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».
Внешний вид и особенности конструкции
Данные устройства представляют собой контактную группу, изготовленную на основе ферримагнитного материала, которая помещается в стеклянную колбу. Из нее откачан 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.
Принцип действия
Для срабатывания 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
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
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.
Назначение и область применения
Герконовые датчики, несмотря на вытеснение их датчиками Холла, по-прежнему находят применение во многих устройствах и системах:
- Клавиатуры синтезаторов и промышленного оборудования. Конструкция датчиков исключает возможность возникновения искры. Поэтому в первую очередь их применяют на взрывоопасном производстве, где присутствуют горючие испарения или пыль.
- Бытовые счетчики.
- Автоматические системы охраны и контроля положения.
- Оборудование, работающее под водой или в условиях высокой влажности.
- Телекоммуникационные системы.
- Медицинское оборудование.
В системах безопасности применяются устройства, состоящие из геркона и магнита. Они сообщают об открытии или закрытии дверей.
Также применяются герконовые реле, состоящие из контактного датчика и проволочной обмотки. Такая система обладает некоторыми преимуществами: простота, компактность, влагостойкость, отсутствие движущихся деталей.
Используются герконы и в особых областях -- это механизмы защиты от перегрузок и короткого замыкания высоковольтных и радиотехнических электроустановок. Также это высокомощные радары, лазеры, радиопередатчики и прочее оборудование, работающее под напряжением до 100 кВ.
Датчики с магнитными контактами весьма широко используются в системах безопасности и автоматике. Эти изделия способны функционировать при любой температуре, на них не оказывает какого-либо воздействия внешняя среда, они не страдают от грязи и пыли, присутствующей в атмосфере. Так как рабочие контакты находятся внутри инертной среды, которая надежно изолирована, сдетонировать они не могут.
Описываемые элементы зачастую на практике воспринимаются как предназначенные для отслеживания открывания и закрывания дверей, однако на самом деле они могут фиксировать и состояние окон, ящиков бюро, несгораемых шкафов, сейфов и иных аналогичных объектов. Так как контакты внутри этих устройств замыкаются совершенно без звука, их можно устанавливать в педали и кнопки стационарного типа, предназначенные для подачи сигнала тревоги, также они подойдут для слежения за стеклом, чтобы просигнализировать, если оно было разбито.
На видео: Как работает геркон? Как подключается?
Оставить комментарий: