Как это работает. Геркон

Фото: «Росэлектроника»

В этом году «Росэлектроника» выпустила пятимиллиардный геркон. Сегодня холдинг Ростеха экспортирует эти электронные компоненты в 55 стран. На фоне пандемии и временной приостановки производства за рубежом спрос на российские герконы особенно вырос.

Появившись в середине прошлого столетия, герконы завоевали электронную промышленность. Эти миниатюрные приборы можно встретить в технике любой сложности – от космической ракеты до стиральной машины. Несмотря на такую огромную популярность, об устройстве и принципе действия герконов мало кто может рассказать. Что такое герконы и как они работают – разбираемся в нашем материале.
 

Как появились герконы

В любой электроаппаратуре можно встретить коммутационные устройства или по-простому – контакты. С целью сделать такие соединения более надежными и долговечными были созданы магнитоуправляемые герметизированные контакты. Эти маленькие устройства получили название «герконы», собранное из сокращений двух слов – «герметизированный» и «контакт».

Первый магнитоуправляемый контакт появился еще в 1922 году. Его автором стал петербуржский профессор Валентин Коваленков. По сути, контакт Коваленкова работал как геркон, только без герметизирующей оболочки. «Облачить» магнитоуправляемый контакт в герметичную оболочку было предложено в 1936 году. Независимо друг от друга это догадались сделать профессор Ленинградского электротехнического университета С. К. Улитовский и инженер американской компании Bell Telephone Уолтер Эллвуд. По тем временам изобретение оказалось невостребованным, кроме того, производство казалось слишком сложным технически. В середине прошлого века во время массовой телефонизации стало ясно – без герконов не обойтись.

Первые советские герконы были созданы в 1958 году в ленинградском НИИ проводной связи. В ноябре 1966 года Министерство электронной промышленности СССР решает наладить специализированное производство герконов на заводе в Рязани. Планы были амбициозными – к 1975 году предприятие должно было выдавать до 25 млн герконов ежегодно.

В наши дни Рязанский завод металлокерамических приборов (РЗМКП), предприятие холдинга «Росэлектроника», остается единственным в России производителем герконов и входит в тройку крупнейших в мире. Изделия экспортируются в 55 стран, обеспечивая долю в 14% глобального рынка. Самым массовым и востребованным на мировом рынке герконом является МКА-14103 – с 2000 года было выпущено и отгружено около двух миллиардов изделий этого типа.

 

Конструкция, виды и принцип действия

Все герконы устроены практически одинаково – это герметичная стеклянная колба, внутри которой находится контактная группа. Контакты представляют собой магнитные сердечники, которые вварены в торцы колбы, а их наружные концы могут подключаться к внешней электрической цепи.

Функционально герконы, как и обычные контакты, могут быть замыкающими и работающими на размыкание. Наибольшее распространение получил геркон с контактами на замыкание или «нормально разомкнутый». Рассмотрим подробнее его устройство и принцип действия. Итак, он представляет собой стеклянную колбу, в которой находятся две железные пластинки. Каждый контакт выполнен из ферромагнитной проволоки диаметром от 0,5 мм в зависимости от мощности и размера геркона. Сами контактирующие поверхности покрыты благородным металлом: золотом, рутением, палладием, родием, серебром и сплавами на их основе. Такое покрытие уменьшает переходное сопротивление и повышает коррозионную стойкость контактов. Когда «разомкнутый» геркон попадает в магнитное поле, контакты-пластинки намагничиваются, притягиваются и замыкаются.

Схема работы геркона

Прямо противоположно действует геркон, работающий на размыкание, или «нормально замкнутый» геркон. В этом случае при воздействии магнитного поля контакты отталкиваются друг от друга, размыкая электрическую цепь.

Герконы различаются и по размеру. В последние годы наблюдается тенденция к применению миниатюрных герконов – с длиной колбы менее 10 мм. При таких размерах повышается чувствительность, быстродействие, резонансная частота, снижается время дребезга. К примеру, на рязанском предприятии «Росэлектроники» налажено производство миниатюрных герконов с размерами баллона 7 мм.

Если герконы идут в паре с электромагнитом, конструкцию, объединяющую геркон и электромагнит, называют герконовым реле.

 

Преимущества и перспективы герконов

При сравнении обычных открытых коммутирующих контактов с герконами преимущество будет на стороне герконов. Последние имеют чуть ли не в сто раз большую надежность, а срок службы некоторых герконов доходит до 5 млрд срабатываний, что намного выше по сравнению с обычными контактами. При этом герконы очень быстры – у некоторых образцов время срабатывания не превышает двух миллисекунд.

Достоинства герконов покрывают недостатки, тем не менее, они существуют. Во-первых, это небольшая коммутируемая мощность. Кроме того, к недостаткам можно отнести хрупкость стеклянной колбы. Для решения этой проблемы РЗМКП начал выпуск герконов нового поколения – в дополнительной пластиковой оболочке.

Рост популярности герконов начался еще 1970-е годы, а их массовое применение в различных изделиях продолжает расти и по настоящее время. Они успешно конкурируют с другими технологиями − датчиками Холла, MR и GMR-резисторами, не уступая своих лидерских позиций. Герконы широко применяются в различных датчиках, электромагнитных реле, переключателях и других устройствах. Их можно найти абсолютно везде – в бытовой технике, медицинском оборудовании, автомобильной, авиационной и ракетно-космической отраслях. Ежедневно мы наблюдаем сотни наглядных примеров работы герконов – когда открывается крышка ноутбука, закрываются двери лифта, включается стиральная машина, взлетает самолет… Перечень может быть практически нескончаемым.

Автор: Александр Макеев

технические характеристики, принцип работы, применение

Любые механические контакты подвержены износу. Чтобы уменьшить влияние этого деструктивного фактора, в первой половине прошлого века было разработаны магнитоуправляемые коммутационные устройства, контактная группа которых помещалась в вакуумную колбу. В СССР такие элементы получили название «Геркон», по сокращению от «герметизированный контакт», в англоязычной технической документации принято название «reed switch».

Давайте рассмотрим принцип действия этих устройств, конструкцию, основные характеристики, достоинства и недостатки. В завершении статьи будет приведена пара полезных схем, где используются герконы.

Внешний вид и особенности конструкции

Данные устройства представляют собой контактную группу, изготовленную на основе ферримагнитного материала, которая помещается в стеклянную колбу. Из нее откачен воздух (созданы условия максимально приближенные к вакууму), как вариант возможно наполнение инертным газом. Внешний вид устройства и его обозначение на принципиальных схемах представлены ниже.

А) внешний вид геркона; В) обозначение на принципиальных схемах

С конструктивным исполнением, можно ознакомиться на рисунке 2.

Конструкция геркона

Обозначение:

• А – выводы устройства.
• В – стеклянная колба.
• С – контактная группа.
• D – инертный газ или вакуум.

Разновидности

Коммутационные устройства данного класса принято разделять в зависимости от устройства контактной группы на следующие виды:

1. Элементы с нормально-разомкнутыми контактами (внешний вид такого устройства показан на рис. 1).
2. Элементы с нормально-замкнутым контактом.
3. С переключающимся контактом.

Помимо функциональных признаков, перечисленных выше, имеются и технологические, разделяющие герметичные коммутирующие устройства на две группы: сухие и ртутные. Отличительная особенность последних заключается в том, что внутри колбы содержится капля ртути. Она служит для «смачивания» контактной группы, это позволяет существенно снизить переходное сопротивление и вибрацию (дребезг) контактов при коммутации, что положительно отражается на качестве контакта.

Принцип действия

Срабатывание устройства (замыкание, размыкание или переключение контактов) требуется воздействовать на элемент магнитным полем, напряженность которого будет достаточной для коммутации. В качестве источника такого поля может выступать обычный или электромагнит.

Под воздействием силовых линий происходит намагничивание контактов и по преодолению порога упругости они коммутируют цепь.

Принцип работы нормально-разомкнутого геркона

Соответственно, как только на контактную группу перестанет действовать магнитное поле, она вернется в исходное состояние. То есть, функционально контакты помимо своего прямого назначения играют роль магнитопровода и упругого элемента.

Устройства с нормально-замкнутыми контактами действуют несколько иначе. Их ферримагнитные упругие элементы, попадая под воздействие магнитного, поля приобретают одинаковый заряд, что заставляет их отталкиваться, разрывая контакт.

Принцип действия нормально-замкнутого геркона

Иногда в таких коммутаторах только один упругий элемент выполнен из ферримагнитного сплава, в результате приближения магнита он притягивается к нему, отключая цепь.

Подобный принцип задействован в герконах с переключающей группой контактов, в котором два из них изготавливаются из магнитного материала. Под воздействием магнита они притягиваются друг к другу, а немагнитный контакт остается в исходном положении. В результате происходит перекоммутация цепи.

Срабатывание переключающего геркона

Основные параметры

Свойства герметичных коммутаторов определяются механическими и электрическими параметрами. К первым относятся:

• N_max – число, указывающее максимально допустимое количество срабатываний без изменения основных характеристик.
• V_cp – величина отображающая интенсивность поля необходимую для реакции устройства. В технической терминологии данную характеристику называют магнитодвижущей силой.
• V_отп – величина соответствующая силе размыкания.
• t_cp — время, необходимое на срабатывание контактной группы.
• t_отп – интервал времени, необходимый на отпускание.
•  Последние два параметра наиболее значимые из механических характеристик, поскольку описывают скорость коммутации.
• Теперь перечислим основные электрические характеристики:
• R_K – сопротивление между контактами в замкнутом состоянии.
• R_ИЗ – сопротивление разомкнутых контактов.
• U_ПР – напряжения пробоя, данная характеристика зависит как от предыдущего параметра, так и расстояния между группой контактов. Помимо этого на электрическую прочность влияет наполнение колбы.
• P_max – коммутируемая мощность.
• C_K – емкость, образуемая разомкнутыми контактами.

Как осуществляется управление?

Управлять герметичным коммутатором можно двумя способами:

• используя постоянный магнит;
• воздействуя катушкой, подключенной к постоянному источнику тока.

В первом варианте управление может осуществляться путем линейного или углового перемещения постоянного магнита. Также встречается способ, при котором поле перекрывается при помощи специальной шторки.

В качестве примера использования способа управления при помощи магнита можно привести датчики уровня, а также положения, охранную сигнализацию и т.д.

Второй вариант позволяет создать реле на основе геркона. В отличие от традиционной конструкции, такое устройство будет более надежным и долговечным, поскольку практически не содержит в себе подвижных механических элементов. Что касается небольшого количества контактных групп, то этот недостаток легко устраняется путем увеличения количества задействованных герконов.

Упрощенное изображение конструкции герконового реле

Примером применения данного способа управления может служить токовое реле на основе геркона. Оно представляет собой катушку, намотанную проводом толстого сечения, внутри которой размещается герметичный коммутатор. Данное приспособление может служить в качестве защитной системы от перегрузки в цепях постоянного тока. Чувствительность прибора легко регулировать путем линейного перемещения коммутатора внутри катушки.

Плюсы и минусы

Любая конструкция помимо преимуществ не лишена недостатков. Зная сильные и слабые стороны устройства можно найти оптимальную сферу для его применения. Давайте рассмотрим, в чем заключается преимущества герметичных коммутаторов, к таковым свойствам можно отнести:

• Высокую надежность коммутации. Она практически на два порядка превышает этот показатель у открытых контактных групп. Это достигается за счет высокого сопротивления между разомкнутыми контактами (R_ИЗ), оно может исчисляться десятками МОм. Немаловажную роль играет и показатель электрической прочности (U_ПР), напряжение пробоя у некоторых моделей превышает 10 кВ.
• Быстродействие также является неоспоримым преимуществом. Частота коммутации многих моделей приближается к 1 кГц. Что касается параметров, описывающих скорость коммутации, то они находятся в следующих диапазонах: t_cp — от 0,4 до 1,8 мс, t_отп – от 0,25 до 0,9 мс, что намного превышает подобные характеристики открытых контактных групп.
• Долговечность, число срабатываний исчисляется миллиардами, ни одна открытая контактная группа даже близко не может приблизиться к этому рубежу.
• Данный тип коммутаторов нетребователен к согласованию с нагрузкой.
• Управление может производиться без использования электроэнергии.

Характерные недостатки:

• Низкие показатели коммутируемой мощности.
• Небольшое число контактов.
• Дребезг при срабатывании (конструкции «мокрого» типа избавлены от этого недостатка).
• Большие размеры для современной радиотехнической базы.
• Недостаточная прочность стеклянной колбы.
• Чувствительность к воздействию внешних магнитных полей.

Несмотря на явное преобладание положительных качеств, данные устройства постепенно вытесняются полупроводниковыми аналогами, такими как датчики Холла. Отсутствие дребезга, небольшие размеры и более высокая прочность сыграли решающую роль.

Примеры практического применения в быту

Как и было обещано в начале статьи, приводим пару полезных схем, в которых используются герконы. Начнем с универсального управления освещением в прихожей. Принцип работы заключается в следующем: при открытии входной двери автоматически включается свет, и спустя несколько минут выключается. При достаточном уровне освещения, свет в прихожей не включается.

Схема управления освещением прихожей

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 68 кОм, R2 – 33 кОм, R3 – 470 кОм, R4 – 10 кОм, R5 – 27 кОм.
• Конденсаторы: С1 – 0,1 мкФ, С2 – 100 мкФ х 25 В, С3 – 470 мкФ х 25 В.
• Стабилитрон и диоды: VD1 – КС212Ж, VD2 и VD3 – КД522 (1N4148), VD4 – КД209 (1N4004).
• Транзисторы: VT1 и VT2 – ÌRF840.
• SG1 – любой обычный герконовый датчик, например, 59145-030.
• FR1 – фоторезистор, подойдет любого типа с сопротивлением на свету не ниже 8 кОм, в темноте – 120-180 кОм.
• Триггер D1 – К561ТМ2 (СD4013).

Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R1, для выбора оптимального времени задержки отключения освещения.

Теперь рассмотрим схему простой домашней сигнализации, где в также используется типовой герконовый датчик для двери.

Простая домашняя сигнализация

Обозначения:

• Резисторы: R1, R2 и R3 – 100 кОм, R4 – 33 кОм, R5 – 100 кОм, R6 – 1 кОм.
• Конденсаторы: С1 – 100 мкФ х 16 В, С2 – 50 мкФ х 16 В, С3 0,068 мкФ.
• Диоды и светодиод: VD1 и VD2 – КД522 (1Т4148), HL1 — АЛ307Б.
• Транзисторы: VT1 – КТ829, VT2 – К361.
• Микросхема: К561ЛА7.
• S1 – герконовый датчик 59145-030.

В качестве сирены используется звуковой оповещатель АС-10.

Питание схемы осуществляется от аккумулятора 12 В, емкостью 4 А*ч.

Как работают герконы (магнитные переключатели)

Как работают герконы (магнитные переключатели)

Вы здесь:
Домашняя страница >
Электричество и электроника >
Герконы

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 27 ноября 2021 г.

Если у вас есть портативный компьютер
или мобильный телефон, который открывается
как раскладушка, вы, наверное, замечали, что она чувствует, когда вы
открыть и закрыть его и соответственно включить или выключить. Но как это
знать? Какой-то переключатель, подключенный к петле, так что
он может обнаружить открытие и закрытие движения? Если это то, что ты
подумайте, вы как минимум наполовину правы! Подумайте об этом более внимательно и
вы увидите, что стандартный переключатель будет довольно сложно подключить в этом
способом — и, вероятно, весьма ненадежным: все эти открывающиеся и закрывающиеся
быстро изнашивался бы. Поэтому вместо этого во многих ноутбуках и телефонах используется недорогая
и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается или выключается, когда поблизости находится магнит. Их также часто используют системы охранной сигнализации и модели железных дорог. Давайте подробнее рассмотрим
как они работают!

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

Содержание

1. Какую проблему решают герконы?
2. Что такое геркон?
3. Как работает геркон?
   • Нормально открытый
   • Нормально закрытый
4. Для чего используются герконы?
5. Кто изобрел герконы?
6. Узнать больше

Какую проблему решают герконы?

Выключатель подобен подъемному мосту в электрическом
схема. Когда переключатель замкнут, «мост» не работает, и электрический ток может
обтекание контура; когда переключатель размыкается, «мост»
вверх и ток не течет. Таким образом, цель переключателя состоит в том, чтобы активировать или
деактивировать цепь в любое время по нашему выбору.

Фото: переключатель «нажми-замкни» устанавливает соединение и замыкает цепь, когда вы его нажимаете; а
пружина заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец. Герконовый переключатель
переключает ток таким же образом, но магнит обеспечивает «толкающее давление» вместо вашего пальца.

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

Предположим, вы хотите подключить банковский сейф, чтобы он
срабатывает сигнализация всякий раз, когда открывается дверь. Как это будет работать на практике? Вам понадобится электрический
контакты на обеих частях дверной коробки, чтобы при открытии двери
цепь будет разорвана, что вызовет тревогу. Но подумайте, как сложно
это было бы сделать надежное электрическое соединение на дверной раме.
А если закрасить? А если бы он испачкался? И разве это не было бы так очевидно
вору, что они смогут легко его отключить? Есть много
способы, которыми электрический контакт может быть переведен в неактивное состояние и
бесполезный. Здесь могут помочь герконы.

Рекламные ссылки

Что такое геркон?

Обычный выключатель имеет два электрических контакта, которые соединяются
вместе, когда вы нажимаете кнопку, и раздвигаются, когда вы ее отпускаете.
Тумблер включает настенные светильники (нажмите два контакта вместе, когда
переключатель находится в одном положении и разведите их, когда переключатель
щелкает в другую сторону.

В типичном герконовом переключателе два контакта (выглядящие как металлические язычки) изготовлены из ферромагнитного материала.
материал (это означает что-то такое же легкое для намагничивания, как железо), покрытый износостойким металлом, таким как родий или рутений (чтобы обеспечить им долгий срок службы при включении и выключении), и запечатанный внутри тонкой стеклянной оболочки, заполненной нереакционноспособным газом. (обычно азот), чтобы защитить их от пыли и грязи. Иногда стекло имеет внешнюю оболочку из пластика для еще большей защиты. Как правило, контакты изготавливаются из сплава никеля и железа, который легко намагничивается (технически мы говорим, что он обладает высокой магнитной проницаемостью), но недолго остается таким (мы говорим, что он имеет низкую магнитную сохраняемость). 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 двигаются (а не только один) и образуют плоскую, параллельную область контакта друг с другом (а не просто соприкасаются в одной точке), потому что это помогает продлить срок службы и надежность переключателя.

Хотя большинство герконов имеют два ферромагнитных контакта, некоторые из них имеют один ферромагнитный и один немагнитный контакт, а некоторые (например, оригинальный геркон Elwood, показанный в конце этой статьи) имеют три контакта.

Фото: еще один вид моего геркона, вид сверху на подвижные контакты в запечатанной стеклянной оболочке. Обратите внимание, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть здесь, что контакты намного шире, чем они кажутся на виде сбоку, показанном на верхнем фото.

Как работает геркон?

Герконы бывают двух основных видов: нормально открытые (нормально выключенные) и нормально замкнутые (нормально включенные). Ключ к пониманию того, как они работают, заключается в том, чтобы понять, что они работают не только как электрический мост, но и как магнитный мост : через них течет магнетизм, а также электричество.

Нормально разомкнутый

Когда вы подносите магнит к геркону, 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 вместе. Неважно, какой конец магнита приблизится первым: контакты все равно поляризуются в противоположных направлениях и притягиваются друг к другу. Такой геркон нормально разомкнут (НО) (обычно выключен), если рядом с ним не расположен магнит, когда он включается, позволяя току течь через него.

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

Нормально замкнутый

Вы также можете получить герконы, которые работают противоположным образом: два контакта обычно защелкиваются вместе, а когда вы подносите магнит к переключателю, они раздвигаются. Подобные герконы называются нормально замкнутыми (NC) (нормально включенными), поэтому большую часть времени через них протекает электричество. Самый простой способ сделать это — взять нормально разомкнутый переключатель и постоянно прикрепить магнит к его стеклянному корпусу, переворачивая его из открытого состояния в закрытое (как во втором кадре анимации нормально разомкнутого положения вверху). Весь этот блок (нормально открытый геркон с прикрепленным магнитом) становится нашим нормально замкнутым герконом. Если вы поднесете к нему второй магнит с магнитным полем, противоположным полярности поля первого магнита, это новое поле нейтрализует поле первого магнита, так что мы получим, по сути, именно то, что мы имели в первом кадре. нормально разомкнутой анимации: геркон с двумя раздвинутыми контактами.

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

Работа: Ключом к пониманию герконов является понимание того, что они являются частью магнитной цепи, а также электрической цепи: магнитное поле от стержневого магнита передается через геркон. Это то что
делает его близким — и это то, что позволяет электричеству течь через него. Изображение магнитного поля взято с Викисклада.

Дополнительные сложности

Еще одна важная вещь, которую я должен отметить, это то, что герконы не просто включаются, когда магнит приближается, и выключаются, когда он удаляется (в случае нормально открытого/выключенного переключателя): они обычно включается и выключается несколько раз по мере движения магнита, создавая несколько зон включения и выключения. Они также будут по-разному реагировать в зависимости от ориентации магнита (параллельно ли он переключателю или перпендикулярно), его формы (потому что, как мы все учили в школе, магниты разной формы создают вокруг себя разные модели магнитного поля). , и как он проходит мимо.

Все это очень важно, когда дело доходит до практического применения: вам нужно убедиться, что вы используете правильный магнит и что он движется именно так, чтобы привести в действие геркон. Например, если вы используете геркон в качестве счетчика, он должен срабатывать только один раз при каждом перемещении магнита (а не три или четыре раза, что может привести к ложным показаниям). Если вы используете геркон в сигнализации, вы не хотите, чтобы ваш злоумышленник включил сигнализацию через одну секунду, а затем снова выключил через секунду, потому что вы поместили магнит не в то место!

Для чего используются герконы?

Фото: Некоторые раскладные мобильные телефоны, такие как этот, включаются и выключаются с помощью магнитных герконов. В одной части корпуса находится магнит, а в другой геркон. Телефон выключается, когда геркон находится рядом с магнитом (при закрытом корпусе), и включается, когда геркон и магнит разъединяются (при повторном открытии корпуса).

Теперь вы, наверное, видите, как включается и выключается телефон-раскладушка
когда вы открываете или закрываете его. Он имеет нормально замкнутый геркон в
нижняя часть его корпуса (там, где находится клавиатура) и магнит в
верхняя часть (где экран). Когда телефон открыт, тростник
переключатель и магнит находятся относительно далеко друг от друга. Контакты на
герконы нажимаются вместе, и мощность течет через
телефон. Однако, если вы закроете корпус, вы повернете магнит близко к
геркон, и это раздвигает контакты внутри переключателя. Цепь внутри
телефон чувствует это и выключает питание упорядоченным образом.

устройства для чтения электронных книг, такие как Kindles и Sony Readers,
использовать аналогичный трюк. Когда вы поместите их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите
они автоматически выключаются, когда вы закрываете крышку, и снова включаются
когда вы его открываете. Здесь, конечно, нет никакой магии: просто геркон в
угол устройства электронной книги и магнит в соответствующей части обложки (проверьте сами, поднеся скрепку рядом).

Фото: Amazon Kindle можно включить магнитом на холодильник благодаря геркону, спрятанному внутри его корпуса.

Вы можете увидеть, как та же идея будет работать в сейфе нашего банка: вы
просто установите геркон на дверной раме и магнит на
дверь. Открытие двери разделит магнит и тростник.
переключатель, заставляя контакты переключателя пружинить вместе и срабатывать
будильник. Вы можете получить герконы, встроенные в маленькие кусочки
пластик, так что вы даже не можете видеть, что они там — идеально подходит для всех видов безопасности
Приложения.

Фото: Упрощенная концепция охранной сигнализации: вы просто устанавливаете геркон (подключенный к цепи сигнализации) на одну часть двери и магнит на другую часть. Разделение этих двух вещей щелкает переключателем и вызывает тревогу.

Герконы можно использовать и многими другими способами. LEGO®
энтузиаст Билл Уорд, который управляет превосходным
Брикпайл блог
(и страницу с фотографиями на Flickr), построил
эти гениальные роботизированные коровы для его модели
железная дорога. Всякий раз, когда мимо проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проезжает. Целый
дело работает с помощью геркона. Голова каждой коровы управляется
небольшой электродвигатель, подключенный к цепи, в которой есть
нормально открытый геркон. Геркон расположен рядом с
железнодорожный путь и небольшой магнит прикреплен к борту поезда.
Когда поезд проходит мимо геркона, магнит заставляет его
контакты замыкаются и активирует цепь, которая поворачивает коров
головы. Насколько это аккуратно? Некоторые люди настолько изобретательны!

Фото: коровы LEGO®, управляемые герконом. Фото предоставлено Биллом Уордом,
опубликовано на Flickr
по лицензии Creative Commons.

Существуют сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в
стиральные машины для одежды
а в посудомоечных машинах используются плавающие магниты, которые подскакивают над герконами, чтобы выключить воду.
клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконы иногда также устанавливаются на вращающихся рычагах.
посудомоечные машины, чтобы определить, когда они застревают, и в термовыключателях в электрических душах (чтобы остановить нагрев воды до опасного уровня). Анемометры с вращающимися чашками имеют внутри герконы, которые измеряют скорость ветра. Когда чашки поворачиваются, они заставляют геркон вращаться вокруг магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются чашки и тем чаще включается и выключается язычковый переключатель. Электронная схема подсчитывает количество импульсов в секунду и использует это для определения скорости ветра.

Рисунок: Типичный расходомер с герконовым переключателем работает примерно так. Есть труба, по которой течет жидкость (1) с установленным внутри гребным колесом (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 заставляет переключатель снова замыкаться (6). Попеременно открывающийся и замыкающийся геркон посылает в цепь импульсы электрического тока. Подсчитывая скорость поступления импульсов, схема может измерять скорость потока. Если ток полностью прекращается или течет все время, вы знаете, что жидкость перестала двигаться, что может указывать на засорение или закупорку.

Кто изобрел герконы?

Как и многие другие великие изобретения, герконы родились в
Bell Laboratories, изобретенная 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 одобрена 2 декабря 1941 года. Читая патент Элвуда, очень легко узнать геркон, который все еще широко используется сегодня: «Когда внешняя магнитная сила При приложении к этому устройству два магнитных элемента, которые образуют часть магнитной цепи… перемещаются вместе… поскольку внешняя магнитная сила уменьшает воздушный зазор между двумя указанными магнитными элементами».

Изображение: Оригинальная конструкция геркона Уолтера Элвуда, взятая из патента США: 2264746: Электромагнитный переключатель. Это немного отличающийся от приведенного выше дизайн, переключение между двумя разными цепями, причем одна из них всегда включена. У нас есть два немагнитных контакта слева (1,2) и магнитный контакт (3,4) справа, который щелкает между ними при приближении магнита. Контакты разделены изолирующей прокладкой (5). Оригинальное изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США. (Обратите внимание, что я немного раскрасил и упростил оригинал, чтобы его было легче понять.)

Узнайте больше

На этом сайте

• Электричество
• Электроника
• Датчики Холла
• Магнетизм
• Реле

Практические проекты

Вы найдете немало примеров использования герконов на превосходном веб-сайте Instructables и в популярных книгах Evil Genius; вот несколько для начала:

• Инструкции: Как сделать волшебную палочку от Джейсона Пола Смита. Однако это не магия; он магнитный и использует геркон.
• Instructables: быстрый и грязный самодельный геркон от Райана. Как сделать простой геркон (хороший способ понять, как именно они работают).
• Instructables: Pronteon заставит магнитный геркон работать в обратном направлении. Простой способ изменить функцию геркона с помощью второго магнита.
• Instructables: универсальный и недорогой цифровой счетчик от Trebuchet03. Сделайте простой счетчик расстояния (одометр), используя геркон и старый калькулятор.
• 50 моделей ракет для злого гения Гэвина Харпера. McGraw-Hill, 2006. Проект № 37 (видеокамера модели ракеты) использует пару нормально замкнутых герконов для автоматического запуска камеры.

Книги

• Датчик Arduino и Raspberry Pi
  Проекты для злого гения Роберта Чина. McGraw Hill, 2017. Несколько проектов в этой книге связаны с подключением герконов к Arduinos и Pis (есть полные инструкции для дверного зуммера с герконами).
• СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта.
  Maker Media, 2015. Отличная практическая книга, которая даст толчок вашему увлечению электроникой. В главе 3 есть простое введение в герконы.
• проектов Raspberry Pi от Эндрю Робинсона и Майка Кука.
  John Wiley & Sons, 2014. «Глава 13: Домашняя автоматизация» описывает дверной датчик с герконом, подключенный к Raspberry Pi.
• Практическая электроника для изобретателей, Пол Монк.
  McGraw-Hill, 2016. После того, как вы переварили , 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 для начинающих, объясняющий все основные компоненты, включая герконы.

Патенты

Для получения более подробной технической информации попробуйте эти:

• Патент США 2 264 746: Электромагнитный переключатель Уолтера Элвуда, 2 декабря 1941 г. Оригинальный патент Элвуда на геркон (как показано на рисунке выше).
• Патент США 3 283 274: Кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 г. Более сложная конструкция.
• Патент США 4 038 620: Магнитный геркон Б. Эдварда Шлезингера-младшего и Чарли Дуэйна Маринера, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным герконом и одним немагнитным.
• Патент США 3,348,175: Нормально замкнутый геркон Энтони Дж. Уилкиса, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально замкнутого переключателя.

Видео

• Введение в герконы, магниты и магнитные поля, Стивен Дэй. Довольно четкое изложение того, как герконы используются на практике, и необходимость выбора правильного магнита, чтобы переключатель не включался и не выключался слишком много раз.

Благодарности

Я очень благодарен Морису Бэнену из Comus Technology B.V. за предложение улучшить эту статью.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

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

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Средства связи
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда
• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и приборы
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Работа геркона — Reed Switch Developments Corp.

форма: однократное нажатие на одно направление (SPST), нормально открытый (нет) конфигурация магнитного геркона

Это наиболее распространенная конфигурация работы магнитного геркона. Магнитный герконовый переключатель формы А имеет два нормально разомкнутых контакта (НО). Отсутствие контактов означает, что введение магнитного поля заставит эти контакты замкнуться. Это закрытие, в свою очередь, также замыкает цепь, тем самым проводя электричество. После удаления магнитного поля контакты вернутся в нормально разомкнутое (НО) состояние, тем самым разомкнув цепь и остановив поток электричества. Магнитный герконовый переключатель формы А может быть подключен независимо от направления электрического потока.

форма b: однократное нажатие на одно направление (SPST), нормально закрытый (NC) Конфигурация магнитного геркона

Форма B является наименее распространенной конфигурацией магнитного геркона и работает противоположно форме A. Магнитный геркон формы B также имеет два контакта, но они нормально замкнуты (NC). Это обозначение NC означает, что в состоянии по умолчанию цепь замкнута и сама проводит электричество. Введение магнитного поля приведет к размыканию или разделению контактов магнитного геркона формы B, тем самым размыкая цепь и прерывая поток электричества. При удалении магнитного поля контакты могут вернуться в нормально замкнутое (НЗ) состояние, тем самым замыкая цепь. Магнитный герконовый переключатель формы B также может быть подключен без учета направления электрического потока. повторно

форма c: однократное нажатие на два направления (SPDT), нормально открытый/нормально закрытый (no/nc) Конфигурация магнитного геркона

Конфигурация магнитного геркона формы C также распространена. Магнитный геркон Form C состоит из трех уникальных контактов. Эти контакты включают в себя как общий контакт, так и по одному нормально разомкнутому (НО) и нормально замкнутому (НЗ).