Геркон.

Устройство и принцип работы

Среди всевозможных радиоэлементов в электронике есть весьма любопытный и оригинальный. Возможно, вы уже слышали о нём или даже применяли в своих самоделках. Это – геркон.

Название этого электронного компонента происходит от словосочетания герметизированный контакт. В сущности, простейший геркон представляет собой два контакта, запаянных в стеклянную колбочку. Внутрь герметичной колбы закачан газ, который препятствует обгоранию контактов. Сами же контакты являются магнитоуправляемыми и изготавливаются из ферромагнитного материала (например, пермаллоя). Их можно замыкать посредством воздействия магнитного поля электромагнита, соленоида, либо постоянного магнита.

На принципиальных схемах геркон обозначается в виде двух контактов в кружке, символизирующем герметичный баллон геркона.

Условное обозначение геркона на принципиальных схемах и его внешний вид

Герконы можно легко обнаружить во многих  инфракрасных датчиках движения, которые применяются в автоматических системах охраны. Там они используются в качестве реле.

Также геркон применяется в широко распространённом охранном датчике ИО -102 (или его аналогах). В его состав входит геркон с проволочными выводами и постоянный магнит. Геркон устанавливается на неподвижную часть двери или оконной форточки и подключается к охранному прибору двумя проводниками.  Магнит крепиться на подвижной части двери или форточки. Это простейший пример применения герконов в охранной автоматике.

Охранный датчик серии ИО-102 на основе геркона

Герконы успешно применяются в качестве реле. Герконовое реле состоит из геркона и проволочной обмотки, так называемого, соленоида. Если через проволочную обмотку пропустить ток, то под действием протекающего тока в обмотке образуется электромагнитное поле, которое и воздействует на геркон, замыкая его контакты.

Герконовые реле TRA-500 и Sh2A05BW, применяемые в приборах охранной автоматики

В чём преимущество герконового реле перед обычным электромеханическим?

• Во-первых, это сравнительно малые габариты и простота конструкции. Если взглянуть на обычные реле и герконовые, то можно убедиться в том, что герконовые заметно компактнее.

• Второе преимущество реле на герконах – устойчивость к обгоранию контактов и влажности. Поскольку контакты геркона находятся в герметичном стеклянном баллоне с химически инертным газом (чистым азотом или смесью азота и водорода), то, естественно, контакты не окисляются.

• Ещё одним немаловажным преимуществом герконовых реле является отсутствие подвижных элементов конструкции. Контакты геркона не подвержены трению и износу. Зазор между контактами геркона настолько мал, что его очень трудно увидеть.

Стоит отметить, что если через контакты геркона протекает большой ток, то они могут “залипнуть”. При этом геркон либо выйдет из строя, либо будет периодически замыкаться даже без воздействия магнитного поля на контакты. К сожалению, такой геркон подлежит замене.

Сферы применения герконов очень обширны. Это и системы охранно-пожарной автоматики, всевозможные датчики положения, системы связи, приборы управления и контроля.

Одним из существенных недостатков, препятствующих ещё большему распространению герконов является низкая ударостойкость. Несмотря на это, в последнее время герконы применяются в автомобилестроении и даже в авиации.

По сравнению с обычными реле герконовые обладают большим быстродействием и меньшей шумностью. Переключение контактов герконового реле практически незаметно на слух.

Также стоит отметить, что герконы в основном служат для коммутации небольших токов.

Что следует учитывать при использовании герконов в своих электронных самоделках?

Максимально допустимое коммутируемое напряжение и ток. Так, геркон марки КЭМ-1 способен выдержать ток не более 2 Ампер и напряжение 300 Вольт. Если превысить эти значения, то геркон превратиться в обычный проводник – его контакты “пригорят” друг к другу. Необходимо также уточнить коммутируемую мощность геркона. Для упомянутого геркона КЭМ-1 этот параметр составляет не более 30 Ватт.

Таким образом, если используя формулу мощности постоянного тока подсчитать допустимый ток через геркон при напряжении, например, 220 Вольт, то он составит величину меньше 2 Ампер, а точнее – 0,13 Ампер (130 мА).

Если же мы предполагаем, что через геркон будет протекать постоянный ток 1,5 Ампера, то максимально допустимое  напряжение будет составлять всего 20 Вольт.

Применение геркона в самодельных устройствах просто огромно. Его можно использовать для гальванической развязки цепей, в качестве датчиков положения в электронных игрушках, системах сигнализации и контроля.

 

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Блог — Что такое геркон

По функциональным признакам герконы подразделяются на: замыкающие (в исходном состоянии нормально-разомкнутый контакт), размыкающие (нормально-замкнутый контакт), переключающие (переключающий контакт). Наибольшее распространение получили замыкающие герконы.

По конструктивно-технологическим признакам выделяют 2 группы герконов: с сухими и ртутными контактами. В ртутных герконах для улучшения качества контакта в герметичный стеклянный корпус добавляют капельку ртути.

Перейти в каталог герконов, датчиков открытия.

Конструкция герконов

Геркон представляет собой пару контактов (магнитных сердечников), запаянных в стеклянный баллон. Между сердечниками оставляют зазор определенного размера. Наружные концы контактов подключаются во внешнюю электрическую цепь. Контакты выполнены из расплющенной упругой ферромагнитной проволоки. Контактирующая поверхность покрыта благородным металлом, что уменьшает переходное сопротивление, а также способствует антикоррозийной устойчивости контактов. Пространство баллона заполняется инертным газом либо вакуумизируется, что также повышает надежность работы контактов.

Геркон. Принцип работы.

Контактная группа срабатывает при воздействии магнитного поля достаточной напряженности. Для замыкающего геркона сердечники геркона, намагниченные силовыми линиями магнитного поля, преодолевают силы упругости, притягиваются и замыкают электрическую цепь. В случае прекращения действия  магнитного поля контакты размыкаются. При следующем появлении магнитного поля контакты сработают вновь.
Для размыкающего геркона при воздействии магнитного поля контакты намагничиваются одноименно, поэтому они отталкиваются друг от друга и размыкают электрическую цепь.

Для геркона переключающего типа 2 контакта выполняются из ферромагнитного сплава (нормально-разомкнутые), а 1 (нормально-замкнутый) – из немагнитного металла. При воздействии магнитного поля контакты нормально-разомкнутые замыкаются, а один нормально-замкнутые, оставаясь на месте, размыкается.

Характеристики герконов

Характеристики герконов подразделяются на механические и электрические.

Механические характеристики.

Магнитодвижущая сила срабатывания/магнитодвижущая силу отпускания указывает величину напряженности магнитного поля, при котором происходит срабатывание либо отпускание контактов.

Скорость срабатывания и отпускания (мсек) характеризует быстродействие геркона. Герконы с меньшими линейными размерами обладают большим быстродействием.
Максимальное число срабатываний показывает число срабатываний, при котором сохраняются в допустимых пределах все свойства геркона.

Электрические характеристики.

Сопротивление контактного перехода – величина сопротивления между замкнутыми контактами, сопротивление изоляции – величина сопротивления между разомкнутыми контактами.
Электрическая прочность геркона указывает величину напряжения пробоя и характеризует качество изоляции между контактами.

Мощность коммутации геркона определяется материалом конструкции, типом покрытия контактов и их размерами.
Емкость геркона – замеряется между разомкнутыми контактами, зависит от геометрических размеров самого геркона и расстояния между контактами в разомкнутом состоянии.

Подключение геркона

В системах охранной сигнализации герконы наряду с датчиками разбития стекла для организации первого рубежа охраны. Так, датчик открытия двери мгновенно срабатывает при открытии двери и приводит сигнализацию в состояние тревоги.

Самые популярные модели герконовых датчиков:

Герконовые датчики используются для установки на двери, окна, ворота и пр. Устройство состоит из двух частей: корпус с герконом и корпус с магнитов. Как правило, установка геркона осуществляется на неподвижном полотне конструкции, а магнита – на подвижном. Магнит и геркон должны находиться на одной оси, а зазор между ними должен составлять от 2 до 6 мм. Оптимальное расположение датчика – в верхней части полотна, на расстоянии около 15 см от раствора. При монтаже необходимо учитывать хрупкость герконовой колбы и избегать ударов или других физических воздействий.

Автор: Alexandr Skakalskiy

Геркон — что это? | Счетчики, датчики, расходомеры топлива и жидкостей, насосы, топливо-раздаточное оборудование, фильтра и акссесуары

Герко́н (сокращение от «герметичный [магнитоуправляемый] контакт») — электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу. При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита контакты замыкаются. Герконы используются как бесконтактные выключатели, датчики близости и т. д.

Герконы различаются также по конструктивным особенностям. Они бывают сухими (с сухими контактами) и ртутными, в которых капля ртути смачивает контактирующие поверхности, уменьшая их электрическое сопротивление и предотвращая вибрацию пластин в процессе работы.

Описание импульса выдаваемого герконом по ссылке.

Отличие геркона от датчика Холла:
геркон — это элемент, механически замыкающий (или размыкающий) электрическую цепь при должном изменении напряженности магнитного поля;
датчик Холла — это полупроводниковое устройство, через которое во время работы протекает электрический ток и возникает напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля.

Время срабатывания — время между моментом приложения управляющего магнитного поля, и моментом первого физического замыкания электрической цепи герконом.

 

Преимущества

• Контакты геркона находятся в вакууме или в инертном газе и слабо обгорают, даже если при замыкании или размыкании между контактами возникает искра.
• Долговечность герконов. Считается, что если не бить геркон и не пропускать очень большие токи, то срок службы геркона бесконечен, (хотя в технических данных на герконы указаны ограничения, 108—109 и больше срабатываний).
• Меньший размер по сравнению с классическим реле, рассчитанным на такой же ток.
• Отсутствие необходимости применения тугоплавких и драгоценных металлов для контактов.
• Высокое (относительно классических реле) быстродействие.

 

Недостатки

• Наличие дребезга при включении, что влечет за собой множественные срабатывания за небольшой промежуток времени.
• Хрупкость — герконы нельзя использовать в условиях сильных вибраций и ударных нагрузок.
• Ограниченная скорость срабатывания.
• Иногда контакты «залипают» (остаются в замкнутом состоянии) — такой геркон подлежит замене.
• неправильное подключение питания может существенно сократить время работы геркона.

что это такое, назначение и область применения, разновидности

На чтение 7 мин. Просмотров 40 Опубликовано 06.09.2019 Обновлено 22.10.2019

Для быстроты реакции охранной, противопожарной системы, установок экстренного оповещения и контроля применяется герконовый датчик. Элемент выявляет состояние объекта, появление дыма, пыли, предотвращает несанкционированный доступ.

Что такое герконовый датчик

Герконы

Датчик геркон представляет собой прибор электромеханического типа. Он может размыкать и замыкать контакты при воздействии магнитного поля, создаваемого электрическим либо постоянным магнитом.

Расшифровка термина – герметичный контакт, что определяется его конструкцией. Прибор состоит из пары ферромагнитных пластинок, запаянных в капсулу из стекла. Резервуар заполняется инертным газом, азотом, иссушенным воздухом, имеет два выхода. Подобная колба предотвращает воздействие внешних факторов и повышает надежность прибора.

Для повышения коммутируемого напряжения оболочку вакуумируют.

Конструкция и внешний вид

Конструкция геркона

Внешний вид герконового выключателя – герметичная колба из стекла с магнитными контактами-сердечниками. Между ними имеется зазор. Элементы фиксируются сваркой с торцов оболочки и подключаются в сеть внешними частями. Сам датчик выглядит как поплавок и состоит из трех частей:

• стеклянная колба;
• контакт переключения;
• неподвижный контакт.

Благодаря прямоугольным контактам из ферромагнитной проволоки прибор может замыкать сеть. Тип покрытия контактных элементов зависит от мощности и габаритов изделия. Производители используют золото, родий, серебро или пермаллоевую проволоку.

Датчики с инертным газом или вакуумные модификации не подвергаются коррозии.

Классификация герконов

Принцип работы нормально-разомкнутого геркона

Герконовые переключатели подразделяются на виды по нескольким критериям.

Нормальное состояние контактов

Контакты бывают:

• замкнутые – размыкание цепи происходит посредством магнитного поля;
• переключаемые/бистабильные — один контакт замыкается при воздействии поля, другой – если его нет;
• разомкнутые – геркон срабатывает в момент образования магнитного поля.

Принцип действия нормально-замкнутого геркона

Модели с переключаемыми контактами имеют 3 вывода.

Конструкция

Срабатывание переключающего геркона

Существуют такие датчики:

• гильзовые – стеклянная оболочка заполняется инертным газом либо воздухом;
• ртутные – для улучшения коммутации, снижения сопротивления и устранения вибраций контакты покрываются ртутью.

