Где взять геркон: КАК СДЕЛАТЬ ГЕРКОН из ОБЫЧНОГО РЕЛЕ | Дмитрий Компанец

Содержание

Что нужно знать для выбора правильного геркона

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.

Рис. 1. Геркон

Геркон (рис. 1) 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.

Рис. 2. Структура контактных групп NiFe-W-Ru (а) и NiFe-Au-Ro-Ir (б)

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.

Геркон, описанный выше и представленный на рис. 3, относится к SPST-типу. На рис. 4 представлен геркон SPDT-типа.


Рис. 3. Устройство геркона SPST-типа
Рис. 4. Устройство трехвыводного геркона типа SPDT (однополярное двунаправленное)

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.

Рис. 5. Принцип работы магнитоуправляемого контакта – геркона

Рассмотрим несколько наиболее распространённых систем геркон-магнит.

  1. Приближение и удаление магнита перпендикулярно (рис. 6) или под углом (рис. 7) к главной геометрической оси геркона:
Рис. 6. Перпендикулярное приближение и удаление магнита Рис. 7. Приближение и удаление магнита под углом

В данном случае геркон будет замыкаться при приближении и размыкаться при отдалении магнита. Рассмотрим более подробно, обратившись к рис. 8.

Рис. 8. Зоны активации геркона при поперечном удалении магнита

Концентрация силовых линий магнита уменьшается при удалении магнита от геркона. Наиболее сконцентрированы магнитные линии на полюсах магнита. Наиболее обширная зона взаимодействия магнита с герконом находится в центре геркона. При нахождении постоянного магнита в пределах этой зоны магнитное поле является достаточным для надежного срабатывания контактной группы.

Пунктиром показана зона гистерезиса – при вхождении магнита в эту зону магнитное поле еще не обладает достаточной напряженностью для срабатывания контактной группы, но ее достаточно для удержания контактной группы в сработавшем состоянии. В случае иной конфигурации контактной группы геркона, отличной от рассматриваемой SPST, под срабатыванием будет пониматься размыкание нормально-замкнутого контакта и замыкание подвижного контакта с нормально-разомкнутым контактом SPDT геркона. Замыкание контактов геркона может активироваться с помощью параллельного движения кольцевого магнита вдоль оси геркона, как показано на рис. 9.

Рис. 9. Движение кольцевого магнита относительно геркона

Конфигурация зон взаимодействия будет схожа с предыдущей системой, так как ось геркона и направление магнитных линий магнита будут совпадать с описанной выше ситуацией, как видно на рис. 10.

Рис.10. Зоны взаимодействия при движении магнита вдоль оси геркона

  1. Геркон может активироваться при помощи плоского магнита или кольцевого магнита с двумя или 2N полюсами (рис.
    11).

Рис. 11. Активация геркона плоским или кольцевым магнитом

Для понимания зон взаимодействия геркона обратимся к рис. 12 и 13.

Рис. 12. Полюса магнита перпендикулярны главной геометрической оси геркона. Магнит движется вдоль нее Рис. 13. Полюса магнита перпендикулярны главной геометрической оси геркона. Магнит движется перпендикулярно ей

Как видно, зоны взаимодействия находятся на концах геркона. В центральной части геркона находится «мертвая зона», в которой геркон остается открытым. Таким образом, двигающийся перпендикулярно геркону магнит, чьи полюса расположены подобным образом, активировать геркон не будет (рис. 14).

Рис. 14. «Мертвая зона» взаимодействия магнита с герконом

  1. Геркон можно экранировать с помощью магнитного материала (например, стального листа).
    На рис. 15 изображены неподвижный геркон и неподвижный магнит между которыми движется экранирующий предмет.

Рис. 15. Экранирование геркона магнитным материалом

Основные типы герконов, выпускаемые компанией Littelfuse, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Серии герконов Littelfuse

Серия Длина корпуса, мм Нагрузочная способность
(Стандартная: ≤10 Вт, ≤0,5 A, ≤200 В)
Тип контактов Key Features
MITI-3V1 7 Стандартная SPST Супер-компактный (7 мм стеклянный корпус)
MDSR-10 10 Стандартная
SPST
Очень компактный (10 мм стеклянный корпус)
MDSR-7 13 Стандартная SPST Компактный (12. 7 мм стеклянный корпус)
FLEX-14 14 Стандартная SPST Дешевый, более гибкие выводы
MACD-14 14 Стандартная SPST Малый гистерезис
MDCG-4 15 Стандартная SPST Низкая цена
HA15-2 15 ~240 В (20 Вт) SPST ~ 240 В макс. рабочее напряжение
MLRR-4 15 20 Вт SPST Малый гистерезис
MLRR-3 15 20 Вт SPST Длинные выводы, повышенный ресурс
MARR-5 19 1000 В SPST Высоковольтный
MRPR-20 20 ~240 В, 50 Вт SPST Напряжение переключения ~240 В, высокая мощность
DRR-129 50 100 Вт, 3 A, 400 В SPST Большой, высокая мощность
MDRR-DT 15 Стандартная SPDT Малый корпус
DRR-DTH 40 30 Вт, 0. 5 A, 500 В SPDT Высокая мощность
DRT-DTH 40 50 Вт, 1.5 A, 500 В SPDT Большой, высокая мощность

Основные параметры герконов

Время срабатывания время между моментом приложения магнитного поля и моментом замыкания контактов геркона.

На рис. 16 представлен график зависимости величины магнитного поля от времени. Вначале геркон помещают в сильное магнитное поле до момента насыщения (при этом даже при увеличении магнитной индукции намагниченность, достигнув максимума, остается неизменной). После этого магнитное поле ослабляют до 0 и начинают постепенно увеличивать. Рабочая точка на данном графике означает такую величину магнитного поля, при которой контакты геркона замыкаются. Точка рассоединения – соответствует величине магнитного поля, при которой контакты размыкаются.

Нужно заметить, что сила поля в точке рассоединения всегда ниже, чем в рабочей точке. Это связано с тем, что у контактов геркона всегда остается небольшая намагниченность.

Рис. 16. Зависимость величины магнитного поля геркона от времени

Временем отпускания называется интервал между рабочей точкой и точкой рассоединения.

Магнитодвижущая сила (МДС) срабатывания (pullin) – это величина силовой характеристики магнитного поля, при которой происходит замыкание контактов геркона. В системе СИ единицами измерения магнитодвижущей силы являются Ампер*витки (AT или Amper*turns). Когда измеряют магнитодвижущую силу с помощью соленоида, рабочая точка (замыкание) обычно дается при температуре 20°С, так как из-за термического расширения медного провода в катушке магнитное поле будет меняться приблизительно на 0,4%/°С.

Отношение между размыканием и замыканием, выраженное, как правило, в процентах, называется гистерезисом. В зависимости от материалов металлических контактов, их жесткости, длины, площади соприкосновения, гистерезис будет сильно меняться (рис. 17).

Рис. 17. Отношение между МДС в точках замыкания и размыкания

Гистерезис – это отношение магнитодвижущей силы срабатывания к магнитодвижущей силе в точке рассоединения. Обычно этот параметр выражают в процентах. Компания Littelfuse выпускает специальные серии герконов (MACD-14, MASM-14), в которых гистерезис сведен к минимуму. Обычно такие герконы применяются в датчиках уровня жидкостей, в системах позиционирования.

Контактное сопротивление (contact resistance) – максимальное сопротивление геркона в замкнутом состоянии.

Удельное сопротивление контактов геркона или герконового реле очень мало и обычно составляет от 7,8х10-8 до 10х10-8 Ом/м. Это выше удельного сопротивления меди, которое равняется 1,7х10-8 Ом/м. Контактное сопротивление герконов обычно составляет около от 70 до 200 мОм, а сопротивление контактов в герконовом реле – около 150 мОм.

Динамическое сопротивление контактов (Dynamic Contact Resistance (DCR) – это сопротивление контактов геркона в рабочем/динамическом режиме. Статичное контактное сопротивление геркона – достаточно малоинформативный параметр, который не позволяет выявить проблемы, связанные с реальным состоянием контактов. Замыкание и размыкание контактов геркона с частотой от 50 до 200 Гц дает намного больше информации. Подача на геркон напряжения 0,5 В и тока 50 мА может помочь выявить потенциальные проблемы. Эти измерения могут быть выполнены с помощью осциллографа и легко оцифрованы при автоматическом контроле качества (рис. 18). Не стоит использовать более высокое напряжение, чтобы не изнашивать контакты геркона. Если на производстве контакты геркона не были правильно очищены перед корпусированием, то на них может находиться тончайшая диэлектрическая пленка толщиной в несколько ангстрем. Из-за нее может быть нарушена коммутация слабых сигналов. При использовании более высокого напряжения эта проблема может никак не проявиться.

Рис. 18. Измерение динамического сопротивления контактов геркона

Если на катушку подать сигнал с частотой 50…200 Гц, ток коммутации будет порядка 0,5 мА. Дребезг контактов после замыкания может продолжаться около 100 мс, и за ним последует динамический шум, который будет длиться около 0,5 мс. Природа этого динамического шума состоит в том, что после замыкания контактов происходят гармонические колебания, и в месте контакта изменяется сопротивление из-за меняющегося в зоне контакта давления. При этом размыкания не происходит. На рис. 19 видно, что после завершения фазы динамического шума начинается «волновая» фаза, длящаяся 1 мс или чуть более. Вибрация контактов геркона в магнитном поле соленоида через 2…2,5 мс прекращается, и сопротивление стабилизируется.

Рис. 19. Динамический шум коммутации геркона

Наблюдая за осциллограммой этого динамического теста, мы можем сделать некоторые выводы о качестве тестируемого геркона. Как только на соленоид подается напряжение, колебательный процесс должен завершиться за время, приблизительно равное 1,5 мс. Если колебания продолжаются более 2,5 мс, это может означать, что контакты плохо намагничиваются. В результате ресурс данного геркона будет небольшим, особенно если он будет работать с большой нагрузкой (рис. 20).

Рис. 20. Затягивание колебательного процесса из-за плохой намагниченности контактов

Если динамический шум или дребезг контактов длятся значительно дольше 3 мс, это может быть следствием нарушения герметичности геркона, трещины в корпусе, перегрузки по току или напряжению. Также это может быть следствием загрязнения контактов при производстве или попадания влажного воздуха внутрь корпуса геркона. На рис. 21 и 22 изображены такие случаи.

Рис. 21. Чрезмерный динамический шум контактов геркона Рис. 22. Чрезмерный дребезг контактов геркона

На рис. 23 изображен случай, когда после завершения фазы динамического шума продолжаются стохастические колебания контактов, вследствие которого динамическое сопротивление контактов не стабилизируется.

Рис. 23. Стохастические колебания контактов геркона

Напряжение переключения/коммутации (switching voltage) – это обычно максимальное постоянное напряжение, которое может быть приложено к геркону в момент замыкания контактов. Если напряжение на герконе выше 5…6 В, при этом может произойти перенос микроскопического количества металла с одного контакта на другой. Несмотря на это, при работе с напряжениями до 12 В герконы и герконовые реле имеют наработку на отказ в десятки миллионов раз срабатываний. А при напряжении 5 В и меньше количество срабатываний увеличивается до миллиардов раз. Высококачественные герконовые реле Littelfuse могут работать в слабосигнальных цепях с напряжениями всего в несколько нановольт.

Ток переключения или коммутационный ток (switching current) – это максимальный постоянный ток или амплитудное значение переменного тока в момент замыкания контактов геркона. В случае превышения этого значения срок службы геркона значительно сократится.

Несущий ток (carry current) – это максимальное значение тока при замкнутых контактах геркона. Микросекундные импульсы тока могут значительно превосходить это значение без сокращения срока службы геркона. В то же время длительные импульсы тока или постоянный ток, превышающий несущий, приведут к сокращению срока службы геркона или выходу его из строя. Герконы и герконовые реле в отличие от своих электромеханических собратьев могут работать с очень малыми токами, на уровне нескольких фемтоампер (фемто = 10-15).

Паразитная емкость (stray capacitance) – емкость, которая возникает между разомкнутыми контактами геркона. Обычно она составляет единицы пикофарад. Данный параметр очень важен с точки зрения образования дуги, так ток дуги будет напрямую зависеть от емкости заряда.

Эквивалентная емкость (contact capacitance) – емкость геркона в замкнутом состоянии. Для герконов SPST-типа эта величина обычно составляет 0,1…0,2 пФ. Для переключающих герконов SPDT-типа эквивалентная емкость обычно составляет 1…2 пФ.

Этот параметр имеет большое значение при применении геркона в высокочастотных цепях.

Напряжение пробоя (breakdown voltage) – это максимальное напряжение, приложенное к геркону в открытом состоянии. Оно всегда больше, чем напряжение переключения. Для большинства герконов с инертными газами внутри это значение составляет от 175 до 1000 В. При каждом замыкании контактов геркона паразитная емкость будет мгновенно разряжаться. Чем ближе напряжение в цепи к рабочему напряжению геркона, тем ниже будет его ресурс работы в этой цепи. Поэтому желательно всегда выбирать изделие с запасом по данному параметру.

Коммутируемая мощность (switching power) – это максимальная мощность, которая может потребляться нагрузкой, подключенной через геркон. Так как мощность рассчитывается как произведение коммутируемого напряжения и тока переключения, то для 10 Вт геркона не стоит пропускать ток более 500 мА при напряжении 200 В, для такого тока максимальное коммутационное напряжение составит всего 20 В. Превышение данного параметра также неминуемо влечет за собой сокращение срока службы геркона.

Сопротивление изоляции (insulation resistance)сопротивление геркона в открытом состоянии. По этому параметру герконы превосходят большинство существующих на сегодняшний день ключей, так как их сопротивление изоляции измеряется в тераомах. Величина токов утечки геркона в открытом состоянии составляет единицы пикоампер.

Диэлектрическая абсорбция (dielectric absorbtion) – это эффект, связанный с поляризацией диэлектриков в герконе при разряде емкостного заряда контактов. Данный эффект проявляется в виде задержки или уменьшения протекания через замкнутый геркон очень малых токов на уровне наноампер.

Резонансная частота (resonance frequency) – это частота собственных колебаний геркона, при которой начинаются собственные вибрации контактов, которые, в свою очередь, влияют на такие параметры геркона как напряжение пробоя и напряжение коммутации. Герконы с капсулами 20 мм обычно имеют резонансную частоту в диапазоне 1500…2000 Гц. Более компактные 10 мм герконы имеют более высокую резонансную частоту: 7000…8000 Гц. Для того, чтобы избежать проблем в работе геркона, нужно учесть вибрации среды эксплуатации и резонансную частоту геркона.

Защита герконов и герконовых реле

В цепях, где геркон работает с индуктивной нагрузкой, такой как катушка реле, соленоид, трансформатор или миниатюрный мотор, энергия магнитного поля, накопленная в индуктивных компонентах, при коммутации будет испытывать высокие нагрузки по напряжению и току. Это обстоятельство будет негативно сказываться на сроке службы геркона.

Существует несколько способов устранить эту проблему.

  1. Использование шунтирующего диода (в зарубежной литературе он часто встречается под названием flyback или freewheeling diode) возможно в цепях постоянного тока (рис. 24). Для переменного напряжения придется использовать защитный диод Зенера (он же лавинный диод или TVS-диод), варистор или RC-цепочку (снабберную RC-цепь). Каждый из способов имеет как достоинства, так и недостатки.

Рис. 24. Защита геркона шунтирующим диодом

  1. Использование варисторов или двунаправленных TVS-диодов (рис. 25). Данные компоненты проводят ток при превышении некоторого порогового значения напряжения. Эти компоненты ставят в параллель с герконом. Рабочие напряжения для TVS-диодов составляют от 2,5 до 600 В, а для варисторов – от 9 до 3500 В. Варисторы обладают значительно большими импульсными мощностями, чем TVS-диоды, но их емкость также значительно выше, и это негативно влияет на контакты геркона при замыкании, поскольку при этом через них протекает больший ток за счет разрядки этой паразитной емкости. Для защиты геркона в цепи переменного напряжения можно использовать только двунаправленный TVS-диод, чтобы он не шунтировал разомкнутый геркон при прямом смещении по напряжению.

Рис. 25. Защита геркона варистором

  1. Использование подавляющих RC-цепей (снабберных цепей).

Существует два варианта подключения снабберной цепи: параллельно геркону (рис. 26) или параллельно нагрузке (рис. 27). Первый способ является предпочтительным. Он позволяет снизить напряжение при коммутации и таким образом избежать образования искр. Но в этом случае при коммутации через геркон будет протекать больший ток, обусловленный разрядом конденсатора.

Рис. 26. Защита геркона снабберной цепью, подключенной параллельно геркону Рис. 27. Защита геркона снабберной цепью, подключенной параллельно нагрузке

Таким образом, мы столкнемся с решением задачи по выбору подходящего по сопротивлению резистора и конденсатора по емкости. Малая емкость будет плохо сглаживать скачки напряжения при переходных процессах , особенно при большой реактивной составляющей нагрузки. А большая повысит стоимость снабберной цепи и при этом увеличит коммутационный ток, что также негативно скажется на долговечности геркона. Для ограничения тока во время замыкания контактов геркона используется резистор. Посчитаем сопротивление:

По закону Ома: 

Напряжение на герконе должно лежать в пределах 0,5 от максимального пикового значения Vpk напряжения (1)

(1)

и троекратного его превышения 3*Vpk. Производим расчет по формуле (2):

(2)

где Isw – ток коммутации геркона.

Уменьшение сопротивления резистора в снабберной цепи уменьшит износ контактов геркона от электрических дуг, при этом высокое сопротивление будет положительно влиять на ограничение тока «конденсатор-геркон». Для подбора подходящей емкости рекомендуется начать с 0,1 мкФ. Это очень распространенная емкость и ее цена очень мала. Если этой емкостью не удается избавиться от искр при замыкании контактов геркона, то попробуйте ее постепенно увеличивать до исчезновения искр при коммутации. Параллельно с этим не забывайте про ток коммутации.

Формовка и обрезка выводов герконов

Длина и форма аксиальных выводов герконов не всегда удобны для применения в конкретном приборе. Однако необдуманная модификация может значительно сказаться на работе геркона. При резке и формировании выводов герконов важно использовать правильные опорные и режущие инструменты, чтобы избежать повреждения герметичных уплотнений «стекло-металл». Поврежденный корпус может иметь как незаметные глазу сколы, так и крупные трещины. Такие дефекты могут быть обнаружены визуально с использованием микроскопа с небольшим увеличением. Но бывают случаи, когда нарушается герметизация корпуса, и даже описанная выше методика измерения динамического сопротивления может не выявить заметного ухудшения. С течением времени в геркон будет попадать влага, и его функционирование будет нарушаться.

Для того, чтобы избежать повреждений, рекомендуется оставлять 1 мм длины вывода между точкой формовки либо обрезки – и корпусом геркона. При этом вывод геркона должен быть полностью зафиксирован, чтобы механическое напряжение при формовке или обрезке не передавалось на остальную часть вывода.

Рассмотрим основные способы формовки и обрезки выводов геркона.

  1. Обрезка выводов геркона с помощью бокорезов с двусторонней заточкой (рис. 28) недопустима, так как при этом сила, деформирующая вывод, будет передаваться в сторону корпуса.

Рис. 28. Недопустимость обрезки выводов геркона бокорезами с двусторонней заточкой

Обрезка выводов бокорезами с односторонней заточкой допустима (рисунок 29), при этом надо помнить, что плоская сторона губок бокорезов должна находится со стороны корпуса геркона. Также следует обратить внимание на качество заточки и наличия люфта у используемого инструмента.

Рис. 29. Обрезка выводов геркона бокорезами с односторонней заточкой

  1. Обрезка выводов с помощью зажима, жестко фиксирующего контакты геркона (рисунки 30 и 31).
Рис. 30. Обрезка выводов геркона с помощью зажима (вариант 1) Рис. 31. Обрезка выводов геркона с помощью зажима (вариант 2)

 

Обрезка выводов геркона с частичной фиксацией (рисунок 32) недопустима.

Рис. 32. Недопустимость обрезки выводов геркона с частичной фиксацией

  1. Формовка выводов геркона без фиксации вывода запрещена (рис. 33), так как в таком случае деформации подвергается и часть вывода, уходящая в корпус геркона.

Рис. 33. Недопустимость формовки выводов геркона без фиксации

Формовка выводов геркона при фиксации вывода в двух точках, как показано на рис. 34, допустима, так как опора В не дает деформироваться выводу в направлении от нее к корпусу геркона.

Рис. 34. Формовка выводов геркона при фиксации вывода в двух точках

Формовка при полной фиксации вывода геркона, как показано на рис. 35 и 36, также допустима.

Рис. 35. Формовка вывода геркона при полной фиксации (вариант 1) Рис. 36. Формовка вывода геркона при полной фиксации (вариант 2)

После правильной формовки и обрезки выводов геркона можно получить распространенные конфигурации, изображенные на рис. 37.

Рис. 37. Распространенные конфигурации герконов

Выбор магнитов

Для общего применения в основном используются четыре группы магнитов: ферросплавы, альнико AlNiCo, неодимовые NdFeB и самариевые SmCo (таблица 2). Для того чтобы подобрать подходящий магнит, следует учитывать такие факторы как температура среды, размагничивание близкорасположенными источниками магнитных полей, свободное пространство для движения, химический состав окружающей среды.

Неодимовые магниты обладают наибольшей энергией, наибольшей остаточной намагниченностью и коэрцитивной силой. Они имеют сравнительно невысокую цену и более высокую механическую прочность, чем самариевые SmCo. Могут использоваться при температурах среды до 200°C. Не рекомендуется использовать эти магниты в средах с повышенным содержанием кислорода.

Самариевые SmCo имеют высокую энергию и подходят для применений, где требуется высокая стойкость к размагничиванию. Имеют великолепную термическую стабильность и могут использоваться в средах до 300°C, обладают высокой коррозийной стойкостью. При этом их цена – самая высокая среди всех типов магнитов. Их недостатком является очень высокая хрупкость.

Альнико AlNiCo намного дешевле, чем магниты из редкоземельных элементов и подходят для большинства применений. Имея низкую коэрцитивную силу, отличаются великолепной термической стабильностью вплоть до 550°C.

Ферритовые магниты являются самыми дешевыми, но при этом хрупкими. Имеют неплохую термическую стабильность и могут использоваться при температурах до 300 °C. Очень стойки к коррозии. Требуют механической обработки для соответствия жестким габаритным допускам.

Таблица 2. Выбор магнитов для управления герконами

Показатели Увеличение показателей →
Цена Феррит AlNiCo NdFeB SmCo
Энергия Феррит AlNiCo SmCo NdFeB
Диапазон рабочих температур NdFeB Феррит SmCo AlNiCo
Коррозионная стойкость NdFeB SmCo AlNiCo Феррит
Коэрцитивная сила AlNiCo Феррит NdFeB SmCo
Механическая прочность Феррит SmCo NdFeB AlNiCo
Температурный коэффициент AlNiCo SmCo NdFeB Феррит

Заключение

В современном мире с каждым днем становится все больше «умных вещей», которые значительно упрощают наши повседневные задачи. Немалую роль в этом сыграли датчики на основе герконов. Фантастическая надежность, четкость срабатывания, отсутствие потребности в питании, простота применения и великолепные коммутационные свойства для слабосигнальных цепей сделали герконы одними их самых распространенных электронных компонентов, применяющихся всюду, от холодильников до самолетов.

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 2x14мм

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.

важнейший элемент защиты от угона.

      Как я уже писал, самая лучшая защита от угона – это нестандартные решения,  индивидуальные устройства умельцев – секретки. Широкие возможности для изготовления секреток предоставляет геркон. Если вы хотите, чтобы ваш автомобиль был надёжно защищён от угона, то вам непременно нужно познакомится с герконами. Само слово “гер кон” обозначает герметичный контакт. Причём этот герметичный контакт управляется магнитным полем. Внешний вид некоторых герконов показан на фото слева.

Итак, геркон это стеклянная трубка в которую с двух сторон вмонтированы электропроводящие стальные (пермаллоевые) контакты (позолоченные или с иным покрытием)  в месте замыкания. В исходном состоянии между контактами есть зазор. Под действием магнитного поля определённой величины контакты соприкасаются.  Стеклянная трубка герметичная и обычно заполнена инертным газом. Геркон может работать при температуре окружающей среды от -40 до + 120 градусов Цельсия. Некоторые до +300 градусов. Его очень удобно использовать в автомобиле. Геркон не боится тряски, повышенной влажности, имеет большой срок службы. Для нас представляют интерес небольшие герконы длиной 9-20 мм. Их удобно спрятать в автомобиле.

А теперь самое интересное, как применить  геркон в качестве противоугонки.  Малогабаритные герконы свободно  пропускают ток до 5оо ма.. Они непосредственно могут использоваться для блокировки зажигания с датчиком Холла или индукционным датчиком, а также для разрыва цепи обмотки автомобильного реле (контакты 85 и 86).  Итак, покупаете геркон длиной 9-20 мм., чёрную термоусадочную трубку под этот геркон и пару метров чёрного провода сечением о,35 мм. кв.. Ищите блок в автомобиле где располагаются реле. Находите реле стартёра, топливного насоса или реле зажигания. Если не знаете где какое, то заводите двигатель и по очереди вынимаете  по одному реле и ставите на место, до тех пор пока не найдёте реле, которое глушит мотор.

Припаиваете к геркону два провода, надеваете на геркон термоусадочную трубку такой длины, чтобы были с запасом закрыты места пайки. Направляете на термоусадочную трубку горячий воздух из фена до полной усадки трубки. Геркон крепите под приборную панель, под сидением, под обивкой салона таким образом, чтобы на расстоянии 1-2 см от него можно было на липучке крепить магнит на время езды. Провод с герконом можно закрепить стяжкой, изолентой, скотчем, герметиком и т.п. на ваш выбор.

Далее нужно провода от геркона обёрнутые изолентой скрытно протянуть к реле и подсоединить их в разрыв нулевого провода, который идёт к обмотке реле. Старайтесь прокладывать провода в уже имеющихся жгутах, нельзя их подвязывать к тормозным трубкам, трубкам кондиционера и т.п.. Если провода протаскиваются из салона в подкапотное пространство, то они обязательно должны проходить через резиновый сальник.  Подходящий магнит можно купить в канцтоварах (служит для крепления бумаги к металлической доске) или в игрушках (магнитные дротики, удочки и прочее). Проявите смекалку и сообразительность.

Магнит может быть вклеен внутрь авторучки. Чтобы завести машину нужно будет поставить ручку в держатель, а выходя из авто переложить её в ящичек двери, или забрать с собой. Магнит может быть приклеен к зажигалке, мобильнику, к ароматизатору, к противосолнечному козырьку. Главное, что автомобиль не завести пока магнит не будет расположен рядом с герконом. Причём внешне ничего не видно – магнит в какой-то безделушке. Вариантов возможны десятки. Но для того, чтобы уехать  нужно эту безделушку расположить нужным образом. Недостаток такой секретки в том, что можно забыть её включить, то есть забыть убрать магнит.

Сейчас я расскажу как подключить реле, чтобы оно при кратковременном поднесении магнита блокировалось и магнит можно было спрятать, а при глушении двигателя блокировка включалась бы автоматически. Но секретка стоит того, чтобы её сделать.  Вот слева схема такой секретки (чтобы схема хорошо читалась, щёлкните по ней мышкой). Диод можно использовать практически любой маломощный. Можно обойтись и без диода. Диод убираем, но потребуется ещё один маленький геркон.

Его подключаем параллельно геркону показанному на схеме, но располагаться он должен внутри автомобильного реле таким образом, чтобы при срабатывании реле магнитное поле его катушки приводило к замыканию контактов этого второго геркона. Если вам не понятно как сделать эту секретку, то, очевидно, это работа не для вас, ищите электрика, который справится с этой работой.  Секреток, естественно, может быть и несколько. Одна из них , например, включается в багажнике… Удачи вам. Можете в комментариях задавать вопросы.

Об авторе

Топ 10 нестандартных применений датчика двери и окна на примере Xiaomi (геркон)

В этой статье я не стану описывать кейсы использования датчика открытия двери/окна от Xiaomi и Aqara по прямому назначению, например:

  • Включение света при открытии двери;
  • Выключение кондиционера при открытии окна;
  • Включение подсветки в шкафу, и т.д.

Я опишу некоторые нестандартные решения для этого датчика. Они, в основном, включают в себя переделку датчика, чтобы заменить геркон на что-то другое.

Итак, поехали.

Немного теории. Датчик открытия состоит из двух частей разного размера. Та часть, что побольше, представляет из себя само устройство с припаянной на плате магнитной колбой, в простонародии «геркон». Та часть, что поменьше, содержит самый обычный неодимовый магнит. При поднесении частей друг к другу, магнит действует на колбу и происходит замыкание контактов. Но их можно замкнуть обычным способом, без использования колбы и магнита. Таким образом мы и сможем использовать это в наших следующих кейсах. 

Без хирургического вмешательства

Для начала приведу несколько нестандартных решений по применению датчика без его переделки. 

Обратная связь для кондиционера 

Если приклеить датчик открытия к шторкам кондиционера, то можно с легкостью отслеживать его состояние. 

Вытяжка ванной комнаты

Также можно разместить датчик на крышку унитаза, тем самым, отслеживать поднятие и опускание стульчака. Полезно это может стать для тех, кто хочет создать расписание для вытяжки ванной комнаты. 

Кейс для тех, кто на диете

Если Вы решили похудеть, можете сделать это вместе со своей половинкой. А для контроля друг за другом, Вам, опять же, пригодится датчик открытия от Xiaomi. 

Вешаем его на дверцу холодильника, создаем сценарий по времени - воспроизведение мелодии "Артиллерийский налет", указываем время срабатывания с 21.00 до 7.00 утра. Таким образом, мы всегда будем в курсе, кто атакует холодильник.

Геркон для ворот

Самое простое и, как оказалось, одно из востребованных устройств - это датчик открытия ворот. После моей статьи про автоматические ворота, мне не раз поступал вопрос: чем отслеживать состояние ворот? Всем я отвечал, что датчиком открытия дверей/окон. В ответ получал второй вопрос: как же его защитить от влаги? Никто и никогда не задумывался, что можно взять уличный геркон, предназначенный для ворот и обычный датчик Xiaomi/Aqara. Датчик Xiaomi разместить в сухом месте, и впаять в него провод, ведущий к уличному геркону.

Состояние охранной системы

У классической проводной охранной системы есть на плате выход, который можно настроить на замыкание при постановке под охрану, и размыкание - при снятии.

К этому выходу подключаем беспроводной датчик открытия дверей Xiaomi, таким образом, мы сможет отслеживать, когда квартира находится под охраной и на это условие можно задавать сценарий.

Реализация от читателя портала Sprut.AI: @vladimir_levchuk

Способы применения данного кейса очень обширны, например, при постановке на охрану можно задать сценарий "Ухожу из дома", тем самым, обесточить все бытовые приборы и перевести видеонаблюдение в режим беспрерывной записи. 

Дверной замок

В чате кто-то упоминал интересное решение для отслеживания состояния дверного замка. Для этого нам не придется переделывать датчик, достаточно правильно его смонтировать в дверь.

Выкручиваем замок из двери и крепим датчик на тягу, которая тянет реллинги, как показано на первом фото. Кстати, у меня не получилось разместить датчик таким образом, т.к. он у меня физически там не поместился. Я выпаял геркон и приклеил его к самому замку при помощи термоклея, а сам датчик спрятал в двери. После чего все отлично заработало.

В данном случае применений несколько:

  • Думаю у многих, как и у меня, создаётся чувство, что вы забыли закрыть дверь. Теперь этого не произойдёт - достаточно достать телефон из кармана и посмотреть на состояние замка. 
  • При закрытии двери можно также запустить сценарий "Ухожу из дома" и поставить дом под охрану. 

Дверной звонок

Если мы заговорили о входной двери, не стоит забывать и о дверном звонке. Этот способ отлично подойдёт для тех, кто хочет оставить свою кнопку звонка, не меняя ее на кнопку Xiaomi, при этом, интегрировать ее в умный дом. Для того, чтобы это реализовать, достаточно, как и в прошлых решениях, отпаять геркон из датчика открытия и припаять обычную кнопку звонка. Таким образом, мы сможем отслеживать нажатие кнопки и настроить интересные сценарии.

Применений тут может быть огромное количество, например, при звонке в дверь можно отправлять push уведомление на телефон с изображением с камеры видеонаблюдения. 

Радиовыключатель

Еще один из очень простых кейсов использования датчика открытия от Xiaomi - это радиовыключатель. Большим плюсом данного кейса является сохранение дизайна штатного выключателя. Об этом на портале имеется блог от нашего автора Алексей Мокренок (Lefey). Вторым огромным плюсом является то, что вам не придётся покупать дорогие, и не совсем адаптированные под наш регион выключатели от Aqara.

Данный способ идеально работает с лампами и светильниками от Yeelight. Но никто и не запрещает использовать это и с другими устройствами, например, с sonoff.

Импульсный счетчик на примере водомера

Для реализации данного кейса понадобиться водомер с импульсным выходом. Тут не сложнее, чем в предыдущих вариантах. Отпаиваем геркон, на его место припаиваем провод, идущий от счетчика. Есть единственное "но" - датчик придется интегрировать в стороннюю систему автоматизации, типа Home Assistant, где создать автоматизацию с счетчиком подсчета. 

В документации к водомеру можно увидеть количество литров на один импульс. Практика показала, что один импульс равен 10 литрам.

Датчик протечки

Если Вам нужен дешевый датчик протечки воды - вам опять пригодится датчик открытия от Xiaomi и сенсор воды. Как и в предыдущих способах, отпаиваем геркон и припаиваем проводки, идущие до сенсора. Вот и все, датчик готов и может участвовать во всевозможных сценариях. 

У датчика защиты от протечки основной задачей выступает предотвращение этой протечки, например, при обнаружении воды - перекрыть краны. Но никто не запрещает разместить данное устройство на улице и, при обнаружении дождя, сообщать приводам на окнах, что им пора закрыть окно. 

Это были наиболее популярные кейсы данного датчика, которые я реализовывал сам, или которые попадались мне в нашем сообществе. Поэтому можете смело покупать данный датчик и экспериментировать, тем более, что скоро будет очередная распродажа и вы всегда сможете выгодно приобрести его по данной ссылке. Если я что-то упустил или забыл описать, напишите мне в комментариях. Также пишете, понравилась ли Вам данная статья, если понравилась - будем продолжать собирать для вас интересные Кейсы. 

сигнализация своими руками - статья от пользователя ОБИ Клуба

..... Для этого понадобится самый простой, самый дешевый сотовый телефон Б/У с зарядкой . Метров 5-10 двужильного провода (и нормально замкнутый геркон. Вот за  8 часов терпения вы имеете добротную мобильную сигнализацию на сотовом телефоне, с неограниченным радиусом действия !!!Сигнализация из мобильника. Самое главное: для этого вам понадобится самый дешевый мобильник старый, может у кого валяется у знакомых или даже у вас есть. Например Nokia 5110. Главное чтобы набирал номер когда долго удерживешь кнопку нажатой за которой закреплён номер телефона
Начнём. Этот способ эффективен когда ваша квартира находится не на первом или втором этаже, или на окнах стоят надёжные решётки, т.е когда проникновение в квартиру через окно исключено (хотя и на окна можно придумать подобное и особенно на балконную дверь). 
Идея такова: при вашем отсутствии стоит мобильный телефон на постоянной подзарядке и подключён к датчику на двери. Как откроется дверь, сработает датчик на двери и мобильник начнёт вам звонить на ваш мобильник в любую точку мира где есть роуминг или мобильная связь. В это время вы можете взять трубку и послушать все шорохи в квартире. Микрофон мобильника очень чувствительный и если молчать когда звонишь, то можно слышать достаточно громко все посторонние шорохи и шумы. Это происходит потому что в любом (даже самом дешевом) мобильнике есть автоматическая система регулировки усиления микрофона, т.е. можно громко кричать в микрофон или тихо (шёпотом) говорить то громкость на том конце "провода" останется такой же - средней. Но не в этом суть. Можно и вовсе трубку не брать, да бы не платить за роуминг. Значит рас поступил звонок с сигнализационной мобилы, то звони соседям, друзьям, знакомым, или даже сразу в милицию, чтобы бежали к вам в квартиру и посмотрели в чём там дело или (связали воров). 
И так продолжим. Берёте мобильник и разбираете его так чтобы подлезть к контактам кнопок номеранаберателя. Если не можете этого сделать вы то попросите человека который ремонтирует мобильники или может в сервисе вам сделает мастер за деньги такую штуку (подсоединить на какую-нибудь кнопку два провода, при замыкании которых на мобильнике будет эффект как будь то вы нажали на эту кнопку). Я расскажу как это я сделал на мобильнике Nokia 5110. Далее... покупаем в радиомагазине любой геркон (нормально замкнутый) т.е. При подношении магнита он размыкается, а когда магнита нет то он постоянно замкнут (можно микро кнопку). Крепим его на наличнике двери как можно ближе к щели дверь-наличник, от 1 мм до 0.5 см от щели, можно приклеить силиконом, или спрятать в красивый корпус (но чтобы геркон был поближе к щели) и на небольшом расстоянии от наличника примерно 3мм. У геркона есть 2 вывода. Припаиваем к ним 2 провода или двух-проводный кабель и окуратненько и незаметно по стене проводим туда или в ту комнату где будет находится ваш сигнализационный телефон на подзарядке включенный постоянно. Не бойтесь за постоянно включенный телефон на подзарядку, потому что в телефоне есть такая электроника которая контролирует заряд аккумулятора, и когда он зарядился то сам телефон перестаёт заряжать аккумулятор дальше. Но его надо держать на подзарядке потому что без неё он долго не протянет. А аккумулятор в мобильнике тоже хорошая штука - он будет заставлять телефон сторожить ещё 5-10 дней даже когда отключат электричество в доме или квартире.Срок службы без электричества зависит от старости аккумулятора, его ёмкости и прожорливости мобилки в дежурном режиме. Далее ... На двери (если её закрыть) сразу напротив геркона (на расстоянии от щели от 1 мм до5 мм крепим магнит. Можно использовать магнит от мебели (помните в старой мебели тумбочках и т.д.) стояли магниты в корпусах? 
Вот надо взять тот магнит (если нет то другой подобный но помощнее (не габаритами а силой) крепим ребром магнит к двери напротив геркона на стене. Геркон должен не плотно прилегать к наличнику а быть от него на расстоянии так, чтобы геркон смотрел в центр магнита. Магнит должен смотреть на геркон одним из полюсов или подберёте сами. Как проверить датчик? Надо взять лампочку и батарейку подсоединив лампочку к батарейке 2-я проводами, лампочка должна светится. И теперь разрываем один провод между лампочкой и батарейкой, и в этот разрыв подключаем 2 провода идущих на датчик (геркон) на двери. Настраиваем магнит так чтобы при закрытой двери лампочка не горела а при открытой горела. Суть датчика такова: если подносим магнит к геркону то геркон разрывает цепь и лампочка не горит. Как забираем магнит, контакты в герконе соединяются и цепь замкнулась лампочка загорелась. Подсоединяем эти 2 провода от датчика (геркона) к 2-м проводам торчащих с мобильника (которые подключены к одной из кнопок 2.....9. Забиваете на эту кнопку (к которой подпаяны провода на мобиле) номер своей мобилы которую берёте с собой в поездку, и ставите дежурную мобилу на подзарядку. Экспериментируете: дверь закрыта - мобила молчит. 
Открываете дверь - мобила вам начинает набирать номер забитый на кнопке к которой провода припаяны, и ваш второй мобильник в кармане зазвонил. Вы смотрите на мобильник и видите кто вам звонит, а звонит вам сигнализационный мобильник, значить тревога. Всё работает. Супер. Можете уезжать с лёгкой душёй на курорт. Расскажу о том как красиво самому подпаять контакты в мобильнике на кнопку. Разбираем мобильник и видим кнопки покрытые плёнкой. Т.е это и есть контактная (плёночная) клавиатура. Я на своём мобильнике окуратно ножиком поднял плёнку над клавишей 9 и подсунул туда очень тонкий кусочек пластика с одной стороны (между пластиком и платой просунул провод МГТФ так чтобы он касался контакта на плате ,и между пластиком и контактной плёнкой просунул второй провод так чтобы он касался контакта на плёнке. Собрал корпус и два этих провода торчали из мобильника плотно и прочно прижатые стенками корпуса, что не вырвать. Мобилка оставалась рабочей и звонить ею можно было но только не работала 9-я кнопка. То для того чтобы набрать цифру 9 я замыкал провода. Но я редко набираю номера с мобильника т.к. пользуюсь только записной книжкой в мобильнике. А если вы захотите востановить телефон в первоначальное состояние (без проводов и рабочей 9-й кнопкой. То надо его снова разобрать и вытащить пластик и провода. Собрать и всё готово, всё как прежде. Можно отдать будет этот мобильник знакомым (если вы брали его на время отпуска). шутка 🙂 Ну что же удачи вам в сборке супер сигнализации. Ссылка на рисунок-схему внизу этой страницы.

Как сделать простое реле из геркона и медной проволоки своими руками, самодельное герконовое реле.

Бывают случаи когда нужно реле на определенное напряжение, а его нет в наличии. Это не проблема, ведь простой вариант электромагнитного реле можно сделать и своими руками. В этой статье предлагаю вам один из вариантов самодельного реле, которое я сам делал из геркона (герконового переключателя) и обычной катушки из медного провода. В моем случае мне понадобилось реле на относительно низкое напряжение, примерно 5 вольт. Под рукой был геркон, для тех кто не знает что это такое, то подскажу. Это электрический переключатель, который срабатывает при воздействии на него магнитного поля. То есть, когда мы берем обычный магнит и подносим его к такому герконовому переключателя, то его контакты замыкаются (хотя есть и перекидного типа, где средний контакт под воздействием поля с одного контакта перекидывается на второй).

Герконовые переключатели имеют широкую разновидность. Хотя даже относительно массивные герконы легко срабатывают от относительно небольшого магнитного поля. Так что для того, чтобы сделать простое реле достаточно на геркон намотать обычную катушку. Но тут имеются свои нюансы. Дело в том, что если катушка будет неправильно намотана (иметь слишком толстый провод или недостаточную длину), то вы рискуете получить нестабильную работу своего самодельного реле. Итак, чтобы не пользоваться какими-то сложными расчетами, то можно сделать так. Берем свой геркон. Поверх него желательно намотать бумажный каркас, зафиксировав его скотчем или клеем. Ну, а далее взять медный, изолированный провод (лакированный) диаметром около 0,1 мм (более тонкий будет сложнее мотать, большая вероятность его обрывов при намотке, хотя если делать аккуратно, то можно брать и более тонкий провод). Более толстый провод будет иметь большее количество витков и катушка в итоге массивнее станет. Хотя тоже можно.

Итак, взяли имеющийся провод. К одному концу изначально стоит припаять более толстый многожильный провод, который будет служить в роле одно из выводов катушки реле. После этого мы начинаем намотку. Поскольку намотка будет происходить методом подбора, то сначала берем длину провода где-то около двух метров. Намотали, далее второй конец этого провода (намотки) аккуратно зачистили и к нашей катушке кратковременно подали свое напряжение. Смотрим за качеством срабатывания герконового переключателя (если оно вообще есть), но более важным является нагрев этой катушки. Мы должны иметь такую катушку, с которой наш геркон будет четко срабатывать и при этом не должно быть никакого нагрева этой катушки при своей длительной работе. В крайнем случае допускается нагрев еле ощутимый.

Допустим у меня для постоянного напряжения в 5 вольт понадобилось около 15 метров обмоточной проволоки диаметром 0,1 мм. При этом я также производил намотку по частям. Намотал 2 метра, сделал проверку. Реле хорошо замыкалась и при двух метрах, но вот был значительный нагрев этой катушки. Далее к концу вывода аккуратно припаял очередной кусок провода в 2 метра, заизолировал место соединения. Опять намотал. Проверил. Нагрев есть, но уже меньше. И таким образом у меня вышло около 15 метров. При этом четкость срабатывания реле была достаточно хорошей, и имеющийся нагрев был очень мал, при длительной работе реле (при поданном на его катушку питающего напряжения). Когда катушка полностью намотана, то к выходному ее концу так же припаиваем небольшой кусок многожильного, изолированного провода, который будет служить вторым выводом катушки реле.

По поводу самих катушек стоит сказать следующее. Если взять две одинаковых катушки по длине но с разным диаметром провода, то у катушки с более толстым проводом будет больше сила тока. С одной стороны, чем больше ток, тем сильнее будет и электромагнитное поле катушки. Но и выделяемое тепло также будет больше. Помимо этого с увеличением толщины провода будет увеличиваться размеры самой катушки, что повлияет на общие размеры реле. И чтобы намотать нормальную катушку на реле, имея большой диаметр провода, нужно будет увеличить длину этого провода. А это помимо увеличения размеров катушки приведет еще и к излишнему расходу провода. Так что наиболее оптимальным вариантом будет использование провода диаметром около 0,1 мм.

Видео по этой теме:

P.S. Если все правильно и аккуратно сделать можно в результате получить достаточно качественное реле, которое будет работать не хуже покупного. Мне допустим это сделать удалось, реле, которое я получил было вполне хорошим. Оно имело относительно небольшие размеры, на нем практически отсутствовал нагрев при длительной работе этого реле, а также оно имело достаточно четкое срабатывание своих герконовых контактов. В общем, мое мнение, изготовление самодельного реле имеет практический смысл.

Безопасный и эффективный геркон нормально закрытый по превосходным предложениям

Пока вы используете электричество, вы всегда будете его использовать. геркон нормально закрытый в вашем доме. Идеально. геркон нормально закрытый должен быть удобным, безопасным и простым в использовании. Они также должны улучшить эстетический вид дома или любого другого места, в котором они используются. Если вы ищете такие атрибуты, которые можно было бы использовать в своем доме или офисе, приобретите их. геркон нормально закрытый на Alibaba.com и наслаждайтесь максимальной производительностью и эффективностью.

Эти. геркон нормально закрытый представлены в изумительных стилях, которые упрощают установку и замену, обеспечивая при этом максимальную безопасность для пользователей. Эти. геркон нормально закрытый работают с плавными и легкими нажатиями на их кнопки, потому что. В них используется кулисный механизм с плавным переключением, что делает их простыми и эффективными в эксплуатации. Эстетическая привлекательность этих. геркон нормально закрытый provide не могут остаться незамеченными, особенно с их гладкими монтажными пластинами.

Просматривая Alibaba.com, вы обнаружите это. геркон нормально закрытый представлены в широком ассортименте с множеством потрясающих дизайнов и учитывают вкусы и предпочтения разных пользователей. Все. геркон нормально закрытый дизайн хорошо сочетается со стенами зданий и дополняет различный домашний декор, позволяя каждому найти идеальное сочетание. Файл. геркон нормально закрытый также обладают высокой устойчивостью к пламени и ультрафиолетовым лучам, что гарантирует их достаточный срок службы и высочайшую эффективность.

Делайте покупки сегодня на Alibaba. com и наслаждайтесь невероятными результатами. Широкий ассортимент. геркон нормально закрытый гарантирует выполнение всех ваших требований к производительности, качеству и карману. Высокая эффективность и эстетический вид стоят каждого потраченного на них цента.

Магнитные датчики и герконы

Магнитные датчики и герконы

Littelfuse предлагает широкий ассортимент датчиков с магнитным приводом, герконовых переключателей и герконовых реле. Все это хорошо зарекомендовавшие себя конструкции, изготовленные в соответствии с нашими высокими стандартами. Обладая богатой историей лидера отрасли в предоставлении решений для магнитных датчиков, наши специалисты стремятся предоставить лучшие продукты и решения для ваших конкретных потребностей.

Наша международная организация предоставляет:

  • Широкий выбор стандартных продуктов для различных областей применения
  • Изготовление датчиков по индивидуальному заказу в соответствии с требованиями заказчика
  • Вертикально интегрированное производство
  • Поддержка магнитного моделирования собственного производства
  • Быстрый выпуск нестандартных прототипов датчиков

Технический центр

Технический центр позволяет загружать самые свежие ресурсы по нашим магнитным датчикам и герконовым переключателям.Новая информация добавляется постоянно, поэтому не забывайте проверять ее почаще.

Геркон

Базовый геркон состоит из двух ферромагнитных никель-железных проводов и стеклянной капсулы. Две проволоки формируются в «тростинки» путем сплющивания одного конца. Концы язычка аккуратно выравниваются с небольшим перекрытием, а затем надежно герметизируются внутри стеклянной капсулы. Зона перекрытия или контакта язычков покрыта специальными металлами, такими как рутений.Никель-железные выводы покрыты оловом, поэтому их можно паять.

Два язычка действуют как проводники магнитного потока при воздействии внешнего магнитного поля от постоянного магнита или электромагнитной катушки. В контактном зазоре создаются полюса противоположной полярности, и контакты замыкаются, когда магнитная сила превышает силу пружины язычков. Контакты размыкаются, когда внешнее магнитное поле уменьшается, так что сила магнитного притяжения между язычками меньше, чем сила возвратной пружины язычков.

Базовый герконовый переключатель - это однополюсный однопозиционный нормально разомкнутый переключатель, также известный как переключатель SPST-NO или переключатель формы A. Добавив дополнительный немагнитный контакт, который электрически замкнут без магнитного поля, можно сделать однополюсный переключатель двойного действия. Он также известен как переключатель переключения или переключатель SPDT. Это переключатель «размыкание перед замыканием» в том смысле, что закрытый контакт размыкается до того, как замыкается открытый контакт.

Электрические контакты геркона герметичны.То есть газонепроницаемые уплотнения стекло-металл предотвращают воздействие окружающей среды на контакты. Герконовые переключатели Littelfuse герметизированы в атмосфере инертного азота внутри переключателя.

Герконовые переключатели являются основным компонентом герконовых датчиков, а также герконовых реле. Поскольку Littelfuse производит как стандартные, так и индивидуальные герконовые датчики и реле, наши приложения очень часто могут извлечь выгоду из нашего инженерного опыта, производственных возможностей и систем качества, чтобы обеспечить рентабельную и своевременную поставку деталей.Опции включают стандартные герконы для поверхностного монтажа, индивидуальную обрезку и формирование выводов, модификации существующих стандартных продуктов и полностью индивидуальные продукты.

Геркон

Герконовые датчики - это герконы, которые помещены во внешний корпус для упрощения монтажа / подключения и дополнительной защиты от воздействий окружающей среды. Эти датчики обычно устанавливаются в механических системах. Герконовый переключатель можно легко установить на печатных платах.Однако для такого применения, как датчик безопасности двери, герконовому переключателю требуется защитная оболочка / корпус для перемещения и установки. Эти пакеты обеспечивают устойчивость к механическим воздействиям, защищая неизолированное стекло геркона.

Есть несколько соображений при включении геркона в капсулу датчика, например, повреждение геркона в результате механического удара и изменение чувствительности из-за механического воздействия. В зависимости от типа механического удара повреждение может выражаться в потере герметичности, изменении чувствительности или бездействии из-за разрушения стеклянной капсулы.К счастью, Littelfuse имеет большой опыт в области язычковых датчиков и производит как индивидуальные, так и стандартные язычковые датчики высокого уровня качества и надежности.

Существует множество факторов, которые одинаковы как для герконов, так и для герконов, например, электрическая коммутируемая нагрузка, методы активации и т. Д. Поскольку герконовый датчик является магнитным датчиком, ферромагнитные материалы, такие как сталь, находятся в непосредственной близости от датчика. может повлиять на его поведение. Двигатели, трансформаторы и другие сильноточные электрические устройства рядом с герконом также могут оказывать нежелательное влияние.Еще одно влияние, о котором следует помнить, - это температура. И магниты, и герконовые датчики становятся более магнитными при низких температурах и менее магнитными при высоких. Величина изменения температуры зависит от типа используемого магнита и геркона.

Доступно множество типов и вариантов язычковых датчиков. Капсулы сенсора могут быть из пластика или нержавеющей стали. Монтаж может производиться винтами или пайкой на печатной плате. Датчики могут быть помещены в отверстие и удерживаться на месте гайками (датчики с резьбой в цилиндре) или установочными винтами или удерживающими зажимами (датчики петард).Электрическая заделка может быть для печатной платы с помощью встроенного разъема, или провода могут быть завершены разъемами, клеммами, фастонами или просто лужеными выводами. Хотя Littelfuse предлагает широкий выбор стандартных деталей, они не подходят для всех областей применения. Вот почему Littelfuse тесно сотрудничает с клиентами, чтобы предоставить индивидуальные решения, включая дополнительные компоненты, такие как резисторы, симисторы или работы, связанные с печатными платами.

Герконовые реле

Герконовое реле состоит из герконового переключателя и медной катушки.Как и другие реле, это обеспечивает гальваническую развязку между входом катушки и управляемым контактом (контактами). Однако из-за небольшого размера и магнитной эффективности герконового переключателя мощность, необходимая для управления катушкой, ниже, чем у большинства других типов реле. Другие преимущества включают высокое сопротивление изоляции, низкое контактное сопротивление и длительный срок службы контактов. Герконовые реле используются во многих приложениях, включая автомобильное, испытательное оборудование, охранное, медицинское и технологическое оборудование.

По сравнению с другими релейными технологиями, герконовые реле обладают преимуществами герметичных контактов, малой мощности катушки, быстрой работы и небольшого размера.Однако, как и в случае с любой технологией, необходимо учитывать различные аспекты. Поскольку герконовый переключатель является переключающим компонентом, используемым в герконовом реле, многие технические аспекты, связанные с герконовым переключателем, такие как электрическая нагрузка, время срабатывания, дребезг контактов, удары и вибрация, влияют на характеристики и работу герконового реле.

Реле

герконов обычно монтируются на печатных платах. Клеммы герконового реле не должны изгибаться, например, для их самозажимания. Избегайте сгибания клемм, чтобы они совпали с отверстиями.Неэкранированные реле, расположенные слишком близко друг к другу, могут влиять друг на друга. Экранированные реле являются опцией в этом случае и для сред с сильными магнитными полями от двигателей, магнитов и т. Д.

Датчики на эффекте Холла

Обнаруженный Эдвином Холлом в 1897 году, «эффект Холла» существует уже давно. Только после того, как в 60-х годах электронная промышленность приняла полупроводниковые материалы, это открытие перешло от интересного физического эффекта к тому, что нашло серьезное практическое применение.Сегодня технология эффекта Холла позволяет разрабатывать сложные датчики, используемые в широком спектре автомобильных, электронных и промышленных изделий.

Устройство на эффекте Холла - это интегральная схема на основе полупроводника с пластинами Холла, которые реагируют на магнитные поля. Устройства на эффекте Холла выдают цифровые или аналоговые выходные сигналы, которые используются для бесконтактного и непрерывного поворотного или линейного позиционирования. В отличие от геркона, устройство на эффекте Холла содержит активную схему, поэтому оно постоянно потребляет небольшой ток.Устройства на эффекте Холла выпускаются в двух- или трехпроводном исполнении. Некоторые устройства можно программировать.

Температура, напряжение и мощность

Как и все твердотельные полупроводниковые приборы, датчики на эффекте Холла имеют максимальную рабочую температуру перехода. Рабочая температура перехода определяется мощностью (напряжение, умноженное на ток), которую рассеивает датчик, тепловым сопротивлением корпуса, любыми эффектами теплоотвода, возникающими в результате конфигурации монтажа, любого движения воздуха и температуры окружающей среды (воздуха).Из-за внутреннего рассеивания мощности и самонагрева может потребоваться снижение максимальной рабочей температуры при более высоких напряжениях питания, чтобы ограничить температуру перехода до приемлемого значения.

Меры предосторожности при электростатическом разряде

Полупроводниковые изделия чувствительны к электростатическим разрядам (ESD). Всегда соблюдайте осторожность и соблюдайте процедуры контроля электростатического разряда при работе с датчиками Холла. Некоторые датчики на эффекте Холла Littelfuse имеют внутреннюю защиту от электростатического разряда.

Магнитные приводы

Littelfuse предлагает широкий ассортимент магнитных приводов, которые имеют форму, аналогичную сопряженным датчикам. Мы также предлагаем ограниченное семейство магнитов без покрытия из материалов различных марок, включая феррит (керамику), AlNiCo и материалы с неодимом, железом и бором (NdFeB).

Что такое геркон и какие магниты им управляют? | FIRST4MAGNETS® | БЛОГ

Герконовый переключатель - это электромагнитный переключатель, используемый для управления потоком электричества в цепи.Они сделаны из двух или более железных язычков, заключенных в небольшую стеклянную трубчатую оболочку, которая намагничивается и перемещается вместе или разделяется, когда магнитное поле перемещается к переключателю. Переключатель эффективно работает как ворота или мост в электрической цепи, поэтому, когда два язычка находятся в контакте, электричество может течь по цепи, управляющей устройством. В отличие от механических переключателей, им не нужно что-то или кто-то физически включать или выключать их, они полностью управляются невидимыми магнитными полями!

Типы герконов

Есть два основных типа: «нормально открытый» и «нормально закрытый».В нормально разомкнутом переключателе два язычка, которые сделаны из черных металлов, таких как никель-железный сплав, расположены так, что они не соприкасаются. Когда магнит приближается к переключателю, он притягивает один язычок к другому, так что они соприкасаются и замыкают цепь. Удалите магнит, и язычки вернутся в исходное положение, разомкнув цепь.

Герконовый переключатель нормально разомкнутый

Нормально замкнутый переключатель работает в обратном порядке: когда магнитное поле отсутствует, язычки находятся в полном контакте, электрическая цепь замкнута, и устройство находится в состоянии «включено».Когда магнит перемещается близко к переключателю или переключатель ближе к магниту, язычки отталкиваются друг от друга и разделяются, разрывая цепь. Существует третья конфигурация, которая имеет три точки контакта, а не две. В этой конфигурации ток течет по общему проводу, который можно переключать между двумя контактами. Общий вывод будет контактировать с одним контактом в своем нормальном положении до тех пор, пока не появится магнитное поле, перемещающее общий вывод в контакт с другим контактом.Когда магнитное поле снимается, общий провод возвращается в исходное положение.



Нормально открытый / нормально закрытый геркон (форма C)

Преимущества использования геркона

Использование язычковых датчиков с магнитным приводом дает множество преимуществ, в том числе:

  • Отсутствие механического износа - поскольку на переключатель не действует физическое давление, отсутствует механический износ.
  • Управляются через немагнитный материал - датчики могут быть разработаны с такой чувствительностью, что их можно глубоко встроить в сборку вне поля зрения, но все же приводить в действие достаточно сильным, но незаметным магнитом.
  • Напряжение питания отсутствует. - поскольку они срабатывают под действием магнетизма, напряжение не требуется.
  • Compact - герконовые переключатели невероятно компактны по сравнению с механическими переключателями
  • Атмосферная коррозия - поскольку контакты геркона закрыты стеклянной трубкой, они защищены от атмосферной коррозии.

Какие типы магнитов используются с герконовыми переключателями?

Без магнита герконовый переключатель является избыточным, но он создает магнитное поле, и переключатель срабатывает.Размер и тип необходимого магнита полностью зависят от типа герконового переключателя и того, как герконовый переключатель встроен в сборку. Поскольку герконовый переключатель может быть спрятан или встроен в узел и по-прежнему приводится в действие магнитом, расстояние между магнитом и переключателем очень важно. Чем шире расстояние между переключателем и магнитом, тем сильнее должен быть магнит для взаимодействия с переключателем. Любой постоянный магнит будет работать с герконом, но важно помнить, что разные материалы имеют разную прочность, а магниты разного размера создают магнитные поля разного размера.Неодимовые магниты - это самый мощный из имеющихся на рынке магнитов, поэтому эффективными могут быть даже крошечные магниты. Однако ферритовые магниты, хотя и намного слабее, популярны из-за того, что они создают глубокое магнитное поле. При выборе магнита для герконового переключателя необходимо учитывать несколько основных факторов; форма магнита, сила магнита, чувствительность переключателя, расстояние и угол между магнитом и переключателем. Понимание того, как магнит будет влиять на геркон, требует понимания того, как формируется магнитное поле магнита.Хотя вы не можете увидеть линии магнетизма, известно, что они текут с севера на юг по кратчайшему маршруту, никогда не пересекая друг друга, как видно на изображении стержневого магнита ниже.


Стержневой магнит

Каждый геркон имеет ряд «активных» областей, окружающих его, иногда называемых лепестками, размер которых зависит от чувствительности переключателя. Чувствительность геркона рассчитывается на основе магнитодвижущей силы, измеренной в ампер-витках (АТ), необходимой для втягивания или освобождения точек контакта.При изготовлении геркона его помещают в испытательную катушку с определенным количеством витков провода. Когда электрический ток проходит через спиральный провод, он создает магнитное поле. Измерение проводится, когда ток, проходящий через катушки, достаточен для приведения в действие переключателя, обеспечивая номинальное значение ампер-витков для каждого переключателя. Один ампер-виток (AT) представляет собой постоянный ток в один ампер, протекающий через одиночный контур проводящего провода. Термин «витки» относится к числу витков провода в проводящей катушке.Чтобы рассчитать магнитодвижущую силу в ампер-витках, создаваемую током, проходящим через катушку с проволокой, необходимо умножить постоянный ток в амперах на количество отдельных витков в катушке.

Например, ток в 5 ампер, пропущенный через катушку из 5 витков, создает магнитодвижущую силу 25AT. Выбор правильного магнита для переключателя может вызвать затруднения, поскольку плотность магнитного поля магнита измеряется в Гауссах или Теслах, а не в ампер-витках. Однако чаще герконы поставляются со спецификацией, в которой указывается сила поля в Гауссе, необходимая для их переключения.Если ваш переключатель указывает только ампер-витки, а не значение Гаусса, можно использовать преобразование 1 Гаусс = 1 ампер-виток, но это не точная наука и должна использоваться только в качестве руководства. Чем ниже номинал AT или Gauss, тем меньше напряженность магнитного поля, необходимая для срабатывания геркон. Следует понимать, что соотношение между силой магнита, измеренной в гауссах, и чувствительностью переключателя, измеренной в ампер-витках в зависимости от расстояния, зависит от геометрии магнита и ориентации магнита по отношению к переключателю.Форма и размер магнита имеют наибольшее влияние на гауссовский рейтинг магнита. Кроме того, при изготовлении и испытании герконового переключателя его выводы часто оказываются длиннее, чем требуется для конечного применения. Хотя эти провода можно обрезать до нужной длины, это уменьшает количество железного (магнитного) материала в переключателе и чувствительность переключателя уменьшается, а это означает, что магнит должен приблизиться к переключателю, чтобы активировать его. Сначала мы маркируем все наши магниты с рейтингом Гаусс (плотность потока), измеряемым от центра поверхности магнита с помощью гауссметра.Плотность магнитного потока экспоненциально уменьшается с увеличением расстояния, как показано в приведенном ниже примере плотности потока неодимового магнита диаметром 10 мм и толщиной 5 мм с увеличением расстояния.

Расстояние (мм) Плотность потока (Гаусс)
Поверхность 5100
1 3762
2 2904
3 2178
4 1650
5 1188
6 924
7 726
8 528
9 462
10 396
15 132
20 66

Следующий расчет, используемый для определения вышеуказанных значений, позволяет определить плотность магнитного потока дискового магнита на любом расстоянии непосредственно над центральной точкой полюса магнита.Если вы хотите рассчитать, как плотность магнитного потока дискового магнита уменьшается на расстоянии, вы можете использовать следующий расчет.


G = Гаусс (плотность потока)

Br = остаточная энергия (например, 13 200 Гаусс для неодима N42)

R = Радиус дискового магнита

X = расстояние от поверхности полюса

l = толщина / длина

Где используются герконы?

Герконы

в основном используются для датчиков приближения и датчиков и встречаются гораздо чаще, чем вы можете себе представить.Вот несколько примеров повседневного использования герконов:

Системы охранной сигнализации - Геркон используется во многих системах сигнализации для определения того, открыты или закрыты двери и окна. Они также используются для защиты систем от несанкционированного доступа, помещая магниты или переключатели в крышки, чтобы при их снятии они приводили в действие переключатель, вызывая тревогу.

Ноутбуки - Вы когда-нибудь задумывались, как ваш ноутбук или планшет умеет включать и выключать, когда экран опускается или крышка закрывается над экраном? Это герконы и магниты в действии - благодаря взаимодействию переключателя и магнита устройство распознает близость крышки или экрана и реагирует соответствующим образом.

Безопасность - Вы когда-нибудь обнаруживали, что некоторые устройства, например кухонные комбайны, не включаются, если крышка не закрыта или не приняты другие меры безопасности? Это герконы с датчиком приближения в действии.

Автомобильная промышленность - Герконовые переключатели используют так много приложений безопасности и датчиков в вашем неизменно умном автомобиле. Всего несколько способов измерения: удары, скорость, торможение, положение дверей, уровни жидкости и топлива,

Холодильники - Современные холодильники используют герконовые переключатели, а не механические переключатели, чтобы определять, когда дверь открыта или закрыта.Когда дверь закрывается, магнит в раме двери перемещается близко к фиксированному геркону, и магнит раздвигает язычки, выключая свет.

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением)

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением) Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 августа 2020 г.

Если у вас есть портативный компьютер или мобильный телефон, который открывается как раскладушка, вы, наверное, заметили, что она чувствует, когда вы открывать и закрывать его и соответственно включать или выключать.Но как это знать? Какой-то переключатель подключен к петле так он может обнаружить движение открытия и закрытия? Если это то, что ты думаю, ты прав как минимум наполовину! Подумайте об этом повнимательнее и вы увидите, что стандартный переключатель будет довольно сложно подключить в этом способ - и, вероятно, весьма ненадежный: все эти открытия и закрытия быстро изнашивает его. Таким образом, вместо этого многие ноутбуки и телефоны используют недорогие и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается и выключается при воздействии магнита. рядом.Охранная сигнализация и модели железных дорог тоже часто используют их. Давайте подробнее рассмотрим как они работают!

Фото: Типичный геркон (Comus RI-23). Вы можете просто увидеть два перекрывающихся металлических контакта (язычка) внутри стеклянной оболочки. Контакты пружинят вместе и соприкасаются, когда переключатель находится в положении «включено»; они расходятся и прерывают цепь, когда переключатель находится в положении «выключено».

Какую проблему решают герконы?

Фото: выключатель, работающий от нажатия, замыкает цепь, когда вы его вставляете; а Весна заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец.Геркон переключает ток таким же образом, но «толкающее давление» обеспечивает магнит, а не ваш палец.

Выключатель похож на подъемный мост в электрическом схема. Когда переключатель замкнут, «мост» не работает, и электрический ток может обтекать контур; при размыкании переключателя происходит «мост». вверх и ток не течет. Таким образом, цель переключателя - активировать или деактивировать цепь в любое время по нашему выбору.

Большинство электрических переключателей, с которыми мы сталкиваемся, мы управляем сами.Если вы хотите света в комнате, вы щелкаете выключателем на стене. Хотите смотреть телевизор? Включите выключатель. Хотеть слушать свой iPod? Толкать колесо спереди, и это активирует переключатель, который включает мощность. Но иногда нам нужны электрические и электронные цепи, которые нужно активировать другими способами.

Предположим, вы хотите подключить банковский сейф, чтобы он срабатывает сигнал тревоги всякий раз, когда открывается дверь. Как это будет работать на практике? Вам понадобится электричество контакты на обеих частях дверной коробки, поэтому при открытии двери цепь будет разорвана, вызывая тревогу.Но подумайте, как сложно это было бы сделать надежное электрическое соединение на дверной коробке. Что, если вы закрасите его? Что, если он испачкался? И разве это не было бы так очевидно вору, что они смогут легко вывести его из строя? Есть много способы, которыми электрический контакт может быть отключен и бесполезный. Здесь могут помочь герконы.

Рекламные ссылки

Что такое геркон?

В обычном выключателе есть два электрических контакта, которые соединяют вместе, когда вы нажимаете кнопку, и пружина врозь, когда вы ее отпускаете.Кулисные переключатели на настенных светильниках (как на фото вверху) сдвиньте два контакта вместе, когда переключатель находится в одном положении и разведите их, когда переключатель щелкает в другую сторону.

В типичном герконовом переключателе два контакта (которые выглядят как металлические герконы) сделаны из ферромагнитного материал (что означает что-то такое же легкое намагничивание, как железо), покрытый прочным металлом, таким как родий или рутений (чтобы обеспечить им долгую жизнь при включении и выключении), и запечатанный внутри тонкой стеклянной оболочки, заполненной инертным газом (обычно азотом), чтобы уберечь их от пыли и грязи.Иногда стекло имеет внешний кожух из пластика для еще большей защиты. Обычно контакты изготавливаются из сплава никель-железо, который легко намагничивается (технически мы говорим, что он имеет высокую магнитную проницаемость), но не остается таким надолго (мы говорим, что он имеет низкую магнитную удерживающую способность). Им требуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения магнитного поля (мы говорим, что у них довольно небольшой гистерезис) - другими словами, они движутся довольно медленно и плавно. Обычно оба контакта перемещаются (а не один), и они образуют плоскую параллельную область контакта друг с другом (а не просто касаются одной точки), потому что это помогает продлить срок службы и надежность переключателя.

Хотя у большинства герконов есть два ферромагнитных контакта, у некоторых есть один ферромагнитный контакт, а другой немагнитный, а у некоторых (например, оригинальный герконовый переключатель Элвуда, показанный в нижней части этой статьи) их три.

Фото: Другой вид моего язычкового переключателя, смотрящего на движущиеся контакты в их запечатанном стеклянном конверте. Обратите внимание, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть здесь, что контакты намного шире, чем они выглядят на виде сбоку, показанном на верхнем фото.

Как работает геркон?

Герконы

бывают двух основных типов: нормально разомкнутые (нормально выключенные) и нормально замкнутые (нормально включены). Ключом к пониманию того, как они работают, является осознание того, что они работают не только как электрический мост, но и как магнитный мост : через них течет магнетизм, а также электричество.

Нормально открытый

Когда вы подносите магнит к герконовому переключателю, весь переключатель фактически становится частью «магнитной цепи», включающей магнит (пунктирная линия на иллюстрации показывает часть магнитного поля).Два контакта геркона становятся противоположными магнитными полюсами, поэтому они притягиваются и защелкиваются. Неважно, какой конец магнита приближается первым: контакты по-прежнему поляризуются противоположным образом и притягиваются друг к другу. Такой геркон обычно разомкнут (НЕТ) (нормально выключен), если только рядом с ним не установлен магнит, когда он включается, позволяя току течь через него.

Уберите магнит, и контакты - сделанные из довольно жесткого и упругого металла - снова раздвинутся и вернутся в исходное положение.

Нормально закрытый

Вы также можете получить герконовые переключатели, которые работают противоположным образом: два контакта обычно защелкиваются вместе, а когда вы подносите магнит к переключателю, пружины расходятся. Такие герконы называются нормально замкнутыми (NC) (нормально включенными), поэтому большую часть времени через них проходит электричество. Самый простой способ сделать это - взять нормально разомкнутый переключатель и постоянно прикрепить магнит к его стеклянному корпусу, перевернув его из открытого в закрытое состояние (как во втором кадре в анимации нормально открытого состояния вверху).Вся эта единица (нормально разомкнутый герконовый переключатель с прикрепленным магнитом) становится нашим нормально замкнутым герконовым переключателем. Если вы поднесете к нему второй магнит с магнитным полем противоположной полярности, чем у первого магнита, это новое поле нейтрализует поле первого магнита, так что мы, по сути, получим именно то, что было в первом кадре. нормально разомкнутой анимации: геркон с двумя раздвинутыми контактами.

На этих двух работах я сильно преувеличил движение контактов.Настоящие герконовые переключатели имеют контакты, расстояние между которыми составляет всего несколько микрон (миллионных долей метра), что примерно в десять раз тоньше человеческого волоса, поэтому движение не видно невооруженным глазом. Не ожидайте увидеть движение лезвий, когда вы поднесете магнит близко!

Иллюстрации: Ключ к пониманию герконов - это осознание того, что они являются частью магнитной цепи, а также электрической цепи: магнитное поле стержневого магнита проходит через герконовый переключатель. Это то что делает его близким - и это то, что позволяет электричеству течь через него.Изображение магнитного поля взято с Wikimedia Commons.

Еще одна важная вещь, на которую мне нужно обратить внимание, это то, что герконы не просто включаются, когда магнит приближается, и выключаются, когда он удаляется (в случае нормально разомкнутого / выключенного переключателя): они обычно включаются и выключается несколько раз по мере движения магнита, создавая несколько зон включения и выключения. Они также будут реагировать по-разному в зависимости от ориентации магнита (параллельна ли он переключателю или перпендикулярно), его формы (потому что, как мы все учились в школе, магниты разной формы создают вокруг себя разные модели магнитного поля) , и как он движется.Это действительно важно, когда дело доходит до практического применения: вам нужно убедиться, что вы используете правильный магнит и что он движется именно так, чтобы привести в действие геркон. Например, если вы используете геркон в качестве счетчика, он должен срабатывать только один раз при каждом движении магнита (а не три или четыре раза, что приведет к ложным показаниям). Если вы используете геркон для сигнализации, вы не хотите, чтобы злоумышленник включил сигнализацию на одну секунду, а затем снова выключил ее через секунду, потому что вы поместили магнит не в то место!

Как вы используете герконы на практике?

Фото: Некоторые мобильные телефоны с откидной крышкой, такие как этот, включаются и выключаются с помощью герконовых переключателей.В одной части корпуса находится магнит, а в другой - геркон. Телефон выключается, когда геркон находится рядом с магнитом (когда корпус закрыт), и включается, когда геркон и магнит разделяются (когда корпус снова открывается).

Теперь вы, наверное, видите, как включается и выключается телефон-раскладушка. когда вы открываете или закрываете его. Имеет нормально замкнутый геркон в нижняя часть корпуса (там, где находится клавиатура) и магнит в верхняя часть (где экран).Когда телефон открыт, трость переключатель и магнит относительно далеко друг от друга. Контакты на герконовый переключатель сдвинут вместе, и мощность течет через Телефон. Однако, если вы закроете корпус, вы повернете магнит близко к геркон, и это раздвигает контакты внутри переключателя. Схема внутри телефон распознает это и аккуратно отключает питание.

Читатели электронных книг, такие как Kindles и Sony Readers, используйте похожий трюк. Поместив их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите они выключаются автоматически, когда вы закрываете крышку - и снова включаются когда вы его открываете.Никакого волшебства здесь, конечно, нет: просто язычок в угол устройства электронной книги и магнит в соответствующей части крышки (проверьте сами, подержав рядом скрепку).

Фото: Упрощенная концепция охранной сигнализации: вы просто устанавливаете геркон (подключенный к цепи сигнализации) к одной части двери и магнит к другой части. Разделение двух вещей щелкает переключателем и вызывает тревогу.

Вы можете увидеть, как та же идея будет работать в дверях сейфа нашего банка: вы бы просто установите геркон на дверной коробке и магнит на дверь.Открытие двери разделит магнит и трость переключатель, в результате чего контакты переключателя пружинят вместе и срабатывают будильник. Вы можете построить герконовые переключатели внутри маленьких частей пластик, так что их там даже не видно - идеально подходит для всех видов безопасности Приложения.

Фото: коровы LEGO®, управляемые герконом. Фото любезно предоставлено Биллом Уордом, опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons.

Герконы можно использовать и по-другому.LEGO® энтузиаст Билл Уорд, который руководит великолепным Brickpile блог (и страницу с фотографиями на Flickr), построил эти гениальные роботизированные коровы для его модели железная дорога. Каждый раз, когда проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проезжает. Целый вещь работает геркон. Головой каждой коровы управляет небольшой электродвигатель, подключенный к цепи, в которой есть нормально разомкнутый геркон. Геркон расположен рядом с железнодорожный путь и небольшой магнит прикреплен к стороне поезда.Когда поезд проезжает мимо язычкового переключателя, магнит заставляет контакты замыкаются и активирует цепь, которая включает головы. Насколько это аккуратно? Некоторые люди настолько изобретательны!

Есть сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в стиральные машины и посудомоечные машины используют плавающие магниты, которые подпрыгивают мимо язычковых переключателей, чтобы выключить клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконовые переключатели иногда также устанавливаются на вращающихся рычагах в посудомоечных машинах, чтобы определять, когда они застревают, и в термальных выключателях в электрических душах (чтобы остановить нагрев воды до опасного уровня).Анемометры с вращающимися чашками имеют внутри герконовые переключатели, которые измеряют скорость ветра. Когда чашки вращаются, они заставляют геркон вращаться мимо магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются чашки и тем чаще герконовый переключатель включается и выключается. Электронная схема подсчитывает количество импульсов в секунду и использует это для определения скорости ветра.

Иллюстрация: Типичный расходомер с герконовым переключателем работает примерно так. Есть труба, по которой течет жидкость (1), внутри которой установлено лопастное колесо (2).Когда жидкость течет, лопасть вращается и заставляет вращаться магнит (3). Вращающийся магнит размыкает геркон (4). Затем, когда он вращается и представляет свой противоположный полюс (5), магнит снова замыкает переключатель (6). Герконовый переключатель, попеременно открывающийся и замыкающийся, посылает в цепь импульсы электрического тока. Подсчитав скорость поступления импульсов, схема может измерить расход. Если ток полностью прекращается или течет все время, вы знаете, что жидкость перестала двигаться, что может указывать на застревание или закупорку.

Кто изобрел герконы?

Как и многие другие великие изобретения, герконы родились в Bell Laboratories, изобретенные там в середине 1930-х годов Уолтером Б. Элвудом . Его первоначальная заявка на патент на электромагнитный переключатель была подана 27 июня 1940 года и официально предоставлена ​​2 декабря 1941 года. Прочитав патент Элвуда, очень легко узнать геркон, который все еще широко используется сегодня: «Когда внешняя магнитная сила К этому блоку применяются два магнитных элемента, которые образуют часть магнитной цепи.... перемещаются вместе ... поскольку внешняя магнитная сила действует, уменьшая воздушный зазор между двумя упомянутыми магнитными элементами ".

Изображение: оригинальный дизайн язычкового переключателя Уолтера Элвуда из патента США: 2264746: Электромагнитный переключатель. Это немного отличающаяся от приведенной выше конструкция, переключение между двумя разными цепями, при этом одна из них всегда включена. У нас есть два немагнитных контакта слева (1,2) и магнитный контакт (3,4) справа, который переключается между ними при приближении магнита.Контакты разделены изолирующей прокладкой (5). Оригинальное изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США. (Обратите внимание, что я немного раскрасил и упростил оригинал, чтобы облегчить восприятие.)

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Практические проекты

Вы найдете немало примеров использования язычковых переключателей на неизменно превосходном веб-сайте Instructables и в популярных книгах Evil Genius; Вот несколько примеров, с которых можно начать:

Книги

  • Датчик Arduino и Raspberry Pi Проекты Роберта Чина для злого гения.McGraw Hill, 2017. Некоторые из проектов в этой книге включают подключение язычковых переключателей к Arduinos и Pis (есть полные инструкции для звуковой сигнализации дверного переключателя).
  • СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта. Maker Media, 2015. Отличная практическая книга, которая даст толчок вашему хобби электроники. В главе 3 есть простое введение в герконы.
  • проектов Raspberry Pi Эндрю Робинсона и Майка Кука. John Wiley & Sons, 2014. «Глава 13: Домашняя автоматизация» описывает дверной датчик с герконовым переключателем, подключенный к Raspberry Pi.
  • Практическая электроника для изобретателей Пола Монка. McGraw-Hill, 2016. Переварив MAKE: Electronics , вы захотите перейти к чему-то более глубокому; это хорошее место, чтобы пойти дальше.
  • Электроника: первый курс Оуэна Бишопа. Newnes, 2011. Простой для понимания (хотя и довольно сухой) учебник, объясняющий все основные компоненты, включая герконы.

Патенты

Попробуйте эти для более глубоких технических подробностей:

  • Патент США 2264746: Электромагнитный переключатель Уолтера Элвуда, 2 декабря 1941 г.Оригинальный патент на герконовый переключатель Элвуда (как на фото выше).
  • Патент США 3 283 274: кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 г. Более сложный дизайн.
  • Патент США 4 038 620: Магнитный геркон, автор Б. Эдвард Шлезингер-младший и Чарли Дуэйн Маринер, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным язычком и одним немагнитным.
  • Патент США 3 348 175: Нормально замкнутый геркон, Энтони Дж. Уилкис, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально замкнутого переключателя.

Видео

Благодарности

Я очень благодарен Морису Баэнену из Comus Technology B.V. за предложения по улучшению этой статьи.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Герконовые переключатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howreedswitcheswork.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте ...

Герконовые переключатели | Алеф-США

Строительство

Геркон состоит из пары гибких язычков, сделанных из магнитного материала и помещенных в стеклянную трубку, заполненную инертным газом. Камыши перекрываются, но разделены небольшим промежутком. Контактная поверхность каждого язычка покрыта благородным металлом, таким как родий или рутений, для обеспечения стабильных характеристик и длительного срока службы переключателя.

Приложение магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом или катушкой, к геркону вызывает намагничивание обоих язычков. Это дает N-полюс в зоне контакта одного язычка и S-образный полюс в зоне контакта другого язычка, как показано на рисунке (слева). Если сила магнитного притяжения преодолевает силу сопротивления, вызванную упругостью язычка, язычки входят в контакт (втягивание), то есть цепь замыкается. После удаления магнитного поля язычки снова разделяются под действием упругости язычка (Drop-Out) i.е., цепь разомкнута.

Характеристики

Компактный и легкий Геркон можно установить в очень ограниченном пространстве; он идеален для использования в миниатюрном оборудовании. Герметичный Переключающие элементы геркона герметично закрыты в атмосфере инертного газа, поэтому они никогда не подвергаются воздействию внешней среды. Long Life В герконовом переключателе нет скользящих частей, поэтому отсутствует усталость, связанная с ухудшением качества используемых материалов, что обеспечивает практически неограниченный механический срок службы. Работа на высокой скорости Каждый подвижный элемент имеет очень небольшую массу, что обеспечивает высокую скорость работы. Это позволяет использовать геркон в качестве интерфейса для транзистора или интегральной схемы.
  • Контакты формы «А» и «С»
  • От сверхминиатюрных до больших
  • Нагрузки от 3 до 70 Вт
  • Напряжение пробоя до 15 кВ

Модели срабатывания магнита

Чаще всего активируется геркон с помощью магнита; типичные схемы срабатывания показаны на рисунках ниже.
Горизонтальное срабатывание Поперечное срабатывание
Перпендикулярное срабатывание Вращательная активация
Модуль герконового переключателя

- ProtoSupplies

Описание

Модуль герконового переключателя обеспечивает логический выход, когда магнитное поле приближается или удаляется.

В ПАКЕТЕ:

КЛЮЧЕВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДУЛЯ ГЕРСТЯННОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ:
  • Выводит логику ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ, в зависимости от того, находится ли магнитное поле около
  • Совместимость с 3,3 и 5 В

Это модуль герконового переключателя SPST. Герконовые переключатели - это механические переключатели, которые активируются магнитом, когда магнитное поле стягивает контакты переключателя вместе. Использование в реальном мире включает такие приложения, как домашняя безопасность, когда геркон помещается рядом с магнитом, когда окно закрыто.Если окно открыто, магнит отодвигается от переключателя, что приводит к изменению состояния, которое затем может быть обнаружено микроконтроллером.

Модуль имеет герконовый переключатель SPST с нормально разомкнутыми контактами до тех пор, пока магнит не окажется в непосредственной близости от стеклянной оболочки, а затем контакты переключателя замкнуты.

Выход D0 обычно НИЗКИЙ и переходит в ВЫСОКИЙ при приближении магнита. Выход A0 обычно ВЫСОКИЙ и переходит в НИЗКИЙ при приближении магнита.

На плате 2 светодиода. При подаче питания загорается красный светодиод. Второй красный или зеленый светодиод загорается, когда герконовый переключатель активирован.

Соединения модулей

На сборке имеется 4-контактный разъем для подключения. Вывод «A0» в данном приложении используется неправильно, поскольку это цифровой выход, противоположный выводу «D0».

Заголовок 1 x 4

  • A0 = Цифровой выход активен LOW. подключается к цифровому входу MCU
  • GND / G = Земля
  • ‘+’ = 5V
  • D0 = Цифровой выход активен ВЫСОКИЙ.Подключается к цифровому входу MCU

РЕЗУЛЬТАТЫ НАШИ ОЦЕНКИ:

Эти модули полезны для оценки основных функций герконового переключателя.

Поскольку датчик представляет собой механический переключатель, который по своей сути имеет 2 состояния ВКЛ / ВЫКЛ, то, что обычно является аналоговым выходом (A0) на этих типах модулей, остается просто цифровым выходом. По той же причине потенциометр мало влияет на выход. Этот выход действительно обеспечивает дополнительный выход выхода D0, который может быть полезен в некоторых приложениях, например, если модуль используется для непосредственного управления реле или чего-то подобного.

Если требуется измерить силу магнитного поля, а не обнаруживать его присутствие, лучше рассмотреть аналоговый датчик на эффекте Холла.

Стеклянная оболочка, закрывающая датчик герконового переключателя, может сломаться, если ее перекрутить, поэтому будьте осторожны при регулировке положения датчика.

ДО ОТГРУЗКИ ЭТИ МОДУЛИ ЯВЛЯЮТСЯ:
  • Проверено
  • Базовая мощность подтверждена
  • Упакован в герметичный пакет ESD для защиты и удобства хранения.

Примечания:

  1. Нет

Технические характеристики

Эксплуатационные характеристики
Vcc 3,3 - 5 В
Размеры Д x Ш (PCB) 36 x 15 мм (1,4 x 0,60 ″)
Д x Ш (печатная плата с датчиком) 42 x 20 мм (1,7 x 0,8 ″)

Что вам нужно знать

Основным преимуществом герконов является то, что они потребляют нулевую мощность, когда они замкнуты.Вот основы использования этих универсальных компонентов.

Предоставлено Standex Electronics, www.standexelectronics.com
Легко понять, почему герконовые датчики и реле являются хорошими вариантами для схем, в которых уделяется первоочередное внимание энергоэффективности. Нормально замкнутые (форма B) герконовые датчики и герконовые реле потребляют нулевую мощность в своих нормально замкнутых состояниях. Геркон с защелкой потребляет минимальную мощность при «установке» или «сбросе» состояний своих контактов (бистабильное).Точно так же герконовые переключатели и датчики (бистабильные) с фиксацией используют простое движение постоянного магнита для изменения состояния герконов - не требуется электроэнергия.

Геркон Form A

Герконы нормально разомкнуты. Это обычно называется однополюсным нормально разомкнутым, однополюсным однопроходным (SPST) или формой A. Два вывода герконового переключателя являются ферромагнитными и герметично закрыты в стеклянной капсуле.
Контакты в нормально разомкнутом герконе замыкаются в присутствии магнитного поля.Контакты остаются замкнутыми, пока сохраняется магнитное поле. Контакты размыкаются после снятия магнитного поля. Таким образом, если магнитное поле исходит от электромагнита, энергия расходуется все время, пока контакты замкнуты. Это делает закрытое состояние менее идеальным с точки зрения энергопотребления.

Геркон Form C

Другой тип герконового переключателя - однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT) или герконовый переключатель формы C. Он имеет один общий вывод, нормально разомкнутый и нормально замкнутый.При отсутствии магнитного поля общий контакт поддерживает соединение с нормально замкнутым контактом. Герконовый переключатель не потребляет питание в нормально замкнутом состоянии. При приложении магнитного поля общий язычковый элемент переключается с нормально замкнутого на нормально разомкнутый контакт. Как только магнитное поле снимается, общий контакт возвращается к нормально замкнутому контакту.

Нормально закрытый (форма B) геркон и датчик

Напомним, что естественное состояние язычкового переключателя - нормально разомкнутый.Его можно превратить в нормально замкнутый переключатель, приложив постоянный магнит с полем, достаточно сильным, чтобы замкнуть герконовые контакты. Этот смещающий магнит должен быть больше, чем поле втягивания или поле срабатывания, которое замыкает контакты в нормально разомкнутом состоянии.
Полярность магнита не имеет значения. Но для размыкания контактов необходимо поднести к смещающему магниту более сильный постоянный магнит противоположной полярности.

Нормально замкнутые герконовые реле (форма B)

Многочисленные приложения требуют, чтобы переключающие контакты были замкнуты на длительное время и размыкались только при возникновении неисправности.Нормально замкнутое герконовое реле (форма B) было разработано как раз для такой ситуации. Он имеет смещающий магнит, поэтому в закрытом положении катушка реле не потребляет энергию. При подаче питания на катушку смещающий магнит нейтрализует размыкание контактов.

Последовательность формы B

Может быть полезно просмотреть пошаговую последовательность действий герконового реле формы B. На соседнем графике показана последовательность для геркона, имеющего поле срабатывания (втягивания) 4 мТл и поле отпускания (отпускание) 2 мТл.Смещающий магнит имеет поле 5 мТл, падающее на геркон. Эта напряженность поля превышает точку срабатывания геркона, поэтому контакты замыкаются (точка 1). Затем катушка прикладывает противодействующее магнитное поле 4 мТл. Чистый результат двух магнитных полей составляет 1 мТл. Эта чистая напряженность поля ниже выпадения геркона, что приводит к размыканию контактов (точка 2). Наконец, катушка отключается, и контакты замыкаются, потому что напряженность магнитного поля возвращается к 5 мТл (точка 3).
Полярность напряжения катушки, приложенного к реле формы B, определяет магнитную полярность катушки. Эта полярность напряжения определяется конструкцией, и полярность указывается на реле. Реле выйдет из строя, если увидит обратную полярность напряжения.
Кроме того, приложение напряжения выше указанного номинального напряжения может привести к повторному замыканию контактов. Обычно напряжение повторного включения указано на 50% выше номинального. По сути, это означает, что подача напряжения более 7,5 В для реле формы B с номинальным напряжением 5 В может вызвать АПВ.Если это вызывает беспокойство, разработчики реле могут настроить магнитную конструкцию для повышения заданного напряжения повторного включения.

Герконовые реле / ​​герконовые датчики с фиксацией
График точек срабатывания (втягивания) и отпускания (отпускания) в миллиТесла, показывающий гистерезис.

Геркон с фиксацией / язычковый датчик по определению может находиться в двух состояниях - в разблокированном / открытом состоянии или в заблокированном / закрытом состоянии. Для удержания язычкового переключателя в любом состоянии не требуется питания.
Блокировка возможна из-за естественного гистерезиса между точками срабатывания (втягивания) и отпускания (отпускания) геркона.Чем выше точка срабатывания, тем больше гистерезис. Чем больше гистерезис, тем легче установить точки фиксации и разблокировки с точки зрения конструкции. Постоянный магнит необходим для смещения геркона, позволяя ему работать в режиме фиксации.

Герконовое реле с фиксацией

Геркон с защелкой использует геркон формы А в сочетании с постоянным магнитом. Геркон может быть зафиксирован в нормально открытом состоянии или в нормально закрытом состоянии. Его состояние зависит от

Геркон с защелкой использует переключатель формы A, магнитно смещенный постоянным магнитом, а также запирающие и отключающие катушки.Магнитный импульс, генерируемый одной или другой катушкой, фиксирует и размыкает реле.

магнитное поле, которое он испытал последним. Применение правильной магнитной полярности к разомкнутым контактам изменит их в замкнутое состояние. Геркон будет оставаться в замкнутом состоянии до тех пор, пока не будет подан другой магнитный импульс с противоположной магнитной полярностью.
Для подачи импульсов на катушки герконов с фиксацией требуется незначительная мощность. Обычно импульса длительностью 2 мс при номинальном напряжении реле достаточно, чтобы изменить состояние контактов реле.Таким образом, потребляемая мощность при замыкании и размыкании контактов реле минимальна и производит минимальный нагрев.

Последовательность фиксации и разблокировки

Для лучшего понимания фиксации и разблокировки рассмотрим работу герконового переключателя, у которого есть точка срабатывания (замыкание контакта) при приложении поля 4 мТл и точка размыкания (контакты разомкнуты) на 2

Для данного язычкового переключателя, имеющего втягивание 4 мТл и отпускание 2 мТл, полный цикл представлен в пяти этапах, показывающих, как его можно фиксировать и разблокировать.

мТл или ниже. Предположим, что смещающий магнит имеет напряженность магнитного поля 3 мТл. На следующем рисунке мы последовательно выбрали полный рабочий цикл, показывая все рабочие состояния. Как можно видеть, точки втягивания и отпускания остаются постоянными и выглядят как постоянные линии.
Пять ступеней и состояние контакта геркона:

Stage 1 : Здесь смещенное магнитное поле (BMF), которое всегда присутствует и приложено к геркону, показано на уровне 3 мТл. Контакты открыты.
Этап 2 : Внешнее магнитное поле (ЭДС) от катушки или постоянного магнита прикладывается, создавая магнитное поле 2 мТл, которое добавляется к полю смещающего магнита. Комбинация этих двух полей создает магнитное поле, приложенное к геркону, на уровне 5 мТл, превышая уровень 4 мТл и замыкая контакты.
Этап 3 : Теперь ЭДС удаляется, остается только BMF. Но напряженность поля все еще выше допустимого уровня, поэтому контакты остаются замкнутыми.
Стадия 4 : ЭДС снова применяется, но на этот раз поле противодействует BMF, уменьшая чистую напряженность магнитного поля до 1 мТл.Поле net находится ниже уровня выпадения, и контакты разомкнуты.
Этап 5 : Противодействующая ЭДС удаляется, остается только BMF, а герконы остаются в разомкнутом состоянии.
Цикл может быть выполнен с использованием двух катушек или изменением полярности одной катушки. Первый вариант стоит дороже, потому что здесь две катушки; в последнем случае требуется больше схем для изменения полярности при каждом изменении состояния контакта.

Использование герконов с защелкой

Геркон с фиксацией работает таким же образом.Однако вместо катушки используется другой постоянный магнит с другой полярностью. Здесь контакты остаются замкнутыми при удалении постоянного магнита. Они остаются закрытыми до тех пор, пока постоянный магнит с полярностью, противоположной смещающему, не приблизится к язычку. Постоянный магнит не использует электроэнергию, поэтому нет необходимости в источниках питания, электронике и схемах синхронизации. Как и в случае с герконовыми реле с защелкой, для изменения состояния контакта можно использовать один или два магнита.

Использование одного магнита : Как только постоянный магнит приближается к геркону, контакты замыкаются.Когда постоянный магнит извлекается, контакты остаются замкнутыми. Затем необходимо повернуть постоянный магнит, изменив его магнитную полярность. Когда он снова приближается к язычку и смещающему магниту, он размыкает контакты.

Использование двух магнитов : для фиксации один магнит приближается с одного направления для замыкания контактов, а затем удаляется. Чтобы разблокировать, противоположный магнит приближается с другого направления, показывая противоположную полярность, и тем самым размыкает контакты.Это действие может происходить несколькими способами в зависимости от типа движения, требуемого приложению.

Герконовые переключатели с фиксацией могут потребовать точной балансировки магнитной системы, особенно когда поблизости находятся ферромагнитные материалы. Часто бывает полезно работать с разработчиками компонентов, потому что есть много способов выполнить фиксацию. При определенных обстоятельствах прикладные инженеры часто могут предложить профессиональные, простые и экономичные подходы.

Подводя итог, герконовые датчики или герконовые реле формы B могут быть лучшим вариантом, когда предполагается, что контакты будут замкнуты на длительное время.Когда учитывается потребление энергии как в открытом, так и в закрытом состоянии, лучше всего подойдут герконовый переключатель с фиксацией или герконовое реле с фиксацией. Геркон с защелкой - единственная сенсорная технология, которая не требует питания для работы и размыкания контактов. С ростом спроса на компоненты с низким энергопотреблением герконовый переключатель с фиксацией или нормально замкнутым контактом может быть преимуществом.

Применение герконового переключателя и герконового датчика

Герконовые переключатели в системах безопасности
Герконы

могут использоваться для сигнализации положения дверей, гаражных ворот, лифтов, окон, световых люков и ворот, а также для определения того, взбирается ли кто-то на забор или убирает ценные вещи.Датчики герконового переключателя могут ограничивать доступ к панелям оборудования, предотвращать удаление ценных компонентов системы, определять скопление воды или других жидкостей или сейсмическое движение.

Герконовые переключатели в бытовой технике
Герконы

используются в качестве датчиков уровня жидкости в кофеварках, посудомоечных машинах, стиральных машинах и водонагревателях или в качестве датчиков температуры в плитах и ​​пароварках. Их также можно использовать в качестве датчиков приближения в дверях приборов, панелях доступа и велосипедных одометрах.

Герконовые переключатели в автомобильной промышленности
Герконы

используются в датчиках уровня жидкости в резервуарах тормозной жидкости и для контроля уровня моторного масла. Они также используются в датчиках скорости для управления двигателем и усилителем рулевого управления. В автоматических дверных замках, подушках безопасности, стояночных тормозах, датчиках приближения сидений, дверей и капота также используются герконы.

Герконы в робототехнике и автоматизации
Герконы

используются в качестве датчиков приближения для управления движением робота, скоростью конвейера, местоположением и углом.Они могут определить, открыты или закрыты клапаны, направляющие, бункеры и двери, а также заполнены ли контейнеры или конвейеры. Датчики Reed сообщают о расположении и движении товаров в торговых автоматах. Герконовые переключатели могут использоваться для измерения расхода жидкости и уровней жидкости в суровых условиях.

Герконовые переключатели в суровых условиях
Герконы

герметичны, долговечны, проверены и точны. Они могут выдерживать резкие перепады температур и удары до 30G.Герконовые переключатели устойчивы к высокой влажности, брызгам морской соли, токсичным газам, опасным химическим веществам, а также в атмосфере, содержащей пыль или частицы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *