Геркон характеристики: технические характеристики, принцип работы, применение

Содержание

технические характеристики, принцип работы, применение

Любые механические контакты подвержены износу. Чтобы уменьшить влияние этого деструктивного фактора, в первой половине прошлого века было разработаны магнитоуправляемые коммутационные устройства, контактная группа которых помещалась в вакуумную колбу. В СССР такие элементы получили название «Геркон», по сокращению от «герметизированный контакт», в англоязычной технической документации принято название «reed switch».

Давайте рассмотрим принцип действия этих устройств, конструкцию, основные характеристики, достоинства и недостатки. В завершении статьи будет приведена пара полезных схем, где используются герконы.

Внешний вид и особенности конструкции

Данные устройства представляют собой контактную группу, изготовленную на основе ферримагнитного материала, которая помещается в стеклянную колбу. Из нее откачен воздух (созданы условия максимально приближенные к вакууму), как вариант возможно наполнение инертным газом. Внешний вид устройства и его обозначение на принципиальных схемах представлены ниже.

А) внешний вид геркона; В) обозначение на принципиальных схемах

С конструктивным исполнением, можно ознакомиться на рисунке 2.

Конструкция геркона

Обозначение:

  • А – выводы устройства.
  • В – стеклянная колба.
  • С – контактная группа.
  • D – инертный газ или вакуум.

Разновидности

Коммутационные устройства данного класса принято разделять в зависимости от устройства контактной группы на следующие виды:

  1. Элементы с нормально-разомкнутыми контактами (внешний вид такого устройства показан на рис. 1).
  2. Элементы с нормально-замкнутым контактом.
  3. С переключающимся контактом.

Помимо функциональных признаков, перечисленных выше, имеются и технологические, разделяющие герметичные коммутирующие устройства на две группы: сухие и ртутные. Отличительная особенность последних заключается в том, что внутри колбы содержится капля ртути. Она служит для «смачивания» контактной группы, это позволяет существенно снизить переходное сопротивление и вибрацию (дребезг) контактов при коммутации, что положительно отражается на качестве контакта.

Принцип действия

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

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

Принцип работы нормально-разомкнутого геркона

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

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

Принцип действия нормально-замкнутого геркона

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

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

Срабатывание переключающего геркона

Основные параметры

Свойства герметичных коммутаторов определяются механическими и электрическими параметрами. К первым относятся:

  • Nmax – число, указывающее максимально допустимое количество срабатываний без изменения основных характеристик.
  • Vcp – величина отображающая интенсивность поля необходимую для реакции устройства. В технической терминологии данную характеристику называют магнитодвижущей силой.
  • Vотп – величина соответствующая силе размыкания.
  • tcp — время, необходимое на срабатывание контактной группы.
  • tотп – интервал времени, необходимый на отпускание.
  •  Последние два параметра наиболее значимые из механических характеристик, поскольку описывают скорость коммутации.
  • Теперь перечислим основные электрические характеристики:
  • RK – сопротивление между контактами в замкнутом состоянии.
  • RИЗ – сопротивление разомкнутых контактов.
  • UПР – напряжения пробоя, данная характеристика зависит как от предыдущего параметра, так и расстояния между группой контактов. Помимо этого на электрическую прочность влияет наполнение колбы.
  • Pmax – коммутируемая мощность.
  • CK – емкость, образуемая разомкнутыми контактами.

Как осуществляется управление?

Управлять герметичным коммутатором можно двумя способами:

  • используя постоянный магнит;
  • воздействуя катушкой, подключенной к постоянному источнику тока.

В первом варианте управление может осуществляться путем линейного или углового перемещения постоянного магнита. Также встречается способ, при котором поле перекрывается при помощи специальной шторки.

В качестве примера использования способа управления при помощи магнита можно привести датчики уровня, а также положения, охранную сигнализацию и т.д.

Второй вариант позволяет создать реле на основе геркона. В отличие от традиционной конструкции, такое устройство будет более надежным и долговечным, поскольку практически не содержит в себе подвижных механических элементов. Что касается небольшого количества контактных групп, то этот недостаток легко устраняется путем увеличения количества задействованных герконов.

Упрощенное изображение конструкции герконового реле

Примером применения данного способа управления может служить токовое реле на основе геркона. Оно представляет собой катушку, намотанную проводом толстого сечения, внутри которой размещается герметичный коммутатор. Данное приспособление может служить в качестве защитной системы от перегрузки в цепях постоянного тока. Чувствительность прибора легко регулировать путем линейного перемещения коммутатора внутри катушки.

Плюсы и минусы

Любая конструкция помимо преимуществ не лишена недостатков. Зная сильные и слабые стороны устройства можно найти оптимальную сферу для его применения. Давайте рассмотрим, в чем заключается преимущества герметичных коммутаторов, к таковым свойствам можно отнести:

  • Высокую надежность коммутации. Она практически на два порядка превышает этот показатель у открытых контактных групп. Это достигается за счет высокого сопротивления между разомкнутыми контактами (RИЗ), оно может исчисляться десятками МОм. Немаловажную роль играет и показатель электрической прочности (UПР), напряжение пробоя у некоторых моделей превышает 10 кВ.
  • Быстродействие также является неоспоримым преимуществом. Частота коммутации многих моделей приближается к 1 кГц. Что касается параметров, описывающих скорость коммутации, то они находятся в следующих диапазонах: tcp — от 0,4 до 1,8 мс, tотп
    – от 0,25 до 0,9 мс, что намного превышает подобные характеристики открытых контактных групп.
  • Долговечность, число срабатываний исчисляется миллиардами, ни одна открытая контактная группа даже близко не может приблизиться к этому рубежу.
  • Данный тип коммутаторов нетребователен к согласованию с нагрузкой.
  • Управление может производиться без использования электроэнергии.

Характерные недостатки:

  • Низкие показатели коммутируемой мощности.
  • Небольшое число контактов.
  • Дребезг при срабатывании (конструкции «мокрого» типа избавлены от этого недостатка).
  • Большие размеры для современной радиотехнической базы.
  • Недостаточная прочность стеклянной колбы.
  • Чувствительность к воздействию внешних магнитных полей.

Несмотря на явное преобладание положительных качеств, данные устройства постепенно вытесняются полупроводниковыми аналогами, такими как датчики Холла. Отсутствие дребезга, небольшие размеры и более высокая прочность сыграли решающую роль.

Примеры практического применения в быту

Как и было обещано в начале статьи, приводим пару полезных схем, в которых используются герконы.

Начнем с универсального управления освещением в прихожей. Принцип работы заключается в следующем: при открытии входной двери автоматически включается свет, и спустя несколько минут выключается. При достаточном уровне освещения, свет в прихожей не включается.

Схема управления освещением прихожей

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 68 кОм, R2 – 33 кОм, R3 – 470 кОм, R4 – 10 кОм, R5 – 27 кОм.
  • Конденсаторы: С1 – 0,1 мкФ, С2 – 100 мкФ х 25 В, С3 – 470 мкФ х 25 В.
  • Стабилитрон и диоды: VD1 – КС212Ж, VD2 и VD3 – КД522 (1N4148), VD4 – КД209 (1N4004).
  • Транзисторы: VT1 и VT2 – ÌRF840.
  • SG1 – любой обычный герконовый датчик, например, 59145-030.
  • FR1 – фоторезистор, подойдет любого типа с сопротивлением на свету не ниже 8 кОм, в темноте – 120-180 кОм.
  • Триггер D1 – К561ТМ2 (СD4013).

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R1, для выбора оптимального времени задержки отключения освещения.

Теперь рассмотрим схему простой домашней сигнализации, где в также используется типовой герконовый датчик для двери.

Простая домашняя сигнализация

Обозначения:

  • Резисторы: R1, R2 и R3 – 100 кОм, R4 – 33 кОм, R5 – 100 кОм, R6 – 1 кОм.
  • Конденсаторы: С1 – 100 мкФ х 16 В, С2 – 50 мкФ х 16 В, С3 0,068 мкФ.
  • Диоды и светодиод: VD1 и VD2 – КД522 (1Т4148), HL1 — АЛ307Б.
  • Транзисторы: VT1 – КТ829, VT2 – К361.
  • Микросхема: К561ЛА7.
  • S1 – герконовый датчик 59145-030.

В качестве сирены используется звуковой оповещатель АС-10.

Питание схемы осуществляется от аккумулятора 12 В, емкостью 4 А*ч.

Герконы. Виды и устройство. Особенности и работа. Применение

Устройства коммутации, или контакты применяют в радиотехнике и электронных устройствах. В электромагнитном реле контакты – это ненадежная конструкция, имеются трущиеся детали из металла. Они изнашиваются, работоспособность реле снижается. Герконы – это магнитоуправляемые герметические контакты. Выключатели на герконах были придуманы для качественной эксплуатации, повышения срока службы.

Первые устройства на основе герконов возникли в прошлом веке в 30-е годы, а изобретен геркон был в 1922 году.

В современное время герметические контакты применяются не слишком широко, их постепенно вытесняют датчики Холла. Но есть места, где геркон не имеет конкурентов, он простой в использовании, имеет сухой контакт, гальваническую развязку. До сих пор магнитоуправляемый контакт используется в электронике. Герконы устанавливают там, где нужна долговечность коммутации, надежность работы. Они входят в разные датчики, реле, позиционные выключатели.

Виды

Как и все контактные группы, герметические контакты разделяются на виды по функциям:

  • Замыкающие.
  • Переключающие.
  • Размыкающие.

По технологии изготовления и конструкции, герконы разделяются на группы:

  • Сухие.
  • Ртутные.

Сухие магнитные контакты работают как обычные. В ртутных образцах внутри корпуса из стекла расположены контакты с капелькой ртути. Капля ртути нужна для смачивания контактов в работе, улучшения контакта, уменьшить сопротивление перехода, устранить дребезг контактов.

Дребезг – это вибрация контактной группы при срабатывании на замыкание или размыкание. При одной сработке возникает ложная коммутация сигнала передачи, повышается время срабатывания. Если дребезг окажется в усилителе звука при включении сигнала, то произойдет искажение звука, работа усилителя нарушится. При использовании геркона в цифровых микросхемах необходимо подавлять дребезг фильтрами RS триггеров или RC цепочек. Герконовые контакты используют в схемах микроконтроллеров, в которых дребезг герконов устраняют с помощью программ, что уменьшает скорость работы системы.

Устройство

Конструкция магнитоуправляемого контакта выполнена из стеклянного баллона. В баллоне расположены контакты, изготовленные из магнитных сердечников, которые приварены с торцов колбы. Наружные элементы магнитных сердечников подключены к сети питания. Это видно на схеме.

  1. Колба стеклянная.
  2. Контакт переключения.
  3. Стационарный контакт.

Наиболее распространены замыкающие герметические контакты. У них контакты из проволоки прямоугольного сечения, с ферромагнитными свойствами. Также сердечники могут быть выполнены из пермаллоевой проволоки. Это зависит от размера и мощности герконового датчика. Покрытие контактов выполняют также из родия, золота и т.д.

В колбу закачивают инертный газ, либо создают вакуум. Это не позволяет развиваться коррозии и ржавчине в датчике геркона. При производстве герконов необходимо учитывать, что имеется промежуток между сердечниками.

Работа геркона

Простое реле с контактами замыкания имеет в составе два сердечника с контактами, имеющие повышенную магнитную проницаемость. Они находятся в герметичном баллоне из стекла, с инертным газом, либо смесь газов. Создается давление в баллоне 50 кПа. Среда инертности не дает окисляться контактам.

Баллон геркона ставится внутри управляющей обмотки, подключенной к постоянному току. При включении питания на реле образуется магнитное поле, проходящее по сердечникам контактов, по зазору и замыкается по управляющей катушке. Магнитный поток создает тяговую силу, соединяющую контакты друг с другом.

Чтобы сопротивление контактов сделать наименьшим, касающиеся поверхности покрыты серебром, радием, палладием и т.д. При выключении питания в катушке электромагнита геркона усилие исчезает, пружины размыкают контакты. В герконовых реле нет поверхностей трения деталей, контакты имеют много функций, выполняют работу магнитопровода, проводника и пружины.

Чтобы уменьшить габариты катушки магнита, повышают плотность тока. Применяют провод в эмали для намотки катушки. Детали геркона штампованные, соединения производятся пайкой или сваркой. В герконах используются магнитные экраны для снижения зоны состояния включения.

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

На размыкание геркон работает по-другому. Система магнитов реле при действии электромагнитной силы намагничивают сердечники одноименно, которые отталкиваются между собой и размыкают цепь.

У геркона с переключением один из 3-х контактов замкнутый, выполнен из немагнитного металла. Остальные два контакта сделаны из ферромагнитного состава. Под действием магнитного поля разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутый немагнитный размыкается. Хотя магнитное поле есть всегда, как поле Земли, но такого поля не хватает для срабатывания геркона, поэтому им пренебрегают.

Применение герконов
Герконовые датчики и выключатели используют:
  • Медицинские приборы и аппараты коммуникации.
  • Аппараты для подводников.
  • Синтезаторы и клавиатуры.
  • Тестирующие приборы, измерители.
  • Приборы автоматики и безопасности.

В охранных системах датчики на герконах применяют в качестве реле. Охранный датчик включает магнит и геркон. Простейшее герконовое реле состоит из обмотки и геркона.

Достоинствами реле на герконах можно назвать:
  • Небольшие габариты, простое устройство.
  • Защита от влаги, подгорания контактной группы.
  • Нет трущихся частей.

Такие датчики на герконах широко применяются, но в них имеются и недостатки, такие как подверженность к механическим повреждениям. Это большой минус для применения во многих системах.

В системах сигнализации герконы незаменимы. Установить датчик не составляет большого труда. Когда дверь закрыта, то контакт геркона замкнут. При открывании двери магнит, закрепленный на косяке, отходит от геркона, магнитная сила снижается, цепь питания размыкается. Это служит сигналом для срабатывания схемы оповещения.

Похожая ситуация с применением геркона в лифтах. Чтобы определить расположение кабины лифта, используют герконы. С помощью магнитов и геркона просто управлять оборудованием освещения. В счетчиках учета электроэнергии также присутствуют герконы.

Советы по использованию
При использовании герконовых реле или датчиков можно дать несколько советов, которые учитывают нюансы применения таких устройств:
  • При монтаже герконов по возможности избегайте источников ультразвука, он может отрицательно влиять на электрические параметры датчика, изменять их.
  • Находящийся рядом источник магнитного поля также может менять характеристики и свойства магнитного выключателя.
  • Герконовые реле и датчики боятся ударов и механических повреждений. Инертный газ внутри датчика при ударе может выйти вследствие нарушения герметичности резервуара с газом. Это выведет геркон из строя.
  • При осуществлении пайки необходимо руководствоваться предписаниями инструкции производителя герконового датчика.
Герсиконы

Реле на герконах имеет широкий разброс коэффициента возврата по причине погрешности технологии изготовления. Чтобы повысить номинальную мощность и ток коммутации в герконовые реле встраивают вспомогательные контакты для погашения дуги.

Такие реле получили название герсиконов, или силовых герметичных контактов. Промышленное производство выпускает герсиконы на силу тока до 180 ампер. У них частота коммутации достигает до 1200 включений в час. Герсиконами запускают асинхронные электродвигатели с номинальной мощностью до 3000 Вт.

Ферритовые герконовые реле

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

Преимущества реле на герконах:
  • Абсолютная герметичность контактов дает возможность применять их в агрессивных средах, при условиях запыленности, влажности и т.д.
  • Небольшие габариты, малый вес, простая конструкция датчика.
  • Повышенная скорость работы дает возможность применять герконы при высокой коммутационной частоте.
  • Безотказность эксплуатации в широком интервале температур (от -60 до +120 градусов).
  • Широкая сфера применения в сочетании с функциональностью реле.
  • Наличие гальванической развязки цепей коммутации и управляемости реле на герконах.
  • Повышенная прочность электрических контактов.
  • Продолжительный срок службы датчика.
Недостатки герконов:
  • Малая чувствительность магнитов герконов.
  • Излишняя восприимчивость устройства датчика к магнитным полям. Это требует защитных мер от воздействия магнитных сил.
  • Баллон геркона из хрупкого материала, чувствительного к повреждениям и ударам.
  • Мощность коммутации небольшая, как у герсиконов, так и у герконов.
  • При больших токах контакты герконов самопроизвольно размыкаются.
  • При работе на низкочастотном напряжении контакты размыкаются и замыкаются без контроля.
Похожие темы:

Принцип работы геркона

Геркон (сокр. герметизированный контакт) – электромагнитное устройство, управляемое магнитным полем.

Свою широкую распространённость герметизированный контакт приобрел благодаря своим защитным свойствам от вредной окружающей среды. Благодаря тому, что контакт герметизирован, его используют во взрывоопасных средах, там, где обычные контакты применять нельзя из-за возникающей искры.  

Конструкция геркона

Конструктивно геркон состоит из двух ферромагнитных проводников, заключенных в герметичную стеклянную колбу.

Внутри стеклянной колбы (капсулы) может находиться инертный газ (например, азот). Благодаря азоту повышается предел максимально коммутируемого напряжения, появляется возможность использовать его в электрических цепях 220 В . Вместо инертного газа капсула может быть вакуумизирована. Это позволяет геркону работать при напряжении в тысячи вольт.

Проводящие контакты изготовлены из ферромагнетиков и могут иметь напыление из стойкого к эрозии металла: иридия, рутения или родия. Это напыление позволяет многократно увеличить количество срабатываний (до 5 миллиардов раз).

Существуют герконы со “смачиваемыми ” ртутью контактами. Ртуть обеспечивает надежность срабатывания контактов и уменьшает их дребезг. Но такие герконы требуют установки в правильном положении, так как в противном случае, капли ртути могут соединить контакты даже при отсутствии воздействия магнитного поля.

По типу срабатывания различают замыкающие, размыкающие и переключающие герконы.

Принцип работы

Принцип работы геркона прост, но есть свои нюансы. При воздействии магнитного поля (например, от постоянного магнита), контакты геркона поляризуются и срабатывают (замыкаются, размыкаются или переключаются). Надежность включения зависит от ориентации магнита, каким полюсом он будет повернут, и как он будет приближаться к геркону.

Где используют герконы?

Герконы используются повсюду, например, в вашем ноутбуке. Когда вы опускаете крышку, при касании о корпус, срабатывает геркон и ноутбук переходит в спящий режим.

Во второй половине 20-го столетия широкое применение получили герконовые реле. Они использовались там, где не требовались большие рабочие токи, обеспечивая при этом высокую производительность и долговечность. Чаще они использовались в телефонной связи, в системах подсчета, а также в лифтовой промышленности.

Герконы также используют как бесконтактные датчики в системах сигнализации на окнах и дверях, как датчики положения, концевые выключатели и т.д.

Как датчики положения герконы в настоящий момент используются редко, по тому что на смену пришли датчики Холла.

Основные параметры и характеристики

Коммутируемая мощность, Вт – максимально коммутируемая мощность, не вызывающая повреждение геркона.

Диапазон коммутируемых токов, А – значения постоянного или действительные значения переменного токов, в пределах которых, может работать геркон.

Магнитодвижущая сила (МДС) срабатывания, А – величина характеристики магнитного поля, при которой происходит срабатывание геркона. Единицы измерения в системе СИ – Ампер-витки.

Магнитодвижущая сила (МДС) отпускания, А – МДС при которой происходит отпускание контактов геркона.

Время срабатывания, мс – время которое проходит от момента приложения магнитного поля до замыкания контактов.

Контактное сопротивление, Ом – сопротивление геркона в замкнутом состоянии.

Резонансная частота, Гц – частота колебаний геркона, при которой начинается вибрация контактов, что приводит к снижению напряжения пробоя.

  • Просмотров:
  • конструкция, технические характеристики, принцип работы и маркировка

    Для повышения надёжности работы различных устройств вместо реле применяют геркон. Это электромеханический прибор, который имеет два устойчивых состояния — открытое (для протекания электрического тока) и закрытое. Кроме того, такие устройства часто применяются при построении охранных систем, датчиков присутствия магнитного поля. Их используют в авиа- и автомобильном строении. При этом существует несколько типов приборов, отличающихся контактными группами.

    История изобретения

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

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

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

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

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

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

    Суть устройства

    Принцип работы устройства основан на замыкании или размыкании электрической линии, в которой он установлен, при воздействии на него магнитным полем. Таким образом, в зависимости от напряжённости магнитного потока, контакты прибора имеют два положения — замкнутое и разомкнутое. При этом природа возникновения магнитного поля значения не имеет. Например, это может быть как постоянный магнит, так и электромагнит.

    При попадании под действие силовых линий в устройстве происходит намагничивание внутренних контактов. В результате на них, оказывается, действие, преодолевающее силу упругости, приводящее к притягиванию контактов друг к другу. Цепь замыкается. В случае если линия подключена к источнику питания через прибор начинает протекать электрический ток.

    Такое состояние продержится до тех пор, пока магнитное поле не будет убрано. Как только силовые линии перестанут воздействовать, контакты сразу же разомкнутся. Для следующего замыкания необходимо опять вокруг устройства создать поле. Таким образом, геркон, по сути, является переключателем, положение которого зависит от силы магнитного потока, оказывающего на него воздействие.

    По принципу работы приборы классифицируют на три типа:

    1. Замыкающие — находятся в нормально разомкнутом состоянии. То есть в статичном положении их контакты между собой не соединены.
    2. Размыкающие — в таких приборах при отсутствии магнитного поля контакты соединены между собой, то есть этот тип считается нормально замкнутым.
    3. Бистабильные (трёхконтактные) — имеющие в своей конструкции три вывода. В нормальном состоянии (магнитное поле отсутствует) один контакт замкнут с другим. Как только появляется поле, нормально замкнутый контакт размыкается, а другой замыкается.

    В зависимости от нормального положения контактов герконы применяются как для размыкания цепи, так и для замыкания или приключения линий. Поэтому они с успехом могут заменить собой механические реле.

    Конструкция прибора

    В термине «геркон» уже заложен принцип его конструкции. Это слово образовано из трёх начальных букв каждого из двух слов — «герметичность» и «контакт», что подчёркивает как его функциональность, так и назначение. Ведь работающий геркон на размыкание или замыкание — это, по сути, соединяющее устройство, представляющее собой контактную пару или группу, помещённую в герметичную колбу.

    Бывает, что такой прибор называют герконовым шаром из-за похожести на него, хотя, конечно, это далеко не так. Конструктивно устройство представляет собой стеклянную оболочку вытянутой формы, герметично запаянную с двух сторон. В середине колбы создаются условия, приближённые к вакууму, при этом в некоторых устройствах внутренний объём заполняется инертным газом, например, чистый азот или его смесь с водородом. Использование газа помогает защитить контакты от обгорания.

    Контакты же помещаются внутрь колбы. К ним припаиваются выводы, выходящие наружу прибора. В качестве материала для изготовления контактных групп используют ферромагнетик, например, сталь, никель с напылением стойкого металла — родия или рутения.

    Следовательно, можно выделить три части конструкции:

    • запаянная колба;
    • контактные пластины;
    • выводы.

    Кроме того, внутренность геркона может быть заполнена парами ртути. Такой вид называется ртутным. Контактная поверхность смачивается каплей ртути, что позволяет снизить электрическое сопротивление контактных площадок, а значит уменьшить дребезг.

    Изучая конструкцию геркона можно сделать вывод, что критически важным показателем надёжности срабатывания прибора будет качество изготовления колбы, а именно её герметичность в месте её контакта с выводами.

    Технические характеристики

    Герконы, как и любые электротехнические приборы, обладают различными техническими характеристиками. Перед тем как выбрать устройство именно их следует тщательно изучить. Основным параметром, характеризующим геркон, является время срабатывания. Оно определяется временным интервалом, в течение которого происходит реакция прибора на воздействующее магнитное поле, изменяющее его нормальное состояние. Обычно скорость переключения контактов не превышает 2 мкс.

    Кроме времени реакции, параметры приборов определяют следующие характеристики:

    1. Сила магнитного поля — обозначает чувствительность прибора, то есть минимальное значение силы, при которой положение контактов изменится. Зависит от размеров устройства и используемых ферромагнетиков.
    2. Мощность коммутации — это допустимое значение энергии, которое может передать через себя устройство без ухудшения своих остальных характеристик. Определяется типом материалов, использующихся при изготовлении контактов и их сечения.
    3. Наибольшее напряжений — определяет значение амплитуды сигнала, которое может выдержать устройство. При его превышении наступает пробой.
    4. Ток переключения — значение номинального тока, на который рассчитана работа устройства.
    5. Сопротивление контактов в замкнутом состоянии — чем это значение меньше, тем меньше теряет свою мощность сигнал, проходя через устройство.
    6. Рабочая температура — интервал температуры, при котором заявленные производителем характеристики соответствуют действительным.
    7. Частота переключения — определяет быстродействие срабатывания. Такая частота может достигать одного мегагерца.
    8. Число коммутационных циклов — характеризуется числом срабатываний. Существуют модели, которые могут выдержать до 4 млрд переключений.
    9. Ёмкость контактов — измеряется между разомкнутыми контактами и зависит как от размеров прибора, так и от расстояния между коммутируемыми площадками. Считается паразитным параметром.

    Также немаловажной технической характеристикой геркона является его физический размер. Зависит он от габаритов баллона, а именно его длины и диаметра. По состоянию на 2017 год наименьшим герконом в мире считается изделие, производимое в США компанией Hermetic Switch Inc, длина его баллона составляет 4,01 мм.

    Обозначение и маркировка

    Герконы относятся к устройствам релейного типа. Поэтому правильное их обозначение указано в ГОСТ 2 .756−76 ЕСКД. На электрических схемах условно графическое изображение нормально разомкнутого геркона выглядит в виде окружности, в середине которой изображаются два последовательных отрезка. С левой стороны начиная с места разрыва, к отрезку чертится небольшой прямая линия, подходящая к нему под углом 120. Окружность символизирует собой герметичность устройства, а отрезки — коммутационные контакты.

    В нормально замкнутом же обозначении, выводы в окружности рисуются пересекающимися. Обозначение трёх контактного устройства выглядит по-другому. Всё так же рисуется окружность, но в ней, с одной стороны, изображаются два параллельных отрезка, а с другой — отрезок, расположенный по центру расстояния между ними. На нём же рисуется и переключающий контакт.

    Согласно советским нормам на схемах и в литературе геркон подписывается буквой «К», после которой ставится порядковый номер изделия на схеме. В иностранном же обозначении используются две латинские буквы SF.

    Стандарта же в маркировке изделий нет. Каждый производитель обычно на корпус геркона наносит своё заводское обозначение: например, КЭМ, TRA, АСМК, КА, КСК. Поэтому чтобы узнать к какому типу относится то или иное устройство, понадобится смотреть даташит производителя.

    Достоинства и недостатки

    Применение герконов, конечно же, не так широко распространено, как, например, электромеханических реле, но всё же, они не являются дефицитными деталями. Поэтому остро вопрос, где же взять геркон, среди радиолюбителей не стоит. К несомненным преимуществам размыкающих герконов, впрочем, как и замыкающих, относится:

    • высока надёжность — она превышает показатели обычных реле использующих открытые контакты почти в 100 раз;
    • быстродействие — скорость срабатывания по сравнению с электромеханическими реле может быть быстрее в два-три раза;
    • отсутствие шума;
    • гальваническая развязка — их последовательное подключение в линию позволяет создать электрическую развязку управляющих и коммутируемых цепей;
    • возможность коммутировать даже слабые по уровню сигналы;
    • небольшой размер;
    • долговечность — устройство способно совершить миллиарды включений, что обусловлено отсутствием трения;
    • способность их работать без источника электроэнергии.

    Благодаря своим свойствам герконы нашли применение в разнообразных датчиках позиционирования, измерительных приборах (велосипедный спидометр), в автоматических подъёмниках, выключателях, ноутбуках (регистрируют открытие и закрытие крышки) и даже в компьютерных клавиатурах.

    Но, несмотря на это, герконы также имеют недостатки. Главный из них — хрупкость, из-за неё приборы нельзя использовать в местах сильной вибрации. Кроме этого, в результате износа площадок контакты могут «залипать», а в случае больших токов (нагрева) самопроизвольно размыкаться.

    Но, как видно, на фоне достоинств недостатки не так уж и велики. Очень часто, используя геркон, радиолюбители собирают собственную недорогую систему сигнализации или автоматический блок включения света.

    Блог - Что такое геркон

    По функциональным признакам герконы подразделяются на: замыкающие (в исходном состоянии нормально-разомкнутый контакт), размыкающие (нормально-замкнутый контакт), переключающие (переключающий контакт). Наибольшее распространение получили замыкающие герконы.
    По конструктивно-технологическим признакам выделяют 2 группы герконов: с сухими и ртутными контактами. В ртутных герконах для улучшения качества контакта в герметичный стеклянный корпус добавляют капельку ртути.

    Перейти в каталог герконов, датчиков открытия.

    Конструкция герконов

    Геркон представляет собой пару контактов (магнитных сердечников), запаянных в стеклянный баллон. Между сердечниками оставляют зазор определенного размера. Наружные концы контактов подключаются во внешнюю электрическую цепь. Контакты выполнены из расплющенной упругой ферромагнитной проволоки. Контактирующая поверхность покрыта благородным металлом, что уменьшает переходное сопротивление, а также способствует антикоррозийной устойчивости контактов. Пространство баллона заполняется инертным газом либо вакуумизируется, что также повышает надежность работы контактов.

    Геркон. Принцип работы.

    Контактная группа срабатывает при воздействии магнитного поля достаточной напряженности. Для замыкающего геркона сердечники геркона, намагниченные силовыми линиями магнитного поля, преодолевают силы упругости, притягиваются и замыкают электрическую цепь. В случае прекращения действия  магнитного поля контакты размыкаются. При следующем появлении магнитного поля контакты сработают вновь.
    Для размыкающего геркона при воздействии магнитного поля контакты намагничиваются одноименно, поэтому они отталкиваются друг от друга и размыкают электрическую цепь.
    Для геркона переключающего типа 2 контакта выполняются из ферромагнитного сплава (нормально-разомкнутые), а 1 (нормально-замкнутый) – из немагнитного металла. При воздействии магнитного поля контакты нормально-разомкнутые замыкаются, а один нормально-замкнутые, оставаясь на месте, размыкается.

    Характеристики герконов

    Характеристики герконов подразделяются на механические и электрические.

    Механические характеристики.

    Магнитодвижущая сила срабатывания/магнитодвижущая силу отпускания указывает величину напряженности магнитного поля, при котором происходит срабатывание либо отпускание контактов.
    Скорость срабатывания и отпускания (мсек) характеризует быстродействие геркона. Герконы с меньшими линейными размерами обладают большим быстродействием.
    Максимальное число срабатываний показывает число срабатываний, при котором сохраняются в допустимых пределах все свойства геркона.

    Электрические характеристики.

    Сопротивление контактного перехода – величина сопротивления между замкнутыми контактами, сопротивление изоляции – величина сопротивления между разомкнутыми контактами.
    Электрическая прочность геркона указывает величину напряжения пробоя и характеризует качество изоляции между контактами.
    Мощность коммутации геркона определяется материалом конструкции, типом покрытия контактов и их размерами.
    Емкость геркона – замеряется между разомкнутыми контактами, зависит от геометрических размеров самого геркона и расстояния между контактами в разомкнутом состоянии.

    Подключение геркона

    В системах охранной сигнализации герконы наряду с датчиками разбития стекла для организации первого рубежа охраны. Так, датчик открытия двери мгновенно срабатывает при открытии двери и приводит сигнализацию в состояние тревоги.

    Самые популярные модели герконовых датчиков:

    Герконовые датчики используются для установки на двери, окна, ворота и пр. Устройство состоит из двух частей: корпус с герконом и корпус с магнитов. Как правило, установка геркона осуществляется на неподвижном полотне конструкции, а магнита – на подвижном. Магнит и геркон должны находиться на одной оси, а зазор между ними должен составлять от 2 до 6 мм. Оптимальное расположение датчика – в верхней части полотна, на расстоянии около 15 см от раствора. При монтаже необходимо учитывать хрупкость герконовой колбы и избегать ударов или других физических воздействий.

    Автор: Alexandr Skakalskiy

    Герконовые реле, принцип действия, характеристики и область применения

    электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД) и другие инженерно технические системы (ИТС)

    Герконовое реле — устройство, используемое для коммутации электрических цепей.

    В отличии от электромеханических реле, в которых коммутация происходит посредством механического воздействия на контактные группы, в герконовых реле исполнительным элементом является — один или несколько герконов.

    В зависимости от назначения или класса устройства замыкание или размыкание контактов происходит при помещении контактной группы в магнитное поле.

    Основное отличие герконовых реле от электромеханических заключается в большом ресурсе работы, что обусловлено отсутствием движущихся частей подверженных износу и истиранию.

    Также незначительная напряженность управляющего магнитного поля и высокое быстродействие позволяют использовать данный вид реле для коммутации цепей управления электронных блоков высокочувствительных аппаратов.

    Еще одним из преимуществ герконовых реле перед остальными релейными устройствами коммутации является защищённость контактной группы от воздействия влаги, пыли и других неблагоприятных факторов, которые могут привести к преждевременному износу и выходу реле из строя.

    ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

    Принцип действия герконовых реле основан на свойстве некоторых ферромагнитных материалов менять свою ориентацию в пространстве под действием магнитного поля, а именно при возбуждении магнитного поля в катушке, подключенной к цепи управления, происходит намагничивание контактов геркона.

    Вследствие этого происходит замыкание или размыкание контактной группы, находящейся в герметично запаянной колбе.

    Большая распространенность и широкий спектр применения обуславливает значительные конструктивные отличия. Герконовые реле можно разделить на несколько групп по типу используемых контактов:

    • устройства с нормально открытой (разомкнутой) контактной группой;
    • с нормально закрытой (замкнутой) контактной группой;
    • реле с комбинированной группой контактов, при чем коммутация может осуществляться как с помощью одного геркона с контактами разных типов, так и группой герконов.

    По конструктивному исполнению реле герконовые коммутационные устройства также можно подразделить на:

    Сухие — колба геркона заполнена инертным газом, также для увеличения допустимых токов контакты геркона могут помещаться в вакуум.

    Смоченные — для предотвращения вибрации контактов на место их соприкосновения помещается некоторое количество ртути.

    При проектировании цепей управления, содержащих герконовые реле или замене электромеханических реле на данный тип устройств следует обратить внимание на следующие характеристики:

    1. Напряженность магнитного поля, вырабатываемого катушкой, при котором происходит коммутация контактов геркона.
    2. Напряженность магнитного поля, при котором происходит обратная коммутация цепи.
    3. Напряжение пробоя — значение напряжения при котором происходит пробой нормально открытой контактной группы геркона.
    4. Время реакции — время между подачей сигнала на катушку и замыканием или размыканием контактов.
    5. Период отпускания — время между снятием напряжения с катушки и возвращением контактов геркона в нормальное состояние.
    6. Количество циклов коммутации - число замыкания и размыкания контактов при котором сохраняются заданные рабочие параметры устройства.
    7. Коммутируемая мощность — максимально допустимая мощность, которую выдерживают контакты устройства без потери функционала.
    8. Допустимое напряжение — максимально допустимое напряжение в управляемой цепи.
    9. Допустимый уровень вибрации — при вибрации, превышающей допустимые производителем нормы возможно нарушение герметичности колбы геркона или самопроизвольное замыкание контактов.
    Также при использовании герконовых реле в цепях, содержащих полупроводниковые элементы и микросхемы чувствительные к скачкам напряжения, следует учитывать, что в виду особенностей конструкции, между отходящими контактами геркона может образовываться паразитная емкость, приводящая к выходу из строя электронных компонентов.

    Помимо факта появления паразитной емкости, возможно произвольное замыкание контактов геркона в наведенном магнитном поле, избежать несанкционированного срабатывания поможет дополнительная экранировка корпуса реле.

    ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕРКОНОВЫХ РЕЛЕ

    Наиболее широкое применение герконовые реле получили в системах сигнализации и телеметрии. Они обеспечивают возможность коммутации нескольких независимых цепей с помощью одного устройства, что позволяет включать систему звукового или светового оповещения с одновременной подачей сигнала на пульт охраны.

    При кажущейся простоте блокировать такую систему довольно сложно. При этом в ней отсутствуют элементы, которые можно вывести из строя направленным электромагнитным импульсом, в отличии от систем, основанных на полупроводниковых элементах.

    Также на основе описываемого вида реле возможно построение простейших логических схем, для этой цели могут применяться герконы с эффектом памяти — их особенностью является сохранение положения контактов даже после снятия управляющего импульса, возврат же в нормальное положение производится подачей сигнала обратной полярности на катушку устройства.

    Кроме систем сигнализации отдельная разновидность реле — герсиконы используются для запуска электрических двигателей малой и средней мощности, в настоящее время производятся герсиконы с максимальной коммутируемой мощностью до 45 кВт.

    Помимо низковольтной аппаратуры герконы применяются в цепях управления с рабочим напряжением несколько тысяч вольт, а отдельные устройства выдерживают напряжение до 100 кВ.

    Отдельная разновидность высоковольтных герконов применяется в устройствах релейной защиты высоковольтных линий. В этом случае в конструкции предусматриваются дугогасительные и демпферные устройства, препятствующие появлению вибрации и дребезга контактной группы.

    Таким образом использование герконовых реле открыло новую веху в приборостроении и проектировании релейного оборудования.

    © 2012-2021 г. Все права защищены.

    Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


    ИО 102-11М СМК-3М извещатель охранный магнитоконтактный врезной геркон: извещатели

    Магнитоконтактный датчик врезной. Тип контактов НЗ. Расстояние при: 1. размыкании контактов >25мм. 2. замыкании контактов

    Извещатели охранные магнитоконтактные ИО102-11М (СМК-3М) предназначены для блокировки дверных и оконных проемов, организации устройств типа «ловушка», а также для блокировки других конструктивных элементов зданий и сооружений на открывание или смещение с выдачей сигнала «Тревога» путем размыкания контактов геркона на приемно-контрольный прибор, концентратор или пункт централизованного наблюдения.

    Основные характеристики:

    • Конструктивно извещатель состоит из 2-х элементов - датчика магнитоуправляемого и магнита.
    • Датчик и магнит помещены в пластмассовые корпуса с габритными размерами 8 мм х 21 мм и 8 мм х 22 мм соответственно.
    • Извещатель рассчитан на непрерывную круглосуточную работу.
    • Рабочая температура окружающей среды - от -50°С до +50°С, относительная влажность - до 98% при температуре 45°С.
    • При соосном расположении датчика и магнита контакты извещателя должны быть:
      замкнуты - при расстоянии между ними не менее 6 мм;
      разомкнуты при расстоянии между ними более 25 мм.
    • Максимальное коммутируемое напряжение - 100 В.
    • Максимальный коммутируемый ток - до 0,5 А.
    • Максимальная коммутируемая мощность - 10 Вт.
    • Электрическое сопротивление замкнутых контактов извещателя не более 0,5 Ом.
    • Наработка до отказа извещателя не менее 200 000 часов.

    Извещатель ИО102-11М является аналогом ранее выпускавшегося извещателя СМК-3, но за счет использования магнита из сплава ЮНДК обладает большей стабильностью в работе и увеличенной вдвое наработкой.

    Характеристики ИО 102-11М:

    • Тип охранного извещателя: Магнитоконтактный
    • Производитель: Комплектстройсервис
    • Напряжение (В) >: 100
    • Вывод кабеля: Без рукава
    • Материал корпуса: Пластик
    • Место установки: На улице, В помещении
    • Особенности извещателя: Нет
    • Способ крепления: Врезной
    • Тип контактов: Нормально замкнутый
    Консультации по оборудованию Новый вопрос

    Задайте вопрос специалисту о ИО 102-11М извещатель охранный магнитоконтактный врезной

    Доставка

    Самовывоз из офиса: Доставка курьером: Транспортные компании: Отзывы покупателей: Оставить отзыв

    Ваш отзыв может быть первым!

    Что такое геркон?


    О компании Reed Switch Developments Corp: Что такое герконовый переключатель?

    Мы приглашаем вас узнать больше о Reed Switch Developments Corp. и нашем основном предложении продукции, датчике герконового переключателя на магнитной основе. Начнем с ответа на очень распространенный вопрос: «Что такое геркон?»


    Что такое геркон?

    Геркон - это электрический переключатель

    Термин «геркон» может относиться либо к небольшому стеклянному электрическому компоненту, как показано на приведенном выше чертеже, либо к полной сборке, основанной на этом типе, либо к аналогичному компоненту.На этой странице «геркон» будет использоваться для обозначения компонента и его функций. Но в целом то, что верно для компонента герконового переключателя, верно и для всей сборки.

    Геркон работает от магнитного поля

    Как и любой электрический выключатель, геркон - это устройство, используемое для управления потоком электричества. Если геркон открыт, электричество не течет; если выключатель замкнут, течет электричество. Но в отличие от большинства других типов переключателей, герконовые переключатели не требуют, чтобы кто-то или что-то им физически управляло. Герконовые переключатели работают в непосредственной близости от магнитного поля. Чтобы изменить состояние язычкового переключателя с разомкнутого на замкнутое или наоборот, источник магнитной энергии просто должен пройти достаточно близко к переключателю, чтобы вызвать срабатывание. Источником магнитной энергии или исполнительным механизмом обычно является простой магнит. Из-за этого герконы часто также называют магнитными переключателями, бесконтактными переключателями или датчиками приближения.

    Геркон не имеет механического износа

    Одной из уникальных характеристик герконовых переключателей является высокая скорость переключения без механического износа.Это означает долгий срок службы и исключительную надежность; что делает их исключительно рентабельными. Кроме того, герконы очень универсальны, просты в установке, компактны и не требуют напряжения питания для работы.

    Герконовые переключатели могут приводиться в действие через цветные металлы Герконы

    могут приводиться в действие через цветные (немагнитные) материалы, такие как дерево, алюминий, пластик и нержавеющая сталь, если магнитное поле привода достаточно сильное, чтобы дотянуться до переключателя через толщину материала. .Это означает, что герконовый переключатель может быть заключен или спрятан в герметичной среде и приведен в действие извне без ущерба для переключателя, защищенных компонентов или материалов внутри корпуса.

    Герконовые переключатели также могут использоваться с черными металлами

    Хотя это, как правило, не рекомендуется, герконы также можно использовать с черными (магнитными) материалами, такими как сталь и железо, но особое внимание следует уделить тому, как на магнитное поле привода будут влиять окружающие материалы.В рамках этого типа применения следует проводить испытания на согласованную работу и оптимальное размещение герконового переключателя и магнитного привода, чтобы магнитное поле не было поглощено или искажено присутствием черных металлов.

    Как работают герконы | ReedRex

    Основы герконового переключателя

    Общий обзор характеристик герконового переключателя, ампер-оборотов как показателя чувствительности герконового переключателя, типов герконов и их высокого уровня качества и точности. Версии для поверхностного монтажа и сквозного отверстия.


    Основы язычкового переключателя OKI: презентация Power Point (.ppt), в которой рассказывается о конструкции, производстве и тестировании высококачественных язычковых переключателей OKI. Презентация включает данные о производительности и примеры приложений.

    Нажмите здесь, чтобы загрузить PPT


    OKI Databook: версия в формате .pdf каталога высококачественных герконов OKI, в котором представлены технические характеристики и характеристики всех герконов. Каталог включает в себя примечания по применению и предложения по конструкции, чтобы помочь инженерам-конструкторам выбрать лучший оптимальный геркон для конкретного применения.

    Щелкните здесь, чтобы перейти к PPT


    Меры предосторожности в отношении язычкового переключателя

    Как обращаться с герконовыми переключателями, как модифицировать, вырезать или формировать зажимы или провода герконового переключателя.


    Герконовые переключатели с постоянными магнитами

    Как герконы ведут себя в магнитном поле, исходящем от постоянного магнита. Как разные ориентации магнита и геркона используются в датчиках приближения.

    Нажмите здесь, чтобы загрузить PDF


    Герконовый переключатель ампер-витков (AT) по сравнению с Милли-Тесла

    ампер-витков - это обычный способ измерения чувствительности герконового переключателя. Милли-Тесла - альтернативная мера.

    Нажмите здесь, чтобы загрузить PDF


    Геркон как датчик приближения

    Герконы замыкаются и размыкаются при взаимодействии с магнитным полем.Поймите, как это взаимодействие может быть структурировано для создания датчиков движения, датчиков приближения, датчиков давления, датчиков уровня жидкости, датчиков вращения и множества других приложений.

    Нажмите здесь, чтобы загрузить PDF


    Геркон, используемый в реле

    Индуктивные катушки могут использоваться для создания магнитного поля для приведения в действие геркона. Узнайте, как катушка и герконовый переключатель объединяются для создания реле для множества приложений.

    Нажмите здесь, чтобы загрузить PDF


    Геркон

    : технические характеристики

    Геркон состоит из двух ферромагнитных никель-железных проводов и контактных пластин (язычков) специальной формы, расположенных в герметичной стеклянной капсуле с зазором между ними и в защитной атмосфере. Стеклянная капсула заполнена инертным газом для предотвращения активации контактов. Контактные поверхности, покрытые рутением или родием, изолированы от внешней среды, что защищает контакты от загрязнения.

    Рис.1: Схематические рисунки, показывающие типы герконового переключателя

    Геркон может работать с использованием магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом или катушкой с током. Они наводят на камыши северный (северный) и южный (южный) полюса. Сила магнитного притяжения приводит к замыканию герконов. После снятия магнитного поля контакт снова размыкается из-за упругости язычков. Есть герконовые переключатели, которые работают с постоянным магнитом, а есть герконовые переключатели, работающие с катушками, которые можно намагничивать, пропуская через них ток.

    Рис.2: Геркон с постоянными магнитами и катушками

    Герконовые переключатели

    обладают такими преимуществами, как компактный размер, малый вес, быстрое время отклика, долгий срок службы и низкая стоимость. Обычно герконы применяются в герконовых реле, автомобильных датчиках, системах безопасности, робототехнике, игрушках и играх.

    В этой статье мы обсудим основные электрические параметры герконового переключателя . С герконовым переключателем связано множество технических терминов, которые можно найти в таблицах данных.

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ- ОБЩИЕ

    {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} · Геркон, тип

    Тип геркона определяет, является ли герконовый переключатель сухим герконом или герконовым переключателем, смоченным ртутью.

    Сухой геркон состоит из ферромагнитных контактных ножей, помещенных в герметичный стеклянный контейнер, заполненный инертным газом.

    В герконовых переключателях, смоченных ртутью, ртуть используется в качестве контактного материала для электрических цепей; герконовые контакты покрыты ртутной пленкой за счет капиллярного действия.При каждой операции контакт ртутной пленки обновляется. Герконовые переключатели, смачиваемые ртутью, следует устанавливать в определенной ориентации, чтобы избежать замыкания контактов из-за капель ртути.

    Расстояние срабатывания

    Расстояние срабатывания определяет максимальное расстояние между магнитом и герконовым переключателем, при котором герконовый переключатель функционирует удовлетворительно.

    Входные требования

    Требования к входу определяют величину внешнего магнитного поля, которое должно приводить в действие геркон.

    Контактная позиция

    Герконы доступны с зазором в двух положениях: одно по центру, а другое смещено. В герконовых переключателях с центральным зазором разрыв или контакты находятся в центре геркона. В герконовых переключателях со смещением от центра разрыв или контакты не находятся в центре геркона.

    Характеристики столба и метания

    Спецификация

    Pole and Throw относится к конфигурациям контактов переключателя. Доступные варианты:

    § Однополюсный одинарный бросок (SPST)

    Переключатель

    SPST имеет две клеммы и просто замыкает и размыкает контакт между двумя клеммами

    § Однополюсное двойное бросание - SPDT

    Также известный как переключатель переключения, он имеет три клеммы с маркировкой COM, A и B.COM может быть подключен к A в одном состоянии и к B в другом.

    § Двухполюсный одинарный бросок (DPST)

    DPST можно рассматривать как два переключателя SPST с одним исполнительным механизмом. Пара переключателей ВКЛ-ВЫКЛ работает одновременно.

    § Двухполюсный двойной бросок (DPDT)

    Точно так же два SPDT, включенных параллельно, управляются одним приводом DPDT.

    В соответствии со спецификациями Pole and Throw герконы относятся к категории

    .

    · Форма A (также известная как SPST-NO)

    · Форма B (также известная как SPST-NC)

    · Форма C (также известная как SPDT; переключаемый тип)

    · Форма E (бистабильная, с фиксацией)

    Конфигурация

    Конфигурация определяет, является ли переключатель нормально разомкнутым или нормально замкнутым.

    Переключатели «нормально ОТКРЫТЫЙ» (NO) - это переключатели, которые остаются в состоянии «ВЫКЛ.».При активации переключатель замыкается (или становится включенным). Точно напротив переключатели «Нормально ЗАКРЫТЫЙ» (NC) - это переключатели, которые остаются в состоянии «ВКЛ.». При активации переключателя он размыкается (или становится ВЫКЛЮЧЕННЫМ).

    Электрические характеристики

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕРСТИЧНОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

    · Втягиваемый (PI)

    Рассмотрим нормально разомкнутый геркон с постоянным магнитом. Если мы подносим магнит близко к герконовому переключателю, когда он достигает определенного расстояния от герконового переключателя, переключатель внезапно замыкается.Это называется втягиванием, а это расстояние называется расстоянием втягивания и измеряется в миллиметрах или дюймах.

    Рис.3: Изображение, показывающее расстояние втягивания в герконе

    Теперь давайте рассмотрим нормально разомкнутый геркон с катушкой. Если мы увеличиваем напряжение на катушке при определенном уровне напряжения, переключатель внезапно замыкается. Это напряжение называется втягивающим напряжением. Он измеряется в вольтах (приложенное напряжение на катушке в точке PI), милл-амперах (ток, протекающий через катушку в точке PI) или ампер-витках (произведение тока, протекающего в точке PI, и количества витков в катушке).

    Рис. 4: Изображение, показывающее напряжение втягивания в герконе

    · Отключение (DO)

    Это расстояние от магнита и геркона или напряжение, приложенное к катушке, при котором ранее замкнутый переключатель снова размыкается.

    Рис.5: Изображение, показывающее расстояние выпадения в герконе

    Рис.6: Изображение, показывающее падение напряжения в герконе

    · Гистерезис

    Можно заметить, что втягивание происходит на определенном расстоянии или при определенном напряжении.Но как только возникла PI, это означает, что металлы вошли в контакт, и если мы немного увеличим расстояние или немного уменьшим напряжение, металлы останутся в контакте, хотя в нормальных случаях невозможно установить контакт в этих точках.

    Просто как только возникла PI, DO произойдет только после определенного увеличения расстояния или определенного снижения напряжения, и наоборот. Этот эффект называется гистерезисом.

    Рис.7: Графическое изображение, показывающее гистерезис расстояния в герконах

    Фиг.8: Графическое изображение, показывающее гистерезис напряжения в типичном герконовом переключателе

    Рис. 9: График гистерезиса геркон

    График гистерезиса

    График выше показывает, что изменение гистерезиса для витков с низким током (AT) очень мало и увеличивается с увеличением AT. Для работы геркона с низким гистерезисом магнитное влияние на переключатель должно быть низким.

    · Контактное сопротивление

    Контактное сопротивление - это сопротивление, вносимое металлическими контактами геркона в цепь в замкнутом (включенном) состоянии.

    Рис.10: Сопротивление контактов в герконе

    Это контактное сопротивление обусловлено сопротивлением металлов, обычно большим, чем сопротивление меди.

    Существует два основных вида контактного сопротивления.

    - Динамическое контактное сопротивление

    - Статическое контактное сопротивление

    Динамическое контактное сопротивление

    Динамическое контактное сопротивление - это сопротивление, испытываемое в течение периода расцепления.

    De-bouncing - это эффект, который присутствует во всех типах металлических переключателей, которые могут замыкать или размыкать контакт. Обычно мы ожидаем, что когда мы включаем выключатель, он просто мгновенно входит в контакт. Но на самом деле это не так. Переключатель непрерывно замыкает и размыкает контакт в течение нескольких миллисекунд, как если бы металлические части отскакивали друг от друга после столкновения, как мяч, упавший на пол.

    По истечении времени устранения дребезга только переключатель устанавливает постоянный контакт.

    Рис.11: Динамическое сопротивление контакта в герконе

    Поскольку в период устранения дребезга контакт постоянно замыкается и размыкается, сопротивление также соответственно увеличивается и уменьшается; отсюда его называют динамическим сопротивлением.

    Перед тем, как принять решение о состоянии переключателя, замкнут или разомкнут, следует дождаться, пока он не закончит дребезг.

    Рис. 12: Графический рисунок, показывающий динамическую диаграмму контактного сопротивления

    Динамический контактный рисунок сопротивления

    График выше показывает, что динамическое сопротивление значительно падает после периода отклонения.

    Электрические характеристики (продолжение)

    {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} · Сопротивление статического контакта

    Статическое контактное сопротивление - это сопротивление, испытываемое после периода устранения дребезга, то есть в стабильный период. В этой области у нас будет постоянное низкое сопротивление для постоянного напряжения.

    Сопротивление изоляции

    Контактное сопротивление - это сопротивление, вносимое металлическими контактами геркона в цепь в разомкнутом (выключенном) состоянии.В идеале переключатели имеют бесконечное сопротивление изоляции, но геркон обычно имеет очень высокое конечное сопротивление изоляции порядка 10 14 Ом.

    Рис.13: Изображение, показывающее сопротивление изоляции в герконе

    Сопротивление изоляции приводит к протеканию тока утечки через переключатель даже при разомкнутом переключателе. Это может вызвать проблемы в высокочувствительных цепях. Следовательно, следует выбирать переключатель с максимальным сопротивлением изоляции.

    · Паразитная емкость

    В разомкнутом состоянии герконового переключателя между двумя металлическими контактами остается очень маленький зазор. Следовательно, между этим контактным зазором можно образовать значительную емкость, которую мы называем паразитной емкостью. Обычно паразитная емкость в диапазоне пикофарадов обнаруживается между двумя металлами.

    Рис.14: Паразитная емкость геркон

    Паразитная емкость создает проблемы в высокочастотных цепях.На высокой частоте конденсатор кажется замкнутым накоротко. Следовательно, паразитная емкость делает герконовый переключатель замкнутым на высоких частотах, даже если он разомкнут. Для высокочастотных схем следует выбирать геркон с минимальной паразитной емкостью.

    · Контактная емкость

    Геркон в замкнутом состоянии металлических контактов вносит в цепь не только сопротивление, но также и емкость, и мы называем такую ​​емкость контактной емкостью.

    Рис.15: Емкость контакта в герконе

    Геркон имеет контактную емкость в диапазоне от 0,1 до 0,3 пикофарад. Контактная емкость также создает определенные проблемы как в высокочастотных, так и в низкочастотных цепях. Следовательно, следует выбирать геркон с минимальной контактной емкостью.

    {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} · Синфазное напряжение

    Синфазное напряжение - это максимальное напряжение, которое может быть приложено к геркону, когда геркон находится в разомкнутом состоянии (выключенном состоянии).В этом состоянии паразитная емкость заряжается до этого приложенного напряжения. Всякий раз, когда переключатель замыкается, все это напряжение паразитной емкости мгновенно разряжается. Это может вызвать дугу и вызвать повреждение металлов. Следовательно, более высокие синфазные напряжения могут сократить срок службы герконового переключателя.

    Для высоковольтных конструкций желательны герконовые переключатели с более высоким синфазным напряжением.

    · Напряжение переключения

    Это максимальное напряжение, разрешенное для подключения к цепи с помощью геркона.Напряжение выше этого значения может вызвать дугу в контактном зазоре при контакте металлов и, следовательно, может повредить геркон.

    Для цепей высокого напряжения и высокой рабочей частоты желательны герконовые переключатели с высоким коммутируемым напряжением.

    · Коммутируемый ток

    Это максимальный ток, который может быть включен в цепь без повреждения геркона. Более высокие токи могут значительно сократить срок службы герконового переключателя, поддерживая дугу в контактном зазоре в течение значительного времени, пока металлы соприкасаются.

    При подключении к герконовому переключателю высокой нагрузки желателен большой коммутируемый ток для продолжительных операций.

    · Коммутационная мощность

    Это количество мощности, которое включается в цепь при замыкании геркона. Это произведение приложенного напряжения и тока, протекающего через контакты.

    Для цепей большой мощности следует выбирать геркон с наивысшим номиналом коммутируемой мощности.

    {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} · Ток переноса

    Это максимально допустимый ток, протекающий через геркон, когда он уже находится в замкнутом состоянии.В замкнутом состоянии геркон может выдерживать очень высокие токи без повреждения металлов.

    · Напряжение пробоя

    При напряжениях, намного превышающих коммутационные напряжения, при приложении к геркону может возникнуть дуга, даже если геркон находится в разомкнутом состоянии. Это происходит из-за пробоя диэлектрика в контактном промежутке из-за высокого напряжения. Напряжение, при котором происходит этот пробой, называется напряжением пробоя. Разные герконы имеют разный диэлектрический материал в контактном зазоре, и, следовательно, его значение зависит от типа.

    Геркон всегда должен работать ниже напряжения пробоя. Для цепей высокого напряжения разработчик должен выбрать геркон с наибольшим напряжением пробоя.

    · Диэлектрическая абсорбция

    Диэлектрический материал в контактном зазоре может некоторое время вызывать задержку отражения очень малых токов на другом конце переключателя. Этот эффект связан с явлением диэлектрического поглощения. Это важно для токов ниже 1 наноампера

    .

    Для высокочастотных применений выбранный геркон должен иметь минимальное значение диэлектрической проницаемости.

    · Рейтинг контактов

    Номинальная мощность контактов или номинальная мощность определяется как произведение максимального коммутируемого напряжения и максимального коммутируемого тока. Рейтинг контактов также очень важен для герконового переключателя (или любого другого переключателя). Для надежной работы переключателя нельзя превышать номинальные характеристики контактов. Номинальная мощность контактов также называется контактной емкостью или допустимой контактной мощностью.

    Мощность контактов указывается в Вт (ваттах) или ВА (вольт-амперах).

    Эксплуатационные характеристики

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

    Время срабатывания

    Это время, которое герконовый переключатель затрачивает после первого включения, пока он не завершит смещение. Другими словами, это время, необходимое геркону для перехода в стабильное состояние после включения.

    Рис.16: Рисунок, показывающий спецификацию времени срабатывания геркона

    В высокочастотных схемах, особенно в схемах на основе микроконтроллеров, геркон должен иметь очень малое время срабатывания.

    Рис.17: Графическое изображение, показывающее график времени срабатывания геркона

    На приведенном выше графике показано, что с более высоким моментом втягивания AT зазор ReedSwitch увеличивается, и для замыкания контактов требуется больше времени. Следовательно, по мере увеличения влияния магнитного поля время работы сокращается.

    · Время отпускания

    Предположим, геркон уже замкнут из-за магнитного поля. Даже если мы уберем магнитное поле, геркон не откроется мгновенно.Он остается замкнутым в течение очень короткого времени, и только после этого времени он размыкает контакт. Интервал времени между снятием магнитного поля и размыканием контакта называется временем отпускания геркон

    .

    Для высокочастотных схем герконовый переключатель должен иметь минимальное время отпускания.

    Рис. 18: График, показывающий график времени отпускания в герконе

    График выше показывает, что с увеличением AT восстановления восстанавливающая сила увеличивается, вызывая даже более быстрое время восстановления. Следовательно, по мере увеличения влияния магнитного поля время отпускания также увеличивается.

    · R esonant Частота

    Металлы, используемые в герконе, могут гнуться и вибрировать. Как и любой другой металл, эти металлы также имеют резонансную частоту. Резонансная частота - это частота металла, на которой, если мы заставим его вибрировать, будут генерироваться колебания максимальной амплитуды.

    Если мы переключим геркон на резонансной частоте металлических пластин, они будут вибрировать с максимальной амплитудой и, следовательно, есть хороший шанс сломать металлы.Следовательно, следует избегать использования герконового переключателя на его резонансной частоте.

    · Максимальная рабочая частота

    Максимальная рабочая частота указывает на максимальную частоту, при которой герконовый переключатель может работать или приводиться в действие. Другими словами, это значение указывает максимальную частоту, при которой переключатель может быть открыт или закрыт. Это значение определяется временем срабатывания и временем дребезга. В случае превышения это может привести к ненормальному поведению. Он указывается в Гц.

    · Ожидаемая продолжительность жизни

    Ожидаемый срок службы определяет количество циклов включения и выключения переключателя. Он определяется как среднее количество циклов, которое переключатель выполнит при заданных условиях нагрузки, прежде чем контакты выйдут из строя из-за заедания, отсутствия или чрезмерного контактного сопротивления. Он выражается в виде средних циклов до отказа (MCBF).

    Механические характеристики

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ - МЕХАНИЧЕСКИЕ

    {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} · Формация

    Герконы доступны в различных формах.Они приведены в таблице ниже

    .

    С. №

    Тип пласта

    Изображение

    1

    Обрезанное

    2

    SMD

    3

    Сварной

    4

    Паяный

    5

    Стойка ворот

    6

    L Формованный

    · Длина залитого стеклом

    В этой спецификации указывается длина стеклянной капсулы; длина проводов и клемм не включена в эту спецификацию

    · Общая длина

    В этой спецификации указывается общая длина геркона, включая длину капсулы и длину проводов.

    · Диаметр

    В этой спецификации указан диаметр стеклянной капсулы.

    Сертификаты и экологические характеристики

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ-СЕРТИФИКАЦИЯ

    {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} · Сертификат CE

    Сертификация

    CE подтверждает, что продукт соответствует правилам Международной комиссии по одобрению электрического оборудования.

    Сертификат CSA

    Международная сертификация Канадской ассоциации стандартов означает, что продукт был оценен уполномоченной испытательной лабораторией на предмет соответствия применимым национальным стандартам (Канады или США).

    Зарегистрировано в UL

    Лаборатория андеррайтеров предоставляет сертификаты безопасности продукции и их экологические требования

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - СРЕДСТВА

    {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} {C} · Герметичный

    В этой спецификации указано, что продукт герметичен.

    Погодостойкость / водонепроницаемость

    В этой спецификации указано, что продукт защищен от влаги.

    Рабочая температура

    В этой спецификации указано, что продукт может удовлетворительно работать в указанном диапазоне температур.

    Ударопрочность

    В этой спецификации указано, что продукт может выдерживать шок до заданного уровня и продолжительности "g".

    Колебания

    В этой спецификации указано, что продукт может выдерживать вибрации до заданного уровня «g» указанных частот.

    Герконовый выключатель ПРИМЕНЕНИЕ И ПРЕИМУЩЕСТВА

    Герконовые переключатели

    могут переключать до 10 000 вольт, переключать токи до 5 ампер, переключать до 10 нановольт, переключать до 1 фемптоампера, переключать до 7 гигагерц. У них есть контактная изоляция до 1015 Вт, они не требуют питания или схем и предлагают функции фиксации. Они могут работать в экстремальных диапазонах температур и во всех типах окружающей среды, включая воздух, воду и вакуум.

    Герконовые переключатели находят применение в микрофонах, датчиках автомобильной аварии, обнаружении неисправных ламп, датчиках вибрации, герконовых реле, топливных насосах и т. Д.


    В рубрике: Последние статьи
    С тегами: электрические, нормально замкнутые, нормально разомкнутые, геркон, переключатель

    % PDF-1.2 % 628 0 объект > эндобдж xref 628 79 0000000016 00000 н. 0000001931 00000 н. 0000002052 00000 н. 0000004675 00000 н. 0000004833 00000 н. 0000004917 00000 н. 0000005064 00000 н. 0000005248 00000 н. 0000005437 00000 н. 0000005493 00000 п. 0000005610 00000 н. 0000005727 00000 н. 0000005859 00000 н. 0000005915 00000 н. 0000006047 00000 н. 0000006103 00000 п. 0000006245 00000 н. 0000006301 00000 н. 0000006438 00000 н. 0000006494 00000 н. 0000006626 00000 н. 0000006682 00000 н. 0000006819 00000 п. 0000006875 00000 н. 0000007012 00000 н. 0000007068 00000 н. 0000007210 00000 н. 0000007266 00000 н. 0000007398 00000 н. 0000007454 00000 н. 0000007586 00000 п. 0000007642 00000 н. 0000007774 00000 н. 0000007830 00000 н. 0000007886 00000 н. 0000007942 00000 п. 0000007998 00000 н. 0000008202 00000 н. 0000008344 00000 п. 0000008399 00000 н. 0000008630 00000 н. 0000008881 00000 н. 0000009127 00000 н. 0000009182 00000 п. 0000009401 00000 п. 0000009456 00000 п. 0000009511 00000 н. 0000009751 00000 п. 0000010032 00000 н. 0000010087 00000 п. 0000010311 00000 п. 0000010510 00000 п. 0000010786 00000 п. 0000010841 00000 п. 0000011003 00000 п. 0000011058 00000 п. 0000011113 00000 п. 0000011168 00000 п. 0000011223 00000 п. 0000011278 00000 п. 0000011332 00000 п. 0000011464 00000 п. 0000011518 00000 п. 0000011581 00000 п. 0000011613 00000 п. 0000011769 00000 п. 0000012846 00000 п. 0000016554 00000 п. 0000017013 00000 п. 0000018351 00000 п. 0000018928 00000 п. 0000019047 00000 п. 0000020122 00000 н. 0000020637 00000 п. 0000027245 00000 п. 0000027323 00000 п. 0000027401 00000 п. 0000002108 00000 п. 0000004652 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 629 0 объект > эндобдж 630 0 объект > эндобдж 705 0 объект > поток HV {PSW? Yh4% UYRS $ roG`a 7A] HkT * E * PiV * sZ + mvW, tt; q: 펛 |

    -> Надежность, лежащая в основе длительного успеха герконового реле

    Герконовое реле при правильном использовании представляет собой почти идеальное устройство с металлическим переключателем с низким сопротивлением и внутренней изоляцией между управляющим напряжением, управляющим катушкой, и коммутируемым сигналом. .Герконовые реле содержат геркон, катушку для создания магнитного поля, дополнительный диод для обработки обратной ЭДС от катушки и герметизирующий корпус с соединительными клеммами.

    Два металлических лезвия
    Геркон имеет две металлические лезвия формы, изготовленные из ферромагнитного материала, на 50 процентов состоящего из никеля и 50 процентов железа, и стеклянную оболочку, удерживающую металлические лезвия на месте. Конверт также обеспечивает герметичное уплотнение, предотвращающее попадание загрязняющих веществ в зону контакта.Большинство герконов, но не все, в нормальном состоянии имеют разомкнутые контакты.

    Если магнитное поле приложено вдоль оси язычковых лезвий, поле усиливается в лезвиях из-за их ферромагнитной природы, открытые контакты язычковых лезвий притягиваются друг к другу, и лезвия отклоняются, чтобы закрыть зазор. При достаточном приложенном поле лезвия соприкасаются, и возникает электрический контакт.

    Единственными подвижными частями геркона являются лезвия. Нет точек поворота или материалов, пытающихся скользить мимо друг друга.Контактная площадка заключена в герметичную оболочку с инертными газами или, в случае высоковольтных переключателей, с вакуумом, поэтому область переключения герметизирована от внешнего загрязнения. Это дает герконовому переключателю исключительно долгий механический срок службы.

    Еще одна переменная в конструкции герконового переключателя - размер. Более длинные переключатели не должны отклонять лезвия так далеко (измеряемый углом отклонения), как короткие переключатели, чтобы закрыть заданный размер зазора между лезвиями. Короткие язычки часто изготавливаются из более тонких материалов, поэтому они легче отклоняются, но это влияет на их номинальные характеристики и площадь контакта.Герконы меньшего размера позволяют создавать реле меньшего размера - важное соображение, когда пространство имеет решающее значение. Более крупные переключатели могут быть более механически прочными и иметь большую площадь контакта, что улучшает их способность передавать сигнал.

    Для контактных поверхностей переключателя используются различные материалы и методы. Чаще всего используются родий, иридий или рутений - все редкие металлы платиновой группы. Они обеспечивают твердые, износостойкие поверхности с хорошей устойчивостью к износу в течение долгого срока службы, часто до миллиардов операций.Для очень высоких напряжений, от 5 до 15 кВ, вольфрам, как правило, является предпочтительным материалом из-за его высокой температуры плавления и устойчивости к дуговой сварке контактов. Контакты герконового переключателя могут быть покрыты гальваникой или вакуумным напылением (напылением). В реле Pickering Electronics, предназначенных для КИП низкого уровня, используются контакты из распыленного рутения.

    Создание магнитного поля
    Для работы реле необходимо создать магнитное поле, способное замкнуть контакты герконового переключателя.Герконовые переключатели могут использоваться с постоянными магнитами (например, для обнаружения закрытия дверей), но для герконовых реле поле создается катушкой, через которую может проходить ток в ответ на управляющий сигнал. Катушка окружает герконовый переключатель и создает осевое магнитное поле, необходимое для замыкания герконов.

    Различные герконы требуют разного уровня магнетизма для замыкания контактов. Обычно это количественно выражается в ампер-оборотах (АТ). Ампер-витки - это произведение тока, протекающего в катушке, на количество витков.Более жесткие герконы для более высоких уровней мощности или высоковольтные переключатели с большими зазорами между контактами обычно требуют для работы более высоких номеров AT, поэтому катушкам требуется больше мощности.

    Изменение калибра провода для катушки и количества витков создает реле с разными требованиями к напряжению возбуждения и мощностью катушки. Сопротивление проволочной катушки контролирует количество установившегося тока, протекающего через катушку, и мощность, потребляемую катушкой, когда контакты замкнуты. Когда в реле Pickering Electronics используются тонкие провода, выводы катушек обматываются несколькими жилками, скрученными вместе, чтобы увеличить их физическую прочность.Реле может иметь до десятков тысяч витков провода.

    Герметичные реле для упаковки
    Большинство язычковых реле Пикеринга построено с использованием катушек без бывших в употреблении катушек, которые обходятся без обычной поддерживающей бобины. Это оставляет больше места для обмотки катушки, позволяя использовать реле меньшего размера или более высокие значения сопротивления катушки. Герконовые реле доступны во многих типах корпусов, таких как двухрядные, одинарные и поверхностные.

    Часто герконовые реле изготавливаются из очень твердых материалов, которые могут вызвать нагрузку на хрупкое стекло / металлическое уплотнение капсулы герконового переключателя.Пикеринг использует мягкую внутреннюю инкапсуляцию, которая обеспечивает буфер для защиты коммутатора. Без этого напряжение может немного исказить герконовый переключатель, изменив площадь контакта и ухудшив характеристики и стабильность сопротивления контакта. Внутренний магнитный экран из мю-металла позволяет устанавливать реле Пикеринга близко друг к другу, при этом магнитное поле от одного реле не влияет на соседние части. Это обеспечивает высокий уровень плотности упаковки.

    Твердотельные реле
    Термин «твердотельное реле» относится к классу переключателей, основанных на полупроводниковых устройствах.Доступно большое количество этих переключателей. Некоторые из них, например, PIN-диоды, разработаны для ВЧ-приложений. Устройства, которые конкурируют с герконовыми реле, основаны на переключателях на полевых транзисторах. В твердотельном переключателе на полевых транзисторах используются два последовательно соединенных полевых МОП-транзистора и изолированный драйвер затвора для включения или выключения реле.

    Есть некоторые ключевые отличия от герконового реле. Все твердотельные реле имеют ток утечки, как и другие полупроводниковые устройства. Этот ток утечки нелинейный. Следовательно, они не обладают таким высоким сопротивлением изоляции.Сопротивление в открытом состоянии также может быть нелинейным.

    Существует компромисс между емкостью и сопротивлением пути. Реле с низким сопротивлением пути имеют большую емкостную нагрузку, которая ограничивает полосу пропускания и вносит емкостную нагрузку. Эта нагрузка иногда измеряется в нанофарадах для коммутаторов большой емкости. По мере уменьшения емкостной нагрузки размер полевого транзистора должен уменьшаться, а сопротивление пути увеличивается. Емкость твердотельного переключателя на полевом транзисторе значительно выше, чем у герконового реле.

    Герконовые реле естественно изолированы катушкой от пути прохождения сигнала. Твердотельные реле - нет, поэтому в реле должен быть включен изолированный привод. Твердотельные реле могут работать быстрее и чаще, чем герконовые реле. Твердотельные реле также могут иметь гораздо более высокую номинальную мощность. В целом герконовые реле больше похожи на совершенные переключатели, чем на твердотельные реле, поскольку в них используются механические контакты.

    Реле электромеханические
    Электромеханические реле (EMR) также широко используются для переключения и могут быть самым дешевым из доступных решений.Производители вложили огромные средства в технологии, чтобы производить эти реле в больших объемах.

    Между ЭМИ и герконовыми реле есть заметные различия. Герконовые реле обычно работают намного быстрее (обычно в 5-10 раз), чем EMR. Разница в скорости связана с более простыми и легкими движущимися частями герконового реле. Герконовые реле имеют герметичные контакты, которые обеспечивают более стабильные характеристики переключения при низких уровнях сигнала и более высокие значения изоляции в разомкнутом состоянии.EMR часто заключены в пластиковые пакеты, обеспечивающие определенную степень защиты. Однако со временем контакты подвергаются воздействию внешних загрязнителей и выбросов из пластикового корпуса, а также проникновения кислорода и серы.

    Тайна герконовых реле: понимание технических характеристик

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

    КЕВИН МОЛЛЕТТ, Pickering Electronics, Clacton-on-Sea, Эссекс, Великобритания

    Герконовые реле

    , в которых используется электромагнит для управления одним или несколькими герконовыми переключателями без использования якоря, используются для контрольно-измерительных приборов и автоматического испытательного оборудования (ATE), переключения высокого напряжения, низкой термоэдс, прямого привода от CMOS, переключения RF и других специализированных устройств. Приложения.

    Реле

    в принципе являются обманчиво простыми устройствами. Они содержат герконовый переключатель, катушку для создания магнитного поля, дополнительный диод для обработки обратной ЭДС от катушки, корпус и способ подключения к герконовому переключателю и катушке снаружи корпуса.Геркон сам по себе представляет собой простое в принципе устройство и относительно низкую стоимость изготовления благодаря современной технологии производства.

    Геркон имеет две формы металлических лезвия, изготовленных из ферромагнитного материала (никелевое железо примерно 50:50) и стеклянную оболочку, которая служит как для удержания металлических лезвий на месте, так и для обеспечения герметичного уплотнения, предотвращающего попадание любых загрязняющих веществ в критические контактные области. внутри стеклянного конверта. Большинство (но не все) герконовых переключателей в нормальном состоянии имеют разомкнутые контакты.

    Если магнитное поле приложено вдоль оси язычковых лезвий, поле усиливается в язычковых лезвиях из-за их ферромагнитной природы, разомкнутые контакты язычковых лезвий притягиваются друг к другу, и лезвия отклоняются, чтобы закрыть зазор. При достаточном приложенном поле лезвия входят в контакт, и возникает электрический контакт.

    Единственная подвижная часть геркона - это отклонение лопастей, нет точек поворота или материалов, пытающихся скользить друг мимо друга.Считается, что геркон не имеет движущихся частей, а это означает, что нет частей, которые механически изнашиваются. Контактная площадка заключена в герметичную оболочку с инертными газами или, в случае переключения высокого напряжения, с вакуумом, поэтому область переключения герметизирована от внешнего загрязнения. Это обеспечивает герконовому переключателю исключительно долгий механический срок службы

    На практике неизбежно проблемы немного сложнее. Ферромагнитный материал не является хорошим проводником, и, в частности, этот материал не обеспечивает хороший контакт переключателя.Таким образом, язычковые лезвия должны иметь покрытие из драгоценного металла в области контакта, драгоценный металл может не очень хорошо прилипать к материалу лезвия, поэтому для обеспечения хорошего прилегания может потребоваться металлический барьер. В некоторых типах герконов используются контакты, смачиваемые ртутью, следовательно, герконовые реле, в которых используются герконовые контакты, часто называют «сухими» герконовыми реле. Металлы можно добавлять путем селективного нанесения покрытия или путем распыления. Там, где язычок проходит через стеклянную оболочку, любое покрытие (во многих случаях может отсутствовать) требует контроля, чтобы избежать неблагоприятного воздействия на герметичное уплотнение стекло-металл.Снаружи стеклянного уплотнения язычковые лезвия должны быть обработаны надлежащим образом, чтобы их можно было припаять или приварить к корпусу язычкового реле, обычно требуя другого покрытия по сравнению с покрытием, используемым внутри стеклянного колпака.

    Материалы, используемые для контактных поверхностей из драгоценных металлов внутри стеклянной оболочки, оказывают значительное влияние на характеристики герконового переключателя (и, следовательно, реле). Некоторые материалы обладают отличной стабильностью контактного сопротивления; другие противостоят механической эрозии, возникающей при горячих переключениях.Обычно используемые материалы - рутений, родий и иридий - все они относятся к группе относительно редких драгоценных металлов платины. Вольфрам часто используется для герконов большой мощности или высокого напряжения из-за его высокой температуры плавления. Материал для контакта выбирается таким образом, чтобы он наилучшим образом соответствовал целевым характеристикам - принимая во внимание, что выбранный материал также может иметь значительное влияние на стоимость производства. Контакты заключены в длинную узкую стеклянную трубку, контакты защищены от коррозии и обычно покрываются серебром, которое имеет очень низкое удельное сопротивление, но подвержено коррозии при воздействии, а не коррозионно-стойкое, но более устойчивое золото, которое используется в незащищенных контактах. контакты реле высокого качества.Стеклянная оболочка может содержать несколько герконов или несколько герконов, которые могут быть вставлены в одну шпульку и приводятся в действие одновременно. Поскольку подвижные части малы и легки, герконовые реле могут переключаться намного быстрее, чем реле с якорями. Они просты с механической точки зрения, что обеспечивает надежность и долгий срок службы.

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

    РИСУНОК 1. Герконовые реле используются для переключения тока в ATE и других приложениях.

    Текущий ток

    Ток переноса - это ток, который герконовое реле может поддерживать через свой контакт без длительного повреждения. В этом случае срок службы реле должен быть неограниченным, хотя некоторые герконовые реле могут также иметь номинальный импульсный ток, который можно применять к реле без повреждений.

    Ток переноса в основном определяется контактным сопротивлением реле и теплоотводом в окружающую среду. По мере увеличения тока температура язычковых лезвий увеличивается до тех пор, пока не достигнет температуры, при которой материал больше не ферромагнитен (температура Кюри).Как только эта температура будет достигнута, контакты реле могут разомкнуться, поскольку лезвия больше не реагируют на магнитное поле. Температура лезвия явно зависит от тока и сопротивления релейного пути - нормальное предположение состоит в том, что это квадратичная зависимость (с током). На самом деле повышение температуры значительно больше, чем квадратичный закон, поскольку сопротивление металла также увеличивается с температурой, магнитное поле падает с температурой из-за увеличения сопротивления катушки, и механические свойства лезвия могут измениться.Следовательно, как и у всех реле, превышение номинала может привести к тепловому разгоне.

    Упаковка герконового переключателя оказывает значительное влияние на повышение температуры, выводная рамка имеет тенденцию проводить тепло во внешний мир, а пластмассовые изоляционные материалы изолируют ее. Упакованное герконовое реле всегда будет иметь более низкий номинальный ток, чем у герконового переключателя, потому что производители указывают номинал при прямом открытом герконе (без катушки, без пластиковой упаковки).Мощность катушки также усилит эффект нагрева. Следовательно, Pickering Electronics всегда занижает номиналы герконового реле, чтобы гарантировать, что реле остается в пределах своих проектных ограничений.

    Есть также еще один тонкий эффект, который возникает при увеличении тока переноса - сигнал создает собственное магнитное поле, которое скручивает лопасти и, следовательно, может модулировать сопротивление контакта. При скручивании лезвия может начаться увеличение контактного сопротивления по мере уменьшения или изменения площади контакта лезвия.

    Следует проявлять осторожность, чтобы не превышать номинальные значения реле, а номинальные значения импульсов должны учитывать квадратичную зависимость между током и температурой.

    Становится трудным изготавливать герконовые реле с током переноса более 2 А, потому что площадь контакта должна быть увеличена, а это имеет тенденцию делать лопасти более жесткими и требует более высокой напряженности магнитного поля для их работы.

    Срок службы

    Срок службы герконовых реле в значительной степени зависит от условий нагрузки, с которыми сталкивается герконовый переключатель.Для герконов приборного класса механический срок службы намного превышает 1 миллиард операций - это простые с механической точки зрения устройства, работа которых зависит исключительно от отклонения лезвия, и, следовательно, меньше изнашиваемых механизмов.

    Зона контакта лезвия с кадрами изнашивается при открытии и закрытии. Если сигнальная нагрузка при закрытии или открытии лопасти низкая, то износ происходит очень медленно, поскольку нагрузка увеличивается и происходит горячее переключение (прерывание или замыкание сигнала, находящегося под напряжением, по которому проходит значительный ток или напряжение), на границе контакта возникают более высокие температуры. и это делает материалы более подверженными износу.Сигналы постоянного тока также могут приводить к миграции металла от одного контакта к другому, и без регулярного изменения полярности, в конечном итоге, лежащие в основе контактные материалы обнажаются с их более низкими характеристиками проводимости. Горячее переключение также может создавать временную плазму в области контакта с высокими локальными температурами, быстрое срабатывание реле под нагрузкой может привести к повышению температуры контактов до такой степени, что может произойти преждевременный износ. Срок службы герконового реле приборного класса может варьироваться на три порядка в зависимости от условий нагрузки, от 5 миллиардов операций без нагрузки или небольшой нагрузки до 5 миллионов операций при большой нагрузке.

    Минимальная коммутационная способность

    Некоторые типы реле имеют минимальную коммутационную способность, если реле замыкается при очень низком уровне сигнала (ток или напряжение), оксид или мусор на контактах реле могут остаться на интерфейсе и вызвать более высокое, чем ожидалось сопротивление, или даже разомкнутая цепь. Как правило, это не относится к герконовым реле, поскольку контакты из драгоценных металлов закрыты герметичной стеклянной оболочкой, содержащей инертный газ. Минимальная коммутационная способность обычно характерна для механических реле большей мощности (EMR).

    Горячее переключение

    Горячее переключение происходит всякий раз, когда контакт реле размыкается или замыкается при наличии сигнала (тока и напряжения). По мере того, как контакты расходятся или замыкаются, может возникать дуга, которая передает материал от одного контакта к другому или просто перераспределяет материал. При повреждении контактного покрытия сопротивление в конечном итоге начнет расти до тех пор, пока реле не перестанет подходить для предполагаемого применения.

    Для герконовых реле испытания горячего переключения всегда проводятся в резистивных нагрузках.Мощность горячего переключения герконового реле обычно указывается при токе / напряжении, в результате чего количество операций, которые реле будет поддерживать, составляет около 10 миллионов операций. В техническом паспорте указывается ток горячего переключения (ограничивающий фактор при низких напряжениях), напряжение горячего переключения (ограничивающий фактор при низком токе) и мощность (от произведения напряжения открытого контакта и тока закрытого контакта).

    Рабочая скорость

    Время срабатывания - это время от момента, когда катушка реле находится под напряжением или обесточивается, до того момента, когда контакт достигает стабильного положения.

    Для нормально разомкнутого контакта, когда на катушку подано напряжение, ток и, следовательно, магнитное поле
    в катушке повышается, пока лезвия не начнут сближаться друг с другом, пока они не соприкоснутся. Контакты могут столкнуться друг с другом достаточно быстро, так что произойдет дребезг, когда на короткое время контакт периодически замыкается, а затем размыкается. Время срабатывания должно быть временем от момента подачи напряжения на катушку реле до стабильного замыкания контактов.

    Если катушка приводится в действие от напряжения выше указанного, скорость замыкания реле будет выше, однако, как только контакты замыкаются, дребезг контактов может быть больше, поскольку они встречаются с большей силой.Перегрузка катушки также может увеличить время срабатывания, поскольку магнитному полю требуется больше времени, чтобы схлопнуться до точки, в которой контакты начинают размыкаться.

    Для нормально разомкнутого контакта формы A (SPST) время срабатывания - это время от момента обесточивания катушки до разомкнутого контакта. Это время срабатывания может зависеть от того, как срабатывает герконовое реле, наличие защитного диода на катушке увеличивает время срабатывания. Обычно время срабатывания составляет примерно половину времени срабатывания.

    Мягкий и жесткий сварной шов

    Работа герконовых реле (или ЭМИ) в условиях высокой нагрузки вызывает один из наиболее распространенных механизмов отказа реле - отказ, когда контакты свариваются вместе. Условно эти сварные швы классифицируются как мягкие или жесткие. В случае серьезного выхода из строя контакты обычно свариваются, и их ничто не разъединяет. Эту ошибку легко идентифицировать. Мягкие отказы случаются, когда контакты выходят из строя, но в конечном итоге разрываются без какой-либо дополнительной помощи.Неисправность вызвана небольшими участками контактной сварки вместе, но площадь сварного шва достаточно мала, поэтому язычки будут разъединяться из-за своей подпружиненной природы. Они могут разойтись очень быстро, или это может занять несколько секунд, в зависимости от прочности сварного шва.

    В любом случае влияние на пользователя состоит в том, что функция переключения реле ухудшается, и это, вероятно, окажет неблагоприятное влияние на пользовательское приложение. Таким образом, в любом случае реле потребует замены, поскольку неисправность вряд ли исчезнет со временем.Причину появления сварного шва также необходимо будет исследовать и устранить.

    Термоэлектрический ЭДС

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

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

    Напряжение возникает всякий раз, когда металлический провод имеет температурный градиент (эффект Зеебека), если один конец провода имеет температуру, отличную от температуры другого, появляется напряжение, которое зависит от разницы температур и материалов, которые составляем проволоку. В герконовых реле используются различные металлы, и они могут иметь разные перепады температуры, что приводит к появлению напряжения на соединительных клеммах реле. В соединительном узле напряжение не создается.Никелевое железо имеет довольно сильную термоэлектрическую ЭДС, поэтому создание герконовых реле с низкой термо-ЭДС может оказаться сложной задачей.

    Количество и тип материалов зависит от РИСУНОК 2 . Термоэлектрические ЭДС используются для создания небольшого напряжения (измеряемого в микровольтах) на клеммах реле, когда реле замкнуто. от конструкции геркона и его упаковки. Если бы реле было идеально симметричным по конструкции (то есть материалы, используемые от каждого контакта к геркону, были одинаковыми, а сам язычок был идеально симметричным по всем материалам и размерам) и все источники тепла в корпусе реле (в первую очередь из-за катушки ) тогда это будет так.Однако в действительности симметрия не идеальна, поэтому возникает остаточное напряжение.

    Пользователи также могут снизить производительность из-за того, как они используют реле. При установке на печатной плате, если на печатной плате имеется температурный профиль, это приведет к возникновению дополнительной термо-ЭДС. Производители реле обычно предполагают, что термо-ЭДС равна нулю при первом включении реле, поскольку до этого момента внутри корпуса реле не было источника тепла. Однако температурный профиль на печатной плате (вызванный наличием других источников тепла или принудительным воздушным охлаждением) создаст термо-ЭДС.

    Реле

    с превосходными характеристиками термо-ЭДС, как правило, имеют максимально симметричную конструкцию и используют высокоэффективные катушки, чтобы избежать нагрева геркона. Однако обычно это приводит к более крупному реле.

    В двухполюсных конструкциях часто указывается дифференциальная термо-ЭДС, это напряжение, генерируемое между двумя переключателями (обычно) в одном корпусе.

    Предполагая, что конструкция реле достаточно симметрична по отношению к первому порядку, напряжение в одном переключателе такое же, как и в другом, поэтому дифференциальное напряжение может быть намного меньше для реле.Дифференциальные и несимметричные значения ЭДС компании Thermo Electric не следует напрямую сравнивать или путать друг с другом.

    Защита контактов герконов - JPC France

    Для приведения в действие электрического контактного устройства требуется определенное усилие. Он может варьироваться от нескольких десятых грамма для систем с герконовыми контактами с номинальной мощностью от 10 до 20 ВА
    (0,5 А), до 50 граммов для микропереключателей мгновенного действия с номиналом 5 А при 250 В
    В общем, сила, необходимая для работа электрического контакта увеличивается с увеличением его электрических характеристик, а мощность, доступная на детекторе, зависит от характеристик лопасти, поршня или заслонки. .Это позволяет создавать компактные устройства.

    Герконы - это маленькие стеклянные колбы с гибким герконовым контактом с отключающей способностью от 10 до 70 ВА, которые могут замыкаться в присутствии магнитного поля. Эти стеклянные колбы герметичны и наполняются аргоном или под вакуумом, поэтому они защищены от окисления.

    Герконовые переключатели в реле потока

    Подходит Не подходит
    Компьютерные схемы Малые электродвигатели, включая малые электродвигатели постоянного тока
    Цепи программируемого логического контроллера (ПЛК) Цепи катушки силового контактора (если не защищена дугогасящей цепью)
    Малые реле Электромагнитные клапаны (если не защищены дугогасящей цепью)
    Цепи срабатывания полупроводникового реле (SSR) Лампы накаливания

    Защита контактов герконов

    При переключении без нагрузки или нагрузок, где напряжение меньше 5 В при 10 мА или меньше, контакты практически не изнашиваются, и ожидается, что срок службы превышает миллиарды операций.В диапазоне 10 В будет иметь место более высокий износ контактов. При переключении 10 В при 10 мА можно ожидать срок службы от 50 до 200 миллионов операций.
    При переключении индуктивных нагрузок, таких как реле, соленоиды и трансформаторы, контакты герконового переключателя требуют защиты, чтобы обеспечить долгий и надежный срок службы. Когда ток прерывается, индуктивность или электрическая инерция нагрузки генерирует высокое высокочастотное напряжение, которое появляется на контактах переключателя. Если напряжение достаточно велико, оно может разрушить среду в промежутке между ними, образуя токопроводящий путь.Это явление называется дугой. Возникновение дуги может привести к сгоранию, свариванию или слипанию контактов. Целью защитных схем является предотвращение образования дуги путем короткого замыкания этого напряжения по альтернативному пути.

    Схема защиты контакта нагрузки постоянного тока с диодом Цепь защиты контакта нагрузки переменного тока с ПДУ
    Диод 1N4004 соединен катодом с плюсом.Диод не проводит ток, когда нагрузка находится под напряжением, но проводит и замыкает пиковое переходное напряжение, генерируемое при размыкании переключателя. Резистор можно добавить последовательно с диодом. Резистор (R) и конденсатор (C) подключены параллельно переключателю.
    Конденсатор имеет высокий импеданс при 50/60 Гц и, по сути, является коротким замыканием на высокие частоты генерируемых напряжений.
    Номинал конденсатора: C = I² / 10
    Номинал резистора (E = напряжение источника питания): R = E / (10.I (I + 50 / E))
    Контакт защиты нагрузки постоянного тока с обратным стабилитроном Контакт защиты нагрузки переменного тока с варистором

    Пиковое переходное напряжение, возникающее при размыкании переключателя, уменьшается до значения, равного обратному напряжению стабилитрона. Стабилитрон должен быть рассчитан на напряжение, несколько превышающее напряжение источника схемы.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *