biathlonmordovia.ru → Электромонтажные изделия

Геркон нормально замкнутый маркировка. Геркон (герметизированный контакт), нормально открытый. Принцип работы геркона

Приобретались эти датчики по наводке из комментариев к одному из моих прошлых обзоров.
По большому счёту обозревать тут нечего, поскольку принцип их действия простой, но одному моему товарищу стало интересно, что это вообще такое и как оно работает - об этом и решил написать этот небольшой наглядный обзор.

Принцип работы

По сравнению с другими технологиями реле, герконовые реле имеют преимущества герметично закрытых контактов, низкую мощность катушки, быструю работу и небольшие размеры. Однако, как и в случае любой технологии, необходимо рассмотреть различные аспекты.

Герконовые реле обычно устанавливаются на печатные платы. Герконовые терминалы не должны быть согнуты, например, для их самозахвата. Избегайте изгиба клемм, чтобы они соответствовали смещенным отверстиям. Неэкранированные реле, расположенные слишком близко друг к другу, могут влиять друг на друга. Экранированные реле являются опцией в этом случае и для сред с высокими магнитными полями от двигателей, магнитов и т.д.

Геркон (гер метизированный кон такт) представляет собой стеклянную колбочку, внутри которой находятся две упругие контактные ферромагнитные пластины, которые при погружении в магнитное поле смыкаются и образуется контакт, по которому затем течёт ток.
Колбочка при этом обычно заполнена инертным газом или в ней содержится вакуум. Пример работы схематично отображён на анимации ниже, где подносится обычный магнит.

Сегодня технология эффекта Холла позволяет создавать сложные датчики, используемые в широком спектре автомобильных, электронных и промышленных продуктов. Устройство эффекта Холла представляет собой интегральную схему на основе полупроводников с пластинами Холла, которые реагируют на магнитные поля. В отличие от герконного переключателя, устройство эффекта Холла содержит активную схему, поэтому оно потребляет небольшое количество тока в любое время. Устройства эффекта Холла выпускаются в двух - или трехпроводных версиях.

Температура, напряжение и мощность

Некоторые устройства программируются. Как и все полупроводниковые полупроводниковые приборы, датчики Холла имеют максимальную температуру рабочего перехода. Температура рабочего спая определяется мощностью, которую рассеивает датчик, тепловым сопротивлением упаковки, любыми последствиями теплоотдачи, возникающими в результате монтажа, любого движения воздуха и температуры окружающей среды. Из-за внутреннего рассеивания мощности и самонагрева максимальная рабочая температура может потребоваться уменьшить при более высоких напряжениях питания, чтобы ограничить температуру перехода до приемлемого значения.

Почему пластины собственно смыкаются и размыкаются от наличия магнитного поля. Как уже было выше сказано, пластины сами по себе - ферромагнитные, т.е. они активно притягивают к себе магнит и в тоже время сами активно притягиваются магнитом. Аналогичные свойства есть у обычного железа. Магнит имеет две полярности - северную и южную, причём магнитные линии всегда идут от северного полюса к южному. При поднесении магнита к геркону, магнитные линии также будут проходить через эти упругие пластины. В данном случае на рисунке, северный полюс магнита расположен слева, южный - справа. Соответственно край верхней пластины становится южной полярности, а край нижней пластины - северной полярности - в итоге пластины замыкаются. При отдалении магнита - пластины за счёт своей упругости размыкаются. Если магнит по отношению к этим пластинам расположить неправильно, то магнитные линии будут проходить через них неравномерно, и контакты не смогут сомкнуться.

Полупроводниковые продукты чувствительны к событиям электростатического разряда. Состоит из двух очень маленьких ферромагнитных лопастей или «тростника», вставленных с обоих концов крошечной стеклянной трубки. Стеклянная трубка герметично закрывается во время производства.

Ферромагнитные лопасти, помещенные в магнитное поле, побуждаются двигаться друг к другу, пока контакты не закрываются на обоих «свободных» концах в центральной части трубки. Это закрывает ранее прерванную схему и включает функцию переключения. Как только магнитное поле будет удалено, твердые лопасти снова отключится, снова сломав цепь.

В продаже можно найти три основных типа герконовых датчиков:
1) Нормально открытые (обозреваемые), которые в обычном состоянии разомкнуты, а при погружении в магнитное поле - цепь замыкается.
2) Нормально закрытые, - уже обратный принцип: в обычном состоянии контакты замкнуты, но при погружении в магнитное поле контакты размыкаются.
3) Герконы-переключатели, - в отличии от двух первых, имеют уже 3 вывода и 3 пластины внутри соответственно. В спокойном состоянии замкнута одна пара контактов, при погружении в магнитное поле - уже другая пара.

Существует два основных типа герконовых переключателей: тип переключателя с двумя ферромагнитными лопастями, которые обычно открыты в отсутствие магнитного поля, как описано выше, и один с тремя лопастями. В последнем, один весло вставлен на один конец и два весла на другом конце в трубку. Это создает две контактные поверхности посередине. В отсутствие магнитного поля одиночная лопасть контактирует с «нормально замкнутым» контактом, но как только поле появляется, изменяется положение на «нормально открытый» контакт.

По технологии изготовления и конструкции герконы разделяются на группы

Микроскопический слой драгоценного металла наносится на герконовые контакты для обеспечения оптимального электрического контакта. Предпочтительным металлом для этого является серебро с низким сопротивлением. Однако некоторые герконы используют ртуть. Поскольку контакты «смачиваются» ртутью, переключатели должны удерживаться в определенных направлениях во время сборки, чтобы предотвратить попадание жидкого металла и замыкание контактов в покое.

Герконы также бывают рассчитанными на коммутацию большого тока или ртутными, где места соприкосновения пластин смочены каплей ртути для подавления дребезга контактов. Основное применение герконов - системы безопасности и автоматики, как наиболее простой пример - автоматический запуск какого-либо действия при открывании двери или окна, например посыл сигнала тревоги. На основе герконов делают герконовые реле - в высоковольтных установках такие используются для защиты от перегрузок по току, в этом случае геркон помещается в катушку.

К году спрос на герконовые переключатели неуклонно увеличивался. Даже сегодня они по-прежнему используются во многих различных устройствах связи, а также датчиках приближения на дверных и оконных сигнализационных системах, чтобы перечислять только два из множества различных приложений.

Что это такое?

Поскольку международный спрос на герконовые переключатели настолько велик, они должны быть массовыми. Однако они требуют точной и надежной сложной микротехнологии. Это требует чрезвычайно чистой окружающей среды, которая даже не содержит микроскопических частиц грязи. В противном случае загрязняющие вещества будут оседать в герметично закрытых стеклянных трубах и мешать работе переключателя.

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

Размеры соответствуют 2x14мм

Контакты ферромагнитных тростников состоят из никель-железного сплава с содержанием никеля 52%. К контактам наносят микроскопически тонкий слой иридия, родия или рутения. Нижний слой выполнен из вольфрама, меди или золота. Стеклянная трубка, коэффициент теплового расширения которой соответствует тепловому расширению никель-железного сплава, плотно закрывается вокруг тростника на каждом конце путем нагрева инфракрасным излучением в виде лазеров до тех пор, пока отверстие не будет закрыто. Во время процесса герметизации стеклянную полость заполняют инертным газом, таким как азот.

Собрал на макетке простую цепь со светодиодом, в разрыв которой поместил геркон, дабы проверить его работу, поднеся к нему плоский неодимовый магнит, и поскольку магнитные поля имеют разные полюса, то контакты в герконе стабильно замыкаются только если направить магнит на него торцом и поперёк.

Области применения микропереключателей в производстве. Рид-переключатели по-прежнему широко используются для управления силовыми цепями в отрасли связи, но также широко используются в качестве датчиков приближения в системах сигнализации, обычно устанавливаемых на окнах или дверях.

Они также позволяют ноутбукам спать, когда крышка закрыта, и используются в компьютерных клавиатурах: каждый контакт имеет встроенный магнит, который активирует переключатель, как только нажата клавиша. Между тем, последнее использование в значительной степени уступило место менее дорогостоящим альтернативам.

В других положениях магнита, контакты в герконе не будут замкнуты:

Пример с магнитами из мотора: повернув одной стороной - контакты замыкаются, другой стороной - никакой реакции. Поэтому этот момент стоит учитывать.

В автомобилях и велосипедах магниты, прикрепленные к шинам, активируют тростниковые переключатели каждый раз, когда они проходят датчик переключателя, что позволяет им действовать как точные датчики скорости. Даже устройства, используемые в средах высокого давления, таких как водолазные камеры и фонари, обычно оснащены герконовыми ключами, поэтому дается водонепроницаемая печать.

Различия между герконовыми переключателями и другими переключателями. В отличие от других электрических переключателей, герконовые переключатели специально разработаны для чувствительности к наличию и отсутствию магнитных полей. Из-за этого свойства эти коммутаторы используются в различных приложениях.

Как происходит изменение состояния пластин - в увеличенном виде под цифровым микроскопом

Вдобавок ко всему неплохо было бы показать простейший наглядный тест работы этого датчика с выполнением какого-нибудь действия при открывании-закрывании двери комнаты, например включении настольной лампы посредством .

Сначала надо упаковать сам геркон.

После плавления контактные язычки перекрываются внутри стеклянного корпуса и образуют «воздушный зазор» в зоне контакта. При приближении к достаточно сильному магнитному полю оба контактных языка принимают противоположную магнитную полярность и тем самым закрывают контакт.

Как работает язычковый переключатель?
Оба языка покрыты контактным материалом в зоне контакта.

Какие существуют различные типы геркон?

В принципе, один дифференцирует. Кроме того, многие герконовые переключатели предназначены для специальных применений, например. Высоковольтная вставка, ультраминиатюрные типы для имплантатов и т.д. Прикладывая напряжение к катушке, ток течет и создается магнитное поле. Если вы увеличиваете ток до тех пор, пока не нажмете геркон, вы получите значение притяжения. Величина отходов определяется путем уменьшения тока до тех пор, пока переключатель не упадет.

Надевается кусочек термоусадки, обжимается горячим воздухом

Необходимо загнуть один вывод. Но тут меня поджидал первый блин комом - отогнув вывод практически у самого основания колбочки - стекло раскололось и геркон пришёл в негодность:

Например, геркон переключается на расстояние 10 мм при приближении к магниту. Тем не менее, язычковый выключатель отключается только тогда, когда магнит находится на расстоянии 12 мм. Существуют специальные герконы с очень плотным гистерезисом. Какова жизнь язычковых переключателей?

При простой передаче сигнала несколько 100 миллионов циклов переключения. Срок службы геркона обычно намного превышает срок службы устройства, в котором он используется. В общем, следует соблюдать те же меры защиты контактов, что и для обычных контактов переключателей, чтобы не уменьшать срок службы язычкового выключателя.

Чтобы этого не произошло, надо вывод, отступив от основания капсулы на 1-2мм, зажать пинцетом и только потом уже загибать его:

Второй вывод чуть укоротил, вместе с термоусадкой

Как достичь максимального расстояния между герконом и магнитом? Как достичь максимально возможной точности коммутации? Идеал представляет собой резко очерченное «точечное» магнитное поле, которое действует непосредственно вблизи зоны перекрытия контактов, если мы примем однополюсное управление. Разница между расстоянием переключения между включением и выключением здесь особенно низка.

Кроме того, геркон должен иметь наименьший возможный гистерезис.
Чем ближе магнит и геркон выбраны, тем лучше.

В чем разница между током переключения и постоянным током для герконовых переключателей?

Припаиваю провод к обоим выводам провод

Теперь всё это дело надо как-то закрепить. Поэтому мелкими ломтиками нашинковал стержень от клеевого пистолета:

Что такое герконовый датчик?

Только когда контакты лежат друг на друге с достаточным контактным давлением и максимальной площадью контакта, может протекать непрерывный ток. Поэтому указанный ток переключения обычно меньше, чем постоянный ток. Какова паяемость герконовых переключателей?

Герконовые переключатели могут быть спаяны всеми распространенными способами. Вы поставляете осевые ремни? Являются ли ваши продукты бессвинцовыми или. Более подробную информацию по этой теме можно найти в разделе «Экология». Правильный выбор материала для корпуса имеет решающее значение для долговечности изделия. Выбранный материал должен постоянно защищать компоненты внутри датчика.

Надел на геркон сверху ещё термоусадки, у основания немного набил внутрь обрезков термоклея:

Обдул горячим воздухом

Излишки клея убрал

В среде, в которой используется датчик, максимальное давление в механическом напряжении среды. Минимальная и максимальная температура окружающей среды. . Мы рады помочь вам выбрать подходящий материал для вашего приложения. Технология трости позволяет бесконтактное переключение электрического сигнала или напряжения. В этом случае определенное внешнее магнитное поле действует на специальный контакт ферромагнитного переключателя, также называемый герконовым переключателем. Это магнитное поле обычно генерируется постоянным магнитом или катушкой.

Дело осталось за малым. Прикрепить магнит на дверь, а геркон на стену, напротив магнита. Для показательного теста здесь сгодился и обыкновенный скотч, благо и обратно можно быстро всё снять.

Бесконтактная, низкая износостойкость Длительный срок службы высокая частота переключения экономичная альтернатива электронным переключателям. Расстояние срабатывания Расстояние срабатывания - это расстояние, на которое срабатывает магнитный выключатель, приближаясь к магниту. Длина расстояния переключения зависит от напряженности поля магнита и чувствительности герконного контакта. Гистерезис переключения Гистерезис переключения - это разница между точкой включения и выключения. Это зависит главным образом от типа геркон.

Точность точки переключения Магнитные переключатели имеют очень высокую повторяемость точки переключения. Для переключателей с элементом Холла до 100 кГц, в зависимости от версии. Коммутационная способность - пример Макс. Коммутационная способность является продуктом тока переключения и напряжения переключения. Однако индивидуальные предельные значения не должны превышаться.

Магнит и геркон расположены поперёк друг другу

Электронно-программная часть проста: плата Pro Mini настроена на внешнее прерывание, где вывод прерывания через этот самый геркон соединён с питанием платы и пока дверь закрыта и возле геркона есть магнит, цепь замкнута, контроллер спит, а реле, управляющие светильником - выключено. Как только дверь открывается, а магнит отводится в сторону, геркон размыкается, возникает внешнее прерывание, которое подаёт импульс на реле и светильник включается.

Применений в самоделках может найтись много, особенно с простыми и дешёвыми контроллерами Attiny13 или, если проект совсем простой - с транзисторами. Ввиду своего мелкого размера, геркон можно хитро спрятать от посторонних глаз. Я буду использовать их в новой версии энергоэффективной GSM-сигнализации, правда для её полноценной сборки необходимо дождаться ещё нескольких компонентов. Из минусов отмечу хрупкость капсулы и уязвимость перед другими магнитными полями. Касаемо надёжности пишут, что у них довольно большой цикл замыкания-размыкания за счёт герметичности внутри капсулы. В общем, посмотрим.

Планирую купить +46 Добавить в избранное Обзор понравился +78 +137

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.

Данные устройства представляют собой контактную группу, изготовленную на основе ферримагнитного материала, которая помещается в стеклянную колбу. Из нее откачен воздух (созданы условия максимально приближенные к вакууму), как вариант возможно наполнение инертным газом. Внешний вид устройства и его обозначение на принципиальных схемах представлены ниже.

С конструктивным исполнением, можно ознакомиться на рисунке 2.

Обозначение:

А – выводы устройства.
В – стеклянная колба.
С – контактная группа.
D – инертный газ или вакуум.

Разновидности

Коммутационные устройства данного класса принято разделять в зависимости от устройства контактной группы на следующие виды:

Элементы с нормально-разомкнутыми контактами (внешний вид такого устройства показан на рис. 1).
Элементы с нормально-замкнутым контактом.
С переключающимся контактом.

Помимо функциональных признаков, перечисленных выше, имеются и технологические, разделяющие герметичные коммутирующие устройства на две группы: сухие и ртутные. Отличительная особенность последних заключается в том, что внутри колбы содержится капля ртути. Она служит для «смачивания» контактной группы, это позволяет существенно снизить переходное сопротивление и вибрацию (дребезг) контактов при коммутации, что положительно отражается на качестве контакта.

Принцип действия

Срабатывание устройства (замыкание, размыкание или переключение контактов) требуется воздействовать на элемент магнитным полем, напряженность которого будет достаточной для коммутации. В качестве источника такого поля может выступать обычный или электромагнит.

Под воздействием силовых линий происходит намагничивание контактов и по преодолению порога упругости они коммутируют цепь.

Соответственно, как только на контактную группу перестанет действовать магнитное поле, она вернется в исходное состояние. То есть, функционально контакты помимо своего прямого назначения играют роль магнитопровода и упругого элемента.

Устройства с нормально-замкнутыми контактами действуют несколько иначе. Их ферримагнитные упругие элементы, попадая под воздействие магнитного, поля приобретают одинаковый заряд, что заставляет их отталкиваться, разрывая контакт.

Иногда в таких коммутаторах только один упругий элемент выполнен из ферримагнитного сплава, в результате приближения магнита он притягивается к нему, отключая цепь.

Подобный принцип задействован в герконах с переключающей группой контактов, в котором два из них изготавливаются из магнитного материала. Под воздействием магнита они притягиваются друг к другу, а немагнитный контакт остается в исходном положении. В результате происходит перекоммутация цепи.

Основные параметры

Свойства герметичных коммутаторов определяются механическими и электрическими параметрами. К первым относятся:

N max – число, указывающее максимально допустимое количество срабатываний без изменения основных характеристик.
V cp – величина отображающая интенсивность поля необходимую для реакции устройства. В технической терминологии данную характеристику называют магнитодвижущей силой.
V отп – величина соответствующая силе размыкания.
t cp — время, необходимое на срабатывание контактной группы.
t отп – интервал времени, необходимый на отпускание.
Последние два параметра наиболее значимые из механических характеристик, поскольку описывают скорость коммутации.
Теперь перечислим основные электрические характеристики:
R K – сопротивление между контактами в замкнутом состоянии.
R ИЗ – сопротивление разомкнутых контактов.
U ПР – напряжения пробоя, данная характеристика зависит как от предыдущего параметра, так и расстояния между группой контактов. Помимо этого на электрическую прочность влияет наполнение колбы.
P max – коммутируемая мощность.
C K – емкость, образуемая разомкнутыми контактами.

Как осуществляется управление?

Управлять герметичным коммутатором можно двумя способами:

используя постоянный магнит;
воздействуя катушкой, подключенной к постоянному источнику тока.

В первом варианте управление может осуществляться путем линейного или углового перемещения постоянного магнита. Также встречается способ, при котором поле перекрывается при помощи специальной шторки.

В качестве примера использования способа управления при помощи магнита можно привести датчики уровня, а также положения, охранную сигнализацию и т.д.

Второй вариант позволяет создать реле на основе геркона. В отличие от традиционной конструкции, такое устройство будет более надежным и долговечным, поскольку практически не содержит в себе подвижных механических элементов. Что касается небольшого количества контактных групп, то этот недостаток легко устраняется путем увеличения количества задействованных герконов.

Примером применения данного способа управления может служить токовое реле на основе геркона. Оно представляет собой катушку, намотанную проводом толстого сечения, внутри которой размещается герметичный коммутатор. Данное приспособление может служить в качестве защитной системы от перегрузки в цепях постоянного тока. Чувствительность прибора легко регулировать путем линейного перемещения коммутатора внутри катушки.

Плюсы и минусы

Любая конструкция помимо преимуществ не лишена недостатков. Зная сильные и слабые стороны устройства можно найти оптимальную сферу для его применения. Давайте рассмотрим, в чем заключается преимущества герметичных коммутаторов, к таковым свойствам можно отнести:

Высокую надежность коммутации. Она практически на два порядка превышает этот показатель у открытых контактных групп. Это достигается за счет высокого сопротивления между разомкнутыми контактами (R ИЗ), оно может исчисляться десятками МОм. Немаловажную роль играет и показатель электрической прочности (U ПР), напряжение пробоя у некоторых моделей превышает 10 кВ.
Быстродействие также является неоспоримым преимуществом. Частота коммутации многих моделей приближается к 1 кГц. Что касается параметров, описывающих скорость коммутации, то они находятся в следующих диапазонах: t cp — от 0,4 до 1,8 мс, t отп – от 0,25 до 0,9 мс, что намного превышает подобные характеристики открытых контактных групп.
Долговечность, число срабатываний исчисляется миллиардами, ни одна открытая контактная группа даже близко не может приблизиться к этому рубежу.
Данный тип коммутаторов нетребователен к согласованию с нагрузкой.
Управление может производиться без использования электроэнергии.

Характерные недостатки:

Низкие показатели коммутируемой мощности.
Небольшое число контактов.
Дребезг при срабатывании (конструкции «мокрого» типа избавлены от этого недостатка).
Большие размеры для современной радиотехнической базы.
Недостаточная прочность стеклянной колбы.
Чувствительность к воздействию внешних магнитных полей.

Несмотря на явное преобладание положительных качеств, данные устройства постепенно вытесняются полупроводниковыми аналогами, такими как датчики Холла. Отсутствие дребезга, небольшие размеры и более высокая прочность сыграли решающую роль.

Примеры практического применения в быту

Как и было обещано в начале статьи, приводим пару полезных схем, в которых используются герконы. Начнем с универсального управления освещением в прихожей. Принцип работы заключается в следующем: при открытии входной двери автоматически включается свет, и спустя несколько минут выключается. При достаточном уровне освещения, свет в прихожей не включается.

Обозначения:

Резисторы: R1 – 68 кОм, R2 – 33 кОм, R3 – 470 кОм, R4 – 10 кОм, R5 – 27 кОм.
Конденсаторы: С1 – 0,1 мкФ, С2 – 100 мкФ х 25 В, С3 – 470 мкФ х 25 В.
Стабилитрон и диоды: VD1 – КС212Ж, VD2 и VD3 – КД522 (1N4148), VD4 – КД209 (1N4004).
Транзисторы: VT1 и VT2 – ÌRF840.
SG1 – любой обычный герконовый датчик, например, 59145-030.
FR1 – фоторезистор, подойдет любого типа с сопротивлением на свету не ниже 8 кОм, в темноте – 120-180 кОм.
Триггер D1 – К561ТМ2 (СD4013).

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R1, для выбора оптимального времени задержки отключения освещения.

Теперь рассмотрим схему простой домашней сигнализации, где в также используется типовой герконовый датчик для двери.

Обозначения:

Резисторы: R1, R2 и R3 – 100 кОм, R4 – 33 кОм, R5 – 100 кОм, R6 – 1 кОм.
Конденсаторы: С1 – 100 мкФ х 16 В, С2 – 50 мкФ х 16 В, С3 0,068 мкФ.
Диоды и светодиод: VD1 и VD2 – КД522 (1Т4148), HL1 — АЛ307Б.
Транзисторы: VT1 – КТ829, VT2 – К361.
Микросхема: К561ЛА7.
S1 – герконовый датчик 59145-030.

В качестве сирены используется звуковой оповещатель АС-10.

Питание схемы осуществляется от аккумулятора 12 В, емкостью 4 А*ч.