biathlonmordovia.ru → електромонтажні вироби

Геркон нормально замкнутий маркування. Геркон (герметизований контакт), нормально відкритий. Принцип роботи геркона

Купувалися ці датчики за наводкою з коментарів до одного з моїх минулих оглядів.
За великим рахунком оглядати тут нічого, оскільки принцип їх дії простий, але одному моєму товаришеві стало цікаво, що це взагалі таке і як воно працює - про це і вирішив написати цей невеликий наочний огляд.

Принцип роботи

У порівнянні з іншими технологіями реле, герконові реле мають переваги герметично закритих контактів, низьку потужність котушки, швидку роботу і невеликі розміри. Однак, як і в разі будь-якої технології, необхідно розглянути різні аспекти.

Герконові реле зазвичай встановлюються на друковані плати. Герконові термінали не повинні бути зігнуті, наприклад, для їх самозахоплення. Уникайте вигину клем, щоб вони відповідали зміщеним отворів. Неекрановані реле, розташовані дуже близько один до одного, можуть впливати один на одного. Екрановані реле є опцією в цьому випадку і для середовищ з високими магнітними полями від двигунів, магнітів і т.д.

Геркон ( герметизирована кінтакт) являє собою скляну колбу, всередині якої знаходяться дві пружні контактні феромагнітні пластини, які при зануренні в магнітне поле змикаються і утворюється контакт, за яким потім тече струм.
Колбочка при цьому зазвичай заповнена інертним газом або в ній міститься вакуум. Приклад роботи схематично відображено на анімації нижче, де підноситься звичайний магніт.

Сьогодні технологія ефекту Холла дозволяє створювати складні датчики, які використовуються в широкому спектрі автомобільних, електронних і промислових продуктів. Пристрій ефекту Холла є інтегральну схему на основі напівпровідників з пластинами Холла, які реагують на магнітні поля. На відміну від Геркон перемикача, пристрій ефекту Холла містить активну схему, тому воно споживає невелику кількість струму в будь-який час. Пристрої ефекту Холла випускаються в двох - або трьохпровідних версіях.

Температура, напругу і потужність

Деякі пристрої програмуються. Як і всі напівпровідникові напівпровідникові прилади, датчики Холла мають максимальну температуру робочого переходу. Температура робочого спаю визначається потужністю, яку розсіює датчик, тепловим опором упаковки, будь-якими наслідками тепловіддачі, що виникають в результаті монтажу, будь-якого руху повітря і температури довкілля. Через внутрішнього розсіювання потужності і самонагрева максимальна робоча температура може знадобитися зменшити при більш високих напружених харчування, щоб обмежити температуру переходу до прийнятного значення.

Чому пластини власне змикаються і розмикаються від наявності магнітного поля. Як вже було вище сказано, пластини самі по собі - феромагнітні, тобто вони активно притягують до себе магніт і в той же час самі активно притягуються магнітом. Аналогічні властивості має звичайний заліза. Магніт має дві полярності - північну і південну, причому магнітні лінії завжди йдуть від північного полюса до південного. При тому, що піднесло магніту до геркона, магнітні лінії також будуть проходити через ці пружні пластини. В даному випадку на малюнку, північний полюс магніту розташований зліва, південний - справа. Відповідно край верхньої пластини стає південній полярності, а край нижньої пластини - північній полярності - в результаті пластини замикаються. При віддаленні магніту - пластини за рахунок своєї пружності розмикаються. Якщо магніт по відношенню до цих пластин розташувати неправильно, то магнітні лінії будуть проходити через них нерівномірно, і контакти не зможуть зімкнуться.

Напівпровідникові продукти чутливі до подій електростатичного розряду. Складається з двох дуже маленьких феромагнітних лопатей або «тростини», вставлених з обох кінців крихітної скляної трубки. Скляна трубка герметично закривається під час виробництва.

Феромагнітні лопаті, поміщені в магнітне поле, побуждаются рухатися один до одного, поки контакти не зачиняються на обох «вільних» кінцях в центральній частині трубки. Це закриває раніше перервану схему і включає функцію перемикання. Як тільки магнітне поле буде видалено, тверді лопаті знову відключиться, знову зламавши ланцюг.

У продажу можна знайти три основних типи герконовий датчиків:
1) Нормально відкриті (оглядається), які в звичайному стані розімкнуті, а при зануренні в магнітне поле - ланцюг замикається.
2) Нормально закриті, - вже зворотний принцип: в звичайному стані контакти замкнуті, але при зануренні в магнітне поле контакти розмикаються.
3) Геркони-перемикачі, - на відміну від двох перших, мають вже 3 виведення і 3 пластини всередині відповідно. У спокійному стані замкнута одна пара контактів, при зануренні в магнітне поле - вже інша пара.

Існує два основних типи герконовий перемикачів: тип перемикача з двома феромагнітними лопатями, які зазвичай відкриті в відсутність магнітного поля, як описано вище, і один з трьома лопатями. В останньому, один весло вставлений на один кінець і два весла на іншому кінці в трубку. Це створює дві контактні поверхні посередині. За відсутності магнітного поля одиночна лопать контактує з «нормально замкнутим» контактом, але як тільки поле з'являється, змінюється положення на «нормально відкритий» контакт.

За технологією виготовлення і конструкції геркони поділяються на групи

Мікроскопічний шар дорогоцінного металу наноситься на герконові контакти для забезпечення оптимального електричного контакту. Кращим металом для цього є срібло з низьким опором. Однак деякі геркони використовують ртуть. Оскільки контакти «змочуються» ртуттю, перемикачі повинні утримуватися в певних напрямках під час збирання, щоб запобігти попаданню рідкого металу і замикання контактів в спокої.

Геркони також бувають розрахованими на комутацію великого струму або ртутними, де місця зіткнення пластин змочені краплею ртуті для придушення брязкоту контактів. Основне застосування герконів - системи безпеки і автоматики, як найбільш простий приклад - автоматичний запуск будь-які дії при відкриванні дверей або вікна, наприклад посил сигналу тривоги. На основі герконів роблять герконові реле - в високовольтних установках такі використовуються для захисту від перевантажень по струму, в цьому випадку геркон поміщається в котушку.

До році попит на герконові перемикачі неухильно збільшувався. Навіть сьогодні вони як і раніше використовуються в багатьох різних пристроях зв'язку, а також датчиках наближення на дверних і віконних сигналізаційних системах, щоб перераховувати тільки два з безлічі різних додатків.

Що це таке?

Оскільки міжнародний попит на герконові перемикачі настільки великий, вони повинні бути масовими. Однак вони вимагають точної і надійної складної мікротехнології. Це вимагає надзвичайно чисте довкілля, яка навіть не містить мікроскопічних часток бруду. В іншому випадку забруднюючі речовини будуть осідати в герметично закритих скляних трубах і заважати роботі перемикача.

Зовнішній вигляд. Розміри
Взяв нормально відкриті (розімкнуті) в кількості 10 штук.
Скляна капсула зі злегка зеленуватим відтінком.

Розміри відповідають 2x14мм

Контакти феромагнітних очеретів складаються з нікель-залізного сплаву з вмістом нікелю 52%. До контактів наносять мікроскопічно тонкий шар іридію, родію або рутенію. Нижній шар виконаний з вольфраму, міді або золота. Скляна трубка, коефіцієнт теплового розширення якої відповідає тепловому розширенню нікель-залізного сплаву, щільно закривається навколо очерету на кожному кінці шляхом нагрівання інфрачервоним випромінюванням у вигляді лазерів до тих пір, поки отвір не буде закрито. Під час процесу герметизації скляну порожнину заповнюють інертним газом, таким як азот.

Зібрав на макетке просту ланцюг з світлодіодом, в розрив якої помістив геркон, щоб перевірити його роботу, піднісши до нього плоский неодимовий магніт, і оскільки магнітні поля мають різні полюси, то контакти в Геркон стабільно замикаються тільки якщо направити магніт на нього торцем і впоперек.

Області застосування мікропереключателей у виробництві. Рід-перемикачі як і раніше широко використовуються для управління силовими ланцюгами в галузі зв'язку, але також широко використовуються в якості датчиків наближення в системах сигналізації, зазвичай встановлюються на вікнах або дверях.

Вони також дозволяють ноутбуків спати, коли кришка закрита, і використовуються в комп'ютерних клавіатурах: кожен контакт має вбудований магніт, який активує перемикач, як тільки було натиснуто кнопку. Тим часом, останнє використання в значній мірі поступилося місцем дешевшим альтернативам.

В інших положеннях магніту, контакти в Геркон НЕ будуть замкнуті:

Приклад з магнітами з мотора: повернувши однією стороною - контакти замикаються, іншою стороною - ніякої реакції. Тому цей момент варто враховувати.

В автомобілях і велосипедах магніти, прикріплені до шин, активують очеретяні перемикачі кожен раз, коли вони проходять датчик перемикача, що дозволяє їм діяти як точні датчики швидкості. Навіть пристрої, що використовуються в середовищах високого тиску, таких як водолазні камери і ліхтарі, зазвичай оснащені герконовими ключами, тому дається водонепроникна друк.

Відмінності між герконовими перемикачами і іншими перемикачами. На відміну від інших електричних перемикачів, герконові перемикачі спеціально розроблені для чутливості до наявності і відсутності магнітних полів. Через це властивості ці комутатори використовуються в різних додатках.

Як відбувається зміна стану пластин - в збільшеному вигляді під цифровим мікроскопом

Додатково до всього непогано було б показати найпростіший наочний тест роботи цього датчика з виконанням якого-небудь дії при відкриванні-закриванні двері кімнати, наприклад включенні настільної лампи за допомогою.

Спочатку треба упакувати сам геркон.

Після плавлення контактні язички перекриваються всередині скляного корпусу і утворюють «повітряний зазор» в зоні контакту. При наближенні до досить сильного магнітного поля обидва контактних мови приймають протилежну магнітну полярність і тим самим закривають контакт.

Як працює язичковий перемикач?
Обидві мови покриті контактним матеріалом в зоні контакту.

Які існують різні типи геркон?

В принципі, один диференціює. Крім того, багато герконові перемикачі призначені для спеціальних застосувань, наприклад. Високовольтна вставка, ультрамініатюрние типи для імплантатів і т.д. Прикладаючи напругу до котушки, струм тече і створюється магнітне поле. Якщо ви збільшуєте ток до тих пір, поки не натиснете геркон, ви отримаєте значення тяжіння. Величина відходів визначається шляхом зменшення струму до тих пір, поки перемикач не впаде.

Надівається шматочок термоусадки, обжимается гарячим повітрям

Необхідно загнути один висновок. Але тут мене чекав перший млинець грудкою - відігнувши висновок практично біля самої основи колбочки - скло розкололося і геркон прийшов в непридатність:

Наприклад, геркон перемикається на відстань 10 мм при наближенні до магніту. Проте, язичковий вимикач відключається тільки тоді, коли магніт перебуває на відстані 12 мм. Існують спеціальні геркони з дуже щільним гистерезисом. Яке життя язичкових перемикачів?

При простій передачі сигналу кілька 100 мільйонів циклів перемикання. Термін служби геркона зазвичай набагато перевищує термін служби пристрою, в якому він використовується. Загалом, слід дотримуватися тих самих заходів захисту контактів, що і для звичайних контактів перемикачів, щоб не зменшувати термін служби язичкового вимикача.

Щоб цього не сталося, треба висновок, відступивши від основи капсули на 1-2мм, затиснути пінцетом і тільки потім вже загинати його:

Другий висновок трохи вкоротив, разом з термоусадкой

Як досягти максимальної відстані між герконом і магнітом? Як досягти максимально можливої \u200b\u200bточності комутації? Ідеал є різко окреслений «точкове» магнітне поле, яке діє безпосередньо поблизу зони перекриття контактів, якщо ми приймемо однополюсное управління. Різниця між відстанню перемикання між включенням і вимиканням тут особливо низька.

Крім того, геркон повинен мати найменший можливий гистерезис.
Чим ближче магніт і геркон обрані, тим краще.

У чому різниця між струмом перемикання і постійним струмом для герконовий перемикачів?

Припаюю провід до обох висновків провід

Тепер все це діло треба якось закріпити. Тому дрібними скибочками нашаткувати стрижень від клейового пістолета:

Що таке герконовий датчик?

