Как работает герконовый выключатель. Геркон: что это такое и как работает? Назначение и область применения
Любая техника может ориентироваться в окружающей среде только с помощью специальных датчиков, которые позволяют получить необходимую информацию. Они могут быть нацелены на выяснение скорости объекта, состояния, текущих целей или типа изменений в окружающей среде. Одними из самых полезных считаются герконовые датчики. Почему именно так?
Что такое герконовый датчик?
Для начала выясним, что собой представляет объект написания статьи. Геркон - это электромеханическое устройство, которое является парой ферромагнитных контактов, что запаяны в герметичную колбу из стекла. Если поднести к ней постоянный магнит или включить электромагнит, то произойдет замыкание. Вот так в общем выглядит схема герконового датчика. Благодаря таким свойствам данные приборы нашли своё применение в качестве концевых выключателей, индикаторов положения и других подобных устройств. Если добавить ещё и электромагнитную катушку, то получится герконовое реле.
Разнообразие и принцип работы
Как же осуществляется разделение на рабочие виды? Как решают, что к чему отнести? Для этого используется деление на три группы, каждая из которых работает по своему принципу. Как функционирует герконовый датчик? Принцип работы:
- Имеют замыкающийся контакт. В таких случаях, когда отсутствует магнитное поле, то датчик в разомкнутом состоянии. Когда оно есть, то он замыкается.
- Имеют размыкающийся контакт. Когда отсутствует магнитное поле, то датчик в замкнутом состоянии. Когда оно есть, он размыкается.
- Имеют переключающийся контакт. Конструктивно отличаются от двоих предыдущих. В первую очередь тем, что имеют три вывода. Так, если отсутствует магнитное поле, то замыкается одна пара. Когда оно есть, то другая.
Классификация может быть проведена исходя из особенностей конструкции:
- Используются «смоченные» контакты. Сюда относятся герконы, выводы которых соприкасаются с каплями ртути. Её присутствие уменьшает контактное электрическое сопротивление. Также данный тип отличается низкой вероятностью возникновения дребезга.
- Используются «сухие» контакты.
Особенности
Какие же существуют особенности герконового датчика, которые необходимо учитывать при выборе необходимого прибора? Следует сказать, что их довольно много:
- Значение напряженности, которое должно быть у магнитного поля, чтобы произошло замыкание контактов.
- Коммутируемый ток.
- Значение напряженности, которым должно обладать магнитное поле, чтобы происходило размыкание контактов.
- Максимальная мощность, что может быть коммутируемая герконом.
- Значение электрического сопротивления, которое имеет зазор между сердечниками (интересует только разомкнутое состояние).
- Напряжение, при котором возникает пробой геркона.
- Сопротивление в контактной области, которое возникает во время замыкания сердечников.
- Время, которое проходит между моментами влияния управляющего магнитного поля и замыканием электрической цепи.
- Электрическая емкость, которая имеется между выводами геркона, когда он в разомкнутом состоянии.
- Время, которое необходимо, чтобы после удаления эффекта магнитного поля произошло размыкание электрической цепи.
- Коммутируемое напряжение.
- Число срабатываний геркона, при котором основные его параметры будут оставаться в допустимых пределах.
Преимущества
Какие позитивные стороны имеют герконовые датчики? Их список таков:
- Отсутствует дребезг контактов (относится к герконам, у которых выводы смочены ртутью).
- Долговечность. Считается, что если датчик не поддаётся физическим ударам (вследствие падения или при неосторожном обращении), через него не пропускают слишком большой ток, то он может работать бесконечно. Хотя согласно технической документации, число срабатываний всё же ограничено значением в 10 3 —10 8 .
- Поскольку контакты геркона расположены в инертном газе или вакууме, то они слабо обгорают, даже когда происходит размыкание или размыкание с возникновением искры.
- Данные датчики обладают меньшим размером, чем классические реле, и при этом рассчитаны на точно такой же ток.
- При производстве для контактов не применяются драгоценные и тугоплавкие металлы, что позитивно сказывается на стоимости.
- Герконы почти не создают шум.
- Датчики обладают высоким быстродействием (если сравнивать их с классическими реле).
Недостатки
Как и у любого прибора, у геркона есть не только плюсы, но и минусы:
- Обладают значительным весом (если сравнивать с открытыми контактами).
- Необходимо создавать магнитное поле.
- Хрупкие. Не подлежат использованию в условиях ударных нагрузок и при сильных вибрациях.
- Попадают под влияние внешних магнитных полей, из-за чего возникает необходимость в защите.
- Иногда контакты геркона могут остаться в замкнутом состоянии, из которого их нельзя вывести.
- Ограничение скорости срабатывания.
- При больших токах контакты геркона могут самопроизвольно разомкнуться.
Применение
Где же нашли своё применение герконовые датчики? Но прежде чем говорить о них, стоит упомянуть, что наметилась тенденция их замены. В качестве более совершенной технологии используются твердотельные датчики Холла. Но вернёмся к теме статьи:
- Клавиатура клавишных синтезаторов и промышленных приборов, где необходима взрывобезопасность и долговечность, что особенно важным является в промышленности. Поскольку детали хотя и являются мелкими, необходимы для того, чтобы управлять различными механизмами. И если данная функция недоступна - страдает производительность.
- Герконовые датчики уровня жидкости в различных емкостях.
- В телерадиоаппаратуре.
- В датчиках, которые отображают состояние (открыто/закрыто) или позицию предмета. Сферы применения: компьютерные, охранные, строительные технологии. Они могут сообщать, в каком положении окна и двери, таким образом возможно построение автоматизированных систем со своими целями.
- В электронных счетчиках тока.
Заключение
Мы разобрали, чем является герконовый датчик, принцип работы этого устройства, и сейчас можно сказать, что вы обладаете необходимым теоретическим минимумом, чтобы начинать работать с ними на практике. Причем может быть реализовано что угодно. Использовать герконовый датчик уровня воды в емкости на даче или что-то другое - решать вам.
Приобретались эти датчики по наводке из комментариев к одному из моих прошлых обзоров.
По большому счёту обозревать тут нечего, поскольку принцип их действия простой, но одному моему товарищу стало интересно, что это вообще такое и как оно работает - об этом и решил написать этот небольшой наглядный обзор.
Принцип работы
Геркон (гер
метизированный кон
такт) представляет собой стеклянную колбочку, внутри которой находятся две упругие контактные ферромагнитные пластины, которые при погружении в магнитное поле смыкаются и образуется контакт, по которому затем течёт ток.
Колбочка при этом обычно заполнена инертным газом или в ней содержится вакуум. Пример работы схематично отображён на анимации ниже, где подносится обычный магнит.
Почему пластины собственно смыкаются и размыкаются от наличия магнитного поля. Как уже было выше сказано, пластины сами по себе - ферромагнитные, т.е. они активно притягивают к себе магнит и в тоже время сами активно притягиваются магнитом. Аналогичные свойства есть у обычного железа. Магнит имеет две полярности - северную и южную, причём магнитные линии всегда идут от северного полюса к южному. При поднесении магнита к геркону, магнитные линии также будут проходить через эти упругие пластины. В данном случае на рисунке, северный полюс магнита расположен слева, южный - справа. Соответственно край верхней пластины становится южной полярности, а край нижней пластины - северной полярности - в итоге пластины замыкаются. При отдалении магнита - пластины за счёт своей упругости размыкаются. Если магнит по отношению к этим пластинам расположить неправильно, то магнитные линии будут проходить через них неравномерно, и контакты не смогут сомкнуться.
В продаже можно найти три основных типа герконовых датчиков:
1)
Нормально открытые (обозреваемые), которые в обычном состоянии разомкнуты, а при погружении в магнитное поле - цепь замыкается.
2)
Нормально закрытые, - уже обратный принцип: в обычном состоянии контакты замкнуты, но при погружении в магнитное поле контакты размыкаются.
3)
Герконы-переключатели, - в отличии от двух первых, имеют уже 3 вывода и 3 пластины внутри соответственно. В спокойном состоянии замкнута одна пара контактов, при погружении в магнитное поле - уже другая пара.
Герконы также бывают рассчитанными на коммутацию большого тока или ртутными, где места соприкосновения пластин смочены каплей ртути для подавления дребезга контактов. Основное применение герконов - системы безопасности и автоматики, как наиболее простой пример - автоматический запуск какого-либо действия при открывании двери или окна, например посыл сигнала тревоги. На основе герконов делают герконовые реле - в высоковольтных установках такие используются для защиты от перегрузок по току, в этом случае геркон помещается в катушку.
Внешний вид. Размеры
Взял нормально открытые (разомкнутые) в количестве 10 штук.
Стеклянная капсула со слегка зеленоватым оттенком.
Размеры соответствуют 2x14мм
Собрал на макетке простую цепь со светодиодом, в разрыв которой поместил геркон, дабы проверить его работу, поднеся к нему плоский неодимовый магнит, и поскольку магнитные поля имеют разные полюса, то контакты в герконе стабильно замыкаются только если направить магнит на него торцом и поперёк.
В других положениях магнита, контакты в герконе не будут замкнуты:
Пример с магнитами из мотора: повернув одной стороной - контакты замыкаются, другой стороной - никакой реакции. Поэтому этот момент стоит учитывать.
Как происходит изменение состояния пластин - в увеличенном виде под цифровым микроскопом
Вдобавок ко всему неплохо было бы показать простейший наглядный тест работы этого датчика с выполнением какого-нибудь действия при открывании-закрывании двери комнаты, например включении настольной лампы посредством .
Сначала надо упаковать сам геркон.
Надевается кусочек термоусадки, обжимается горячим воздухом
Необходимо загнуть один вывод. Но тут меня поджидал первый блин комом - отогнув вывод практически у самого основания колбочки - стекло раскололось и геркон пришёл в негодность:
Чтобы этого не произошло, надо вывод, отступив от основания капсулы на 1-2мм, зажать пинцетом и только потом уже загибать его:
Второй вывод чуть укоротил, вместе с термоусадкой
Припаиваю провод к обоим выводам провод
Теперь всё это дело надо как-то закрепить. Поэтому мелкими ломтиками нашинковал стержень от клеевого пистолета:
Надел на геркон сверху ещё термоусадки, у основания немного набил внутрь обрезков термоклея:
Обдул горячим воздухом
Излишки клея убрал
Дело осталось за малым. Прикрепить магнит на дверь, а геркон на стену, напротив магнита. Для показательного теста здесь сгодился и обыкновенный скотч, благо и обратно можно быстро всё снять.
Магнит и геркон расположены поперёк друг другу
Электронно-программная часть проста: плата Pro Mini настроена на внешнее прерывание, где вывод прерывания через этот самый геркон соединён с питанием платы и пока дверь закрыта и возле геркона есть магнит, цепь замкнута, контроллер спит, а реле, управляющие светильником - выключено. Как только дверь открывается, а магнит отводится в сторону, геркон размыкается, возникает внешнее прерывание, которое подаёт импульс на реле и светильник включается.
Применений в самоделках может найтись много, особенно с простыми и дешёвыми контроллерами Attiny13 или, если проект совсем простой - с транзисторами. Ввиду своего мелкого размера, геркон можно хитро спрятать от посторонних глаз. Я буду использовать их в новой версии энергоэффективной GSM-сигнализации, правда для её полноценной сборки необходимо дождаться ещё нескольких компонентов. Из минусов отмечу хрупкость капсулы и уязвимость перед другими магнитными полями. Касаемо надёжности пишут, что у них довольно большой цикл замыкания-размыкания за счёт герметичности внутри капсулы. В общем, посмотрим.
Планирую купить +47 Добавить в избранное Обзор понравился +78 +137Герконы это один из элементов коммутации в электрических цепях, которые успешно применяются при определенных условиях. В некоторых случаях реле на герконах являются более эффективной альтернативой электромагнитным реле.
Область применения герконов
Контактные группы на герконах активно используют в электрических схемах охранной сигнализации. Группа контактов на герконах в одном корпусе может одновременно делать переключения в нескольких электрических цепях не связанных друг с другом. В сигнализации это применяют для включения звуковой, световой индикации сработки, для передачи сигналов на дежурный пульт управления.
На предприятиях с взрывоопасными примесями эффективно используют герконы для коммутации электрооборудования различного назначения, так как при замыкании и размыкании контактов нет искр выходящих за пределы герметичной стеклянной колбы корпуса. Для запуска мощных электродвигателей применяют герконы способные подключать цепи с нагрузкой до 45 кВт.
Кроме низковольтного оборудования, есть модели герконов которые используются для замыкания цепей с напряжением от 1000 В до 100 кВ, в релейной защите высоковольтных воздушных линиях для передачи электроэнергии. На таких элементах устанавливают дугогасящие конструкции и дэмпферные приспособления для гашения вибрационных колебаний контактов. Герконовые изделия для коммутации предоставляют возможность развития новых направлений в приборостроении, автоматических устройств управления и защиты в релейных системах.
Принцип работы герконов
Работа основана на использовании магнитных сил поля возникающих между ферромагнитными элементами в герконе. Эти силы могут деформировать и перемещать, феритовые пластины контактов, при этом они замыкаются или размыкаются. Магнитное поле для намагничивания ферромагнитных контактов в зоне размещения прибора создается двумя способами:
- Катушкой наматываемой на корпус, на которую подается постоянный ток;
Совет №1 величину магнитного потока можно регулировать самостоятельно, наматывая провод на корпус катушки до момента срабатывания контактов
- Внешним постоянным магнитом.
Простейшая конструкция геркона
Виды герконовых реле
Большой спрос на использование герконов в самых различных отраслях с учетом условий производства порождает большое количество моделей изделия. Все герконовые реле можно разделить по виду контактов:
- С разомкнутыми контактами в исходном состоянии;
- С замкнутыми контактами в исходном состоянии;
- С комбинированными группами контактов, когда в одном корпусе находятся нормально замкнутые и разомкнутые герконы.
По виду конструкции герконовые реле разделяют на два вида:
- Сухие – с наполнением колбы инертным газом или с вакуумом внутри, это делается для увеличения устойчивости контактов к большим токовым нагрузкам;
- Мокрые – герконы в точках соприкосновения контактов имеют жидкий металл, ртуть при вибрации играет роль амортизатора, предотвращая размыкание.
Основные технические характеристики герконов
По причине большого разнообразия конструкций герконовых реле, с различными функциональными назначениями есть характеристики, которые актуальны только для конкретного вида. Рассмотрим основные, которые присущи для всех разновидностей герконовых реле:
- Уровень вибрации — при превышении заданного уровня стеклянные колбы герконов могут треснуть, контакты замкнуться или разомкнуться. Измеряется та величина количеством колебаний в секунду;
- Максимальное для контактов напряжение в коммутируемой электросети измеряется в вольтах и кВ, зависит от сечения и материала контактов, записывается как Uмах;
- Допустимая мощность , при которой контакты не теряют своих ферромагнитных свойств и способности выполнять свои функции. Мощность геркона определяют материал и сечениеконтактов, чем больше сечение тем больше допускается электрическая мощность сети, обозначается в технической документации как Рmax измеряется в Вт; кВт;
- Число коммутационных циклов – количество размыканий и замыканий до износа контактов, при котором они уже не могут выполнять своего функционального назначения. В некоторых технических источника это называется ресурс работы, обозначается как N мах, где N – количество срабатываний обычно исчисляется от 4-5 милиардов;
- Время отпускания – промежуток времени от момента обесточивания катушки до перехода контактов в исходное состояние 0,2 — 1мкс;
- Время реакции – время от момента подачи тока на катушку до замыкания или размыкания контактов 0,5 – 2 мкс;
- Емкость контактов – Ск, может быть только в разомкнутом состоянии контактов, зависит от промежутка между ними и геометрических размеров контактных пластин.
Последние два параметра в технической документации могут формулировать как скорость замыкания и размыкания контактов в миллисекундах, записываются как Тср и Тотп. Эти величины показывают быстродействие геркона, малогабаритные модели имеют более высокое быстродействие. Частота коммутационных циклов может достигать 1000 Гц.
- Напряжение пробоя – величина напряжения (десятки кВольт), при которой между ферритовыми контактами в разомкнутом состоянии пробивает электрическая дуга или искра. Это напряжение характеризует электрическую прочность геркона, которая во многом зависит от материалов, из которых сделаны контакты, покрытия и зазора между ними;
- Напряженность поля – величина, при которой происходит переключение контактов, иногда этот параметр называют магнитодвтжущая сила Vср – срабатывания. Под срабатыванием понимается замыкание контактов и Vотп. Отпускания, подразумевают размыкание контактов.
- Сопротивление контактного перехода – имеет два значения, измеряется в замкнутом состоянии Rк (контакта) очень малые величины. В разомкнутом состоянии Rиз(изоляции) – сопротивление изоляции в пределах десятков МОм.
Таблица: ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕРКОНОВ НА ЗАМЫКАНИЕ КОНТАКТОВ
| Модель геркона | KЭM-1 | KЭM-6 | MK36701 | MKA-27101 |
| Вид модификации геркона | стандарт | стандарт | промежуточные | промежуточные |
| сила магнитного поля, А | 54…110,1 | 37…50 | 51…80 | 31…60 |
| Интервал времени срабатывания, мс | 3 | 2 | 2 | 1,5 |
| 31 | 11 | 20 | 11 | |
| 221 | 151 | 101 | 111 | |
| Величина тока коммутации, А | 1,1 | 0,26 | 0,36 | 0,36 |
| Напряжение пробоя, В | 501 | 501 | — | 501 |
| Сопротивление контактов замкнутого геркона, Ом | 0,09 | 0,11 | 0,071 | 0,121 |
| частота замыканий, Гц | 101 | 21 | 50 | 100 |
| Рабочая температура, °С | -61…+123 | -61…+125 | -61…+100 | -61…+100 |
| Допустимый диапазон частот вибрации, Гц | 1…601 | 1…50 | 1…600 | 1…601 |
| Длина и Ø баллона, мм | 50/80 | 36/63,5 | 36/63,5 | 27/45,6 |
Параметры переключающих и измерительных герконов
| Марки герконов | МКС-27102 | КЭМ-3 | МКС-15101 | МКА-52181 | МКА-27801 |
| сила магнитного потока, А | 51…74 | 31…100 | 31…45 | 81 | 31…100 |
| 1,51 | 1,51 | 1,51 | 2.1 | 2.1 | |
| Допустимая мощность коммутации, Вт | 31 | 31 | 0,36.1 | 1,49 | 1 |
| Допустимое напряжение коммутации, В | 151 | 125 | 35 | 35 | 301 |
| Допустимый ток коммутации, А | 1.1 | 1.1 | 0,011 | 0,11 | 0,011 |
| Сопротивление замкнутых контактов, Ом | 0,151 | 0,31 | 0,151 | 0,081 | 0,11 |
| частота замыканий и размыканий, Гц | 51 | 101 | 100,1 | 100,1 | 50.1 |
| Интервалы рабочей температуры, °С | -61… + 125 | -61… + 125 | -61… + 125 | -61… + 85 | -61… + 85 |
| Диапазон сачтоы вибрации, Гц | 1…2000.1 | 1…2000.1 | 1…2000,1 | 1…601 | 5…601 |
| Длина и Ø баллона, мм | 27/67 | 18/54 | 15/50 | 53/79,5 | 28/52,3 |
герконы с большой мощностью
| Марка геркона | MKA-52141 | MKA-52142 | MKA-52202 |
| Модификация геркона | высоковольтный | высоковольтный | мощный |
| Сила магнитного потока переключения, А | 100…200,1 | 300.1 | 180…300.1 |
| Временной интервал переключения, мс | 3,1 | 3,1 | 8,1 |
| Допустимая мощность коммутации, Вт | 51 | 51 | 251 |
| Допустимое напряжение коммутации, В | 5000.1 | 10000.1 | 380.1 |
| Допустимый ток коммутации, А | 3,1 | 3,1 | 4,1 |
| Напряжение пробоя, В | 10000.1 | 15000.1 | 800.1 |
| Сопротивление между замкнутыми контактами, Ом | 0,1 | 0,1 | 0,3 |
| Диапазон рабочих температур, °С | -40…+85 | -60…+100 | -45…+60 |
| Допустимые частоты вибрационные нагрузки, Гц | 1…600 | 1…60 | 1…10 |
| Длина колбы и Ø мм | 53/5,4/80 | 52/5,5/90 | 52/7,0/0 |
Особенности управления контактами геркона
Можно выделить два способа управления, каждый из которых имеет свои конструктивные особенности:
Управления по средствам магнитного поля от постоянного магнита.
Геркон устанавливается неподвижно, магнит перемещается в пространстве относительно геркона, при приближении на расстояние когда сила магнитного поля достаточная для переключения контактов происходит срабатывание. Аналогично при удалении магнита от геркона, поле ослабеет, и контакты геркона возвращаются в исходное состояние.
Классическим примером такого варианта является применение геркона в системах охранной сигнализации, когда геркон устанавливается на дверную коробку, а магнит на двери, можно наоборот.
А – контакты находятся в разомкнутом состоянии;
Б – контакты замыкаются сигнализация срабатывает:
Совет №2 Рекомендуется в этом случае использовать датчики цилиндрической формы в пластиковом корпусе. Они незаметно устанавливаются в просверленные отверстия в коробке и двери. Для маскировки сверху можно наклееить эластичные заглушки соответствующего цвета.
В зависимости от условий эксплуатации и функционального назначения, конструктивные решения могут быть разные:
- Магнит может вращаться вокруг оси, меняя полярности тем самым переключать контакты геркона.
- Между герконом и магнитом может перемещаться экранирующая магнитная шторка, для шунтирования поля;
- Подвижным может быть любой элемент, несколько, элементов или все, шторка, магнит и геркон, все определяют условия конкретного объекта.
Управление герконом по средствам катушки, через которую пропускается постоянный ток
Такой способ получил широкое применение в конструкциях герконовых реле с небольшим количеством групп контактов. В полый сердечник корпуса, на который намотана обмотка, помещают один или несколько герконов.
Примером такого использования являются токовые датчики защиты в электросетях питающих оборудование. Катушки наматываются достаточно толстым проводом, чтобы выдерживать токовые нагрузки, используемые на производственном процессе. При превышении тока магнитное поле отключает контакты геркона, оборудование обесточивается. Настройка осуществляется перемещением по резьбовому соединению геркона внутри катушки вдоль оси.
Достоинства герконовых переключателей
- В отличие от обычных реле с электромагнитными катушками и сердечником в герконовых нет механических элементов, привода рычага для перемещения контактов и стального сердечника в катушке. За счет этого конструкция получается меньших габаритов.
- Многие показатели герконовых реле в сотни раз выше, чем обычных реле, сопротивление изоляции, пробивное напряжение, соответственно электрическая прочность.
- Очевидно, что обычные реле не могут сравниться с герконами по быстродействию. Частота коммутации контактов на герконах 1000Гц;
- Ресурс работы герконов исчисляется в миллиардах циклах переключений;
Недостатки
Не смотря, на все совершенства, имеются и недостатки:
- Не большая мощность;
- Не большое количество контактов в одной колбе;
- В сухих вариантах может быть механическое дребезжание контактами;
- Хрупкий корпус стеклянного баллона;
- В неэкранированном корпусе может быть влияние сторонних магнитных полей.
Во многих электрических приборах возникает потребность в защищенных от воздействий внешней среды управляемых переключателях. Требуется механизм, контакты которого не обгорают на воздухе, и им не мешает влага. Требуется ускорить процесс включения-выключения цепи и исключить присутствие между контактами посторонних примесей, они присутствуют в атмосфере или появляются на контактах переключателя со временем. В случаях, когда требуется надежность и долговечность, применяются герконы.
Устройство было изобретено профессором В. Коваленковым в Санкт-Петербурге в 1922 году. В 30-е годы того же столетия началось их производство и массовое применение в электрическом оборудовании.
Геркон – что это такое
Геркон – это два и более контакта, заключенных в стеклянный корпус. Для подключения к наружной электрической цепи, концы контактов выведены за пределы корпуса устройства. Внутренний объем герметизирован и заполнен инертным газом. Лишенные доступа атмосферного воздуха, контакты надежно защищены от вредного влияния окружающей среды:
- Отсутствует кислород, способствующий окислению контактной группы;
- Отсутствует влажность, при которой возможно самопроизвольное срабатывание;
- Отсутствуют механические примеси, которые могут препятствовать возникновению контакта.
Стекло способствует надежной изоляции контактной группы . Но применение хрупких материалов корпуса не позволяет применять устройство в условиях повышенных нагрузок: вибрации, резких механических воздействий.
Как работает геркон
В основе принципа работы геркона лежит электромагнитное поле – магнит. Контактная группа в состоянии покоя находится в замкнутом или разомкнутом состоянии в зависимости от типа устройства.
При внесении в зону восприятия устройства магнитного поля – приближения магнита или другого механизма, обладающего подобными свойствами, контакты устройства намагничиваются и происходит их притягивание друг к другу. Результат - замыкание, включение электрической цепи. В другом случае, контакты намагничиваются таким образом, что отталкиваются друг от друга – происходит размыкание, выключение электрической цепи.
Возможно комбинированное действие , когда происходит переключение. До внесения в зону устройства магнитного поля, ток тек по одной контактной цепи, после переключения по другой.
Для примера возможной работы геркона, можно предположить, что им заменен комнатный выключатель. Теперь если поднести магнит к бывшему выключателю, где теперь установлен геркон, загорится лампочка, при удалении магнита – погаснет.
Виды устройств
Все устройства разделяются на группы по принципу работы:
- Нормально замкнутый геркон. В состоянии покоя, без внесения магнитного поля цепь устройства замкнута;
- Геркон нормально разомкнутый. В состоянии покоя, без магнитного поля, цепь устройства разомкнута;
- Переключающий. Комбинирует в себе замкнуты и разомкнутые устройства;
- Бистабильный. Имеет собственный магнит, который сохраняет положение контактов устройства в последнем состоянии после исчезновения внесенного магнитного воздействия.
Технические характеристики
По техническим характеристикам герконы разделяются в зависимости от условий применения. Учитываются такие факторы:
- Климатические условия. Например, работа при пониженных температурах;
- Окружающая среда. Например, жидкость;
- Проходящие через устройство напряжение и сила тока. Например, геркотроны позволяют применять напряжение до 100 киловольт.
Применение
Благодаря низкой цене и простоте конструкции, монтажа и использования, герконовые датчики и герконовые выключатели успешно применяются в случаях, когда их хрупкость не имеет значения. Область их применения обширна: от бытовых нужд до промышленных процессов.
Электрические компоненты устанавливаются в бытовых приборах в виде реле, в электросчетчиках и даже стационарных кнопочных телефонах – щелчки набора номера импульсным номеронабирателем результат, по сути, его работы.
Охранные сигнализации — один из примеров применения герконов. На косяк двери устанавливается магнит, на дверь – геркон. При удалении магнита из зоны восприятия устройства происходит замыкание или размыкание цепи, в результате которого становится известно о нарушении охраняемого периметра.
В пожарных датчиках также применяются эти устройства. При возникновении опасной ситуации, электрическая цепь включается при помощи геркона. Работать такой датчик может как в помещении, так и на улице.
В промышленных областях они применяют также во многих ситуациях. Например, для измерения уровня жидкости используется поплавковое устройство . В лифтовом хозяйстве герконы применяются для определения местоположения кабины подъемника.
Группа контактов, заключенная в стеклянную колбу, с инертным газом применятся везде, где необходимо замыкать, размыкать и переключать электрическую цепь.
Справочная информация по отечественным и зарубежным герконам - обозначение и маркировка, технические характеристики, виды и типы. Магнитоуправляемые герметические контакты (герконы) находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре. Они используются при конструировании реле, логических элементов, различных датчиков, тумблеров, концевых выключателей и переключателей.
Благодаря герметизации контактов повысилась надежность коммутации и стабильность сопротивления контактов. Малые размеры подвижных частей позволили повысить в десятки раз максимальную частоту коммутации по сравнению с электромагнитными реле. Время срабатывания герконов не превышает 2 мс, а максимальное число срабатывания достигает миллиона.
Условное обозначение герконов
- первый элемент - определяет условное наименование геркона. МК - магнитоуправляемый контакт герметизированный, КЭМ - контакт электромагнитный, КМГ - магнитоуправляемый контакт с повышенным контактным нажатием (для коммутации больших токов - более 5 А);
- второй элемент - указывает на систему коммутации геркона: А - замыкающий, В - размыкающий, С - перекидной, Д - переходной;
- третий элемент - буква "Р" присутствует только в ртутных герконах;
- четвертый элемент - двузначное число показывает длину баллона в миллиметрах;
- пятый элемент - указывает на функциональное назначение геркона: 1 - малой и средней мощности, 2 - повышенной мощности, 3 - мощные, 4 - высоковольтные, 5 - высокочастотные, 6 - «с памятью», 7 - специальные (с повышенной устойчивостью к внешним факторам и характеру нагрузки), 8 - измерительные.
- шестой элемент - указывает порядковый номер разработки.
По типу контактов различают герконы замыкающие и переключающие, по состоянию поверхности контактов - сухие и жидкостные. Внутри баллона сухих герконов находятся инертные газы. Контакты представляют собой ферромагнитные пружины, покрытые . Герконы подразделяются также на маломощные (коммутируемая мощность до 60 Вт) и повышенной мощности (до 1000 Вт), низкочастотные и высокочастотные, низковольтные (коммутируемое напряжение до 250 В) и высоковольтные (свыше 250 В), имеются герконы с «памятью» и специальные. Далее приводим справочные параметры отечественных герконов, а в конце статьи - импортных герконов-реле.
Характеристики переключающих и измерительных герконов
| Наименование геркона | МКС-27102 | КЭМ-3 | МКС-15101 | МКА-52181 | МКА-27801 |
|---|---|---|---|---|---|
| 50...74 | 30...100 | 30...45 | 80 | 30...100 | |
| Время срабатывания, мс | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 2 | 2 |
| 30 | 30 | 0,36 | 1,5 | 1 | |
| 150 | 127 | 36 | 36 | 300 | |
| 1 | 1 | 0,01 | 0,1 | 0,01 | |
| 0,15 | 0,3 | 0,15 | 0,08 | 0,1 | |
| 50 | 100 | 100 | 100 | 50 | |
| -60... + 125 | -60... + 125 | -60... + 125 | -60... + 85 | -60... + 85 | |
| 1...2000 | 1...2000 | 1...2000 | 1...600 | 5...600 | |
| 98 | 245 | 196 | 49 | 98 | |
| 27/67 | 18/54 | 15/50 | 53/79,5 | 28/52,3 |
Параметры замыкающих герконов миниатюрного типа
| Наименование геркона | МУК-МА-1 | КЭМ-2 | МК-16-3 | МК-10-3 | МКА-10113 |
|---|---|---|---|---|---|
| Магнитодвижущая сила срабатывания, А | 35...90 | 21...64 | 35 | 13...40 | 14...25 |
| Время срабатывания, мс | 2 | 1 | 1 | 0,8 | 0,8 |
| Максимальная коммутируемая мощность, Вт | 15 | 7,5 | 0,3 | 3,6 | 1 (ВА) |
| Максимальное коммутируемое напряжение, В | 115 | 180 | 30 | 36 | 36 |
| Максимальный коммутируемый ток, А | 0,5 | 0,25 | 0,01 | 0,1 | 0,1 |
| Сопротивление электрических контактов, Ом | 0,3 | 0,15 | 0,15 | 0,3 | 0,3 |
| Максимальная частота коммутаций, Гц | 100 | 100 | 100 | 10...10 | 100 |
| Температура окружающей среды, °С | -60...+125 | -60...+125 | -45...+70 | -60...+125 | -60...+125 |
| Вибрационные нагрузки, диапазон частот, Гц | 2000 | 1 ...2000 | 1...600 | 3000 | 1...3000 |
| Вибрационные нагрузки, максимальное ускорение, м/с2 | 196 | 196 | 49 | 98 | 196 |
| Диаметр баллона, общая длина, мм | 21,5/40 | 20/46 | 16/- | 10,5/30,5 | 10/42,5 |
Параметры замыкающих герконов стандартного и промежуточного типов
| Наименование геркона | КЭМ-1 | КЭМ-6 | МК-36701 | МКА-27101 |
|---|---|---|---|---|
| Тип геркона | стандартный | стандартный | промежуточный | промежуточный |
| Магнитодвижущая сила срабатывания, А | 55...110 | 38...50 | 50...80 | 30...60 |
| Время срабатывания, мс | 3 | 2 | 2 | 1,5 |
| Максимальная коммутируемая мощность, Вт | 30 | 12 | 21 | 12 |
| Максимальное коммутируемое напряжение, В | 220 | 150 | 100 | 110 |
| Максимальный коммутируемый ток, А | 1 | 0,25 | 0,35 | 0,35 |
| Электрическая прочность, В | 500 | 500 | - | 500 |
| Сопротивление электрических контактов, Ом | 0,08 | 0,1 | 0,07 | 0,12 |
| Максимальная частота коммутаций, Гц | 100 | 20 | 50 | 100 |
| Температура окружающей среды, °С | -60…+125 | -60…+125 | -60…+100 | -60…+100 |
| Вибрационные нагрузки, диапазон частот, Гц | 1…600 | 1…50 | 1…600 | 1…600 |
| Вибрационные нагрузки, максимальное ускорение, м/с2 | 98 | 98 | 98 | 98 |
| Диаметр баллона, общая длина, мм | 50/80 | 36/63,5 | 36/63,5 | 27/45,6 |
Характеристики высоковольтных герконов и герконов повышенной мощности
| Наименование геркона | МКА-52141 | МКА-52142 | МКА-52202 |
|---|---|---|---|
| Тип геркона | высоковольтный | высоковольтный | мощный |
| Магнитодвижущая сила срабатывания, А | 100...200 | 300 | 180...300 |
| Время срабатывания, мс | 3,0 | 3,0 | 8,0 |
| Максимальная коммутируемая мощность, Вт | 50 | 50 | 250 |
| Максимальное коммутируемое напряжение, В | 5000 | 10000 | 380 |
| Максимальный коммутируемый ток, А | 3,0 | 3,0 | 4,0 |
| Электрическая прочность, В | 10000 | 15000 | 800 |
| Сопротивление электрических контактов, Ом | 0,1 | 0,1 | 0,3 |
| Температура окружающей среды, °С | -40…+85 | -60…+100 | -45…+60 |
| Вибрационные нагрузки, диапазон частот, Гц | 1…600 | 1…60 | 1…10 |
| Диаметр баллона, общая длина, мм | 53/5,4/80 | 52/5,5/90 | 52/7,0/0 |
Технические характеристики высокочастотных герконов
| Наименование геркона | МКА-10501 | МКА-10701 | МК-17 |
|---|---|---|---|
| Тип геркона | высокочастотный | высокочастотный | высокочастотный |
| Магнитодвижущая сила срабатывания, А | 30…80 | 16...35 | 18...45 |
| Максимальная частота коммутаций, Гц | 100 | 100 | 2000 |
| Максимальная коммутируемая мощность, Вт | 7,5 | 5 | 2 |
| Максимальное коммутируемое напряжение, В | 80 | 90 | 10 |
| Полное сопротивление электрических контактов (затухание), Ом | 0,2 | 0,3 | - |
| Емкость между контактами, пФ | 0,6 | 0,3 | 0,2 |
| Температура окружающей среды, °С | -60...+ 100 | -60...+ 100 | -60...+ 125 |
| Вибрационные нагрузки, диапазон частот, Гц | 2000 | 2000 | 5...3000 |
| Вибрационные нагрузки, максимальное ускорение, м/с2 | 98 | 144 | 196 |
| Длина и диаметр баллона, мм | 20/3,1 | 10/2,3 | 10/1,8 |
| Общая длина с выводами, мм | 45,6 | 40,75 | 25 |
Основные параметры запоминающих герконов
| Наименование геркона | МКА-27601 | MKA-2060 |
|---|---|---|
| Тип геркона | запоминающий | запоминающий |
| Мощность импульса управления, Вт | - | 1,2 |
| Длительность импульса управления, мс | 1,0 | 1,0 |
| Максимальная коммутируемая мощность, Вт | 1,5 | 7,5 |
| Максимальный пропускаемый ток, А | 0,35 | 0,25 |
| Максимальное коммутируемое напряжение, В | 110 | 36 |
| Максимальный коммутируемый ток, А | 0,1 | 0,25 |
| Температура окружающей среды, °С | -60...+ 70 | -60...+ 125 |
| Вибрационные нагрузки, диапазон частот, Гц | 1…600 | 1…3000 |
| Вибрационные нагрузки, максимальное ускорение, м/с2 | 49 | 196 |
| Длина и диаметр баллона, общая длина, мм | 27/3/42 | 20/3/42 |
| Масса геркона, г | 0,6 | 0,5 |
