Геркон как проверить: Принцип работы геркона – Практическая электроника

Опубликовано автором

Содержание

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

Приобретались эти датчики по наводке из комментариев к одному из моих прошлых обзоров.
По большому счёту обозревать тут нечего, поскольку принцип их действия простой, но одному моему товарищу стало интересно, что это вообще такое и как оно работает — об этом и решил написать этот небольшой наглядный обзор.

Принцип работы

Геркон (герметизированный контакт) представляет собой стеклянную колбочку, внутри которой находятся две упругие контактные ферромагнитные пластины, которые при погружении в магнитное поле смыкаются и образуется контакт, по которому затем течёт ток.
Колбочка при этом обычно заполнена инертным газом или в ней содержится вакуум. Пример работы схематично отображён на анимации ниже, где подносится обычный магнит.

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

В продаже можно найти три основных типа герконовых датчиков:
1) Нормально открытые (обозреваемые), которые в обычном состоянии разомкнуты, а при погружении в магнитное поле — цепь замыкается.


2) Нормально закрытые, — уже обратный принцип: в обычном состоянии контакты замкнуты, но при погружении в магнитное поле контакты размыкаются.
3) Герконы-переключатели, — в отличии от двух первых, имеют уже 3 вывода и 3 пластины внутри соответственно. В спокойном состоянии замкнута одна пара контактов, при погружении в магнитное поле — уже другая пара.

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

Внешний вид. Размеры
Взял нормально открытые (разомкнутые) в количестве 10 штук.
Стеклянная капсула со слегка зеленоватым оттенком.

Размеры соответствуют 2×14мм

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

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


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

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

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

Сначала надо упаковать сам геркон.

Надевается кусочек термоусадки, обжимается горячим воздухом

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

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

Второй вывод чуть укоротил, вместе с термоусадкой

Припаиваю провод к обоим выводам провод

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


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

Обдул горячим воздухом

Излишки клея убрал

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

Магнит и геркон расположены поперёк друг другу

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

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

Принцип работы герконового датчика – схема подключения герконового датчика, принцип его работы

Содержание

  1. Принцип работы герконового датчика и особенности его установки
  2. Как работает YouDo?

30.11.2021 Читать 5 минут

Магнитный геркон является основным компонентом системы контактного реле в различных электромагнитных схемах. А герконовый датчик — это прибор, созданный для улучшения технических свойств и срока службы контактов электроаппаратуры. Подключить его можно как своими руками, так и с помощью профессиональных технических служб.

Герконовый датчик содержит два контакта из ферромагнитного сплава, заключенных в стеклянную колбу. Если к контактам поднести магнитный элемент, они замыкаются, образуя непрерывную электромагнитную сеть.

Геркон часто применяется для установки датчиков, сообщающих об открытии конструкции, на двери, ворота, окна —для защиты объекта от нежелательного проникновения.

Герконовые датчики отличаются по:

  1. Функциональности (замыкающие, переключающие, размыкающие).
  2. Технологическим особенностям (сухие, ртутные).
  3. Конструкции (разомкнутые, замкнутые, переключающие, разомкнутые ртутные).

Другие исполнители на Юду

  • Антон

    Рейтинг: 5

  • Семен

    Рейтинг: 5

  • Евгений

    Рейтинг: 5

  • Александр

    Рейтинг: 5

  • Владислав

    Рейтинг: 5

Найти мастера

Принцип работы герконового датчика и особенности его установки

Наиболее распространенным видом герконовых датчиков является разомкнутый геркон. Каждый контакт в стеклянной емкости представляет собой плоскую проволоку. Поверхности контактов покрыты золотом, палладием, радием или серебром, что способствует уменьшению сопротивления и позволяет защитить контакты от коррозии. Пространство стеклянной колбы заполнено водородом, аргоном или азотом, либо просто представляет собой вакуумное пространство, что также способствует повышению антикоррозийных свойств.

>

Принцип работы герконового датчика заключен во взаимодействии двух элементов: исполнительной и задающей. Задающая часть схемы работы геркона — это магнит, а исполнительная — сам геркон. Для замыкания контактной цепи геркона необходимо вокруг него создать магнитное поле. Как только магнитное поле исчезает, контакты герконового датчика перестают взаимодействовать.

Размыкающий геркон работает по несколько иной схеме: его магнитные элементы расположены таким образом, что при намагничивании контакты отталкиваются, осуществляя размыкание электрической цепи.

Схема работы переключающего геркона также имеет свои особенности: один из контактов системы сделан из немагнитного металла, а другие — из ферромагнитного. Таким образом, при магнитном воздействии на геркон происходит замыкание ферромагнитных контактов, а немагнитные контакты размыкаются.