Тільки коли контакти лежать один на одному з достатнім контактним тиском і максимальною площею контакту, може протікати безперервний струм. Тому зазначений ток перемикання зазвичай менше, ніж постійний струм. Яка паяемости герконовий перемикачів?

Герконові перемикачі можуть бути спаяні усіма поширеними способами. Ви ставите осьові ремені? Чи є ваші продукти безсвинцевої або. Більш детальну інформацію по цій темі можна знайти в розділі «Екологія». Правильний вибір матеріалу для корпусу має вирішальне значення для довговічності вироби. Обраний матеріал повинен постійно захищати компоненти всередині датчика.

Одягнув на геркон зверху ще термоусадки, біля основи трохи набив всередину обрізків термоклею:

Обдув гарячим повітрям

Надлишки клею прибрав

У середовищі, в якій використовується датчик, максимальний тиск в механічному напрузі середовища. Мінімальна і максимальна температура навколишнього середовища. . Ми раді допомогти вам вибрати підходящий матеріал для вашого застосування. Технологія тростини дозволяє безконтактне перемикання електричного сигналу або напруги. В цьому випадку певне зовнішнє магнітне поле діє на спеціальний контакт феромагнітного перемикача, також званий герконовим перемикачем. Це магнітне поле зазвичай генерується постійним магнітом або котушкою.

Справа залишилася за малим. Прикріпити магніт на двері, а геркон на стіну, навпаки магніту. Для показового тесту тут придався і звичайний скотч, благо і назад можна швидко все зняти.

Безконтактна, низька зносостійкість Тривалий термін служби висока частота перемикання економічна альтернатива електронним перемикачів. Відстань спрацьовування Відстань спрацьовування - це відстань, на яке спрацьовує магнітний вимикач, наближаючись до магніту. Довжина відстані перемикання залежить від напруженості поля магніту і чутливості Геркон контакту. Гістерезис перемикання Гистерезис перемикання - це різниця між точкою включення і виключення. Це залежить головним чином від типу геркон.

Точність точки перемикання Магнітні перемикачі мають дуже високу повторюваність точки перемикання. Для перемикачів з елементом Холла до 100 кГц, в залежності від версії. Комутаційназдатність - приклад Макс. Комутаційназдатність є продуктом струму перемикання і напруги перемикання. Однак індивідуальні граничні значення не повинні перевищуватися.

Магніт і геркон розташовані поперек один одному

Електронно-програмна частина проста: плата Pro Mini налаштована на зовнішнє переривання, де висновок переривання через цей самий геркон з'єднаний з харчуванням плати і поки двері закриті і біля геркона є магніт, ланцюг замкнута, контролер спить, а реле, керуючі світильником - вимкнено. Як тільки двері відкриваються, а магніт відводиться в сторону, геркон розмикається, виникає зовнішнє переривання, яке подає імпульс на реле і світильник включається.

Застосувань в саморобки може знайтися багато, особливо з простими і дешевими контролерами Attiny13 або, якщо проект зовсім простий - з транзисторами. Зважаючи на своє дрібного розміру, геркон можна хитро заховати від сторонніх очей. Я буду використовувати їх в нової версії енергоефективної GSM-сигналізації, правда для її повноцінного складання необхідно дочекатися ще кількох компонентів. З мінусів відзначу крихкість капсули і вразливість перед іншими магнітними полями. Що стосується надійності пишуть, що у них досить великий цикл замикання-розмикання за рахунок герметичності всередині капсули. Загалом, подивимося.

Планую купити +46 Додати в обране огляд сподобався +78 +137

Будь-які механічні контакти схильні до зносу. Щоб зменшити вплив цього деструктивного фактора, в першій половині минулого століття було розроблено магнітокеровані комутаційні пристрої, контактна група яких містилася в вакуумну колбу. В СРСР такі елементи отримали назву «Геркон», по скороченню від «герметизований контакт», в англомовній технічній документації прийнято назву «reed switch».

Давайте розглянемо принцип дії цих пристроїв, конструкцію, основні характеристики, переваги і недоліки. На завершення статті буде приведена пара корисних схем, де використовуються геркони.

Дані пристрої являють собою контактну групу, виготовлену на основі феррімагнітном матеріалу, що міститься в скляну колбу. З неї відвалений повітря (створені умови максимально наближені до вакууму), як варіант можливо наповнення інертним газом. Зовнішній вигляд пристрою і його позначення на принципових схемах представлені нижче.

З конструктивним виконанням, можна ознайомитися на малюнку 2.

позначення:

А - висновки пристрою.
В - скляна колба.
З - контактна група.
D - інертний газ або вакуум.

різновиди

Комутаційні пристрої даного класу прийнято розділяти в залежності від пристрою контактної групи на наступні види:

Елементи з нормально-роз'єднаними контактами ( зовнішній вигляд такого пристрою показаний на рис. 1).
Елементи з нормально-замкнутим контактом.
З перемикати контактом.

Крім функціональних ознак, перерахованих вище, є і технологічні, що розділяють герметичні комутуючі пристрої на дві групи: сухі і ртутні. Відмінна особливість останніх полягає в тому, що всередині колби міститься крапля ртуті. Вона служить для «змочування» контактної групи, це дозволяє істотно знизити перехідний опір і вібрацію (брязкіт) контактів при комутації, що позитивно відбивається на якості контакту.

Принцип дії

Спрацьовування пристрою (замикання, розмикання або перемикання контактів) потрібно впливати на елемент магнітним полем, напруженість якого буде достатньою для комутації. Як джерело такого поля може виступати звичайний або електромагніт.

Під дією силових ліній відбувається намагнічування контактів і з подолання порогу пружності вони комутують ланцюг.

Відповідно, як тільки на контактну групу перестане діяти магнітне поле, вона повернеться в початковий стан. Тобто, функціонально контакти крім свого прямого призначення відіграють роль муздрамтеатру і пружного елемента.

Пристрої з нормально-замкнутими контактами діють трохи інакше. Їх феррімагнітниє пружні елементи, потрапляючи під вплив магнітного, поля набувають однаковий заряд, що змушує їх відштовхуватися, розриваючи контакт.

Іноді в таких комутаторах тільки один пружний елемент виконаний з феррімагнітном сплаву, в результаті наближення магніту він притягується до нього, відключаючи ланцюг.

Подібний принцип задіяний в герконах з переключающей групою контактів, в якому два з них виготовляються з магнітного матеріалу. Під впливом магніту вони притягуються один до одного, а немагнітний контакт залишається в початковому положенні. В результаті відбувається перекомутація ланцюга.

Основні параметри

Властивості герметичних комутаторів визначаються механічними і електричними параметрами. До перших відносяться:

N max - число, яке вказує максимально допустиму кількість спрацьовувань без зміни основних характеристик.
V cp - величина відображає інтенсивність поля необхідну для реакції пристрою. У технічної термінології дану характеристику називають магніторушійної силою.
V отп - величина відповідна силі розмикання.
t cp - час, необхідний на спрацьовування контактної групи.
t отп - інтервал часу, необхідний на відпускання.
Останні два параметри найбільш значимі з механічних характеристик, Оскільки описують швидкість комутації.
Тепер перерахуємо основні електричні характеристики:
R K - опір між контактами в замкнутому стані.
R З - опір розімкнутих контактів.
U ПР - напруги пробою, дана характеристика залежить як від попереднього параметра, так і відстані між групою контактів. Крім цього на електричну міцність впливає наповнення колби.
P max - потужність комутації.
C K - ємність, утворена роз'єднаними контактами.

Як здійснюється управління?

Управляти герметичним комутатором можна двома способами:

використовуючи постійний магніт;
впливаючи котушкою, підключеною до постійного джерела струму.

У першому варіанті управління може здійснюватися шляхом лінійного або кутового переміщення постійного магніту. Також зустрічається спосіб, при якому полі перекривається за допомогою спеціальної шторки.

Як приклад використання методу управління за допомогою магніту можна привести датчики рівня, а також положення, охоронну сигналізацію і т.д.

Другий варіант дозволяє створити реле на основі геркона. На відміну від традиційної конструкції, такий пристрій буде більш надійним і довговічним, оскільки практично не містить в собі рухомих механічних елементів. Що стосується невеликої кількості контактних груп, то цей недолік легко усувається шляхом збільшення кількості задіяних герконів.

