Принцип работы и виды герконовых датчиков, схема и применение

Описание и назначение

Герконом является устройство электромеханического типа, которое размыкает или замыкает электрические контакты. Это происходит за счёт магнитно-контактного поля, которое генерирует электромагнит. Это может делать и постоянный магнит.


Геркон переводится как герметичный контакт. Это обуславливается его конструкцией. Его составляющие — ферромагнитными пластинами, которые запаяны в капсулу из стекла. Она заполняется инертным газом, вместе с двумя контактами выхода.

В колбе может содержаться иссушенный воздух, азот и любой другой инертный газ. Кроме этого, его могут откачать, чтобы создать вакуум. Это делают, чтобы повысить уровень коммутируемого напряжения.

Датчики из геркона применяются в разных системах и устройствах:

  • Бытовые счетчики.
  • Клавиатуры в оборудовании промышленного назначения и синтезаторах. Возникновение искры с них исключено. Именно поэтому их широко используют при производстве взрывоопасных вещей (где есть пыльные испарения или горючие).
  • Оборудование для медицинских учреждений.
  • Системы, которые охраняют и контролируют положение, работающее по автоматическому принципу.
  • Телекоммуникационные системы.

Стоит отметить, что распространены герконовые реле, которые состоят из проволочной обмотки и контактного датчика. У такой системы отмечают значимые преимущества: устойчивость к влаге, простое использование, нет деталей, которые двигаются.

С помощью герконов защищаются электроустановки от перегрузок.

Плюсы и минусы

Теперь вкратце о преимуществах:

  1. Благодаря герметичности можно использовать на объектах с высокой пожароопасностью.
  2. Способность быстрого оповещения, что автоматически допускает использования при высокой частоте.
  3. Компактность: минимальный размер — 4 мм.
  4. Нет трения поверхностей сердечников.

И также недостатках:

  1. Магниты зачастую имеют небольшую чувствительность.
  2. Датчик слишком восприимчив к внешним магнитным потокам, что заставляет исключить их из близлежащего радиуса.
  3. Материал капсулы всегда тонкое стекло.
  4. Низкая частота способствует хаотичному замыканию и размыканию сети.

В итоге присутствует некий баланс, который не позволяет сказать, что все плюсы перевешивают минусы, и наоборот. Некоторым покажется, что это делает устройство спорным, однако на самом деле это дает больше вариантов для выбора.

Использование герконовых датчиков до конца не исчезло и навряд ли когда-нибудь это произойдет. Подобное решение надежно и дешево, что полностью оправдывает его использование. Оно также не применяется в критически важных устройствах, когда выход из строя недопустим, а потому априори не сможет испортить что-либо. И не стоит также забывать о герконовых датчиках уровня воды, благодаря которым можно обезопасить свой дом от затопления.

Устройство и принцип работы

Принцип работы геркона похож на выключатель. Его составляющие — пара сердечников, проводящих ток и зазор. Их герметично запаивают в стеклянной колбе, у которой инертная среда. Благодаря этому исключается процесс окисления.

Управляющая обмотка находится вокруг колбы и питается постоянным током, за счет которого работает. Магнитное поле генерируется с помощью обмотки после подачи питания. После отключения от питания катушки магнитный поток прекращается. После этого размыкаются пружинами контакты. Так как трение отсутствует, они являются абсолютно надежными.

У герконового датчика есть своя особенность: в состоянии покоя на пружины реле не действуют никакие силы. Благодаря этому они замыкают контакт за несколько секунд.

Магниты постоянного характера также используются. Их принято относить к поляризованным. Стандартные устройства работают по другому принципу функционирования. Система магнитов под воздействием электромагнита заряжает каждый сердечник потенциалом.

Это заставляет их размыкать цепь и отталкиваться друг от друга.

Герконы, которые переключаются, состоят из трёх контактов. Два из них сделаны из специального ферромагнитного сплава, один не магнитится. Когда наводится магнитное поле, разомкнутые контакты замыкаются, при этом пара немагнитного размыкается.

Как осуществляется управление


Управление герцогом осуществляется несколькими способами. Самый простой — управление магнитом в электрической схеме. Его перемещение осуществляется линейным способом. Это актуально для охранных сигнализаций, в которых магнит крепится на дверь, после чего геркон срабатывает (при закрытой двери).

Существует угловое перемещение магнита. Его используют редко, когда недоступны к применению остальные способы.

Перекрытие шторкой, как один из способов, уже не применяется. Его использовали для вычислительных устройств и их клавиатур до девяностых годов.

Геркон на страже безопасности

Герконовый датчик, пожалуй, самый популярный среди всех тех, которые можно установить на входную дверь. Данные решения широко распространены практически во многих отраслях, но используют их и в охранных системах. Преимущество геркона в том, что это доступный, простой в монтаже и очень эффективный датчик, который реагирует на открытие двери, ворот, люков, окон – любых движущихся конструкций.

Раньше для этих целей применяли электромагнитные реле, однако эти устройства не справлялись с поставленными задачами – у них слишком низкая скорость переключения. Кроме этого, трущиеся детали ускоряли износ контактов, что приводило к отказам реле. Но после создания герконов о реле позабыли.

Область применения

Теперь касательно того, как и где применяются герконы. И хотя датчики Холла почти что везде вытеснили их ввиду лучших характеристик, остались области, где их использование вполне оправдано:

  1. Синтезаторы и промышленное оборудование. Благодаря конструктивным особенностям полностью исключается появление искры. Это делает незаменимым их использование на том производстве, где есть высокая вероятность взрыва и работа с горючими жидкостями.
  2. Бытовые счетчики. Решение относительно надежное, дешевое и проверенное временем. Нет никакой необходимости его замены.
  3. Системы охраны и положения. Благодаря молниеносной реакции, и как следствие замыканию, герконы попросту в них незаменимы.
  4. Работающее под водой оборудование. Та герметичность, что обеспечивает конструкция, позволяет использовать их под водой. Причем это достаточно надежно даже под давлением.
  5. Телекоммуникационные системы и медицинское оборудование. Благодаря универсальности и стабильности они не заменимы в тех устройствах, где нужна продолжительная работа.
  6. Механизмы защиты. Здесь речь идет о тех системах, что защищают от перегрузок или короткого замыкания при высоковольтных нагрузках.

Стоит также отметить, что в системах безопасности всегда используют аппаратные приспособление из геркона и магнита для индикации открытия и закрытия дверей. Есть еще решения реле с датчиками и обмоткой, что реализует себя в случаях, когда нужна компактность, влагостойкость и отсутствие подвижных элементов.

Разновидности

Устройство работает по принципу размыкания, либо замыкания линии, передающей электричество. Напряженность магнитного потока задает замкнутое или разомкнутое положение

Примечательно, что не важно, откуда возникает магнитное поле. Оно может появляться как от электромагнита, так и постоянного магнита

Намагничивание в устройстве начинает происходить тогда, когда под действие попадают силовые линии. После этого, сила упругости преодолевается и притягивает контакты друг к другу. В итоге цепь замыкается.

В таком состоянии датчик будет находиться до тех пор, пока будет оставаться магнитное поле. После прекращения воздействия силовых линий контакты размыкаются. Чтобы произошло следующее замыкание, необходимо, чтобы создалось поле вокруг устройства снова.

Исходя из этого, специалисты считают геркон переключателем.

Замыкающие

Замыкающие по своему принципу работы постоянно находятся в разомкнутом состоянии. Для них это нормальное статичное положение, а контакты между собой не соединятся.

Переключающие

У такого типа в составляющей конструкции есть три вывода. При нормальном состоянии, когда отсутствует влияние электромагнитного поля, оба контакта замкнуты (один с другим). После появления поля, в одном контакте происходит замыкание, а тот, который замкнут нормально — размыкается.

Размыкающие

Размыкающие отличаются тем, что когда магнитное поле отсутствует, контакты соединяются между собой. Такой тип относят к нормально разомкнутым.

Типы по технологическим особенностям

Так как конструкций различных герконовых реле много, выделяют ряд характеристик. Благодаря ним можно отличать конкретный вид от остальных. К основным характеристикам относят:

  • Время отпускания — этот тот период времени от момента, когда ток в катушке пропадает, до перехода контактов в своё обычное положение. Промежуток времени — 0,2-1 мкс.
  • Уровень вибрации. Этот заданный уровень нельзя превышать, так как стеклянные колбы трескаются. Измерение величины вибрации происходит количеством колебания в секунду.
  • Время реакции. Промежуток времени, начинающийся с подачей тока, и завершаемый в момент размыкания или замыкания. Составляет примерно 0,5-2 мкс.
  • Допустимое показание. Мощность герконового датчика определяется из совокупности сечения контактов и материала. Измерение происходит в кВт и Вт.
  • Емкость контактов. Она может измеряться только тогда, когда контакты разомкнуты.

Сухие


Сухой выглядит как герметичный баллон, состоящий из стекла. Внутри него находятся контакты. К контактам относятся сердечники из магнита, они привариваются снаружи колбы, с торца. При этом ртуть в этом случае не добавляется.

Ртутные

При ртутном контакте в стеклянный корпус добавляются ртутные капли, благодаря которым смачивается деталь. При срабатывании геркона качество контакта улучшается. Благодаря такой системе можно избежать дребезга и вибрации в контактах. Это увеличит время срабатывания.

Популярные датчики для охранных систем

Среди тех, кто занимается монтажом охранного оборудования, под герконом понимают герметичный контакт. СМК – так называются магнитоконтактные сигнализаторы.

Чаще всего применяют ИО 102-20 – это стандартное решение, где расстояние между контактами в замкнутом состоянии составляет 24 мм, а в разомкнутом 70. Данный магнитный датчик открытия комплектуется кабелем длиной 350 мм и толщиной 3,5 мм. Одна его часть устанавливается на двери.

Существуют и другие типы подобных датчиков – различия среди них сугубо конструктивные. Так, они могут различаться разным типом защиты корпуса, порогом срабатывания.

Особенности установки датчиков

Перед монтажом оборудования необходимо убедиться, что электронный модуль в месте будущей установки сможет принимать сигнал от установленного на объектах защиты (окне или двери) датчика.

С помощью шурупа или двусторонней клейкой ленты геркон необходимо зафиксировать на неподвижном элементе окна или двери. Сам магнит крепится на двигающемся элементе, поэтому его необходимо размещать рядом с индикаторами прибора.

В обычном состоянии необходимое расстояние  между герконом и магнитом – не больше сантиметра. При превышении этой цифры датчик срабатывать при открывании окна или двери не будет.

При установке охранного оборудования необходим следовать ряду условий:

  1. Не рекомендуется размещать прибор около массивных металлических предметов, которые способны вызвать экранирование или затухание радиосигналов, передаваемых от фиксатора к основному блоку.
  2. Нельзя устанавливать оборудование за пределами помещения, подлежащего охране.
  3. Не рекомендуется размещать прибор в помещениях, в которых режим температуры и влажности не соответствует оптимальным показателям.

После установки оборудования необходимо убедиться, что устройство работает. Чтобы это выяснить, нужно открыть дверь, чтобы между магнитом и герконом расстояние было от полутора до трех сантиметров. Если датчик исправен, на электронный блок поступит соответствующий сигнал, и сигнализация сработает.

Сигнализация с датчиком открывания окон (дверей) позволяет обеспечить высококачественную защиту окон и дверей. При установке и подключении ряда связанных устройств можно обеспечить эффективную защиту всех помещений недвижимого объекта.

Виды

Существует также несколько видов этого датчика:

  • замыкающий: в таком типе есть один разомкнутый контакт;
  • переключающий: есть один контакт, отвечающий за переключение;
  • размыкающий: есть один замкнутый контакт.

Однако это не единственные различия, что у них есть.

Отличия по конструкции


Помимо всего, герконовые — вне зависимости от типа — датчики, которые имеют различия по их технологиям исполнения. К таковым, как правило, относят:

  1. Сухие. Это простая конструкция, у которой есть очевидные недостатки в виде вибрации при замыкании и размыкании. В бытовом плане их проще выразить в щелчках или дребезге, что также может вызвать множественную коммутацию при передаче сигнала. Эффект весьма нежелательный, однако исправить его нельзя.
  2. Ртутные. Здесь же внутри конструкции есть немного ртути, что смачивает контакты и нивелирует вибрацию. Благодаря ей также производится снижение сопротивления у контакта.

Выбрать один идеальный не получится, потому у каждого есть свои недостатки. Здесь стоит посмотреть на условия использования оного.

Принцип работы

И когда мы знаем, что такое геркон, разберем принцип его работы. Ближайшей аналогией по отношению к нему можно считать выключатель, потому что его конструкция представляет следующее: реле из двух токопроводящих сердечников, которые расположены в герметичном пространстве с инертной средой. Последнее необходимо для избавления от окисления.

Непосредственное же замыкание производится посредством размещения вокруг колбы управляющей обмотки. В нее поступает постоянный ток и, после того как подается питание, обмотка создает магнитное поле. Оно же оказывает действие на сердечники, что в итоге приводит к замыканию — это полный принцип действия геркона.

Следовательно, что при отключении питания нивелируется магнитный поток, а контакты размыкаются. Так надежность геркона, благодаря которой это устройство до сих пор имеет популярность, обусловлена никелированным трением контактов. Помимо, отсутствие какого-либо воздействия в незамкнутом состоянии фактически дает возможность моментального замыкания при необходимости.

Использование постоянных магнитов

Существует также альтернатива в виде использования постоянных магнитов. Их также еще называют магнитными герконовыми датчиками или поляризованными. Вот как он работает: электромагнит заряжает контакты одним и тем же потенциалом, что приводит к их отталкиванию друг от друга. Это в свою очередь размыкает цепь. Нюанс также в том, что в них три контакта: один стационарный и не имеет никакого воздействия магнита, а два других произведены из ферромагнитного сплава за счет чего производится замыкание и размыкание при воздействии магнитного поля.

Принцип работы

Геркон представляет собой герметичный переключатель. Его контакты изготовлены из специального феромагнитного сплава.

Принцип действия основан на использовании сил взаимодействия, которые действуют на два феромагнитных тела в магнитном поле. Данные силы заставляют пружинные контакты деформироваться и перемещаться до их соединения – так работает датчик закрытия двери. Когда создается магнитное поле определенной силы, то концы пружин притягиваются и замыкаются. Когда сила магнитного поля снижается (две части датчика разъединяются), то пружины разжимаются и контакт будет разорван, в результате чего срабатывает сигнализация.

В цепи охранной сигнализации пропускается постоянный электрический сигнал – он проходит через датчик открывания двери. Также может использоваться и постоянное магнитное поле. По стандарту порог срабатывания геркона может настраиваться от 30 до 50 мм. Если открыть дверь на расстоянии 30 мм, то на пульт сигнализации поступит сигнал о том, что контакты магнитного датчика разорваны.

Как подключить датчик

Если говорить о том, как подключить геркон, то начать стоит со способов монтажа. Креплений всего два:

  • скрытое;
  • наружное.

Учитывать также стоит характеристики поверхности, где будет осуществляться монтаж, потому разделяют две «базы» для подключения:

  • стальная;
  • магнитнопассивная.

Итак, часть реле, которая отвечает за магнитное поле, закрепляется на подвижной части конструкции. Геркон же должен быть установлен там, от чего отходит движущийся элемент. Происходит примерно следующее: движущаяся часть примыкает к стационарной, параллельно производят магнитной поле и замыкая цепь. Если же катушка, благодаря которой функционирует поле, не оказывает никакого воздействия, то происходит размыкание и соответствующая программа сообщит о нарушении. Все достаточно просто, потому что это фактически то, как работают датчики открытия дверей в умных домах.

Особенности установки

К нюансам же, которые нужно учитывать при подключении геркона, относят:

  1. Использование в местах, где есть или может быть ультразвук, не рекомендуется, потому как он может сбить датчик и его настройки.
  2. Если рядом есть еще один источник магнитного поля — его нужно исключить.
  3. Не подвергать колбу ударам, потому как ее деформация приводит к негодности сердечников.

И немного касательно того, как проверить геркон: в первую очередь нужно настроить программу, после проверить работоспособность и, приложить друг к другу еще незакрепленные элементы. После их можно разъединить и посмотреть за реакцией программы, которая отвечает за уведомления. Если все в норме — крепим датчики на нужное место.

Характеристики датчика открытия окна

Цена проводного или беспроводного датчика открытия окна, в первую очередь определяется его техническими характеристиками. 

Вот их примерный список:

  • Диапазон частот, используемых для передачи сигнала (для беспроводных датчиков открытия окна).  
  • Длина и прочность соединительного кабеля (для проводных датчиков).  
  • Скорость срабатывания.  
  • Средства управления датчиком, постановкой и снятием с охраны. Могут использоваться ДУ брелоки, СМС команды с мобильного телефона, приложение на смартфоне.
  • Громкость сирены в дБ (при её наличии).  
  • Интерфейсы для подключения к системам домашней сигнализации.  
  • Степень защиты корпуса от взлома, механических повреждений.  
  • Температурный режим. Предельно низкая и предельно высокая температура указывается в градусах Цельсия.  
  • Параметры электропитания, мощность батареи, потребляемый ток, напряжение.  
  • Время работы датчика при питании от аккумулятора, без необходимости подзарядки от электросети и замены батареек  
  • Максимальная относительная влажность. Указывается в процентах.  
  • Вес устройства. Указывается в граммах без упаковки.  
  • Габариты: длина, ширина, высота.

Следует сравнить характеристиками с текущими требованиями безопасности на объекте, чтобы выбрать и купить датчик открытия окна с хорошим потенциалом охраны в конкретном случае.

Также рекомендуем посмотреть:
3G/4G видеонаблюдение 3G/4G видеонаблюдение это система, способная записывать и передавать изображение с одной или нескольких видеокамер по технологии P2P без использования …

Тревожная кнопка для пожилых Тревожная кнопка для пожилых людей – хороший способ оповещения о необходимости помощи пожилому человеку.

Нажать на неё гораздо проще и быстрее, …


С этим читают