Как работает геркон — проверка и применение своими руками, принцип действия основных типов герконовых датчиков (переключающий, нормально открытый, разомкнутый и замкнутый контакт)

Приобретались эти датчики по наводке из комментариев к одному из моих прошлых обзоров.

По большому счёту обозревать тут нечего, поскольку принцип их действия простой, но одному моему товарищу стало интересно, что это вообще такое и как оно работает — об этом и решил написать этот небольшой наглядный обзор.

Принцип работы

Геркон (герметизированный контакт) представляет собой стеклянную колбочку, внутри которой находятся две упругие контактные ферромагнитные пластины, которые при погружении в магнитное поле смыкаются и образуется контакт, по которому затем течёт ток.

Колбочка при этом обычно заполнена инертным газом или в ней содержится вакуум. Пример работы схематично отображён на анимации ниже, где подносится обычный магнит.

Почему пластины собственно смыкаются и размыкаются от наличия магнитного поля. Как уже было выше сказано, пластины сами по себе — ферромагнитные, т.е. они активно притягивают к себе магнит и в тоже время сами активно притягиваются магнитом. Аналогичные свойства есть у обычного железа. Магнит имеет две полярности — северную и южную, причём магнитные линии всегда идут от северного полюса к южному. При поднесении магнита к геркону, магнитные линии также будут проходить через эти упругие пластины. В данном случае на рисунке, северный полюс магнита расположен слева, южный — справа. Соответственно край верхней пластины становится южной полярности, а край нижней пластины — северной полярности — в итоге пластины замыкаются. При отдалении магнита — пластины за счёт своей упругости размыкаются. Если магнит по отношению к этим пластинам расположить неправильно, то магнитные линии будут проходить через них неравномерно, и контакты не смогут сомкнуться.

В продаже можно найти три основных типа герконовых датчиков:
1) Нормально открытые (обозреваемые), которые в обычном состоянии разомкнуты, а при погружении в магнитное поле — цепь замыкается.
2) Нормально закрытые, — уже обратный принцип: в обычном состоянии контакты замкнуты, но при погружении в магнитное поле контакты размыкаются.
3) Герконы-переключатели, — в отличии от двух первых, имеют уже 3 вывода и 3 пластины внутри соответственно. В спокойном состоянии замкнута одна пара контактов, при погружении в магнитное поле — уже другая пара.

Герконы также бывают рассчитанными на коммутацию большого тока или ртутными, где места соприкосновения пластин смочены каплей ртути для подавления дребезга контактов. Основное применение герконов — системы безопасности и автоматики, как наиболее простой пример — автоматический запуск какого-либо действия при открывании двери или окна, например посыл сигнала тревоги. На основе герконов делают герконовые реле — в высоковольтных установках такие используются для защиты от перегрузок по току, в этом случае геркон помещается в катушку.

Внешний вид. Размеры

Взял нормально открытые (разомкнутые) в количестве 10 штук.

Стеклянная капсула со слегка зеленоватым оттенком.

Размеры соответствуют 2×14мм

Собрал на макетке простую цепь со светодиодом, в разрыв которой поместил геркон, дабы проверить его работу, поднеся к нему плоский неодимовый магнит, и поскольку магнитные поля имеют разные полюса, то контакты в герконе стабильно замыкаются только если направить магнит на него торцом и поперёк.

В других положениях магнита, контакты в герконе не будут замкнуты:

Пример с магнитами из мотора: повернув одной стороной — контакты замыкаются, другой стороной — никакой реакции. Поэтому этот момент стоит учитывать.

Как происходит изменение состояния пластин — в увеличенном виде под цифровым микроскопом

Вдобавок ко всему неплохо было бы показать простейший наглядный тест работы этого датчика с выполнением какого-нибудь действия при открывании-закрывании двери комнаты, например включении настольной лампы посредством модуля реле.

Сначала надо упаковать сам геркон.

Надевается кусочек термоусадки, обжимается горячим воздухом

Необходимо загнуть один вывод. Но тут меня поджидал первый блин комом — отогнув вывод практически у самого основания колбочки — стекло раскололось и геркон пришёл в негодность:

Чтобы этого не произошло, надо вывод, отступив от основания капсулы на 1-2мм, зажать пинцетом и только потом уже загибать его:

Второй вывод чуть укоротил, вместе с термоусадкой

Припаиваю провод к обоим выводам провод

Теперь всё это дело надо как-то закрепить. Поэтому мелкими ломтиками нашинковал стержень от клеевого пистолета:

Надел на геркон сверху ещё термоусадки, у основания немного набил внутрь обрезков термоклея:

Обдул горячим воздухом

Излишки клея убрал

Дело осталось за малым. Прикрепить магнит на дверь, а геркон на стену, напротив магнита. Для показательного теста здесь сгодился и обыкновенный скотч, благо и обратно можно быстро всё снять.

Магнит и геркон расположены поперёк друг другу

Электронно-программная часть проста: плата Pro Mini настроена на внешнее прерывание, где вывод прерывания через этот самый геркон соединён с питанием платы и пока дверь закрыта и возле геркона есть магнит, цепь замкнута, контроллер спит, а реле, управляющие светильником — выключено. Как только дверь открывается, а магнит отводится в сторону, геркон размыкается, возникает внешнее прерывание, которое подаёт импульс на реле и светильник включается.

Применений в самоделках может найтись много, особенно с простыми и дешёвыми контроллерами Attiny13 или, если проект совсем простой — с транзисторами. Ввиду своего мелкого размера, геркон можно хитро спрятать от посторонних глаз. Я буду использовать их в новой версии энергоэффективной GSM-сигнализации, правда для её полноценной сборки необходимо дождаться ещё нескольких компонентов. Из минусов отмечу хрупкость капсулы и уязвимость перед другими магнитными полями. Касаемо надёжности пишут, что у них довольно большой цикл замыкания-размыкания за счёт герметичности внутри капсулы. В общем, посмотрим.

магнитный и другие виды, параметры и способы установки

Для работы множества приборов необходимым элементом выступает устройство, способное размыкать или замыкать контакты. Одно из таких – геркон. Под действием магнитного или электромагнитного поля он изменяет состояние электрической цепи, подсоединенной к прибору. Геркон-датчик применяется в бытовых счетчиках, в охранных системах, в медицинском оборудовании.

Содержание

1. Типы и виды герконовых датчиков
2. Магнитные
3. Для открывания двери
4. По конструкции
5. Принцип работы
6. Характеристики и параметры
7. Особенности установки
8. Сфера применения
9. Плюсы и минусы использования

Типы и виды герконовых датчиков

Герконовый датчик

Существует немало вариантов герконовых реле. Классифицируют устройства по самым разным параметрам: уровню вибрации, емкости, контактной группе.

Магнитные

Приспособление замыкает, либо размыкает линию, передающую электричество под действием магнитного поля. Источником может быть постоянный магнит или электромагнит. По этому признаку герконы делят на 3 категории:

• С нормально разомкнутым контуром – в обычном состоянии контакты разъединены. Под действием электрического тока или магнитного поля пластины соединяются и устройство передает ток.
• Геркон-магнит размыкающий реализует обратный принцип: в нормальном состоянии контакты замкнуты, а под действием магнитного поля размыкаются и электрическая цепь рассоединяется.
• Переключающее реле – в такой модели 3 вывода. Вне электромагнитного поля замкнута одна пара, а под действием поля пластины замкнутые нормально размыкаются, а новый замыкается. В этом случае ток протекает по двум разным цепям в зависимости от наличия или отсутствия магнитного поля.

Для открывания двери

Датчик открытия двери

Все варианты дверных датчиков работают на герконовых реле. Однако способы подключения устройства разные. По этому признаку выделяют 3 категории.

• Обычные – включают 2 части с пружинными контактами. Магнитное поле замыкает пружинные контакты: их концы притягиваются и смыкаются. Когда поле исчезает, 2 части датчика оказываются на удалении друг от друга, пружины размыкаются. Датчик – элемент цепи сигнализации. По линии через него постоянно идет ток. Если дверь открывается, датчик разрывает цепь и сигнализация срабатывает. Порог срабатывания – от 30 до 50 мм.
• Беспроводной датчик – его основой служит нормально разомкнутый геркон и модуль связи. Вторая часть датчика – магнит, под действием которого контакты замыкаются. Монтируют устройство так, чтобы при закрытой двери магнит оказывался напротив радиопередающей части, чтобы замыкать геркон магнитный. Если двери открываются, размыкается цепь и на блок управления подается сигнал тревоги. Порог срабатывания – 10–20 мм. Такой вариант эффективнее проводного.
• GSM-сигнализация – состоит из геркона и GSM-модуля. Принцип работы аналогичен беспроводному. Когда реле срабатывает, контроллер высылает текстовое сообщение владельцу квартиры или офиса. Такой прибор нередко наделяется дополнительными функциями.

Датчик открытия двери – элемент охранной сигнализации. Его задача – оповестить о несанкционированном открытии, а не предупредить открывание.

По конструкции

Ртутный геркон

С конструкционной точки зрения выделяют 2 типа герконов:

• Сухие – герметичная стеклянная колба, наполненный осушенным воздухом или другим газом. Снаружи баллона с торца привариваются сердечники из магнита, контакты находятся внутри.
• Ртутные или «смоченные» – в колбу помещают капли ртути. Они смачивают контакты, что улучшает и плотность смыкания. Ртутный геркон не дребезжит и не создает вибрации, однако время срабатывания датчика увеличивается.

Ртутные герконовые реле представляют опасность для здоровья. Эти устройства утилизируются специальным образом.

Принцип работы

Геркон – сокращенное от «герметичный контакт». Конструкция проста: герметичная колба из стекла, внутри которой размещены ферромагнитные пластинки. Заполняют сосуд воздухом, инертным газом, азотом. В отдельных случаях из геркона выкачивают воздух с тем, чтобы повысить допустимое коммутируемое напряжение. Материалом пластин выступает никель и сталь с напылением из металлов, наподобие родия, рутения, золота.

Принцип работы любого герконового датчика следующий:

• Когда мощность поля превышает критическое значение, упругие пластины геркона смыкаются, замыкая цепь.
• Когда внешнее поле снимают, цепи размыкаются.

Надежность и популярность герконов обусловлены герметичностью устройства. Контакты изолированы и не испытывают воздействия окружающей среды. Устройство не боится пыли, грязи, воды, действия агрессивных химических веществ.

Характеристики и параметры

Технические характеристики герконов

При выборе геркона его оценивают по следующим критериям:

• магнитодвижущая сила отпускания и срабатывания – это показатели, при которых происходит размыкание или соединение сердечников;
• сопротивление перехода – величина сопротивления, возникающего при соединении;
• сопротивление изоляции – величина сопротивления в полости между выводами;
• емкость – электрическая емкость между выводами при размыкании;
• пробивное напряжение – при этом возможен пробой элемента;
• время срабатывания – отрезок времени между появлением магнитного поля и фактическим первым замыканием контактов; среднее время срабатывания – 0,2-1 мкс,  в сухом герконе этот показатель меньше;
• время отпускания – промежуток между снижением или исчезновением поля и фактическим размыканием сердечников; параметр составляет 0,2–1 мкс;
• число срабатываний – количество включений, при которых геркон не теряет рабочих характеристик;
• мощность – максимальная мощность, определяемая сечением пластин и материалом; измеряется в Вт и кВт;
• рабочее напряжение – величина, при которой геркон удерживает рабочее положение;
• уровень вибрации – геркон слабо чувствителен к вибрации, однако может проводить ее сам; превышать порог нельзя, иначе стеклянная колба может треснуть.

Все необходимые показатели есть в паспорте устройства.

Особенности установки

Установка устройства очень проста. Единственное условие – обе части датчика должны размещаться точно напротив друг друга, когда дверь закрыта. В этом случае колба оказывается в поле действия магнита и геркон выполняет свои функции.

Если геркон устанавливается внутри помещения, он закрепляется на двери, оконной раме, фрамуге обычными болтами. Если датчик магнитный герконовый устанавливают на складе, в гараже, внутри сейфа, перед монтажом необходимо высверлить отверстии для крепежа. На ворота или дверь, выходящую на улицу, врезают и приваривают металлорукав с герконом.

Сфера применения

Герметичный контакт используется в самых разных сферах:

• клавиатуры – синтезаторов, промышленных аппаратов, компьютеров;
• коммуникационное и медицинское оборудование;
• сигнализация и системы автоматики: датчик лифтовой кабины, открытия двери, крышки ноутбука;
• измерительная аппаратура, схемы счетчиков;
• обслуживание силовых кабелей – здесь применяют герсиконы;
• радиопередающие устройства, лазеры, радары.

Герконы были очень популярны в 70-ые годы прошлого века. Теперь устройства постепенно вытесняются твердотельными элементами.

Плюсы и минусы использования

Герконовые датчики — часть охранной сигнализации

Герметичный контакт популярен благодаря многочисленным преимуществам:

• Долговечность – при работе отсутствует трение. Если в колбу закачан инертный газ или откачан воздух, элемент работает еще дольше.
• Минимальные размеры по сравнению со стандартным реле.
• Высокое быстродействие.
• Геркон способен передать сигнал очень маленькой мощности.
• Отсутствие помех. Сигнал не искажается.
• Пыль, грязь, влага не оказывают влияния на работу прибора.

Недостатки:

• стеклянные колбы довольно хрупки, герконы не используют при сильной вибрации;
• скорость срабатывания высокая, но ограничена;
• сухие выключатели дребезжат из-за высокой упругости;
• при токе большой силы контакты могут размыкаться самопроизвольно.

Несмотря на герметичность пластины внутри колбы со временем изнашиваются. Под действием электрической коррозии возможно механическое защемление пластин. После множества срабатываний контакты притираются и поверхности смыкаются за счет молекулярных сил. Со временем датчик открытия двери приходится менять.

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 разводному 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. Хочу
слушать свой iPod? Толкать
колесо спереди, и это активирует переключатель, который включает
сила. 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 разомкнутые (нормально выключенные) и нормально закрытые (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 разомкнутого/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 (когда чехол закрыт), и включается, когда геркон и магнит расходятся (когда чехол снова открыт).

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 переварите , 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.