Закрыть

Что такое геркон и как он работает: Герконовое реле (РПГ) — принцип работы, характеристики, сфера применения

Содержание

Герконовое реле (РПГ) - принцип работы, характеристики, сфера применения

Прежде чем, понять что такое герконовое реле, важно узнать что такое сам геркон. Сам по себе, геркон является отдельным видом радиодеталей, состоящая из двух отдельных контактов. Изготавливаются они из специальных ферромагнитных сплавов. Эти контакты расположены в колбе, которая позволяет контролировать их работу.

При сближении контактов, между ними происходит замыкание, посредством чего образуется непрерывная цепь. Именно поэтому, герконовое реле служит концевым выключателем. Маркируются эти радиодетали производителем, согласно сфере, в которой они будут использоваться. В статье подробным образом рассмотрены все аспекты работы и устройства этого типа реле. По выбранной теме содержится скачиваемая статься и видеоматериал.

Герконовое реле.

Работа геркона

Простое реле с контактами замыкания имеет в составе два сердечника с контактами, имеющие повышенную магнитную проницаемость. Они находятся в герметичном баллоне из стекла, с инертным газом, либо смесь газов. Создается давление в баллоне 50 кПа. Среда инертности не дает окисляться контактам. Баллон геркона ставится внутри управляющей обмотки, подключенной к постоянному току. При включении питания на реле образуется магнитное поле, проходящее по сердечникам контактов, по зазору и замыкается по управляющей катушке. Магнитный поток создает тяговую силу, соединяющую контакты друг с другом.

Чтобы сопротивление контактов сделать наименьшим, касающиеся поверхности покрыты серебром, радием, палладием и т.д. При выключении питания в катушке электромагнита геркона усилие исчезает, пружины размыкают контакты. В герконовых реле нет поверхностей трения деталей, контакты имеют много функций, выполняют работу магнитопровода, проводника и пружины. Чтобы уменьшить габариты катушки магнита, повышают плотность тока. Применяют провод в эмали для намотки катушки. Детали геркона штампованные, соединения производятся пайкой или сваркой. В герконах используются магнитные экраны для снижения зоны состояния включения.

Герконовое реле.

Пружины в герконовых реле установлены без дополнительного натяга, они включаются сразу, не тратя время на старт. Вместо электромагнита могут применяться также постоянные магниты. Такие герконы называются поляризованными. Усилие нажатия контактов герконового реле обуславливается магнитной силой катушки, в отличие от обычных электромагнитных реле, у которых усилие зависит от пружин. На размыкание геркон работает по-другому.

Система магнитов реле при действии электромагнитной силы намагничивают сердечники одноименно, которые отталкиваются между собой и размыкают цепь. У геркона с переключением один из 3-х контактов замкнутый, выполнен из немагнитного металла. Остальные два контакта сделаны из ферромагнитного состава. Под действием магнитного поля разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутый немагнитный размыкается. Хотя магнитное поле есть всегда, как поле Земли, но такого поля не хватает для срабатывания геркона, поэтому им пренебрегают.

Применение герконов

Герконовые датчики и выключатели используют:

  • медицинские приборы и аппараты коммуникации;
  • аппараты для подводников;
  • синтезаторы и клавиатуры;
  • тестирующие приборы, измерители;
  • приборы автоматики и безопасности.

В охранных системах датчики на герконах применяют в качестве реле. Охранный датчик включает магнит и геркон. Простейшее герконовое реле состоит из обмотки и геркона. Сравнительные характеристики герконовых и других видов реле представлены в таблице ниже.

Сравнение герконовых реле с другими видами по основным характеристикам.

Материал в тему: Что такое кондесатор

Достоинствами реле на герконах можно назвать:

  • небольшие габариты, простое устройство;
  • защита от влаги, подгорания контактной группы;
  • нет трущихся частей.

Устройство герконового реле

Такие датчики на герконах широко применяются, но в них имеются и недостатки, такие как подверженность к механическим повреждениям. Это большой минус для применения во многих системах. В системах сигнализации герконы незаменимы. Установить датчик не составляет большого труда. Когда дверь закрыта, то контакт геркона замкнут. При открывании двери магнит, закрепленный на косяке, отходит от геркона, магнитная сила снижается, цепь питания размыкается.

Это служит сигналом для срабатывания схемы оповещения. Похожая ситуация с применением геркона в лифтах. Чтобы определить расположение кабины лифта, используют герконы. С помощью магнитов и геркона просто управлять оборудованием освещения. В счетчиках учета электроэнергии также присутствуют герконы.

Советы по использованию

При использовании герконовых реле или датчиков можно дать несколько советов, которые учитывают нюансы применения таких устройств:

  • При монтаже герконов по возможности избегайте источников ультразвука, он может отрицательно влиять на электрические параметры датчика, изменять их.
  • Находящийся рядом источник магнитного поля также может менять характеристики и свойства магнитного выключателя.
  • Герконовые реле и датчики боятся ударов и механических повреждений. Инертный газ внутри датчика при ударе может выйти вследствие нарушения герметичности резервуара с газом. Это выведет геркон из строя.
  • При осуществлении пайки необходимо руководствоваться предписаниями инструкции производителя герконового датчика.

Советские герконовые реле.

Герсиконы

Реле на герконах имеет широкий разброс коэффициента возврата по причине погрешности технологии изготовления. Чтобы повысить номинальную мощность и ток коммутации в герконовые реле встраивают вспомогательные контакты для погашения дуги. Такие реле получили название герсиконов, или силовых герметичных контактов. Промышленное производство выпускает герсиконы на силу тока до 180 ампер. У них частота коммутации достигает до 1200 включений в час. Герсиконами запускают асинхронные электродвигатели с номинальной мощностью до 3000 Вт.

Нормально замкнутый контакт: виды герконовых датчиков

История изобретения

Советский ученый Петербургского университета В. И. Коваленко, проводя эксперименты с магнитным полем в 1922 году, создал магнитоуправляемые контакты. Это изобретение было зарегистрировано в Советском Союзе и получило патент под номером 466.

Его изобретение представляло собой сердечник из магнитомягкого материала, к которому через изоляторы крепились контакты, сделанные из ферромагнетика, обладающего высокой магнитной проницаемостью. После подачи тока в катушке возникало магнитное поле, намагничивающее контакты и приводя к их замыканию. Если же подача тока прекращалась, поле исчезало, а контакты размагничивались и размыкались.

На то время изобретение не получило практического применения из-за неудобности его использования и низкой надёжности. В 1936 году конструкция геркона была доработана инженерами американской компании Bell Telephone Laboratories. Ими было предложено рабочие контакты устройства поместить в герметично замкнутую колбу. Занимался этой разработкой Уолтер Эллвуд, который в итоге и создал модель устройства. Но из-за сложностей в изготовлении прибор опять же не получил широкого применения.

Использовать прибор начали лишь только в 1941 году, когда американская компания Western Electric известная своими техническими инновациями вместо шумных электромеханических реле в своей телефонной станции не стала использовать геркон.

В середине 60-х годов XX века в СССР массово проводилась телефонизация страны. На основании выводов Министерства связи СССР было решено, что в качестве коммутирующих элементов будет использоваться геркон. Так, на заводе «Красная заря», расположенном в Ленинграде, началось серийное производство устройств. Через шесть лет магнитоуправляемые герконы стали изготавливать и в Рязани, на металлокерамическом заводе.

В начале 1990 года объём производства в СССР достиг 230 млн штук в год, что соответствовало примерно четверти мирового рынка. Сегодня ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов» остался единственным заводом, выпускающим такую продукцию на территории бывшего Советского Союза. В настоящее время ведутся разработки, направленные на снижение размеров, повышение быстродействия, чувствительности и стабильности герконов.

Суть устройства

Принцип работы устройства основан на замыкании или размыкании электрической линии, в которой он установлен, при воздействии на него магнитным полем. Таким образом, в зависимости от напряжённости магнитного потока, контакты прибора имеют два положения — замкнутое и разомкнутое. При этом природа возникновения магнитного поля значения не имеет. Например, это может быть как постоянный магнит, так и электромагнит.

При попадании под действие силовых линий в устройстве происходит намагничивание внутренних контактов. В результате на них, оказывается, действие, преодолевающее силу упругости, приводящее к притягиванию контактов друг к другу. Цепь замыкается. В случае если линия подключена к источнику питания через прибор начинает протекать электрический ток.

Такое состояние продержится до тех пор, пока магнитное поле не будет убрано. Как только силовые линии перестанут воздействовать, контакты сразу же разомкнутся. Для следующего замыкания необходимо опять вокруг устройства создать поле. Таким образом, геркон, по сути, является переключателем, положение которого зависит от силы магнитного потока, оказывающего на него воздействие.

По принципу работы приборы классифицируют на три типа:

  1. Замыкающие — находятся в нормально разомкнутом состоянии. То есть в статичном положении их контакты между собой не соединены.
  2. Размыкающие — в таких приборах при отсутствии магнитного поля контакты соединены между собой, то есть этот тип считается нормально замкнутым.
  3. Бистабильные (трёхконтактные) — имеющие в своей конструкции три вывода. В нормальном состоянии (магнитное поле отсутствует) один контакт замкнут с другим. Как только появляется поле, нормально замкнутый контакт размыкается, а другой замыкается.

В зависимости от нормального положения контактов герконы применяются как для размыкания цепи, так и для замыкания или приключения линий. Поэтому они с успехом могут заменить собой механические реле.

Конструкция прибора

В термине «геркон» уже заложен принцип его конструкции. Это слово образовано из трёх начальных букв каждого из двух слов — «герметичность» и «контакт», что подчёркивает как его функциональность, так и назначение. Ведь работающий геркон на размыкание или замыкание — это, по сути, соединяющее устройство, представляющее собой контактную пару или группу, помещённую в герметичную колбу.

Бывает, что такой прибор называют герконовым шаром из-за похожести на него, хотя, конечно, это далеко не так. Конструктивно устройство представляет собой стеклянную оболочку вытянутой формы, герметично запаянную с двух сторон. В середине колбы создаются условия, приближённые к вакууму, при этом в некоторых устройствах внутренний объём заполняется инертным газом, например, чистый азот или его смесь с водородом. Использование газа помогает защитить контакты от обгорания.

Контакты же помещаются внутрь колбы. К ним припаиваются выводы, выходящие наружу прибора. В качестве материала для изготовления контактных групп используют ферромагнетик, например, сталь, никель с напылением стойкого металла — родия или рутения.

Следовательно, можно выделить три части конструкции:

  • запаянная колба;
  • контактные пластины;
  • выводы.

Кроме того, внутренность геркона может быть заполнена парами ртути. Такой вид называется ртутным. Контактная поверхность смачивается каплей ртути, что позволяет снизить электрическое сопротивление контактных площадок, а значит уменьшить дребезг.

Изучая конструкцию геркона можно сделать вывод, что критически важным показателем надёжности срабатывания прибора будет качество изготовления колбы, а именно её герметичность в месте её контакта с выводами.

Технические характеристики

Герконы, как и любые электротехнические приборы, обладают различными техническими характеристиками. Перед тем как выбрать устройство именно их следует тщательно изучить. Основным параметром, характеризующим геркон, является время срабатывания. Оно определяется временным интервалом, в течение которого происходит реакция прибора на воздействующее магнитное поле, изменяющее его нормальное состояние. Обычно скорость переключения контактов не превышает 2 мкс.

Кроме времени реакции, параметры приборов определяют следующие характеристики:

  1. Сила магнитного поля — обозначает чувствительность прибора, то есть минимальное значение силы, при которой положение контактов изменится. Зависит от размеров устройства и используемых ферромагнетиков.
  2. Мощность коммутации — это допустимое значение энергии, которое может передать через себя устройство без ухудшения своих остальных характеристик. Определяется типом материалов, использующихся при изготовлении контактов и их сечения.
  3. Наибольшее напряжений — определяет значение амплитуды сигнала, которое может выдержать устройство. При его превышении наступает пробой.
  4. Ток переключения — значение номинального тока, на который рассчитана работа устройства.
  5. Сопротивление контактов в замкнутом состоянии — чем это значение меньше, тем меньше теряет свою мощность сигнал, проходя через устройство.
  6. Рабочая температура — интервал температуры, при котором заявленные производителем характеристики соответствуют действительным.
  7. Частота переключения — определяет быстродействие срабатывания. Такая частота может достигать одного мегагерца.
  8. Число коммутационных циклов — характеризуется числом срабатываний. Существуют модели, которые могут выдержать до 4 млрд переключений.
  9. Ёмкость контактов — измеряется между разомкнутыми контактами и зависит как от размеров прибора, так и от расстояния между коммутируемыми площадками. Считается паразитным параметром.

Также немаловажной технической характеристикой геркона является его физический размер. Зависит он от габаритов баллона, а именно его длины и диаметра. По состоянию на 2017 год наименьшим герконом в мире считается изделие, производимое в США компанией Hermetic Switch Inc, длина его баллона составляет 4,01 мм.

Обозначение и маркировка

Герконы относятся к устройствам релейного типа. Поэтому правильное их обозначение указано в ГОСТ 2 .756−76 ЕСКД. На электрических схемах условно графическое изображение нормально разомкнутого геркона выглядит в виде окружности, в середине которой изображаются два последовательных отрезка. С левой стороны начиная с места разрыва, к отрезку чертится небольшой прямая линия, подходящая к нему под углом 1200. Окружность символизирует собой герметичность устройства, а отрезки — коммутационные контакты.

В нормально замкнутом же обозначении, выводы в окружности рисуются пересекающимися. Обозначение трёх контактного устройства выглядит по-другому. Всё так же рисуется окружность, но в ней, с одной стороны, изображаются два параллельных отрезка, а с другой — отрезок, расположенный по центру расстояния между ними. На нём же рисуется и переключающий контакт.

Согласно советским нормам на схемах и в литературе геркон подписывается буквой «К», после которой ставится порядковый номер изделия на схеме. В иностранном же обозначении используются две латинские буквы SF.

Стандарта же в маркировке изделий нет. Каждый производитель обычно на корпус геркона наносит своё заводское обозначение: например, КЭМ, TRA, АСМК, КА, КСК. Поэтому чтобы узнать к какому типу относится то или иное устройство, понадобится смотреть даташит производителя.

Достоинства и недостатки

Применение герконов, конечно же, не так широко распространено, как, например, электромеханических реле, но всё же, они не являются дефицитными деталями. Поэтому остро вопрос, где же взять геркон, среди радиолюбителей не стоит. К несомненным преимуществам размыкающих герконов, впрочем, как и замыкающих, относится:

  • высока надёжность — она превышает показатели обычных реле использующих открытые контакты почти в 100 раз;
  • быстродействие — скорость срабатывания по сравнению с электромеханическими реле может быть быстрее в два-три раза;
  • отсутствие шума;
  • гальваническая развязка — их последовательное подключение в линию позволяет создать электрическую развязку управляющих и коммутируемых цепей;
  • возможность коммутировать даже слабые по уровню сигналы;
  • небольшой размер;
  • долговечность — устройство способно совершить миллиарды включений, что обусловлено отсутствием трения;
  • способность их работать без источника электроэнергии.

Благодаря своим свойствам герконы нашли применение в разнообразных датчиках позиционирования, измерительных приборах (велосипедный спидометр), в автоматических подъёмниках, выключателях, ноутбуках (регистрируют открытие и закрытие крышки) и даже в компьютерных клавиатурах.

Но, несмотря на это, герконы также имеют недостатки. Главный из них — хрупкость, из-за неё приборы нельзя использовать в местах сильной вибрации. Кроме этого, в результате износа площадок контакты могут «залипать», а в случае больших токов (нагрева) самопроизвольно размыкаться.

Но, как видно, на фоне достоинств недостатки не так уж и велики. Очень часто, используя геркон, радиолюбители собирают собственную недорогую систему сигнализации или автоматический блок включения света.

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.

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:

  • Nmax – число, указывающее максимально допустимое количество срабатываний без изменения основных характеристик.
  • Vcp – величина отображающая интенсивность поля необходимую для реакции устройства. В технической терминологии данную характеристику называют магнитодвижущей силой.
  • Vотп – величина соответствующая силе размыкания.
  • tcp – время, необходимое на срабатывание контактной группы.
  • tотп – интервал времени, необходимый на отпускание.
  • Последние два параметра наиболее значимые из механических характеристик, поскольку описывают скорость коммутации.
  • Теперь перечислим основные электрические характеристики:
  • RK – сопротивление между контактами в замкнутом состоянии.
  • RИЗ – сопротивление разомкнутых контактов.
  • UПР – напряжения пробоя, данная характеристика зависит как от предыдущего параметра, так и расстояния между группой контактов. Помимо этого на электрическую прочность влияет наполнение колбы.
  • Pmax – коммутируемая мощность.
  • CK – 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 (RИЗ), оно может исчисляться десятками МОм. Немаловажную роль играет и показатель электрической прочности (UПР), 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: tcp – от 0,4 до 1,8 мс, tотп – 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.

важнейший элемент защиты от угона.

      Как я уже писал, самая лучшая защита от угона – это нестандартные решения,  индивидуальные устройства умельцев – секретки. Широкие возможности для изготовления секреток предоставляет геркон. Если вы хотите, чтобы ваш автомобиль был надёжно защищён от угона, то вам непременно нужно познакомится с герконами. Само слово “гер кон” обозначает герметичный контакт. Причём этот герметичный контакт управляется магнитным полем. Внешний вид некоторых герконов показан на фото слева.

Итак, геркон это стеклянная трубка в которую с двух сторон вмонтированы электропроводящие стальные (пермаллоевые) контакты (позолоченные или с иным покрытием)  в месте замыкания. В исходном состоянии между контактами есть зазор. Под действием магнитного поля определённой величины контакты соприкасаются.  Стеклянная трубка герметичная и обычно заполнена инертным газом. Геркон может работать при температуре окружающей среды от -40 до + 120 градусов Цельсия. Некоторые до +300 градусов. Его очень удобно использовать в автомобиле. Геркон не боится тряски, повышенной влажности, имеет большой срок службы. Для нас представляют интерес небольшие герконы длиной 9-20 мм. Их удобно спрятать в автомобиле.

А теперь самое интересное, как применить  геркон в качестве противоугонки.  Малогабаритные герконы свободно  пропускают ток до 5оо ма.. Они непосредственно могут использоваться для блокировки зажигания с датчиком Холла или индукционным датчиком, а также для разрыва цепи обмотки автомобильного реле (контакты 85 и 86).  Итак, покупаете геркон длиной 9-20 мм., чёрную термоусадочную трубку под этот геркон и пару метров чёрного провода сечением о,35 мм. кв.. Ищите блок в автомобиле где располагаются реле. Находите реле стартёра, топливного насоса или реле зажигания. Если не знаете где какое, то заводите двигатель и по очереди вынимаете  по одному реле и ставите на место, до тех пор пока не найдёте реле, которое глушит мотор.

Припаиваете к геркону два провода, надеваете на геркон термоусадочную трубку такой длины, чтобы были с запасом закрыты места пайки. Направляете на термоусадочную трубку горячий воздух из фена до полной усадки трубки. Геркон крепите под приборную панель, под сидением, под обивкой салона таким образом, чтобы на расстоянии 1-2 см от него можно было на липучке крепить магнит на время езды. Провод с герконом можно закрепить стяжкой, изолентой, скотчем, герметиком и т.п. на ваш выбор.

Далее нужно провода от геркона обёрнутые изолентой скрытно протянуть к реле и подсоединить их в разрыв нулевого провода, который идёт к обмотке реле.  Старайтесь прокладывать провода в уже имеющихся жгутах, нельзя их подвязывать к тормозным трубкам, трубкам кондиционера и т.п.. Если провода протаскиваются из салона в подкапотное пространство, то они обязательно должны проходить через резиновый сальник.  Подходящий магнит можно купить в канцтоварах (служит для крепления бумаги к металлической доске) или в игрушках (магнитные дротики, удочки и прочее). Проявите смекалку и сообразительность.

Магнит может быть вклеен внутрь авторучки. Чтобы завести машину нужно будет поставить ручку в держатель, а выходя из авто переложить её в ящичек двери, или забрать с собой. Магнит может быть приклеен к зажигалке, мобильнику, к ароматизатору, к противосолнечному козырьку. Главное, что автомобиль не завести пока магнит не будет расположен рядом с герконом. Причём внешне ничего не видно – магнит в какой-то безделушке. Вариантов возможны десятки. Но для того, чтобы уехать  нужно эту безделушку расположить нужным образом. Недостаток такой секретки в том, что можно забыть её включить, то есть забыть убрать магнит.

Сейчас я расскажу как подключить реле, чтобы оно при кратковременном поднесении магнита блокировалось и магнит можно было

Что такое геркон? Какой принцип работы? Как проверить геркон?

Если нагрев гайки доходит до такой высокой температуры, что она даже раскашляется до красна, то первым вариантом и причиной нужно рассматривать плохой контакт. В этом случае необходимо обесточить эту линию, разобрать соединение, зачистить все поверхности, нанести на них тонкий слой смазки и произвести обратную сборку с обязательной качественной затяжкой. И хотя основным соединением здесь считаются взаимоприлегающие поверхности шины и клеммы, нужно обязательно не забыть очистить от коррозии и резьбовые части гайки и болта, а так же те их места, которыми они касаются шины и клеммы. И под гайку, и под шляпку болта обязательно поставить шайбы соответствующего диаметра. А луче вообще заменить и гайку, и болт на новые и желательно не поддающиеся коррозии.

Второй причиной такого нагрева можно рассмотреть мощность потребления. Возможно данная линия не рассчитана на ту мощность, которая наличествует у всех потребителей и потребляющих устройств , висящих на этой линии. И в таком случае уже нужно вызывать специалистов с приборами, для проведения замеров и определения того, какое из потребляющихся устройств необходимо исключить.

Кстати, чуть не забыл. В дополнение к первому варианту,- необходимо также проверить качество обжимка самой клеммы на кабеле.

Ну и третий вариант, хоть и самостоятельный, но чем-то подходящий и ко второму,- обязательно проверить саму линию на отсутствие короткого замыкания или утечки тока.

А вообще-то, вот такого бардака в своём хозяйстве не должен допускать нормальный знающий электрик. Здесь и прохождение каких-то кабелей под шиной, и двойное подключение на одном болте через гайку, и состояние самой шины и клемм, подсоединённых к ней проводов, какая-то куча проводов сбоку. Одним словом руки у того, кто это сделал, растут явно не из того места, откуда нужно. А у лица, ответственного за электрохозяйство или нехватает знаний, или слишком много ротозейства и халатности!

Как работают герконы (переключатели с магнитным управлением)

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 он может обнаружить движение открытия и закрытия? Если это то, что ты думаю, ты прав как минимум наполовину! Подумайте об этом более внимательно 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.Поэтому многие ноутбуки и телефоны используют недорогие и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается или выключается при воздействии магнита. рядом, поблизости. Охранная сигнализация и модели железных дорог тоже часто используют их. Рассмотрим подробнее 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 включен; 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 нажимаете; а весна заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец. Геркон переключает ток таким же образом, но «толкающее давление» обеспечивает магнит вместо пальца.

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

Большинство электрических переключателей, с которыми мы сталкиваемся, мы управляем сами. Если вы хотите света в комнате, вы щелкаете выключателем на стене. Хотите посмотреть телевизор? Включите выключатель. Хотеть слушать свой iPod? От себя 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 контактирует с обеими частями дверной коробки, поэтому, когда дверь открывается, 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 не было бы так очевидно вору, что они смогут легко вывести его из строя? Есть много из 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 разрываются, 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 азот), 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 долго (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 только 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, глядя на движущиеся контакты в их запечатанном стеклянном конверте. Обратите внимание, как 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», которая включает 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 установлен 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, пружина расходится. Такие герконы называются нормально закрытыми (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 выше).Весь этот блок (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 движущиеся лезвия, 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 учили 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 может дать ложные показания). 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 на практике использовать герконы?

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 аналогичный трюк. Поместив их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите они выключаются автоматически, когда вы закрываете крышку - и снова включаются когда вы его откроете.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 магниту 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 герконы 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 по лицензии Creative Commons.

Герконы можно использовать и по-другому.LEGO® энтузиаст Билл Уорд, который руководит великолепным Brickpile блог (и страницу с фотографиями на Flickr), построил эти гениальные роботизированные коровы для его модели железная дорога. Каждый раз, когда проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проходит. 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 боковой части поезда.Когда поезд проходит мимо геркона, магнит заставляет замыкаются контакты и активирует цепь, которая включает головы. Насколько это красиво? Некоторые люди такие изобретательные!

Есть сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в стиральные машины и посудомоечные машины используют плавающие магниты, которые подпрыгивают мимо герконов, чтобы выключить клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконовые переключатели иногда также устанавливаются на вращающиеся руки 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 поворачиваются, они заставляют геркон вращаться мимо магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее кружатся 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. Подсчитывая, как быстро приходят импульсы, 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 патентная заявка 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 составляют часть магнитной цепи.... перемещаются вместе ... поскольку внешняя магнитная сила действует, уменьшая воздушный зазор между двумя упомянутыми магнитными элементами ".

Изображение: оригинальный дизайн 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.)

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. 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. Легкий 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 3 283 274: кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 г. Более сложный дизайн.
  • Патент США 4 038 620: Магнитный геркон, автор Б. Эдвард Шлезингер-младший и Чарли Дуэйн Маринер, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным язычком и одним немагнитным.
  • Патент США 3 348 175: Нормально закрытый геркон, Энтони Дж. Вилкис, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально закрытого переключателя.

Видео

Благодарности

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

Герконовый переключатель

- работа, схемы применения

В этом посте мы подробно узнаем о функционировании герконового переключателя и о том, как сделать простые цепи герконового переключателя.

Что такое герконовый переключатель

Герконовый переключатель, также называемый герконовым реле, представляет собой слаботочный магнитный переключатель со скрытой парой контактов, которые замыкаются и размыкаются в ответ на магнитное поле рядом с ним.Контакты скрыты внутри стеклянной трубки, а ее концы выходят за пределы стеклянной трубки для внешнего подключения.

И с учетом около миллиарда рабочих характеристик, срок службы этих устройств также выглядит очень впечатляющим.

Кроме того, герконы дешевы и поэтому подходят для всех типов электрических и электронных устройств.

Когда был изобретен герконовый переключатель

Герконовый переключатель был изобретен еще в 1945 году доктором В. Элвуд, когда работал в Western Electric Corporation в США.Изобретение кажется намного более продвинутым, чем тот период, когда оно было изобретено.

Его огромные преимущества в области применения оставались незамеченными инженерами-электронщиками до недавнего времени, когда герконовые переключатели стали частью многих важных электронных и электрических реализаций.

Как работают герконовые переключатели

По сути, геркон - это магнитомеханическое реле. Точнее говоря, герконовый переключатель срабатывает, когда к нему подводится магнитная сила, что приводит к требуемому механическому переключению.

Стандартный геркон-реле можно увидеть, как показано на рисунке выше. Он состоит из пары плоских ферромагнитных полосок (язычков), которые герметично запечатаны в крошечной стеклянной трубке.

Язычки жестко закреплены на обоих концах стеклянной трубки таким образом, что их свободные концы слегка перекрываются в центре с зазором примерно 0,1 мм.

В процессе герметизации воздух внутри трубки откачивается и заменяется сухим азотом.Это крайне важно для обеспечения работы контактов в инертной атмосфере, которая помогает защитить контакты от коррозии, устранить сопротивление воздуха и продлить срок службы.

Как это работает

Основы работы герконового переключателя можно понять из следующего объяснения

Когда магнитное поле создается рядом с герконовым переключателем либо от постоянного магнита, либо от электромагнита, ферромагнитные язычки превращаются в часть магнитного источника. Это приводит к тому, что концы язычков приобретают противоположную магнитную полярность.

Если магнитный поток достаточно силен, притяните язычки друг к другу до такой степени, которая превышает их жесткость зажима, и их два конца установят электрический контакт в центре стеклянной трубки.

Когда магнитное поле снимается, язычки теряют свою удерживающую способность, и полоски возвращаются в исходное положение.

Гистерезис герконового переключателя

Как мы знаем, гистерезис - это явление, при котором система не может активироваться и деактивироваться в определенной фиксированной точке.

В качестве примера для электрического реле на 12 В точка включения может быть 11 В, но его точка отключения может быть где-то около 8,5 В, этот временной интервал между точками включения и выключения известен как гистерезис.

Аналогично, для герконового переключателя деактивация его язычков может потребовать, чтобы магнит был перемещен намного дальше от точки, в которой он был первоначально активирован.

Следующее изображение ясно объясняет ситуацию

Обычно герконовый переключатель замыкается, когда магнит перемещается на расстояние 1 дюйм от него, но может потребоваться перемещение магнита примерно на 3 дюйма, чтобы размыкать контакты. его первоначальная форма из-за магнитного гистерезиса.

Корректировка эффекта гистерезиса в герконовом переключателе

Вышеупомянутую проблему гистерезиса можно значительно уменьшить, просто вставив другой магнит с перевернутыми полюсами N / S на противоположной стороне геркона, как показано ниже:

Убедитесь, что что левый фиксированный магнит находится вне диапазона втягивания язычкового переключателя, а скорее на некотором расстоянии, в противном случае язычок останется закрытым и откроется только тогда, когда правый боковой магнит будет поднесен слишком близко к язычку.

Следовательно, расстояние до фиксированного магнита должно быть измерено методом проб и ошибок до тех пор, пока не будет достигнут правильный дифференциал, и язычок резко активизируется в фиксированной точке движущимся магнитом.

Создание герконового переключателя «нормально замкнутого»

Из приведенных выше обсуждений мы знаем, что обычно контакты герконового переключателя «нормально разомкнутого» типа.

Язычки закрываются, если магнит удерживается близко к корпусу устройства. Но могут быть определенные приложения, в которых может потребоваться, чтобы язычок был «нормально замкнутым» или включался, а также выключался при наличии магнитного поля.

Это может быть легко достигнуто либо смещением устройства с помощью дополняющего соседнего магнита, как показано ниже, либо с помощью геркона типа SPDT с 3 контактами, как показано на второй схеме ниже.

Что такое геркон?

Первый геркон появился в 1936 году. Он был изобретен У. Б. Элвудом из Bell Telephone Laboratories. Это специальный тип переключателя, который работает от магнита. Этот переключатель имеет возможность включать сирену при обнаружении движения как части охранной сигнализации.Он также обычно используется с элементами управления электрическими цепями и является важным устройством в отрасли связи.

Worker

Геркон состоит из пары контактов из черного металла или трех упругих металлических язычков, расположенных внутри герметичной стеклянной трубки.Двухгерконовый переключатель обычно имеет разомкнутые контакты, которые закрываются во время работы, называемые контактами (NO). С другой стороны, трехгерконовый тип имеет пару (NO) и пару нормально замкнутых контактов, которые называются (NC).

Переключатель заключен в небольшую трубку, управляемую магнитом или магнитным полем.Он работает с помощью дополнительного магнита, который находится в непосредственной близости от переключателя. Когда магниты входят в контакт, они стягиваются и замыкают электрическую цепь. Это приводит к изменению контактов в противоположное состояние.

Когда магнитное поле уменьшается, переключатель и его контакты немедленно возвращаются в исходное состояние.Герконовый переключатель с магнитным приводом, такой как этот, обычно устанавливается на дверях и окнах для дополнительной защиты дома или офиса. Коммутатор небольшой и достаточно незаметный, чтобы незаметно установить его дома или в офисе.

Несмотря на то, что небольшой размер геркона упрощает установку и эксплуатацию, он имеет некоторые недостатки.Например, поскольку он маленький и хрупкий, он не может выдерживать большое напряжение тока. Вместо этого ток может просто пройти. В свою очередь, повышенное напряжение может вызвать искрение переключателя при использовании. Также известно о перегреве при работе с сильным током. Это может привести к тому, что переключатель потеряет свою пружинную форму.

Создайте двигатель геркон

Области науки Электричество и электроника
Сложность
Требуемое время Среднее (6-10 дней)
Предварительные требования Нет
Наличие материалов Специальные предметы: Вам понадобится комплект двигателя переключателя, готовый к сборке.См. Подробности в списке материалов и оборудования.
Стоимость высокий (100 - 150 долларов)
Безопасность Возможны легкие травмы, поэтому обязательно надевайте защитные очки. Рекомендуется наблюдение взрослых.

Абстрактные

Двигатели используются во многих вещах, которые вы можете найти в своем доме, например, в вашем холодильнике, кофеварке и даже в газонокосилке.В этом проекте выставки электроники вы сможете построить простой двигатель, используя комплект, а затем проверить, как количество батарей (количество напряжения), используемых для питания двигателя, влияет на его производительность.

Объектив

Целью этого научного проекта является создание простого двигателя постоянного тока с использованием электромагнита и геркона. Вы изучите влияние напряжения на скорость двигателя.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите в систему (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Кредиты

Дэвид Б. Уайт, доктор наук, приятели науки

Цитируйте эту страницу

Здесь представлена ​​общая информация о цитировании. Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и обновите цитату по мере необходимости.

MLA Стиль

Сотрудники Science Buddies. «Постройте двигатель герконового переключателя». Друзья науки , 20 ноя 2020, https: // www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Elec_p057/electricity-electronics/build-a-reed-switch-motor. Доступ 9 января 2021 г.

APA Style

Сотрудники Science Buddies. (2020, 20 ноября). Построить двигатель герконового переключателя. Полученное из https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Elec_p057/electricity-electronics/build-a-reed-switch-motor

Дата последнего редактирования: 20.11.2020

Введение

Двигатели , использующие напряжение постоянного тока можно найти во многих знакомых изделиях, таких как электробритвы, дрели с батарейным питанием и вентиляторы в портативных компьютерах.Постоянное напряжение не меняется со временем. Например, батарея с напряжением 9- вольт (В) имеет постоянную разницу напряжений между положительной и отрицательной клеммами, равную 9 В. График зависимости напряжения на положительной клемме от времени будет представлять собой прямую линию при 9 В. Переменный ток, , с другой стороны, колеблется между положительными и отрицательными значениями. Ток, который питает розетки в вашем доме, - это переменный ток. Если вы изобразите напряжение, подаваемое в розетку, это будет синусоида , где чередуются между положительным и отрицательным напряжениями примерно 60 раз в секунду (сек).Количество раз, когда переменный ток изменяется с положительного на отрицательный за 1 секунду, называется его частотой . Единица измерения частоты - герц (Гц), , где 1 Гц - это 1 цикл в секунду.

В этом научном проекте вы создадите простой двигатель постоянного тока. Ключевыми частями двигателя постоянного тока являются электромагнит , вращающийся вал , к которому прикреплены постоянные магниты , и герконовый переключатель . Давайте рассмотрим каждый из них отдельно. В этом научном проекте электромагнит создается путем наматывания проволоки на гвоздь.Когда через проволоку, намотанную вокруг ногтя, проходит ток, ноготь становится магнитом. При отключении тока гвоздь теряет магнетизм. Сила электромагнита зависит от того, сколько раз провод наматывается на него, и от силы тока. Когда электромагнит включен, он толкает постоянные магниты, прикрепленные к вращающемуся валу. Магнетизм постоянных магнитов не зависит от электрического тока. Если вы хотите поэкспериментировать с параметрами, определяющими силу электромагнитов, ознакомьтесь с этим проектом Science Buddies: «Сила электромагнита».Вы также можете узнать больше обо всех вышеперечисленных темах в Учебнике по электричеству, магнетизму и электромагнетизму Science Buddies.

Уловка для того, чтобы заставить вал вращаться, состоит в том, чтобы повернуть электромагнит на таким образом, чтобы он давил на постоянные магниты, заставляя вал вращаться, а затем выключая электромагнит , , чтобы постоянный магнит мог свободно проходят мимо электромагнита. Этот цикл показан на рисунке 1.

На схеме двигателя постоянного тока показан вращающийся вал, который вращается с помощью электромагнита.Вал имеет два магнита с противоположными полюсами, прикрепленные к противоположным стенкам, когда магнит движется мимо электромагнита, магнитное поле толкает магнит, заставляя вал вращаться. Когда противоположный магнит начинает поворачиваться в сторону электромагнита, электромагнит отключается, поэтому магнит может свободно проходить. Электромагнит снова включается, когда первый магнит поворачивается обратно в положение, в котором магнитное поле может толкать его для вращения вала.


Рисунок 1. На этой схеме показаны принципы работы простого двигателя постоянного тока.Электромагнит включается и выключается. Когда он включен, он прижимается к постоянным магнитам, прикрепленным к вращающемуся валу (A и C на схеме). Когда электромагнит выключен, магниты могут свободно вращаться мимо электромагнита (B и D на схеме). Электромагнит включается и выключается герконом. Когда магнит находится рядом с герконом, он замыкается. Когда переключатель замкнут, ток течет по проводам вокруг электромагнита, включая его.Когда постоянный магнит вращается в сторону от геркона, переключатель размыкается, отключая ток, подаваемый на электромагнит. Цикл повторяется непрерывно. На вращающемся валу может быть более двух постоянных магнитов. Обратите внимание, что герконовый переключатель расположен несколько ниже средней точки вращающегося вала, так что импульс, подаваемый электромагнитом, возникает немного на после того, как прошел постоянный магнит.

Эта конструкция хорошо подходит для изучения принципов работы электродвигателей из-за своей простоты.Геркон реагирует на близлежащие магниты. Когда к нему приближается магнит, геркон замыкается. Когда геркон замкнут, электромагнит включен. Таким образом, магниты, прикрепленные к вращающемуся валу, выполняют двойную функцию: они замыкают герконовый переключатель, когда проходят рядом с ним, и они реагируют на толчок от электромагнита, когда он включается.

Электромагнит настроен так, что сторона рядом с вращающимся валом имеет ту же полярность (северный или южный полюс), что и сторона постоянного магнита, которая обращена наружу от вращающегося вала.В комплекте, который вы покупаете, постоянные магниты имеют южные полюса, обращенные наружу. Южный полюс электромагнита находится на конце возле вращающегося вала. Когда два магнита поднесены друг к другу, противоположные магнитные поля притягиваются друг к другу, а идентичные магнитные поля отталкиваются. Таким образом, когда электромагнит включен, он отталкивает магнит, прикрепленный к вращающемуся валу, обеспечивая силу для поддержания работы двигателя. Затем герконовый переключатель размыкается, когда постоянный магнит на противоположной стороне вала поворачивается в сторону от геркона.Когда переключатель разомкнут, постоянный магнит, приближающийся к электромагниту, может пройти мимо электромагнита, не отталкиваясь. Цикл размыкания и замыкания геркона рассчитан таким образом, чтобы электромагнит в нужный момент давал толчок проходящему магниту на вращающемся валу, чтобы вал продолжал вращаться.

Экспериментальная процедура основана на купленном вами комплекте, в котором есть все готовые детали. Это позволит вам довольно быстро изготовить мотор и приступить к экспериментам.После того, как двигатель заработает, вы проверите, как изменение напряжения влияет на скорость двигателя. Изготовление двигателя - одна из целей этого научного проекта. Другая цель - определить, как напряжение влияет на скорость вращения. Для этого вам понадобится способ измерения скорости вращения двигателя. Есть несколько способов сделать это. Метод, описанный в экспериментальной процедуре, предполагает использование недорогого оптического тахометра. Тахометр измеряет скорость, с которой вращающийся объект блокирует яркий свет.Прикрепив к мотору картонный «пропеллер», вы можете измерить скорость вращения вращающегося вала.

Термины и понятия

  • Электродвигатель
  • Постоянный ток (DC)
  • Напряжение постоянного тока
  • Переменный ток (AC)
  • Синусоидальная
  • Частота
  • Герц (Гц)
  • Электромагнит
  • Постоянный магнит
  • Геркон
  • Полярность
  • Тахометр
  • Генератор
  • Момент

Вопросы

  • Что такое электромагнит?
  • Чем магнитная проволока отличается от других видов проволоки?
  • Как частота цикла геркона соотносится с частотой вращения вала двигателя? ( Подсказка: Сколько раз переключатель размыкается и замыкается каждый раз, когда вал совершает один полный оборот?)
  • Как можно использовать двигатель постоянного тока для генерации напряжения (то есть в качестве генератора )?

Библиография

Один из вариантов предлагает способы определения скорости вращения путем записи звука двигателя.Звуковой файл можно анализировать с помощью различных программ. Например, программа Audacity, бесплатный аудиоредактор и рекордер:

Лента новостей по этой теме

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает указанные выше статьи. Это не так умно, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнать больше о ленте новостей

Как работает коммутатор?

Сетевые концентраторы и коммутаторы

Сетевой концентратор - это центральная точка подключения устройств в локальной сети или LAN.Но существует ограничение на объем полосы пропускания, который пользователи могут совместно использовать в сети на основе концентратора. Чем больше устройств добавляется к сетевому концентратору, тем больше времени требуется данным для достижения места назначения. Коммутатор позволяет избежать этих и других ограничений сетевых концентраторов.

Большая сеть может включать в себя несколько коммутаторов, которые соединяют вместе разные группы компьютерных систем. Эти коммутаторы обычно подключаются к маршрутизатору, который позволяет подключенным устройствам выходить в Интернет.

Что такое роутер и как он работает в сети?

В то время как коммутаторы позволяют различным устройствам в сети обмениваться данными, маршрутизаторы позволяют обмениваться данными между разными сетями.

Маршрутизатор - это сетевое устройство, которое маршрутизирует пакеты данных между компьютерными сетями. Маршрутизатор может подключать сетевые компьютеры к Интернету, поэтому несколько пользователей могут совместно использовать подключение. Маршрутизаторы помогают соединить сети внутри организации или соединить сети нескольких филиалов. А роутер работает диспетчером. Он направляет трафик данных, выбирая лучший маршрут для передачи информации по сети, чтобы она передавалась с максимальной эффективностью.

Как настроить сетевой коммутатор с маршрутизатором?

Вы можете обнаружить, что вам нужно увеличить количество портов, которые можно подключить к маршрутизатору, чтобы вы могли настроить сетевой коммутатор для подключения к маршрутизатору.Сетевой коммутатор подключается к маршрутизатору через один из портов на маршрутизаторе, увеличивая количество устройств в сети небольшого офиса, таких как настольные компьютеры, принтеры, ноутбуки и т. Д., Которые имеют проводное подключение к Интернету.

Начало работы с подходящим сетевым устройством Обратитесь к консультанту по продажам Cisco, который понимает ваши конкретные требования. Вы получите безопасную, надежную и доступную по цене сеть, поддерживаемую Cisco и настроенную в соответствии с вашими потребностями сегодня, что даст вам четкий путь в будущее.

Как работает коммутатор?

Сетевые концентраторы и коммутаторы

Сетевой концентратор - это центральная точка подключения устройств в локальной сети или LAN. Но существует ограничение на объем полосы пропускания, который пользователи могут совместно использовать в сети на основе концентратора. Чем больше устройств добавляется к сетевому концентратору, тем больше времени требуется данным для достижения места назначения. Коммутатор позволяет избежать этих и других ограничений сетевых концентраторов.

Большая сеть может включать в себя несколько коммутаторов, которые соединяют вместе разные группы компьютерных систем.Эти коммутаторы обычно подключаются к маршрутизатору, который позволяет подключенным устройствам выходить в Интернет.

Что такое роутер и как он работает в сети?

В то время как коммутаторы позволяют различным устройствам в сети обмениваться данными, маршрутизаторы позволяют обмениваться данными между разными сетями.

Маршрутизатор - это сетевое устройство, которое маршрутизирует пакеты данных между компьютерными сетями. Маршрутизатор может подключать сетевые компьютеры к Интернету, поэтому несколько пользователей могут совместно использовать подключение.Маршрутизаторы помогают соединить сети внутри организации или соединить сети нескольких филиалов. А роутер работает диспетчером. Он направляет трафик данных, выбирая лучший маршрут для передачи информации по сети, чтобы она передавалась с максимальной эффективностью.

Как настроить сетевой коммутатор с маршрутизатором?

Вы можете обнаружить, что вам нужно увеличить количество портов, которые можно подключить к маршрутизатору, чтобы вы могли настроить сетевой коммутатор для подключения к маршрутизатору.Сетевой коммутатор подключается к маршрутизатору через один из портов на маршрутизаторе, увеличивая количество устройств в сети небольшого офиса, таких как настольные компьютеры, принтеры, ноутбуки и т. Д., Которые имеют проводное подключение к Интернету.

Начало работы с подходящим сетевым устройством Обратитесь к консультанту по продажам Cisco, который понимает ваши конкретные требования. Вы получите безопасную, надежную и доступную по цене сеть, поддерживаемую Cisco и настроенную в соответствии с вашими потребностями сегодня, что даст вам четкий путь в будущее.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *