Принцип работы этого коммуникационного устройства, название которого расшифровывается как «герметичный контакт», можно объяснить следующим образом. Геркон – миниатюрная цилиндрическая стеклянная колбочка, в противоположные концы которой впаяны два контакта, обладающие ферромагнитными свойствами: подвижный и неподвижный. Колба либо вакуумирована, либо наполнена инертным газом, дабы продлить срок их службы.
Если поднести к ней магнит, то подвижный контакт соприкоснется с неподвижным и цепь замкнется. При этом вы услышите характерный щелчок. Если магнит убрать — контактны вновь разомкнутся. Вместо постоянного магнита можно использовать и соленоид. Так работает нормально разомкнутый или замыкающий геркон — одна из самых популярных его разновидностей.
Свойства герконов
Основные свойства этих устройств, на которые следует обратить внимание при чтении статьи:
- Магнитоуправляемость;
- Герметичность;
- Компактность;
- Дискретный режим работы.
В настоящее время герконы вытесняются датчиками Холла — твердотельными полупроводниковыми устройствами. Далее представлены фото герконов широкого потребления.
Классификация
По принципу работы
- Нормально разомкнутые герконы (под действием внешнего магнитного поля замыкают цепь);
- Нормально замкнутые (наоборот, размыкают цепь);
- Переключающие (выполняют роль магнитоуправляемого переключателя).
По наличию ртути
- Сухие (безртутные);
- Ртутные.
Последние содержат небольшие количества ртути, которая смачивает соприкасающиеся контактные поверхности. Этим достигается снижение сопротивления и защита от дребезга контактов.
По наполнению колбы
- Наполненные инертным газом;
- С вакуумным наполнением.
Главные технические характеристики герконов
- Рабочее напряжение;
- Предельный ток коммутации;
- Напряжение пробоя;
- Время срабатывания и отпускания;
- Паразитная емкость;
- Сопротивление в режиме коммутации;
- Ресурс;
- Значения напряженности магнитного поля, соответствующие обоим режима.
Наибольшая роль в обеспечении длительной работы геркона отводится месту примыкания контактов к колбе. При отсутствии герметичности устройство быстро выходит из строя.
Преимущества
- Значительный ресурс, обусловленный защитой контактов от окисления кислородом воздуха и крайне незначительным трением в процессе работы (более триллиона циклов);
- Миниатюрность (выигрывают в компактности у реле тех же характеристик);
- Можно осуществлять коммутацию слабых сигналов;
- Практически не искажают сигнал шумами;
- Скорости срабатывания выше, чем у реле;
- Высокое напряжение пробоя;
- Герметичность конструкции;
- Отсутствие необходимости в обслуживании;
- Цепи управления и коммутации независимы друг от друга и гальванически развязаны.
Недостатки
В некоторых случаях магнитное управление может играть отрицательную роль, ведь система становится чувствительна к паразитным магнитным явлениям. В таких случаях устройство приходится экранировать.
Другая положительная сторона — герметичность, оборачивается недостатком в виде хрупкости колбы. Герконы неустойчивы к сильным вибрациям.
При нагреве подвижного контакта выше точки Кюри происходит утрата намагниченности, что приводит к размыканию цепи, причем процесс принимает неустойчивый характер.
Коммутация имеет конечную скорость, что довольно критично для быстродействующих устройств.
Порой встречается залипание контактов. Этому есть два объяснения: деформация контактов при пропускании через них постоянного тока, приводящая к тому, что они цепляются друг за друга (один разрушается — другой восстанавливается), и их взаимное притирание.
Дребезг контактов
Отдельно стоит упомянуть и такое неприятное для цифровой техники (где, в основном, и используются герконы) явление как дребезг контактов. После замыкания наблюдается серия бесконтрольных актов потери и приобретения контакта.
Справедливости ради следует отметить, что такое поведение характерно для большинства механических коммутационных аппаратов. Подключив геркон напрямую к синхронному входу можно получить непредсказуемые результаты.
Меры, направленные против дребезга контактов:
- Добавка ртути (что чревато ее утечкой при разбитии колбы);
- Подключение через специальные электронные схемы;
- Использование демпфирующих фильтров (в отдельных случаях);
- Программные средства.
Последние реализуются следующими способами:
- Временная задержка;
- Подсчет вторичных коммутаций в течение определенного интервала времени;
- Вычисление длительности текущего состояния.
Очевидно, что подключить геркон своими руками — не самая легкая задача, если вы не владеете основами электротехники и электроники.
Применение
Герконы нашли применение в разнообразных устройствах позиционирования. К неподвижной части прикрепляют датчик на основе геркона, а к подвижной — магнит.
Сфера применения герконовых датчиков:
- Системы охранной сигнализации, контроля доступа;
- Снаряжение для работы под водой;
- Промышленные клавиатуры;
- Измерительные приборы (например, велосипедные спидометры);
- Взрывозащищенные устройства;
- Медтехника;
- Автоматическое грузоподъемное оборудование (лифты);
- Ноутбуки и нетбуки (датчик поднятия крышки). Для ремонта ноутбука можно обратиться к специалистам сервисного центра MOTechnologic.
Особые виды герконов
Герконовые реле — устройства, состоящие из геркона и управляющего соленоида. К ним также можно отнести герсиконы, гезаконы и геркотроны. Первые предназначены для силовых цепей, вторые имеют эффект памяти, а третьи разработаны для высоковольтной техники.
Изобретение герконов
Еще в 20-х годах минувшего столетия советским ученым Коваленковым было предложено реле с контактами, управляемыми магнитным полем. В середине 30-х некоторыми советскими и американскими учеными практически одновременно выдвинута идея о помещении подобного реле в запаянную стеклянную колбу. В 41м году началось производство герконов в США. Применялись они для телефонной связи.
В СССР производство началось гораздо позже: лишь в конце 50-х годов в Ленинграде. Также, как и в США, применение герметичным контактам нашли в оборудовании телефонных станций. С 65-го года герконы стали производить на рязанском заводе металлокерамических приборов (РЗМКП). По состоянию на 2015 год он является одним из крупнейших производителей этих устройств во всем мире.