Геркон что это. Геркон: принцип работы, устройство и применение в системах безопасности

Что такое геркон и как он работает. Каковы основные типы герконов. Где применяются герконовые датчики. Как правильно установить геркон на дверь или окно. В чем преимущества герконов перед другими датчиками.

Что такое геркон и как он устроен

Геркон (герметичный контакт) — это электромеханический коммутационный элемент, состоящий из двух ферромагнитных контактов, запаянных в стеклянную колбу. Основные компоненты геркона:

• Стеклянная герметичная колба
• Два ферромагнитных контакта внутри колбы
• Инертный газ или вакуум в колбе
• Контактное покрытие из драгоценных металлов

Принцип работы геркона основан на воздействии внешнего магнитного поля. При поднесении магнита контакты замыкаются, образуя электрическую цепь. При удалении магнита контакты размыкаются.

Основные типы герконовых датчиков

В зависимости от конструкции и принципа работы выделяют следующие типы герконов:

• Нормально разомкнутые — замыкаются при поднесении магнита
• Нормально замкнутые — размыкаются при поднесении магнита
• Переключающие — имеют три вывода для переключения между цепями
• Сухие — без жидкого наполнителя
• Ртутные — с жидкой ртутью для лучшего контакта

По способу монтажа различают накладные и врезные герконовые датчики. Накладные крепятся на поверхность, врезные устанавливаются в подготовленное отверстие.

Области применения герконовых датчиков

Благодаря простоте конструкции, надежности и долговечности герконы нашли широкое применение в различных областях:

• Охранные системы и сигнализации
• Системы контроля и управления доступом (СКУД)
• Датчики открытия дверей, окон, ворот
• Счетчики импульсов и расхода
• Датчики уровня жидкости
• Датчики положения механизмов
• Автомобильная электроника
• Бытовая техника

В системах безопасности герконы чаще всего используются как датчики открытия. Они позволяют контролировать состояние дверей, окон, люков и других подвижных конструкций.

Преимущества герконовых датчиков

Герконы обладают рядом важных преимуществ по сравнению с другими типами датчиков:

• Простота конструкции и надежность
• Долгий срок службы (до 1 млрд срабатываний)
• Герметичность контактов
• Нечувствительность к пыли и влаге
• Работа в широком диапазоне температур
• Отсутствие механического износа
• Мгновенное срабатывание
• Низкое энергопотребление
• Невысокая стоимость

Эти качества делают герконы оптимальным выбором для многих применений в системах безопасности и автоматизации.

Установка герконового датчика на дверь или окно

Для корректной работы геркона в системе охраны важно правильно его установить. Основные рекомендации по монтажу:

1. Геркон устанавливается на неподвижной части (коробке), магнит — на подвижной (двери/окне)
2. Расстояние между герконом и магнитом в закрытом состоянии — не более 5-10 мм
3. Геркон и магнит должны быть выровнены относительно друг друга
4. Для металлических дверей используются специальные усиленные модели
5. Провода прокладываются скрытно, в гофре или кабель-канале
6. После установки обязательно проверяется работоспособность

Правильный монтаж обеспечит надежную работу геркона и минимизирует количество ложных срабатываний.

Особенности подключения герконов в системах безопасности

При использовании герконов в охранных системах необходимо учитывать следующие нюансы:

• Герконы подключаются к шлейфам сигнализации последовательно
• Для защиты от саботажа применяются оконечные резисторы
• В одном шлейфе можно объединять до 10-20 герконов
• Для повышения помехозащищенности используются экранированные кабели
• При большой длине линий ставятся дополнительные резисторы
• Беспроводные герконы имеют встроенный радиопередатчик

Грамотное подключение герконов обеспечит надежную работу всей системы охраны объекта.

Применение герконов в системах контроля доступа

В СКУД герконовые датчики выполняют несколько важных функций:

• Контроль состояния дверей (открыто/закрыто)
• Фиксация фактов прохода
• Определение попыток взлома
• Организация шлюзового режима прохода
• Управление освещением при открытии двери
• Блокировка турникетов и электрозамков

Интеграция герконов в СКУД позволяет создать эффективную систему контроля и разграничения доступа на объекте.

Выбор герконового датчика для конкретных задач

При подборе геркона необходимо учитывать следующие параметры:

• Тип конструкции (накладной/врезной)
• Коммутируемый ток и напряжение
• Чувствительность и рабочий зазор
• Температурный диапазон эксплуатации
• Степень защиты корпуса (IP)
• Материал охраняемой конструкции
• Требования по маскировке датчика

Правильный выбор модели геркона обеспечит его надежную работу в конкретных условиях применения.

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

Содержание

1. Принцип работы герконового датчика и особенности его установки
2. Как работает YouDo?

30.11.2021 Читать 5 минут

Магнитный геркон является основным компонентом системы контактного реле в различных электромагнитных схемах. А 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.

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, сообщающих об открытии конструкции, на двери, ворота, окна —для защиты объекта от нежелательного проникновения.

Герконовые датчики отличаются по:

1. Функциональности (замыкающие, переключающие, размыкающие).
2. Технологическим особенностям (сухие, ртутные).
3. Конструкции (разомкнутые, замкнутые, переключающие, разомкнутые ртутные).

Другие исполнители на Юду

• Семен

  Рейтинг: 5

• Валерий

  Рейтинг: 4,9

• Александр

  Рейтинг: 5

• Кирилл

  Рейтинг: 5

• Михаил

  Рейтинг: 5

Найти мастера

Принцип работы герконового датчика и особенности его установки

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 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.

Есть свои хитрости 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.
• Установите очень тонкую металлическую пластину между герконовым датчиком и магнитом. Она послужит защитным магнитным экраном.

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 используются для скрытого и наружного монтажа, для стальных или магнитопассивных конструкций.

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

Как работает YouDo?

Опишите

свою задачу и условия. Это бесплатно и займёт 3–4 минуты

Получите отклики

с ценами от исполнителей. Обычно они приходят в течение 30 минут

Выберите

подходящего исполнителя и обсудите сроки выполнения

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 профессионала, который подключит герконовый датчик недорого и быстро.

Порядок действий

Закрепите магнитную часть системы на открываемой конструкции.

Установите геркон на дверной или оконной коробке.

Между герконовым датчиком и магнитом закрепите тонкую металлическую пластину.

или создать задание на Юду

Задание Марии «Прокладка кабеля»

1 500 ₽

Все сделано быстро и по делу. Рекомендую Романа как отличного специалиста.

Исполнитель задания:

Роман
5,0 1156 отзывов

Создать такое же задание

Оставьте свою реакцию, если было полезно

1

Скачайте приложение и пользуйтесь YouDo где угодно

Наведите камеру телефона на QR-код, чтобы скачать приложение

Вы здесь:

org/BreadcrumbList»>
• Главная
• Мастера по ремонту
• Статьи
• Электрика
  • Ремонт квартир
  • Обои
  • Штукатурка
  • Сантехнические работы
  • Дизайн интерьеров

Что такое Геркон в СКУД | Эра новых технологий

Слово «геркон» является сокращением слов «герметичный контакт». Это сверхточный быстродействующий герметичный переключатель, управляемый магнитным полем.

Первый геркон был разработан в 1936 году американской компанией Bell Telephone Laboratories. Впоследствии они стали широко применяться в качестве датчиков, и на их основе были созданы герконовые реле.

Предназначены герконы для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока. В качестве источника магнитного поля для геркона чаще всего используют постоянный магнит или соленоид.

Количество его срабатываний – до пяти миллиардов раз. На его основе выпускаются датчики магнитного поля и герконовые реле для самых различных применений – от бытовой техники до авиации и космонавтики.

Конструктивно геркон представляет собой 2 ферромагнитных проводника, имеющих плоские контакты, герметизированные в стеклянной колбе, заполненной осушенным воздухом или защитным газом (инертный газ или вакуум). Контактная область обеих пластин имеет напыленное или гальваническое покрытие, выполненное из очень стойкого к эрозии металла (обычно – родий, иридий или рутений). Благодаря оболочке воздействие внешних факторов сводится к минимуму, при этом устройство может функционировать в нормальном режиме. Без внешнего магнитного поля контакты разомкнуты, и между ними есть небольшой диэлектрический зазор. В магнитном поле контакты замыкаются или размыкаются.

Благодаря своему принципу работы геркон широко применяется в охранных системах, системах сигнализации и в СКУД в качестве проводных и беспроводных датчиков открытия. В данном случае геркон состоит из двух частей:

• непосредственно сам датчик (геркон),
• магнит.

Часть с магнитом крепится на подвижную часть блокируемой конструкции – дверь/окно. Часть с датчиком крепится на неподвижную часть – косяк двери/окна.

Когда дверь/окно закрыты, то контакт геркона замкнут. При их открывании магнит, закрепленный на косяке, отходит от геркона, магнитная сила снижается, цепь питания размыкается – состояние датчика меняется. Это служит сигналом для срабатывания схемы оповещения.

Установить датчик не составляет большого труда. При монтаже нужно учесть расстояние при закрытой двери между магнитом и датчиком. Если расстояние будет большим, то датчик не будет работать.

Преимущества реле на герконах:

• Абсолютная герметичность контактов дает возможность применять их в агрессивных средах, при условиях запыленности, влажности и т.д.
• Небольшие габариты, малый вес, простая конструкция датчика.
• Повышенная скорость работы дает возможность применять герконы при высокой коммутационной частоте.
• Безотказность эксплуатации в широком интервале температур (от -60 до +120 градусов).
• Широкая сфера применения в сочетании с функциональностью реле.
• Повышенная прочность электрических контактов.
• Продолжительный срок службы датчика (так как отсутствует трение).

Сфера применения 

Геркон предназначен для определения контроллером состояния дверей, окон и т.п. (открыта/закрыта). Магнитно-контактные датчики открытия двери/окна (извещатели) путём подачи сигнала служат, например, для следующих функций:

• фиксирование состояния двери/окна,
• фиксирование факта прохода,
• фиксирование взлома (несанкционированного прохода),
• организация режима шлюза.

Они также используется для защиты сейфов, ящиков, люков, ворот от преступников. Такие датчики могут не только подавать электрический сигнал и включать звуковую сигнализацию, но и активировать устройства для блокировки дверей, окон на открывание и предметов на перемещение. Также геркон позволяет управлять освещением в коридоре. Например, используя геркон, свет может включаться автоматически, при открытии входной двери. Спустя несколько минут он будет выключаться. При этом, когда уровень освещения нормальный – в течение дня, свет включаться в коридоре не будет.

Приспособления с электромагнитом – устройства, которые отличаются стойкостью к взлому, не поддаются воздействию агрессивной среды, резким колебаниям температур, что делает их максимально надежными.

Датчики открытия двери практически долговечны, а их стоимость достаточно низкая, по сравнению с другими детекторами, которые используются для организации охранной системы. 

Такие приборы используют для безопасности как жилых зданий, так и промышленных объектов.  

Типы 

В зависимости от типа использованных герконов охранные магнитоконтактные извещатели бывают:

• нормально замкнутые – под воздействием магнитного поля размыкают электрическую цепь. Замыкание цепи включает сигнал тревоги;
• нормально разомкнутые  – работают в режиме противоположном нормально замкнутым элементам;
• переключающие – в конструкции присутствует дополнительный контакт. Переключение на замыкание из одного контакта на второй происходит посредством воздействия магнитным полем и наоборот.

Это нужно учитывать при монтаже СКУД.

Геркон относится к охранным датчикам, поэтому его монтаж нужно осуществлять внутри помещения,  оборудованного СКУД.

В зависимости от типа монтажа датчики бывают:

• накладными,
• врезными.

Накладные используют чаще всего. Такие приборы устанавливают на окно или дверь на расстоянии 20 см от линии открытия. Возможна установка прямо на ней. Геркон ставят на неподвижном элементе конструкции, например на дверной или оконной коробке, а магнит – на раме окна или самой двери. Нет необходимости устанавливать гибкий переходник, поэтому опасности в том, что перетрется провод, нет.

Накладные герконы более мощные и габаритные. Они подходят для ворот, металлических люков, контейнеров.

Врезные – это приборы для скрытой установки, они меньше размером. Их монтаж более сложный, так как нужно высверлить отверстие для закладки датчика. При этом очень важно совпадение элементов конструкции на торцевых частях.

Также при подборе модели датчика необходимо учитывать материал исполнения блокируемой конструкции, так как материалы, сильно проводящие магнитное поле (как пример, железо), рассеивают его и ослабляют, что приводит к сбоям в работе. Для установки на магнитопроводящих материалах существуют специальные модели с применением более мощных магнитов и экранированием.

Для качественного монтажа, ремонта и сервисного обслуживания электромагнитных запоров лучше приглашать квалифицированного специалиста. Самая точная, понятная и подобная инструкция не сможет заменить опыт и квалификацию мастера. Со специалистом следует посоветоваться при выборе надлежащего приспособления.

Применение замков со встроенным магнитоконтакным датчиком дает ощутимый эффект, целиком зависящий от грамотного проектирования, качества продукта и монтажа запорного устройства.

Герконы

 

В простонародии геркон (от слов герметичный контакт). Сам чувствительный элемент — это небольшая герметичная стеклянная колбочка, внутри которой находятся две гибкие пластинки из ферромагнетика. Их концы на противоположенных сторонах колбы жестко закреплены, другие же, с небольшим перекрытием, расположены параллельно друг другу. При поднесении магнита пластинки смыкаются. Т.к. сама колбочка довольно хрупкая то ее заключают в пластмассовый корпус. Эта часть устанавливается на дверной коробке. Магнит крепится на двери возле датчика. При открытии двери магнит отдаляется от геркона, контакты размыкаются и система узнает об открытии двери.
За счет простоты устройства такие датчики очень долговечны и надежны, и вместе с тем дешевы. Однако если речь идет о беспроводной системе, то здесь цена будет сопоставима с другими датчиками, что обусловлено стоимостью беспроводного передатчика.
Вообще, если задаться целью и расковырять любой современный датчик открытия двери, мы рано или поздно доберемся до колбочки геркона. В зависимости от типа и назначения датчика может меняться вид корпуса, число герконов внутри корпуса, добавляться различные электронные компоненты.

Классические образцы отечественного «герконостроения» именуются ИО-102-2 и ИО-102-4. Это накладные герконы, отличающиеся друг от друга размерами корпуса. В большинстве случаях их удобно и устанавливать и регулировать, да и в в глаза они не очень бросаются. Врезные герконы ИО-102-5 и ИО-102-6 незаметны при закрытой двери и отличаются размерами и рабочими характеристиками. В отличии от накладных герконов устанавливать и регулировать их обычно сложнее, причем в во многих случаях монтаж надо осуществлять одновременно с монтажем двери. Помимо эстетической составляющей и удобства монтажа во избежание неприятностей необходимо не забывать обращать внимание на рабочие характеристики. Во первых зазоры между магнитом и герконом при которых дверь еще/уже будет считаться закрытой. Причем присутствует явление гистерезиса, в результате которого при закрытии двери зазор при котором контакты замкнутся, гораздо меньше чем зазор при котором разомкнутся контакты геркона при открытии двери. Например для ИО-102-4 минимальный зазор при котором размыкаются контакты равен 45 мм, а максимальный зазор при котором контакты снова замкнутся — 12,7 мм. Так же не следует забывать, что не все герконы предназначены для установки на металлические поверхности, что отдельно указывается в документации на датчики.

ИО-102-2	ИО-102-4	ИО-102-5	ИО-102-6

Для ворот и рольставен зазора, обеспечиваемого обычным герконом, может оказаться недостаточно. Вызвано это в первою очередь большими люфтами, которые могут приводить к ложным срабатываниям. Поэтому для таких случаев предусмотрены специальные «гаражные» герконы (пример — ИО-102-20). Внутри увеличенного и как правило усиленного корпуса, обычно скрывается два геркона соединенных параллельно, и замыкание контактов любого из них приводит к замыканию вывода датчика. Сам вывод в большинстве случаев это пара проводов, спрятанная в гибком переходе, позволяет смонтировать датчик на подвижной части без риска перетереть провода. Так же в комплекте идут усиленные магниты. В результате требуется менее точное позиционирование магнитов относительно датчика и увеличенные рабочие зазоры.

Внутри беспроводных датчиков открытия так же основным элементом является колбочка геркона, а уж вокруг нее строится схема беспроводного передатчика. Внутрь такого устройства производитель вынужден запихнуть не только электронную схему, но и какую-никакую антенну, а так же элемент питания, в результате чего в итоге датчик имеет значительные габариты. В свою очередь габариты во многих случаях затрудняют установку на дверной коробке. Некоторые монтажники решают проблему установив датчик на двери, а магнит на коробке, что не верно — электроника в датчике не любит постоянных ударов, испытываемых дверью при открытии/закрытии, малого может просто банально выпасть со своего места батарейка. Производители предлагают свои способы борьбы с такими случаями — например в некоторых датчиках внутри есть два геркона установленных в разных частях, что уже дает как минимум два способа установки на выбор. Во многих же беспроводных датчиках открытия присутствует вход для подсоединения внешнего геркона, тогда на двери можно поставить любой подходящий геркон, а сам датчик с радиочастью разместить неподалеку в удобном месте.

 

Фотографии вариантов установки герконов на металлических и деревянных дверях можно посмотреть в фотоальбоме.

---

Не нашли в документации ответа на свой вопрос — спросите в форуме или в гостевой (не требуется регистрация).
Нужна дополнительная документация — не стесняйтесь, пишите через почтовую форму или в форуме.

 

Часто задаваемые вопросы о герконах — Ermec

Как работает геркон?

Геркон состоит из пары ферромагнитных язычков, перекрывающих свои свободные концы (площадь контакта) на очень небольшом расстоянии и герметично запаянных в стеклянную трубку. Область контакта покрыта контактным материалом, таким как рутений или родий. В присутствии магнитного поля язычки намагничиваются противоположной полярности, притягивая друг друга и замыкая контакт.
 

 

Каковы преимущества герконовых переключателей?

Бесконтактное переключение
Высокая экономичность
Не требуется ток питания
Не требуется минимальный ток переключения (за исключением, например, вольфрамового материала контактов) защищенная и жесткая среда, так как контакты герметичны
Миллиарды операций при сигнальных нагрузках в течение всего срока службы

Какие существуют типы герконов?

Обычно существует
Форма A, также известная как SPST (Однополюсный, однонаправленный, нормально открытый)
Форма B, также известная как SPST-NC (Однополюсный, однонаправленный, нормально замкнутый)
, Форма C, или переключающий контакт также сокращенно SPDT (Single Pole Double Throw)
Форма E представляет собой бистабильный контакт. Состояние переключения этого типа, также называемого блокирующим, остается неизменным (даже в отсутствие магнитного поля) до тех пор, пока не появится магнитное поле противоположной полярности 9.0003 Кроме того, существует ряд специальных герконов, т. е. для приложений высокого напряжения или ультраминиатюрных типов для имплантатов и т. д.

Что означает «АТ»?

AT означает ампер-витки и является стандартной единицей измерения магнитной чувствительности герконовых переключателей. Значение AT измеряется путем центрирования геркона в стандартной катушке, на которую подается увеличивающийся ток. При определенном токе (амперах) геркон замыкается с помощью магнитного поля, создаваемого катушкой. Это значение срабатывания (или втягивания), рассчитанное как Ампер x количество витков катушки = AT. Уменьшая ток, проходящий через катушку, пока переключатель снова не размыкается, можно получить значение Release (или Drop Out).
Что отличает герконовые переключатели с точки зрения значений AT?
Высокое значение AT = низкая чувствительность. Таким образом, для работы геркона необходимо сильное магнитное поле (соответственно расстояние переключения между магнитом и переключателем будет меньше)
Низкое значение AT = высокая чувствительность, позволяющая управлять переключателем даже при более слабом магнитном поле (соответственно расстояние переключения между магнит и переключатель можно увеличить)

Что такое гистерезис?

Гистерезис — это разница между операциями срабатывания и отпускания геркона. т.е. Контакт геркона замыкается при приближении к магниту на расстояние 10 мм. Однако переключатель снова размыкается при расстоянии магнита 12 мм. Некоторые специальные герконовые переключатели, такие как наш PMC-1406, имеют очень низкий гистерезис (типы с близким дифференциалом).

Какой срок службы у герконовых переключателей?

Срок службы зависит от условий нагрузки. При переключении только сигнальных нагрузок может быть достигнуто от сотен миллионов до нескольких миллиардов циклов переключения. Более высокие нагрузки (например, сетевые приложения или большие токи) могут обеспечить от 10 000 до нескольких миллионов циклов переключения. Обычно срок службы самого геркона намного больше, чем срок службы устройства, включающего геркон. Как правило, для герконов должна быть предусмотрена такая же защита контактов, как и для обычных механических переключателей (варисторы, диоды, RC), чтобы не сокращать ожидаемый срок службы.

Как увеличить расстояние переключения между герконом и магнитом?

Сильный магнит
и/или
чувствительный геркон Оптимизация срабатывания
и/или
(расположение магнита и геркона)

Как добиться максимальной точности переключения геркона. Обеспечивая однополюсное срабатывание, достигается наименьшая возможная разница переключения.

Рекомендуется наименьший гистерезис геркона, так как разница в расстоянии переключения между ON и OFF очень мала для этого типа
Чем меньше допуски для магнита и геркона, тем лучше

В чем разница между током переключения и током переноса?

Перед проведением максимального тока, допустимого для замкнутого контакта (несущий ток), контакты должны соединиться с достаточной силой и площадью, чтобы завершить процесс замыкания (во время замыкания ток переключения является пределом). Вот почему ток переноса обычно превышает ток переключения.

Возможность пайки герконов

Герконы можно припаивать любой из распространенных технологий пайки (волной, оплавлением, паровой пайкой, ручной пайкой).

Поставляете ли вы герконы с осевой лентой?

Нет. Но в качестве альтернативы мы предлагаем герконовые переключатели SMD.

Соответствует ли ваша продукция директиве RoHS?

Да, большая часть нашей продукции не содержит свинца и соответствует директиве RoHS.

 

---

 

 

 

 

Insight — Как Reed Magnet имеет тенденцию притягивать многие вещи

5. Хотя и не воспринимается как реальная сила, но привлекает внимание человека, когда сила, действующая незримо, притягивает к себе вещи. Используя эту силу, люди сделали замечательные изобретения, такие как электромагнит, и открыли такое явление проводимости без потерь, как сверхпроводимость. Среди этих многочисленных изобретений было применение магнетизма для переключения из состояния ВКЛ в ВЫКЛ и наоборот в точных устройствах. Одним из таких переключающих устройств, которое работает не на принципах электричества, а на магнетизме, является геркон.

Герконы работают как электромеханические переключатели реле, в то время как последний проводит ток, первый проводит магнитный поток, который является количественным измерением магнитного поля на поверхности. Герконы, впервые изобретенные Bell Laboratories, сегодня имеют длину всего несколько миллиметров и используются во многих приложениях, начиная от простой кофеварки и заканчивая датчиком дождя и спутниковым телевидением. Давайте посмотрим, как это простое на вид устройство имеет значение.

 

 

Рис. 1. Изображение геркона

Структура

На изображении ниже показан однополюсный однопозиционный нормально открытый переключатель. Один из самых распространенных типов, это простой переключатель, соединяющий две клеммы (SPST). Когда он не используется, переключатель разомкнут и не проводит (нормально разомкнут).

Конструкция геркона понятна с первого взгляда. Как показано на изображении ниже, это сборка соединительных проводов и стеклянной капсулы. Стеклянная капсула герметична (воздухонепроницаема). Это достигается путем частичного отжига капсулы после изготовления геркона. Язычки также подвергаются процессу отжига, как и стеклянная капсула, так что ферромагнитный материал на основе железа и никеля не сохраняет никакого магнетизма после снятия магнитного поля. Герметичность капсулы обеспечивает наименьшее влияние на переключатель переменной температуры окружающей среды и условий давления. Процесс герметизации обычно выполняется при повышенных температурах, чтобы геркон не вышел из строя при высоких напряжениях, таких как 240 В.

 

 

Рис. 2. Внешний вид конструкции геркона вблизи

 

Внутри стеклянной капсулы выводы припаяны к ферромагнитному материалу, обычно никель-железному. Стеклянная капсула защищает ферромагнитные детали от коррозии. Пустое пространство внутри стеклянной капсулы заполнено инертными газами, такими как азот, чтобы ферромагнитные материалы не подвергались коррозии со временем, а переключатель выдерживал высокие напряжения. В переключателях, работающих при высоких напряжениях, внутри стеклянной капсулы создается вакуум, чтобы не возникало напряжения, нарушающего механизм переключения. Любой нежелательный сигнал паразитного напряжения может привести к переменным выходам, особенно при более низких температурах, а при работе при высоком напряжении электрический пробой воздуха вокруг переключателя может нарушить нормальное переключение из-за потери намагничивающих свойств геркона. Материалы при нагреве выше критической температуры (называемая температурой Кюри) теряют свойство магнетизма. Железо-никелевые детали мягкие и напылены очень твердыми и менее реакционноспособными металлами, такими как родий или рутений, чтобы предотвратить отрыв фрагментов язычка от исходного язычка и прилипание к другому язычку. Покрытие из твердого материала обеспечивает мгновенное срабатывание переключателя, а также увеличивает срок его службы. Любой материал, который находится в постоянном контакте с другим материалом, постепенно изнашивается из-за трения и царапин. Такие проблемы могут привести к потере материала из-за холодной сварки. Этому износу противостоит присущее ему свойство, называемое «износостойкостью». Родий и рутений обладают высокой износостойкостью, а также сохраняют свойство металла реагировать на ток. Контактные области перекрывают друг друга, но имеют небольшой зазор и не соприкасаются до тех пор, пока магнитное поле не превысит пороговое значение. Именно контакт этих перекрывающихся областей позволяет магнитному потоку проходить через переключатель.

Соединительные провода покрыты медью, что позволяет выдерживать большие токи и обеспечивает защиту от коррозии.

 

 

Рис. 3. Изображение, показывающее площадь контакта медных соединительных проводов

Тростник

Название «Рид» происходит от тонкой и высокой травы, известной под тем же названием. Ферромагнитный материал вместе с областью контакта напоминает тонкую структуру «камышовой» травы со сплющенным концом. Как следует из названия, язычок является сердцем переключателя и в идеале чувствителен к малейшим изменениям в магнитном поле. Железо-никелевая часть соединяется с соединительными выводами посредством пайки. Железо-никелевые выводы покрыты оловом для облегчения и долговечности процесса пайки. Язычки обладают разумной эластичностью, чтобы они могли сгибаться и соединяться при приложении магнитного поля и восстанавливаться при снятии поля. Магнитное поле должно быть достаточно сильным, чтобы оно могло преодолеть порог восстановления.

Трость, показанная на изображении ниже, имеет один конец сплющенной прямоугольной формы, на который нанесено родиевое и рутениевое покрытие. Уплощенный конец может иметь круглую или любую другую многоугольную форму в зависимости от применения переключателя.

Рис. 4: Конкретные части «Рид» в переключателе Рида

Работа

Работа:

, чтобы сделать переключатель Reed, это может быть:

1. Поставлено. параллельно магниту.

2.   Размещается между магнитными катушками.

 

При размещении параллельно магниту провод и язычок превращаются во временный магнит, поскольку он представляет собой ферромагнитный материал.

 

 

Рис. 5: Функциональная целостность геркона

 

Магнит имеет два полюса – северный полюс и южный полюс. Можно считать, что силовые линии (линии потока) исходят от Северного полюса, движутся по круговой траектории и входят в магнит обратно на Южном полюсе, образуя замкнутый контур. Внутри магнита эти линии направлены с севера на юг, а снаружи сохраняется обратное направление. Это означает, что изолированный Северный полюс или изолированный Южный полюс не могут существовать, и линии потока от Северного полюса, проходящие через пространство, должны достигать Южного полюса.

 

Эти воображаемые силовые линии представляют собой физическое силовое поле, в котором можно почувствовать влияние магнита. Если какой-либо подходящий материал, такой как ферромагнитный кусок, находится в этой области, он будет испытывать силу в направлении, указанном силовыми линиями. Влияние этих линий магнитного потока, входящих в этот материал, таково, что северный полюс индуцирует противоположный полюс, то есть южный полюс на ближней к нему стороне этого материала, и, следовательно, северный полюс образуется на дальней стороне. Таким образом, материал, помещенный в поле этого магнита, начинает действовать как сам магнит. Насколько силен этот вновь образованный временный магнит, зависит от того, насколько легко он позволяет линиям проходить через него, или, проще говоря, насколько он восприимчив к намагничиванию. Сегнетоэлектрические материалы представляют собой особый класс материалов, которые очень восприимчивы к намагничиванию и, следовательно, находят широкое применение в таких приложениях.

 

Аналогичные условия выполняются и для другого язычка, расположенного относительно ближе к южному полюсу магнита. Кроме того, вновь образованный временный магнит на соседнем язычке способствует формированию Южного полюса на стороне, обращенной к первому язычку, создавая таким образом силу притяжения между двумя язычками. Когда эта сила притяжения превышает восстанавливающую силу упругости тростника, они соединяются.

 

 

Рис. 6: Reed Swith в открытом состоянии

 

 

Рис. 7. Геркон в замкнутом состоянии, что повышает его магнитную функциональность

 

ведет себя точно так же, как магнит. В результате язычки поляризуются, как это было в случае с постоянным магнитом, образуя противоположные полюса, а ферромагнитные лопасти соединяются.

Герконы могут работать как с низким, так и с высоким напряжением; однако они имеют более длительный срок службы, когда работают при более низких напряжениях. На них не влияют перебои в подаче электроэнергии, а также суровые условия окружающей среды, такие как пыль, влажность и экстремальные температуры. Работая только под воздействием магнитного поля, они не несут никаких паразитных зарядов, что позволяет избежать проблемы электростатического разряда (ЭСР). После установки в цепь герконы не требуют обслуживания и могут эффективно работать в широком диапазоне напряжений.

---

Рубрики: Insight
Теги: геркон, геркон, переключатель
 

---

Тайна герконовых реле: Понимание спецификаций

Объяснены характеристики герконовых реле, которые используются для переключения тока в ATE и других приложениях , включая ток переноса, срок службы, минимальную коммутационную способность, горячее переключение, рабочую скорость и термоэлектрическое переключение.

BY KEVIN MALLETT, Pickering Electronics, Clacton-on-Sea, Essex, UK

Герконовые реле, в которых используется электромагнит для управления одним или несколькими герконами без якоря, используются для контрольно-измерительного и автоматического испытательного оборудования (ATE), коммутации высокого напряжения, низкой термоЭДС, прямого привода от КМОП, ВЧ коммутации и другие специализированные приложения.

Герконовые реле в принципе обманчиво просты. Они содержат геркон, катушку для создания магнитного поля, дополнительный диод для обработки обратной ЭДС от катушки, корпус и способ подключения к геркону и катушке снаружи корпуса. Сам по себе геркон представляет собой простое в принципе устройство и относительно недорогую в производстве благодаря современной технологии изготовления.

Геркон имеет два металлических лепестка определенной формы, изготовленных из ферромагнитного материала (никелевое железо с соотношением примерно 50:50) и стеклянную оболочку, которая служит как для удержания металлических лезвий на месте, так и для обеспечения герметичности, предотвращающей попадание любых загрязняющих веществ в критический контакт. области внутри стеклянной оболочки. Большинство (но не все) герконов в нормальном состоянии имеют разомкнутые контакты.

Если вдоль оси язычков приложить магнитное поле, поле в язычках усиливается из-за их ферромагнитной природы, открытые контакты язычков притягиваются друг к другу, и лезвия отклоняются, закрывая зазор. При достаточном приложенном поле лезвия соприкасаются, и возникает электрический контакт.

Единственная подвижная часть геркона — это отклонение лезвий, нет точек поворота или материалов, пытающихся скользить друг мимо друга. Считается, что геркон не имеет движущихся частей, а это означает, что в нем нет частей, подверженных механическому износу. Зона контакта заключена в герметичную оболочку с инертными газами или, в случае высоковольтных выключателей, в вакуум, поэтому область выключателя герметизирована от внешнего загрязнения. Это дает геркону исключительно долгий механический срок службы

На практике неизбежно возникают проблемы. Ферромагнитный материал не является хорошим проводником и, в частности, этот материал не обеспечивает хорошего контакта переключателя. Таким образом, лезвия тростника должны иметь покрытие из драгоценного металла в области контакта, драгоценный металл может не очень хорошо прилипать к материалу лезвия, поэтому для обеспечения хорошего сцепления может потребоваться нижний металлический барьер. В некоторых типах герконовых реле используются контакты, смоченные ртутью, поэтому герконовые реле, в которых используются контакты с гальваническим покрытием, часто называют «сухими» герконовыми реле. Металлы могут быть добавлены путем селективного нанесения покрытия или путем распыления. Там, где язычковое лезвие проходит через стеклянную оболочку, любое покрытие (во многих случаях может отсутствовать) требует контроля, чтобы избежать неблагоприятного воздействия на герметичное соединение стекла с металлом. Снаружи стеклянного уплотнения лепестки геркона должны быть соответствующим образом обработаны, чтобы их можно было припаять или приварить к корпусу герконового реле, что обычно требует покрытия, отличного от того, которое используется внутри стеклянной оболочки.

Материалы, используемые для контактных площадок из драгоценных металлов внутри стеклянной оболочки, оказывают значительное влияние на характеристики геркона (и, следовательно, реле). Некоторые материалы обладают отличной стабильностью контактного сопротивления; другие устойчивы к механической эрозии, возникающей во время горячих переключений. Обычно используемыми материалами являются рутений, родий и иридий, все они относятся к группе относительно редко встречающихся платиновых драгоценных металлов. Вольфрам часто используется для мощных или высоковольтных герконов из-за его высокой температуры плавления. Материал для контакта выбирается так, чтобы он наилучшим образом соответствовал заданным характеристикам, учитывая, что выбранный материал также может существенно повлиять на стоимость производства. Контакты, запечатанные в длинную узкую стеклянную трубку, защищены от коррозии и обычно покрыты серебром, которое имеет очень низкое удельное сопротивление, но подвержено коррозии при воздействии на него, а не коррозионно-стойкое, но более устойчивое золото, используемое при открытом контакте. контакты реле высокого качества. Стеклянная оболочка может содержать несколько герконов, или несколько герконов могут быть вставлены в одну катушку и срабатывать одновременно. Поскольку движущиеся части небольшие и легкие, герконовые реле могут переключаться намного быстрее, чем реле с якорем. Они механически просты, что обеспечивает надежность и долгий срок службы.

В этой статье рассматриваются и объясняются общие технические характеристики, используемые для герконовых реле ( РИСУНОК 1 ).

РИСУНОК 1. Герконовые реле используются для коммутации тока в АТС и других приложениях.

Несущий ток

Несущий ток — это ток, который герконовое реле может поддерживать через свои контакты без долговременного повреждения. В этом случае срок службы реле должен быть неопределенным, хотя некоторые герконовые реле могут также иметь номинальный импульсный ток, который может быть применен к реле без повреждения.

Ток переноса определяется главным образом контактным сопротивлением реле и отводом тепла в окружающую среду. По мере увеличения тока температура язычковых лезвий увеличивается, пока не достигнет температуры, при которой материал больше не является ферромагнитным (температура Кюри). При достижении этой температуры контакты реле могут разомкнуться, поскольку лопасти больше не реагируют на магнитное поле. Температура лезвия явно зависит от тока и сопротивления цепи реле – обычно считается, что это квадратичная зависимость (с током). В действительности рост температуры значительно больше, чем квадратичный закон, поскольку сопротивление металла также увеличивается с температурой, магнитное поле падает с температурой из-за увеличения сопротивления катушки, и механические свойства лезвия могут измениться. Следовательно, как и для всех реле, превышение номинала может привести к тепловому разгону.

Упаковка геркона оказывает значительное влияние на повышение температуры, выводная рамка имеет тенденцию отводить тепло во внешний мир, в то время как пластиковые герметизирующие материалы изолируют ее. Упакованное герконовое реле всегда будет иметь более низкий номинальный ток, чем у геркона, потому что производители указывают номинал с открытым герконом (без катушки, без пластиковой упаковки). Мощность катушки также добавит эффект нагрева. Следовательно, Pickering Electronics всегда занижает номинальные характеристики герконовых реле, чтобы гарантировать, что релейный переключатель остается в своих проектных пределах.

Существует еще один тонкий эффект, возникающий при увеличении переносимого тока: сигнал создает собственное магнитное поле, которое скручивает лезвия и, следовательно, может модулировать контактное сопротивление. Скручивание лезвия может привести к увеличению контактного сопротивления по мере уменьшения или изменения площади контакта лезвия.

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не превысить номинальные значения реле, а импульсные номинальные значения должны учитывать квадратичную зависимость между током и температурой.

Производство герконовых реле с током переноса более 2 А становится затруднительным, поскольку площадь контакта должна быть увеличена, а это делает пластину более жесткой и требует более высокой напряженности магнитного поля для их работы.

Срок службы

Срок службы герконовых реле критически зависит от условий нагрузки, с которыми сталкивается геркон. Для герконовых реле, которые относятся к инструментальному классу, механический срок службы намного превышает 1 миллиард операций — это механически простые устройства, работа которых основана исключительно на отклонении лезвия, и, следовательно, меньше изнашиваемых механизмов.

Зона контакта лезвий все еще изнашивается, когда они открываются и закрываются. Если сигнальная нагрузка при закрытии или открытии лезвия низкая, то износ происходит очень медленно, так как нагрузка увеличивается и происходит горячее переключение (прерывание или замыкание сигнала под напряжением, несущего значительный ток или напряжение) более высокие температуры генерируются на границе контакта и это делает материалы более склонными к износу. Сигналы постоянного тока также могут приводить к миграции металла от одного контакта к другому, и без регулярного изменения полярности в конечном итоге обнажаются нижележащие контактные материалы с их более плохими характеристиками проводимости. Горячее переключение также может создать временную плазму в области контактов с высокими локальными температурами, быстрая работа реле под нагрузкой может начать повышать температуру контактов до такой степени, что может произойти преждевременный износ. Срок службы герконового реле приборного класса может варьироваться на три порядка в зависимости от условий нагрузки, возможно, от 5 миллиардов операций без нагрузки или при небольшой нагрузке до 5 миллионов операций при большой нагрузке.

Минимальная коммутационная способность

Некоторые типы реле имеют минимальную коммутационную способность, если реле замыкается при очень низком уровне сигнала (тока или напряжения), окись или мусор на контактах реле могут оставаться на интерфейсе и вызывать сопротивление выше ожидаемого или даже обрыв цепи. В случае с герконовыми реле это, как правило, не так, потому что контакты из драгоценных металлов запечатаны в герметичную стеклянную оболочку, содержащую инертный газ. Минимальная коммутационная способность характерна для механических реле большей мощности (EMR).

Горячее переключение

Горячее переключение происходит всякий раз, когда контакт реле размыкается или замыкается при наличии сигнала (тока и напряжения). Когда контакты раздвигаются или замыкаются, может создаваться дуга, которая переносит материал от одного контакта к другому или просто перераспределяет материал. Поскольку контактное покрытие повреждено, сопротивление в конечном итоге начнет расти, пока реле не перестанет быть пригодным для предполагаемого применения.

Для герконовых реле испытания на горячее переключение всегда проводятся на резистивных нагрузках. Емкость горячего переключения герконового реле обычно указывается по току/напряжению, что дает количество операций, которые реле будет поддерживать около 10 миллионов операций. В техническом паспорте указаны ток горячего переключения (коэффициент ограничения при низком напряжении), напряжение горячего переключения (коэффициент ограничения при низком токе) и мощность (из произведения напряжения открытого контакта и тока закрытого контакта).

Рабочая скорость

Время срабатывания — это время от включения или выключения катушки реле до момента, когда контакт достигает стабильного положения.

Для нормально разомкнутого контакта, когда катушка находится под напряжением, ток и, следовательно, магнитное поле
в катушке возрастает до тех пор, пока лезвия не начнут двигаться ближе друг к другу, пока не войдут в контакт. Контакты могут соприкасаться друг с другом достаточно быстро, что приводит к дребезгу, когда контакт на короткое время периодически закрывается, а затем размыкается. Время срабатывания должно быть временем от подачи питания на катушку реле до момента стабильного замыкания контактов.

Если катушка питается от более высокого, чем указано, напряжения катушки, скорость замыкания реле будет выше, однако, как только контакты замыкаются, может произойти больший отскок контактов, так как они встречаются с большей силой. Перегрузка катушки также может увеличить время высвобождения, поскольку магнитному полю требуется больше времени, чтобы сжаться до точки, в которой контакты начинают размыкаться.

Для нормально разомкнутого контакта формы A (SPST) время размыкания — это время с момента, когда катушка обесточена, до момента, когда контакт разомкнут. Это время срабатывания может зависеть от того, как управляется герконовое реле, наличие защитного диода на катушке увеличивает время отпускания. Как правило, время восстановления составляет примерно половину времени срабатывания.

Мягкие и твердые повреждения сварных швов

Работа герконовых реле (или ЭМР) в условиях высокой нагрузки вызывает один из наиболее распространенных механизмов отказа реле — отказ, при котором контакты привариваются друг к другу. По соглашению эти сварные швы классифицируются как мягкие или твердые. В случае серьезного отказа контакты имеют тенденцию привариваться друг к другу, и ничто их не разъединит. Эту неисправность легко определить. Мягкие отказы возникают там, где контакты заболевают, но в итоге разваливаются без какой-либо дополнительной помощи. Разрушение вызвано небольшими участками контактной сварки вместе, но площадь сварного шва достаточно мала, чтобы язычковые лезвия разделились из-за их подпружиненной природы. Они могут разойтись очень быстро, или это может занять несколько секунд, в зависимости от того, насколько твердый сварной шов.

В любом случае воздействие на пользователя заключается в том, что коммутационная функция реле нарушается, и это может оказать неблагоприятное влияние на пользовательское приложение. Таким образом, в любом случае реле потребует замены, так как дефект вряд ли улучшится со временем. Причина сварки также должна быть исследована и устранена.

Термоэлектрическое ЭДС

Причина термоэлектрических напряжений часто неправильно понимается пользователями и часто искажается в статьях и в Интернете. Эффект термоэлектрической ЭДС заключается в создании небольшого напряжения (измеряемого в микровольтах) на клеммах реле, когда реле замкнуто (9).0159 РИСУНОК 2 ).

РИСУНОК 2. Термоэлектрическая ЭДС используется для создания небольшого напряжения (измеряемого в микровольтах) на клеммах реле, когда реле замкнуто.

Напряжение возникает всякий раз, когда на металлической проволоке возникает температурный градиент (эффект Зеебека). Если температура одного конца проволоки отличается от температуры другого, возникает напряжение, которое зависит от разницы температур и материалов которые составляют провод. В герконовых реле используется смесь металлов, и они могут иметь разные перепады температуры, что приводит к появлению напряжения на контактных клеммах реле. Напряжение не создается в месте соединения. Никель-железо имеет довольно сильную термоЭДС, поэтому разработка герконовых реле с низкой термоЭДС может быть сложной задачей.

Количество и тип материалов варьируется в зависимости от РИСУНОК 2 . Термоэлектрические ЭДС используются для создания небольшого напряжения (измеряемого в микровольтах) на клеммах реле, когда реле замкнуто. тому, как спроектирован геркон и как он упакован. Если бы реле было идеально симметричным по конструкции (то есть материалы, используемые от каждого контакта до геркона, были бы одинаковыми, а сам геркон был бы идеально симметричным по всем материалам и размерам) и все источники тепла в корпусе реле (в первую очередь за счет катушки ), тогда это будет так. Однако в действительности симметрия не идеальна, поэтому возникает остаточное напряжение.

Пользователи также могут снизить производительность из-за того, как они используют реле. При установке на печатную плату, если на печатной плате имеется температурный профиль, это будет генерировать дополнительную термо-ЭДС. Производители реле обычно предполагают, что термоЭДС равна нулю, когда реле впервые замыкается, поскольку до этого момента внутри корпуса реле не существует источника тепла. Однако температурный профиль на печатной плате (вызванный наличием других источников тепла или принудительного воздушного охлаждения) создаст термоЭДС.