Что такое герконовый выключатель. герконы. виды и устройство. особенности и принцип действия. применения

Выбор магнитов

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

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

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

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

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

Таблица 2. Выбор магнитов для управления герконами

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

Где лучше всего расположить датчик?

Чтобы уровень защиты был максимальным, стоит уделить должное внимание расположению датчиков. Лучше всего размесить систему охраны и все дополнительные компоненты по всему периметру помещения

Для того чтобы задача была максимально простой, в первую очередь требуется создать план-схему самых уязвимых мест охраняемого объекта. Далее уже следует подобрать подходящий тип датчика, для того чтобы эффективно защитить уязвимые места.

Если речь идет о балконе или окнах, то тут целесообразно провести установку датчиков разбития. Если есть риск, что будут повреждены иные элементы конструкции, следует подумать об установке вибрационных сенсоров.

Что касается датчиков движения, то их следует устанавливать в местах, где есть возможность проникнуть в здание, или же рядом с местами хранения дорогостоящих и ценных предметов. Но в процессе монтажа стоит учесть один важный момент, не нужно располагать датчик рядом с обогревателями или осветительным оборудованием, а также другой техники, которая во время эксплуатации можно генерировать тепло.

Важно равномерно по всему помещению распределить датчики дыма и надежно закрепить их у потолка. Датчик, который реагирует на утечку газа, а также воды нужно монтировать вблизи к приборами-потребителями, также целесообразно выполнит установку там, где проходит как газ, так и вода

Сверхминиатюрные герконовые реле для печатного монтажа Standex-Meder Electronics

]Standex-Meder Electronics является одним из известных производителей электроники, в частности — герметизированных контактов, герконовых реле и датчиков, содержащих магнитоуправляемые компоненты.

С 1987 г компания производит огромное количество электронных компонентов. Технологический контроль позволяет обеспечивать беспрецедентный уровень качества продукции. Изделия компании широко применяются в различных отраслях промышленности: аэрокосмической и медицинской отраслях, телекоммуникационных системах. Познакомимся с наиболее широко применяемыми сериями реле.

Серия BE выпускается в герметичных пластиковых или металлических корпусах. Эти реле имеют расположение контактов, совместимое с большинством реле, выпускаемым другими мировыми производителями.

Серия DIL применяется, когда необходимо обеспечить высокое напряжение пробоя между выводами (до 4250 В).

Серия DIP — общего назначения, совместима со всеми реле данного форм-фактора других производителей.

Серия MS отличается вдвое меньшей занимаемой площадью (всего половина от площади, занимаемой обычным реле). Они используются в качестве реле напряжения. Эта серия также имеет ВЧ-исполнение, способное коммутировать сигналы до 1 ГГц. Реле находят применение в инструментальных устройствах и тестовом оборудовании.

Реле серии NP — миниатюрное реле с большим набором контактных групп в габаритах всего 10,1х22 мм.

Реле серии SIL занимают на печатной плате всего лишь половину площади, занимаемой реле серий DIP или DIL, предоставляя все преимущества герметичной коммутации сигнала.

Реле серии UMS являются самыми миниатюрными, занимая лишь четверть посадочного места реле серии MS. Они обладают характеристиками, аналогичными более «крупной» серии SIL. Катушка этих реле уже содержит защитный диод, а внутреннее экранирование позволяет размещать реле группами, что актуально для использования в коммутационных массивах контрольно-измерительных и телекоммуникационных систем.

Перечень сверхминиатюрных реле, их внешний вид и основные параметры приведены в таблице 4.

Таблица 4. Основные параметры и сравнительные характеристики сверхминиатюрных реле Standex-Meder

Параметр	Серия BE	Серия DIL	Серия DIP	Серия MS	Серия NP	Серия SIL	Серия UMS
Внешний вид и габариты
Напряжение катушки, В	5…48	5…24	3…24	5…12	4…24	3…24	5…12
Сопротивление катушки, Ом	30…12000	200…11000	200…2000	280…700	500…10000	20…2000	280…700
Контактные группы	1 или 2 (A, B, C)(E); 3A, 4A, 5A	1A, 1C, 2A, 2C	1A, 1B, 1C, 2A	1A, 2A, 1B	1A, 1C, 2A	1A, 1B, 1C	1A
Номинальная мощность, Вт	0…100	0…50	0…50	0…10	0…15	0…50	10
Коммутируемое напряжение, В	0…1000	0…500	0…500	0…200	0…500	0…500	170
Коммутируемый ток, А	0…1,0	0…2,0	0…2,0	0…0,5	0…1,0	0…2,0	0,5
Максимально допустимый ток через реле, А	2,5	2,0	2,0	2,0	1,25	2,0	1,0
Напряжение электрического пробоя, В	Свыше 4000	250…1500	250…1500	1500	1500	200…1500	—

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 (R_ИЗ), оно может исчисляться десятками МОм. Немаловажную роль играет и показатель электрической прочности (U_ПР), 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: t_cp — от 0,4 до 1,8 мс, t_отп – 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.

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.

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.

Герконовые датчики

Герконовые датчики Герконовые датчики распространены в качестве датчиков открывания дверей и окон, для защиты от постороннего проникновения на объекты, в охранных системах.

Эти магнитоконтактные датчики устанавливаются на двери, на ворота, на окна и на любые другие массивные конструкции и предметы, которые требуется защитить от нежелательного открывания, перемещения, или разрушения.

Геркон (герметичный контакт) является основным элементом такого датчика, и делает его надежным, безопасным, и долговечным, при невысокой стоимости, компонентом охранных систем.

По принципу работы герконовый датчик достаточно прост. Он состоит из двух частей: задающей и исполнительной. В качестве задающей части используется постоянный магнит, а в качестве исполнительной – герконовый элемент. Как правило, эти части очень похожи внешне, у них одинаковые корпуса. Часть содержащая магнит размещается обычно на подвижной конструкции, например на двери, а сам датчик, например, на дверном косяке.

Когда дверь закрыта, элементы находятся рядом друг с другом, и магнит, действуя на контакты геркона, удерживает их в замкнутом состоянии, в этом положении типичный режим охраны соблюден. Если дверь в таком режиме открыть, то магнит уже не будет удерживать контакты геркона замкнутыми, и возникнет сигнал тревоги. В технической документации на датчик указано, каким должно быть расстояние между двумя компонентами датчика, чтобы он надежно работал.

Встречаются разные типы датчиков для разных условий:

Для поверхностного монтажа на магнитопассивных конструкциях.
Для поверхностного монтажа на стальных конструкциях.
Для скрытого монтажа на магнитопассивных конструкциях.
Для скрытого монтажа на стальных конструкциях.

Различия здесь вполне оправданы, поскольку массивная стальная дверь, например, требует установки более мощного магнита, так как часть магнитного поля забирает на себя сталь, к тому же монтажные зазоры при установке должны быть увеличены, это связано с особенностями монтажа самой такой двери.

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.

Плюсы и минусы

Извещатель магнитоконтактный имеет ряд преимуществ по сравнению с иными видами датчиков охранного назначения. Он бюджетный по стоимости, несложен по конструкции безотказен и обычно служит весьма долго. Коммутируемые контакты располагаются в среде, которая состоит из инертных газов, а окружает эту среду герметичная капсула из стекла. Вследствие этого датчик можно устанавливать внутри пространства, где существует угрозы взрыва либо присутствуют химические реактивы. Поверхность контактов состоит из родия или золота, слой которых достаточно велик, чтобы извещатель функционировал безотказно и медленно изнашивался. Диапазон допустимых температур от 50 градусов ниже нуля до 50 градусов выше нуля. Разработчики сделали гальванически развязанными коммутируемые и управляющие цепи.

Минус данного датчика — то, что его контакты издают слышимый дребезжащий звук, это устраняется благодаря наличию фильтров. Магнитные поля значительной силы, находящиеся извне, воздействуют на датчики, избежать их эффекта можно, выполнив экранирование.

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.

https://youtube.com/watch?v=MKZBAqnGoZ4

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.

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.

Это интересно: Проверка автоматических выключателей напряжением до 1000 в: изучаем в общих чертах

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Рассмотрим как подключить охранную сигнализация на примере наиболее распространенных типов оборудования.

Приемно- контрольный прибор.

Это устройство в обязательном порядке имеет клеммы, обозначенные как «ШС» — шлейф сигнализации. В зависимости от его типа при подключении может учитываться полярность «+», «-«. Это нужно при использовании адресных устройств или извещателей, получающих питание по шлейфу. Для обычных датчиков это не принципиально.

Кроме того, к ПКП подключаются:

оповещатели,
системы передачи извещений (СПИ) — клеммы ПЦН.

При использовании GSM сигнализации последний пункт не актуален, поскольку передача данных осуществляется беспроводным способом встроенным в прибор модулем.

Управление системами оповещения могут производиться несколькими способами:

«Сухими» контактами реле (вариант А). В этом случае необходима дополнительная подача напряжения питания.
Выходами «открытый коллектор» (вар. Б). Похоже на релейный вариант, только обязательно соблюдение полярности .
Специально предназначенными для этих целей клеммами (случай В). В этом случае напряжение на них подается внутри прибора на аппаратном уровне.

Описанные варианты приведены на схеме 2.

Подключение датчиков охранной сигнализации.

Большинство охранных датчиков являются энергопотребляющими устройствами. Это значит, что на их клеммной колодке имеются минимум 4 винтовых зажима. Исключение составляют адресные извещатели, они получают питание по шлейфу и подключаются по двухпроводной линии.

Обратите внимание! Соблюдение полярности в этом случае обязательно. Совмещенные извещатели имеют в своем составе два самостоятельных датчика с независимыми выходами

Их подключение может осуществляться двумя способами:

Совмещенные извещатели имеют в своем составе два самостоятельных датчика с независимыми выходами. Их подключение может осуществляться двумя способами:

в различные охранные шлейфы;
к общему шлейфу по схеме «И».

Рассмотренные варианты для систем охранной сигнализации иллюстрируются схемами подключения датчиков на рис.3. По этому принципу могут подключаться датчики движения, вибрационные и акустические извещатели, имеющие релейный выход пультовой пары.

Некоторые извещатели имеют датчик вскрытия корпуса (тампер). Он предназначен для того, чтобы в неохраняемое время нельзя было открыть корпус и внести изменения в схему подключения шлейфа. Если требуется предотвратить такую вероятность, то тампер включается в отдельный шлейф, контролируемый постоянно.

Схема подключения при этом будет аналогична совмещенному извещателю, где в роли одного из выходов ШС будут выступать контакты тамперного выключателя. В противном случае эту опцию можно не задействовать и проигнорировать соответствующие клеммы.

Простые примеры использования в быту

Геркон – простая деталь, поэтому радиолюбители охотно собирают на ней различные устройства своими руками. Ниже приведены 3 популярных решения, которые реализуются с помощью этой детали:

Сигнализация. На двери закрепляется потайной магнитик (желательно использовать неодимовый). На облицовке устанавливается геркон двери. Крепить нужно так, чтобы при открытом проходе выводы геркона размыкались, а при закрытом — замыкались. В результате состояние двери преобразуется в электрический сигнал. Его можно преобразовать и в звук сигнализации.
Самодельный бортовой компьютер на велосипед. В данном случае магнит устанавливается на колесо или ведущую звездочку велосипеда. Геркон фиксируется на раме «железного коня». Чем выше скорость движения велосипеда, тем чаще магнит оказывается в непосредственной близости от детали. С помощью схемы на микроконтроллере данные импульсы можно преобразовать в текущую скорость велосипеда или посчитать пройденное за день расстояние.
Использование в качестве концевого выключателя на подвижных механизмах (например, на автоматических воротах).

Принцип работы геркона основан на его взаимодействии с магнитным полем. Если поднести к геркону намагниченный предмет, его выводы замкнутся. А если поместить эту деталь в поле управляемого электрического магнита, то получится реле с повышенной износоустойчивостью.

Выбирать данный прибор следует исходя из предельно допустимого тока и напряжения. Одновременно необходимо учесть и условия эксплуатации. Такие устройства, как электромагнитный замок домофона, находящийся вблизи геркона, способны влиять на его работу.

Преимущества

Герконовые датчики обладают следующими преимуществами:

Полная герметичность позволяет использовать их в пожароопасных помещениях и агрессивных средах.
Моментальное срабатывание позволяет использовать их в устройствах с высокой коммутационной частотой.
Исключение дребезга контактов у ртутных датчиков. Они применяются в оборудовании с повышенными требованиями к чистоте сигнала.
Малые габариты от 4 мм, простота конструкции, низкая стоимость изготовления.
Высокая функциональность и универсальность реле.
Возможность коммутировать маломощные сигналы.
Большой температурный диапазон работы — от -55 до + 110 ºC.
Высокая прочность сердечников.
Отсутствие поверхностей трения.

Высокая универсальность, надежность и цена по-прежнему позволяют герконам соперничать с прямыми конкурентами.

Управление герконом при помощи катушки с постоянным током

Этот способ получил наибольшее распространение при создании герконовых реле. Конструкция этих реле достаточно проста: внутрь катушки с током просто помещается геркон, и при этом не требуется никаких дополнительных пружинок и рычагов, как у обычного реле. Единственный в этом случае недостаток это небольшое количество контактных групп. Если катушку выполнить достаточно толстым проводом, способным пропустить большой ток, то можно получить герконовое токовое реле. Такие реле широко применялись в мощных источниках постоянного тока в качестве датчика системы защиты от перегрузок. Точная настройка уровня срабатывания такого датчика осуществляется резьбовым механизмом, позволяющем плавно перемещать геркон вдоль оси катушки.

Герконы в колбе из зеленого стекла.

Преимущества и недостатки герконов

Как и любая вещь герконы имеют свои недостатки и преимущества. Сначала поговорим, естественно, о преимуществах. По сравнению с обычными коммутирующими контактами герконы имеют чуть ли не в 100 раз большую надежность по сравнению с обычными открытыми контактами. Эта надежность обусловлена более высоким сопротивлением изоляции (достигает десятков МегаОм), и большей электрической прочностью: пробивное напряжение у некоторых типов герконов достигает нескольких десятков киловольт. Сравнительные характеристики герконов приведены в таблице ниже:

Будет интересно Варисторы – что это такое, принцип действия, характеристики и параметры.

Неоспоримым преимуществом герконов является их быстродействие: у некоторых моделей герконов частота коммутации достигает 1000Гц, а скорость срабатывания и отпускания находится в пределах (0,5 – 2,0мс) И (0,2 – 1,0мс) соответственно. Срок службы некоторых герконов доходит до 4 – 5 млрд. срабатываний, что намного выше аналогичного показателя для обычных не защищенных контактов. Также к достоинствам герконов следует отнести легкий способ согласования с нагрузкой а также работа герконов без применения источников электрической энергии.

Недостатки герконов

На фоне достоинств недостатки, наверно, не так уж и велики. Во-первых, это небольшая коммутируемая мощность. Кроме того малое количество контактных групп в одном баллоне а для «сухих» герконов дребезг контактов. К недостаткам же можно отнести также хрупкость стеклянного баллона и в некоторых случаях высокую чувствительность к внешним магнитным полям.

Как подключить геркон.

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.

Принцип работы геркона

Контакты срабатывают под воздействием магнитного поля. Его источником обычно служит постоянный или управляемый электрический магнит.

Поле от магнита беспрепятственно проникает через стекло в герметичную полость. Попав внутрь, оно взаимодействует с металлическими контактами прибора.

Магнитное поле приводит их в движение, тем самым замыкая или размыкая электрическую цепь, подключенную к выводам детали. Поэтому, чтобы проверить работоспособность такого реле, достаточно поднести к нему любой магнит.

Принцип работы герконового датчика

На замыкание и размыкание контактов требуется некоторое время их намагничивания. Оно исчисляется единицами миллисекунд, поэтому на практике обычно не учитывается. В большинстве случаев допустимо считать, что геркон срабатывает сразу в момент попадания в магнитное поле.

Электронная библиотека

Электротехника и промышленная электроника / Магнитные элементы электронных устройств / 4.6. Магнитоуправляемые герметизированные контакты (герконы)

Автоматизированные системы управления в производственных условиях могут подвергаться воздействию агрессивной окружающей среды в виде пыли, газа, повышенной влажности и других факторов, вызывающих коррозию и преждевременный износ. В электромагнитных реле наиболее уязвимым звеном являются контакты. Герметизация контактов повышает надежность работы реле в целом.

Герметизированные магнитоуправляемые контакты (герконы)

нашли широкое применение в безъякорных реле в качестве концевых и путевых выключателей, датчиков положений и перемещений, координатных переключателей, в охранной сигнализации.

Простейший магнитоуправляемый контакт (МУК) представляет собой стеклянную трубочку (колбочку) с впаянными в нее пермаллоевыми пластинками – контактами, между которыми оставлен рабочий зазор. Колбочка заполнена азотом или другим инертным газом для предотвращения электрокоррозии. Под воздействием внешнего магнитного поля между пластинками возникает тяговое усилие и они смыкаются. Соприкасающиеся поверхности контактов покрыты серебром, золотом, родием.

Некоторые модификации герконов показаны на рис. 4.8: а

– симметричные;б – несимметричные замыкающие;в – переключающие;д – ртутный;е – ртутный плунжерного типа. Возможны и другие модификации, в частности, поляризованные. Поляризацию осуществляют путем размещения внутри колбочки тонких пластинок постоянных магнитов. В ртутных МУК (рис. 4.8,д ) ртуть, смачивая пластину, поднимается по ней к контактирующим частям, обеспечивая высокую частоту переключения. Частотой переключения до 800 Гц обладают ртутные МУК плунжерного типа. Пермаллоевый плунжер перемещается под действием электромагнитного усилия к левому или правому контакту в цилиндрической направляющей, наполненной ртутью. На рис. 4.8,г – МУК дифференциального типа. Он имеет две обмотки – правую и левую.

Рис.

4.8. Конструктивное исполнение магнитоуправляемых контактов

Магнитное поле, управляющее контактами, создается током в обмотке, представляющей соленоид, внутри которого размещен МУК, или постоянным магнитом.

По сравнению с обычными реле герконы имеют ряд преимуществ: высокая надежность коммутации в любой среде, длительный срок службы (до 108 – 109 срабаты

ваний), высокое быстродействие, вибрационная и радиационная устойчивость, низкая стоимость, малые габариты и вес.

Не лишены они и недостатков: малое число контактных групп, одна пара контактов в одной колбочке, дребезги при замыкании, большая, чем у обычных реле, намагничивающая сила срабатывания из-за нескольких воздушных промежутков.

Для увеличения числа контактов в одном соленоиде размещают несколько герконов, но недостаток их в том, что срабатывают они неодновременно из-за различия магнитных сопротивлений, т.к. МУК, сработавший первым, шунтирует магнитные пути других МУК.

Одна из разновидностей МУК – ферриды

. ЭтоМУК с памятью . Если МУК снабжен внешним магнитным сердечником с прямоугольной петлей гистерезиса, то при подаче на его обмотку импульса тока МУК срабатывает и остается в таком положении до подачи импульса обратной полярности. Сердечник может располагаться внутри колбочки. Для размыкания контактов нужно подать строго определенный ток обратной полярности. При большом токе сердечник перемагнитится в противоположном направлении и контакты снова замкнутся. Для предотвращения этого ферриды обычно снабжают двумя обмотками: рабочей и поляризующей.

Сейчас выпускаются МУК с внутренним объемом колбочки не более 2,5 мм3 на контакт. Они сравнимы по размерам с интегральными схемами. В качестве контактов используются пленочные пермаллоевые покрытия. Минимальный коммутирующий ток до 10-12 А, напряжение срабатывания (1,3 — 23) В, отпускания (1,15 — 3) В. Ведутся разработки по созданию мощных МУК. Уже выпускаются МУК на максимальную коммутируемую мощность до 250 Вт, коммутируемый ток до 4 А и напряжение до 10000 В.

Характерные ошибки при монтаже герконов

Установка герконов на подвижные элементы оборудования, без учета вибрационной защиты, в результате чего разрушается стеклянная колба.
Установка герконов без учета предельно допустимых значений напряжения и мощности, в результате чего контакты могут залипать, пригорать, и в итоге выходить из строя.
При линейном передвижении геркона в пространстве относительно магнита, или наоборот интервал расстояния должен соответствовать силы магнитного поля для переключения контактов. При большом расстоянии силы магнитного поля может быть недостаточно для срабатывания.
Прежде чем подключить установленной сети проверьте его срабатывание мультиметром в режиме прозвонки. Особенно когда конструкция закрывается лицевой панелью или другими элементами, в противном случае для исправления придется разбирать установленные элементы.
При монтаже датчиков защиты по току на герконах, не забывайте вращением сердечника настроить их на предельный ток срабатывания. В противном случае они будут срабатывать при меньшем токе, ограничивая производственный процесс, или вообще не сработают и аппаратура сгорит.