Герконовый датчик что это такое

Герконовый датчик

В этой статье, мне хотелось бы обсудить важность использования герконовых датчиков в системах охранной сигнализации. Считаю, что герконовый датчик незаменим и необходим для обеспечения безопасности любого объекта.
Мое, сугубо личное мнение, подтверждается тем фактом, что герконовые датчики включены в состав охранной сигнализации серьезных организаций, таких как банки, бизнес центры и другие, которые мне приходилось обслуживать на протяжении многих лет. Да и сами посудите. Эти датчики обеспечивают, что то вроде авангардного рубежа охраны — они срабатывают в первую очередь, а уж потом вступают в дело ик датчики, радиолучевые и другие, установленные внутри помещений.

В статье приведена следующая информация:

1. Что такое герконовый датчик
2. Принцип действия
3. Конструкция
4. Разновидности и особенности
5. Обоснования для использования в системах охранной сигнализации

Герконовый датчик — это

оповещатель, использующий в своей основе магнитно-контактный метод реакции и широко применяющийся в системах безопасности благодаря своим качествам, таким как — надежность, экономичность, миниатюрность, безотказность. Все эти характеристики достигаются за счет простоты конструкции, отсутствия необходимости подключения к источнику питания, герметичной конструкции герконовой части датчика.

Принцип действия герконового датчика основан на способности мягкой (пружинящей) металлической пластины изменять свое положение под воздействием магнитного поля. Наглядно это выглядит так: при поднесении магнита к герконовой части датчика, мягкая пластина притягивается к магниту или отклоняется от него, в зависимости от поляризации магнитного поля, что приводит к замыканию или размыканию контактов датчика.

Конструкция герконового датчика.

Как правило, герконовый датчик состоит из двух частей. Первая — это герконовая часть, состоящая из геркона в пластмассовом или силуминовом корпусе, с выводами контактной группы для подключения к шлейфу сигнализации. Вторая — магнитная часть, состоящая из магнита в аналогичном корпусе.

Конструктивные особенности.

Герконовые датчики конструктивно подразделяются на накладные и врезные, в пластмассовом и силуминовом корпусе. Основным отличительным свойством конструкции является то, что контактные пластины геркона заключены в герметичный стеклянный корпус, что препятствует окислению контактных поверхностей.

Разновидности герконовых датчиков

Накладные датчики — это тип датчиков, применяемых для блокировки окон и дверей и монтирующихся непосредственно на поверхность дверного полотна, открывающейся части оконной рамы (магнитная часть), на дверную или оконную коробку (герконовая часть).

Врезные датчики.

Данный тип используется, как правило, для дверей. При этом магнитная часть врезается вертикально в верхнюю кромку полотна двери, как можно ближе к краю (дальше от вертикали петель, ближе к вертикали ручки).

Герконовая часть врезается в верхнюю балку дверной коробки с соблюдением строгого совпадения частей датчика (по вертикальной оси) при закрывании двери.

Тип исполнения корпуса.

В большинстве случаев, герконовые датчики изготовлены в пластмассовом или силуминовом корпусе. При этом, датчики в пластмассовом исполнении корпуса допускается применять для конструкций дверей и окон , не включающих в себя металлические элементы.

Датчики в силуминовом исполнении корпуса чаще всего используются для металлических дверей.

Особенности применения.

Герконовые датчики накладного исполнения в пластмассовом корпусе применяются для деревянных и МДФ дверей, металлопластиковых, алюминиевых и деревянных оконных рам.
Герконовые датчики врезного исполнения в пластмассовом корпусе применяются для деревянных и МДФ дверей.
Герконовые датчики врезного и накладного исполнения в силуминовом корпусе применяются для деревянных, металлических и МДФ дверей.
Допускается применение датчиков врезного исполнения в пластмассовом корпусе для металлических дверей, но, строго определенных типов, исключающих, по конструкционным особенностям, размагничивание магнитной части датчика.

Обоснования для использования в системах охранной сигнализации.

Использование герконовых датчиков в системах охранной сигнализации переоценить нельзя.

Во первых — данный тип датчиков обеспечивает 100% срабатываний.

Во вторых — минимальное (при условии правильной установки) количество ложных срабатываний.

В третьих — стоимость датчиков этого типа существенно ниже стоимости датчиков включающих в себя электронные схемы.

В четвертых — экономичность и простота установки. Герконовый датчик не включает в себя электронных схем, что, в свою очередь, обеспечивает минимальное количество неисправностей и независимость от электропитания. Для подключения герконовых датчиков используется только двухпроводный шлейф сигнализации, что позволяет использовать один стандартный сигнальный провод (четыре жилы) на два датчика.
Для усиления надежности системы охраны, возможно, комбинировать использование герконовых датчиков с установкой ик штор (о них я рассказывал в статье об ик датчиках) или датчиков разбития стекла.

Приобрести герконовые датчики возможно, к примеру в интернет магазине «Алпа технолоджи»

Геркон: принцип действия, характеристики, герконовые датчики и их применение

Измерения электрических параметров герконов должны проводиться в нормальных климатических условиях, в режимах и условиях, указанных в технических условиях на герконы конкретных типов. Во время измерений влияние паразитных внешних магнитных и электрических полей должно быть исключено или уменьшено, а также не должно быть вибраций герконов, вызывающих изменение параметров.

При измерении электрических параметров геркон должен управляться измерительной катушкой без ферромагнитных материалов. Требования к измерительной катушке и положению геркона в катушке должны соответствовать техническим характеристикам типа геркона.

Что такое рид и как он используется в повседневной жизни?

Герконовый переключатель – это термин, обозначающий контакт с магнитным приводом в герметичном корпусе. Такой радиоэлемент выглядит как вытянутая лампочка. Внутри колбы создается вакуум. Контакты геркона должны перекрываться по длине, но располагаться близко друг к другу. Таких контактов может быть несколько. Они направлены в разные точки, чтобы замкнуть цепь.

Когда магнит приближается к контактам, контакты геркона срабатывают и входят в контакт друг с другом. Когда магнитное поле перестает действовать, цепь размыкается. Герконовые переключатели могут использоваться во многих различных типах датчиков, переключателей и других устройств. В данной статье приводится подробное описание механизма герконового переключателя и его применения.

Герконовые реле – это устройства, состоящие из геркона и управляющей катушки. Они также могут быть герконами, гезаконами и герконовыми выключателями. Первые предназначены для силовых цепей, вторые обладают эффектом памяти, а третьи предназначены для высоковольтных приложений.

Свойства герконов

• Магнитная управляемость;
• Герметичное уплотнение;
• Компактность;
• Дискретный режим работы.

В настоящее время герконовые датчики заменяются датчиками Холла, которые представляют собой твердотельные полупроводниковые устройства. Вот несколько фотографий герконов в обычном использовании.

Теперь все это нужно как-то исправить. Поэтому я нарезал стержень от клеевого пистолета небольшими кусочками:

Герконовый выключатель (замкнутый контакт), нормально разомкнутый.

Я купил эти датчики по совету одного из предыдущих отзывов.
Здесь нет ничего особенного, так как принцип их работы прост, но один из моих друзей заинтересовался этим и решил написать этот небольшой обзор.

Принцип работы

Тростник (тростникзапечатанный связаться сэто стеклянная колба с двумя гибкими ферромагнитными контактными пластинами внутри, которые, будучи погруженными в магнитное поле, соединяются вместе, образуя контакт, через который течет ток.
Конус обычно заполнен инертным газом или содержит вакуум. Пример того, как это работает, схематично показан в анимации ниже, где обычный магнит находится в поднятом состоянии.

То, почему пластины закрываются и открываются, объясняется наличием магнитного поля. Как упоминалось выше, сами пластины являются ферромагнитными, т.е. они активно притягивают магнит и в то же время сами активно притягиваются магнитом. Обычное железо обладает аналогичными свойствами. Магнит имеет два полюса, северный и южный, и магнитные линии всегда идут от северного полюса к южному. Когда магнит находится рядом с герконом, магнитные линии также будут проходить через эти гибкие пластины. В данном примере северный полюс магнита находится слева, а южный – справа. Поэтому край верхней пластины становится южнополярным, а край нижней пластины – северополярным – в результате происходит короткое замыкание пластин. Когда магнит удаляется, пластины раскрываются благодаря своей эластичности. Если магнит неправильно расположен по отношению к этим пластинам, магнитные линии будут проходить через них неравномерно, и контакты не будут замыкаться.

На рынке представлены три основных типа герконов:
1) Нормально открытые (наблюдаемые), которые нормально открыты, но при погружении в магнитное поле цепь замыкается.
2) Нормально замкнутые, принцип действия обратный: в нормальном состоянии контакты замкнуты, но при погружении в магнитное поле контакты размыкаются.
3) Герконовые переключатели, – в отличие от первых двух, уже имеют внутри 3 штырька и 3 пластины соответственно. В состоянии покоя одна пара контактов закорочена, после погружения в магнитное поле – уже другая.

Герконы также выпускаются в виде герконов с высоким током или ртутных герконов, в которых контактные площадки смачиваются каплей ртути для гашения вибрации контактов. Основное применение герконов – в системах безопасности и автоматизации, самый простой пример – автоматическое включение действия при открытии двери или окна, например, подача сигнала тревоги. Герконовые реле используются в качестве базы для герконов – в высоковольтных установках они используются для защиты от сверхтока, в этом случае геркон помещается в катушку.

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

Размеры соответствуют 2х14 мм.

Я собрал простую схему на печатной плате со светодиодом, в гнездо которого поместил геркон, чтобы проверить его работу, поднеся его к плоскому неодимовому магниту, а поскольку магнитные поля имеют разные полюса, контакты в герконе замыкаются только при направлении магнита лицевой стороной вниз и поперек.

В других положениях магнита контакты геркона не будут замкнуты:

Пример с магнитами от двигателя: при повороте на одну сторону контакты замыкаются, на другую сторону реакции нет. Поэтому стоит принять этот момент во внимание.

Как меняется состояние пластин – под увеличением с помощью цифрового микроскопа

Кроме того, было бы неплохо показать простой визуальный тест работы этого датчика с помощью какого-либо действия, когда открывается/закрывается дверь в комнату или включается настольная лампа с помощью релейного модуля.

Во-первых, необходимо подключить сам геркон.

Нанесите кусок термоусадки, который вы обжимаете горячим воздухом.

Один штифт должен быть согнут. Но в этот момент я столкнулся с первым блином – после сгибания штыря почти до основания лампочки стекло разбилось, и геркон стал бесполезен:

Чтобы избежать этого, необходимо было удалить проводник на 1-2 мм от основания колбы, согнуть его пинцетом и только потом разогнуть:

Второй провод немного короче, вместе с термоусадкой.

Припаяйте провод к обоим контактам провода

Теперь вам нужно как-то все это исправить. Так, небольшими кусочками я нарезал палочку из клеевого пистолета:

Я нанес еще немного термоусадки на верхнюю часть геркона и поместил несколько обрезков горячего клея на основание:

Я дунул на него горячим воздухом.

Уберите излишки клея.

Это просто вопрос нескольких вещей. Прикрепите магнит к двери, а геркон – к стене напротив магнита. Даже обычная клейкая лента была достаточно хороша для демонстрационного теста, потому что с нее легко все снять.

Магнит и геркон расположены друг напротив друга.

Электронная и программная часть проста: плата Pro Mini настроена на внешнее прерывание, где контакт прерывания подключен к плате питания через тот же геркон, и пока дверь закрыта и рядом с герконом находится магнит, цепь замыкается, контроллер переходит в спящий режим и реле, управляющее лампой, отключается. Как только дверь открывается и магнит отводится в сторону, геркон размыкается, генерируется внешнее прерывание, которое вызывает импульс на реле и включение светильника.

Существует множество бытовых применений, особенно с простыми и недорогими контроллерами Attiny13 или, если конструкция очень проста, с транзисторами. Благодаря своим небольшим размерам герконы могут быть ловко спрятаны от посторонних глаз. Я буду использовать его в новой версии системы GSM-сигнализации с низким энергопотреблением, но мне придется подождать еще несколько компонентов, чтобы полностью собрать ее. К минусам я бы отнесла хрупкость капсулы и ее восприимчивость к другим магнитным полям. С другой стороны, утверждается, что он имеет длительный цикл открытия и закрытия благодаря герметичному уплотнению внутри капсулы. Что ж, посмотрим.

В системах безопасности герконы используются в качестве реле. Датчик безопасности состоит из магнита и геркона. Простейшее герконовое реле состоит из обмотки и геркона.

Герконовые выключатели. Типы и конструкция. Свойства и эксплуатация. Приложения

Коммутационные устройства или контакты используются в радиотехнике и электронных устройствах. В электромагнитном реле контакты являются ненадежными конструкциями и имеют металлические детали трения. Они изнашиваются, и эффективность реле снижается. Герконовые переключатели представляют собой герметичные контакты с магнитной активацией. Герконовые переключатели были изобретены для обеспечения высокой производительности и увеличения срока службы. Первые герконы были изобретены в 1930-х годах, а герконовый выключатель был изобретен в 1922 году.

В настоящее время герконовые контакты не находят широкого применения; их постепенно заменяют датчики Холла. Однако есть места, где герконовый выключатель не имеет конкурентов: он прост в использовании, имеет бесконтактный контакт и гальванически изолирован. Магнитоуправляемый контакт до сих пор используется в электронике. Герконовые выключатели устанавливаются там, где требуется долговечность коммутации, надежность в эксплуатации. Они входят в состав различных датчиков, реле, переключателей положения.

Как и все контактные группы, герметичные контакты делятся на типы в соответствии с их функцией:

• Закрытие.
• Переключение.
• Разрыв контакта.

Герконовые выключатели делятся на группы по конструкции и технологии изготовления:

• Сухой.
• Сухие герконовые контакты.

Сухие магнитные контакты работают как обычные контакты. В ртутных образцах внутри стеклянного корпуса находятся контакты с каплей ртути. Капля ртути необходима для смачивания контактов во время работы для улучшения контакта, снижения переходного сопротивления и устранения дребезга контактов.

Дребезг – это вибрация группы контактов, когда она приводится в действие для замыкания или размыкания. Однократное срабатывание вызывает ложное переключение сигнала передачи и увеличивает время отклика. Если в усилителе звука во время включения сигнала произойдет размыкание, звук будет искажен, и это повлияет на работу усилителя. При использовании герконов в цифровых схемах подавляйте колебания с помощью триггерных фильтров RS или RC-цепочек. Герконовые контакты используются в микроконтроллерных схемах, где дребезг геркона устраняется программно, что снижает скорость работы схемы.

Дизайн

Конструкция контакта с магнитным приводом выполнена из стеклянного цилиндра. Цилиндр содержит контакты, которые сделаны из магнитных сердечников, приваренных к наконечникам ламп. Внешние части магнитопроводов подключены к источнику питания. Это можно увидеть на диаграмме.

1. Колба изготовлена из стекла.
2. Коммутационный контакт.
3. Стационарный контакт.

Наиболее распространенными являются герметичные размыкающие контакты. Они имеют контакты из прямоугольной проволоки с ферромагнитными свойствами. Сердечники также могут быть изготовлены из пермаллоевой проволоки. Это зависит от размера и емкости герконового датчика. Контакты также покрываются родием, золотом и т.д.

В колбу закачивается инертный газ или создается вакуум. Это предотвращает образование коррозии и ржавчины в датчике геркона. При изготовлении герконов необходимо учитывать, что между сердечниками имеется зазор.

Обращение с тростником

Простой герконовый переключатель имеет два сердечника с контактами, обладающими повышенной магнитной проницаемостью. Они помещены в герметичный стеклянный цилиндр, содержащий инертный газ или смесь газов. В цилиндре создается давление 50 кПа. Инертная атмосфера предотвращает окисление контактов.

Цилиндр герконового реле размещается внутри управляющей обмотки, которая подключена к постоянному току. Когда реле находится под напряжением, создается магнитное поле, которое проходит через сердечники контактов, через зазор и замыкается в управляющей катушке. Магнитный поток создает тяговое усилие, которое соединяет контакты друг с другом.

Чтобы сопротивление контактов было как можно ниже, их поверхности покрываются серебром, радием, палладием и т.д. При отключении питания усилие в катушке геркона исчезает, и пружины размыкают контакты. В герконовых реле нет поверхностей трения на компонентах, контакты выполняют несколько функций, совершая работу магнитопровода, проводника и пружины.

Чтобы уменьшить размер катушки магнита, плотность тока увеличивается. Для намотки катушки используется эмалированная проволока. Детали геркона штампуются, соединения выполняются пайкой или сваркой. Магнитные экраны используются в герконах для уменьшения области состояния активации.

Пружины в герконовых реле устанавливаются без дополнительного напряжения и срабатывают мгновенно, без потери времени на запуск. Вместо электромагнита можно также использовать постоянные магниты. Такие реле называются поляризованными герконами. Контактное усилие геркона определяется магнитной силой катушки, в отличие от обычных электромагнитных реле, где усилие определяется пружинами.

Герконовый выключатель действует по-разному, когда он размыкается. Релейная магнитная система намагничивает сердечники с одинаковой магнитной силой, которые отталкиваются друг от друга и размыкают цепь.

В герконовом переключателе один из трех контактов замкнут и изготовлен из немагнитного металла. Два других контакта изготовлены из ферромагнитного компаунда. Под воздействием магнитного поля разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутый немагнитный контакт размыкается. Хотя всегда существует магнитное поле, например, поле Земли, его недостаточно для приведения в действие геркона, и поэтому оно игнорируется.

Применение тростника

Используются герконовые выключатели и датчики:

• Медицинские и коммуникационные устройства.
• Аппараты для водолазов.
• Синтезаторы и клавишные инструменты.
• Испытательное оборудование, измерительные приборы.
• Оборудование для автоматизации и безопасности.

В системах безопасности герконы используются в качестве реле. Датчик безопасности состоит из магнита и геркона. Простейшее герконовое реле состоит из обмотки и геркона.

Преимуществами герконового реле являются:

• Небольшой размер, простой дизайн.
• Защита от влаги, обгорания контактной группы.
• Отсутствие трущихся частей.

Такие датчики на герконовых реле широко используются, но имеют такие недостатки, как восприимчивость к механическим повреждениям. Это большой недостаток при использовании во многих системах.

В системах сигнализации герконы незаменимы. Датчик легко устанавливается. Когда дверь закрыта, контакт геркона замкнут. Когда дверь открывается, магнит, прикрепленный к дверной раме, отходит от геркона, магнитная сила уменьшается, цепь питания размыкается. Это сигнал, который активирует сигнальную цепь.

Аналогичная ситуация возникает при использовании геркона в лифтах. Герконовые выключатели используются для определения местоположения автопогрузчика. Используя магниты и герконы, можно легко управлять осветительным оборудованием. В счетчике электроэнергии также имеются герконы.

Указания по использованию

При использовании герконов или датчиков можно дать несколько советов, учитывающих нюансы применения таких устройств:

• При установке герконов следует по возможности избегать источников ультразвука, так как они могут негативно влиять на электрические параметры датчика, изменяя их.
• Находящийся рядом источник магнитного поля также может изменить характеристики и свойства магнитного переключателя.
• Реле и герконовые датчики опасаются ударов и механических повреждений. Инертный газ внутри датчика может выйти при ударе из-за утечки газового резервуара. Это приведет к тому, что герконовый выключатель не будет работать.
• При пайке следуйте инструкциям производителя геркона.

Герконовые переключатели

Герконовые выключатели характеризуются большим разбросом коэффициента возврата из-за погрешности изготовления. Для увеличения номинальной мощности и коммутационного тока герконовые реле оснащаются вспомогательными контактами для гашения дуги.

Такие реле называются герконами или герметичными силовыми контактами. В продаже имеются герконовые выключатели с номинальным током до 180 ампер. Частота переключений достигает 1200 переключений в час. Герконовые выключатели используются для запуска асинхронных электродвигателей мощностью до 3000 Вт.

Ферритовое герконовое реле

Это особый класс герконовых реле с ферритовыми сердечниками. Они обладают функцией памяти. Чтобы произвести переключение в герконах этого типа, необходимо подать импульс тока обратной полярности для размагничивания ферритового сердечника. Они называются контактами памяти или гезаконами.

В этой статье мы поговорим о герконах. Слово “геркон” означает герметично закрытый магнитоуправляемый контакт. Герконовый переключатель – это маленький продолговатый пузырек с парой гибких контактов из ферромагнитного металла внутри. Контакты перекрываются, но находятся в непосредственной близости друг от друга, таких контактов может быть несколько, для разных активаций (закрытие или открытие). Когда магнит подносится близко (или открыто) к геркону, контакты замыкаются.

Что такое герконовый переключатель?

В этой статье мы поговорим о герконах, слово геркон означает: замкнутый контакт с магнитным приводом. Герконовый переключатель представляет собой небольшой продолговатый пузырек с полым воздухом, внутри которого находится пара гибких контактов из ферромагнитного металла. Контакты перекрываются, но находятся на небольшом расстоянии друг от друга, и их может быть несколько, для различных активаций (закрытие или открытие). Контакты замыкаются (или размыкаются) при приближении магнита к геркону.

Герконы могут использоваться в датчиках (например, датчик скорости на велосипеде), переключателях и т.д…. В прошлом герконы использовались в реле, на геркон наматывалась катушка с несколькими сотнями витков (сопротивление обмотки могло достигать 500-1500 Ом) и при подаче напряжения контакты геркона замыкались, в настоящее время герконы используются редко.

Преимущества герконовых реле:
Полная герметизация контактов позволяет использовать герконовые реле в различных средах с высокой влажностью, пылью и т.д.
Высокая скорость, что позволяет использовать герконовые реле при высоких частотах коммутации.
Гальваническая развязка коммутационных цепей и цепей управления герконовых реле. Расширение функциональных областей применения герконовых реле.
Надежная работа в широком диапазоне температур

Недостаток герконовых реле:
Восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер защиты от внешних воздействий.
Деликатный корпус геркона, чувствительный к ударам.
Низкая коммутационная способность герконов.
Возможность самопроизвольного размыкания контактов геркона при больших токах.

Герконовые переключатели обозначены на схемах следующим образом:

Особенности и преимущества герконов:
Как уже упоминалось, контакты геркона находятся в вакууме или инертном газе и, следовательно, плохо горят во время работы, даже если между контактами при замыкании или размыкании возникает искра.
Тростник довольно долговечен, если не бить тростник и не пропускать очень большие токи, то срок службы тростника бесконечен.
Герконовый переключатель практически бесшумен во время работы, слышно только дребезжание контактов.
Относительно высокая скорость работы.

Недостатки герконов:
Герконовые переключатели очень хрупкие, корпус геркона обычно сделан из хрупкого стекла, поэтому их нельзя использовать в средах с сильной вибрацией и ударами.
Для их активации необходимо создать или применить магнитное поле.
Иногда контакты геркона заедают, это происходит после прохождения больших токов и искр при срабатывании контактов, такой геркон следует заменить, герконы в основном используются для коммутации малых токов. На фотографии ниже показан герконовый выключатель с обгоревшими контактами.

Использование герконов

Как уже упоминалось, чаще всего герконы используются в системах сигнализации, их размещают на дверях, окнах… Когда вы открываете дверь, магнит (который находится на двери) проходит мимо геркона и замыкает его. Вы можете заставить любое устройство включаться, когда оно подносит магнит к геркону, например, включить компьютер, или заставить мотор скутера работать только тогда, когда магнит поднесен к датчику, поставить в качестве датчиков контроля положения, чтобы при поднятии объекта срабатывали сирены, или прикрепить геркон к колесу велосипеда для контроля скорости, давайте посмотрим на эту схему ниже!

Можно также использовать батарейку 1,5 В, все зависит от типа используемого индикатора, величина резистора R1 подбирается экспериментально так, чтобы при максимальной скорости стрелка прибора была почти максимальной. Конденсатор C1 устанавливает время падения указателя прибора. Геркон крепится к вилке велосипеда, а магнит – к спице. Расстояние от геркона до магнита должно быть как можно короче. При вращении колеса магнит будет периодически проходить мимо геркона и замыкать его контакты.

Время срабатывания – Время между приложением магнитного поля и замыканием контактов геркона.

Заключение

В современном мире с каждым днем появляется все больше “умных вещей”, которые значительно облегчают наши повседневные задачи. Большую роль в этом сыграли тростниковые датчики. Их фантастическая надежность, четкая реакция, отсутствие необходимости в питании, простота использования и отличные коммутационные свойства для цепей со слабыми сигналами сделали герконы одними из самых распространенных электронных компонентов, используемых везде – от холодильников до самолетов.

Геркон: технические характеристики, принцип работы, примеры применения

Любые механические контакты подвержены износу. Чтобы уменьшить влияние этого деструктивного фактора, в первой половине прошлого века было разработаны магнитоуправляемые коммутационные устройства, контактная группа которых помещалась в вакуумную колбу. В СССР такие элементы получили название «Геркон», по сокращению от «герметизированный контакт», в англоязычной технической документации принято название «reed switch».

Давайте рассмотрим принцип действия этих устройств, конструкцию, основные характеристики, достоинства и недостатки. В завершении статьи будет приведена пара полезных схем, где используются герконы.

Внешний вид и особенности конструкции

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

А) внешний вид геркона; В) обозначение на принципиальных схемах

С конструктивным исполнением, можно ознакомиться на рисунке 2.

Конструкция геркона

Обозначение:

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

Разновидности

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

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

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

Принцип действия

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

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

Принцип работы нормально-разомкнутого геркона

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

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

Принцип действия нормально-замкнутого геркона

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

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

Срабатывание переключающего геркона

Основные параметры

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

• N_max – число, указывающее максимально допустимое количество срабатываний без изменения основных характеристик.
• V_cp – величина отображающая интенсивность поля необходимую для реакции устройства. В технической терминологии данную характеристику называют магнитодвижущей силой.
• V_отп – величина соответствующая силе размыкания.
• t_cp — время, необходимое на срабатывание контактной группы.
• t_отп – интервал времени, необходимый на отпускание.
• Последние два параметра наиболее значимые из механических характеристик, поскольку описывают скорость коммутации.
• Теперь перечислим основные электрические характеристики:
• R_K – сопротивление между контактами в замкнутом состоянии.
• R_ИЗ – сопротивление разомкнутых контактов.
• U_ПР – напряжения пробоя, данная характеристика зависит как от предыдущего параметра, так и расстояния между группой контактов. Помимо этого на электрическую прочность влияет наполнение колбы.
• P_max – коммутируемая мощность.
• C_K – емкость, образуемая разомкнутыми контактами.

Как осуществляется управление?

Управлять герметичным коммутатором можно двумя способами:

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

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

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

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

Упрощенное изображение конструкции герконового реле

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

Плюсы и минусы

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

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

Характерные недостатки:

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

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

Примеры практического применения в быту

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

Схема управления освещением прихожей

Обозначения:

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

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

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

Простая домашняя сигнализация

Герконовый датчик и принцип его работы

Использование датчиков необходимо в системах, где необходим постоянный мониторинг состояния. Обычно это охранные или пожарооповещательные системы. Они бывают разными, однако наиболее известные, простые и дешевые — герконы. Подробнее о том, что такое герконовые датчики и для чего они нужны — читайте в статье.

Что такое герконовый датчик

И в первую очередь, говоря о герконе, нужно определить, что это такое. Герконовый датчик — это электромеханическое устройство, благодаря которому можно разомкнуть или замкнуть электрические контакты. Все это происходит под воздействием магнитного поля, источником которого обычно выступает электро- или постоянный магнит.

Если немного затронуть этимологию его названия, то само слово «геркон» является результатом совмещения слов «герметичный» и «контакт». Это также описывает его конструкцию и дальнейший принцип работы, потому что дает понять, что датчик сделан из ферромагнитных пластин, помещенных в стеклянную капсулу. Подобное позволяет ему нивелировать любое внешнее воздействие, а также быстро реагировать при изменении.

Принцип работы

И когда мы знаем, что такое геркон, разберем принцип его работы. Ближайшей аналогией по отношению к нему можно считать выключатель, потому что его конструкция представляет следующее: реле из двух токопроводящих сердечников, которые расположены в герметичном пространстве с инертной средой. Последнее необходимо для избавления от окисления.

Непосредственное же замыкание производится посредством размещения вокруг колбы управляющей обмотки. В нее поступает постоянный ток и, после того как подается питание, обмотка создает магнитное поле. Оно же оказывает действие на сердечники, что в итоге приводит к замыканию — это полный принцип действия геркона.

Следовательно, что при отключении питания нивелируется магнитный поток, а контакты размыкаются. Так надежность геркона, благодаря которой это устройство до сих пор имеет популярность, обусловлена никелированным трением контактов. Помимо, отсутствие какого-либо воздействия в незамкнутом состоянии фактически дает возможность моментального замыкания при необходимости.

Использование постоянных магнитов

Существует также альтернатива в виде использования постоянных магнитов. Их также еще называют магнитными герконовыми датчиками или поляризованными. Вот как он работает: электромагнит заряжает контакты одним и тем же потенциалом, что приводит к их отталкиванию друг от друга. Это в свою очередь размыкает цепь. Нюанс также в том, что в них три контакта: один стационарный и не имеет никакого воздействия магнита, а два других произведены из ферромагнитного сплава за счет чего производится замыкание и размыкание при воздействии магнитного поля.

Существует также несколько видов этого датчика:

• замыкающий: в таком типе есть один разомкнутый контакт;
• переключающий: есть один контакт, отвечающий за переключение;
• размыкающий: есть один замкнутый контакт.

Однако это не единственные различия, что у них есть.

Отличия по конструкции

Помимо всего, герконовые — вне зависимости от типа — датчики, которые имеют различия по их технологиям исполнения. К таковым, как правило, относят:

1. Сухие. Это простая конструкция, у которой есть очевидные недостатки в виде вибрации при замыкании и размыкании. В бытовом плане их проще выразить в щелчках или дребезге, что также может вызвать множественную коммутацию при передаче сигнала. Эффект весьма нежелательный, однако исправить его нельзя.
2. Ртутные. Здесь же внутри конструкции есть немного ртути, что смачивает контакты и нивелирует вибрацию. Благодаря ей также производится снижение сопротивления у контакта.

Выбрать один идеальный не получится, потому у каждого есть свои недостатки. Здесь стоит посмотреть на условия использования оного.

Область применения

Теперь касательно того, как и где применяются герконы. И хотя датчики Холла почти что везде вытеснили их ввиду лучших характеристик, остались области, где их использование вполне оправдано:

1. Синтезаторы и промышленное оборудование. Благодаря конструктивным особенностям полностью исключается появление искры. Это делает незаменимым их использование на том производстве, где есть высокая вероятность взрыва и работа с горючими жидкостями.
2. Бытовые счетчики. Решение относительно надежное, дешевое и проверенное временем. Нет никакой необходимости его замены.
3. Системы охраны и положения. Благодаря молниеносной реакции, и как следствие замыканию, герконы попросту в них незаменимы.
4. Работающее под водой оборудование. Та герметичность, что обеспечивает конструкция, позволяет использовать их под водой. Причем это достаточно надежно даже под давлением.
5. Телекоммуникационные системы и медицинское оборудование. Благодаря универсальности и стабильности они не заменимы в тех устройствах, где нужна продолжительная работа.
6. Механизмы защиты. Здесь речь идет о тех системах, что защищают от перегрузок или короткого замыкания при высоковольтных нагрузках.

Стоит также отметить, что в системах безопасности всегда используют аппаратные приспособление из геркона и магнита для индикации открытия и закрытия дверей. Есть еще решения реле с датчиками и обмоткой, что реализует себя в случаях, когда нужна компактность, влагостойкость и отсутствие подвижных элементов.

Как подключить датчик

Если говорить о том, как подключить геркон, то начать стоит со способов монтажа. Креплений всего два:

• скрытое;
• наружное.

Учитывать также стоит характеристики поверхности, где будет осуществляться монтаж, потому разделяют две «базы» для подключения:

• стальная;
• магнитнопассивная.

Итак, часть реле, которая отвечает за магнитное поле, закрепляется на подвижной части конструкции. Геркон же должен быть установлен там, от чего отходит движущийся элемент. Происходит примерно следующее: движущаяся часть примыкает к стационарной, параллельно производят магнитной поле и замыкая цепь. Если же катушка, благодаря которой функционирует поле, не оказывает никакого воздействия, то происходит размыкание и соответствующая программа сообщит о нарушении. Все достаточно просто, потому что это фактически то, как работают датчики открытия дверей в умных домах.

Особенности установки

К нюансам же, которые нужно учитывать при подключении геркона, относят:

1. Использование в местах, где есть или может быть ультразвук, не рекомендуется, потому как он может сбить датчик и его настройки.
2. Если рядом есть еще один источник магнитного поля — его нужно исключить.
3. Не подвергать колбу ударам, потому как ее деформация приводит к негодности сердечников.

И немного касательно того, как проверить геркон: в первую очередь нужно настроить программу, после проверить работоспособность и, приложить друг к другу еще незакрепленные элементы. После их можно разъединить и посмотреть за реакцией программы, которая отвечает за уведомления. Если все в норме — крепим датчики на нужное место.

Плюсы и минусы

Теперь вкратце о преимуществах:

1. Благодаря герметичности можно использовать на объектах с высокой пожароопасностью.
2. Способность быстрого оповещения, что автоматически допускает использования при высокой частоте.
3. Компактность: минимальный размер — 4 мм.
4. Нет трения поверхностей сердечников.

И также недостатках:

1. Магниты зачастую имеют небольшую чувствительность.
2. Датчик слишком восприимчив к внешним магнитным потокам, что заставляет исключить их из близлежащего радиуса.
3. Материал капсулы всегда тонкое стекло.
4. Низкая частота способствует хаотичному замыканию и размыканию сети.

В итоге присутствует некий баланс, который не позволяет сказать, что все плюсы перевешивают минусы, и наоборот. Некоторым покажется, что это делает устройство спорным, однако на самом деле это дает больше вариантов для выбора.

Использование герконовых датчиков до конца не исчезло и навряд ли когда-нибудь это произойдет. Подобное решение надежно и дешево, что полностью оправдывает его использование. Оно также не применяется в критически важных устройствах, когда выход из строя недопустим, а потому априори не сможет испортить что-либо. И не стоит также забывать о герконовых датчиках уровня воды, благодаря которым можно обезопасить свой дом от затопления.