Содержание

Как работает геркон – проверка и применение своими руками, принцип действия основных типов герконовых датчиков (переключающий, нормально открытый, разомкнутый и замкнутый контакт)

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

Геркон (герметизированный контакт) 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.

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.

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.

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.

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

Размеры соответствуют 2×14мм

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.

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.

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 модуля реле.

Сначала надо упаковать сам геркон.

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:

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

Припаиваю провод к обоим выводам провод

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

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

Обдул горячим воздухом

Излишки клея убрал

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.

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.

mysku.ru

Геркон, что это такое, как он устроен и работает?

Коммутационные устройства или просто контакты очень широко применяются в различной электрической и радиотехнической аппаратуре. С целью улучшения эксплуатационных свойств, прежде всего срока службы и надежности соединения и были разработаны магнитоуправляемые герметизированные контакты получившие название геркон.

Первые образцы таких контактов появились еще в 30 – е годы прошлого столетия, а первый магнитоуправляемый контакт был изобретен еще в 1922 году в Петербурге профессором В. Коваленковым, за что ему было выдано авторское свидетельство СССР №466. Конструкция такого контакта показано на рис. 1.

Устроен такой контакт следующим образом. К сердечнику 3 из магнитомягкого материала через изолирующие прокладки 5 прикреплены контакты 1 и 2, выполненные также из магнитомягкого материала. При пропускании тока через катушку 4 в сердечнике 3 возникает магнитное поле и намагничивает контакты 1 и 2, которые замыкаются. Размыкание контактов происходит при прекращении тока через катушку.

   Рис. 1 Магнитоуправляемый контакт профессора В. Коваленкова

По сути это был самый первый магнитоуправляемый контакт, только без герметизирующей оболочки. В герметизирующую оболочку подобный контакт был впервые помещен американским инженером W.B. Ellwood лишь в 1936 году. В семидесятых годах прошлого столетия герконы достигли своего максимального развития, и нашли широкое применение в различных устройствах электронной техники.

В настоящее время герконы используются менее интенсивно, поскольку их «вытеснили» датчики Холла. Но в некоторых случаях герконы остались вне конкуренции, что обусловлено простотой применения, гальванической развязкой от источника питания, свойствами «сухого контакта», поэтому герконы до сих пор применяются в различных схемах и устройствах.

В тех случаях, когда требуется высокая надежность и долговечность коммутирующего элемента герконы просто незаменимы. Как составная часть герконы входят в конструкции различных датчиков, электромагнитных реле, особенно слаботочных, а также позиционных переключателей и некоторых других устройств.

Разновидности герконов

Так же, как и обычные контакты, герконы могут быть замыкающие (1 нормально — разомкнутый контакт), переключающие (1 переключающий контакт) и работающие на размыкание (1 нормально — замкнутый контакт). Это деление по функциональным признакам.

По признакам конструктивно — технологическим герконы делятся на две большие группы: с сухими контактами и с контактами ртутными. Первая разновидность так и называется сухими герконами, а вторая ртутными герконами. Собственно, в работе сухих герконов, по сравнению с обычными контактами, ничего особенного нет.

В ртутных герконах внутри герметичного стеклянного корпуса кроме контактов находится еще капелька ртути. Назначение этой ртутной капельки – смачивание контактов во время срабатывания для улучшения качества контакта за счет уменьшения переходного сопротивления, а кроме того для избавления от дребезга контактов. 

Дребезгом называется вибрация контактов при замыкании и размыкании, что при однократном срабатывании приводит к многократной коммутации передаваемого сигнала, а кроме того к значительному увеличению времени срабатывания. Представьте себе, что такой дребезг будет присутствовать в усилителе звуковых частот во время переключения входного сигнала! В случае, когда такой дребезжащий контакт работает совместно с цифровыми микросхемами, приходится принимать меры по подавлению дребезга в виде RC — цепочек или RS – триггеров.

Различные контакты, в том числе и герконовые, применяются и в современных микроконтроллерных схемах, но в них дребезг контактов подавляется программным способом. Это также снижает быстродействие системы в целом.

Конструкция герконов

Конструкция различных типов герконов представлена на рис. 2.

   Рис. 2 Конструкция герконов

Все герконы представляют собой герметичный стеклянный баллон, внутри которого находится контактная группа. Контакты представляют собой магнитные сердечники, вваренные в торцы баллона. Наружные концы сердечников предназначены для подключения к внешней электрической цепи.

Наибольшее распространение получил геркон с контактной группой, работающей на замыкание или, как показано на рисунке «разомкнутый». Каждый контакт – сердечник выполнен из ферромагнитной упругой проволоки, которая расплющена до прямоугольной формы. Для изготовления сердечников применяется пермаллоевая проволока диаметром 0,5 — 1,3 мм в зависимости от мощности геркона и, соответственно, его габаритов.

Непосредственно контактирующие поверхности покрыты благородным металлом, золотом, палладием, родием, серебром и сплавами на их основе. Такое покрытие не только уменьшает переходное сопротивление, но и способствует повышению коррозионной стойкости контактной поверхности.

Внутренне пространство баллона заполнено инертным газом (водородом, аргоном, азотом или их смесью) или просто вакуумировано, также способствует уменьшению коррозии контактов и повышению их надежности. При изготовлении сердечники располагают таким образом, чтобы между ними оставался зазор, кстати, определенного размера.

   Рис. 3. Геркон

Принцип работы геркона

Для того, чтобы вызвать срабатывание контактной группы, необходимо вокруг геркона создать магнитное поле достаточной напряженности. При этом абсолютно не важно, как это поле будет создано, либо просто постоянным магнитом, либо электромагнитом. Силовые линии внешнего магнитного поля намагничивают внутренние контакты – сердечники геркона, в результате чего они преодолевают силы упругости, притягиваются и замыкают электрическую цепь.

В таком состоянии контакты будут находиться до тех пор, пока вокруг них есть магнитное поле достаточной напряженности: достаточно выключить электромагнит или убрать подальше обычный постоянный магнит, как контакты сразу разомкнутся. Следующее срабатывание контактов произойдет, когда магнитное поле появится вновь. Из всего сказанного можно сделать вывод, что контакты выполняют сразу три функции: упругих элементов (пружин), магнитопровода, и собственно проводящих контактов.

Несколько по-иному действует геркон, работающий на размыкание. Его магнитная система устроена так, что при воздействии магнитного поля контакты – сердечники намагничиваются одноименно, поэтому отталкиваются друг от друга, размыкая электрическую цепь.

У переключающего геркона один из трех контактов, как правило, нормально — замкнутый выполняется из металла немагнитного, а оба нормально – разомкнутых контакта из ферромагнитного, как было сказано чуть выше. Поэтому при воздействии на геркон магнитного поля нормально разомкнутые контакты просто замыкаются, а немагнитный нормально – замкнутый, оставаясь на своем первоначальном месте, размыкается.

Примечание. Нормально – разомкнутый контакт, это который разомкнут при отсутствии управляющего воздействия, в данном случае магнитного поля. Соответственно нормально — замкнутый контакт замкнут при отсутствии магнитного поля.

Конечно, магнитное поле присутствует всегда, например магнитное поле Земли. И нельзя, вроде бы, сказать про отсутствие магнитного поля совсем. Но магнитное поле Земли для срабатывания геркона недостаточно, поэтому им можно пренебречь и сказать об отсутствии магнитного поля, в данном случае внешнего.

Герконы имеют ряд механических и электрических параметров, которые характеризуют их свойства. Эти параметры можно разделить на две большие группы: механические и электрические.

Механические параметры герконов

К механическим параметрам относится магнитодвижущая сила срабатывания. Этот параметр показывает, при каком значении напряженности магнитного поля происходит срабатывание и отпускание контакта. В технической документации это называется как магнитодвижущая сила срабатывания (обозначается Vср) и магнитодвижущая сила отпускания (обозначается Vотп).

Немаловажными параметрами геркона, в ряде случаев основными, является скорость его срабатывания и отпускания. Эти параметры измеряются обычно в миллисекундах и обозначаются соответственно как tср и tотп, которые в целом характеризуют быстродействие геркона. Герконы, имеющие меньшие геометрические размеры обладают более высоким быстродействием.

Максимальное число срабатываний, или попросту ресурс, также относится к группе механических параметров. Этот параметр оговаривает, при каком числе срабатываний все свойства геркона, как механические, так и электрические сохраняются в пределах допустимых значений. В технической документации обозначается как Nmax.

Электрические параметры герконов

Эти параметры такие же, как у обычных механических контактов. Сопротивление, измеренное между замкнутыми контактами называется сопротивлением контактного перехода и обозначается как Rк, а сопротивление, измеренное между разомкнутыми контактами есть не что иное, как сопротивление изоляции Rиз.

Электрическая прочность геркона. Этот параметр характеризует пробивное напряжение Uпр. Это напряжение в основном определяет качество изоляции между контактами, которое в свою очередь обусловлено качеством вакуума или заполнения колбы инертными газами. Кроме этого пробивное напряжение зависит от величины зазора между контактами и качества их покрытия.

Мощность, коммутируемая герконом определяется в основном его конструкцией: материалом и размерами контактов, а также типом покрытия контактных площадок. В технической документации этот параметр обозначается как Pmax.

Емкость, измеренная между разомкнутыми контактами обозначается как Cк. Она зависит лишь от геометрических размеров геркона и расстояния между разомкнутыми 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.

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 Мега Ом), и большей электрической прочностью: пробивное напряжение у некоторых типов герконов достигает нескольких десятков киловольт.

Неоспоримым преимуществом герконов является их быстродействие: у некоторых моделей герконов частота коммутации достигает 1000 Гц, а скорость срабатывания и отпускания находится в пределах (0,5 — 2,0 мс) И (0,2 — 1,0 мс) 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.

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.

 

Смотрите также по этой теме:

   Слаботочные сети. Правила монтажа слаботочных сетей.

   Герконовый датчик, принцип работы и схема подключения.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

powercoup.by

Герконовые реле, принцип действия, характеристики и область применения

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ – ПРИМЕНЕНИЕ

Герконовое реле — устройство, используемое для коммутации электрических цепей.

В отличии от электромеханических реле, в которых коммутация происходит посредством механического воздействия на контактные группы, в герконовых реле исполнительным элементом является — один или несколько герконов.

В зависимости от назначения или класса устройства замыкание или размыкание контактов происходит при помещении контактной группы в магнитное поле.

Основное отличие герконовых реле от электромеханических заключается в большом ресурсе работы, что обусловлено отсутствием движущихся частей подверженных износу и истиранию. Также незначительная напряженность управляющего магнитного поля и высокое быстродействие позволяют использовать данный вид реле для коммутации цепей управления электронных блоков высокочувствительных аппаратов.

Еще одним из преимуществ герконовых реле перед остальными релейными устройствами коммутации является защищённость контактной группы от воздействия влаги, пыли и других неблагоприятных факторов, которые могут привести к преждевременному износу и выходу реле из строя.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Принцип действия герконовых реле основан на свойстве некоторых ферромагнитных материалов менять свою ориентацию в пространстве под действием магнитного поля, а именно при возбуждении магнитного поля в катушке, подключенной к цепи управления, происходит намагничивание контактов геркона. В следствие этого происходит замыкание или размыкание контактной группы, находящейся в герметично запаянной колбе.

Большая распространенность и широкий спектр применения обуславливает значительные конструктивные отличия. Герконовые реле можно разделить на несколько групп по типу используемых контактов:

  • устройства с нормально открытой (разомкнутой) контактной группой;
  • с нормально закрытой (замкнутой) контактной группой;
  • реле с комбинированной группой контактов, при чем коммутация может осуществляться как с помощью одного геркона с контактами разных типов, так и группой герконов.

По конструктивному исполнению реле герконовые коммутационные устройства также можно подразделить на:

Сухие — колба геркона заполнена инертным газом, также для увеличения допустимых токов контакты геркона могут помещаться в вакуум.

Смоченные — для предотвращения вибрации контактов на место их соприкосновения помещается некоторое количество ртути.

При проектировании цепей управления, содержащих герконовые реле или замене электромеханических реле на данный тип устройств следует обратить внимание на следующие характеристики:

  1. Напряженность магнитного поля, вырабатываемого катушкой, при котором происходит коммутация контактов геркона.
  2. Напряженность магнитного поля, при котором происходит обратная коммутация цепи.
  3. Напряжение пробоя — значение напряжения при котором происходит пробой нормально открытой контактной группы геркона.
  4. Время реакции — время между подачей сигнала на катушку и замыканием или размыканием контактов.
  5. Период отпускания — время между снятием напряжения с катушки и возвращением контактов геркона в нормальное состояние.
  6. Количество циклов коммутации – число замыкания и размыкания контактов при котором сохраняются заданные рабочие параметры устройства.
  7. Коммутируемая мощность — максимально допустимая мощность, которую выдерживают контакты устройства без потери функционала.
  8. Допустимое напряжение — максимально допустимое напряжение в управляемой цепи.
  9. Допустимый уровень вибрации — при вибрации, превышающей допустимые производителем нормы возможно нарушение герметичности колбы геркона или самопроизвольное замыкание контактов.
Также при использовании герконовых реле в цепях, содержащих полупроводниковые элементы и микросхемы чувствительные к скачкам напряжения, следует учитывать, что в виду особенностей конструкции, между отходящими контактами геркона может образовываться паразитная емкость, приводящая к выходу из строя электронных компонентов. Помимо факта появления паразитной емкости, возможно произвольное замыкание контактов геркона в наведенном магнитном поле, избежать несанкционированного срабатывания поможет дополнительная экранировка корпуса реле.

В начало

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.

В начало

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


eltechbook.ru

что это такое и как работает?

В самых разнообразных электрических и электронных схемах применяется радиодеталь с красивым названием «геркон». Что это такое и как она работает?

Название и его смысл

Название действительно звучит поэтично, оно достойно прекрасного цветка. Но происхождение слова весьма прозаично, оно расшифровывается как «герметичный контакт». Именно отсутствием воздуха или заменой его инертным газом обусловлены достоинства прибора по сравнению с обычными контактными группами. Принцип его работы крайне прост, и объясняется вкратце другим названием детали: «магнитоуправляемое электрическое соединение». Внутри стеклянной колбочки небольших размеров закреплены две упругие металлические пластины, одна из которых снабжена ферромагнитной накладкой. Герметизация достигается плотным прилеганием аморфного материала корпуса в момент изготовления, иными словами, выводы просто вплавляются с двух сторон.

Устройство прибора

Итак, в стеклянную трубочку вставлена механическая система, состоящая из двух пружинистых пластин, магнитного материала и наплавленных или напаянных на них контактных групп. В нормальном состоянии правая и левая составляющие могут находиться в гальваническом соприкосновении, обеспечивая возможность прохождения электрического тока (такие герконы называют нормальнозамкнутыми), или, напротив, могут быть разомкнутыми (геркон замыкающий). Затем внутри трубки создается вакуум либо в нее закачивается инертный (химически пассивный) газ. Это делается для увеличения срока службы детали. При прохождении тока происходит нагрев контактов и убыстряется процесс окисления, то есть соединения с кислородом. Если металл окружен средой инертной, то такой реакции не произойдет. Теперь трубку можно запаивать, и прибор готов.

Работа прибора, его достоинства и недостатки

Для изменения состояния контактов (размыкания или замыкания) следует воздействовать на геркон. Что это такое, в чем именно выражается воздействие, понятно из второго наименования прибора и из его устройства. К колбочке нужно поднести магнит, и одна из пластин придет в движение, наклоняясь или отогнувшись от второй. В результате произойдет коммутация нужного направления. Простота и надежность детали, дешевизна (нет нужды применять для контактных групп серебро или золото) – вот ее главные достоинства. Но есть и недостатки, которыми обладает геркон. Что это? Такое славное изобретение страдает от так называемого «дребезга» (обусловленного упругими свойствами металла), восприимчивости к паразитным магнитным полям, которых на любом производстве хватает, механической инертности и излишней хрупкости.

Применение

И все же, несмотря на конструктивные принципиальные пороки, полностью исключить которые практически невозможно, характеристики герконов позволяют использовать их во многих областях человеческой деятельности, в которых недостатки не так уж важны, а достоинства преобладают. Например, в обычной компьютерной клавиатуре, в которой с так называемым «дребезгом» можно бороться, включив в схему демпфирующие фильтры, а затем не беспокоиться о чистоте контактов. Незаменимы эти приборы и в системах сигнализации. Нет ничего проще установки датчика, в основе которого лежит включенный в цепь геркон. Двери закрыты – контакт замкнут, а при их открывании магнит, прикрепленный к косяку, отдаляется, напряженность магнитного поля уменьшается, происходит размыкание цепи, служащее сигналом для срабатывания электронной схемы оповещения. Для определения положения кабины лифта также чаще всего применяют герконы. Осветительным оборудованием дайверов также легко управлять с помощью магнитов, не опасаясь того, что соленая морская вода затечет в электрические фонари через отверстия в коммутационных приспособлениях. В схемах электрических счетчиков, как однофазных, так и трехфазных, герконы также присутствуют.

Геркотроны

При изучении высоковольтных схем студенты и специалисты иногда сталкиваются с термином «геркотрон», при этом из контекста ясно, что по своему принципиальному устройству это тот же геркон. Что это такое и в чем отличие? В характеристиках, а именно в напряжении (до 100 кВ) и токе, который может идти по контактам. Способность изоляции противостоять возможности пробоя и сечение проводника, а также площадь контакта – вот что отличает геркотрон от геркона. Во всем остальном, а главное, в принципиальном устройстве, эти приборы идентичны.

fb.ru

Геркон или магнитоуправляемые контакты. Устройство и принцип работы

Одним из самых ненадежных элементов обычного электромагнитного реле являются силовые контакты. Они наиболее часто подвержены коррозии и разрушению при коммутационных процессах. Также у них довольно большое время срабатывания, обусловлено это довольно таки большой массой якоря, а также сравнительно длительным процессом нарастания тока в катушке.

Перечисленные выше недостатки почти полностью устранены в магнитных контактах. Они впаиваются в стеклянную колбу, которая заполняется азотом или инертным газом (они изолированы от воздействий окружающей среды, то есть герметизированы). Поэтому магнитоуправляемые контакты довольно часто носят название герконов, что расшифровуется как герметические контакты. По своему назначению, как и обычные реле, они подразделяются на многоконтактные, замыкающие, переключающие и так далее.

Схема геркона показана ниже:

Один из основных элементов герконов – пластины пермаллоевые 1, концы которых покрывают родием, золотом или серебром. В отличии от реле замыкающий геркон не имеет якоря. Пластины пермаллоевые одновременно выполняют роль и контактных пружин и магнитопровода, а концы их 2 – контактов. Обмотка управления 3 размещена на колбе стеклянной 3. Когда ток начнет протекать через обмотку, он создаст магнитное поле, которое замыкается через пермаллоевую пластину и создает усилие. Если данное усилие превосходит механическую упругость пластин, то контакты замкнутся.

При использовании переключающего геркона (рисунок ниже):

При подаче напряжения на левую обмотку, средняя пластина замкнется с левой частью геркона, а с подачей напряжения на правую обмотку, средняя пластина замкнется с правой частью геркона.

Также геркон может иметь несколько контактов:

Главным достоинством такого типа коммутационной аппаратуры является высокое быстродействие, большая износоустойчивость (до 109 срабатываний), невысокая стоимость, а также малые габариты. Их контакты не подвержены коррозии, в отличии от обычных реле.

Посмотреть как изготавливают геркон в домашних условиях вы можете на видео здесь:

elenergi.ru

что это такое и как работает?

В самых разнообразных электрических и электронных схемах применяется радиодеталь с красивым названием «геркон». Что это такое и как она работает?

Название и его смысл

Название действительно звучит поэтично, оно достойно прекрасного цветка. Но происхождение слова весьма прозаично, оно расшифровывается как «герметичный контакт». Именно отсутствием воздуха или заменой его инертным газом обусловлены достоинства прибора по сравнению с обычными контактными группами. Принцип его работы крайне прост, и объясняется вкратце другим названием детали: «магнитоуправляемое электрическое соединение». Внутри стеклянной колбочки небольших размеров закреплены две упругие металлические пластины, одна из которых снабжена ферромагнитной накладкой. Герметизация достигается плотным прилеганием аморфного материала корпуса в момент изготовления, иными словами, выводы просто вплавляются с двух сторон.

Устройство прибора

Итак, в стеклянную трубочку вставлена механическая система, состоящая из двух пружинистых пластин, магнитного материала и наплавленных или напаянных на них контактных групп. В нормальном состоянии правая и левая составляющие могут находиться в гальваническом соприкосновении, обеспечивая возможность прохождения электрического тока (такие герконы называют нормальнозамкнутыми), или, напротив, могут быть разомкнутыми (геркон замыкающий). Затем внутри трубки создается вакуум либо в нее закачивается инертный (химически пассивный) газ. Это делается для увеличения срока службы детали. При прохождении тока происходит нагрев контактов и убыстряется процесс окисления, то есть соединения с кислородом. Если металл окружен средой инертной, то такой реакции не произойдет. Теперь трубку можно запаивать, и прибор готов.

Работа прибора, его достоинства и недостатки

Для изменения состояния контактов (размыкания или замыкания) следует воздействовать на геркон. Что это такое, в чем именно выражается воздействие, понятно из второго наименования прибора и из его устройства. К колбочке нужно поднести магнит, и одна из пластин придет в движение, наклоняясь или отогнувшись от второй. В результате произойдет коммутация нужного направления. Простота и надежность детали, дешевизна (нет нужды применять для контактных групп серебро или золото) – вот ее главные достоинства. Но есть и недостатки, которыми обладает геркон. Что это? Такое славное изобретение страдает от так называемого «дребезга» (обусловленного упругими свойствами металла), восприимчивости к паразитным магнитным полям, которых на любом производстве хватает, механической инертности и излишней хрупкости.

Применение

И все же, несмотря на конструктивные принципиальные пороки, полностью исключить которые практически невозможно, характеристики герконов позволяют использовать их во многих областях человеческой деятельности, в которых недостатки не так уж важны, а достоинства преобладают. Например, в обычной компьютерной клавиатуре, в которой с так называемым «дребезгом» можно бороться, включив в схему демпфирующие фильтры, а затем не беспокоиться о чистоте контактов. Незаменимы эти приборы и в системах сигнализации. Нет ничего проще установки датчика, в основе которого лежит включенный в цепь геркон. Двери закрыты – контакт замкнут, а при их открывании магнит, прикрепленный к косяку, отдаляется, напряженность магнитного поля уменьшается, происходит размыкание цепи, служащее сигналом для срабатывания электронной схемы оповещения. Для определения положения кабины лифта также чаще всего применяют герконы. Осветительным оборудованием дайверов также легко управлять с помощью магнитов, не опасаясь того, что соленая морская вода затечет в электрические фонари через отверстия в коммутационных приспособлениях. В схемах электрических счетчиков, как однофазных, так и трехфазных, герконы также присутствуют.

Геркотроны

При изучении высоковольтных схем студенты и специалисты иногда сталкиваются с термином «геркотрон», при этом из контекста ясно, что по своему принципиальному устройству это тот же геркон. Что это такое и в чем отличие? В характеристиках, а именно в напряжении (до 100 кВ) и токе, который может идти по контактам. Способность изоляции противостоять возможности пробоя и сечение проводника, а также площадь контакта – вот что отличает геркотрон от геркона. Во всем остальном, а главное, в принципиальном устройстве, эти приборы идентичны.

fb.ru

Геркон

TR | UK | KK | BE | EN |
геркон отключения, геркон википедия
Герко́н акроним от «герметичный контакт» — электромеханическое коммутационное устройство, изменяющее состояние подключённой электрической цепи при воздействии магнитного поля от постоянного магнита или внешнего электромагнита, например, соленоида

Конструктивно в герконе имеются упругие ферромагнитные контакты, впапаянные в герметичную стеклянную колбу Эти контакты совмещают функции токопровода, магнитопровода и пружины12

При увеличении внешнего магнитного поля свыше порогового упругие контакты геркона «слипаются», замыкая электрическую цепь При снятии внешнего поля за счет упругости контактов происходит размыкание цепи

Существуют герконы с «перекидным» контактом В этих устройствах в отсутствии магнитного поля подвижный элемент контактирует с неферромагнитным контактом, при превышении магнитного поля свыше порогового происходит переключение — замыкание с ферромагнитным контактом

Герконы используются как датчики положения, концевые выключатели и т д Контакты в герконе изолированы от вредного влияния внешней среды обычно стеклянным герметизированным корпусом, поэтому пригоден для использования в условиях повышенной запылённости, влажности, в агрессивных средах

Геркон и конструктивно объединённый с ним электромагнит принято называть герконовое реле

Содержание

  • 1 Конструкция
  • 2 Параметры
  • 3 Преимущества
  • 4 Недостатки
  • 5 Применение
  • 6 История
  • 7 Перспективы
  • 8 Примечания
  • 9 Литература
  • 10 Ссылки

Конструкцияправить

Герконы различаются по контактной группе:

  • с нормально разомкнутым контактом замыкает электрическую цепь в присутствии магнитного поля;
  • с нормально замкнутым контактом разрывает электрическую цепь в присутствии магнитного поля;
  • с переключающимся контактом при отсутствии магнитного поля замкнута одна пара выводов, при наличии — другая

По конструктивным особенностям выделяют3:

  • «сухие» герконы колба заполнена осушенным воздухом или специальным газом;
  • ртутные, или «смоченные» герконы контактирующие поверхности смочены каплей ртути для уменьшения электрического сопротивления контакта и предотвращения дребезга

Обычно колба геркона содержит азот или аналогичный инертный газ Для увеличения допустимого коммутируемого напряжения некоторые типы герконов вакуумируются В качестве материала для контактных пластин обычно используются сталь и никель с напылением из более стойкого металла родий, рутений в местах контакта Критическим показателем качества и надёжности геркона является герметичность в месте соприкосновения стекла корпуса и металла проводников4

Параметрыправить

  • 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

Преимуществаправить

  • Долговечность герконов, обусловленная отсутствием трения между деталями более 1012 коммутационных циклов, в среднем — 1010 срабатываний4 Если контакты геркона находятся в вакууме или инертном газе, они слабо обгорают при возникновении искры в момент коммутации
  • Меньший размер по сравнению с классическим реле, рассчитанным на такой же ток
  • Способность коммутировать сигналы очень малой мощности порядка нВ или фА без значительного повышения цены конечного изделия4
  • Отсутствие вносимого шума и искажения сигнала4
  • Высокое быстродействие по сравнению с электромеханическими реле4
  • Высокое сопротивление изоляции между контактами до 1015 Ом4
  • Удобство применения: изоляция контактов от внешней среды нет необходимости беспокоиться об их чистоте, гальваническая развязка управляющих и коммутируемых цепей «сухой контакт», отсутствие механической привязки к воздействующему элементу постоянному магниту2

Недостаткиправить

  • Дребезг контактов из-за их высокой упругости для компенсации дребезга применяются контакты, смоченные ртутью, либо в схему включаются демпфирующие фильтры2
  • Больший вес по сравнению с открытыми контактами
  • Восприимчивость к внешним магнитным полям для защиты применяются магнитные экраны15
  • Хрупкость Герконы нельзя использовать в условиях сильных вибраций и ударных нагрузок
  • Ограниченная скорость срабатывания
  • Возможность самопроизвольного размыкания контактов геркона при больших токах45

В результате износа нормально разомкнутые контакты геркона могут «залипать» не размыкаться при выводе из магнитного поля Существуют две основные причины такого явления3:

  • магнитострикционный эффект, когда после многократных срабатываний происходит притирание контактирующих поверхностей и удержание их в замкнутом положении под действием молекулярных сил;
  • механическое защемление контактов из-за их электрической эрозии на постоянном токе, когда на одном из них образуется острый выступ, а на другом — кратер

Применениеправить

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 охоты2
  • Тестовое и измерительное оборудование например, в схемах электрических счётчиков2 и велокомпьютеров
  • Медицинская и телекоммуникационная аппаратура4

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 час16

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 полярности1

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»27

Историяправить

В 1922 году профессором Петербургского университета В И Коваленковым было изобретено реле с магнитоуправляемыми контактами авторское свидетельство СССР № 466 В 1936 году независимо двумя учёными — профессором Ленинградского электротехнического университета С К Улитовским и инженером американской компании Bell Telephone Laboratories Уолтером Эллвудом англ Walter B Ellwood — магнитоуправляемые контакты было предложено поместить в герметичную оболочку Однако из-за невостребованности и технологической сложности производства это изобретение не сразу стало широко известным и было запатентовано только в 1941 году в США389

В конце 1940-х годов американская компания Western Electric начала использовать герконовые реле в телефонной станции своего центрального офиса4

В прогнозах научно-исследовательских институтов Министерства связи СССР середины 1960-х годов приводится обоснование использования герконов в качестве коммутирующих элементов и сервисных реле матричных полей АТС Такие выводы подтверждались развитием производства герконов для этих целей в США, начиная с середины 1950-х годов

В СССР необходимость серийного производства герконов возникла в 1960-х годах в связи с массовой телефонизацией страны, широким распространением АТС и другого высокоточного оборудования, необходимого для их функционирования10 Местом производства и разработки герконов был выбран Рязанский металлокерамический завод, созданный в 1963 году для производства сверхвысокочастотных металлокерамических ламп Приказом Министра электронной промышленности СССР № 161С от 25 ноября 1966 года заводу было предписано организовать специализированное производство герконов За счёт снижения плановых заводских заданий по выпуску ламп освобождены производственные мощности Годовой выпуск герконов предписывалось довести к 1975 году до 25 млн штук К началу 1990-х годов объём производства вырос до 230 млн штук, что составляло примерно четверть мирового рынка811

В настоящее время ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов» остаётся единственным в России и странах СНГ производителем герконов В 2013 году завод занимал 15 % мирового рынка герконов, за 45 лет им было выпущено 3,5 млрд единиц продукции1213

Перспективыправить

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

Примечанияправить

  1. 1 2 3 4 Повный А В Электромагнитные реле управления // «Я электрик!» : электронный журнал — 2009
  2. 1 2 3 4 5 6 Евгений Маляр Геркон: что это такое и как работает «ФБру» 8 августа 2014 Проверено 23 июня 2016
  3. 1 2 3 Гуревич В И Международный стандарт «Герконы магнитоуправляемые герметизированные контакты Часть 1 Общие технические условия» IEC 62246-1 Ed 2 Критический обзор // «Компоненты и технологии» — 2009 — № 2 — С 12-17
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Андрей Булычев Герконовые реле Standex-Meder – преимущества «герметичной» коммутации // «Новости электроники» — 2013 — № 4
  5. 1 2 Герконы и герконовые реле / electricalschoolinfo
  6. Родштейн Л А Электрические аппараты — Л: Энергоатомиздат, 1989 — 304 с — ISBN 5-283-04389-4
  7. Гуревич В И, Савченко П И Геркотроны — новые устройства дистанционного управления высокопотенциальными цепями — 1983
  8. 1 2 Юбилейный доклад генерального директора ОАО «РЗМКП» А В Орлова «50 лет Рязанскому заводу металлокерамических приборов» 16 сентября 2013
  9. Electromagnetic switch англ Патент US2264746 A
  10. Анна Соснина Рязанский завод металлокерамических приборов: правильно выбранная стратегия на рынке Интервью директора РЗМКП С М Карабанова // «Компоненты и технологии» — 2003 — № 7
  11. Орлов А В Полувековой юбилей Рязанского завода металлокерамических приборов История создания и развития направления герконов // «Электронная промышленность» — 2013 — № 3
  12. Заглянуть в будущее и сохранить право // Рязанские ведомости, № 90 23052012
  13. Перед модернизацией // Рязанские ведомости, № 175 20092013

Литератураправить

  • Гуревич В И Высоковольтные устройства автоматики на герконах — Хайфа, 2000 — 368 с
  • Гуревич В И Электрические реле: Устройство, принцип действия и применения — М: «Солон-Пресс», 2011 — Компоненты и технологии — ISBN 978-5-94074-712-3
  • Гуревич В И Электрические реле: принцип действия и применение = Electric Relays: Principles and applications — CRC Press, 2005 — 704 с — Electrical and Computer Engineering — ISBN 9780849341885
  • Gurevich V Protection devices and systems for high-voltage applications — N Y: Marcel Dekker, 2003 — 292 с

Ссылкиправить

В Викисловаре есть статья «геркон»
  • Герконовые реле в музее реле

геркон, геркон csh-223, геркон википедия, геркон датчик, геркон маркировка, геркон микро, геркон на размыкание, геркон отключения, геркон своими руками, геркон цена


Геркон Информацию О




Геркон Комментарии

Геркон
Геркон
Геркон Вы просматриваете субъект

Геркон что, Геркон кто, Геркон описание

There are excerpts from wikipedia on this article and video

www.turkaramamotoru.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.