Гильзовые герконы имеют сухие контакты.

Технические параметры

В зависимости от технических характеристик бывают:

• Геркотрон – герконовое реле с изоляцией высоковольтного типа. Работает в сети под напряжением 10-100 кВ.
• Газакон – модификация, которая запоминает положение контактов после выключения магнитного поля.
• Герксикон – реле, с помощью которого активируется сигнализация и оборудование мощностью до 3 кВт. Отличается повышенным током коммутации и дугогасительными контактами.

Устройства могут заменить электромеханическое реле.

Принцип работы

Упрощеное изображение конструкции герконового реле

Принцип работы герконового датчика основывается на размыкании или замыкании сети, где он стоит, под воздействием электромагнитного поля. Напряжение магнитного потока определяет положение контактов. Поле генерируется постоянным или электрическим магнитом.

Внутренние контакты прибора намагничиваются в момент попадания под действие силовой линии. Притягивание элементов осуществляется под действием, преодолевающим силу упругости. Так происходит замыкание цепи. При подключении линии к источнику питания ток протекает через устройство.

Это состояние длится до момента прекращения воздействия силовой линии. Контакты размыкаются без магнитного поля. Для повторного замыкания понадобится вновь генерировать поле.

Геркон – это малогабаритный переключатель, работающий от силового воздействия магнитного потока.

Параметры прибора

Технические характеристики основных типов герконовых выключателей

Тип оборудования, к которому относится магнитный герконовый датчик – релейный. Перед его покупкой стоит учитывать следующие характеристики:

• Время срабатывания. Зависит от времени реакции на появление магнитного поля и не превышает 2 мкс.
• Сила магнитного поля. Чувствительность зависит от ферромагнетика и габаритов.
• Мощность коммутации. Предел передаваемой через геркон энергии с учетом материала и сечения контактов.
• Предельное напряжение. Определяет амплитуду сигнала выдержки аппарата.
• Сопротивление замкнутых контактов. При меньшей величине теряется меньше сигнальной мощности.
• Допустимый температурный режим эксплуатации. Зависит от производителя, но чаще всего элемент работает при температуре от -60 до +120 градусов.
• Частота. Срабатывание происходит на частоте до 1 мГц.
• Количество циклов коммутации. Определяет число срабатываний.
• Емкость контактов. Зависит от дистанции между площадками в разомкнутом положении.
• Физические габариты. Горизонтальный баллон может иметь от 4 мм в длину.

Емкость контактов – паразитный критерий.

Преимущества и недостатки

Малогабаритный геркон рассчитан на ток аналогичный стандартному реле

К положительным факторам применения герконов относятся:

• отсутствие дребезжания у модификаций с ртутными выводами;
• надежность – датчик не сломается при падении и превышает показатели стандартного реле в 100 раз;
• отсутствие рисков обгорания контактов, расположенных в вакууме или инертном газе;
• малогабаритный датчик рассчитан на ток, аналогичный стандартному реле;
• наличие гальванической развязки – устройства подключаются к сети последовательно;
• коммутация слабых сигналов;
• большое количество включений без трения;
• эксплуатация без привязки к источнику электричества.

Низкая стоимость приборов обусловлена отсутствие драгоценных и тугоплавких металлов в контактах.

К минусам эксплуатации герконов относятся:

• большой вес в сравнении с реле с открытыми контактами;
• необходимость генерации магнитного поля;
• не всегда выдерживают удары и вибрации;
• необходимость защиты от внешнего магнитного поля;
• сложность вывода контактов из замкнутого состояния;
• ограниченная скорость срабатывания.

При воздействии большого тока происходит самопроизвольное размыкание контактов.

Подключение герконового датчика

Схема управления освещением в прихожей

В комплекте с поплавковым датчиком поставляется документация, регламентирующая процесс подключения. Пошагово работают так:

1. Узел для создания магнитного поля устанавливается на подвижную часть.
2. Геркон фиксируется на неподвижной части конструкции.
3. Замыкание цепи. Подвижная часть должна примыкать плотно для воздействия магнитным полем катушки на контакты.
4. Получение информации об исправности установки.
5. Уведомление о нарушении целостности. Катушка прекращает воздействовать на геркон.

Устанавливать датчики можно скрытым или наружным способом на конструкциях из стали или магнитопассивного типа.

Практическое использование в быту

Герконы используются для защиты клавишных синтезаторов и промышленных установок от взрывов, увеличения сроков работы оборудования. Детали управляют механизмами, а датчик уровня поплавковый нужен для замера жидкости в резервуаре.

Герконы ставятся в телевизионную аппаратуру, отображают открытие или закрытие створок. Приборы совместимы с компьютерными или охранными системами – оповещают, закрыта ли дверь, окно.

В электронных счетчиках тока имеются герконовые датчики.

Использование в охранных системах

Простая домашняя сигнализация

Особенность геркона, внедряемого в охранный комплекс – адаптированность к материалу основания. Такой прием исключает влияние магнитного поля конструкции на магнитное поле, нужное для срабатывания устройства.

Датчик работает по принципу магнитной защелки. Выключатель устанавливается на дверной короб, раму, а затем к нему подключается кабель. Открытый способ монтажа обеспечивает просматриваемость устройства, но повышает магнитное поле. Для скрытой установки подходят только чувствительные модификации, реагирующие на магнит. В противном случае существуют риски взлома.

Усиление защиты от несанкционированного проникновения

В стандартном исполнении геркон находится на раме, а магнит – на дверной или оконной створке. Закрытое положение конструкции обеспечивает максимальное приближение магнита к датчику. В момент открытия он удаляется, поэтому злоумышленники легко найдут места установки.

Для повышения защиты прибора используются:

• Скрытый прибор. Замыкает сигнализационную цепь в момент открытия створки. Минус технологии – открытие створки при помощи дополнительного магнита.
• Электрический магнит. Особенность электромагнитного замка с герконом – сложность подделки за счет случайной повторяемости сигналов. Защита также срабатывает при задержке импульса.

Для электромагнита нужно напряжение определенной длительности.

Нюансы применения герконов

Применение геркона с магнитом

Перед использованием или установкой герконового датчика нужно учитывать:

• Прибор не совместим с источниками ультразвука, т.к. изменяет электрические параметры.
• Магнитное поле влияет на особенности выключателя.
• При ударе инертный газ разбалтывается, баллон может лопнуть.
• Переключатель не коммутирует большой ток по причине малой мощности сердечника.

Герконы не подходят для подключения мощной техники.

Миниатюрный герконовый датчик отличается быстродействием и рассчитан на 4-5 млрд срабатываний. Прибор совместим с нагрузкой низковольтной сети и функционирует без привязки к источнику электроэнергии.

Что такое геркон?

Геркон – это специальное устройство, широко используемое в охранных сигнализациях. Он представляют собой специальный датчик, функцией которого является извещение об открытии металлического входного блока, ворот или люка.

Название элемента означает «герметичный контакт». Он состоит из стеклянной вакуумной колбы, в которой находится механическая система из притягивающегося материала, пружинистых пластин и контактных комбинаций. На деталь воздействует магнитное поле.

При использовании для распашных конструкций с охранными целями устройство помещают в пластиковый корпус.

Принцип работы

Извещатели на двери или другом открывающемся металлоизделии реагируют на замыкание или размыкание сегментов, защищающих строение. Различают врезные и накладные магнитоконтактные приборы.

Суть действия одинаковая у обоих видов. Она основана на наличии постоянного электрического сигнала в цепи оборудования, проходящего через реле с герконом с одной стороны и магнит – с другой, и замыкающего их. Интервал неразрывности варьируется от 30 до 50 мм.

В случае превышения этого значения, происходит разрыв контактов. Система получает уведомление об этом, после чего срабатывает сигнализация.

Как установить?

Монтаж извещателя имеет особенности в зависимости от места прикрепления.

1. При расположении короба на улице, геркон прячут в рукав из металла, привариваемый к раме.
2. Реле на многостворчатых металлоизделиях можно соединить бесконтактно по радиоканалу.
3. Радиоуправляемые устройства подходят для сложных объектов с множеством распашных блоков.

Достоинства герконов

• Незаметное внутреннее расположение, маленький размер делают магнитоконтактный элемент эффективным методом защиты имущества, дополнением к взломостойким замкам.
• Подходит для удалённых построек.
• Безотказный способ работы, долгий срок службы.
• Несложный способ подключения.
• Не требует крупных денежных затрат.

В каталоге компании «ТОР» представлены огнестойкие двери с герконом. Его наличие придаёт им универсальности. При возгорании они защитят от пламени, в повседневной эксплуатации отлично справятся с охранной функцией.

13.1 Назначение, принцип действия и устройство геркона; физическиеявления в электрическом аппарате

Назначение геркона. Герконы — это реле с герметичными магнитоуправляемыми контактами. Они широко используются в схемах автоматики и зашиты как логические элементы, преобразователи неэлектрических величин в электрические, как электромеханические усилители сигналов между полупроводниковыми устройствами и силовыми электрическими аппаратами.

Принцип действия и устройство геркона. Простейшее герконовое реле (ГР) с замыкающими контактами изображено на рисунке 4.2.1, а.

Рис. 38. Простейшее герконовое реле с симметричным замыкающим контактом

Контактные .сердечники (КС) 1 и 2 изготавливаются из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью (пермаллоя) и ввариваются в стеклянный герметичный баллон 3. Валлон заполнен инертным газом — чистым азотом или азотом с небольшой (около 3%) добавкой водорода. Давление газа внутри баллона составляет (О, 4-5-0, 6) -10⁵ Па. Инертная среда предотвращает окисление КС. Баллон устанавливается в обмотке управления 4. При подаче тока в обмотку возникает магнитный поток Ф, который проходит по КС 1 и 2 через рабочий зазор 8 между ними и замыкается по воздуху вокруг обмотки 4. Упрощенная картина магнитного поля показана на рисунке 39. Поток Ф при прохождении через рабочий зазор создает тяговую электромагнитную силу Рэ, которая преодолевая упругость КС, соединяет их между собой. Для улучшения контактирования поверхности касания покрываются тонким слоем (2-50 мкм) золота, родия, серебра и др.

Рис. 39. Упрощенная картина магнитного поля геркона управляемого обмоткой с током

При отключении обмотки магнитный поток и электромагнитная сила спадают и под действием сил упругости КС размыкаются. Т. о, в ГР отсутствуют детали, подверженные трению (места крепления якоря в электромагнитных реле) , а КС одновременно выполняют функции магнитопровода, токопровода и пружины.

В связи с тем, что контакты в герконе управляются магнитным полем, герконы называют магнитоуправляемыми контактами.

На основе герконов могут быть созданы также реле с размыкающими и переключающими контактами.

Рис. 40. Переключающие герконы

В герконе с переключающими контактами (Рис. 40, а) неподвижные КС 1, 3 и подвижные 2 размещены в баллоне 4. При появлении сильного магнитного поля КС2 притягивается к КС1 и размыкается с КСЗ. Один из КС переключающего геркона (например 2) может быть вполне из немагнитного материала (рис. 40,б).

Герконовое реле (рис. 40,в) имеет два подвижных КС 1, 2, два неподвижных КС 5, 6 и две обмотки управления 7, 8. При согласном включении обмоток замыкаются КС 1 и 2. При встречном включении обмоток КС1 замыкается с КС5, а КС2 с КС6. При отсутствии тока в обмотках все КС разомкнуты. ГР (рис. 40,г) имеет переключающий контакт 3 сферической формы. При согласном включении обмоток 7 и 8, контакт 3 притягивается к КС1 и КС2 и замыкает их. После отключения обмоток 7 и 8 при согласном включении обмоток 9 и 10 контакт 3 замыкает КС5 и КС6.

Т.к. КС герконов выполняют функции возвратной пружины, то им придают определенные упругие свойства. Упругость КС обуславливает возможность их вибрации («дребезга») после удара, который сопутствует срабатыванию. Длительность такой вибрации достигает 0,25 мс при общем времени срабатывания 0,5-1,0 мс. Одним из способов устранения влияния вибрации является использование

жидкометаллических контактов.

Рис. 41. Ртутные герконы

В переключающем герконе (рис. 41, а) внутри подвижного КС имеется капиллярный канал, по которому из нижней части баллона 4 поднимается ртуть 5. Ртуть смачивает поверхности касания КС1 с КС2 или КСЗ. В момент удара контактов при срабатывании возникает их вибрация. Из-за ртутной пленки на контактной поверхности КС1 вибрация не приводит к разрыву цепи. В конструкции на рис. 41,б между КС2 и КСЗ и ртутью 5 находится ферромагнитная изоляционная жидкость 6. При возникновении магнитного поля ферромагнит­ная жидкость 6 перемещается вниз, в положение при котором поток будет наибольшим. Ртуть вытесняется вверх и замыкает контакты КС2 и КСЗ.

Следует отметить, что жидкометаллический контакт позволяет уменьшить переходное сопротивление и значительно увеличить коммутируемый ток. Наличие ртути удлиняет процесс разрыва контактов, что увеличивает время отключения реле.

Управление герконом можно осуществлять и с помощью постоянного магнита. Если постоянный магнит установлен в близи геркона, его магнитный поток замыкается через КС, которые в результате этого находятся в замкнутом состоянии. Использование постоянного магнита совместно с управляющей катушкой позволяет создать ГР с размыкающим контактом.

Простейшая ПРОТИВОУГОНКА своими руками (две схемы) — О шинах

Предлагаемая противоугонная схема подойдет для защиты от кражи автомобиля, мотоцикла или мопеда. В машинах с установленной охранной системой может играть роль дополнительного средства от злоумышленников. Ее главными преимуществами является простота, дешевизна и надежность. Для сборки схемы своими руками не нужны дорогостоящие и сложные компоненты.

В статье простыми словами описаны все детали, их назначение и принцип работы, что позволит разобраться в теме даже тем, кто понятия не имеет, что такое радиоэлектроника. Всего предлагается два варианта исполнения схемы.

Вариант №1. Противоугонка на герконе

Для реализации первого варианта противоугонной схемы потребуется всего два компонента – геркон и реле. Если вы уже знаете, что это за штуки, и как они работают – переходите непосредственно к самой схеме. Для тех же, кто впервые слышит о герконе и реле, вот их описание простыми словами.

Геркон – это такой включатель/выключатель, который замыкает или размыкает электрическую цепь в зависимости от того, воздействует ли на него магнитное поле. То есть, когда вблизи этого компонента нет магнита, его контакты находятся в разомкнутом состоянии. Электрический ток через него не течет. Если к геркону поднести магнит (причем с любой стороны), то его контакты замкнутся, и через него потечет ток.

Геркон для изготовления данного противоугонного устройства без проблем можно купить в любом магазине, где продаются радиодетали. Параметры детали не очень играют роль, так как ток, который через него пойдет, будет небольшим. Выбирать стоит исходя из удобства его скрытного крепления в салоне автомобиля.

Реле – это тоже своеобразный включатель/выключатель, который замыкает или размыкает электрическую цепь в зависимости от того, подается ли на него ток. Состоит из катушки и силовых контактов. Когда через катушку пропускается электрический ток, она превращается в электромагнит, и притягивает друг к другу силовые контакты. Те замыкаются, и через реле начинает протекать ток. Посредством таких реле в автомобиле работают все силовые цепи – стартер, бензонасос, печка, фары головного света и даже звуковой сигнал.

Для изготовления противоугонного устройства по рассмотренной ниже схеме необходимо приобрести реле так называемого длительного действия. То есть то, которое рассчитано на долговременное пребывание во включенном состоянии. К такой категории относятся обычные реле, которые используются в автомобилях для питания фар головного света. А вот, например, реле звукового сигнала – в данном случае не подойдет.

В представленной далее схеме эти два компонента работают следующим образом. Реле подключено так, что при только при его срабатывании начинает работать катушка зажигания или бензонасос. Геркон установлен так, что пока его контакты не будут замкнуты при помощи магнита, реле не сработает, и не подаст питание на зажигание или бензонасос автомобиля.

 

Если же поднести магнит к геркону, он замкнется, и соединит массу автомобиля с реле. Оно сработает, подавая питание на насос или катушку. Вот и весь принцип работы. Если геркон спрятать где-нибудь в салоне автомобиля (под обшивкой, панелью и так далее), то им можно будет управлять при помощи небольшого магнитика.

Главное преимущество этого варианта противоугонной схемы в том, что она предельно простая и практически безотказная. Однако у нее есть весомый недостаток, о котором следует упомянуть. Поскольку реле будет подавать питание на ответственный узел только тогда, когда замкнут геркон, то в процессе всей езды необходимо, чтобы магнит находился возле геркона. Для этого под магнит делается крепление, например, на липучке. А недостаток, собственно, в том, что даже если супер надежно закрепить магнит, то нет никакой гарантии, что он не отвалится от вибрации на наших славных дорогах.

Поэтому – схема хороша только при условии, что крепление магнита выполнено очень надежно. Иначе, если он однажды отвалится на ходу – автомобиль заглохнет. А это не всегда может оказаться безопасным.

Вариант №2. Улучшенная противоугонка на герконе

Именно по этой причине здесь предлагается немного улучшенная схема противоугонного устройства. Чтобы не зависеть от надежности крепления управляющего герконом магнита, в схему достаточно добавить всего один компонент. Называется он тиристор.

Тиристор – это тоже своеобразный включатель/выключатель. Только в отличие от геркона и реле он не механический, а уже электронный. На нем имеется три вывода – два силовых, и один управляющий. Когда на управляющий вывод не подается электрический ток, тиристор закрыт, то есть ток через силовые контакты он не пропускает. Если на управляющий вывод кратковременно подать слабый ток, тиристор откроется, и через силовые выводы сможет протекать большой ток. Чтобы обратно закрыть тиристор, достаточно прекратить подачу через него тока.

Тиристоры тоже продаются в большом ассортименте в радиомагазине. При его подборе необходимо ориентироваться на максимальный ток, на который он рассчитан. Например, подойдет распространенный тиристор с маркировкой КУ201А или аналогичные. Управляющий вывод в этих деталях, как правило, заметно тоньше, чем силовые.

Усовершенствованная при помощи тиристора противоугонная схема теперь выглядит следующим образом.

 

Рассмотрим, как она работает теперь. Изначально, если магнит не поднесен к геркону, он разомкнут. Соответственно, управляющий сигнал на тиристор не подается, и он тоже находится в «разомкнутом» состоянии (правильнее говорить – тиристор закрыт). Реле при повороте ключа зажигания не срабатывает, и подключенный через него узел тоже работать не будет (бензина или искры нет – двигатель не запустится).

Если поднести к геркону магнит, то управляющий сигнал поступит на соответствующий вывод тиристора. Он откроется и начнет пропускать ток, необходимый для срабатывания нашего реле. Силовые контакты последнего замкнутся, и питание на катушку зажигания или бензонасос пойдет. Двигатель можно запускать.

Преимущество этой схемы в том, что тиристор будет оставаться в открытом состоянии даже после того, как магнит будет убран от геркона. Геркон в результате разомкнется, но включенное состояние тиристора, при этом, сохранится. И будет он пропускать через себя электрический ток для питания реле до тех пор, пока не будет выключено зажигание. Если это сделать, ток через реле и тиристор течь перестанет, и последний автоматически разомкнет контакты или, как принято говорить, закроется.

То есть, чтобы реализовать такую противоугонку в автомобиле, достаточно только надежно спрятать под обшивкой геркон. Чтобы запустить двигатель, надо будет кратковременно приложить магнит к геркону, после чего его можно убирать. В итоге схема будет безотказно работать и не откажет из-за вибраций, как в случае с первым вариантом без тиристора.

Видео. Противоугонка для авто своими руками

Схожий материал

НАБОР ДЛЯ БЫСТРОГО РЕМОНТА БЕСКАМЕРНЫХ ШИН: особенности выбора и применения

7 мифов о хранении автомобильных шин

История шин Sumitomo / Сумитомо

История шин Continental / Континенталь

Мотоциклы Индиан. История одной легенды.

Как исправить провисшую дверь на нерегулируемых петлях

Можно ли поставить аккумулятор большей емкости на автомобиль?

5 способов как узнать расход топлива на 100 км

Алгоритм проверки утечки тока в автомобиле

5 народных средств для чернения резины в домашних условиях

Вольтметр для автомобиля: как подключить и правильно использовать

Стартер берет на себя: симптомы и причины

Пусковой ток стартера: как измерить и зачем это нужно?

7 возможных причин почему ГРЕЕТСЯ КЛЕММА АККУМУЛЯТОРА на автомобиле

5 вариантов КУДА ДЕВАТЬ Б/У АККУМУЛЯТОР от автомобиля

7 возможных причин хронического НЕДОЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРА

7 способов повысить НАПРЯЖЕНИЕ БОРТОВОЙ СЕТИ

ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРА обычным зарядным устройством

Как определить реальную ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА

Простая проверка системы охлаждения двигателя без разборки

5 способов как проверить термостат системы охлаждения автомобиля

33 совета на что смотреть при покупке автомобиля

7 народных средств для эффективного удаления битумных пятен с автомобиля

Простейшая противоугонка своими руками (две схемы)

Как фотографировать машину для продажи

Как ездить в гололед на машине и не попасть в ДТП

10 проверенных советов как продлить срок службы аккумулятора автомобиля

Как восстановить аккумулятор автомобиля или добить его окончательно

Как выбрать аккумулятор для автомобиля — вредные советы и заблуждения

Как заряжать гелевый аккумулятор — ответы на 5 важных вопросов

7 обязательных правил как заряжать AGM аккумуляторы

20 причин биения и вибрации руля — методика поиска неисправности

Десульфатация автомобильного аккумулятора

Как подключить вольтметр в машине и правильно им пользоваться

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением)

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением)

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 августа 2020 г.

Если у вас есть портативный компьютер или мобильный телефон, который открывается как раскладушка, вы, наверное, заметили, что она чувствует, когда вы открыть и закрыть и соответственно включить или выключить. Но как это знать? Какой-то переключатель подключен к петле, так что он может обнаружить движение открытия и закрытия? Если это то, что ты думаю, ты прав как минимум наполовину! Подумайте об этом повнимательнее и вы увидите, что стандартный переключатель будет довольно сложно подключить в этом способ — и, вероятно, весьма ненадежный: все эти открытия и закрытия быстро изнашивает его.Таким образом, вместо этого многие ноутбуки и телефоны используют недорогие и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается и выключается при воздействии магнита. рядом. Охранная сигнализация и модели железных дорог тоже часто используют их. Давайте внимательнее посмотрим на как они работают!

Фото: Типичный геркон (Comus RI-23). Вы можете просто увидеть два перекрывающихся металлических контакта (язычка) внутри стеклянной оболочки. Контакты пружинят вместе и соприкасаются, когда переключатель находится в положении «включено»; они расходятся и прерывают цепь, когда переключатель находится в положении «выключено».«

Какую проблему решают герконы?

Фото: выключатель, работающий от нажатия, замыкает цепь, когда вы его вставляете; а пружина заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец. Геркон переключает ток таким же образом, но «толкающее давление» обеспечивает магнит, а не ваш палец.

Выключатель похож на подъемный мост в электрическом схема. Когда переключатель замкнут, «мост» не работает, и электрический ток может обтекать контур; при размыкании переключателя происходит «мост». вверх и ток не течет.Таким образом, цель переключателя — активировать или деактивировать цепь в любое время по нашему выбору.

Большинство электрических переключателей, с которыми мы сталкиваемся, мы контролируем сами. Если вы хотите света в комнате, вы щелкаете выключателем на стене. Хотите смотреть телевизор? Включите выключатель. Хотеть слушать свой iPod? Толкать колесо спереди, и это активирует переключатель, который включает мощность. Но иногда нам нужны электрические и электронные цепи, которые нужно активировать другими способами.

Предположим, вы хотите подключить банковский сейф, чтобы он срабатывает сигнал тревоги всякий раз, когда открывается дверь.Как это будет работать на практике? Вам понадобится электричество контакты на обеих частях дверной коробки, поэтому при открытии двери цепь будет разорвана, вызывая тревогу. Но подумайте, как сложно это должно было сделать надежное электрическое соединение на дверной коробке. Что, если вы закрасите его? Что, если он испачкался? И разве это не было бы так очевидно вору, что они смогут легко вывести его из строя? Есть много способы, которыми электрический контакт может быть отключен и бесполезный. Здесь могут помочь герконы.

Что такое геркон?

Обычный выключатель имеет два электрических контакта, которые соединяют вместе, когда вы нажимаете кнопку, и пружина врозь, когда вы ее отпускаете. Кулисные переключатели на настенных светильниках (например, на фото вверху) сдвиньте два контакта вместе, когда переключатель находится в одном положении и разведите их, когда переключатель щелкает в другую сторону.

В типичном герконовом переключателе два контакта (которые выглядят как металлические герконы) сделаны из ферромагнитного материал (что означает что-то такое же легкое намагничивание, как железо), покрытый прочным металлом, таким как родий или рутений (чтобы обеспечить им долгую жизнь при включении и выключении), и запечатанный внутри тонкой стеклянной оболочки, заполненной инертным газом (обычно азотом), чтобы уберечь их от пыли и грязи.Иногда стекло имеет внешний кожух из пластика для еще большей защиты. Как правило, контакты изготавливаются из сплава никель-железо, который легко намагничивается (технически мы говорим, что он имеет высокую магнитную проницаемость), но не остается таким надолго (мы говорим, что он имеет низкую магнитную удерживающую способность). Им требуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения магнитного поля (мы говорим, что у них довольно небольшой гистерезис) — другими словами, они движутся довольно медленно и плавно. Обычно оба контакта перемещаются (а не один), и они образуют плоскую параллельную область контакта друг с другом (а не просто касаются одной точки), потому что это помогает продлить срок службы и надежность переключателя.

Хотя большинство герконов имеет два ферромагнитных контакта, у некоторых есть один ферромагнитный контакт, а другой немагнитный, а у некоторых (например, оригинальный герконовый переключатель Элвуда, показанный в нижней части этой статьи) их три.

Фото: Другой вид моего язычкового переключателя, смотрящего на движущиеся контакты в их запечатанном стеклянном конверте. Обратите внимание, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть здесь, что контакты намного шире, чем они выглядят на виде сбоку, показанном на верхнем фото.

Как работает геркон?

Герконы

бывают двух основных типов: нормально разомкнутые (нормально выключенные) и нормально замкнутые (нормально включены). Ключом к пониманию того, как они работают, является осознание того, что они работают не только как электрический мост, но и как магнитный мост : через них течет магнетизм, а также электричество.

Нормально открытый

Когда вы подносите магнит к герконовому переключателю, весь переключатель фактически становится частью «магнитной цепи», включающей магнит (пунктирная линия на иллюстрации показывает часть магнитного поля).Два контакта геркона становятся противоположными магнитными полюсами, поэтому они притягиваются и защелкиваются. Неважно, какой конец магнита приближается первым: контакты по-прежнему поляризуются противоположным образом и притягиваются друг к другу. Такой геркон обычно разомкнут (НЕТ) (обычно выключен), если только рядом с ним не находится магнит, когда он включается, позволяя току течь через него.

Уберите магнит, и контакты — сделанные из довольно жесткого и упругого металла — снова раздвинутся и вернутся в исходное положение.

Нормально закрытый

Вы также можете получить герконовые переключатели, которые работают противоположным образом: два контакта обычно защелкиваются вместе, а когда вы подносите магнит к переключателю, пружины расходятся. Такие герконы называются нормально замкнутыми (NC) (нормально включенными), поэтому большую часть времени через них проходит электричество. Самый простой способ сделать это — взять нормально разомкнутый переключатель и постоянно прикрепить магнит к его стеклянному корпусу, перевернув его из открытого в закрытое состояние (как во втором кадре в анимации нормально открытого состояния вверху).Вся эта единица (нормально разомкнутый геркон с прикрепленным магнитом) становится нашим нормально замкнутым герконом. Если вы поднесете к нему второй магнит с магнитным полем противоположной полярности, чем у первого магнита, это новое поле нейтрализует поле первого магнита, так что мы, по сути, получим именно то, что было в первом кадре. нормально разомкнутой анимации: геркон с двумя раздвинутыми контактами.

На этих двух работах я сильно преувеличил движение контактов.Настоящие герконы имеют контакты, расстояние между которыми составляет всего несколько микрон (миллионных долей метра), что примерно в десять раз тоньше человеческого волоса, поэтому движение не видно невооруженным глазом. Не ожидайте увидеть движение лезвий, когда вы поднесете магнит близко!

Иллюстрации: Ключ к пониманию герконов — это осознание того, что они являются частью магнитной цепи, а также электрической цепи: магнитное поле стержневого магнита проходит через герконовый переключатель. Это то что делает его близким — и это то, что позволяет электричеству течь через него.Изображение магнитного поля взято с Wikimedia Commons.

Еще одна важная вещь, на которую мне нужно обратить внимание, это то, что герконы не просто включаются, когда магнит приближается, и выключаются, когда он удаляется (в случае нормально разомкнутого / выключенного переключателя): они обычно включаются и выключается несколько раз по мере движения магнита, создавая несколько зон включения и выключения. Они также будут реагировать по-разному в зависимости от ориентации магнита (параллельна ли он переключателю или перпендикулярно), его формы (потому что, как мы все учились в школе, магниты разной формы создают вокруг себя разные модели магнитного поля) , и как он движется.Это действительно важно, когда дело доходит до практического применения: вам нужно убедиться, что вы используете правильный магнит и что он двигается именно так, чтобы привести в действие ваш геркон. Например, если вы используете геркон в качестве счетчика, он должен срабатывать только один раз при каждом движении магнита (а не три или четыре раза, что приведет к ложным показаниям). Если вы используете геркон для сигнализации, вы не хотите, чтобы злоумышленник включил сигнализацию на одну секунду, а затем снова выключил ее через секунду, потому что вы поместили магнит не в то место!

Как использовать герконы на практике?

Фото: Некоторые мобильные телефоны с откидной крышкой, такие как этот, включаются и выключаются с помощью герконовых переключателей.В одной части корпуса находится магнит, а в другой — геркон. Телефон выключается, когда геркон находится рядом с магнитом (когда корпус закрыт), и включается, когда геркон и магнит разделяются (когда корпус снова открывается).

Теперь вы, наверное, видите, как включается и выключается раскладушка. когда вы его открываете или закрываете. Имеет нормально замкнутый геркон в нижняя часть корпуса (там, где находится клавиатура) и магнит в верхняя часть (где экран).Когда телефон открыт, трость переключатель и магнит относительно далеко друг от друга. Контакты на герконовый переключатель сдвинут вместе, и мощность течет через Телефон. Однако, если вы закроете корпус, вы повернете магнит близко к геркон, и это раздвигает контакты внутри переключателя. Схема внутри телефон распознает это и аккуратно отключает питание.

Читатели электронных книг, такие как Kindles и Sony Readers, используйте похожий трюк. Поместив их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите они выключаются автоматически, когда вы закрываете крышку — и снова включаются когда вы его открываете.Никакого волшебства тут, конечно, нет: просто язычок в угол устройства электронной книги и магнит в соответствующей части крышки (проверьте сами, подержав рядом скрепку).

Фото: Упрощенная концепция охранной сигнализации: вы просто устанавливаете геркон (подключенный к цепи сигнализации) к одной части двери и магнит к другой части. Разделение двух вещей щелкает переключателем и вызывает тревогу.

Вы можете увидеть, как та же идея будет работать в дверях сейфа нашего банка: вы бы просто поместите геркон на дверной коробке и магнит на дверь.Открытие двери разделит магнит и трость переключатель, в результате чего контакты переключателя пружинят вместе и срабатывают будильник. Вы можете построить герконовые переключатели внутри маленьких частей пластик, так что их там даже не видно — идеально подходит для всех видов безопасности Приложения.

Фото: коровы LEGO®, управляемые герконом. Фото любезно предоставлено Биллом Уордом, опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons.

Герконы можно использовать и по-другому.LEGO® энтузиаст Билл Уорд, который руководит великолепным Блог Brickpile (и страницу с фотографиями на Flickr), построил эти гениальные роботизированные коровы для его модели железная дорога. Когда проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проезжает. Целый вещь работает геркон. Головой каждой коровы управляет небольшой электродвигатель, который подключен к цепи, в которой есть нормально разомкнутый геркон. Геркон расположен рядом с железнодорожный путь и небольшой магнит прикреплен к стороне поезда.Когда поезд проезжает мимо язычкового переключателя, магнит заставляет контакты замыкаются и активирует цепь, которая включает головы. Насколько это аккуратно? Некоторые люди настолько изобретательны!

Есть сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в стиральные машины и посудомоечные машины используют плавающие магниты, которые подпрыгивают мимо язычковых переключателей, чтобы выключить клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконовые переключатели иногда также устанавливаются на вращающихся рычагах в посудомоечных машинах, чтобы определять, когда они застревают, и в термальных выключателях в электрических душах (чтобы остановить нагрев воды до опасного уровня).Анемометры с вращающимися чашками имеют внутри герконовые переключатели, которые измеряют скорость ветра. Когда чашки вращаются, они заставляют геркон вращаться мимо магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются чашки и тем чаще герконовый переключатель включается и выключается. Электронная схема подсчитывает количество импульсов в секунду и использует это для определения скорости ветра.

Изображение: Типичный расходомер с герконовым переключателем работает примерно так. Есть труба, по которой течет жидкость (1), внутри которой установлено лопастное колесо (2).Когда жидкость течет, лопасть вращается и заставляет вращаться магнит (3). Вращающийся магнит размыкает геркон (4). Затем, когда он вращается и представляет свой противоположный полюс (5), магнит снова замыкает переключатель (6). Герконовый переключатель, попеременно открывающийся и замыкающийся, посылает в цепь импульсы электрического тока. Подсчитав скорость поступления импульсов, схема может измерить расход. Если ток полностью прекращается или течет все время, вы знаете, что жидкость перестала двигаться, что может указывать на застревание или закупорку.

Кто изобрел герконы?

Как и многие другие великие изобретения, герконы родились в Bell Laboratories, изобретенные там в середине 1930-х годов Уолтером Б. Элвудом . Его первоначальная заявка на патент на электромагнитный переключатель была подана 27 июня 1940 года и официально предоставлена ​​2 декабря 1941 года. Прочитав патент Элвуда, очень легко узнать геркон, который все еще широко используется сегодня: «Когда внешняя магнитная сила К этому блоку применяются два магнитных элемента, которые образуют часть магнитной цепи… перемещаются вместе … поскольку внешняя магнитная сила действует, уменьшая воздушный зазор между двумя упомянутыми магнитными элементами «.

Изображение: оригинальная конструкция язычкового переключателя Уолтера Элвуда из патента США: 2264746: Электромагнитный переключатель. Это немного отличается от приведенного выше, переключение между двумя разными цепями, при этом одна из них всегда включена. У нас есть два немагнитных контакта слева (1,2) и магнитный контакт (3,4) справа, который переключается между ними при приближении магнита.Контакты разделены изолирующей прокладкой (5). Оригинальное изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США. (Обратите внимание, что я немного раскрасил и упростил оригинал, чтобы облегчить восприятие.)

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Практические проекты

Вы найдете немало примеров использования язычковых переключателей на неизменно превосходном веб-сайте Instructables и в популярных книгах Evil Genius; Вот несколько примеров для начала:

Книги

• Датчик Arduino и Raspberry Pi Проекты Роберта Чина для злого гения.McGraw Hill, 2017. Некоторые из проектов в этой книге включают подключение язычковых переключателей к Arduinos и Pis (есть полные инструкции для звуковой сигнализации дверного переключателя).
• СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта. Maker Media, 2015. Отличная практическая книга, которая даст толчок вашему хобби электроники. В главе 3 есть простое введение в герконы.
• Проекты Raspberry Pi Эндрю Робинсона и Майка Кука. John Wiley & Sons, 2014. «Глава 13: Домашняя автоматизация» описывает дверной датчик с герконовым переключателем, подключенный к Raspberry Pi.
• Практическая электроника для изобретателей Пола Монка. McGraw-Hill, 2016. Переварив MAKE: Electronics , вы захотите перейти к чему-то более глубокому; это хорошее место, чтобы пойти дальше.
• Электроника: первый курс Оуэна Бишопа. Newnes, 2011. Простой для понимания (хотя и довольно сухой) учебник, объясняющий все основные компоненты, включая герконы.

Патенты

Попробуйте эти для более глубоких технических подробностей:

• Патент США 2264746: Электромагнитный переключатель Уолтера Элвуда, 2 декабря 1941 г.Оригинальный патент на герконовый переключатель Элвуда (как на фото выше).
• Патент США 3283274: кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 года. Более сложный дизайн.
• Патент США 4 038 620: Магнитный геркон, авторство Б. Эдварда Шлезингера-младшего и Чарли Дуэйна Маринера, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным язычком и одним немагнитным.
• Патент США 3 348 175: Нормально замкнутый геркон, Энтони Дж. Уилкис, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально замкнутого переключателя.

Видео

Благодарности

Я очень благодарен Морису Баэнену из Comus Technology B.V. за предложения по улучшению этой статьи.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Сохраните эту страницу на будущее или поделитесь ею, добавив в закладки:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Герконовые переключатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howreedswitcheswork.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением)

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением)

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 августа 2020 г.

Если у вас есть портативный компьютер или мобильный телефон, который открывается как раскладушка, вы, наверное, заметили, что она чувствует, когда вы открыть и закрыть и соответственно включить или выключить. Но как это знать? Какой-то переключатель подключен к петле, так что он может обнаружить движение открытия и закрытия? Если это то, что ты думаю, ты прав как минимум наполовину! Подумайте об этом повнимательнее и вы увидите, что стандартный переключатель будет довольно сложно подключить в этом способ — и, вероятно, весьма ненадежный: все эти открытия и закрытия быстро изнашивает его.Таким образом, вместо этого многие ноутбуки и телефоны используют недорогие и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается и выключается при воздействии магнита. рядом. Охранная сигнализация и модели железных дорог тоже часто используют их. Давайте внимательнее посмотрим на как они работают!

Фото: Типичный геркон (Comus RI-23). Вы можете просто увидеть два перекрывающихся металлических контакта (язычка) внутри стеклянной оболочки. Контакты пружинят вместе и соприкасаются, когда переключатель находится в положении «включено»; они расходятся и прерывают цепь, когда переключатель находится в положении «выключено».«

Какую проблему решают герконы?

Фото: выключатель, работающий от нажатия, замыкает цепь, когда вы его вставляете; а пружина заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец. Геркон переключает ток таким же образом, но «толкающее давление» обеспечивает магнит, а не ваш палец.

Выключатель похож на подъемный мост в электрическом схема. Когда переключатель замкнут, «мост» не работает, и электрический ток может обтекать контур; при размыкании переключателя происходит «мост». вверх и ток не течет.Таким образом, цель переключателя — активировать или деактивировать цепь в любое время по нашему выбору.

Большинство электрических переключателей, с которыми мы сталкиваемся, мы контролируем сами. Если вы хотите света в комнате, вы щелкаете выключателем на стене. Хотите смотреть телевизор? Включите выключатель. Хотеть слушать свой iPod? Толкать колесо спереди, и это активирует переключатель, который включает мощность. Но иногда нам нужны электрические и электронные цепи, которые нужно активировать другими способами.

Предположим, вы хотите подключить банковский сейф, чтобы он срабатывает сигнал тревоги всякий раз, когда открывается дверь.Как это будет работать на практике? Вам понадобится электричество контакты на обеих частях дверной коробки, поэтому при открытии двери цепь будет разорвана, вызывая тревогу. Но подумайте, как сложно это должно было сделать надежное электрическое соединение на дверной коробке. Что, если вы закрасите его? Что, если он испачкался? И разве это не было бы так очевидно вору, что они смогут легко вывести его из строя? Есть много способы, которыми электрический контакт может быть отключен и бесполезный. Здесь могут помочь герконы.

Что такое геркон?

Обычный выключатель имеет два электрических контакта, которые соединяют вместе, когда вы нажимаете кнопку, и пружина врозь, когда вы ее отпускаете. Кулисные переключатели на настенных светильниках (например, на фото вверху) сдвиньте два контакта вместе, когда переключатель находится в одном положении и разведите их, когда переключатель щелкает в другую сторону.

В типичном герконовом переключателе два контакта (которые выглядят как металлические герконы) сделаны из ферромагнитного материал (что означает что-то такое же легкое намагничивание, как железо), покрытый прочным металлом, таким как родий или рутений (чтобы обеспечить им долгую жизнь при включении и выключении), и запечатанный внутри тонкой стеклянной оболочки, заполненной инертным газом (обычно азотом), чтобы уберечь их от пыли и грязи.Иногда стекло имеет внешний кожух из пластика для еще большей защиты. Как правило, контакты изготавливаются из сплава никель-железо, который легко намагничивается (технически мы говорим, что он имеет высокую магнитную проницаемость), но не остается таким надолго (мы говорим, что он имеет низкую магнитную удерживающую способность). Им требуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения магнитного поля (мы говорим, что у них довольно небольшой гистерезис) — другими словами, они движутся довольно медленно и плавно. Обычно оба контакта перемещаются (а не один), и они образуют плоскую параллельную область контакта друг с другом (а не просто касаются одной точки), потому что это помогает продлить срок службы и надежность переключателя.

Хотя большинство герконов имеет два ферромагнитных контакта, у некоторых есть один ферромагнитный контакт, а другой немагнитный, а у некоторых (например, оригинальный герконовый переключатель Элвуда, показанный в нижней части этой статьи) их три.

Фото: Другой вид моего язычкового переключателя, смотрящего на движущиеся контакты в их запечатанном стеклянном конверте. Обратите внимание, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть здесь, что контакты намного шире, чем они выглядят на виде сбоку, показанном на верхнем фото.

Как работает геркон?

Герконы

бывают двух основных типов: нормально разомкнутые (нормально выключенные) и нормально замкнутые (нормально включены). Ключом к пониманию того, как они работают, является осознание того, что они работают не только как электрический мост, но и как магнитный мост : через них течет магнетизм, а также электричество.

Нормально открытый

Когда вы подносите магнит к герконовому переключателю, весь переключатель фактически становится частью «магнитной цепи», включающей магнит (пунктирная линия на иллюстрации показывает часть магнитного поля).Два контакта геркона становятся противоположными магнитными полюсами, поэтому они притягиваются и защелкиваются. Неважно, какой конец магнита приближается первым: контакты по-прежнему поляризуются противоположным образом и притягиваются друг к другу. Такой геркон обычно разомкнут (НЕТ) (обычно выключен), если только рядом с ним не находится магнит, когда он включается, позволяя току течь через него.

Уберите магнит, и контакты — сделанные из довольно жесткого и упругого металла — снова раздвинутся и вернутся в исходное положение.

Нормально закрытый

Вы также можете получить герконовые переключатели, которые работают противоположным образом: два контакта обычно защелкиваются вместе, а когда вы подносите магнит к переключателю, пружины расходятся. Такие герконы называются нормально замкнутыми (NC) (нормально включенными), поэтому большую часть времени через них проходит электричество. Самый простой способ сделать это — взять нормально разомкнутый переключатель и постоянно прикрепить магнит к его стеклянному корпусу, перевернув его из открытого в закрытое состояние (как во втором кадре в анимации нормально открытого состояния вверху).Вся эта единица (нормально разомкнутый геркон с прикрепленным магнитом) становится нашим нормально замкнутым герконом. Если вы поднесете к нему второй магнит с магнитным полем противоположной полярности, чем у первого магнита, это новое поле нейтрализует поле первого магнита, так что мы, по сути, получим именно то, что было в первом кадре. нормально разомкнутой анимации: геркон с двумя раздвинутыми контактами.

На этих двух работах я сильно преувеличил движение контактов.Настоящие герконы имеют контакты, расстояние между которыми составляет всего несколько микрон (миллионных долей метра), что примерно в десять раз тоньше человеческого волоса, поэтому движение не видно невооруженным глазом. Не ожидайте увидеть движение лезвий, когда вы поднесете магнит близко!

Иллюстрации: Ключ к пониманию герконов — это осознание того, что они являются частью магнитной цепи, а также электрической цепи: магнитное поле стержневого магнита проходит через герконовый переключатель. Это то что делает его близким — и это то, что позволяет электричеству течь через него.Изображение магнитного поля взято с Wikimedia Commons.

Еще одна важная вещь, на которую мне нужно обратить внимание, это то, что герконы не просто включаются, когда магнит приближается, и выключаются, когда он удаляется (в случае нормально разомкнутого / выключенного переключателя): они обычно включаются и выключается несколько раз по мере движения магнита, создавая несколько зон включения и выключения. Они также будут реагировать по-разному в зависимости от ориентации магнита (параллельна ли он переключателю или перпендикулярно), его формы (потому что, как мы все учились в школе, магниты разной формы создают вокруг себя разные модели магнитного поля) , и как он движется.Это действительно важно, когда дело доходит до практического применения: вам нужно убедиться, что вы используете правильный магнит и что он двигается именно так, чтобы привести в действие ваш геркон. Например, если вы используете геркон в качестве счетчика, он должен срабатывать только один раз при каждом движении магнита (а не три или четыре раза, что приведет к ложным показаниям). Если вы используете геркон для сигнализации, вы не хотите, чтобы злоумышленник включил сигнализацию на одну секунду, а затем снова выключил ее через секунду, потому что вы поместили магнит не в то место!

Как использовать герконы на практике?

Фото: Некоторые мобильные телефоны с откидной крышкой, такие как этот, включаются и выключаются с помощью герконовых переключателей.В одной части корпуса находится магнит, а в другой — геркон. Телефон выключается, когда геркон находится рядом с магнитом (когда корпус закрыт), и включается, когда геркон и магнит разделяются (когда корпус снова открывается).

Теперь вы, наверное, видите, как включается и выключается раскладушка. когда вы его открываете или закрываете. Имеет нормально замкнутый геркон в нижняя часть корпуса (там, где находится клавиатура) и магнит в верхняя часть (где экран).Когда телефон открыт, трость переключатель и магнит относительно далеко друг от друга. Контакты на герконовый переключатель сдвинут вместе, и мощность течет через Телефон. Однако, если вы закроете корпус, вы повернете магнит близко к геркон, и это раздвигает контакты внутри переключателя. Схема внутри телефон распознает это и аккуратно отключает питание.

Читатели электронных книг, такие как Kindles и Sony Readers, используйте похожий трюк. Поместив их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите они выключаются автоматически, когда вы закрываете крышку — и снова включаются когда вы его открываете.Никакого волшебства тут, конечно, нет: просто язычок в угол устройства электронной книги и магнит в соответствующей части крышки (проверьте сами, подержав рядом скрепку).

Фото: Упрощенная концепция охранной сигнализации: вы просто устанавливаете геркон (подключенный к цепи сигнализации) к одной части двери и магнит к другой части. Разделение двух вещей щелкает переключателем и вызывает тревогу.

Вы можете увидеть, как та же идея будет работать в дверях сейфа нашего банка: вы бы просто поместите геркон на дверной коробке и магнит на дверь.Открытие двери разделит магнит и трость переключатель, в результате чего контакты переключателя пружинят вместе и срабатывают будильник. Вы можете построить герконовые переключатели внутри маленьких частей пластик, так что их там даже не видно — идеально подходит для всех видов безопасности Приложения.

Фото: коровы LEGO®, управляемые герконом. Фото любезно предоставлено Биллом Уордом, опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons.

Герконы можно использовать и по-другому.LEGO® энтузиаст Билл Уорд, который руководит великолепным Блог Brickpile (и страницу с фотографиями на Flickr), построил эти гениальные роботизированные коровы для его модели железная дорога. Когда проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проезжает. Целый вещь работает геркон. Головой каждой коровы управляет небольшой электродвигатель, который подключен к цепи, в которой есть нормально разомкнутый геркон. Геркон расположен рядом с железнодорожный путь и небольшой магнит прикреплен к стороне поезда.Когда поезд проезжает мимо язычкового переключателя, магнит заставляет контакты замыкаются и активирует цепь, которая включает головы. Насколько это аккуратно? Некоторые люди настолько изобретательны!

Есть сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в стиральные машины и посудомоечные машины используют плавающие магниты, которые подпрыгивают мимо язычковых переключателей, чтобы выключить клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконовые переключатели иногда также устанавливаются на вращающихся рычагах в посудомоечных машинах, чтобы определять, когда они застревают, и в термальных выключателях в электрических душах (чтобы остановить нагрев воды до опасного уровня).Анемометры с вращающимися чашками имеют внутри герконовые переключатели, которые измеряют скорость ветра. Когда чашки вращаются, они заставляют геркон вращаться мимо магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются чашки и тем чаще герконовый переключатель включается и выключается. Электронная схема подсчитывает количество импульсов в секунду и использует это для определения скорости ветра.

Изображение: Типичный расходомер с герконовым переключателем работает примерно так. Есть труба, по которой течет жидкость (1), внутри которой установлено лопастное колесо (2).Когда жидкость течет, лопасть вращается и заставляет вращаться магнит (3). Вращающийся магнит размыкает геркон (4). Затем, когда он вращается и представляет свой противоположный полюс (5), магнит снова замыкает переключатель (6). Герконовый переключатель, попеременно открывающийся и замыкающийся, посылает в цепь импульсы электрического тока. Подсчитав скорость поступления импульсов, схема может измерить расход. Если ток полностью прекращается или течет все время, вы знаете, что жидкость перестала двигаться, что может указывать на застревание или закупорку.

Кто изобрел герконы?

Как и многие другие великие изобретения, герконы родились в Bell Laboratories, изобретенные там в середине 1930-х годов Уолтером Б. Элвудом . Его первоначальная заявка на патент на электромагнитный переключатель была подана 27 июня 1940 года и официально предоставлена ​​2 декабря 1941 года. Прочитав патент Элвуда, очень легко узнать геркон, который все еще широко используется сегодня: «Когда внешняя магнитная сила К этому блоку применяются два магнитных элемента, которые образуют часть магнитной цепи… перемещаются вместе … поскольку внешняя магнитная сила действует, уменьшая воздушный зазор между двумя упомянутыми магнитными элементами «.

Изображение: оригинальная конструкция язычкового переключателя Уолтера Элвуда из патента США: 2264746: Электромагнитный переключатель. Это немного отличается от приведенного выше, переключение между двумя разными цепями, при этом одна из них всегда включена. У нас есть два немагнитных контакта слева (1,2) и магнитный контакт (3,4) справа, который переключается между ними при приближении магнита.Контакты разделены изолирующей прокладкой (5). Оригинальное изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США. (Обратите внимание, что я немного раскрасил и упростил оригинал, чтобы облегчить восприятие.)

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Практические проекты

Вы найдете немало примеров использования язычковых переключателей на неизменно превосходном веб-сайте Instructables и в популярных книгах Evil Genius; Вот несколько примеров для начала:

Книги

• Датчик Arduino и Raspberry Pi Проекты Роберта Чина для злого гения.McGraw Hill, 2017. Некоторые из проектов в этой книге включают подключение язычковых переключателей к Arduinos и Pis (есть полные инструкции для звуковой сигнализации дверного переключателя).
• СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта. Maker Media, 2015. Отличная практическая книга, которая даст толчок вашему хобби электроники. В главе 3 есть простое введение в герконы.
• Проекты Raspberry Pi Эндрю Робинсона и Майка Кука. John Wiley & Sons, 2014. «Глава 13: Домашняя автоматизация» описывает дверной датчик с герконовым переключателем, подключенный к Raspberry Pi.
• Практическая электроника для изобретателей Пола Монка. McGraw-Hill, 2016. Переварив MAKE: Electronics , вы захотите перейти к чему-то более глубокому; это хорошее место, чтобы пойти дальше.
• Электроника: первый курс Оуэна Бишопа. Newnes, 2011. Простой для понимания (хотя и довольно сухой) учебник, объясняющий все основные компоненты, включая герконы.

Патенты

Попробуйте эти для более глубоких технических подробностей:

• Патент США 2264746: Электромагнитный переключатель Уолтера Элвуда, 2 декабря 1941 г.Оригинальный патент на герконовый переключатель Элвуда (как на фото выше).
• Патент США 3283274: кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 года. Более сложный дизайн.
• Патент США 4 038 620: Магнитный геркон, авторство Б. Эдварда Шлезингера-младшего и Чарли Дуэйна Маринера, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным язычком и одним немагнитным.
• Патент США 3 348 175: Нормально замкнутый геркон, Энтони Дж. Уилкис, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально замкнутого переключателя.

Видео

Благодарности

Я очень благодарен Морису Баэнену из Comus Technology B.V. за предложения по улучшению этой статьи.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Сохраните эту страницу на будущее или поделитесь ею, добавив в закладки:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Герконовые переключатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howreedswitcheswork.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением)

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением)

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 августа 2020 г.

Если у вас есть портативный компьютер или мобильный телефон, который открывается как раскладушка, вы, наверное, заметили, что она чувствует, когда вы открыть и закрыть и соответственно включить или выключить. Но как это знать? Какой-то переключатель подключен к петле, так что он может обнаружить движение открытия и закрытия? Если это то, что ты думаю, ты прав как минимум наполовину! Подумайте об этом повнимательнее и вы увидите, что стандартный переключатель будет довольно сложно подключить в этом способ — и, вероятно, весьма ненадежный: все эти открытия и закрытия быстро изнашивает его.Таким образом, вместо этого многие ноутбуки и телефоны используют недорогие и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается и выключается при воздействии магнита. рядом. Охранная сигнализация и модели железных дорог тоже часто используют их. Давайте внимательнее посмотрим на как они работают!

Фото: Типичный геркон (Comus RI-23). Вы можете просто увидеть два перекрывающихся металлических контакта (язычка) внутри стеклянной оболочки. Контакты пружинят вместе и соприкасаются, когда переключатель находится в положении «включено»; они расходятся и прерывают цепь, когда переключатель находится в положении «выключено».«

Какую проблему решают герконы?

Фото: выключатель, работающий от нажатия, замыкает цепь, когда вы его вставляете; а пружина заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец. Геркон переключает ток таким же образом, но «толкающее давление» обеспечивает магнит, а не ваш палец.

Выключатель похож на подъемный мост в электрическом схема. Когда переключатель замкнут, «мост» не работает, и электрический ток может обтекать контур; при размыкании переключателя происходит «мост». вверх и ток не течет.Таким образом, цель переключателя — активировать или деактивировать цепь в любое время по нашему выбору.

Большинство электрических переключателей, с которыми мы сталкиваемся, мы контролируем сами. Если вы хотите света в комнате, вы щелкаете выключателем на стене. Хотите смотреть телевизор? Включите выключатель. Хотеть слушать свой iPod? Толкать колесо спереди, и это активирует переключатель, который включает мощность. Но иногда нам нужны электрические и электронные цепи, которые нужно активировать другими способами.

Предположим, вы хотите подключить банковский сейф, чтобы он срабатывает сигнал тревоги всякий раз, когда открывается дверь.Как это будет работать на практике? Вам понадобится электричество контакты на обеих частях дверной коробки, поэтому при открытии двери цепь будет разорвана, вызывая тревогу. Но подумайте, как сложно это должно было сделать надежное электрическое соединение на дверной коробке. Что, если вы закрасите его? Что, если он испачкался? И разве это не было бы так очевидно вору, что они смогут легко вывести его из строя? Есть много способы, которыми электрический контакт может быть отключен и бесполезный. Здесь могут помочь герконы.

Что такое геркон?

Обычный выключатель имеет два электрических контакта, которые соединяют вместе, когда вы нажимаете кнопку, и пружина врозь, когда вы ее отпускаете. Кулисные переключатели на настенных светильниках (например, на фото вверху) сдвиньте два контакта вместе, когда переключатель находится в одном положении и разведите их, когда переключатель щелкает в другую сторону.

В типичном герконовом переключателе два контакта (которые выглядят как металлические герконы) сделаны из ферромагнитного материал (что означает что-то такое же легкое намагничивание, как железо), покрытый прочным металлом, таким как родий или рутений (чтобы обеспечить им долгую жизнь при включении и выключении), и запечатанный внутри тонкой стеклянной оболочки, заполненной инертным газом (обычно азотом), чтобы уберечь их от пыли и грязи.Иногда стекло имеет внешний кожух из пластика для еще большей защиты. Как правило, контакты изготавливаются из сплава никель-железо, который легко намагничивается (технически мы говорим, что он имеет высокую магнитную проницаемость), но не остается таким надолго (мы говорим, что он имеет низкую магнитную удерживающую способность). Им требуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения магнитного поля (мы говорим, что у них довольно небольшой гистерезис) — другими словами, они движутся довольно медленно и плавно. Обычно оба контакта перемещаются (а не один), и они образуют плоскую параллельную область контакта друг с другом (а не просто касаются одной точки), потому что это помогает продлить срок службы и надежность переключателя.

Хотя большинство герконов имеет два ферромагнитных контакта, у некоторых есть один ферромагнитный контакт, а другой немагнитный, а у некоторых (например, оригинальный герконовый переключатель Элвуда, показанный в нижней части этой статьи) их три.

Фото: Другой вид моего язычкового переключателя, смотрящего на движущиеся контакты в их запечатанном стеклянном конверте. Обратите внимание, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть здесь, что контакты намного шире, чем они выглядят на виде сбоку, показанном на верхнем фото.

Как работает геркон?

Герконы

бывают двух основных типов: нормально разомкнутые (нормально выключенные) и нормально замкнутые (нормально включены). Ключом к пониманию того, как они работают, является осознание того, что они работают не только как электрический мост, но и как магнитный мост : через них течет магнетизм, а также электричество.

Нормально открытый

Когда вы подносите магнит к герконовому переключателю, весь переключатель фактически становится частью «магнитной цепи», включающей магнит (пунктирная линия на иллюстрации показывает часть магнитного поля).Два контакта геркона становятся противоположными магнитными полюсами, поэтому они притягиваются и защелкиваются. Неважно, какой конец магнита приближается первым: контакты по-прежнему поляризуются противоположным образом и притягиваются друг к другу. Такой геркон обычно разомкнут (НЕТ) (обычно выключен), если только рядом с ним не находится магнит, когда он включается, позволяя току течь через него.

Уберите магнит, и контакты — сделанные из довольно жесткого и упругого металла — снова раздвинутся и вернутся в исходное положение.

Нормально закрытый

Вы также можете получить герконовые переключатели, которые работают противоположным образом: два контакта обычно защелкиваются вместе, а когда вы подносите магнит к переключателю, пружины расходятся. Такие герконы называются нормально замкнутыми (NC) (нормально включенными), поэтому большую часть времени через них проходит электричество. Самый простой способ сделать это — взять нормально разомкнутый переключатель и постоянно прикрепить магнит к его стеклянному корпусу, перевернув его из открытого в закрытое состояние (как во втором кадре в анимации нормально открытого состояния вверху).Вся эта единица (нормально разомкнутый геркон с прикрепленным магнитом) становится нашим нормально замкнутым герконом. Если вы поднесете к нему второй магнит с магнитным полем противоположной полярности, чем у первого магнита, это новое поле нейтрализует поле первого магнита, так что мы, по сути, получим именно то, что было в первом кадре. нормально разомкнутой анимации: геркон с двумя раздвинутыми контактами.

На этих двух работах я сильно преувеличил движение контактов.Настоящие герконы имеют контакты, расстояние между которыми составляет всего несколько микрон (миллионных долей метра), что примерно в десять раз тоньше человеческого волоса, поэтому движение не видно невооруженным глазом. Не ожидайте увидеть движение лезвий, когда вы поднесете магнит близко!

Иллюстрации: Ключ к пониманию герконов — это осознание того, что они являются частью магнитной цепи, а также электрической цепи: магнитное поле стержневого магнита проходит через герконовый переключатель. Это то что делает его близким — и это то, что позволяет электричеству течь через него.Изображение магнитного поля взято с Wikimedia Commons.

Еще одна важная вещь, на которую мне нужно обратить внимание, это то, что герконы не просто включаются, когда магнит приближается, и выключаются, когда он удаляется (в случае нормально разомкнутого / выключенного переключателя): они обычно включаются и выключается несколько раз по мере движения магнита, создавая несколько зон включения и выключения. Они также будут реагировать по-разному в зависимости от ориентации магнита (параллельна ли он переключателю или перпендикулярно), его формы (потому что, как мы все учились в школе, магниты разной формы создают вокруг себя разные модели магнитного поля) , и как он движется.Это действительно важно, когда дело доходит до практического применения: вам нужно убедиться, что вы используете правильный магнит и что он двигается именно так, чтобы привести в действие ваш геркон. Например, если вы используете геркон в качестве счетчика, он должен срабатывать только один раз при каждом движении магнита (а не три или четыре раза, что приведет к ложным показаниям). Если вы используете геркон для сигнализации, вы не хотите, чтобы злоумышленник включил сигнализацию на одну секунду, а затем снова выключил ее через секунду, потому что вы поместили магнит не в то место!

Как использовать герконы на практике?

Фото: Некоторые мобильные телефоны с откидной крышкой, такие как этот, включаются и выключаются с помощью герконовых переключателей.В одной части корпуса находится магнит, а в другой — геркон. Телефон выключается, когда геркон находится рядом с магнитом (когда корпус закрыт), и включается, когда геркон и магнит разделяются (когда корпус снова открывается).

Теперь вы, наверное, видите, как включается и выключается раскладушка. когда вы его открываете или закрываете. Имеет нормально замкнутый геркон в нижняя часть корпуса (там, где находится клавиатура) и магнит в верхняя часть (где экран).Когда телефон открыт, трость переключатель и магнит относительно далеко друг от друга. Контакты на герконовый переключатель сдвинут вместе, и мощность течет через Телефон. Однако, если вы закроете корпус, вы повернете магнит близко к геркон, и это раздвигает контакты внутри переключателя. Схема внутри телефон распознает это и аккуратно отключает питание.

Читатели электронных книг, такие как Kindles и Sony Readers, используйте похожий трюк. Поместив их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите они выключаются автоматически, когда вы закрываете крышку — и снова включаются когда вы его открываете.Никакого волшебства тут, конечно, нет: просто язычок в угол устройства электронной книги и магнит в соответствующей части крышки (проверьте сами, подержав рядом скрепку).

Фото: Упрощенная концепция охранной сигнализации: вы просто устанавливаете геркон (подключенный к цепи сигнализации) к одной части двери и магнит к другой части. Разделение двух вещей щелкает переключателем и вызывает тревогу.

Вы можете увидеть, как та же идея будет работать в дверях сейфа нашего банка: вы бы просто поместите геркон на дверной коробке и магнит на дверь.Открытие двери разделит магнит и трость переключатель, в результате чего контакты переключателя пружинят вместе и срабатывают будильник. Вы можете построить герконовые переключатели внутри маленьких частей пластик, так что их там даже не видно — идеально подходит для всех видов безопасности Приложения.

Фото: коровы LEGO®, управляемые герконом. Фото любезно предоставлено Биллом Уордом, опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons.

Герконы можно использовать и по-другому.LEGO® энтузиаст Билл Уорд, который руководит великолепным Блог Brickpile (и страницу с фотографиями на Flickr), построил эти гениальные роботизированные коровы для его модели железная дорога. Когда проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проезжает. Целый вещь работает геркон. Головой каждой коровы управляет небольшой электродвигатель, который подключен к цепи, в которой есть нормально разомкнутый геркон. Геркон расположен рядом с железнодорожный путь и небольшой магнит прикреплен к стороне поезда.Когда поезд проезжает мимо язычкового переключателя, магнит заставляет контакты замыкаются и активирует цепь, которая включает головы. Насколько это аккуратно? Некоторые люди настолько изобретательны!

Есть сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в стиральные машины и посудомоечные машины используют плавающие магниты, которые подпрыгивают мимо язычковых переключателей, чтобы выключить клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконовые переключатели иногда также устанавливаются на вращающихся рычагах в посудомоечных машинах, чтобы определять, когда они застревают, и в термальных выключателях в электрических душах (чтобы остановить нагрев воды до опасного уровня).Анемометры с вращающимися чашками имеют внутри герконовые переключатели, которые измеряют скорость ветра. Когда чашки вращаются, они заставляют геркон вращаться мимо магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются чашки и тем чаще герконовый переключатель включается и выключается. Электронная схема подсчитывает количество импульсов в секунду и использует это для определения скорости ветра.

Изображение: Типичный расходомер с герконовым переключателем работает примерно так. Есть труба, по которой течет жидкость (1), внутри которой установлено лопастное колесо (2).Когда жидкость течет, лопасть вращается и заставляет вращаться магнит (3). Вращающийся магнит размыкает геркон (4). Затем, когда он вращается и представляет свой противоположный полюс (5), магнит снова замыкает переключатель (6). Герконовый переключатель, попеременно открывающийся и замыкающийся, посылает в цепь импульсы электрического тока. Подсчитав скорость поступления импульсов, схема может измерить расход. Если ток полностью прекращается или течет все время, вы знаете, что жидкость перестала двигаться, что может указывать на застревание или закупорку.

Кто изобрел герконы?

Как и многие другие великие изобретения, герконы родились в Bell Laboratories, изобретенные там в середине 1930-х годов Уолтером Б. Элвудом . Его первоначальная заявка на патент на электромагнитный переключатель была подана 27 июня 1940 года и официально предоставлена ​​2 декабря 1941 года. Прочитав патент Элвуда, очень легко узнать геркон, который все еще широко используется сегодня: «Когда внешняя магнитная сила К этому блоку применяются два магнитных элемента, которые образуют часть магнитной цепи… перемещаются вместе … поскольку внешняя магнитная сила действует, уменьшая воздушный зазор между двумя упомянутыми магнитными элементами «.

Изображение: оригинальная конструкция язычкового переключателя Уолтера Элвуда из патента США: 2264746: Электромагнитный переключатель. Это немного отличается от приведенного выше, переключение между двумя разными цепями, при этом одна из них всегда включена. У нас есть два немагнитных контакта слева (1,2) и магнитный контакт (3,4) справа, который переключается между ними при приближении магнита.Контакты разделены изолирующей прокладкой (5). Оригинальное изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США. (Обратите внимание, что я немного раскрасил и упростил оригинал, чтобы облегчить восприятие.)

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Практические проекты

Вы найдете немало примеров использования язычковых переключателей на неизменно превосходном веб-сайте Instructables и в популярных книгах Evil Genius; Вот несколько примеров для начала:

Книги

• Датчик Arduino и Raspberry Pi Проекты Роберта Чина для злого гения.McGraw Hill, 2017. Некоторые из проектов в этой книге включают подключение язычковых переключателей к Arduinos и Pis (есть полные инструкции для звуковой сигнализации дверного переключателя).
• СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта. Maker Media, 2015. Отличная практическая книга, которая даст толчок вашему хобби электроники. В главе 3 есть простое введение в герконы.
• Проекты Raspberry Pi Эндрю Робинсона и Майка Кука. John Wiley & Sons, 2014. «Глава 13: Домашняя автоматизация» описывает дверной датчик с герконовым переключателем, подключенный к Raspberry Pi.
• Практическая электроника для изобретателей Пола Монка. McGraw-Hill, 2016. Переварив MAKE: Electronics , вы захотите перейти к чему-то более глубокому; это хорошее место, чтобы пойти дальше.
• Электроника: первый курс Оуэна Бишопа. Newnes, 2011. Простой для понимания (хотя и довольно сухой) учебник, объясняющий все основные компоненты, включая герконы.

Патенты

Попробуйте эти для более глубоких технических подробностей:

• Патент США 2264746: Электромагнитный переключатель Уолтера Элвуда, 2 декабря 1941 г.Оригинальный патент на герконовый переключатель Элвуда (как на фото выше).
• Патент США 3283274: кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 года. Более сложный дизайн.
• Патент США 4 038 620: Магнитный геркон, авторство Б. Эдварда Шлезингера-младшего и Чарли Дуэйна Маринера, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным язычком и одним немагнитным.
• Патент США 3 348 175: Нормально замкнутый геркон, Энтони Дж. Уилкис, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально замкнутого переключателя.

Видео

Благодарности

Я очень благодарен Морису Баэнену из Comus Technology B.V. за предложения по улучшению этой статьи.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Сохраните эту страницу на будущее или поделитесь ею, добавив в закладки:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Герконовые переключатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howreedswitcheswork.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

A Руководство по проектированию герконов

Если вы когда-либо использовали ноутбук или раскладушку, вы, возможно, задавались вопросом, как экран переходит в спящий режим после того, как вы закрываете устройство. Или, может быть, вам интересно, почему экран планшета включается каждый раз, когда вы открываете его защитную крышку. В основе этих функций лежит оригинальное устройство, называемое герконом.

Что такое геркон? Герконы размыкают и замыкают электрические цепи под воздействием магнитного давления.Например, у ноутбуков обычно есть магниты вверху экрана и внизу клавиатуры; когда ноутбук открыт, магниты находятся далеко друг от друга, но когда он закрывается, магниты соединяются, прерывая электрическую цепь, питающую ноутбук, и заставляя его переходить в спящий режим.

Герконы

находят широкое применение: от кардиостимуляторов до автомобильных выхлопных датчиков и игрушечных световых мечей. Ниже мы описали технологию, используемую при создании герконов, а также некоторые из наиболее распространенных областей их применения.

---

Как работают герконы?

Щелкните, чтобы просмотреть в полном размере.

В механических устройствах электрические токи протекают только через замкнутые цепи. Когда что-то разрывает цепь, электрический ток прекращается.

Геркон содержит два электрических контакта, которые при соединении замыкают цепь. Эти контакты сделаны из ферромагнитного материала, обычно железа, который легко намагничивается. Производители покрывают переключатели износостойким металлом для долговечности, а затем заключают их в тонкую стеклянную трубку или оболочку, заполненную азотом или другими инертными газами, такими как гелий, ксенон или аргон, чтобы защитить их от ржавчины и загрязнений.В зависимости от конструкции переключателя эти контакты либо соединяются, либо разъединяются под действием внешних магнитных полей.

Герконы

бывают двух основных типов: нормально разомкнутые и нормально замкнутые.

Герконы с нормально разомкнутыми контактами

В конструкции герконового переключателя Normally Open переключатель по умолчанию находится в разомкнутом положении, разрывая цепь. Когда внешний магнит приближается, он поляризует два контакта, позволяя им притягиваться друг к другу и защелкиваться.Это замыкает цепь, активируя электрический поток. Когда внешний магнит удаляется, жесткие контакты возвращаются в исходное положение, тем самым разрывая цепь и останавливая электрический ток.

Нормально замкнутые герконовые переключатели

Нормально замкнутые герконы работают по тому же принципу, за исключением того, что в переключателе используется встроенный магнит, чтобы удерживать два контакта в поляризованном состоянии. Это означает, что положение переключателя по умолчанию — держать цепь замкнутой, позволяя электрическому току течь непрерывно.Когда приближается внешний магнит с обратной полярностью, он нейтрализует магнитное поле встроенного магнита. Это приводит к тому, что два контакта теряют полярность, и они отрываются друг от друга в исходное положение без намагничивания (где они были бы в нормально разомкнутой конструкции). Это разрывает цепь, останавливая электрический ток.

Чем конструкция герконов отличает их от других типов магнитных переключателей? Герконовые переключатели отличаются от их твердотельных аналогов несколькими отличительными факторами.

Переключатели на эффекте Холла сочетают в себе элемент, чувствительный к Холлу, со схемой для контроля и реагирования на величину магнитного поля. Это означает, что для эффективной работы переключатели на эффекте Холла должны иметь постоянный источник питания.

Когда к герконовому переключателю или переключателю на эффекте Холла добавляются дополнительные схемы, такие как триодные устройства переменного тока (или симисторы для краткости) или транзисторы, они также требуют постоянного электрического тока для эффективной работы. Все эти переключатели отличаются от простых герконов, которые вместо этого представляют собой пассивный компонент, для работы которого не требуется постоянный источник питания.

Герконы

доступны в различных размерах, в зависимости от номинальных характеристик их контактов. Номинальные характеристики контактов могут варьироваться от 3 ВА до 100 ВА, чтобы приспособиться к разнообразному диапазону коммутируемых нагрузок.

---

Преимущества использования герконов

Герконовые переключатели потребляют гораздо меньше энергии, чем другие альтернативные электронные переключатели. Их простая конструкция также значительно упрощает тестирование вне цепи.

Герконы

обладают рядом дополнительных преимуществ, таких как:

Надежность и долговечность

Простая конструкция герконовых переключателей

означает, что они выходят из строя реже, чем другие схемы, а их защитные кожухи гарантируют, что они могут работать в различных средах.Эти факторы означают, что герконы могут эффективно работать десятилетиями. Из-за этого они часто используются в цифровых устройствах включения / выключения, таких как датчики закрытия дверей. Геркон может иметь срок службы в миллионы циклов переключения.

Точность магнитной чувствительности

Точки переключения магнитной чувствительности герконов

обеспечивают более высокий уровень точности по сравнению с твердотельными датчиками. Это делает герконовые переключатели оптимальным выбором для приложений, которые работают в очень изменчивых средах.

Простая настройка

Твердотельные переключатели обычно выпускаются в универсальных форматах. Напротив, благодаря присущей им простоте конструкции, вы можете легко настроить герконы в соответствии со спецификациями каждого конечного продукта.

---

Герконовый переключатель Руководство по проектированию

Герконовые переключатели и установочный фитинг

При реализации герконов инженеры должны учитывать требования к конструкции конечного продукта. Ниже приведены некоторые из наиболее важных факторов, влияющих на конструкцию герконового переключателя.

Требования к электрооборудованию

Инженеры должны определить максимальный коммутируемый ток, напряжение и мощность, которые могут выдержать контакты герконового переключателя. Контактная дуга или электрический разряд, который пересекает зазор между разделенными контактами, может повредить компоненты переключения и вызвать перенос металла, сокращая срок службы переключателя.

Контакты должны быть изготовлены из материала, способного выдерживать требуемые электрические токовые нагрузки. Кроме того, для коммутируемого напряжения более 250 В обычно требуется геркон с внутренним вакуумом или сжатым газом.

Инженеры

также должны учитывать, будет ли герконовый переключатель работать при нагрузках переменного или постоянного тока, какова будет минимальная коммутируемая мощность и будет ли герконовый переключатель выдерживать свой ожидаемый срок службы при предполагаемых электрических нагрузках.

Факторы окружающей среды

Герконы

могут работать с различными настройками. Однако важно определить вероятную среду для использования конечного продукта и соответственно выбрать правильные переключатели для конструкции.

Герконы наиболее чувствительны к ударам и вибрации вдоль оси, по которой перемещаются переключающие компоненты.Если ожидается, что при вводе переключателя в действие регулярно будет происходить чрезмерный механический удар, следует позаботиться о выборе геркона подходящего размера, который лучше всего выдержит ожидаемый удар. В крайних случаях может быть лучше рассмотреть возможность использования переключателя на эффекте Холла, поскольку он не использует никаких механических контактов в его твердотельной конструкции.

Инженеры должны тщательно рассмотреть возможность контакта или влияния внешних магнитных полей или черных металлов. Например, могут ли расположенные рядом катушки, двигатели или батареи нарушить магнитное поле переключателя? Если это так, это может привести к непредсказуемому поведению, и следует принять меры для удаления любого из этих паразитных магнитных полей из области, где используется переключатель.

---

Отличия MagneLink

Герконы

— это элегантные, универсальные и экономичные решения для многих дизайнерских дилемм. В MagneLink, Inc. мы предлагаем высококачественные индивидуальные решения для язычковых переключателей для клиентов по всей стране и по всему миру. Наши клиенты полагаются на наши лучшие предложения по магнитным переключателям более 25 лет.

Если вы хотите узнать больше о нашем ассортименте язычковых переключателей, свяжитесь с нами сегодня. Мы уверены, что после того, как вы почувствуете разницу с MagneLink, вам больше не захочется идти.

Применение герконового переключателя и герконового датчика

Герконовые переключатели в системах безопасности

Герконы

могут использоваться для сигнализации положения дверей, гаражных ворот, лифтов, окон, световых люков и ворот, а также для определения того, взбирается ли кто-то на забор или убирает ценные вещи. Датчики герконового переключателя могут ограничивать доступ к панелям оборудования, предотвращать удаление ценных компонентов системы, определять скопление воды или других жидкостей или сейсмическое движение.

Герконовые переключатели в бытовой технике

Герконовые переключатели используются в качестве датчиков уровня жидкости в кофеварках, посудомоечных машинах, стиральных машинах и водонагревателях или в качестве датчиков температуры в плитах или пароварках.Их также можно использовать в качестве датчиков приближения в дверях приборов, панелях доступа и велосипедных одометрах.

Герконовые переключатели в автомобильной промышленности

Геркончатые переключатели используются в датчиках уровня жидкости в бачках тормозной жидкости и для контроля уровня моторного масла. Они также используются в датчиках скорости для управления двигателем и усилителем рулевого управления. В автоматических дверных замках, подушках безопасности, стояночных тормозах, датчиках приближения сидений, дверей и капота также используются герконы.

Герконы в робототехнике и автоматизации

Герконы

используются в качестве датчиков приближения для управления движением робота, скоростью конвейера, местоположением и углом. Они могут определять, открыты или закрыты клапаны, направляющие, бункеры и двери, а также заполнены ли контейнеры или конвейеры. Датчики Reed сообщают о положении и перемещении товаров в торговых автоматах. Герконовые переключатели могут использоваться для измерения расхода жидкости и уровней жидкости в суровых условиях.

Герконовые переключатели в суровых условиях

Герконы

герметичны, долговечны, проверены и точны. Они могут выдерживать резкие перепады температур и удары до 30G. Герконовые переключатели устойчивы к высокой влажности, брызгам морской соли, токсичным газам, опасным химическим веществам, а также атмосфере, содержащей пыль или частицы. Герконы не нужно включать в выключенное положение.

Выбор герконов для медицинских устройств

Standex Electronics, Цинциннати, Огайо

Миниатюризация медицинских устройств дает ощутимые преимущества как врачам, так и пациентам.Например, таблетки для таблеток меньшего размера легче проглатываются. Точно так же слуховые аппараты меньшего размера менее инвазивны и, следовательно, более удобны для пользователя. Но прежде чем любое из этих устройств — и многие другие подобные им — можно будет уменьшить в размерах, их компоненты должны быть уменьшены. Магнитные герконы все чаще используются, чтобы позволить производителям уменьшить занимаемую ими площадь при сохранении высокой чувствительности и рабочих характеристик.

Рис. 1 — Несмотря на свой небольшой размер, микроминиатюрный геркон очень чувствителен — магнитная палочка, проходя через кулачок для таблеток, включает аккумулятор и активирует кулачок для таблеток после того, как он вставлен на место.Камеры в форме таблеток позволяют врачам заглядывать внутрь пациента, чтобы определить, что происходит в желудочно-кишечном тракте, что позволяет более точно ставить диагноз, прежде чем брать скальпель. Маленькие таблетки для таблеток легче проглатывать — и, таким образом, они вызывают меньше стресса и физических проявлений, связанных со стрессом (более высокое кровяное давление, учащенное сердцебиение и т. Д.). Ограничение переменных, которые врачи должны учитывать при постановке диагноза, позволяет им принимать более обоснованные решения и ставить более точные диагнозы.

Заглянув внутрь этого уникального устройства, можно увидеть, что важной частью диагностического устройства — и ключевым элементом при его уменьшенных размерах — является герконовый магнитный переключатель, который включает и выключает камеру. Активация камеры осуществляется путем проведения магнитной палочки над той частью тела пациента, где находится кулачок для таблеток (когда он достиг желаемого места назначения). Включение камеры, когда она достигнет места назначения, позволяет использовать меньшие батареи, что, в свою очередь, уменьшает общий размер устройства.

Герконовые магнитные переключатели герметичны и обычно заправляются азотом. Эти особенности дают коммутатору возможность выполнять миллионы циклов переключения без ухудшения функции переключения. Серия Standex SR4J представляет собой версию GR150 для поверхностного монтажа — герконового переключателя длиной 3,7 мм (самого маленького в мире) в литой конфигурации для поверхностного монтажа.

Рис. 2 — Миниатюрные компоненты, такие как самый маленький в мире герконовый переключатель, показанный здесь, помогают уменьшить размер медицинских устройств.Чувствительность переключателя также является важным фактором. Переключатель серии SR4J, который используется в приложениях с кулачковым механизмом, может похвастаться максимальным диапазоном чувствительности 3/5 ампер-оборота (начальный) и доступен в производственном диапазоне от 3 до 20 AT. Большая чувствительность означает, что на палочку, которая активирует переключатель, требуется меньше энергии, когда таблеточный кулачок находится на месте, что снижает воздействие на пациента. В дополнение к малой занимаемой площади и узкому диапазону чувствительности серия SR4J очень отзывчива — с типичным временем работы 0.2 миллисекунды и время восстановления 0,1 миллисекунды (типичное значение). Их максимальная мощность составляет 1 ВА. Коммутационный ток (макс.) 0,05 А, постоянный ток является стандартным, как и номинальный ток переноса (макс.) 0,5 А, постоянный ток. Имея рабочий диапазон от -40 ° C до +125 ° C, SR4J хорошо подходит для использования там, где для бесконтактного определения положения требуются малый размер и чувствительность.

В то время как производители медицинского оборудования хотели бы иметь компоненты меньшего размера, уменьшение размера может быть сложной задачей.Для производства GR150 и SR4J для крупносерийного производства компания Standex Electronics разработала новую производственную систему на основе микроэлектроники как для производственных, так и для тестовых процессов.

Миниатюризация внутренних устройств, включая внутриушные (ITE) и заушные (BTE) слуховые аппараты, повышает комфорт пациента, поскольку эти устройства меньшего размера менее заметны при размещении внутри тела. Магнитные герконы используются в слуховых аппаратах для обнаружения использования телефонов (и сотовых телефонов), автоматически настраивая слуховой аппарат для получения оптимального звука.Магнитные герконы также используются для дистанционного ручного переключения усиления усилителя слухового аппарата.

Как и в случае с камерой-таблеткой, чувствительность также жизненно важна для успеха герконовых переключателей для слуховых аппаратов, что позволяет использовать менее мощные и потенциально меньшие магнитные устройства на телефонах и сотовых телефонах, уменьшая их размер и стоимость.

Долговечность и длительный срок службы герконовых переключателей с учетом их работы в герметичной среде еще более важны для пользователей слуховых аппаратов.Миллионы безотказных циклов переключения обеспечивают, как правило, 20-летний срок службы.

Преимущество применения герконов в медицинских устройствах состоит в том, что они имеют управляемый магнитный гистерезис, который может стать важным, например, в сложной магнитной цепи предохранительного переключателя. Эта конструкция системы обычно включает в себя отдельный узел постоянного магнита, и важные магнитные переменные включают сам магнит, переменные расстояния, температуру, близлежащие магнитные материалы, переменные положения и магнитную чувствительность узла переключателя.

Спецификация узла магнитного геркона обычно включает «чувствительность к включению» — втягивание с верхним и нижним пределами. Эта переменная обычно указывается в AT (ампер-оборотах). «Чувствительность к открытию» — Drop Out, иногда не указывается или, если она указана, указывается как максимальное или минимальное значение. В определенных пределах можно указать «чувствительность к открытию» в виде диапазона или в процентах от «чувствительности к закрытию». Возможность управления гистерезисом герконового переключателя может существенно уменьшить одну важную магнитную переменную в конструкции магнитной системы.

Магнитные герконы могут использоваться в тех случаях, когда медицинское устройство оснащено электроникой низкого напряжения. Этот факт может существенно снизить стоимость и / или размер узла датчика или переключателя, в котором используется герконовый переключатель.

Диапазон рабочих температур может быть важной переменной в приложениях магнитных датчиков. В приложении, которое включает в себя сложную магнитную цепь, а также широкий диапазон рабочих температур, необходимо обращать внимание на эту переменную по мере разработки.Постоянные магниты увеличивают свою мощность при более низких температурах и уменьшают свою мощность при более высоких температурах. Кроме того, способность язычкового переключателя воспринимать магнитный поток увеличивается при более низких температурах и уменьшается при более высоких температурах. DOE для магнитных цепей в медицинских приложениях всегда должны включать подробные испытания при экстремальных рабочих температурах.

Если группа разработчиков решает основные переменные магнитной цепи и операционной системы на раннем этапе проектирования, конструкции системы 6 сигм вполне осуществимы.

Миниатюризация медицинских устройств дает много преимуществ как пациентам, так и врачам, и обзор магнитных герконов может стать отличным местом для начала процесса уменьшения размеров.

Эта технология была разработана компанией Standex Electronics, Цинциннати, Огайо. Для получения дополнительной информации щелкните здесь .

---

Medical Design Briefs Magazine

Эта статья впервые появилась в мартовском номере журнала Medical Design Briefs за март 2012 года.

Читать статьи в этом выпуске здесь.

Другие статьи из архивов читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ

Что такое геркон?

---

О компании Reed Switch Developments Corp: Что такое герконовый переключатель?

Мы приглашаем вас узнать больше о Reed Switch Developments Corp. и нашем основном предложении продукции — датчике герконового переключателя на магнитной основе. Начнем с ответа на очень распространенный вопрос: «Что такое геркон?»

---

Что такое геркон?

Геркон — это электрический переключатель

Термин «геркон» может относиться либо к небольшому стеклянному электрическому компоненту, как показано на приведенном выше чертеже, либо к полной сборке, основанной на этом типе, или к подобному компоненту.На этой странице «геркон» будет использоваться для обозначения компонента и его функций. Но в целом то, что верно для компонента герконового переключателя, верно и для всей сборки.

Геркон работает от магнитного поля

Как любой электрический выключатель, геркон — это устройство, используемое для управления потоком электричества. Если геркон разомкнут, электричество не течет; если выключатель замкнут, течет электричество. Но в отличие от большинства других типов переключателей, герконовые переключатели не требуют, чтобы кто-то или что-то им физически управляло.Герконовые переключатели работают в непосредственной близости от магнитного поля. Чтобы изменить состояние язычкового переключателя с разомкнутого на замкнутое или наоборот, источник магнитной энергии просто должен пройти достаточно близко к переключателю, чтобы вызвать срабатывание. Источником магнитной энергии или исполнительным механизмом обычно является простой магнит. Из-за этого герконы часто называют магнитными переключателями, бесконтактными переключателями или датчиками приближения.

Геркон не имеет механического износа

Одной из уникальных характеристик герконов является высокая скорость переключения без механического износа.Это означает долгий срок службы и исключительную надежность; что делает их исключительно рентабельными. Кроме того, герконы очень универсальны, просты в установке, компактны и не требуют напряжения питания для работы.

Герконовые переключатели могут приводиться в действие через цветные металлы Герконы

могут приводиться в действие через цветные (немагнитные) материалы, такие как дерево, алюминий, пластик и нержавеющая сталь, при условии, что магнитное поле привода достаточно сильное, чтобы дотянуться до переключателя через толщину материала. .Это означает, что герконовый переключатель может быть заключен или спрятан в герметичной среде и приведен в действие извне без ущерба для переключателя, защищенных компонентов или материалов внутри корпуса.

Герконовые переключатели также могут использоваться с черными металлами

Хотя это, как правило, не рекомендуется, герконы также можно использовать с черными (магнитными) материалами, такими как сталь и железо, но особое внимание следует уделить тому, как на магнитное поле привода будут влиять окружающие материалы.

No related posts.