Герконы - технические характеристики, принцип работы

Устройство детали

Датчик геркон выглядит как небольшая стеклянная трубочка из зеленого полупрозрачного стекла. С двух сторон имеются проволочные выводы. Они позволяют припаять деталь к плате или подсоединить к ней провода. Существуют и трехконтактные модели.

Внутри стеклянной трубочки есть полость с безвоздушной средой. В полости находятся контакты, которые подключены к выводам прибора, находящимся снаружи. Такая деталь не имеет полупроводников. Поэтому она может работать на переменном токе.

Герконы довольно разнообразны по размерам. Небольшие модели имеют длину 10-15 мм. Более крупные бывают размером с ладонь.

Геркон — обозначение на схеме

Отличие магнитоуправляемого соединения в электрических схемах от других типов контактов — наличие в изображении окружности, как обозначения герметичного корпуса. Конкретную принадлежность к элементу схемы указывают в виде набора букв и цифр:

К1.1 — указывает принадлежность к реле схемы с которым геркон работает (согласно нормативных документов времен СССР в схемах и технической литературе геркон обозначается буквой «К»);
SF — обозначает управление геркона постоянным магнитом.

Строгие правила по маркировке герконов отсутствуют. Производитель наносит на корпус свое заводское обозначение.

Достоинства герконовых переключателей

В отличие от обычных реле с электромагнитными катушками и сердечником в герконовых нет механических элементов, привода рычага для перемещения контактов и стального сердечника в катушке. За счет этого конструкция получается меньших габаритов.
Многие показатели герконовых реле в сотни раз выше, чем обычных реле, сопротивление изоляции, пробивное напряжение, соответственно электрическая прочность.
Очевидно, что обычные реле не могут сравниться с герконами по быстродействию. Частота коммутации контактов на герконах 1000Гц;
Ресурс работы герконов исчисляется в миллиардах циклах переключений;

Виды отказов датчиков

Основной проблемой при возникновении больших нагрузок на охранную систему, может быть отказ датчиков, который происходит по причине неразомкнутых контактов. Такая ситуация довольно часто встречается на объектах с большим количеством извещателей, поэтому для ее устранения принято устанавливать сразу несколько дублирующих устройств.

На сегодняшний день рынок охранных устройств предлагает пользователю широчайший ассортимент самых разнообразных конструкций герконов имеющих замыкающуюся, размыкающуюся и переключающуюся систему контактов, которые поляризованы на разные коммутационные мощности. Переключающие контакты в таких системах, имеют специальную немагнитную пружину, а поляризованные оборудованы контактами из магнито-твёрдого материала. Что же касается запоминающих систем, то в них обе пружины изготавливаются из ферромагнитного сплава с петлёй гистерезиса. Их работа основана на кратковременных импульсах, которые сохраняются до следующего воздействия.

В качестве контактного покрытия чаще всего выступает либо золото, либо высококачественный родий. Контакты, имеющие золотое покрытие, используются для коммутации малых токов. Те же системы, которые были защищены родием, в большинстве случаев применяются для широкого диапазона нагрузок.

В зависимости от размеров практически все герконы можно разделить на несколько основных типов, среди которых стоит отметить: нормальные, средние, промежуточные, миниатюрные, сверхминиатюрные и микроминиатюрные устройства.

Особенности управления контактами геркона

Можно выделить два способа управления, каждый из которых имеет свои конструктивные особенности:

Управления по средствам магнитного поля от постоянного магнита.

Геркон устанавливается неподвижно, магнит перемещается в пространстве относительно геркона, при приближении на расстояние когда сила магнитного поля достаточная для переключения контактов происходит срабатывание. Аналогично при удалении магнита от геркона, поле ослабеет, и контакты геркона возвращаются в исходное состояние.

Линии силового поля воздействующие на герконовые контакты

Классическим примером такого варианта является применение геркона в системах охранной сигнализации, когда геркон устанавливается на дверную коробку, а магнит на двери, можно наоборот.

Пример монтажа герконовых датчиков на двериА – контакты находятся в разомкнутом состоянии;Б – контакты замыкаются сигнализация срабатывает:

Скрытые герконовые датчики в профиле металлических дверей В зависимости от условий эксплуатации и функционального назначения, конструктивные решения могут быть разные:

Магнит может вращаться вокруг оси, меняя полярности тем самым переключать контакты геркона.
Между герконом и магнитом может перемещаться экранирующая магнитная шторка, для шунтирования поля;
Подвижным может быть любой элемент, несколько, элементов или все, шторка, магнит и геркон, все определяют условия конкретного объекта.

Принцип действия

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

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

Принцип работы нормально-разомкнутого геркона

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

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

Принцип действия нормально-замкнутого геркона READ Асус трансформер бук т100 как подключить интернет

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

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

Срабатывание переключающего геркона

Что такое геркон

Геркон — электромеханическое устройство, замыкающее либо размыкающее электрические контакты под влиянием магнитного поля, генерируемого электромагнитом, либо постоянным магнитом.

READ Как заново подключить интернет на телефоне

Термин «геркон» означает герметичный контакт. Обусловлено это его конструкцией. Состоит он из двух ферромагнитных пластин, запаянных в стеклянную капсулу с двумя выходными контактами и заполненную инертным газом. Такая оболочка минимизирует воздействие окружающей среды и обеспечивает надежное функционирование устройства.

Колба может содержать азот, иссушенный воздух, иной инертный газ. Также из колбы может быть откачан весь газ до состояния вакуума. Этим добиваются повышения уровня коммутируемого напряжения.

Принцип действия

Принцип работы нормально-разомкнутого геркона

Принцип действия нормально-замкнутого геркона

Срабатывание переключающего геркона

Конструктивные особенности

Конструкция геркона представляет собой герметичный баллон из стекла, внутри которого находятся контакты. Эти контакты – это сердечники из магнита, которые приварены с торцевых сторон колбы. Внешние части этих сердечников подключаются к электросети. На схеме ниже демонстрируется устройство изделий:

где:

Колба из стекла.
Переключающийся контакт.
Неподвижный контакт.

Самыми распространенными являются герконовые датчики на замыкание. Контакты из ферромагнитной проволоки прямоугольного вида. В зависимости от мощности и размера геркона, сердечники изготовляют из пермаллоевой проволоки. Также покрытие можно заменить и другими металлами (золото, серебро, родий и другие).

В колбу запускают инертный газ или вакуумируют, что не дает возможности развития коррозии в герконовом выключателе. При изготовлении детали также учитывается то, что между сердечниками есть зазор определенного размера.

Беспроводные модели

Беспроводные модели магнитно-контактных датчиков дверей называются радиогерконами и применяются для охранных сигнализаций, работающих в GSM-диапазоне. Некоторые модели сенсоров оснащаются дополнительными разъемами для подключения дополнительных проводных датчиков. Это дает возможность перекрывать несколько охраняемых зон с помощью открытия и закрытия (окна, люки, ворота).

Беспроводные датчики для дверей имеют свой бесперебойный источник питания и не нуждаются в дополнительном подключении питания. Батарея рассчитана на бесперебойную работу до 5 лет. В случае срабатывания геркона, на открытие подается сигнал на GSM-сигнализацию с последующим оповещением (на телефон) владельца помещения о проникновении злоумышленников на объект.

Достоинства и недостатки

Для сравнения возьмем электромагнитные реле с катушками и сердечником. В дополнение приведем некоторые общие положительные и отрицательные качества.

Плюсы

Габариты герконовых выключателей значительно меньше из –за отсутствия механики для перемещения контактов и самого сердечника.
Большинство технических характеристик таких, например, как электрическая прочность, напряжение пробоя на несколько порядков выше, чем у электромагнитных реле.
Быстродействие герконовых выключателей значительно превосходит аналогичный параметр обычных реле.
Во время работы отсутствует шум, характерный при функционировании электромагнитных реле.
Ресурс работы герконов многократно превышает долговечность электромагнитных реле.
Герконы не требуют согласования к виду нагрузки.
Для управления электромагнитным реле требуется наличие электроэнергии, герконовыми устройствами возможно управлять без ее использования.

Минусы

Коммутируемая нагрузка имеет низкие показатели по мощности.
В колбе помещается незначительное количество контактов.
В сухом герконе процесс замыкания сопровождается дребезгом контактов. Мокрые герконы избавлены от этого технического явления.
Геркон имеет большие размеры для компактных современных электронных схем.
Стеклянная колба не отличается достаточной прочностью, может разрушиться от вибрационных явлений, возникающих в работе оборудования с герконовыми устройствами.
Требуется наличие защитного экрана, чтобы устранить влияние на нормальное функционирование геркона внешних магнитных полей.

История изобретения

Советский ученый Петербургского университета В. И. Коваленко, проводя эксперименты с магнитным полем в 1922 году, создал магнитоуправляемые контакты. Это изобретение было зарегистрировано в Советском Союзе и получило патент под номером 466.

Его изобретение представляло собой сердечник из магнитомягкого материала, к которому через изоляторы крепились контакты, сделанные из ферромагнетика, обладающего высокой магнитной проницаемостью. После подачи тока в катушке возникало магнитное поле, намагничивающее контакты и приводя к их замыканию. Если же подача тока прекращалась, поле исчезало, а контакты размагничивались и размыкались.

На то время изобретение не получило практического применения из-за неудобности его использования и низкой надёжности. В 1936 году конструкция геркона была доработана инженерами американской компании Bell Telephone Laboratories. Ими было предложено рабочие контакты устройства поместить в герметично замкнутую колбу. Занимался этой разработкой Уолтер Эллвуд, который в итоге и создал модель устройства. Но из-за сложностей в изготовлении прибор опять же не получил широкого применения.

Использовать прибор начали лишь только в 1941 году, когда американская компания Western Electric известная своими техническими инновациями вместо шумных электромеханических реле в своей телефонной станции не стала использовать геркон.

В середине 60-х годов XX века в СССР массово проводилась телефонизация страны. На основании выводов Министерства связи СССР было решено, что в качестве коммутирующих элементов будет использоваться геркон. Так, на , расположенном в Ленинграде, началось серийное производство устройств. Через шесть лет магнитоуправляемые герконы стали изготавливать и в Рязани, на металлокерамическом заводе.

В начале 1990 года объём производства в СССР достиг 230 млн штук в год, что соответствовало примерно четверти мирового рынка. Сегодня ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов» остался единственным заводом, выпускающим такую продукцию на территории бывшего Советского Союза. В настоящее время ведутся разработки, направленные на снижение размеров, повышение быстродействия, чувствительности и стабильности герконов.

Усиление защиты от несанкционированного проникновения

В стандартном исполнении геркон находится на раме, а магнит – на дверной или оконной створке. Закрытое положение конструкции обеспечивает максимальное приближение магнита к датчику. В момент открытия он удаляется, поэтому злоумышленники легко найдут места установки.

Для повышения защиты прибора используются:

Скрытый прибор. Замыкает сигнализационную цепь в момент открытия створки. Минус технологии – открытие створки при помощи дополнительного магнита.
Электрический магнит. Особенность электромагнитного замка с герконом – сложность подделки за счет случайной повторяемости сигналов. Защита также срабатывает при задержке импульса.