, встроенные в маленькие кусочки пластик, так что вы даже не можете видеть, что они там — идеально подходит для всех видов безопасности Приложения.

Фото: Упрощенная концепция охранной сигнализации: вы просто устанавливаете геркон (подключенный к цепи сигнализации) на одну часть двери и магнит на другую часть. Разделение этих двух вещей щелкает переключателем и вызывает тревогу.

Герконы можно использовать и многими другими способами. LEGO® энтузиаст Билл Уорд, который управляет превосходным Брикпайл блог (и страницу с фотографиями на Flickr), построил эти гениальные роботизированные коровы для его модели железная дорога.Всякий раз, когда мимо проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проезжает. Целый дело работает с помощью геркона. Голова каждой коровы управляется небольшой электродвигатель, подключенный к цепи, в которой есть нормально открытый геркон. Геркон расположен рядом с железнодорожный путь и небольшой магнит прикреплен к борту поезда. Когда поезд проходит мимо геркона, магнит заставляет его контакты замыкаются и активирует цепь, которая поворачивает коров головы. Насколько это аккуратно? Некоторые люди настолько изобретательны!

Фото: коровы LEGO®, управляемые герконом.Фото предоставлено Биллом Уордом, опубликовано на Flickr по лицензии Creative Commons.

Существуют сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в стиральные машины для одежды а в посудомоечных машинах используются плавающие магниты, которые подскакивают над герконами, чтобы выключить воду. клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконы иногда также устанавливаются на вращающихся рычагах. посудомоечные машины, чтобы определить, когда они застревают, и в термовыключателях в электрических душах (чтобы остановить нагрев воды до опасного уровня).Анемометры с вращающимися чашками имеют внутри герконы, которые измеряют скорость ветра. Когда чашки поворачиваются, они заставляют геркон вращаться вокруг магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются чашки и тем чаще включается и выключается язычковый переключатель. Электронная схема подсчитывает количество импульсов в секунду и использует это для определения скорости ветра.

Рисунок: Типичный расходомер с герконовым переключателем работает примерно так. Есть труба, по которой течет жидкость (1) с установленным внутри гребным колесом (2).Когда жидкость течет, лопасть вращается и заставляет вращаться магнит (3). Вращающийся магнит размыкает геркон (4). Затем, когда он вращается и представляет свой противоположный полюс (5), магнит заставляет переключатель снова замыкаться (6). Попеременно открывающийся и замыкающийся геркон посылает в цепь импульсы электрического тока. Подсчитывая скорость поступления импульсов, схема может измерять скорость потока. Если ток полностью прекращается или течет все время, вы знаете, что жидкость перестала двигаться, что может указывать на засорение или закупорку.

Кто изобрел герконы?

Как и многие другие великие изобретения, герконы родились в Bell Laboratories, изобретенная там в середине 1930-х годов Уолтером Б. Элвудом . Его первоначальная заявка на патент на электромагнитный переключатель была подана 27 июня 1940 года и официально одобрена 2 декабря 1941 года. Читая патент Элвуда, очень легко узнать геркон, который все еще широко используется сегодня: «Когда внешняя магнитная сила К этому блоку приложены два магнитных элемента, которые образуют часть магнитной цепи…. перемещаются вместе… поскольку внешняя магнитная сила уменьшает воздушный зазор между двумя упомянутыми магнитными элементами.»

Изображение: Оригинальный дизайн геркона Уолтера Элвуда взят из патента США: 2264746: Электромагнитный переключатель. Это немного отличающийся от приведенного выше дизайн, переключение между двумя разными цепями, причем одна из них всегда включена. У нас есть два немагнитных контакта слева (1,2) и магнитный контакт (3,4) справа, который щелкает между ними при приближении магнита.Контакты разделены изолирующей прокладкой (5). Оригинальное изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США. (Обратите внимание, что я немного раскрасил и упростил оригинал, чтобы его было легче понять.)

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Практические проекты

Вы найдете немало примеров использования герконов на превосходном веб-сайте Instructables и в популярных книгах Evil Genius; вот несколько для начала:

Книги

  • Датчик Arduino и Raspberry Pi Проекты для злого гения Роберта Чина.McGraw Hill, 2017. Несколько проектов в этой книге связаны с подключением герконов к Arduinos и Pis (есть полные инструкции для дверного зуммера с герконами).
  • СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта. Maker Media, 2015. Отличная практическая книга, которая даст толчок вашему увлечению электроникой. В главе 3 есть простое введение в герконы.
  • проектов Raspberry Pi от Эндрю Робинсона и Майка Кука. John Wiley & Sons, 2014. «Глава 13: Домашняя автоматизация» описывает дверной датчик с герконом, подключенный к Raspberry Pi.
  • Практическая электроника для изобретателей, Пол Монк. McGraw-Hill, 2016. После того, как вы усвоите MAKE: Electronics , вам захочется перейти к чему-то более глубокому; это хорошее место, чтобы пойти дальше.
  • Электроника: первый курс Оуэна Бишопа. Newnes, 2011. Простой для понимания (хотя и довольно сухой) учебник для начинающих, объясняющий все основные компоненты, включая герконы.

Патенты

Попробуйте эти более подробные технические детали:

  • Патент США 2 264 746: Электромагнитный переключатель Уолтера Элвуда, 2 декабря 1941 г.Оригинальный патент Elwood на геркон (как на фото выше).
  • Патент США 3 283 274: Кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 г. Более сложная конструкция.
  • Патент США 4 038 620: Магнитный геркон Б. Эдварда Шлезингера-младшего и Чарли Дуэйна Маринера, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным герконом и одним немагнитным.
  • Патент США 3,348,175: Нормально замкнутый геркон Энтони Дж. Уилкиса, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально замкнутого переключателя.

Видео

Благодарности

Я очень благодарен Морису Бэнену из Comus Technology B.V. за предложение улучшить эту статью.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторское право на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Герконы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howreedswitcheswork.html.[Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работают герконы (магнитные переключатели)

Как работают герконы (магнитные переключатели) Реклама

Если у вас есть портативный компьютер или мобильный телефон, который открывается как раскладушка, вы, наверное, замечали, что она чувствует, когда вы открыть и закрыть его и соответственно включить или выключить.Но как это знать? Какой-то переключатель, подключенный к петле, так что он может обнаружить открытие и закрытие движения? Если это то, что ты подумайте, вы как минимум наполовину правы! Подумайте об этом более внимательно и вы увидите, что стандартный переключатель будет довольно сложно подключить в этом способом — и, вероятно, весьма ненадежным: все эти открывающиеся и закрывающиеся быстро изнашивался бы. Поэтому вместо этого во многих ноутбуках и телефонах используется недорогая и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается или выключается, когда поблизости находится магнит.Их также часто используют системы охранной сигнализации и модели железных дорог. Давайте подробнее рассмотрим как они работают!

Фото: Типичный геркон (Comus RI-23). Вы можете просто увидеть два перекрывающихся металлических контакта (язычки) внутри стеклянной оболочки. Контакты пружинят и соприкасаются, когда переключатель включен; они раздвигаются и разрывают цепь, когда переключатель находится в положении «выключено».

Какую проблему решают герконы?

Выключатель подобен подъемному мосту в электрическом схема.Когда переключатель замкнут, «мост» не работает, и электрический ток может обтекание контура; когда переключатель размыкается, «мост» вверх и ток не течет. Таким образом, цель переключателя состоит в том, чтобы активировать или деактивировать цепь в любое время по нашему выбору.

Фото: Переключатель «нажми-замкни» устанавливает соединение и замыкает цепь, когда вы нажимаете на него; а пружина заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец. Герконовый переключатель переключает ток таким же образом, но магнит обеспечивает «толкающее давление» вместо вашего пальца.

Большинство электрических выключателей, с которыми мы сталкиваемся, мы контролируем сами. Если вы хотите свет в комнате, вы щелкаете выключателем на стене. Хотите смотреть телевизор? Включите переключатель. Хочу слушать свой iPod? Толкать колесо спереди, и это активирует переключатель, который включает власть. Но иногда нам нужны электрические и электронные цепи, которые можно активировать другими способами.

Предположим, вы хотите подключить банковский сейф, чтобы он срабатывает сигнализация всякий раз, когда открывается дверь. Как это будет работать на практике? Вам понадобится электрический контакты на обеих частях дверной коробки, чтобы при открытии двери цепь будет разорвана, что вызовет тревогу. Но подумайте, как сложно это было бы сделать надежное электрическое соединение на дверной раме. А если закрасить? А если бы он испачкался? И разве это не было бы так очевидно вору, что они смогут легко его отключить? Есть много из способы, которыми электрический контакт может быть переведен в неактивное состояние и бесполезный. Здесь могут помочь герконы.

Рекламные ссылки

Что такое геркон?

Обычный выключатель имеет два электрических контакта, которые соединяются вместе, когда вы нажимаете кнопку, и раздвигаются, когда вы ее отпускаете.Тумблер включает настенные светильники (нажмите два контакта вместе, когда переключатель находится в одном положении и разведите их, когда переключатель щелкает в другую сторону.

В типичном герконовом переключателе два контакта (выглядящие как металлические язычки) изготовлены из ферромагнитного материала. материал (это означает что-то такое же легкое для намагничивания, как железо), покрытый износостойким металлом, таким как родий или рутений (чтобы обеспечить им долгий срок службы при включении и выключении), и запечатанный внутри тонкой стеклянной оболочки, заполненной нереакционноспособным газом. (обычно азот), чтобы защитить их от пыли и грязи.Иногда стекло имеет внешнюю оболочку из пластика для еще большей защиты. Как правило, контакты изготавливаются из сплава никеля и железа, который легко намагничиваться (технически мы говорим, что он обладает высокой магнитной проницаемостью), но недолго остается таким (мы говорим, что он имеет низкую магнитную сохраняемость). Им требуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения магнитного поля (мы говорим, что у них довольно небольшой гистерезис) — другими словами, они движутся довольно медленно и плавно. Как правило, оба контакта двигаются (а не только один), и они образуют плоскую, параллельную область контакта друг с другом (а не просто соприкасаются в одной точке), потому что это помогает продлить срок службы и надежность переключателя.

Хотя большинство герконов имеют два ферромагнитных контакта, некоторые из них имеют один ферромагнитный и один немагнитный контакт, а некоторые (например, оригинальный геркон Elwood, показанный в конце этой статьи) имеют три контакта.

Фото: Еще один вид моего геркона, вид сверху на подвижные контакты в запечатанной стеклянной оболочке. Обратите внимание, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть здесь, что контакты намного шире, чем они кажутся на виде сбоку, показанном на верхнем фото.

Как работает геркон?

Герконы

бывают двух основных видов: нормально разомкнутые (нормально выключенные) и нормально закрытые (нормально включенные). Ключом к пониманию того, как они работают, является осознание того, что они работают не только как электрический мост, но и как магнитный : через них течет магнетизм, а также электричество.

Нормально открытый

Когда вы подносите магнит к геркону, весь переключатель фактически становится частью «магнитной цепи», включающей магнит (пунктирная линия на рисунке показывает часть магнитного поля).Два контакта геркона становятся противоположными магнитными полюсами, поэтому они притягиваются и защелкиваются вместе. Неважно, какой конец магнита приблизится первым: контакты все равно поляризуются в противоположных направлениях и притягиваются друг к другу. Такой геркон нормально разомкнут (НО) (обычно выключен), если рядом с ним не расположен магнит, когда он включается, позволяя току течь через него.

Уберите магнит, и контакты из довольно жесткого и упругого металла снова раздвинутся и вернутся в исходное положение.

Нормально закрытый

Вы также можете получить герконы, которые работают противоположным образом: два контакта обычно защелкиваются вместе, а когда вы подносите магнит к переключателю, они отпружиниваются. Подобные герконы называются нормально замкнутыми (NC) (нормально включенными), поэтому большую часть времени через них протекает электричество. Самый простой способ сделать это — взять нормально разомкнутый переключатель и постоянно прикрепить магнит к его стеклянному корпусу, переворачивая его из открытого состояния в закрытое (как во втором кадре анимации нормально разомкнутого положения вверху). Весь этот блок (нормально открытый геркон с прикрепленным магнитом) становится нашим нормально замкнутым герконом. Если вы поднесете к нему второй магнит с магнитным полем, противоположным полярности поля первого магнита, это новое поле нейтрализует поле первого магнита, так что мы получим, по сути, именно то, что мы имели в первом кадре. нормально разомкнутой анимации: геркон с двумя раздвинутыми контактами.

В этих двух работах я сильно преувеличил движение контактов.Настоящие герконы имеют контакты, расстояние между которыми составляет всего несколько микрон (миллионных долей метра) — примерно в десять раз тоньше человеческого волоса, — поэтому движение не видно невооруженным глазом. Не ожидайте, что лопасти начнут двигаться, когда вы приблизите магнит!

Работа: Ключом к пониманию герконов является понимание того, что они являются частью магнитной цепи, а также электрической цепи: магнитное поле от стержневого магнита проходит через геркон. Это то что делает его близким — и это то, что позволяет электричеству течь через него. Изображение магнитного поля взято с Викисклада.

Дополнительные усложнения

Еще одна важная вещь, которую я должен отметить, это то, что герконы не просто включаются, когда магнит приближается, и выключаются, когда он удаляется (в случае нормально разомкнутого/выключенного переключателя): обычно они включаются и выключается несколько раз по мере движения магнита, создавая несколько зон включения и выключения. Они также будут по-разному реагировать в зависимости от ориентации магнита (параллельно ли он переключателю или перпендикулярно), его формы (потому что, как мы все учили в школе, магниты разной формы создают вокруг себя разные модели магнитного поля). , и как он проходит мимо.

Все это действительно важно, когда дело доходит до практического применения: вам нужно убедиться, что вы используете правильный магнит и что он движется именно так, чтобы привести в действие ваш геркон. Например, если вы используете геркон в качестве счетчика, он должен срабатывать только один раз при каждом перемещении магнита (а не три или четыре раза, что может привести к ложным показаниям). Если вы используете геркон в сигнализации, вы не хотите, чтобы ваш злоумышленник включил сигнализацию через секунду, а затем снова выключил через секунду, потому что вы поместили магнит не в то место!

Для чего используются герконы?

Фото: Некоторые раскладные мобильные телефоны, такие как этот, включаются и выключаются с помощью магнитных герконов.В одной части корпуса находится магнит, а в другой геркон. Телефон выключается, когда геркон находится рядом с магнитом (когда чехол закрыт), и включается, когда геркон и магнит расходятся (когда чехол снова открыт).

Теперь вы, наверное, видите, как включается и выключается телефон-раскладушка. когда вы открываете или закрываете его. Он имеет нормально замкнутый геркон в нижняя часть его корпуса (там, где находится клавиатура) и магнит в верхняя часть (где экран).Когда телефон открыт, тростник переключатель и магнит находятся относительно далеко друг от друга. Контакты на герконы нажимаются вместе, и мощность течет через Телефон. Однако, если вы закроете корпус, вы повернете магнит близко к геркон, и это раздвигает контакты внутри переключателя. Цепь внутри телефон чувствует это и выключает питание упорядоченным образом.

устройства для чтения электронных книг, такие как Kindles и Sony Readers, использовать аналогичный трюк. Когда вы поместите их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите они автоматически выключаются, когда вы закрываете крышку, и снова включаются когда вы его открываете.Здесь, конечно, нет никакой магии: просто геркон в угол устройства электронной книги и магнит в соответствующей части обложки (проверьте сами, поднеся скрепку рядом).

Фото: Amazon Kindle можно включить магнитом на холодильник благодаря геркону, спрятанному внутри его корпуса.

Вы можете увидеть, как та же идея сработает на двери сейфа в нашем банке: вы бы просто установите геркон на дверной раме и магнит на дверь. Открытие двери разделит магнит и тростник. переключатель, заставляя контакты переключателя пружинить вместе и срабатывать будильник. Вы можете получить герконы, встроенные в маленькие кусочки пластик, так что вы даже не можете видеть, что они там — идеально подходит для всех видов безопасности Приложения.

Фото: Упрощенная концепция охранной сигнализации: вы просто устанавливаете геркон (подключенный к цепи сигнализации) на одну часть двери и магнит на другую часть. Разделение этих двух вещей щелкает переключателем и вызывает тревогу.

Герконы можно использовать и многими другими способами. LEGO® энтузиаст Билл Уорд, который управляет превосходным Брикпайл блог (и страницу с фотографиями на Flickr), построил эти гениальные роботизированные коровы для его модели железная дорога.Всякий раз, когда мимо проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проезжает. Целый дело работает с помощью геркона. Голова каждой коровы управляется небольшой электродвигатель, подключенный к цепи, в которой есть нормально открытый геркон. Геркон расположен рядом с железнодорожный путь и небольшой магнит прикреплен к борту поезда. Когда поезд проходит мимо геркона, магнит заставляет его контакты замыкаются и активирует цепь, которая поворачивает коров головы. Насколько это аккуратно? Некоторые люди настолько изобретательны!

Фото: коровы LEGO®, управляемые герконом.Фото предоставлено Биллом Уордом, опубликовано на Flickr по лицензии Creative Commons.

Существуют сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в стиральные машины для одежды а в посудомоечных машинах используются плавающие магниты, которые подскакивают над герконами, чтобы выключить воду. клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконы иногда также устанавливаются на вращающихся рычагах. посудомоечные машины, чтобы определить, когда они застревают, и в термовыключателях в электрических душах (чтобы остановить нагрев воды до опасного уровня).Анемометры с вращающимися чашками имеют внутри герконы, которые измеряют скорость ветра. Когда чашки поворачиваются, они заставляют геркон вращаться вокруг магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются чашки и тем чаще включается и выключается язычковый переключатель. Электронная схема подсчитывает количество импульсов в секунду и использует это для определения скорости ветра.

Рисунок: Типичный расходомер с герконовым переключателем работает примерно так. Есть труба, по которой течет жидкость (1) с установленным внутри гребным колесом (2).Когда жидкость течет, лопасть вращается и заставляет вращаться магнит (3). Вращающийся магнит размыкает геркон (4). Затем, когда он вращается и представляет свой противоположный полюс (5), магнит заставляет переключатель снова замыкаться (6). Попеременно открывающийся и замыкающийся геркон посылает в цепь импульсы электрического тока. Подсчитывая скорость поступления импульсов, схема может измерять скорость потока. Если ток полностью прекращается или течет все время, вы знаете, что жидкость перестала двигаться, что может указывать на засорение или закупорку.

Кто изобрел герконы?

Как и многие другие великие изобретения, герконы родились в Bell Laboratories, изобретенная там в середине 1930-х годов Уолтером Б. Элвудом . Его первоначальная заявка на патент на электромагнитный переключатель была подана 27 июня 1940 года и официально одобрена 2 декабря 1941 года. Читая патент Элвуда, очень легко узнать геркон, который все еще широко используется сегодня: «Когда внешняя магнитная сила К этому блоку приложены два магнитных элемента, которые образуют часть магнитной цепи…. перемещаются вместе… поскольку внешняя магнитная сила уменьшает воздушный зазор между двумя упомянутыми магнитными элементами.»

Изображение: Оригинальный дизайн геркона Уолтера Элвуда взят из патента США: 2264746: Электромагнитный переключатель. Это немного отличающийся от приведенного выше дизайн, переключение между двумя разными цепями, причем одна из них всегда включена. У нас есть два немагнитных контакта слева (1,2) и магнитный контакт (3,4) справа, который щелкает между ними при приближении магнита.Контакты разделены изолирующей прокладкой (5). Оригинальное изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США. (Обратите внимание, что я немного раскрасил и упростил оригинал, чтобы его было легче понять.)

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Практические проекты

Вы найдете немало примеров использования герконов на превосходном веб-сайте Instructables и в популярных книгах Evil Genius; вот несколько для начала:

Книги

  • Датчик Arduino и Raspberry Pi Проекты для злого гения Роберта Чина.McGraw Hill, 2017. Несколько проектов в этой книге связаны с подключением герконов к Arduinos и Pis (есть полные инструкции для дверного зуммера с герконами).
  • СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта. Maker Media, 2015. Отличная практическая книга, которая даст толчок вашему увлечению электроникой. В главе 3 есть простое введение в герконы.
  • проектов Raspberry Pi от Эндрю Робинсона и Майка Кука. John Wiley & Sons, 2014. «Глава 13: Домашняя автоматизация» описывает дверной датчик с герконом, подключенный к Raspberry Pi.
  • Практическая электроника для изобретателей, Пол Монк. McGraw-Hill, 2016. После того, как вы усвоите MAKE: Electronics , вам захочется перейти к чему-то более глубокому; это хорошее место, чтобы пойти дальше.
  • Электроника: первый курс Оуэна Бишопа. Newnes, 2011. Простой для понимания (хотя и довольно сухой) учебник для начинающих, объясняющий все основные компоненты, включая герконы.

Патенты

Попробуйте эти более подробные технические детали:

  • Патент США 2 264 746: Электромагнитный переключатель Уолтера Элвуда, 2 декабря 1941 г.Оригинальный патент Elwood на геркон (как на фото выше).
  • Патент США 3 283 274: Кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 г. Более сложная конструкция.
  • Патент США 4 038 620: Магнитный геркон Б. Эдварда Шлезингера-младшего и Чарли Дуэйна Маринера, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным герконом и одним немагнитным.
  • Патент США 3,348,175: Нормально замкнутый геркон Энтони Дж. Уилкиса, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально замкнутого переключателя.

Видео

Благодарности

Я очень благодарен Морису Бэнену из Comus Technology B.V. за предложение улучшить эту статью.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторское право на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Герконы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howreedswitcheswork.html.[Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Работа геркона — Reed Switch Developments Corp.


форма: однократное нажатие на одно направление (spst), нормально открытая (нет) конфигурация магнитного геркона

Это наиболее распространенная конфигурация работы магнитного геркона. Магнитный герконовый переключатель формы А имеет два нормально разомкнутых контакта (НО). Отсутствие контактов означает, что введение магнитного поля заставит эти контакты замкнуться.Это закрытие, в свою очередь, также замыкает цепь, тем самым проводя электричество. После удаления магнитного поля контакты вернутся в нормально разомкнутое (НО) состояние, тем самым разомкнув цепь и остановив поток электричества. Магнитный герконовый переключатель формы А может быть подключен независимо от направления электрического потока.


форма b: однократное нажатие на одно направление (spst), нормально закрытый (nc) конфигурация магнитного геркона

Форма B является наименее распространенной конфигурацией магнитного геркона и работает противоположным образом, чем форма A .Герконовый переключатель формы B также имеет два контакта, но они нормально замкнуты (НЗ). Это обозначение NC означает, что в состоянии по умолчанию цепь замкнута и сама проводит электричество. Введение магнитного поля приведет к размыканию или разделению контактов магнитного геркона формы B, тем самым размыкая цепь и прерывая поток электричества. При удалении магнитного поля контакты могут вернуться в нормально замкнутое (НЗ) состояние, тем самым замыкая цепь.Магнитный герконовый переключатель формы B также может быть подключен без учета направления электрического потока. re


форма c: однопозиционное переключение на два направления (SPDT), нормально открытый/нормально закрытый (no/nc) конфигурация магнитного геркона

Конфигурация магнитного геркона формы C также распространена. Магнитный геркон Form C состоит из трех уникальных контактов. Эти контакты включают в себя как общий контакт, так и по одному нормально разомкнутому (НО) и нормально замкнутому (НЗ).

По существу, магнитный геркон формы C обладает всеми рабочими характеристиками геркона формы A и формы B, объединенными в одном компактном герметичном корпусе. В состоянии по умолчанию электричество проходит от общего контакта через нормально замкнутый (НЗ) контакт. При введении магнитного поля общий контакт перемещается из нормально замкнутого (НЗ) контакта в нормально открытый (НО). Это движение приводит к открытию одной цепи и закрытию другой, тем самым перенаправляя поток электричества.Удаление магнитного поля приведет к тому, что общий контакт вернется в исходное нормально замкнутое (НЗ) положение.

В отличие от отдельных магнитных герконов формы A или формы B, направление электрического потока во время проводки и установки магнитного геркона формы C, в частности, должно учитываться. Для типичной функциональности SPDT источник питания подключается к общему проводу. Это не означает, что конфигурация, в которой переключение между двумя электрическими источниками, в том числе на замыкающие и размыкающие выводы, на общий вывод, невозможна.Это просто не норма.


Герконовый переключатель — работа, схемы применения

В этом посте мы всесторонне узнаем о функционировании герконового переключателя и о том, как создавать простые схемы герконового переключателя.

Что такое герконовый переключатель

Герконовый переключатель, 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 их концы выведены из стеклянной трубки для внешнего подключения.

При спецификации около миллиарда операций 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 геркон

Геркон был изобретен еще в 1945 году доктором В.Б. Элвуда, работавшего в Western Electric Corporation в США. Изобретение кажется намного более продвинутым, чем период, когда оно было изобретено.

Его огромные преимущества оставались незамеченными инженерами-электронщиками до тех пор, пока в последнее время герконы не стали частью многих важных электронных и электрических устройств.

Как работают герконы

По сути, герконы представляют собой магнитомеханическое реле. Точнее говоря, работа геркона начинается, когда к нему подводится магнитная сила, что приводит к требуемому механическому переключающему действию.

Стандартный герконовый переключатель можно увидеть, как показано на рисунке выше.Он состоит из пары сплющенных ферромагнитных полосок (язычков), герметично запаянных в крошечную стеклянную трубку.

Язычки прочно закреплены на обоих концах стеклянной трубки таким образом, что их свободные концы слегка перекрываются в центре с расстоянием 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, что помогает предотвратить коррозию контактов, устраняет сопротивление воздуха и делает их долговечными.

Как это работает

Принцип работы геркона можно понять из следующего пояснения часть магнитного источника. Это приводит к тому, что концы язычков приобретают противоположную магнитную полярность.

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

Когда магнитное поле удаляется, язычки теряют свою удерживающую силу, и полоски возвращаются в исходное положение.

Гистерезис геркона

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

Например, для электрического реле на 12 В точка активации может быть 11 В, а точка деактивации может быть где-то около 8,5 В, эта временная задержка между точками активации и деактивации известна как гистерезис.

Аналогичным образом, для геркона деактивация его язычков может потребовать перемещения магнита намного дальше от точки, в которой он был первоначально активирован.

Следующее изображение ясно объясняет ситуацию

Как правило, геркон замыкается, когда магнит находится на расстоянии 1 дюйм от него, но может потребоваться перемещение магнита примерно на 3 дюйма, чтобы разомкнуть контакты свою первоначальную форму из-за магнитного гистерезиса.

Коррекция эффекта гистерезиса в герконе

Вышеупомянутую проблему с гистерезисом можно в значительной степени уменьшить, просто установив другой магнит с перевернутыми северно-южными полюсами на противоположной стороне геркона, как показано ниже:

Убедитесь, что что левый фиксированный магнит не находится в пределах диапазона втягивания геркона, а находится на некотором расстоянии, иначе язычок останется закрытым и откроется только тогда, когда правый магнит будет поднесен слишком близко к геркону.

Таким образом, расстояние до фиксированного магнита должно быть проверено методом проб и ошибок, пока не будет достигнут правильный дифференциал, и язычок резко активируется в фиксированной точке движущимся магнитом.

Создание геркона «нормально замкнутого» типа

Из вышеприведенных обсуждений мы знаем, что обычно контакты геркона являются «нормально разомкнутыми».

Язычки закрываются, если к корпусу устройства поднести магнит. Но могут быть определенные приложения, в которых может потребоваться, чтобы язычок был «нормально закрытым» или включенным, и выключенным в присутствии магнитного поля.

Этого можно легко добиться, сместив устройство с помощью дополнительного соседнего магнита, как показано ниже, или используя 3-контактный герконовый переключатель типа SPDT, как показано на второй схеме ниже.

В большинстве систем, в которых геркон работает от постоянного магнита, магнит устанавливается на подвижный элемент, а геркон устанавливается на неподвижную или постоянную платформу.

Однако вы можете найти несколько программ, в которых и магнит, и язычок должны располагаться над фиксированной платформой.Операция ВКЛ/ВЫКЛ язычка в таких случаях достигается путем искажения магнитного поля с помощью внешнего движущегося ферромагнитного агента, как описано в следующем параграфе.

Реализация работы с фиксированным язычком/магнитом

В этой конфигурации магнит и язычок находятся на значительном расстоянии друг от друга, что позволяет контактам язычка находиться в нормально замкнутом состоянии, и он размыкается, как только внешнее искажающее железосодержащее вещество перемещается прошлое между тростью и магнитом.

С другой стороны, та же концепция может быть применена для получения прямо противоположных результатов. Здесь магнит регулируется в положение, которого достаточно, чтобы удерживать трость в нормально открытом положении.

Как только внешнее железосодержащее вещество перемещается между язычком и магнитом, магнитная сила увеличивается и усиливается железосодержащим веществом, которое мгновенно втягивает геркон и активирует его.

Рабочие плоскости геркона

На следующем рисунке показаны различные линейные плоскости работы геркона.Если мы переместим магнит через любую из плоскостей a-a, b-b и c-c, язычок будет работать нормально. Однако выбор магнита может иметь решающее значение, 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 поля магнита.

В ситуациях, когда отрицательные пики высоки, язычки могут включаться и выключаться несколько раз, когда магнит перемещается вдоль всей длины язычка.

Активация язычка вращательным движением также может быть успешно реализована.

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

РИСУНОК A

Также можно использовать вращательное движение для запуска настройки геркона. На рисунках A и B герконы установлены в фиксированном положении, а магниты прикреплены к вращающемуся диску, который заставляет магниты проходить мимо геркона при каждом вращении, соответственно включая и выключая геркон.

На рис. C магнит и геркон являются стационарными, а между ними вращается специально вырезанный кулачок магнитного экрана, так что кулачок попеременно отсекает магнитное поле при каждом повороте, заставляя язычок открываться и закрываться в одной и той же последовательности.

Вращательное движение может также использоваться для приведения в действие геркона. В A и B переключатели неподвижны, а магниты вращаются. В примерах C и D и переключатели, и магниты неподвижны, и переключатель работает всякий раз, когда вырезанная часть магнитного экрана находится между магнитом и переключателем.

Скорость переключения можно регулировать от одной секунды до более чем 2000 в минуту, просто изменяя скорость вращения диска.

Срок службы герконовых переключателей

Герконовые переключатели рассчитаны на чрезвычайно большой срок службы, который может составлять от 100 миллионов до 1000 миллионов операций открытия/закрытия.

Однако это может быть справедливо только при низком токе, если коммутационный ток через герконы превышает максимальное номинальное значение, то тот же геркон может выйти из строя в течение нескольких операций.

Как правило, 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. Если нагрузка является емкостной или индуктивной, в этом случае контакты геркона должны быть либо существенно снижены, либо к герконам должна быть применена соответствующая демпферная защита и защита от обратной ЭДС, как показано ниже:

Добавление защиты от индуктивных пиков

Любой из четырех простых методов, используемых для обеспечения защиты геркона от индуктивных или емкостных пиков тока.

Для индуктивной нагрузки, такой как катушка реле с питанием постоянного тока, простого шунтирующего резистора, номинал которого в 8 раз больше, чем у катушки реле, будет достаточно, чтобы защитить герконовое реле от обратных ЭДС катушки реле, как показано на рисунке A.

Хотя это может немного увеличить ток холостого хода в язычке, но это в любом случае не повредит язычку.

Терситор может быть заменен конденсатором также для обеспечения аналогичного вида защиты, как показано на рис. B.

Как правило, схема защиты с резистором и конденсатором применяется, как показано на рис. C, в случае, если источник питания переменного тока.2 / 10 мкФ и R = E / 10I(1 + 50/E)

Где E — ток замкнутой цепи, а E — напряжение холостого хода сети.

На рисунке C мы видим диод, подключенный к язычку. Эта защита хорошо работает в цепях постоянного тока с индуктивной нагрузкой, хотя полярность диода должна быть правильно реализована.

Сильный герконовый переключатель

В приложениях, требующих коммутации больших токов с помощью геркона, симисторная схема используется для переключения сильноточной нагрузки, а геркон используется для управления переключением затвора симистора, как показано ниже

Поскольку ток затвора значительно меньше тока нагрузки, геркон будет работать эффективно и позволит переключать симистор с большой токовой нагрузкой.Здесь можно применить даже минутный геркон, и он будет работать без проблем.

Дополнительные 0,1 мкФ и 100 Ом RC представляют собой снабберную цепь для защиты симистора от сильноточных индуктивных пиков, если нагрузка является индуктивной.

Преимущества геркона

Большим преимуществом геркона является его способность работать очень эффективно при коммутации малых токов и напряжений. Это может стать серьезной проблемой при использовании обычного переключателя.Это происходит из-за отсутствия достаточного тока для устранения резистивного поверхностного слоя, обычно связанного со стандартными контактами переключателя.

Герконовый переключатель, наоборот, благодаря позолоченным контактным поверхностям и инертной атмосфере успешно работает более миллиарда операций без каких-либо проблем.

В ходе одного из практических испытаний в известной лаборатории американской компании четыре геркона запитывались со скоростью 120 последовательностей ВКЛ/ВЫКЛ в секунду через нагрузку, работающую при постоянном напряжении 500 микровольт и 100 микроампер.

В ходе испытаний каждый из язычков смог последовательно выполнить 50 миллионов замыканий, при этом ни в одном случае коммутируемое сопротивление не превышало 5 Ом.

Неисправности геркона

Несмотря на то, что геркон чрезвычайно эффективен, он может выйти из строя, если он работает при более высоких входных токах. Большой ток вызывает эрозию контактов, что также часто наблюдается в обычных переключателях.

Эта эрозия приводит к тому, что крошечные частицы, которые также обладают магнитными свойствами, собираются вблизи зазора контактов и каким-то образом создают перемычку через зазор.Это перекрытие разрыва вызывает короткое замыкание, и кажется, что язычки постоянно включены.

Так что на самом деле это происходит не из-за расплавления контактов, а из-за короткого замыкания из-за сбора разрушенных частиц, из-за чего язычковые контакты выглядят так, как будто они расплавились и сплавились.

Технические характеристики стандартного универсального геркона
  • Максимальное напряжение = 150 В
  • Максимальный ток = 2 А
  • Максимальная мощность = 25 Вт
  • Макс.6 операций

Области применения

  1. Индикатор уровня гидравлической тормозной жидкости, , где целесообразность в основном зависит от простоты и простоты использования.
  2. Подсчет приближения , обеспечивающий невероятно простой подход к регистрации прохождения железных тел через заранее заданную точку.
  3. Выключатель с блокировкой безопасности , обеспечивающий исключительную стабильность и простоту использования в сложных механизированных конструкциях.Здесь встроенные герконы используются для подключения цепи для включения предупредительной лампы или подсказки о следующих этапах работы.
  4. Герметичный переключатель в легковоспламеняющихся средах , предотвращает возгорание; также в запыленных средах, где на стандартные открытые выключатели трудно положиться; и особенно в холодную погоду, когда обычные переключатели могут просто замерзнуть.
  5. В радиоактивной среде , где магнитная обработка помогает сохранить надежность защиты.

Некоторые другие прикладные схемы, опубликованные на этом веб-сайте

Поплавковый переключатель: Герконовые переключатели могут использоваться для эффективных коррозионностойких поплавковых переключателей регуляторов уровня воды. Поскольку герконы герметизированы, контакт с водой исключен, и система работает бесконечно без каких-либо проблем.

Сигнализация капель пациента: в этой схеме используется геркон для активации сигнала тревоги, когда пакет капельницы, подключенный к пациенту, становится пустым. Сигнализация позволяет медсестре немедленно узнать о ситуации и заменить пустую капельницу новой упаковкой.

Магнитная дверная сигнализация: в этом приложении геркон активируется или деактивируется, когда соседний магнит перемещается при открытии или закрытии двери. Сигнал тревоги предупреждает пользователя о работе двери.

Счетчик обмоток трансформатора: здесь геркон управляется магнитом, прикрепленным к вращающемуся колесу намотки, что позволяет счетчику получать тактовый сигнал для каждого оборота обмотки при активации геркона.

Контроллер открытия/закрытия ворот: Герконовые переключатели также прекрасно работают в качестве полупроводниковых концевых выключателей.В этой схеме контроллера ворот геркон ограничивает открытие или закрытие ворот, отключая двигатель всякий раз, когда ворота достигают своих максимальных пределов скольжения.

2-проводной 3-метровый язычковый датчик положения 5–240 В переменного/постоянного тока — RCI

Этот датчик пневматического цилиндра обеспечивает обратную связь по положению для систем управления в автоматизированных машинах и оборудовании. Этот геркон, также называемый магнитным датчиком приближения, может надежно определять близость поршня пневматического цилиндра благодаря внутреннему магниту на поршне.Когда поршень перемещается и внутренний магнит проходит мимо датчика, выход переключается в положение «ON», сигнализируя системе управления о состоянии (положении) цилиндра. В зависимости от того, где установлен датчик, он может обнаруживать выдвижение, втягивание или отдельные положения вдоль корпуса цилиндра. Для этого датчика требуется питание от 5 до 240 В переменного тока (50–60 Гц) или постоянного тока. Этот датчик имеет 2-проводную конфигурацию с 3-метровым кабелем для силовой проводки. Имеется светодиод для устранения неполадок и индикации рабочего состояния.Важно отметить, что максимальная потребляемая мощность для этого датчика составляет 10 Вт и никогда не должна превышаться во избежание повреждения датчика. Для уменьшения монтажного пространства этот датчик имеет компактную конструкцию с длиной 30 мм, высотой 4,7 мм и шириной 6,3 мм. Для удобства этот датчик устанавливается внутри канавки на корпусе цилиндра ISO 15552 или ISO 21287. Затем датчик надежно закрепляется на месте с помощью винта. Этот датчик имеет степень защиты IP67, подходит для температурного диапазона от -10 до 70 °C и имеет пластиковый корпус.Пожалуйста, прочтите руководство перед подключением датчика, чтобы предотвратить его повреждение.

Плюсы:

  • Использует надежную технологию геркона для определения положения цилиндра
  • Небольшие габариты для простого монтажа на пневматические цилиндры ISO 15552 или ISO 21287
  • Удобный кабель длиной 3 м для силовой проводки
  • Диапазон температур от -10 до 70 °C
  • Подходит для суровых условий благодаря степени защиты IP67

Минусы:

  • Не рекомендуется для применения в условиях экстремально сильных ударов или вибрации, но для большинства применений идеально подходит
  • Имеет конечный количество циклов переключения, однако при сроке службы более 10 миллионов циклов переключения более чем достаточно для большинства ситуаций

Серия RCI

Датчик пневматического цилиндра Mindman серии RCI представляет собой геркон, предназначенный для цилиндров ISO 15552 или 21287 для обеспечения надежной, быстрой и точной обратной связи по положению с системами управления. Компактная конструкция с длиной 30 мм, высотой 4,7 мм и шириной 6,3 мм сводит к минимуму площадь поверхности, необходимую для монтажа. Он крепится к пневматическому цилиндру внутри канавки вдоль корпуса и надежно фиксируется на месте с помощью установочного винта. Они могут поставляться с кабелем различной длины или разъемом M8. Предлагается 2-проводная (5-240 В переменного/постоянного тока) или 3-проводная (10-30 В постоянного тока) конфигурация со светодиодным индикатором для поиска неисправностей и рабочего состояния. Он подходит для использования в широком диапазоне сред с диапазоном рабочих температур от -10 до 70 °C, степенью защиты IP67 и пластиковым корпусом.

Геркон — Переключатели

159-157-RA1 Реле, геркон. Смоченная ртутью ртуть, форма C.

Контактное реле со ртутным контактом представляет собой один из самых сложных типов реле, производимых сегодня. Первые пионерские работы по переключению контактов, смоченных ртутью, относятся к 1950-м годам, когда ученые телефонной лаборатории искали «идеальный контакт».

Герконовые реле

используют внешний электромагнит для управления герконом.Контакты изготовлены из магнитного материала, и электромагнит воздействует непосредственно на них, не требуя якоря для их перемещения. Контакты, запаянные в стеклянную трубку, защищены от коррозии. Реле, смачиваемые ртутью, работают быстро, имеют относительно хорошую несущую способность и длительный срок службы. Ртутные пленки восстанавливаются при каждом замыкании контактов и устраняется эрозия контактов. Ртутные пленки растягиваются, контакт не дребезжит, а поскольку это ртутный контакт, контактное сопротивление очень низкое, что идеально подходит для коммутационных приложений с низким уровнем.

Смачиваемое ртутью герконовое реле представляет собой разновидность герконового реле, в котором используется ртутный переключатель, в котором контакты смачиваются ртутью. Ртуть снижает контактное сопротивление и уменьшает связанное с этим падение напряжения. Для высокоскоростных приложений ртуть устраняет дребезг контактов и обеспечивает практически мгновенное замыкание цепи. Реле, контактирующие с ртутью, чувствительны к положению и должны монтироваться в соответствии со спецификациями производителя. Из-за токсичности и дороговизны жидкой ртути эти реле все чаще выходят из употребления.

Заметным преимуществом является высокая скорость переключения ртутного реле. Капли ртути на каждом контакте сливаются, и время нарастания тока через контакты обычно составляет несколько пикосекунд. Однако в практической схеме это может быть ограничено индуктивностью контактов и проводки. До введения ограничений на использование ртути было довольно обычным делом использовать реле, смоченное ртутью, в лаборатории в качестве удобного средства генерации импульсов с быстрым нарастанием, однако, хотя время нарастания может составлять пикосекунды, точное время события определяется , как и все другие типы реле, подвержены значительному дрожанию, возможно миллисекундам, из-за механических несовершенств.Единственным существенным недостатком реле с ртутным контактом является необходимость установки реле в пределах 30° от вертикального положения из-за его чувствительности к положению.

Тип: Форма C

Контакты: SPDT.

Номинальная коммутируемая нагрузка: 2 А, макс. 500 В, макс. 100 ВА

Допустимая нагрузка: 5 А

Контактное сопротивление: 14 мОм типичное, 20 мОм максимальное.

Упаковка: Под высоким давлением в стеклянных капсулах.

Приблизительные размеры 5.8 мм D x 38 мм в длину. (0,225″ X 1,5″)

Ожидаемый срок службы: минимум 1 миллиард операций при номинальной нагрузке.

Примечание: смоченный ртутью Hg.

Опасность — стеклянная капсула высокого давления — обращайтесь с осторожностью — пользователь берет на себя ответственность и компетентность при обращении с этим предметом.

Узнать больше

Что вам нужно знать

Основное преимущество герконов заключается в том, что в замкнутом состоянии они потребляют нулевую мощность.Вот основы использования этих универсальных компонентов.

Предоставлено Standex Electronics, www. standexelectronics.com
Легко понять, почему герконовые датчики и реле являются хорошим вариантом для цепей, в которых особое внимание уделяется энергоэффективности. Нормально закрытые (форма B) герконовые датчики и герконовые реле потребляют нулевую мощность в нормально замкнутом состоянии. Герконовое реле с фиксацией потребляет минимальную мощность при «установке» или «сбросе» состояния контактов (бистабильное).Точно так же герконовые переключатели и датчики с фиксацией (бистабильные) используют простое движение постоянного магнита для изменения состояния герконовых контактов — электрическая энергия не требуется.

Геркон формы А

Герконы нормально разомкнуты. Обычно это называется однополюсным нормально разомкнутым, однополюсным однонаправленным (SPST) или формой A. Два герконовых контакта являются ферромагнитными и герметично закрыты в стеклянной капсуле.
Контакты нормально разомкнутого геркона замыкаются в присутствии магнитного поля.Контакты остаются замкнутыми до тех пор, пока сохраняется магнитное поле. Контакты размыкаются после снятия магнитного поля. Итак, если магнитное поле исходит от электромагнита, энергия расходуется все время, пока контакты замкнуты. Это делает закрытое состояние менее чем идеальным с точки зрения энергопотребления.

Геркон формы C

Другим типом геркона является однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT) или геркон типа C. Он имеет один общий вывод, нормально открытый вывод и нормально закрытый вывод.При отсутствии магнитного поля общий контакт поддерживает связь с нормально замкнутым контактом. Геркон не потребляет энергии в нормально замкнутом состоянии. При приложении магнитного поля общий язычковый элемент переключается с нормально замкнутого на нормально разомкнутый контакт. Как только магнитное поле удаляется, общий контакт возвращается в нормально замкнутый контакт.

Нормально замкнутый (форма В) геркон и датчик

Напомним, что естественное состояние геркона формы А нормально разомкнуто.Его можно превратить в нормально замкнутый переключатель, применив постоянный магнит с достаточно сильным полем, чтобы замкнуть герконы. Этот смещающий магнит должен быть больше, чем втягивающее поле или рабочее поле, которое замыкает контакты в нормально разомкнутом состоянии.
Полярность магнита не имеет значения. Но для размыкания контактов необходимо поднести к подмагничивающему магниту более сильный постоянный магнит противоположной полярности.

Нормально закрытые (форма B) герконовые реле

Во многих приложениях требуются переключающие контакты, которые должны быть замкнуты в течение длительного времени и размыкаться только при возникновении неисправности.Нормально замкнутое (форма B) герконовое реле было разработано именно для такой ситуации. Он имеет смещающий магнит, поэтому в закрытом положении катушка реле не потребляет энергии. Подача питания на катушку нейтрализует смещающий магнит, чтобы разомкнуть контакты.

Последовательность формы B

Может быть полезно просмотреть пошаговую последовательность операций для герконового реле формы B. На соседнем графике показана последовательность для геркона, имеющего поле срабатывания (втягивания) 4 мТл и поле отпускания (отпускания) 2 мТл. Смещающий магнит имеет напряженность поля 5 мТл, падающую на геркон. Эта напряженность поля превышает точку втягивания геркона, поэтому контакты замыкаются (точка 1). Затем катушка прикладывает встречное магнитное поле в 4 мТл. Суммарный результат двух магнитных полей составляет 1 мТл. Эта результирующая напряженность поля ниже срабатывания 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).
Полярность напряжения катушки, подаваемой на реле Form B, определяет магнитную полярность катушки. Эта полярность напряжения определяется конструкцией и полярность указана на реле. Реле выйдет из строя, если увидит обратную полярность напряжения.
Кроме того, подача напряжения выше указанного номинального напряжения может вызвать повторное замыкание контактов. Как правило, напряжение повторного включения указано на 50% выше номинального. По сути, это означает, что подача более 7,5 В на реле формы B с номинальным напряжением 5 В может вызвать повторное замыкание контактов. Если это вызывает беспокойство, разработчики реле могут изменить магнитную конструкцию, чтобы повысить указанное напряжение повторного включения.

Герконовые реле/герконовые датчики с фиксацией
График точек срабатывания (втягивания) и отпускания (отпускания) в миллиТесла, показывающий гистерезис.

Герконовые реле/герконовые датчики с фиксацией по определению могут находиться в двух состояниях — в незафиксированном/разомкнутом состоянии или в заблокированном/замкнутом состоянии. Для удержания геркона в любом состоянии не требуется питание.
Блокировка возможна из-за естественного гистерезиса между точками срабатывания (втягивания) и отпускания (отключения) геркона.Чем выше рабочая точка, тем больше гистерезис. Чем больше гистерезис, тем проще установить точки фиксации и разблокировки с точки зрения конструкции. Постоянный магнит необходим для смещения геркона, позволяя ему работать в режиме фиксации.

Герконовое реле с блокировкой

В герконовом реле с фиксацией используется геркон формы А в сочетании с постоянным магнитом. Герконовый переключатель может быть зафиксирован в нормально разомкнутом или нормально замкнутом состоянии. Его состояние зависит от

В герконовом реле с фиксацией используется переключатель формы А, смещаемый постоянным магнитом, а также катушки с фиксацией и разблокировкой.Магнитный импульс, генерируемый той или иной катушкой, защелкивает и разблокирует реле.

магнитное поле он испытал последним. Применение правильной магнитной полярности к разомкнутым контактам изменит их на замкнутое состояние. Геркон останется в замкнутом состоянии до тех пор, пока не будет подан другой магнитный импульс с противоположной магнитной полярностью.
Для подачи импульсов на катушки герконовых реле требуется незначительная мощность. Как правило, импульса длительностью 2 мс, подаваемого при номинальном напряжении реле, достаточно, чтобы изменить состояние контактов реле.Таким образом, мощность, потребляемая замыканием и размыканием контактов реле, минимальна и вызывает минимальный нагрев.

Последовательность фиксации и разблокировки

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

Для данного герконового переключателя, имеющего втягивание 4 мТл и отключение 2 мТл, полный цикл представлен в пять этапов, показывающих, как он может быть заблокирован и разблокирован.

мТл или ниже. Предположим, что смещающий магнит имеет напряженность магнитного поля 3 мТл. На соседнем рисунке мы последовательно выбрали полный рабочий цикл, показывающий все рабочие состояния. Как видно, точки втягивания и выхода остаются постоянными и выглядят как постоянные линии.
Пять ступеней и состояние контактов геркона:

Стадия 1 : Здесь смещенное магнитное поле (BMF), которое всегда присутствует и воздействует на геркон, показано на уровне 3 мТл. Контакты открыты.
Этап 2 : Прикладывается внешнее магнитное поле (ЭМП) от катушки или постоянного магнита, создающее магнитное поле 2 мТл, которое добавляется к полю смещающего магнита. Комбинация двух полей приводит к тому, что магнитное поле, приложенное к геркону, составляет 5 мТл, что превышает уровень 4 мТл и замыкает контакты.
Этап 3 : Теперь ЭДС удалено, остался только КДС. Но напряженность поля все еще выше уровня выпадения, поэтому контакты остаются замкнутыми.
Стадия 4 : Снова применяется ЭДС, но на этот раз поле противодействует КДС, снижая результирующую напряженность магнитного поля до 1 мТл.Поле сети находится ниже уровня выпадения и контакты размыкаются.
Этап 5 : Противоположная ЭДС удаляется, остается только BMF, а герконы остаются в разомкнутом состоянии.
Цикл может выполняться либо с использованием двух катушек, либо путем изменения полярности одной катушки. Первый случай стоит дороже, потому что там две катушки; в последнем случае требуется больше схем для изменения полярности при каждом изменении состояния контакта.

Использование герконов с фиксацией

Герконовые переключатели с фиксацией работают таким же образом.Однако вместо катушки используется другой постоянный магнит с другой полярностью. Здесь контакты остаются замкнутыми, когда постоянный магнит удаляется. 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 фиксацией, для изменения состояния контактов можно использовать один или два магнита.

Использование одного магнита : Как только постоянный магнит подносится близко к геркону, контакты замыкаются.Когда постоянный магнит удаляется, контакты остаются замкнутыми. Затем постоянный магнит должен вращаться, изменяя его магнитную полярность. Когда его снова поднесут к язычку и смещающему магниту, он разомкнет контакты.

Использование двух магнитов : Для фиксации один магнит приближается с одного направления для замыкания контактов, а затем выдвигается. Чтобы разблокировать, противоположный магнит приближается с другого направления, демонстрируя противоположную полярность, и тем самым размыкает контакты.Это действие может выполняться несколькими способами в зависимости от типа движения, требуемого приложением.

Герконовые переключатели с фиксацией могут потребовать точной балансировки магнитной системы, особенно когда поблизости находятся ферромагнитные материалы. Часто бывает полезно работать с разработчиками приложений для компонентов, потому что есть много способов выполнить фиксацию. Для определенного набора обстоятельств разработчики приложений часто могут предложить профессиональные, простые и экономичные подходы.

Подводя итог, можно сказать, что герконовые датчики формы B или герконовые реле могут быть лучшим вариантом, когда предполагается, что контакты будут замкнуты в течение длительного времени.Когда необходимо учитывать энергопотребление как в открытом, так и в закрытом состоянии, лучше всего использовать геркон с фиксацией или геркон с фиксацией. Герконовый переключатель с фиксацией — это единственная сенсорная технология, не требующая питания для работы и размыкания контактов. При растущем спросе на компоненты с низким энергопотреблением блокировка или нормально закрытый аспект геркона может быть преимуществом.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.