Подключение геркона к реле. Герконовое реле: принцип работы, устройство, применение

Как устроено герконовое реле. Какой принцип работы герконового реле. Где применяются герконовые реле. Преимущества и недостатки герконовых реле по сравнению с другими типами реле.

Что такое герконовое реле и как оно устроено

Герконовое реле — это электромеханическое коммутационное устройство, основным элементом которого является геркон (герметичный контакт). Геркон представляет собой стеклянную капсулу, внутри которой находятся два ферромагнитных контакта.

Основные элементы герконового реле:

• Геркон — герметизированный контакт в стеклянной капсуле
• Катушка — создает магнитное поле для управления герконом
• Корпус — защищает внутренние элементы
• Выводы — для подключения к внешней цепи

Геркон является ключевым элементом реле. В обычном состоянии контакты геркона разомкнуты. При воздействии внешнего магнитного поля контакты замыкаются, образуя электрическую цепь.

Принцип работы герконового реле

Как работает герконовое реле? Принцип действия основан на свойствах ферромагнитных материалов намагничиваться под действием магнитного поля. Рассмотрим последовательность работы:

1. На катушку реле подается управляющий сигнал
2. Катушка создает магнитное поле
3. Магнитное поле воздействует на ферромагнитные контакты геркона
4. Контакты притягиваются друг к другу и замыкаются
5. При снятии сигнала с катушки магнитное поле исчезает
6. Контакты геркона размыкаются под действием упругих сил

Таким образом, подавая сигнал на катушку, можно управлять замыканием и размыканием контактов геркона. Это позволяет коммутировать электрические цепи.

Виды герконовых реле

Существует несколько основных типов герконовых реле:

• Нормально разомкнутые — контакты разомкнуты в исходном состоянии
• Нормально замкнутые — контакты замкнуты в исходном состоянии
• Переключающие — имеют три вывода и работают как переключатель
• Многоконтактные — содержат несколько герконов в одном корпусе

Также герконовые реле различаются по мощности коммутируемой нагрузки, быстродействию, габаритам и другим параметрам.

Преимущества герконовых реле

Герконовые реле обладают рядом важных преимуществ по сравнению с другими типами реле:

• Высокая надежность и долговечность за счет герметичности контактов
• Отсутствие механического износа подвижных частей
• Высокое быстродействие (единицы миллисекунд)
• Возможность коммутации как слабых, так и сильных токов
• Стабильность характеристик в широком диапазоне температур
• Устойчивость к вибрациям и ударам
• Малые габариты и вес

Эти преимущества обеспечивают широкое применение герконовых реле в различных областях.

Недостатки герконовых реле

Наряду с достоинствами, герконовые реле имеют и некоторые недостатки:

• Относительно низкая нагрузочная способность
• Чувствительность к внешним магнитным полям
• Возможность залипания контактов при коммутации больших токов
• Хрупкость стеклянного корпуса геркона
• Ограниченное количество коммутаций для мощных герконов

Эти недостатки ограничивают применение герконовых реле в некоторых областях, где требуется коммутация больших мощностей или высокая устойчивость к механическим воздействиям.

Области применения герконовых реле

Благодаря своим уникальным свойствам, герконовые реле широко применяются в различных отраслях:

• Системы безопасности и охранной сигнализации
• Телекоммуникационное оборудование
• Медицинская техника
• Автомобильная электроника
• Измерительные приборы
• Бытовая техника
• Промышленная автоматика

В системах безопасности герконовые датчики используются для контроля открытия дверей и окон. В телекоммуникациях герконовые реле применяются для коммутации сигнальных цепей. Медицинское оборудование использует герконы благодаря их надежности и долговечности.

Как выбрать герконовое реле

При выборе герконового реле следует учитывать следующие основные параметры:

• Тип контактов (НО, НЗ, переключающие)
• Максимальное коммутируемое напряжение
• Максимальный коммутируемый ток
• Время срабатывания и отпускания
• Напряжение катушки управления
• Габаритные размеры
• Диапазон рабочих температур

Важно правильно подобрать реле по мощности коммутируемой нагрузки. Превышение паспортных значений тока и напряжения может привести к выходу реле из строя.

Заключение

Герконовые реле являются надежными и эффективными коммутационными устройствами. Благодаря простой конструкции, высокому быстродействию и долговечности они нашли широкое применение в различных областях электроники и автоматики. При правильном выборе и эксплуатации герконовые реле способны обеспечить стабильную и длительную работу в составе самых разнообразных устройств и систем.

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

Приобретались эти датчики по наводке из комментариев к одному из моих прошлых обзоров.
По большому счёту обозревать тут нечего, поскольку принцип их действия простой, но одному моему товарищу стало интересно, что это вообще такое и как оно работает — об этом и решил написать этот небольшой наглядный обзор.

Принцип работы

Геркон (герметизированный контакт) представляет собой стеклянную колбочку, внутри которой находятся две упругие контактные ферромагнитные пластины, которые при погружении в магнитное поле смыкаются и образуется контакт, по которому затем течёт ток.

Колбочка при этом обычно заполнена инертным газом или в ней содержится вакуум. Пример работы схематично отображён на анимации ниже, где подносится обычный магнит.

Почему пластины собственно смыкаются и размыкаются от наличия магнитного поля. Как уже было выше сказано, пластины сами по себе — ферромагнитные, т.е. они активно притягивают к себе магнит и в тоже время сами активно притягиваются магнитом. Аналогичные свойства есть у обычного железа. Магнит имеет две полярности — северную и южную, причём магнитные линии всегда идут от северного полюса к южному. При поднесении магнита к геркону, магнитные линии также будут проходить через эти упругие пластины. В данном случае на рисунке, северный полюс магнита расположен слева, южный — справа. Соответственно край верхней пластины становится южной полярности, а край нижней пластины — северной полярности — в итоге пластины замыкаются. При отдалении магнита — пластины за счёт своей упругости размыкаются. Если магнит по отношению к этим пластинам расположить неправильно, то магнитные линии будут проходить через них неравномерно, и контакты не смогут сомкнуться.

В продаже можно найти три основных типа герконовых датчиков:
1) Нормально открытые (обозреваемые), которые в обычном состоянии разомкнуты, а при погружении в магнитное поле — цепь замыкается.
2) Нормально закрытые, — уже обратный принцип: в обычном состоянии контакты замкнуты, но при погружении в магнитное поле контакты размыкаются.
3) Герконы-переключатели, — в отличии от двух первых, имеют уже 3 вывода и 3 пластины внутри соответственно. В спокойном состоянии замкнута одна пара контактов, при погружении в магнитное поле — уже другая пара.

Герконы также бывают рассчитанными на коммутацию большого тока или ртутными, где места соприкосновения пластин смочены каплей ртути для подавления дребезга контактов. Основное применение герконов — системы безопасности и автоматики, как наиболее простой пример — автоматический запуск какого-либо действия при открывании двери или окна, например посыл сигнала тревоги. На основе герконов делают герконовые реле — в высоковольтных установках такие используются для защиты от перегрузок по току, в этом случае геркон помещается в катушку.

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

Размеры соответствуют 2×14мм

Собрал на макетке простую цепь со светодиодом, в разрыв которой поместил геркон, дабы проверить его работу, поднеся к нему плоский неодимовый магнит, и поскольку магнитные поля имеют разные полюса, то контакты в герконе стабильно замыкаются только если направить магнит на него торцом и поперёк.

В других положениях магнита, контакты в герконе не будут замкнуты:

Пример с магнитами из мотора: повернув одной стороной — контакты замыкаются, другой стороной — никакой реакции. Поэтому этот момент стоит учитывать.

Как происходит изменение состояния пластин — в увеличенном виде под цифровым микроскопом

Вдобавок ко всему неплохо было бы показать простейший наглядный тест работы этого датчика с выполнением какого-нибудь действия при открывании-закрывании двери комнаты, например включении настольной лампы посредством модуля реле.

Сначала надо упаковать сам геркон.

Надевается кусочек термоусадки, обжимается горячим воздухом

Необходимо загнуть один вывод. Но тут меня поджидал первый блин комом — отогнув вывод практически у самого основания колбочки — стекло раскололось и геркон пришёл в негодность:

Чтобы этого не произошло, надо вывод, отступив от основания капсулы на 1-2мм, зажать пинцетом и только потом уже загибать его:

Второй вывод чуть укоротил, вместе с термоусадкой

Припаиваю провод к обоим выводам провод

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

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

Обдул горячим воздухом

Излишки клея убрал

Дело осталось за малым. Прикрепить магнит на дверь, а геркон на стену, напротив магнита. Для показательного теста здесь сгодился и обыкновенный скотч, благо и обратно можно быстро всё снять.

Магнит и геркон расположены поперёк друг другу

Электронно-программная часть проста: плата Pro Mini настроена на внешнее прерывание, где вывод прерывания через этот самый геркон соединён с питанием платы и пока дверь закрыта и возле геркона есть магнит, цепь замкнута, контроллер спит, а реле, управляющие светильником — выключено. Как только дверь открывается, а магнит отводится в сторону, геркон размыкается, возникает внешнее прерывание, которое подаёт импульс на реле и светильник включается.

Применений в самоделках может найтись много, особенно с простыми и дешёвыми контроллерами Attiny13 или, если проект совсем простой — с транзисторами. Ввиду своего мелкого размера, геркон можно хитро спрятать от посторонних глаз. Я буду использовать их в новой версии энергоэффективной GSM-сигнализации, правда для её полноценной сборки необходимо дождаться ещё нескольких компонентов. Из минусов отмечу хрупкость капсулы и уязвимость перед другими магнитными полями. Касаемо надёжности пишут, что у них довольно большой цикл замыкания-размыкания за счёт герметичности внутри капсулы. В общем, посмотрим.

Герконовое реле (РПГ) — принцип работы, характеристики, сфера применения

Содержание:

Прежде чем, понять что такое герконовое реле, важно узнать что такое сам геркон. Сам по себе, геркон является отдельным видом радиодеталей, состоящая из двух отдельных контактов. Изготавливаются они из специальных ферромагнитных сплавов. Эти контакты расположены в колбе, которая позволяет контролировать их работу.

При сближении контактов, между ними происходит замыкание, посредством чего образуется непрерывная цепь. Именно поэтому, герконовое реле служит концевым выключателем. Маркируются эти радиодетали производителем, согласно сфере, в которой они будут использоваться. В статье подробным образом рассмотрены все аспекты работы и устройства этого типа реле. По выбранной теме содержится скачиваемая статься и видеоматериал.

Герконовое реле.

Работа геркона

Простое реле с контактами замыкания имеет в составе два сердечника с контактами, имеющие повышенную магнитную проницаемость. Они находятся в герметичном баллоне из стекла, с инертным газом, либо смесь газов. Создается давление в баллоне 50 кПа. Среда инертности не дает окисляться контактам. Баллон геркона ставится внутри управляющей обмотки, подключенной к постоянному току. При включении питания на реле образуется магнитное поле, проходящее по сердечникам контактов, по зазору и замыкается по управляющей катушке. Магнитный поток создает тяговую силу, соединяющую контакты друг с другом.

Чтобы сопротивление контактов сделать наименьшим, касающиеся поверхности покрыты серебром, радием, палладием и т.д. При выключении питания в катушке электромагнита геркона усилие исчезает, пружины размыкают контакты. В герконовых реле нет поверхностей трения деталей, контакты имеют много функций, выполняют работу магнитопровода, проводника и пружины. Чтобы уменьшить габариты катушки магнита, повышают плотность тока. Применяют провод в эмали для намотки катушки. Детали геркона штампованные, соединения производятся пайкой или сваркой. В герконах используются магнитные экраны для снижения зоны состояния включения.

Герконовое реле.

Пружины в герконовых реле установлены без дополнительного натяга, они включаются сразу, не тратя время на старт. Вместо электромагнита могут применяться также постоянные магниты. Такие герконы называются поляризованными. Усилие нажатия контактов герконового реле обуславливается магнитной силой катушки, в отличие от обычных электромагнитных реле, у которых усилие зависит от пружин. На размыкание геркон работает по-другому.

Система магнитов реле при действии электромагнитной силы намагничивают сердечники одноименно, которые отталкиваются между собой и размыкают цепь. У геркона с переключением один из 3-х контактов замкнутый, выполнен из немагнитного металла. Остальные два контакта сделаны из ферромагнитного состава. Под действием магнитного поля разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутый немагнитный размыкается. Хотя магнитное поле есть всегда, как поле Земли, но такого поля не хватает для срабатывания геркона, поэтому им пренебрегают.

Применение герконов

Герконовые датчики и выключатели используют:

• медицинские приборы и аппараты коммуникации;
• аппараты для подводников;
• синтезаторы и клавиатуры;
• тестирующие приборы, измерители;
• приборы автоматики и безопасности.

В охранных системах датчики на герконах применяют в качестве реле. Охранный датчик включает магнит и геркон. Простейшее герконовое реле состоит из обмотки и геркона. Сравнительные характеристики герконовых и других видов реле представлены в таблице ниже.

Сравнение герконовых реле с другими видами по основным характеристикам.

Материал в тему: Что такое кондесатор

Достоинствами реле на герконах можно назвать:

• небольшие габариты, простое устройство;
• защита от влаги, подгорания контактной группы;
• нет трущихся частей.

Устройство герконового реле

Такие датчики на герконах широко применяются, но в них имеются и недостатки, такие как подверженность к механическим повреждениям. Это большой минус для применения во многих системах. В системах сигнализации герконы незаменимы. Установить датчик не составляет большого труда. Когда дверь закрыта, то контакт геркона замкнут. При открывании двери магнит, закрепленный на косяке, отходит от геркона, магнитная сила снижается, цепь питания размыкается.

[stextbox id=’info’]Это служит сигналом для срабатывания схемы оповещения. Похожая ситуация с применением геркона в лифтах. Чтобы определить расположение кабины лифта, используют герконы. С помощью магнитов и геркона просто управлять оборудованием освещения. В счетчиках учета электроэнергии также присутствуют герконы.[/stextbox]

Советы по использованию

При использовании герконовых реле или датчиков можно дать несколько советов, которые учитывают нюансы применения таких устройств:

• При монтаже герконов по возможности избегайте источников ультразвука, он может отрицательно влиять на электрические параметры датчика, изменять их.
• Находящийся рядом источник магнитного поля также может менять характеристики и свойства магнитного выключателя.
• Герконовые реле и датчики боятся ударов и механических повреждений. Инертный газ внутри датчика при ударе может выйти вследствие нарушения герметичности резервуара с газом. Это выведет геркон из строя.
• При осуществлении пайки необходимо руководствоваться предписаниями инструкции производителя герконового датчика.

Советские герконовые реле.

Герсиконы

Реле на герконах имеет широкий разброс коэффициента возврата по причине погрешности технологии изготовления. Чтобы повысить номинальную мощность и ток коммутации в герконовые реле встраивают вспомогательные контакты для погашения дуги. Такие реле получили название герсиконов, или силовых герметичных контактов. Промышленное производство выпускает герсиконы на силу тока до 180 ампер. У них частота коммутации достигает до 1200 включений в час. Герсиконами запускают асинхронные электродвигатели с номинальной мощностью до 3000 Вт.

Ферритовые герконовые реле

Это особый класс реле на герконах с ферритовыми сердечниками. Они имеют функцию памяти. Чтобы сделать переключение в герконах такого типа, нужно подать токовый импульс обратной полярности для того, чтобы размагнитить сердечник из феррита. Их называют запоминающими герметичными контактами, или гезаконами. Преимущества реле на герконах:

1. Абсолютная герметичность контактов дает возможность применять их в агрессивных средах, при условиях запыленности, влажности и т.д.
2. Небольшие габариты, малый вес, простая конструкция датчика.
3. Повышенная скорость работы дает возможность применять герконы при высокой коммутационной частоте.
4. Безотказность эксплуатации в широком интервале температур (от -60 до +120 градусов).
5. Широкая сфера применения в сочетании с функциональностью реле.
6. Наличие гальванической развязки цепей коммутации и управляемости реле на герконах.
7. Повышенная прочность электрических контактов.
8. Продолжительный срок службы датчика.

Недостатки герконов:

1. Малая чувствительность магнитов герконов.
2. Излишняя восприимчивость устройства датчика к магнитным полям. Это требует защитных мер от воздействия магнитных сил.
3. Баллон геркона из хрупкого материала, чувствительного к повреждениям и ударам.
4. Мощность коммутации небольшая, как у герсиконов, так и у герконов.
5. При больших токах контакты герконов самопроизвольно размыкаются.
6. При работе на низкочастотном напряжении контакты размыкаются и замыкаются без контроля.

Герконовое реле на схеме.

Геркон – сверхточный быстродействующий герметичный переключатель, управляемый магнитным полем. 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. В статье описаны особенности выбора герконов и дан табличный обзор широкой линейки этих изделий производства Littelfuse. Слово «геркон» является сокращением слов «герметичный контакт». 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.

Геркон состоит из двух ферромагнитных проводников, имеющих плоские контакты, герметизированные в стеклянной капсуле. Без внешнего магнитного поля контакты разомкнуты, и между ними есть небольшой диэлектрический зазор. В магнитном поле контакты замыкаются. Контактная область обеих пластин имеет напыленное или гальваническое покрытие, выполненное из очень стойкого к эрозии металла (обычно – родий, иридий или рутений). Структура слоев покрытия контактов приведена на рис. 2а и 2б для родия и иридия, соответственно.

Иридий, рутений и родий – очень стойкие к эрозии металлы платиновой группы. Благодаря напылению из этих металлов количество срабатываний контактов достигает пяти миллиардов раз. В полость капсулы обычно закачивают азот. Некоторые типы герконов вакуумируются для увеличения максимально допустимого коммутируемого напряжения. Контакты геркона в магнитном поле намагничиваются, и между ними возникает магнитодвижущая сила, равная напряженности магнитного поля. Если напряженность магнитного поля достаточно велика, чтобы преодолеть упругие силы в контактах, возникающие при их упругой деформации, то контакты замыкаются. Когда поле ослабевает, контакты снова размыкаются.

Подключение реле.

Существует два типа герконов: SPST-NO (Single Pole, Single Throw Normally Open, то есть «один полюс, один канал») – обычный выключатель, в котором два контакта нормально разомкнуты; SPDT-CO (Single Pole, Double Through Change Over, то есть «один полюс, два канала – переключение») – переключатель, в котором один контакт всегда нормально замкнут, а второй нормально разомкнут. Общая пластина является единственной подвижной частью такого геркона, в отсутствие магнитного поля она замкнута с нормально замкнутым контактом реле. При возникновении магнитного поля соответствующей силы общая пластина замыкается с нормально разомкнутым контактом. Обе пластины нормально разомкнутого и нормально замкнутого контактов являются неподвижными.

Разомкнутые контакты имеют ферромагнитное покрытие, а нормально замкнутый контакт выполнен из немагнитного материала. При помещении в магнитное поле подвижный и нормально-разомкнутый контакт намагничиваются в одинаковом направлении, и при достаточной напряжённости магнитного поля происходит замыкание подвижного контакта с неподвижным ферромагнитным контактом. При исчезновении внешнего магнитного поля намагниченность контактов ослабевает, и они размыкаются. Для того, чтобы остаточная намагниченность была минимальной, при изготовлении герконов применяют высокотемпературную обработку контактов. В качестве источника магнитного поля для геркона чаще всего используют постоянный магнит (рис. 5) или соленоид.

Принцип действия герконового реле

В работе нормально замкнутого геркона используется принцип взаимодействия сил, возникающих между магнитными телами. В электромагнитном поле появляются и передаются импульсы, начинают двигаться электроны, вызывающие перемещение и деформацию токопроводящих контактов. Изменение положения и состояния магнитного концевика в конкретном устройстве или в цепи, приводит к размыканию контактов. Дальнейшей изменение их положения происходит под действием других подвижных элементов – кнопок, концевых пружин, дисков и т.д. Таким образом, происходит поочередное включение и выключение контактов.

Данный принцип работы стал основой функционирования промежуточного герконового реле, действующего на замыкание. Его конструкция состоит из двух сердечников и герметичного прочного стеклянного баллона, наполненного газом или газовой смесью. Сам баллон находится под постоянным действием электрического тока. Газы препятствуют окислению металлических сердечников.

[stextbox id=’info’]При подключении к такому геркону постоянного тока, происходит образование мощного магнитного поля вокруг сердечников. Наличие специальных зазоров значительно облегчает прохождение этого поля между частями реле. Далее наступает возникновение автономного магнитного потока, движущегося в заданном направлении. Соединение сердечников значительно ускоряется за счет их покрытия драгоценными металлами с более низким сопротивлением, чем у обычного материала. Постоянный магнитный поток обеспечивается особенностями конструкции герконового реле. [/stextbox]

Однородность и целостность деталей создается за счет литья и штамповки, а для соединения их между собой используются сварочные процессы. Поэтому катушка реле намагничивается в минимальной степени. По такой схеме работает герконовое реле, принцип действия которого достаточно простой. В случае прекращения подачи постоянного тока, произойдет размыкание контактов, а магнитный поток исчезнет.

Материал по теме: Как подключить конденсатор

Назначение и область применения

Герконовые датчики, несмотря на вытеснение их датчиками Холла, по-прежнему находят применение во многих устройствах и системах:

1. Клавиатуры синтезаторов и промышленного оборудования. Конструкция датчиков исключает возможность возникновения искры. Поэтому в первую очередь их применяют на взрывоопасном производстве, где присутствуют горючие испарения или пыль.
2. Бытовые счетчики.
3. Автоматические системы охраны и контроля положения.
4. Оборудование, работающее под водой или в условиях высокой влажности.
5. Телекоммуникационные системы.
6. Медицинское оборудование.

В системах безопасности применяются устройства, состоящие из геркона и магнита. Они сообщают об открытии или закрытии дверей. Также применяются герконовые реле, состоящие из контактного датчика и проволочной обмотки. Такая система обладает некоторыми преимуществами: простота, компактность, влагостойкость, отсутствие движущихся деталей. Используются герконы и в особых областях – это механизмы защиты от перегрузок и короткого замыкания высоковольтных и радиотехнических электроустановок. Также это высокомощные радары, лазеры, радиопередатчики и прочее оборудование, работающее под напряжением до 100 кВ.

Различные герконовые реле.

Заключение

В данной статье представлены основные вопросы работы геркона и герконового реле. Более подробно об этой радиодетали можно узнать, прочитав статью Гекроновое реле переменного тока. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.electrosam.ru

www.compitech.ru

www.otdelkagres.ru

www.remont.youdo.com

www.ron.terraelectronica.ru

Предыдущая

РелеТоковое реле: что это и для чего используется?

Основы герконового реле

23. Октябрь 2014

Время чтения 12 минут

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.

Kenvin Mallett, Pickering Electronics, Clacton UK

Геркон имеет два металлических лепестка определенной формы, изготовленных из ферромагнитного материала (железо никеля примерно 50:50) и стеклянную оболочку, которая удерживает металлические лезвия на месте и обеспечивает герметичное уплотнение, предотвращающее попадание любых загрязняющих веществ в критические контактные зоны 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. Единственной подвижной частью геркона является отклонение лезвий, в нем 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 возникает несколько более сложная ситуация. 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.

Еще одним конструктивным параметром геркона является его размер. Более длинные переключатели не должны отклонять лезвия так далеко (измеряемый углом отклонения), как короткие переключатели, чтобы закрыть зазор заданного размера между лезвиями. Короткие трости часто изготавливаются из более тонких материалов, поэтому они легче изгибаются, но это явно влияет на их рейтинг и площадь контакта. Меньшие герконы позволяют создавать реле меньшего размера — важное соображение, когда пространство имеет решающее значение. Переключатели большего размера могут быть более механически прочными и иметь большую площадь контакта, что повышает их способность передавать сигналы.

Именно эти компромиссы в конструкции герконов приводят к возникновению иногда сбивающего с толку ассортимента герконов, которые доступны как с небольшими, так и с незначительными различиями в характеристиках.

Создание магнитного поля

Для создания реле необходимо создать магнитное поле, способное замыкать контакты геркона. Герконовые переключатели можно использовать с постоянными магнитами (например, для обнаружения закрытия дверей), но для герконовых реле, описанных в этой книге, поле генерируется катушкой, через которую может проходить ток в ответ на управляющий сигнал. Катушка окружает геркон и создает осевое магнитное поле, необходимое для замыкания герконов.

Разные герконы требуют разного уровня магнитного поля для замыкания контакта, и это обычно выражается в ампер-витках (AT) — просто произведение тока, протекающего в катушке, на количество витков. Опять же, это создает большие различия в характеристиках герконовых реле. Более жесткие герконы для более высоких уровней мощности или высоковольтные переключатели с большими контактными зазорами обычно требуют для работы более высоких чисел AT, поэтому катушки требуют большей мощности.

Использование проводов разного сечения для катушек и числа витков создает реле с разными требованиями к напряжению привода и различной мощности катушек. Сопротивление проволочной катушки определяет количество установившегося тока, протекающего через катушку, и, следовательно, мощность, потребляемую катушкой, когда контакты замкнуты. Всякий раз, когда в реле Пикеринга используются тонкие провода, оконечные провода от катушек обматываются несколькими жилами провода, скрученными вместе, для увеличения их физической прочности.

Катушки большего размера можно использовать для снижения энергопотребления, но это увеличивает размер реле. Важным фактором в некоторых конструкциях является возможность управления герконовыми реле со стандартной логикой КМОП, требующая, чтобы катушка работала от 5 В или 3,3 В и чтобы требования к току (мощности) в катушке были сведены к минимуму.

Защита от магнитных полей

Тот факт, что герконовые реле управляются магнитом, создает потенциальную проблему для пользователей, когда они собираются плотным образом на печатных платах

Магнитное поле, необходимое для закрытия герконов, проходит через лепестки геркона из никелевого железа и возвращается по силовым линиям, которые находятся снаружи корпуса геркона. Если несколько реле расположены близко друг к другу, внешние линии поля могут быть проведены соседними лепестками геркона и либо усилить, либо частично нейтрализовать поле в герконе, изменяя ток, необходимый для замыкания или размыкания контакта. В некоторых случаях это может привести к тому, что реле может либо не закрыться, либо разомкнуться в зависимости от магнитной полярности. Некоторые производители предлагают размещать реле с разной полярностью, чтобы смягчить наихудший эффект взаимодействия, но это может стать сложным компромиссом в плотных массивах реле, где есть много ближайших соседей.

Гораздо более разумным подходом является включение магнитного экрана в корпус герконового реле, подход, используемый компанией Pickering Electronics в течение многих лет. Затем пользователь может свободно использовать шаблон макета, который лучше всего подходит для приложения. Дополнительным преимуществом этого подхода является повышение эффективности катушки, поскольку он концентрирует линии магнитного поля ближе к корпусу геркона, сокращая длину магнитного поля за пределами герконов и создавая большее поле для заданного количества ампер-витков в катушке. Более низкие рабочие токи катушки упрощают управление катушкой и улучшают другие параметры, такие как термоэлектрическая ЭДС.

Ртутные герконовые реле

Существует класс герконовых реле, которые исторически были очень популярны, где герконовые контакты содержат ртуть, которая обеспечивает электрический контакт между лезвиями. Ртуть обеспечивается небольшим резервуаром, срабатывание лезвия которого имеет тенденцию накачивать рифленую поверхность на лезвии тростника в зону контакта, используя высокое поверхностное натяжение ртути для удержания материала.

Выборочное хромирование часто используется в конструкции, поскольку ртуть и хром не слипаются, и это используется для контроля содержания ртути.

Стеклянная оболочка ртутных реле также находится под высоким давлением (обычно от 12 до 14 бар), что помогает управлять материалами и работой переключателя, а также улучшать электрические параметры.

Этим реле отдают предпочтение в некоторых отраслях промышленности, поскольку они имеют длительный срок службы контактов и отсутствие дребезга при замыкании контактов — функция, которая особенно полезна в условиях горячего переключения. Стабильность низкого контактного сопротивления в течение срока службы считается лучшей, чем у реле с сухим герконом.

