Принцип работы и разновидности герконовых датчиков

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

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

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

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

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

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.