Принцип дії та влаштування магнітокерованого геркона

Для підвищення надійності різних пристроїв замість реле застосовують геркон. Це електромеханічний прилад, який має два стійкі стани – відкритий (для протікання електричного струму) та закритий. Крім того, такі пристрої часто застосовують при побудові охоронних систем, датчиків присутності магнітного поля. Їх використовують в авіа- та автомобільній будові. При цьому існує декілька типів приладів, що відрізняються контактними групами.

Історія винаходу

Радянський вчений Петербурзького університету Ст. І. Коваленко, проводячи експерименти з магнітним полем у 1922 році, створив магнітокеровані контакти. Цей винахід був зареєстрований у Радянському Союзі та отримав патент під номером 466.

Його винахід був сердечником з магнітом'якого матеріалу, до якого через ізолятори кріпилися контакти, зроблені з феромагнетика, що володіє високою магнітною проникністю. Після подачі струму в котушці виникало магнітне поле, що намагнічує контакти і призводячи до їх замикання. Якщо подача струму припинялася, поле зникало, а контакти розмагнічувалися і розмикалися.

На той час винахід не отримав практичного застосування через незручність його використання та низьку надійність. 1936 року конструкція геркона була доопрацьована інженерами американської компанії Bell Telephone Laboratories. Ними було запропоновано робочі контакти пристрою помістити в замкнуту герметично колбу. Займався цією розробкою Уолтер Еллвуд, який у результаті створив модель пристрою. Але через складнощі у виготовленні прилад знову ж таки не отримав широкого застосування.

Використовувати прилад почали лише у 1941 році, коли американська компанія Western Electric відома своїми технічними інноваціями замість шумних електромеханічних реле у своїй телефонній станції не стала використовувати геркон.

У 1960-х років ХХ століття СРСР масово проводилася телефонізація країни. На підставі висновків Міністерства зв'язку СРСР було вирішено, що комутуючими елементами буде використовуватися геркон. Так, на заводі «Червона зоря», що у Ленінграді, почалося серійне виробництво пристроїв. Через шість років магнітокеровані геркони стали виготовляти і в Рязані, на металокерамічному заводі.

На початку 1990 року обсяги виробництва в СРСР досягли 230 млн штук на рік, що відповідало приблизно чверті світового ринку. Сьогодні ВАТ «Рязанський завод металокерамічних приладів» залишився єдиним заводом, який випускає таку продукцію на території колишнього Радянського Союзу. В даний час ведуться розробки, спрямовані на зниження розмірів, підвищення швидкодії, чутливості та стабільності герконів.

Суть пристрою

Принцип роботи пристрою заснований на замиканні або розмиканні електричної лінії, в якій він встановлений, впливаючи на нього магнітним полем. Таким чином, залежно від напруженості магнітного потоку, контакти приладу мають два положення – замкнене та розімкнене. У цьому природа виникнення магнітного поля значення немає. Наприклад, це може бути як постійний магніт, і електромагніт.

При попаданні під дію силових ліній пристрою відбувається намагнічування внутрішніх контактів.В результаті на них, виявляється, дія, що долає силу пружності, що призводить до притягання контактів один до одного. Ланцюг замикається. Якщо лінія підключена до джерела живлення через прилад починає протікати електричний струм.

Такий стан протримається доти, доки магнітне поле не буде прибрано. Як тільки силові лінії перестануть впливати, контакти одразу ж розімкнуться. Для наступного замикання необхідно знову довкола пристрою створити поле. Таким чином, геркон, по суті, є перемикачем, положення якого залежить від сили магнітного потоку, що впливає на нього.

За принципом роботи прилади класифікують на три типи:

1. Замикаючі — перебувають у нормально розімкнутому стані. Тобто у статичному положенні їх контакти між собою не з'єднані.
2. Розмикаючі - у таких приладах за відсутності магнітного поля контакти з'єднані між собою, тобто цей тип вважається нормально замкнутим.
3. Бістабільні (трьохконтактні) - мають у своїй конструкції три висновки. У нормальному стані (магнітне поле відсутнє) один контакт замкнутий з іншим. Як тільки з'являється поле, нормально замкнутий контакт розмикається, а інший замикається.

Залежно від нормального положення контактів геркони застосовують як для розмикання ланцюга, так і для замикання або пригоди ліній. Тому вони успішно можуть замінити собою механічні реле.

Конструкція приладу

У терміні «Геркон» вже закладено принцип його конструкції. Це слово утворене з трьох початкових літер кожного з двох слів - "герметичність" і "контакт", що підкреслює як його функціональність, так і призначення.Адже працюючий геркон на розмикання або замикання - це, по суті, пристрій, що з'єднує, являє собою контактну пару або групу, поміщену в герметичну колбу.

Буває, що такий прилад називають герконовою кулею через схожість на нього, хоч, звичайно, це далеко не так. Конструктивно пристрій є скляною оболонкою витягнутої форми, герметично запаяною з двох сторін. Всередині колби створюються умови, наближені до вакууму, при цьому в деяких пристроях внутрішній обсяг заповнюється інертним газом, наприклад, чистий азот або суміш з воднем. Використання газу допомагає захистити контакти від обгорання.

Контакти ж розміщуються всередину колби. До них припаюють висновки, що виходять назовні приладу. Як матеріал для виготовлення контактних груп використовують феромагнетик, наприклад, сталь, нікель з напиленням стійкого металу - родію або рутенію.

Отже, можна виділити три частини конструкції:

Крім того, начинка геркона може бути заповнена парами ртуті. Такий вид називається ртутним. Контактна поверхня змочується краплею ртуті, що дозволяє знизити електричний опір контактних майданчиків, а значить зменшити брязкіт.

Вивчаючи конструкцію геркона можна дійти невтішного висновку, що критично важливим показником надійності спрацьовування приладу буде якість виготовлення колби, саме її герметичність у її контакту з висновками.

Технічні характеристики

Геркони, як і будь-які електротехнічні прилади, мають різні технічні характеристики. Перед тим як вибрати пристрій, саме їх слід ретельно вивчити.Основним параметром, що характеризує геркон, є час спрацьовування. Воно визначається часовим інтервалом, протягом якого відбувається реакція приладу на магнітне поле, що впливає, що змінює його нормальний стан. Зазвичай швидкість перемикання контактів вбирається у 2 мкс.

Крім часу реакції, параметри приладів визначають такі характеристики:

1. Сила магнітного поля — позначає чутливість приладу, тобто мінімальне значення сили, коли положення контактів зміниться. Залежить від розмірів пристрою та використовуваних феромагнетиків.
2. Потужність комутації - це допустиме значення енергії, яке може передати через себе пристрій без погіршення інших характеристик. Визначається типом матеріалів, що використовуються при виготовленні контактів та їх перетину.
3. Найбільша напруга — визначає значення амплітуди сигналу, яке може витримати пристрій. За його перевищення настає пробою.
4. Струм перемикання - значення номінального струму, на який розрахована робота пристрою.
5. Опір контактів у замкнутому стані - чим це значення менше, тим менше втрачає свою потужність сигнал, проходячи через пристрій.
6. Робоча температура - інтервал температури, при якому заявлені виробником характеристики відповідають дійсним.
7. Частота перемикання - визначає швидкодію спрацьовування. Така частота може досягати одного мегагерця.
8. Число комутаційних циклів - характеризується числом спрацьовувань. Існують моделі, які можуть витримати до 4 млрд. перемикань.
9. Місткість контактів - вимірюється між розімкненими контактами і залежить як від розмірів приладу, так і від відстані між майданчиками, що комутуються.Вважається паразитним параметром.

Також важливою технічною характеристикою геркона є його фізичний розмір. Залежить він від габаритів балона, а саме його довжини та діаметра. Станом на 2017 рік найменшим герконом у світі вважається виріб, який виробляє в США компанія Hermetic Switch Inc, довжина його балона становить 4,01 мм.

Позначення та маркування

Геркони належать до пристроїв релейного типу. Тому правильне їхнє позначення зазначено в ГОСТ 2.756-76 ЕСКД. На електричних схемах умовно графічне зображення нормально розімкнутого геркона виглядає у вигляді кола, в середині якого зображуються два послідовні відрізки. З лівого боку починаючи з місця розриву, до відрізку креслиться невелика пряма лінія, що підходить до нього під кутом 120 . Коло символізує герметичність пристрою, а відрізки — комутаційні контакти.