Большинство типов ртутных герконовых реле чувствительны к положению — их можно использовать только в вертикальном положении. Также доступны некоторые нечувствительные к положению версии, которые можно использовать в любой ориентации. Однако реле, контактирующие с ртутью, не соответствуют требованиям Директивы об ограничении использования опасных веществ (RoHS), и национальные нормативные акты могут ограничивать их использование некоторыми критически важными приложениями, где были предоставлены исключения в отношении Директивы об ограничении использования опасных веществ (RoHS).

Высоковольтные герконовые реле

Высоковольтные герконовые реле, в дополнение к необходимости обеспечения большого зазора (включая расстояние между контактами в герконе), должны иметь тщательно подобранную рабочую среду и различные материалы контактов, чтобы противостоять эрозии контактов которые возникают при переключении сигналов. В герконах высокого напряжения обычно используются вольфрамовые или родиевые контакты.

Стеклянная оболочка для высоковольтных герконов обычно представляет собой очень жесткий вакуум, чтобы максимизировать номинальное напряжение для данного разделения ножей и управлять длительностью дуги при размыкании или замыкании контактов. Любая потеря герметичности быстро ухудшит работу переключателя, поэтому герконовые переключатели должны быть тщательно обработаны, поскольку они упакованы в герконовые реле.

Нормально замкнутые герконы

Большая часть информации в этой книге относится к нормально разомкнутым герконам – наиболее распространенной конфигурации герконовых реле. Однако могут также поставляться нормально замкнутые реле, в которых лезвие смещено так, что оно нормально закрыто, а приложение магнитного поля размыкает контакты реле.

Смещение контакта создается за счет добавления внутреннего постоянного магнита, удерживающего геркон в нормально замкнутом состоянии. Когда катушка реле находится под напряжением, она компенсирует смещение магнитного поля, и контакты размыкаются. Если напряжение катушки значительно превышает номинальное значение (обычно более чем в 1,5 раза от номинального), существует риск повторного замыкания контакта.

Неудивительно, что нормально замкнутые реле более сложны в изготовлении и имеют более сильное магнитное взаимодействие из-за подмагничивающего магнита.

Герконы переключения

Герконовые реле могут поставляться с переключателями – геркон имеет нормально замкнутый контакт (когда магнитное поле не приложено) и нормально открытый контакт (замыкается при приложении поля). Закрытый контакт герконового переключателя использует лезвие в качестве пружины смещения с прокладкой из цветного металла, чтобы избежать замыкания магнитной цепи. Поле катушки перемещает лезвие к нормально разомкнутому контактному лезвию, не имеющему этой прокладки. Поскольку лепестки герконового переключателя переходят между двумя состояниями в течение короткого периода времени, ни один из контактов не замыкается, что является важным фактором в некоторых приложениях.

Нормально закрытое положение зависит от контактного давления, создаваемого смещением пружины лезвия. Помимо того, что их намного сложнее изготовить, чем нормально разомкнутые герконовые реле, два контакта, нормально замкнутый и нормально разомкнутый, могут иметь совершенно разные характеристики и стабильность. Как правило, опыт показывает, что они имеют немного менее стабильное контактное сопротивление, чем их более простые нормально разомкнутые аналоги. Тем не менее, они выполняют полезную функцию во многих приложениях, потому что в отличие от использования двух нормально разомкнутых герконов, используемых для создания функции переключения, им нужен только один привод катушки, и механически невозможно замкнуть оба контакта одновременно.

Двухполюсные реле

Герконовые реле также могут поставляться в виде двухполюсных реле, где два геркона находятся в одном корпусе и управляются общей катушкой.

Важно помнить, что эти реле не имеют механизма блокировки между ними, небезопасно предполагать, что два полюса работают точно в одно и то же время, а два геркона практически независимы. Между ними может быть разница во времени работы от 50 до 250 микросекунд. Неисправность одного (скажем, контактного сварного шва) не остановит движение другого контакта.

www.pickeringrelay.com

---

Zusammenfassung

Reed-Relais sind im Prinzip täuschend einfache Geräte. Siebestehen aus einer Magnetspule sowie einem sich in der Mitte befindlichen Reedschalters. Oft sind Reedrelais nach außen magentisch geschirmt, so dass sie dicht gepackt werden können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Dabei erweisen sie sich selbst als eine einfache Vorrichtung und sind mit relativ niedrigen Kosten dank moderner Fertigungstechnologien einfach herzustellen.

Les relais reed sont en principe des appareils étonnamment simples. Ils sont constitués d’une bobine magnétique ainsi que d’un commutateur reed situé au center. Souvent les relais reed sont protégés vers l’extérieur du point de vue magnétique, de sorte qu’ils puissent être positionnés très les uns des autres sans s’influencer mutuellement. Ils se révèlent ainsi par eux-mêmes comme des dispositifs simples et grâce à des technology modernes de Fabrication, ils peuvent être produits à des coûts relative bas.

Поделиться:

Вернуться домой

Герконовые переключатели, используемые в герконовом реле

«Герконовое реле использует электромагнит для управления одним или несколькими герконами. Герконовые реле — это ответ на все другие технологии коммутации, которые просто не отвечают требованиям низкоуровневой коммутации».

 

Если вам нужна помощь в определенных областях, не стесняйтесь переходить к любому из следующих разделов:

Введение
Что такое герконовое реле?
Как работает герконовое реле?
Особенности герконового реле
Преимущества герконового реле
Где используются герконовые реле?
Заключение
Дополнительные ресурсы

Введение

Герконовый переключатель — это электромагнитный переключатель, который работает с использованием приложенного магнитного поля. Следовательно, магнит управляет потоком электричества в цепи. Небольшая стеклянная оболочка с двумя или более железными язычками образует механизм переключения. Итак, герконы размыкаются или замыкаются при наличии магнитного поля. Простая конструкция и функции герконов открывают широкие возможности для инноваций и различных применений. Герконовые переключатели, используемые в герконовых реле, — это лишь один из способов внедрения инноваций в герконовые технологии.

Что такое герконовое реле?

Герконовое реле — это тип реле, в котором используется электромагнитная катушка для управления одним или несколькими герконами. Геркон или переключатели обычно находятся внутри катушки реле. Изолированная медная проволока либо намотана на катушку, либо изолирована, образуя катушку.

Электромагнитная катушка

Как работает герконовое реле?

Самое простое герконовое реле работает в несколько простых шагов. Прежде всего, электромагнитная катушка реле генерирует ток при подаче напряжения. Затем ток катушки создает магнитное поле, которое замыкает контакты геркона. Наконец, снятие напряжения с катушки размыкает контакты переключателя.

Более того, герконовые реле могут работать гораздо более продвинутыми способами. Например, применение герконового радиочастотного реле предназначено для переключения высокочастотных сигналов. Размещение коаксиального экрана вокруг геркона или переключателей позволяет реле коммутировать сигналы до 7 ГГц. Дополнительные примеры применения герконовых реле см. в разделе: Где используются герконовые реле?

Базовое применение герконового реле с импульсом 5 А, подаваемым на катушку.

Характеристики герконовых реле

Кроме того, полупроводниковые и электромеханические реле не могут обеспечить некоторые характеристики герконов. Например, срок службы — это одна из отличительных особенностей. Благодаря отсутствию быстроизнашивающихся деталей во внутреннем герконе герконовые реле могут переключать миллиарды низкоуровневых операций. Поэтому, как и полупроводники, герконовые реле намного дольше электромеханических реле.

Самое главное, никакая релейная технология не может переключать нулевое напряжение и ток так, как это делают герконовые реле! И полупроводниковые реле имеют относительно высокую емкость и ток утечки по сравнению с герконовой технологией. Точно так же герконовые реле предлагают гораздо больше функций и преимуществ по сравнению с другими реле. Ознакомьтесь с некоторыми из этих функций в списке ниже.

Герконовые реле Преимущества

Герконовые реле предлагают широкий спектр уникальных коммутационных преимуществ, в том числе:

• Герметично защищены от пыли, мусора или коррозии 915 Ом
• Коммутация до 10 000 Вольт’
• Допустимый ток до 5 А
• Диапазон времени срабатывания от 500 микросекунд до 3 миллисекунд
• Переключение при очень слабом сигнале в диапазоне нановольт
• Высокочастотное переключение до 7 гигагерц
• Испытано в соответствии с автомобильным стандартом AEC-Q200 (серия KT)
• Соответствует требованиям UL, CSA, VDE, ATEX, IECEx и т. д. (выберите серию)

Где используются герконовые реле?

Герконовые реле имеют такое количество функций, что в самых требовательных приложениях и на развивающихся рынках используются герконовые реле. Например, ниже приведен список некоторых распространенных примеров применения герконовых реле.

 Применения

• Системы управления батареями и кондиционирования в автомобилях, особенно в электрических и гибридных
• Изоляция высокого напряжения в возобновляемых источниках энергии, фотоэлектрических, солнечных и распределительных системах
• Изоляция напряжения в медицинском оборудовании, таком как хирургические генераторы и автоматические внешние дефибрилляторы
• Матрицы высокой плотности в испытательном оборудовании, интегральных схемах и прецизионных тестерах, а также в мультиплексорах
• Искробезопасность горнодобывающих, нефтегазодобывающих, геотермальных и сейсмических приборов

Заключение

Короче говоря, герконовые реле удовлетворяют потребности в низкоуровневых переключениях, которые просто не удовлетворяют все другие типы реле.