Прикладом застосування даного способу управління може служити струмове реле на основі геркона. Воно являє собою котушку, намотану проводом товстого перетину, усередині якої розміщується герметичний комутатор. Дане пристосування може служити в якості захисної системи від перевантаження в ланцюгах постійного струму. Чутливість приладу легко регулювати шляхом лінійного переміщення комутатора всередині котушки.

Плюси і мінуси

Будь-яка конструкція крім переваг не позбавлена \u200b\u200bнедоліків. Знаючи сильні і слабкі сторони пристрою можна знайти оптимальну сферу для його застосування. Давайте розглянемо, в чому полягає переваги герметичних комутаторів, до таких властивостей можна віднести:

Високу надійність комутації. Вона практично на два порядки перевищує цей показник у відкритих контактних груп. Це досягається за рахунок високого опору між контактами (R ІЗ), воно може обчислюватися десятками МОм. Важливу роль відіграє і показник електричної міцності (U ПР), напруга пробою у деяких моделей перевищує 10 кВ.
Швидкодія також є незаперечною перевагою. Частота комутації багатьох моделей наближається до 1 кГц. Що стосується параметрів, що описують швидкість комутації, то вони знаходяться в наступних діапазонах: t cp - від 0,4 до 1,8 мс, t отп - від 0,25 до 0,9 мс, що набагато перевищує аналогічні показники відкритих контактних груп.
Довговічність, число спрацьовувань обчислюється мільярдами, жодна відкрита контактна група навіть близько не може наблизитися до цього рубежу.
Даний тип комутаторів невимогливий до узгодження з навантаженням.
Управління може здійснюватися без використання електроенергії.

Характерні недоліки:

Низькі показники комутованої потужності.
Невелике число контактів.
Брязкіт при спрацьовуванні (конструкції «мокрого» типу позбавлені цього недоліку).
Великі розміри для сучасної радіотехнічної бази.
Недостатня міцність скляної колби.
Чутливість до впливу зовнішніх магнітних полів.

Незважаючи на явну перевагу позитивних якостей, дані пристрої поступово витісняються напівпровідниковими аналогами, такими як датчики Холла. Відсутність брязкоту, невеликі розміри і більш висока міцність зіграли вирішальну роль.

Приклади практичного застосування в побуті

Як і було обіцяно на початку статті, наводимо пару корисних схем, в яких використовуються геркони. Почнемо з універсального управління освітленням в передпокої. Принцип роботи полягає в наступному: при відкритті вхідних дверей автоматично вмикається світло, і через кілька хвилин вимикається. При достатньому рівні освітлення, світло в передпокої не включається.

позначення:

Резистори: R1 - 68 кОм, R2 - 33 кОм, R3 - 470 кОм, R4 - 10 кОм, R5 - 27 кОм.
Конденсатори: С1 - 0,1 мкФ, С2 - 100 мкФ х 25 В, С3 - 470 мкФ х 25 В.
Стабілітрон і діоди: VD1 - КС212Ж, VD2 і VD3 - КД522 (1N4148), VD4 - КД209 (1N4004).
Транзистори: VT1 і VT2 - ÌRF840.
SG1 - будь-який звичайний герконовий датчик, наприклад, 59145-030.
FR1 - фоторезистор, підійде будь-якого типу з опором на світлі не нижче 8 кОм, в темряві - 120-180 кОм.
Тригер D1 - К561ТМ2 (СD4013).

Налаштування схеми зводиться до підбору опору R1, для вибору оптимального часу затримки відключення освітлення.

Тепер розглянемо схему простої домашньої сигналізації, де в також використовується типовий герконовий датчик для дверей.

позначення:

Резистори: R1, R2 і R3 - 100 кОм, R4 - 33 ком, R5 - 100 кОм, R6 - 1 кОм.
Конденсатори: С1 - 100 мкФ х 16 В, С2 - 50 мкФ х 16 В, С3 0,068 мкФ.
Діоди і світлодіод: VD1 і VD2 - КД522 (1Т4148), HL1 - АЛ307Б.
Транзистори: VT1 - КТ829, VT2 - К361.
Мікросхема: К561ЛА7.
S1 - герконовий датчик 59145-030.

Як сирени використовується звуковий оповіщувач АС-10.

Харчування схеми здійснюється від акумулятора 12 В, ємністю 4 А * ч.