Для работы множества приборов необходимым элементом выступает устройство, способное размыкать или замыкать контакты. Одно из таких – геркон. Под действием магнитного или электромагнитного поля он изменяет состояние электрической цепи, подсоединенной к прибору. Геркон-датчик применяется в бытовых счетчиках, в охранных системах, в медицинском оборудовании.
Типы и виды герконовых датчиков
Герконовый датчик
Существует немало вариантов герконовых реле. Классифицируют устройства по самым разным параметрам: уровню вибрации, емкости, контактной группе.
Магнитные
Приспособление замыкает, либо размыкает линию, передающую электричество под действием магнитного поля. Источником может быть постоянный магнит или электромагнит. По этому признаку герконы делят на 3 категории:
- С нормально разомкнутым контуром – в обычном состоянии контакты разъединены. Под действием электрического тока или магнитного поля пластины соединяются и устройство передает ток.
- Геркон-магнит размыкающий реализует обратный принцип: в нормальном состоянии контакты замкнуты, а под действием магнитного поля размыкаются и электрическая цепь рассоединяется.
- Переключающее реле – в такой модели 3 вывода. Вне электромагнитного поля замкнута одна пара, а под действием поля пластины замкнутые нормально размыкаются, а новый замыкается. В этом случае ток протекает по двум разным цепям в зависимости от наличия или отсутствия магнитного поля.
Для открывания двери
Датчик открытия двери
Все варианты дверных датчиков работают на герконовых реле. Однако способы подключения устройства разные. По этому признаку выделяют 3 категории.
- Обычные – включают 2 части с пружинными контактами. Магнитное поле замыкает пружинные контакты: их концы притягиваются и смыкаются. Когда поле исчезает, 2 части датчика оказываются на удалении друг от друга, пружины размыкаются. Датчик – элемент цепи сигнализации. По линии через него постоянно идет ток. Если дверь открывается, датчик разрывает цепь и сигнализация срабатывает. Порог срабатывания – от 30 до 50 мм.
- Беспроводной датчик – его основой служит нормально разомкнутый геркон и модуль связи. Вторая часть датчика – магнит, под действием которого контакты замыкаются. Монтируют устройство так, чтобы при закрытой двери магнит оказывался напротив радиопередающей части, чтобы замыкать геркон магнитный. Если двери открываются, размыкается цепь и на блок управления подается сигнал тревоги. Порог срабатывания – 10–20 мм. Такой вариант эффективнее проводного.
- GSM-сигнализация – состоит из геркона и GSM-модуля. Принцип работы аналогичен беспроводному. Когда реле срабатывает, контроллер высылает текстовое сообщение владельцу квартиры или офиса. Такой прибор нередко наделяется дополнительными функциями.
Датчик открытия двери – элемент охранной сигнализации. Его задача – оповестить о несанкционированном открытии, а не предупредить открывание.
По конструкции
Ртутный геркон
С конструкционной точки зрения выделяют 2 типа герконов:
- Сухие – герметичная стеклянная колба, наполненный осушенным воздухом или другим газом. Снаружи баллона с торца привариваются сердечники из магнита, контакты находятся внутри.
- Ртутные или «смоченные» – в колбу помещают капли ртути. Они смачивают контакты, что улучшает и плотность смыкания. Ртутный геркон не дребезжит и не создает вибрации, однако время срабатывания датчика увеличивается.
Ртутные герконовые реле представляют опасность для здоровья. Эти устройства утилизируются специальным образом.
Принцип работы
Геркон – сокращенное от «герметичный контакт». Конструкция проста: герметичная колба из стекла, внутри которой размещены ферромагнитные пластинки. Заполняют сосуд воздухом, инертным газом, азотом. В отдельных случаях из геркона выкачивают воздух с тем, чтобы повысить допустимое коммутируемое напряжение. Материалом пластин выступает никель и сталь с напылением из металлов, наподобие родия, рутения, золота.
Принцип работы любого герконового датчика следующий:
- Когда мощность поля превышает критическое значение, упругие пластины геркона смыкаются, замыкая цепь.
- Когда внешнее поле снимают, цепи размыкаются.
Надежность и популярность герконов обусловлены герметичностью устройства. Контакты изолированы и не испытывают воздействия окружающей среды. Устройство не боится пыли, грязи, воды, действия агрессивных химических веществ.
Характеристики и параметры
Технические характеристики герконов
При выборе геркона его оценивают по следующим критериям:
- магнитодвижущая сила отпускания и срабатывания – это показатели, при которых происходит размыкание или соединение сердечников,
- сопротивление перехода – величина сопротивления, возникающего при соединении,
- сопротивление изоляции – величина сопротивления в полости между выводами,
- емкость – электрическая емкость между выводами при размыкании,
- пробивное напряжение – при этом возможен пробой элемента,
- время срабатывания – отрезок времени между появлением магнитного поля и фактическим первым замыканием контактов, среднее время срабатывания – 0,2-1 мкс, в сухом герконе этот показатель меньше,
- время отпускания – промежуток между снижением или исчезновением поля и фактическим размыканием сердечников, параметр составляет 0,2–1 мкс,
- число срабатываний – количество включений, при которых геркон не теряет рабочих характеристик,
- мощность – максимальная мощность, определяемая сечением пластин и материалом, измеряется в Вт и кВт,
- рабочее напряжение – величина, при которой геркон удерживает рабочее положение,
- уровень вибрации – геркон слабо чувствителен к вибрации, однако может проводить ее сам, превышать порог нельзя, иначе стеклянная колба может треснуть.
Все необходимые показатели есть в паспорте устройства.
Особенности установки
Установка устройства очень проста. Единственное условие – обе части датчика должны размещаться точно напротив друг друга, когда дверь закрыта. В этом случае колба оказывается в поле действия магнита и геркон выполняет свои функции.
Если геркон устанавливается внутри помещения, он закрепляется на двери, оконной раме, фрамуге обычными болтами. Если датчик магнитный герконовый устанавливают на складе, в гараже, внутри сейфа, перед монтажом необходимо высверлить отверстии для крепежа. На ворота или дверь, выходящую на улицу, врезают и приваривают металлорукав с герконом.
Сфера применения
Герметичный контакт используется в самых разных сферах:
- клавиатуры – синтезаторов, промышленных аппаратов, компьютеров,
- коммуникационное и медицинское оборудование,
- сигнализация и системы автоматики: датчик лифтовой кабины, открытия двери, крышки ноутбука,
- измерительная аппаратура, схемы счетчиков,
- обслуживание силовых кабелей – здесь применяют герсиконы,
- радиопередающие устройства, лазеры, радары.
Герконы были очень популярны в 70-ые годы прошлого века. Теперь устройства постепенно вытесняются твердотельными элементами.
Плюсы и минусы использования
Герконовые датчики часть охранной сигнализации
Герметичный контакт популярен благодаря многочисленным преимуществам:
- Долговечность – при работе отсутствует трение. Если в колбу закачан инертный газ или откачан воздух, элемент работает еще дольше.
- Минимальные размеры по сравнению со стандартным реле.
- Высокое быстродействие.
- Геркон способен передать сигнал очень маленькой мощности.
- Отсутствие помех. Сигнал не искажается.
- Пыль, грязь, влага не оказывают влияния на работу прибора.
Недостатки:
- стеклянные колбы довольно хрупки, герконы не используют при сильной вибрации,
- скорость срабатывания высокая, но ограничена,
- сухие выключатели дребезжат из-за высокой упругости,
- при токе большой силы контакты могут размыкаться самопроизвольно.
Несмотря на герметичность пластины внутри колбы со временем изнашиваются. Под действием электрической коррозии возможно механическое защемление пластин. После множества срабатываний контакты притираются и поверхности смыкаются за счет молекулярных сил. Со временем датчик открытия двери приходится менять.