У нормально замкнутому позначенні, висновки в колі малюються перетинаються. Позначення трьох контактних пристроїв виглядає по-іншому. Так само малюється коло, але в ньому, з одного боку, зображуються два паралельні відрізки, а з іншого — відрізок, розташований по центру відстані між ними. На ньому ж малюється і перемикаючий контакт.

Відповідно до радянських норм на схемах та в літературі геркон підписується буквою «К», після якої ставиться порядковий номер виробу на схемі. В іноземному позначенні використовуються дві латинські літери SF.

Стандарту ж маркування виробів немає. Кожен виробник зазвичай на корпус геркона наносить своє заводське позначення: наприклад КЕМ, TRA, АСМК, КА, КСК. Тому щоб дізнатися до якого типу відноситься той чи інший пристрій, знадобиться дивитися даташит виробника.

Переваги та недоліки

Застосування герконів, звичайно ж, не так широко поширене, як, наприклад, електромеханічних реле, але все ж таки, вони не є дефіцитними деталями. Тому гостро питання, де взяти геркон, серед радіоаматорів не стоїть. До безперечних переваг герконів, що розмикають, втім, як і замикаючих, відноситься:

• висока надійність - вона перевищує показники звичайних реле, що використовують відкриті контакти майже в 100 разів;
• швидкодія - швидкість спрацьовування в порівнянні з електромеханічними реле може бути швидше в два-три рази;
• відсутність шуму;
• гальванічна розв'язка — їхнє послідовне підключення до лінії дозволяє створити електричну розв'язку керуючих та комутованих ланцюгів;
• можливість комутувати навіть слабкі за рівнем сигнали;
• невеликий розмір;
• довговічність - пристрій здатний здійснити мільярди включень, що обумовлено відсутністю тертя;
• здатність працювати без джерела електроенергії.

Завдяки своїм властивостям геркони знайшли застосування у різноманітних датчиках позиціонування, вимірювальних приладах (велосипедний спідометр), в автоматичних витягах, вимикачах, ноутбуках (реєструють відкриття та закриття кришки) та навіть у комп'ютерних клавіатурах.

Але, незважаючи на це, геркони також мають вади. Головний із них — крихкість, через неї прилади не можна використовувати у місцях сильної вібрації. Крім цього, в результаті зношування майданчиків контакти можуть «залипати», а у разі великих струмів (нагріву) мимоволі розмикатися.

Але, як видно, на тлі переваг недоліки не такі вже й великі.Дуже часто, використовуючи геркон, радіоаматори збирають власну недорогу систему сигналізації або автоматичний блок увімкнення світла.

Чи допомогла стаття? Оцініть

Яке навантаження витримує Геркон

Контакти або як їх ще називають комутаційні пристрої використовуються в електронній та радіотехніці. Герконові вимикачі були розроблені для покращення якості експлуатації: часу служби та, звичайно ж, надійності. У цій статті ми розглянемо технічні характеристики герконів, принцип роботи та сферу застосування.

Що таке?

Сьогодні геркони практично не використовують, оскільки з'явилися датчики Холла. Але все ж таки в деяких випадках дані вироби незамінні. Вони прості у використанні, і це служить тим, що їх ще використовують у різному типі схем або пристроїв.

Якщо потрібні надійність та довговічність, то ця деталь незамінна нічим. Де використовується вимикач? Він може входити до конструкції датчика, електронних реле та інших пристроїв.

Геркони, як та інші апарати чи його деталі діляться різні види.

За функціями:

Конструктивні та технічні ознаки:

1. Сухий контакт (без будь-яких секретів, працює за принципом описаним трохи нижче).
2. Ртутний контакт (у скляному корпусі до контакту додані ртутні краплі, які змочують їх, коли спрацьовує геркон, що покращує якість контакту. Також це дозволяє уникнути контактного брязкоту (вібрації), що збільшує час спрацьовування.

Виходячи з цього, краще використовувати ртутний контакт, але і це не в усіх моментах.

Конструктивні особливості

Конструкція геркона є герметичний балон зі скла, всередині якого знаходяться контакти.Ці контакти – це сердечники з магніту, які приварені з торцевих боків колби.
де:

1. Ковба зі скла.
2. Перемикається контакт.
3. Нерухомий контакт.

Найпоширенішими є герконові датчики на замикання. Контакти з феромагнітного дроту прямокутного вигляду.

У колбу запускають інертний газ або вакуумують, що не дає можливості розвитку корозії в герконовому вимикачі.

Як працює герконовий датчик?

Контактна група прийде в дію тільки в тому випадку, якщо навколо герконового вимикача буде певна напруга магнітного поля, яка створена будь-яким способом, будь воно постійним або електромагнітним. замикають ланцюг. Все це буде знаходитися в дії до зникнення магнітного поля. спрацьовування теж залежить від наявності магнітного поля навколо геркона.

Принцип роботи магнітного датчика на розмикання працює трохи по-іншому.

герконовий вимикач, що перемикається при магнітному полі: замикає розімкнені контакти, а немагнітний контакт залишається таким, як і був до цього.

Наочно побачити, як працюють геркони, ви можете на відео нижче:

Пробивна напруга пристроїв може зростати до 5 кВ. Спрацьовує датчик в 0,5-2 мс, а вимикається в 0,1-0,7 мс, а це значно менше, ніж, наприклад, спрацьовування електромагнітного реле.

Призначення та сфера застосування

Використовують герконові вимикачі і до сьогодні:

• клавіатури та синтезатори;
• обладнання для безпеки та автоматики;
• обладнання для підводного плавання;
• обладнання для тестування та зняття вимірів;
• апаратура в медустановах та комунікаційні апарати.

Наприклад, у системах охорони геркон використовують як реле. Також пристрої використовуються в охоронному датчику. З себе це уявляє: геркон плюс магніт. Якщо розглядати герконове реле, воно є: геркон і обмотка з дроту. Плюсами такого реле є:

• невеликий розмір та простота конструкції;
• не піддається впливу вологи та обгорянню контактів;
• немає рухомих елементів.

Застосовувати такі деталі можна у чому і де. Але одним істотним недоліком є ​​низька ударостійкість, а це вже важливо для різноманітних систем, датчиків і т.д.

Плюси та мінуси пристосування

Використання герконових датчиків дало як позитивні, і негативні моменты:

• конструкція, що дозволяє зменшувати розміри;
• швидке спрацювання та відключення;
• повністю герметизовані серцевини;
• електрична міцність між контактами;
• довгий час служіння (за винятком ударів);
• Геркон працює в будь-яких погодних умовах від -60 до +120 градусів.
• низька ударостійкість;
• сприйняття зовнішніх магнітних полів;
• низька потужність при комутації ланцюга;
• довільне розмикання при високому струмі;
• іноді можуть виникати замикання та розмикання довільно.

Поради щодо застосування

Якщо вам потрібно використовувати геркони, враховуйте такі нюанси застосування:

1. Обов'язково потрібно уникати ультразвуку, оскільки він може впливати та змінити електричні характеристики.
2. При установці слід пам'ятати, що магнітне поле може змінити характеристики вимикача.
3. Забороняється ударяти і кидати герконові вимикачі, т.к. через інертний газ, який при ударі розбовтується, балон може луснути, що виведе пристрій з ладу.
4. Слід дотримуватись рекомендацій від виробника при паянні.

Технічні характеристики

Усі технічні характеристики основних типів герконових вимикачів наведені у таблиці нижче:

Маркування герконів залежить від області, де вони діють. Кожна з існуючих абревіатур щось означає (наприклад, КЕМ – комутація електричних механізмів, А – робота у будь-яких кліматичних умовах, У – робота лише у приміщенні). При виборі потрібно враховувати ці аспекти.

Знайти вимикачі можна в електротехнічних магазинах, на радіоринках або замовити в інтернеті. Якщо вам потрібен геркон для автомобіля, придбати його можна в автосервісі. Також є можливість зробити герконовий вимикач самому, але для цього потрібне дороге обладнання.

Ось ми і розглянули технічні характеристики герконів, а також їх принцип роботи та сферу застосування. Сподіваємося, тепер вам стало зрозуміло, що являють собою дані вимикачі і для чого вони використовуються.

Корисно буде прочитати:

Опубліковано 21.07.2016 Оновлено 22.09.2017 Користувачем Олександр (адміністратор)

Який струм можна пропускати через геркон

Геркон цей пристрійщо працює на основі магнітного поля. Коли на геркон діє магнітне поле заданої сили і напрямки, його внутрішні контакти закриваються або відкриваються в залежності від його конструкції та призначення. У разі ми розглянемо геркон КЭМ-2 гр. А L = 20мм, що пропускає максимальний струм 0.5A та витримує напругу від 250 до 600 В.

Натисніть посилання, щоб відкрити потрібний розділ:

📢 Характеристики геркона

📢 Принцип роботи геркона

📢 Переваги герконових реле

📢 Як перевірити працездатність геркона

📢 Як застосовувати геркони

📢 Висновок

👎🏻 Деталі

Геркон КЕМ-2 групи А з довжиною L=20 мм та максимальною потужністю 10 Вт здатний пропустити струм до 0.5А при комутації. Геркон - це електромеханічний пристрій, який використовується для відкриття та закриття електричних кіл. Він складається із двох контактів, які замикаються під впливом магнітного поля. Коли поле відсутнє, контакти розмикаються. Це робить геркон придатним для використання в електричних ланцюгах з постійним струмом, де невеликий струм може бути комутований. Однак, якщо потрібно пропустити великий струм через геркон, це може призвести до перегріву та пошкодження його контактів. Тому необхідно вибирати геркон з урахуванням максимального струму, який може пропустити.

Яке навантаження витримує Геркон

Важливим параметром геркона є його здатність навантаження. Геркон КЕМ-2 гр. А L=20мм витримує без струму в котушці протягом не менше 20 мс. При збудженні котушки струм повинен підвищуватися зі швидкістю трохи більше 5 А-мс-1 від нульового значення значення, що забезпечує максимально допустимий струм для даного геркона.Потім швидкість підвищення струму має перевищувати 1 А-мс-1 до спрацьовування геркона.

Скільки вольт витримує геркон

Геркони можуть витримувати різну напругу, залежно від їхньої конструкції та застосування. Геркон КЕМ-2 гр. А L=20мм витримує напругу від 250 до 600 постійного струму. Варто відзначити, що опір ізоляції - це міра ізоляції контактів і один з найунікальніших параметрів, що відрізняють геркони від інших перемикаючих пристроїв.

На якій відстані працює Геркон

Відстань між герконом та магнітом – це ще один важливий параметр, який потрібно враховувати при роботі з ними. Геркон повинен бути на відстані 3-5 мм від магніту, при цьому він повинен бути спрямований точно на магніт. Щоб перевірити чи робочий геркон, досить просто поводити перед ним магнітиком, при включеній консолі тренажера.

Які переваги мають герконові реле

Герконові реле - це пристрої, що перемикають, які працюють на основі герконів. У них є кілька переваг, які роблять їх зручними та вигідними для застосування:

• Абсолютна герметичність контактів дозволяє використовувати реле на герконах в агресивних середовищах, умовах високої запиленості, вологості тощо.
• Невеликі габарити, мала вага та проста конструкція роблять геркони компактними та зручними у використанні.
• Підвищена швидкість роботи геркона дозволяє застосовувати його в умовах високої комутаційної частоти.

Висновки

Геркони є надійними та зручними в роботі перемикаючими пристроями. Залежно від конструкції та застосування, геркони можуть витримувати різну напругу та струм, витримувати навантаження та працювати на певній відстані від магніту.Герконові реле мають ряд переваг перед іншими пристроями, що перемикають, що робить їх зручними у використанні в різних умовах.

Поради

При роботі з герконами слід враховувати не лише їх технічні параметри, але та особливості конструкції та застосування. помилок та пошкоджень пристроїслід ознайомитися з інструкціями та рекомендаціями з експлуатації. пам'ятати, що геркони працюють на основі магнітного поля, тому при їх використанні слід враховувати вплив сторонніх магнітних полів та магнітних матеріалів.