Содержание

Принцип работы герконового датчика - схема подключения герконового датчика, принцип его работы

Герконовый датчик – это прибор, созданный для улучшения технических свойств и срока службы контактов электроаппаратуры. Подключить его можно как своими руками, так и с помощью профессиональных технических служб. Подключение своими руками, в отсутствие соответствующей компетенции, может занять достаточно много времени или вовсе привести к неудачной попытке установки геркона. С помощью сервиса Юду вы в кратчайший срок можете найти и заказать услугу профессиональных служб по подключению герконового реле: достаточно оставить заявку на сайте или выбрать наиболее подходящее предложение из каталога исполнителей.

Что такое магнитный геркон

Магнитный геркон является основным компонентом системы контактного реле в различных электромагнитных схемах. Герконовый датчик содержит два контакта из ферромагнитного сплава, заключенных в стеклянную колбу. Если к контактам поднести магнитный элемент – они замыкаются, образуя непрерывную электромагнитную сеть.

Геркон часто применяется:

  • Для установки датчиков, показывающих открывание дверей в системах охраны, для защиты объекта от нежелательного проникновения
  • Для установки на окна, в качестве датчика, сообщающего об открытии конструкции
  • Для установки на ворота и иную входную группу для защиты от нежелательного проникновения

Разновидности герконовых датчиков

Герконовые датчики по функциональности делятся на:

  • Замыкающие
  • Переключающие
  • Размыкающие

По технологическим особенностям герконы делятся на два типа:

  • Сухие
  • Ртутные: внутри стеклянной конструкции находится капля ртути для уменьшения сопротивления и для недопущения нарушения контактов

Конструктивные особенности герконовых датчиков

По конструкции герконы делятся на:

  • Разомкнутые
  • Замкнутые
  • Переключающие
  • Разомкнутые ртутные

Наиболее распространенным видом герконовых датчиков является разомкнутый геркон. Каждый контакт в стеклянной емкости представляет собой плоскую проволоку. Поверхности контактов покрыты золотом, палладием, радием или серебром, что способствует уменьшению сопротивления и позволяет защитить контакты от коррозии. Пространство стеклянной колбы заполнено водородом, аргоном или азотом, либо просто представляет собой вакуумное пространство, что также способствует повышению антикоррозийных свойств.

Принцип работы герконового датчика

Принцип работы герконового датчика заключен во взаимодействии двух элементов: исполнительной и задающей. Задающая часть схемы работы геркона – это магнит, а исполнительная – сам геркон. Для замыкания контактной цепи геркона необходимо вокруг него создать магнитное поле. Как только магнитное поле исчезает, контакты герконового датчика перестают взаимодействовать.

Размыкающий геркон работает по несколько иной схеме: его магнитные элементы расположены таким образом, что при намагничивании контакты отталкиваются, осуществляя размыкание электрической цепи.

Схема работы переключающего геркона также имеет свои особенности: один из контактов системы сделан из немагнитного металла, а другие – из ферромагнитного. Таким образом,  при магнитном воздействии на геркон, происходит замыкание ферромагнитных контактов, а немагнитные контакты размыкаются.

Схема работы герконового датчика

Для обеспечения замыкания электромагнитной сети герконового датчика и осуществления его работы магнитная часть системы крепится на открываемой конструкции (окно, дверь или ворота), а сам геркон на дверной или оконной коробке. Если дверь закрыта, магнитное поле действует на контактную сеть геркона, замыкая электромагнитную цепь. Датчик охранной системы показывает, что входная группа закрыта. Стоит открыть дверь – магнит перестает действовать, размыкает цепь, заставляя тем самым срабатывать сигнал тревоги.

В документации на датчик есть вся необходимая информация для установки его своими руками.

В зависимости от конструкций, на которые устанавливается геркон, датчики делятся на несколько видов:

  • Датчики скрытого монтажа для стальных конструкций
  • Датчики скрытого монтажа для магнитопассивных конструкций
  • Датчики наружного монтажа для стальных конструкций
  • Датчики наружного монтажа для магнитопассивных конструкций

Тип устанавливаемого геркона определяется в соответствии с массивностью конструкции и материалом, из которого она изготовлена.

Рекомендации для защиты геркона от несанкционированного проникновения

Если вы осуществляете подключение герконового датчика своими руками, то при установке стоит обратить внимание на следующие моменты:

  • Устанавливайте герконовые и магнитные датчики таким образом, чтобы они были направлены друг к другу и установлены на коротком расстоянии. Тогда поднесение постороннего магнита вызовет размыкание электромагнитной цепи, и сработает сигнал тревоги
  • Установите очень тонкую металлическую пластину между герконовым датчиком и магнитом. Она послужит защитным магнитным экраном

Как заказать услугу профессиональных технических служб по подключению герконового датчика

Осуществить подключение геркона своими руками, обладая навыками и знаниями в этой области, не составит труда. Если же компетенции для подключения датчика своими руками не хватает, то лучше обратиться к услугам профессиональных служб, которые осуществят подключение недорого и достаточно быстро. Чтобы заказать такие услуги с помощью сервиса Юду, необходимо:

  • Заполнить заявку на сайте или позвонить по указанным контактным телефонам
  • Установить желаемую цену на услугу
  • Выбрать наиболее подходящее вам предложение
  • Ознакомиться с достоверными отзывами о работе исполнителей
  • Связаться с выбранной службой и договориться о выезде

remont.youdo.com

Герконовый датчик, принцип работы,

Применение геркона.

Датчики геркона используются в качестве датчиков сигнализирующие открывание дверей и окон, для защиты от проникновения на объект посторонних, в системах охраны.

Эти магнитные датчики ставятся на двери, ворота, окна и другие конструкции и предметы, которые необходимо обезопасить от нежелательного открытия, передвижения или разрушения.

Геркон бывают стеклянные заваренные в стекло, в них помещается 2 пермаллоевых контакта, внутри стеклянной колбы находится азот высокого давления, что в будущем исключает окисление внутри колбы важных компонентных элементов. Контакты покрыты металлом специальным, называется молибден или титаном, вольфрамом, золотом что способствует долговечной работе геркона (стандартный ресурс геркона более миллиона срабатываний).

Рисунок 1. Геркон Стекляный

Принцип работы датчика.

Он сделан из двух частей: исполнительной и задающей. Задающая часть состоит из магнита, а исполнительная из элемента геркона. Чаще всего они находятся в одинаковых корпусах. Магнитная часть крепится на подвижной конструкции, например, окно или дверь, а сам геркон на дверном косяке.

При закрытой двери элементы находятся рядом друг с другом, в таком положение магнит действует на контакты геркона, вследствие чего контакты находятся в замкнутым состояние, в таком состояние показывает, что дверь или окно закрыто. Как только мы открываем дверь, то магнит отходит от геркона и геркон размыкает цепь и срабатывает сигнал тревоги. В документации на датчик есть инструкция где конкретно описано какое должно быть расстояния между магнитом и герконом но чаще всего он устанавливается на расстояние от одного до четырех миллиметров.

Рисунок 2. Схема геркона

Бывают датчики для разных условий:

  • Скрытый монтаж для стальных конструкций
  • Скрытый монтаж для магнитопассивных конструкциях.
  • Наружный монтаж для стальных конструкций
  • Наружный монтаж для магнитопассивных конструкциях.

Отличие вполне оправданы, так как массивная железная дверь требует более мощного магнита, вследствие чего дверь металлическая забирает часть магнитного поля. К то муже при установке металлической двери, зазоры гораздо больше чем при установке деревянной.

Рисунок 3. Датчики для металлических дверей.

Для монтажа в деревянную дверь или ПВХ или окно не требуются больших датчиков для таких конструкции. Монтаж датчика в такие двери очень прост, можно прикрутить само резом, а некоторые просто приклеиваются.

Рисунок 4. Датчики для деревянных дверей.

Скрытый геркон очень удобен тем что хорошо вписывается в интерьер. Датчик вставляется в просверленное отверстие и надежно удерживается фиксирующими защёлками. Датчик скрытого монтажа чаще всего цилиндрический.

Безопасность датчика.

Для защиты от несанкционированного проникновения в попытке обмануть геркон с помощью другого магнита, при установке геркона следует воспользоваться защитными мерами, основные два способа.

  1. Первое необходимо разместить так датчика чтобы магниты были направленны встречно, а датчики были установлены на маленьком расстоянии друг от друга. Тогда при поднесение стороннего магнита вызовет размыкание геркона, и сразу включится тревога.
  2. Второй способ – установить металлическую пластину толщиной от 0,5 мм между датчиком геркон и возможным местом приложения магнита, тогда металлическая пластина послужит магнитным экраном. Металлическая пластина должна быть 60 на 20 мм для открытых герконов, и 20-30мм для скрытых. Металлическую пластину нужно расположить на расстояние не менее 15мм до датчика.

lidol.ru

Руководство по применению датчиков Холла и герконов

Добавлено 2 октября 2017 в 16:05

Сохранить или поделиться

В предыдущей статье обсуждалась важность фокусирования на всей конструкции системы, а не на конкретном компоненте магнитной схемы. В тех системах, где требуются специальные датчики, необходимо, чтобы конструктор определил факторы окружающей среды, механического воздействия, электрические и магнитные параметры всей системы, чтобы можно было выбрать датчик, который соответствует этим условиям эксплуатации.

Как уже упоминалось в первой статье, между разработчиком, производителем и потребителем должна поддерживаться четкая и прямая связь, чтобы рабочие требования ко всем датчикам и системе в целом могли быть четко определены и были понятны всем вовлеченным сторонам. Без такой постоянной связи мало шансов, что будет спроектирована надежная система, которая будет функционировать как нужно. И, наоборот, при хорошей коммуникации в проектной группе на протяжении всего процесса может быть разработана надежная схема, которая соответствует всем известным требованиям.

В этой статье будет рассмотрен вопрос, как выбрать технологии магнитных датчиков для аналоговых и цифровых приложений. В ней также определяются и описываются преимущества герконовых датчиков и датчиков Холла с приведением примеров приложений с микропроцессорным управлением, которые используют эти датчики.

Цифровые датчики: высокая надежность в дискретных приложениях

Во многих приложениях используется цифровой выход для определения, находится ли объект в определенной позиции. Например, датчик может быть использован для проверки наличия защитного ограждения на механизме. Если ограждение находится на своем месте, машина работает. Если же это не так, машина работать не будет. В этом типе дискретного приложения требуется цифровой выход. В приложениях с магнитными датчиками исключительную надежность обеспечивают следующие цифровые датчики:

Герконовые датчики: преимущества и применение

Герконовый датчик представляет собой электрический ключ, который для работы не требует питания, в отличие от интегральной схемы. Выводы заводятся в герметизированную стеклянную колбу, в которой находятся контактные пластины. В результате ключ в герконе обладает высокой надежностью, поскольку он не подвержен влиянию влаги или других факторов окружающей среды. Поэтому контакты не будут окисляться и с нагрузками логического уровня будут продолжать работать в течение миллионов циклов.

Герконовые датчики очень популярны среди приложения с питанием от батареи. Они используются в автомобильных составляющих безопасности, например, обнаружение защелкивания застежки ремня безопасности и обнаружение столкновения. Поскольку герконы могут переключать нагрузки и постоянного, и переменного напряжения, их часто выбирают для цифровых приложений типа «вкл/выкл», например, детектирование закрытия/открытия двери в системах безопасности и в бытовой технике.

Например, дверь холодильника использует геркон для определения закрытия двери. Магнит крепится к двери, а герконовый датчик закрепляется на неподвижной раме, скрытой за внешней стенкой холодильника. Когда дверь открыта, герконовый датчик не может обнаружить магнитное поле, что заставляет включиться светодиодную лампу. Когда дверь закрывается, датчик обнаруживает соответствующее магнитное поле, и светодиод выключается. В этом приложении микроконтроллер внутри блока управления получает сигнал от геркона, а затем включает или выключает светодиод.

Рисунок 1 – Геркон в двери холодильника используется для включения и выключения светодиода

Цифровые датчики Холла: преимущества и применение

Цифровые датчики Холла используют полупроводниковые приборы и их выходное напряжение изменяется в зависимости от изменения магнитного поля. Эти датчики объединяют в семе чувствительный элемент с эффектом Холла и электрическую схему, обеспечивающую цифровой выходной сигнал типа «вкл/выкл», что соответствует изменению магнитного поля без использования каких-либо движущихся частей. Использование датчика на основе эффекта Холла ограничено приложениями с низкими постоянными напряжением и током. В отличие от геркона, устройство на основе эффекта Холла содержит в себе активную схему, поэтому оно потребляет небольшое количество тока в любое время.

Цифровые датчики Холла обеспечивают высокую надежность и для точных требований к измерениям могут быть запрограммированы на активацию при заданной величине магнитного поля.

Эти датчики очень популярны в высокоскоростных измерительных схемах таких бытовых машин, как стиральные машины и сушилки. В этом применении вращающийся 16-полюсный кольцевой магнит активирует чип датчика Холла при каждом прохождении красного (северный полюс) сегмента и деактивирует его при каждом прохождении белого (южный полюс) сегмента, что дает очень точный сигнал, соответствующий скорости. Цифровые датчики Холла особенно полезны в автомобильных приложениях безопасности, таких как определение защелкивания застежки ремня безопасности и определение скорости зубчатой передачи.

Рисунок 2 – Схема применения датчика Холла для измерения скорости

Аналоговые/пропорциональные датчики для повышения стабильности и точности

Аналоговые измерительные приложения позволяют конечному пользователю мгновенно получать обратную связь о положении магнита. Аналоговый датчик Холла обладает высокоточным выходным сигналом с высоким разрешением.

Ранее аналоговые датчики Холла измеряли у магнитов плотность потока и в значительной степени зависели от внешней температуры. Так как в последние годы аналоговые технологии эффекта Холла развивались, теперь, вместо традиционной амплитуды поля, микросхема с датчиком Холла теперь измеряет угол поля, делая его намного менее чувствительным к изменениям температуры. Это улучшение позволяет датчику обеспечивать более стабильный аналоговый выходной сигнал в широком диапазоне температур.

Рассмотрим два типа датчиков Холла, которые могут быть выбраны для аналоговых измерительных схем:

Поворотный датчик Холла: преимущества и применение

Этот полупроводниковый датчик изменяет выходное напряжение при изменении магнитного поля. Он сочетает в себе измерительный элемента на основе эффекта Холла и электрическую схему, обеспечивающую аналоговый выходной сигнал, который соответствует изменению вращающегося магнитного поля без использования каких-либо движущихся частей. Этот датчик предлагает два варианта выходного сигнала: аналоговый или широтно-импульсно-модулированный (ШИМ). Устройство программируется таким образом, чтобы инженер мог связать определенное выходное напряжение или ШИМ сигнал с точной степенью поворота. При повороте до 360° доступны несколько точек программирования. Каждая программируемая точка представляет собой напряжение или ШИМ сигнал, который соответствует заданному углу магнитного поля. Это приводит к получению выходного сигнала, пропорционального углу поворота.

В отличие от механического и резистивно-плёночного поворотных устройств поворотный датчик Холла не испытывает механического износа или изменения значений сопротивления. Кроме того, он очень стабилен при нормальных рабочих температурах вплоть до +105°C. Результаты измерения угла поворота в диапазоне 0°–360° точно калибруются в соответствующем диапазоне выходного постоянного напряжения 0,5В–4,5В или коэффициента заполнения ШИМ сигнала 10–90%.

Поворотные датчики Холла становятся очень популярными для замены механических резистивно-пленочных потенциометров. Они используются в автомобильных и внедорожных приложениях, таких как определение положения клапана EGR в двигателях. Эти датчики также могут использоваться для определения положения поворотных ручек в приборах и бытовой технике.

Рисунок 3 – Поворотный датчик Холла, используемый в поворотной ручке стиральной машины

Линейный датчик Холла: преимущества и применение

Линейные датчики Холла похожи на поворотные датчики Холла, за исключением того, что они измеряют не угловое, а линейное движение магнитного поля. Датчик Холла программируется для выдачи заданного напряжения, пропорционального заданному расстоянию. Типы выходного сигнала у него такие же, как и у поворотного датчика Холла. Датчик измеряет линейное перемещение и относительный угол потока магнитного привода на расстоянии до 30 мм на каждую микросхему с датчиком Холла. Это дает в результате выходной сигнал, точно пропорциональный перемещению датчика.

Перед программированием выходных напряжений или значений ШИМ-сигнала, соответствующих относительному значению магнитного поля от магнита на приводе, датчик и привод могут быть помещены на место окончательного монтажа в устройстве, чтобы в процессе программирования учесть все магнитные воздействия от близлежащего окружения. Это позволит инженеру отрегулировать выходной сигнал датчика, поскольку в процессе программирования будут учтены любые шунтирующие, механические воздействия и воздействия посторонних магнитных полей.

Линейные датчики Холла часто используются в качестве датчиков контроля уровня жидкости. В этом применении датчик определяет положение движущегося поплавка с прикрепленным магнитом. Линейные датчики также полезны в более сложных конструкциях, таких как автомобильная коробка передач.

Заключение

Данная статья объясняет методологию разработки оптимальной магнитной цепи, для которой требуется настраиваемый датчик. Всегда важно определять параметры проекта всей системы до начала процесса проектирования.

В схемах, где требуются специальные датчики, например, приложения со сложным микропроцессорным управлением, герконовые датчики и датчики Холла обеспечивают бесконтактную технологию, которая является высоко повторяемой и надежной. Цифровой выходной сигнал доступен и у герконов, и у датчиков Холла, и эта технология широко используется в бытовой и автомобильной технике. Аналогично, оба этих типа датчиков могут быть разработаны для использования в аналоговых приложениях, где требуется высокий уровень точности и стабильности.

Оригинал статьи:

Сохранить или поделиться

radioprog.ru

Герконовый датчик: история, особенности, изготовление

Герконовый датчик – устройство, изменяющее состояние контактов в зависимости от наличия либо отсутствия магнитного поля.

История

Википедия утверждает, что герконовый датчик изобретён в 1936 году Волтером Эллвудом, работавшим на Лаборатории Белла. Эта информация тщательно проверена и найдена ошибочной. Первый из поданных Эллвудом патентов – не тот, что изображен на рисунке в Википедии – датируется 29 марта 1938 года. Налицо ошибка, уверенность внушает то, что на Хольмской Конференции 2013 года прочитан доклад о герконовых реле, где дана ссылка на упомянутый патент 1938 года.

Хольмская Конференция – мероприятие, проводимое с 1953 года в виде обсуждения хода развития достижений в области электричества. В 1968 году получило имя малоизвестного физика Рагнара Хольма, 50 лет жизни отдавшего изучению связанных с темой вопросов. С 1985 года официально поддерживается ассоциацией IEEE, законодателя в большинстве областей техники.

Итак, в 2013 году, видимо, обсуждались достижения в области герконовых реле (см. ниже), и авторы (Стефен Дэй и Тодд Кристенсон) осторожно заметили, что первый «reed switch» появился «70 лет назад». Простым вычитанием получаем 43-й год. Больше похоже на 14 июля 1942 года – дату публикации патента за номером US2289830 A – нежели гипотетический и непонятно откуда возникший 1936 год. Исходя из имеющихся на руках данных, заметим, что датой появления на свет датчиков допустимо считать 1938, год заявления патента. Вдобавок допускается существование дневников и записей, поясняющих происходившее в Лабораториях Белла, но на их реальное местонахождение ничто не указывает.

Содержание патента

Показанное в Википедии, взято из патента US 2264746 и автором названо электромагнитным переключателем. Публикация состоялась 2 декабря 1942 года, после выпуска указанного выше US2289830 A. На изображении видим герметичную прозрачную колбу из стекла, предотвращающую загрязнение контактов датчика и их окисление. Рабочей частью считаются ферромагнитные полосы, взаимодействующие с внешним полем (на рисунке – поз. 3 и 6).

Диэлектрический разделитель нужен для надёжного разграничения групп контактов. Проводники, идущие наружу колбы, как правило, медные или латунные. При попадании датчика в область действия магнитного поля железные пластины начинают притягиваться друг к другу, изменяя расположение контактов. Показано, что в отсутствии внешнего воздействия ток выходит на клемму 4, при наличии – на пятую. Это позволяет коммутировать цепи должным образом.

Фактически патент US 2264746 подан на реле. Оно не может переключать силовые цепи по очевидным причинам, но служит промежуточным. Способным управлять прочими, более мощными устройствами. Что касается патента US2289830 A, поданного раньше, там речь идёт о датчике. Не сложно догадаться, что Эллвуд написал в бюро бумагу, позднее придумал новое устройство и выслал на проверку вслед. Тексты и опубликованы друг за другом: Эллвуд дополнительно заявил, если принят первый патент, нет причин отклонять второй. Что оказалось принято во внимание комиссией.

Из скрина видно, что автор предложил ряд идей по приведению в действие контакта. Во-первых, сильное магнитное поле, создаваемое намотанной на колбу катушкой. Второй вариант – используется остов в виде катушки, надетый на колбу. Третья иллюстрация намекает, что внешний корпус в виде предохранителя позволит вставить конструкцию в любой уже имеющийся соленоид. Наконец, в четвёртом варианте предлагается покрыть контакты медью, чтобы взаимодействовали поля индукционных токов золотого напыления.

Из сказанного видно, что автор долго экспериментировал с предлагаемыми устройствами, либо обдумывал их. Исходя из подобных предпосылок, предположим, что герконовый датчик действительно задуман ещё в 1936 году. Предлагал автор и прочие варианты, к примеру, платиновые вкрапления на контактной поверхности. Пробежимся по тексту патента:

  • Цель работы заключается в создании более дешёвых и долговечных переключателей взамен существующих с одновременным повышением надёжности устройства.
  • Новое устройство получилось гораздо меньше по габаритам, нежели предшественники, с минимумом подвижных деталей.
  • При отсутствии воздуха (гелий, аргон и пр.) внутри возможно выполнить контакты из дешёвого железа, не опасаясь возникновения ржавчины.

Принцип действия

Принцип действия герконового датчика рассматривается отвлечённо, на примере устройства, приведённого в патенте. При намотке катушки вокруг герметичной колбы и пропускании сквозь жилу тока возникает магнитное поле, линии которого направлены вдоль оси датчика (внутри колбы). Напряжённость поля усиливается в ферромагнетиках, умножаясь в десятки тысяч раз. Направленность линий одинаковая. Следовательно, на конце первого железного контакта возникнет южный полюс, на втором северный. Они притянутся и станут держать друг друга, пока не исчезнет внешнее поле.

Остаточной намагниченности не хватит, чтобы удержать систему замкнутой. Контакты разойдутся на прежние позиции. Системы с золотым напылением могут действовать за счёт индуцированных токов, но напряжённость магнитного поля предполагается большой. Допустимо назвать герконовые датчики на металлических контактах более чувствительными.

Достоинства и недостатки, применение

Несмотря на кажущуюся простоту, герконовые датчики управляют значительными токами для скромных размеров, вдобавок весьма прочны и выдерживают значительные механические перегрузки. К недостаткам относят трудоёмкость изготовления и высокую стоимость изделий. К началу XXI века оказалось, что дальнейшее развитие технологии проблематично из-за достижения лимита по линейным размерам (5 мм в длину). С 1940 года габариты герконового датчика снизились примерно в 30 раз.

5 мм остаются слишком большим размером, чтобы применять изделия в сотовых телефонах, эндоскопах, наушниках и прочих мобильных устройствах. Отдельные продавцы к достоинствам герконовых датчиков относят нулевое потребление энергии. В некотором смысле это правда, устройство полностью пассивное.

Ежегодно выпускается миллионы герконовых датчиков для автоматизированных систем тестирования, двигателей, оборудования геологической разведки, медицины, бытовой техники, планшетов. Они служат для определения ориентации устройства в пространстве, регистрации магнитных полей, способны играть роль компаса.

Современные герконовые датчики

Развитие микросхем привело к созданию герконовых датчиков по планарной и микрополосковой технологии. Технологический процесс идёт по схеме:

  1. Неподвижный контакт напыляется на подложку из кремния.
  2. Подвижный контакт имеет вырез для снижения упругих свойств, изготавливается из ферромагнетика и вплавляется в контакт подложки.
  3. Зазор настолько миниатюрный, что срабатывание обеспечивается минимальной напряжённостью магнитного поля.

Особенности изготовления

Приведённую на рисунке конструкцию относят к планарной MEMS – Микро-электро-механическим системам (MicroElectroMechanical System). К недостаткам относят чувствительность датчика к толщине подложки, параметр меняется между пластинами кремния, делая результат нестабильным. Упругие свойства пластины зависят от куба её толщины, малейшая ошибка приводит к аналогичным результатам. Наконец, температурный стресс материала при изготовлении приводит к неравномерному изменению габаритов, что вызывает изгиб пластины вверх или вниз, дополнительно внося случайность в получаемый результат.

Технологическим процессом признан HARM – производство микрокомпонентов с высокой степенью плотности. В результате становятся доступны устройства потрясающей переключающей способности – под нагрузкой сотни милливатт. К примеру, продукт RedRock лишён тенденции к залипанию контактов. Удаётся нанести на подложку элемент площадью лишь 2,4 кв. мм при высоте конструкции 0,95 мм. Задача толщины пластины решается нанесением элементов методами литографии, направление изгиба изменяется на параллельное подложке. Указанные допущения позволяют достичь высокой повторяемости производства.

Производитель заявляет, что HARM преодолеют ограничения, перечисленные выше. В частности, смогут стать полноправными компонентами мобильных устройств. Дополнительным достоинством технологии является возможность тонкой настройки порога срабатывания, что открывает новое направление в использовании герконовых датчиков. HARM позволяет сравнить устройства с прирождёнными лидерами рынка:

  1. Датчики Холла.
  2. Анизотропные магниторезисторы.
  3. Планарные переключатели.
  4. Гигантские магниторезисторы.

SMT технология позволяет надеяться, что устройства найдут применение. Планарный монтаж позволяет достичь высокой плотности расположения микроэлементов, автоматизировать процесс сборки. И до некоторых пор герконовые датчики не вписывались в технологию SMT с высокой степенью автоматизации, но на момент второго десятилетия XXI века появились конструкции, сглаживающие недостаток, устраняющие его.

К настоящему времени доказано, что фотолитография позволяет достичь большей точности при производстве герконовых датчиков, нежели любая технология. Процесс производства вкратце:

  1. Специальный полимер (к примеру, полиметил метакрилат) через маску подвергается воздействию рентгеновских лучей или ультрафиолета.
  2. Внешнее воздействие изменяет молекулярную решётку полимера, что позволяет смыть облучённые участки подходящим сольвентом.
  3. Ферро-никелевый сплав (пермаллой-80) напыляется вровень с получившейся формой. Остатки полимера удаляются.
  4. Послойно наносится нужная конструкция.

Важным является точное масштабирование устройства при его миниатюризации для получения заданных свойств. Допустимым считается малое сопротивление контактов при высокой повторяемости параметров от одного конвейерного цикла к другому. Это нужно, чтобы создать сравнительно высокую силу притяжения при действии поля: миниатюризация сопровождается ударным снижением притяжения. К счастью, особенности технологии HARM позволяют решить задачу весьма элегантным методом. Увеличение площади контактов достигается повышением толщины напыляемого металла (см. выше), движение происходит параллельно подложке. Сотня-другая микрометров не играет роли для размещения элементов на плате (занимаемая площадь не изменяется).

Иным техническим решением является создание принципиально новой топологии под технологию HARM. Расчёты показывают, что чувствительность датчика удаётся повысить минимум в три раза. В то же время упругости достаточно, чтобы противостоять случайным ударам и вибрациям, поскольку вес мостика с контактом крайне мал. Применение одного гибкого контакта позволяет сделать «наковальню» толстой, образующиеся там магнитные домены образуют сильное притягивающее поле. Получившаяся конструкция описывается достаточно простыми математическими формулами, позволяющими заранее предсказать результат. В частности, описать упомянутое выше сопротивление контактов.

Технология производства герконовых датчиков имеет определённые неисследованные резервы для внедрения изделий в состав современного оборудования.

vashtehnik.ru

защита от сухого хода скважинного насоса

Большую емкость для воды на даче или приусадебном участке можно использовать для полива или водоснабжения дома. При ее наполнении нет необходимости постоянно забираться вверх по лестнице и целый день следить за уровнем — это вполне могут сделать электронные датчики.

Содержание статьи:

Область применения датчиков уровня воды

  • Продвинутые дачные и фермерские хозяйства, занимающиеся выращиванием плодоовощной продукции, в своей работе используют системы полива наподобие капельной. Для обеспечения автоматической работы поливочного оборудования конструкция требует наличия большой емкости для сбора и хранения воды. Ее заполнение обычно производят погружными водяными насосами в скважине, при этом требуется отслеживать уровень давления воды для насоса и ее количество в водосборном баке. В этом случае необходимо управлять работой насоса, то есть включать его при достижении определенного уровня воды в накопительной емкости и отключать в случае полного заполнения водяного бака. Эти функции можно реализовать с помощью поплавковых датчиков.
Рис. 1 Принцип действия поплавкового датчика уровня (ПДУ)
  • Большой накопительный бак для воды может потребоваться и для водоснабжения дома, если дебит водозаборной емкости очень мал или производительность самого насоса не может обеспечить потребление воды, соответствующее необходимому уровню. В этом случае устройства контроля уровня жидкости для автоматической работы системы водоснабжения также необходимы.
  • Систему контроля за уровнем жидкости можно использовать и при работе с устройствами, в которых отсутствует защита от сухого хода скважинного насоса, датчик давления воды или поплавковый выключатель при откачивании грунтовых вод из подвалов и помещений с уровнем ниже поверхности земли.

Виды датчиков уровня воды

Все датчики уровня воды для управления насосом можно разделить на две большие группы: контактные и бесконтактные. Бесконтактные способы в основном используются в промышленном производстве и делятся на оптические, магнитные, емкостные, ультразвуковые и т.п. виды. Датчики устанавливаются на стенки водяных баков или непосредственно погружаются в контролируемые жидкости, электронные компоненты помещены в шкаф управления.

Рис. 2 Виды датчиков уровня

В быту наибольшее применение нашли недорогие контактные устройства поплавкового типа, отслеживающий элемент которых выполнен на герконах. В зависимости от расположения в емкости с водой подобные устройства делятся на две группы.

Вертикальные. В подобном устройстве в вертикальном штоке расположены герконовые элементы, а сам поплавок с кольцевым магнитом перемещается вдоль трубки и включает или отключает герконы.

Горизонтальные. Крепятся за верхний край сбоку стены резервуара, при наполнении емкости поплавок с магнитом поднимается на шарнирном рычаге и подходит к геркону. Устройство срабатывает и коммутирует электрическую цепь, помещенную в шкаф управления, она отключает питание электронасоса.

Рис. 3 Вертикальные и горизонтальные герконовые датчики

Устройство герконового  переключателя

Основной исполнительный элемент  герконового датчика — герконовый выключатель. Устройство представляет собой маленький стеклянный баллон, наполненный инертным газом или с откачанным воздухом. Газ или вакуум препятствуют образованию искр и окислению контактной группы. Внутри  колбы находятся замкнутые контакты из ферромагнитного сплава прямоугольного сечения (пермаллоевая проволока) с золотым или серебряным напылением. При попадании в магнитный поток  контакты  герконового переключателя намагничиваются и отталкиваются друг от друга — происходит размыкание цепи, по которой течет электрический ток.

Рис. 4 Внешний вид герконовых переключателей

Самые распространенное виды герконовых  выключателей действует на замыкание, то есть при намагничивании их контакты соединяются друг с другом и электрическая цепь замыкается. Герконовые переключатели могут иметь два вывода для замыкания размыкания цепи или три, если работают с переключением цепей электрического тока. Низковольтная схема, коммутирующая электропитание насоса, обычно помещается в шкаф управления.

Схема подключения герконового датчика уровня воды

Герконовые переключатели являются маломощными устройствами и неспособны коммутировать большие токи, поэтому они не могут быть использованы непосредственно для отключения и включения насоса. Обычно они задействованы в низковольтной схеме коммутации работы мощного реле насоса, помещенной в шкаф управления.

Рис. 5 Электрическая схема управления электронасосом с помощью герконового поплавкового датчика

На рисунке представлена простейшая схема с датчиком, реализующая управление дренажным насосом в зависимости от водного уровня при откачке, состоящая из двух герконов SV1 и SV2.

При достижении жидкостью верхнего уровня магнит с поплавком включает верхний геркон SV1 и на катушку реле P1 подается напряжение. Ее контакты замыкаются, происходит параллельное подключение к геркону и реле самозахватывается.

Функция самозахватывания не дает возможность отключиться питанию катушки реле при размыкании контактов включающей кнопки (в нашем случае это геркон SV1). Это происходит в том случае, если нагрузка реле и его катушка подключены в одну цепь.

Напряжение поступает на катушку мощного реле в цепи электропитания насоса, его контакты замыкаются и электронасос начинает работать. При падении уровня воды и достижении поплавка с магнитом нижнего геркона SV2 он включается и на катушку реле P1 с другой стороны также подается положительный потенциал, ток перестает течь и реле P1 отключается. Это вызывает отсутствие тока в катушке силового реле P2 и как следствие прекращение подачи напряжения питания на электронасос.

Рис. 6 Поплавковые вертикальные датчики уровня воды

Аналогичная схема управления насосом, помещенная в шкаф управления, может быть использована при отслеживании уровня в емкости с жидкостью, если герконы поменять местами, то есть SV2 будет находиться вверху и отключать насос, а SV1 в глубине бака с водой его включать.

Датчики уровня могут быть использованы в быту для автоматизации процесса при заполнении больших емкостей водой при помощи водяных электронасосов. Наиболее просты в установке и эксплуатации герконовые виды, выпускаемые промышленностью в виде вертикальных поплавков на штангах и горизонтальных конструкций.

Советуем почитать: Автоматика для насоса

Возможно вам также будет интересно почитать:

Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

oburenie.ru

Реферат: Герконовые датчики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по теме:

 

“Автоматизация производственных процессов ”

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка гр.

Руководитель: Саулин В.К.

 

 

 

 

 

 

Донецк

2008 г.

 

Человек глазами воспринимает форму, размеры и цвет окружающих предметов, ушами слышит звуки, носом чувствует запахи. Обычно говорят о пяти видах ощущений, связанных со зрением, слухом, обонянием, вкусом и осязанием. Для формирования ощущений человеку необходимо внешнее раздражение определенных органов - "датчиков чувств". Для различных видов ощущений роль датчиков играют определенные органы чувств:

Зрение......Глаза

Слух........Уши

Вкус........Язык

Обоняние....Нос

Осязание....Кожа

Однако, для получения ощущения одних только органов чувств недостаточно. Например, при зрительном ощущении совсем не значит, что человек видит только благодаря глазам. Общеизвестно, что через глаза раздражения от внешней среды в виде сигналов по нервным волокнам передаются в головной мозг и уже в нем формируется ощущение большого и малого, черного и белого и т.д. Эта общая схема возникновения ощущения относится также к слуху, обонянию и другим видам ощущения, т.е. фактически внешние раздражения как нечто сладкое или горькое, тихое или громкое оцениваются головным мозгом, которому необходимы датчики, реагирующие на эти раздражения.

Аналогичная система формируется и в автоматике. Процесс управления заключается в приеме информации о состоянии объекта управления, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема информации служат датчики неэлектрических величин. Таким образом, контролируется температура, механические перемещения, наличие или отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения и т.п.

Датчики информируют о состоянии внешней среды путем взаимодействия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в электрические сигналы. Существует множество явлений и эффектов, видов преобразования свойств и энергии, которые можно использовать для создания датчиков.

Магнитные (герконовые) датчики. Представляют собой пару геркон плюс магнит. Геркон – это герметически запаянный в стеклянную трубку контакт. Он замыкается или размыкается при поднесении к нему магнита. Герконовые датчики состоят из герметизированных магнитоуправляемых контактов и представляют собой контактные ферромагнитные пружины, помещённые в герметичные стеклянные баллоны, заполненные инертным газом, азотом высокой чистоты или водородом. Контактные элементы являются одновременно элементами магнитной цепи. Под действием магнитного поля достаточной напряжённости ферромагнитные контактные пружины деформируются и замыкают или размыкают контакты.  Достоинство  магнитоуправляемых контактов – большая износоустойчивость и очень малое время срабатывания. В связи с высокой износоустойчивостью срок службы самих датчиков очень большой.

Главной особенностью магнитных датчиков является быстродействие и возможность обнаружения и измерения бесконтактным способом, этот вид датчиков не чувствителен к загрязнению. Однако в силу характера магнитных явлений эффективная работа этих датчиков в значительной мере зависит от такого параметра, как расстояние, и обычно для магнитных датчиков необходима достаточная близость к воздействующему магнитному полю.

Среди магнитных датчиков хорошо известны датчики Холла. В настоящее время они применяются в качестве дискретных элементов, но быстро расширяется применение элементов Холла в виде ИС, выполненных на кремниевой подложке. Подобные ИС наилучшим образом отвечают современным требованиям к датчикам.

Магниторезистивные полупроводниковые элементы имеют давнюю историю развития. Сейчас снова оживились исследования и разработки магниторезистивных датчиков, в которых используется ферромагнетики. Недостатком этих датчиков является узкий динамический диапазон обнаруживаемых изменений магнитного поля. Однако высокая чувствительность, а также возможность создания многоэлементных датчиков в виде ИС путем напыления, т. е. технологичность их производства, составляют несомненные преимущества.

Широкое распространение в различных автоматических устройствах, установках производственного назначения, в измерительной и другой технике получили магнитные (герконовые) датчики. В настоящее время отечественная электронная промышленность  разработала и производит серийно магнитные датчики ДМИ-1 и ДМИ-2 (рис. ), рассчитанные на широкое применение. Они предназначены для определения положения подвижного объекта, на котором укрепляют шторку - замыкатель из ферро-магнитного материала.

 

Существенным преимуществом магнитного датчика является отсутствие внешнего источника излучения. По потреблению тока питания такой датчик очень экономичен и прост по конструкции. Поэтому магнитные датчики могут найти применение на станкостроении, робототехнике, на автотранспорте, в системах аварийной защиты, охранной сигнализации и других отраслях народного хозяйства.

 

1. Како Н., Яманэ Я. Датчики и микро-ЭВМ. Л: Энергоатомиз дат, 1986г.

2. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М: Мир, 1982г.

3. П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники т.2, М: Мир, 1984г.

4. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. М: Радио и связь, 1990г.

 

www.referatmix.ru

Герконовые датчики уровня

Герконовые датчики уровня предназначены для непрерывного мониторинга уровня жидкости и являются самым простым вариантом автоматизации контроля уровня.


Работа герконовых уровнемеров строится на использовании магнита и специальных герконовых контактов. Измерительный элемент датчика состоит из направляющего стержня и магнитного поплавака, свободно перемещающегося вдоль стержня. Для проведения мониторинга измерительная часть датчика погружается в контролируемую среду. По мере изменения уровня продукта поплавок перемещается вверх или вниз по стержню, воздействуя на установленные герконовые контакты датчика. В зависимости от настроек герконовые контакты при приближении магнита замыкаются или размыкаются, вызывая срабатывание датчика. В результате формируется выходной сигнал управления, который передается на подключенное оборудование. Обратное прохождение магнитного поплавка вызывает возврат контактов в исходное положение и обратное переключение датчика.


Современные герконовые датчики уровня жидкости выпускаются в разнообразных вариантах, отличающихся конструктивным исполнением, а также рабочими характеристиками и совместимостью приборов. Так в зависимости от модели герконового датчика можно выбрать вариант с необходимой длиной измерительного элемента. Большинство моделей предусматривают возможность дополнительного удлинения измерителя. Благодаря простоте конструкции и надежности результатов измерения уровня датчики герконового типа могут применяться как для непрерывного измерения уровня, так и для сигнализации предельных значений. Также датчики могут иметь несколько пар герконовых контактов для измерения нескольких уровней продукта на разной высоте, например, для контроля верхнего и нижнего значения уровня, контроля процесса наполнения емкости или для решения других задач.

Магнитные поплавковые уровнемеры с герконовыми контактами применяются для контроля уровня различных видов жидких продуктов, а также подойдут для контроля некоторых видов сжиженных газов. При этом свойства продукта практически не влияют на результат измерения.

Современные герконовые датчики уровня имеют большое число разнообразных вариантов исполнения, подходящих для работы в различных, в том числе суровых промышленных условиях. Помимо стандартных общепромышленных моделей также выпускаются взрывозащищенные варианты, модели для высокого давления и повышенных температур, а также других специфичных условий эксплуатации. Разнообразие моделей также позволяет выбрать подходящий вариант по типу выходного сигнала для работы с различными видами оборудования. Возможности датчиков и разнообразие моделей позволяет подобрать вариант для работы практически во всех отраслях промышленности.


По сравнению с другими видами измерителей уровня герконовые уровнемеры имеют ряд преимуществ. Так по сравнению с ультразвуковыми или радарными уровнемерами герконовые датчики отличаются более низкой стоимостью. Герконовые датчики мало чувствительны к возможному образованию пены или пыли на поверхности продукта.

При этом важно помнить, что контакты герконовых датчиков уровня чувствительны к внешним магнитным полям, поэтому не рекомендуется использовать датчики вблизи оборудования, создающего большие внешние электромагнитные шумы и помехи, или выбирать модели с надежной изоляцией и экранированием датчика от внешних влияний. Также герконовые датчики могут быть чувствительны к внешним воздействиям, вибрациям и ударным нагрузкам. В отличие от емкостных и бесконтактных датчиков контроля уровня магнитные датчики с герконовыми контактами имеют большие размеры и вес.


При регулярном обслуживании недостатки приборов могут быть сведены к минимуму. В случае необходимости измерения уровня в условиях возможного частого возникновения внешних электромагнитных помех или повышенной вибрации рекомендуется выбрать другие виды уровнемеров, например, ультразвуковые. При невозможности использования других вариантов измерителей уровня для корректной работы герконовые датчики необходимо изолировать с помощью защитных экранов от возможных электрических и магнитных помех, а также внешней вибрации.


В статье приведен общий обзор современных герконовых датчиков уровня. Для выбора конкретной модели герконового датчика необходима консультация технических специалистов. Инженеры компании «РусАвтоматизация» помогут в подборе датчиков и оборудования в соответствии с поставленными задачами и существующими технологическими процессами.

rusautomation.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *