Что такое геркон?
Поговорим мы в этой статье про герконы, слово геркон расшифровывается как: герметичный магнитоуправляемый контакт. Геркон представляет собой небольшую вытянутую колбу с откачанным воздухом, внутри которого содержится пара гибких металлических ферромагнитных контактов. Контакты по длине перекрываются, но находятся на небольшом расстоянии друг от друга, этих контактов может быть несколько, на разные включения (замыкание или размыкание). При поднесении магнита к геркону контакты замыкаются (или размыкаются). 
Герконы могут использоваться в датчиках (например датчик скорости на велосипеде), выключателях и пр… Раньше герконы использовались в реле, поверх геркона наматывалась катушка в несколько сотен витков (сопротивление обмотки может достигать 500-1500 Ом) и при подаче напряжения контакты геркона замыкались, сейчас реле с герконами редко где используются. 
Достоинства герконовых реле:
Полная герметизация контакта позволяет их использовать герконовые реле в различных условиях влажности, запыленности и т. д.
Высокое быстродействие, что позволяет использовать герконовые реле при высокой частоте коммутаций.
Гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепей управления герконовых реле.6. Расширенные функциональные области применения герконовых реле.
Надежная работа в широком диапазоне температур Недостатки герконовых реле:
Восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер по защите от внешних воздействий.
Хрупкий корпус герконов, чувствительный к ударам.
Малая мощность коммутируемых цепей у герконов.
Возможность самопроизвольного размыкания контактов герконовых реле при больших токах. Герконы на схемах обозначаются следующим образом: 
Особенности и преимущества герконов:
Как уже говорил, контакты геркона находятся в вакууме или в инертном газе и как следствие при работе они слабо обгорают, даже если при замыкании или размыкании между контактами возникает искра.
Герконы достаточно долговечные, если не бить геркон и не пропускать очень большие токи, то срок службы геркона бесконечен.
Герконы в работе почти бесшумны, слышно только цоканье контактов.
Относительно высокое быстродействие. Недостатки герконов:
Герконы очень хрупкие, корпус герконов как правило изготовлен из хрупкого стекла, следовательно их нельзя использовать в условиях сильных вибраций и ударов.
Для их срабатывания нужно создать или приложить магнитное поле.
Иногда контакты герконов залипают, такое происходит после прохождения больших токов и проскакивания искры при срабатывании контактов, такой геркон необходимо заменить, герконы в основном служат для коммутации небольших токов. Ниже на рисунке Вы можете увидеть фотографию геркона с обгоревшими контактами. 
Применение герконов
Как уже говорилось, чаще всего герконы применяются в системах охранной сигнализации, ставят их на дверь, окна… при открывании двери мимо геркона проходит магнит (который расположен на двери) и замыкает геркон. Можно сделать включение какого либо устройства при поднесении магнита к геркону, например включение компьютера, или сделать так чтобы двигатель скутера заводился только после того как поднесут к датчику магнит, ставить в качестве датчиков контроля положения, сделать так чтобы при поднятии какого либо предмета сработала сирена, или прикрепить геркон на колесо велосипеда для контроля скорости, давайте рассмотрим такую схему ниже! Батарейку можно использовать и на 1.5 вольт, все зависит от типа прибора индикатора, который вы будете использовать, номинал резистора R1 подбирается экспериментально так, чтобы при максимальной скорости стрелка прибора была почти на максимуме. Конденсатор С1 задает время спада стрелки прибора. Геркон крепится на вилке велосипеда, а магнит на спицу колеса. Расстояние от геркона до магнита должно быть минимальным. При вращении колеса магнит периодически будет проходить мимо геркона и замыкать его контакты.
Прикрепленные файлы:
- gerkon.rar (9 Кб)
Система обозначения герконов.
Принцип действия:Для переключения реле необходимо воздействовать магнитным полем на каплю ртути, и из-за тока проходящему по среднему управляющему выводу. Направление перемещения капли зависит от направления тока или магнитного поля. Объем ртути должен быть небольшим.Достоинства:
- очень стабильное и малое R пер.;
- нет ограничений по числу коммутаций.
Недостатки:
- не работает при температуре ниже -35 С;
- гальваническая связь между входной и выходной цепью;
- ограничение по коммутируемой мощности ( зависит от объёма капли ртути ).
Электростатические реле.
Принцип действия:Принцип действия основан на использовании кулоновских сил, которые обеспечивают притяжение подвижного электрода с мембраной к неподвижному.Достоинства:
- малые габариты;
- высокое быстродействие;
- гальваническая развязка.
Недостатки:
- высокое R пер. ( из плохого контактного нажатия );
- ограничение по коммутируемым мощностям.
Электромагнитострикционные реле
Принцип действия:Принцип действия основан на явлениях магнито- или электрострикций, то есть способности материалов изменять свой размеры под воздействием магнитных или электрических полей.Достоинства схожи с электромагнитными реле, и так же наличие контактной группы.Недостатки:
- низкая чувствительность;
- повышенная инерционность;
- необходимость наличия сильных магнитных или электрических полей.
Электротепловые реле.
Принцип действия:Основан принцип действия на различных ТКЛР металлов в системе биметаллической пластины.Используются в качестве:
- датчика температуры;
- реле времени ( из-за высокой инерционности );
- обычное реле;
- устройство зашиты от перегрузок.
Достоинства:
- многофункциональность;
- малая стоимость.
Недостатки:
- малое быстродействие;
- малый диапазон выдержки времени ( около 30с. );
- малая точность времени.
Электронные реле.
Это обычный электронный ключ, например на транзисторах ( различают: биполярные, полевые, КМОП и МОП структуры ).На КМОП-структуре: На биполярном транзисторе:Достоинства:
- полная ( функциональная, конструктивная ) совместимость с интегральными схемами;
- высокое быстродействие;
- отсутствие дребезга контактов;
- высокая чувствительность.
Недостатки:
- отсутствие гальванической развязки между входом и выходом;
- ограничения по коммутируемым мощностям;
- не достаточно низкое сопротивление в замкнутом состоянии;
- не достаточно высокое сопротивление в разомкнутом состоянии;
- восприимчивость к спец. факторам ( -, -излучениям и пр. ).
Герконы, герконовые реле: способы управления, примеры использования
Герконы имеют ряд механических и электрических параметров, которые характеризуют их свойства. Эти параметры можно разделить на две большие группы: механические и электрические.
Механические параметры герконов
К механическим параметрам относится магнитодвижущая сила срабатывания. Этот параметр показывает, при каком значении напряженности магнитного поля происходит срабатывание и отпускание контакта. В технической документации это называется как магнитодвижущая сила срабатывания (обозначается Vср) и магнитодвижущая сила отпускания (обозначается Vотп).
Немаловажными параметрами геркона, в ряде случаев основными, является скорость его срабатывания и отпускания. Эти параметры измеряются обычно в миллисекундах и обозначаются соответственно как tср и tотп, которые в целом характеризуют быстродействие геркона. Герконы, имеющие меньшие геометрические размеры обладают более высоким быстродействием.
Максимальное число срабатываний, или попросту ресурс, также относится к группе механических параметров. Этот параметр оговаривает, при каком числе срабатываний все свойства геркона, как механические, так и электрические сохраняются в пределах допустимых значений. В технической документации обозначается как Nmax.
Электрические параметры герконов
Эти параметры такие же, как у обычных механических контактов. Сопротивление, измеренное между замкнутыми контактами называется сопротивлением контактного перехода и обозначается как Rк, а сопротивление, измеренное между разомкнутыми контактами есть не что иное, как сопротивление изоляции Rиз.
Электрическая прочность геркона. Этот параметр характеризует пробивное напряжение Uпр. Это напряжение в основном определяет качество изоляции между контактами, которое в свою очередь обусловлено качеством вакуума или заполнения колбы инертными газами. Кроме этого пробивное напряжение зависит от величины зазора между контактами и качества их покрытия.
Мощность, коммутируемая герконом определяется в основном его конструкцией: материалом и размерами контактов, а также типом покрытия контактных площадок. В технической документации этот параметр обозначается как Pmax.
Емкость, измеренная между разомкнутыми контактами обозначается как Cк. Она зависит лишь от геометрических размеров геркона и расстояния между разомкнутыми контактами.
Способы управления герконами
Их можно разделить на две большие группы: управление постоянным магнитом и управление при помощи катушки с током. Эти способы показаны на рисунке 1.
Рисунок 1. Различные способы управления герконами
Управление герконом при помощи постоянного магнита
Наиболее прост и распространен способ управления с линейным перемещением магнита. Здесь вполне уместно вспомнить охранную сигнализацию, где магнит укреплен на двери и заставляет срабатывать геркон, когда дверь закрыта.
Способ с угловым перемещением магнита используется намного реже, как правило, в тех случаях, когда другие способы применить по како й -либо причине невозможно.
Перекрытие магнитного поля шторкой использовалось в клавиатурах различных вычислительных устройств, вплоть до девяностых годов прошлого столетия, а может быть можно встретить где-нибудь и до сих пор.
Управление герконом при помощи катушки с постоянным током
Этот способ получил наибольшее распространение при создании герконовых реле. Конструкция этих реле достаточно проста: внутрь катушки с током просто помещается геркон, и при этом не требуется никаких дополнительных пружинок и рычагов, как у обычного реле. Единственный в этом случае недостаток это небольшое количество контактных групп.
Если катушку выполнить достаточно толстым проводом, способным пропустить большой ток, то можно получить герконовое токовое реле. Такие реле широко применялись в мощных источниках постоянного тока в качестве датчика системы защиты от перегрузок. Точная настройка уровня срабатывания такого датчика осуществляется резьбовым механизмом, позволяющем плавно перемещать геркон вдоль оси катушки.
Герконовые реле
Герконовое реле: а – схематическое изображение исходного состояния; б – схема замыкания контактов; в – внешний вид герметизированного магнитоуправляемого контакта
В исходном состоянии находящиеся внутри герметичной колбы 1 контакты 2 и 3 разомкнуты. При пропускании электрического тока I через обмотку 4 возникает магнитное поле с индукцией В, которое приводит к намагничиванию и замыканию контактов 2 и 3. После выключения тока контакты под действием силы упругости возвращаются в исходное положение.
Контакты герконового реле выполняют из пермаллоя, который покрывают металлами с высокой проводимостью, например золотом, серебром, родием или палладием. Для уменьшения скорости окисления контактов герметичную колбу заполняют аргоном, азотом, либо азотоводородной смесью под давлением 40 — 60 кПа.
В герконовых реле контактные сердечники многофункциональны, т. е. одновременно выполняют функции магнитопровода, пружины и токопровода.
П реимущества и недостатки герконов
Как и любая вещь герконы имеют свои недостатки и преимущества. Сначала поговорим, естественно, о преимуществах.
По сравнению с обычными коммутирующими контактами герконы имеют чуть ли не в 100 раз большую надежность по сравнению с обычными открытыми контактами. Эта надежность обусловлена более высоким сопротивлением изоляции (достигает десятков МегаОм), и большей электрической прочностью: пробивное напряжение у некоторых типов герконов достигает нескольких десятков киловольт.
Неоспоримым преимуществом герконов является их быстродействие: у некоторых моделей герконов частота коммутации достигает 1000Гц, а скорость срабатывания и отпускания находится в пределах (0,5 — 2,0мс) И (0,2 — 1,0мс) соответственно.
Срок службы некоторых герконов доходит до 4 — 5 млрд. срабатываний, что намного выше аналогичного показателя для обычных не защищенных контактов. Также к достоинствам герконов следует отнести легкий способ согласования с нагрузкой а также работа герконов без применения источников электрической энергии.
Недостатки герконов
На фоне достоинств недостатки, наверно, не так уж и велики. Во-первых, это небольшая коммутируемая мощность. Кроме того малое количество контактных групп в одном баллоне а для «сухих» герконов дребезг контактов. К недостаткам же можно отнести также хрупкость стеклянного баллона и в некоторых случаях высокую чувствительность к внешним магнитным полям.
- Что такое герконы, как они устроены и работают
- Что нужно знать о современных электродвигателях
- Электричество и электробезопасность: ликбез для начинающих электриков
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Геркон
Геркон
Среди всевозможных радиоэлементов в электронике есть весьма любопытный и оригинальный. Возможно, вы уже слышали о нём или даже применяли в своих самоделках. Это – геркон.
Название этого электронного компонента происходит от словосочетания герметизированный контакт. В сущности, простейший геркон представляет собой два контакта, запаянных в стеклянную колбочку. Внутрь герметичной колбы закачан газ, который препятствует обгоранию контактов. Сами же контакты являются магнитоуправляемыми и изготавливаются из ферромагнитного материала (например, пермаллоя). Их можно замыкать посредством воздействия магнитного поля электромагнита, соленоида, либо постоянного магнита.
На принципиальных схемах геркон обозначается в виде двух контактов в кружке, символизирующем герметичный баллон геркона.
Условное обозначение геркона на принципиальных схемах и его внешний вид
Герконы можно легко обнаружить во многих инфракрасных датчиках движения, которые применяются в автоматических системах охраны. Там они используются в качестве реле.
Также геркон применяется в широко распространённом охранном датчике ИО-102 (или его аналогах). В его состав входит геркон с проволочными выводами и постоянный магнит. Геркон устанавливается на неподвижную часть двери или оконной форточки и подключается к охранному прибору двумя проводниками. Магнит крепиться на подвижной части двери или форточки. Это простейший пример применения герконов в охранной автоматике.
Охранный датчик серии ИО-102 на основе геркона
Герконы успешно применяются в качестве реле. Герконовое реле состоит из геркона и проволочной обмотки, так называемого, соленоида.
Если через проволочную обмотку пропустить ток, то под действием протекающего тока в обмотке образуется электромагнитное поле, которое и воздействует на геркон, замыкая его контакты.
Герконовые реле TRA-500 и SH1A05BW, применяемые в приборах охранной автоматики
В чём преимущество герконового реле перед обычным электромеханическим?
- Во-первых, это сравнительно малые габариты и простота конструкции. Если взглянуть на обычные реле и герконовые, то можно убедиться в том, что герконовые заметно компактнее.
- Второе преимущество реле на герконах – устойчивость к обгоранию контактов и влажности. Поскольку контакты геркона находятся в герметичном стеклянном баллоне с химически инертным газом (чистым азотом или смесью азота и водорода), то, естественно, контакты не окисляются.
- Ещё одним немаловажным преимуществом герконовых реле является отсутствие подвижных элементов конструкции. Контакты геркона не подвержены трению и износу. Зазор между контактами геркона настолько мал, что его очень трудно увидеть.
Стоит отметить, что если через контакты геркона протекает большой ток, то они могут «залипнуть». При этом геркон либо выйдет из строя, либо будет периодически замыкаться даже без воздействия магнитного поля на контакты. К сожалению, такой геркон подлежит замене.
Сферы применения герконов очень обширны. Это и системы охранно-пожарной автоматики, всевозможные датчики положения, системы связи, приборы управления и контроля.
Одним из существенных недостатков, препятствующих ещё большему распространению герконов является низкая ударостойкость. Несмотря на это, в последнее время герконы применяются в автомобилестроении и даже в авиации.
По сравнению с обычными реле герконовые обладают большим быстродействием и меньшей шумностью. Переключение контактов герконового реле практически незаметно на слух.
Также стоит отметить, что герконы в основном служат для коммутации небольших токов.
Что следует учитывать при использовании герконов в своих электронных самоделках?
Максимально допустимое коммутируемое напряжение и ток. Так, геркон марки КЭМ-1 способен выдержать ток не более 2 Ампер и напряжение 300 Вольт. Если превысить эти значения, то геркон превратиться в обычный проводник – его контакты «пригорят» друг к другу. Необходимо также уточнить коммутируемую мощность геркона. Для упомянутого геркона КЭМ-1 этот параметр составляет не более 30 Ватт.
Таким образом, если используя формулу мощности постоянного тока подсчитать допустимый ток через геркон при напряжении, например, 220 Вольт, то он составит величину меньше 2 Ампер, а точнее – 0,13 Ампер (130 мА).
Если же мы предполагаем, что через геркон будет протекать постоянный ток 1,5 Ампера, то максимально допустимое напряжение будет составлять всего 20 Вольт.
Применение геркона в самодельных устройствах просто огромно. Его можно использовать для гальванической развязки цепей, в качестве датчиков положения в электронных игрушках, системах сигнализации и контроля.