Есть свои хитрости для защиты геркона от несанкционированного проникновения.

Если вы осуществляете подключение герконового датчика своими руками, то при установке стоит обратить внимание на следующие моменты:

  • Устанавливайте герконовые и магнитные датчики таким образом, чтобы они были направлены друг к другу и установлены на коротком расстоянии.
  • Установите очень тонкую металлическую пластину между герконовым датчиком и магнитом. Она послужит защитным магнитным экраном.

Для обеспечения замыкания электромагнитной сети герконового датчика и осуществления его работы магнитная часть системы крепится на открываемой конструкции (окно, дверь или ворота), а сам геркон на дверной или оконной коробке. Если дверь закрыта, магнитное поле действует на контактную сеть геркона, замыкая электромагнитную цепь. Датчик охранной системы показывает, что входная группа закрыта. Стоит открыть дверь — магнит перестает действовать, размыкает цепь, заставляя тем самым срабатывать сигнал тревоги.

В документации на датчик есть вся необходимая информация для установки его своими руками. В зависимости от конструкций, на которые устанавливается геркон, датчики используются для скрытого и наружного монтажа, для стальных или магнитопассивных конструкций.

Тип устанавливаемого геркона определяется в соответствии с массивностью конструкции и материалом, из которого она изготовлена.

Как работает YouDo?

Опишите

свою задачу и условия. Это бесплатно и займёт 3–4 минуты

Получите отклики

с ценами от исполнителей. Обычно они приходят в течение 30 минут

Выберите

подходящего исполнителя и обсудите сроки выполнения

Осуществить подключение геркона своими руками, обладая навыками и знаниями в этой области, не составит труда. Если же компетенции для подключения датчика своими руками не хватает, то лучше обратиться к услугам профессионала, который подключит герконовый датчик недорого и быстро.

Порядок действий

Закрепите магнитную часть системы на открываемой конструкции.

Установите геркон на дверной или оконной коробке.

Между герконовым датчиком и магнитом закрепите тонкую металлическую пластину.

или создать задание на Юду

Задание Марии «Прокладка кабеля»

1 500 ₽

Все сделано быстро и по делу. Рекомендую Романа как отличного специалиста.

Исполнитель задания:

Роман
5,0 1156 отзывов

Создать такое же задание

Оставьте свою реакцию, если было полезно

1

1

Скачайте приложение и пользуйтесь YouDo где угодно

Наведите камеру телефона на QR-код, чтобы скачать приложение

Вы здесь:

    org/BreadcrumbList”>
  • Главная
  • Мастера по ремонту
  • Статьи
  • Электрика
    • Ремонт квартир
    • Обои
    • Штукатурка
    • Сантехнические работы
    • Дизайн интерьеров

Определите свой геркон | Уведомление о почтовом ящике WiFi

Определите свой геркон

Сохранить Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

В этом проекте используется геркон, определяющий, когда дверь почтового ящика была открыта и когда она снова закрыта. Герконовые переключатели бывают разных форм-факторов, в том числе показанный ниже, который предназначен для установки на что-либо. В этом случае сам переключатель находится в половине с тремя винтовыми клеммами. Другая половина – соответствующий магнит.

Геркон похож на любой другой переключатель, например, на кнопочный. Однако вместо того, чтобы активировать переключатель пальцем, вы активируете его магнитом.

Наиболее распространены две формы герконов. Первый представляет собой нормально разомкнутый (НО) геркон с двумя клеммами. Второй является одновременно НО и нормально замкнутым (НЗ), который имеет три клеммы: НО, НЗ и общий. Отдельные герконы NC существуют, но они очень редки и их трудно найти.

Для этого проекта необходимо использовать переключатель с размыкающим контактом. Поскольку герконы НЗ встречаются редко, это обычно означает использование герконов, которые имеют функции НЗ и НО.

Герконы находятся в исходном состоянии, когда магнит отсутствует. Как видно из названий, начальное состояние нормально разомкнутого (НО) переключателя — открыто, а исходное состояние нормально замкнутого (НЗ) переключателя — замкнуто.

Для нормально замкнутого выключателя, когда магнит отсутствует, цепь между нормально замкнутой клеммой и общей клеммой замыкается, что означает, что по цепи протекает электричество. Когда магнит вводится, переключатель размыкается, что означает, что через него не проходит электричество. (Нет переключателей наоборот.)

При покупке трехконтактных герконов, в зависимости от того, где и от какого производителя вы приобрели герконы, клеммы или провода могут не иметь маркировки или, что еще хуже, они могут иметь маркировку, противоположную ожидаемой (NC является отмечен как НЕТ, и наоборот). Эта страница предназначена для того, чтобы помочь вам определить соответствующие клеммы геркона для подключения к вашему Feather. Если вы начнете с этого места, то впоследствии вам не придется искать и устранять неполадки.

Существует два варианта определения контактов геркона: с помощью мультиметра или с помощью программы CircuitPython. Метод мультиметра требует наличия мультиметра. Программный метод проще всего сделать с помощью вашего микроконтроллера на макетной плате.

Режим непрерывности мультиметра

Сначала включите мультиметр и установите его в режим непрерывности . Если вы не знаете, как это сделать, обратитесь за подробностями к руководству по мультиметру.

Параметр проверки целостности мультиметра измеряет сопротивление в омах. При отсутствии непрерывности мультиметры будут отображать на дисплее разные значения, включая 1, OL или -1. Чтобы разобраться, как ваш конкретный мультиметр отображает непрерывность и ее отсутствие, попробуйте следующее.

Во-первых, проверьте, что показывает ваш дисплей, когда непрерывность отсутствует.

Убедитесь, что щупы разделены , и вы увидите начальный дисплей для вашего конкретного мультиметра. Мультиметр, использованный для этой демонстрации, показывает OL.

Затем проверьте, как ваш мультиметр показывает непрерывность.

Соедините наконечники датчиков . Вы увидите обновление дисплея с количеством омов. Кроме того, вы можете услышать звуковой сигнал, но только в том случае, если звуковой сигнал является функцией режима непрерывности вашего мультиметра.

Это два разных результата, на которые вы будете обращать внимание при идентификации клемм геркона.

Использование мультиметра для определения клемм герконового переключателя

Следующие шаги помогут вам определить, какая клемма переключателя является общей , НЗ и НР .

Начните с магнита, отделенного от геркона .

С hoose любые две клеммы и прикрепляют каждый из щупов мультиметра к одной клемме .

Если мультиметр не показывает непрерывности, между двумя контактами отсутствует непрерывность.

Проверьте другие пары клемм, перемещая щупы.

Если указано непрерывность , это означает, что вы нашли общий и нормально закрытый (НЗ) терминалы. Однако вы еще не знаете, что есть что .

Для целей этого проекта достаточно информации . В этом проекте не важно, какая клемма подключена к какому контакту, если они являются общими клеммами и NC . Раздел «Пайка и сборка» относится к подключению общего контакта к заземляющему контакту и нормально замкнутому контакту к определенному цифровому контакту. Однако любой терминал может быть подключен к любому контакту.

Если вам интересно узнать, как определить, какой терминал является общим , а какой терминал NC , не стесняйтесь продолжать остальные шаги.

Следующие два шага требуют наличия магнита напротив геркона .

Еще раз проверьте целостность каждой пары клемм.

При указании непрерывности , это означает, что вы нашли общий и нормально разомкнутый (НО) терминалы. Однако вы еще не знаете, что есть что .

Теперь пришло время точно определить, какой терминал какой.

Будет одна клемма, обеспечивающая непрерывность в обоих случаях , т. е. с наличием магнита и без него. Это ваш общий терминал .

Первое изображение показывает непрерывность без магнита. Второе изображение показывает преемственность с присутствующим магнитом. Терминал, общий для обоих изображений, отмечен стрелкой. На этом герконе это общий терминал .

Теперь, когда вы определили общую клемму , отделите магнит от геркона. Поднесите один щуп к общей клемме и проверьте, какая из двух других клемм обеспечивает непрерывность. Неразрывность с общей клеммой указана на третьей клемме. Это ваш терминал NC .

Вы идентифицировали общую клемму и клемму NC как две внешние клеммы. Таким образом, вы теперь знаете, что средний терминал — это 9.0028 НЕТ . (Вы можете убедиться в этом, повторно вставив магнит и проверив непрерывность на общей клемме и клемме NO .)

Теперь вы знаете идентификацию всех трех клемм!

Сборка проекта будет проще, если вы пометите два контакта, которые собираетесь использовать.

Использование CircuitPython для определения клемм геркона

Другой вариант — позволить CircuitPython сообщать вам, какая клемма какая. Этот код проверяет, какие терминалы подключаются к каким другим терминалам, и использует эту информацию, чтобы определить, какой терминал является нормально закрытый (NC) , который обычный , и который нормально открытый (NO) .

Проводка

Во-первых, вам нужно подключить геркон к вашему Feather, чтобы все три контакта были подключены.

  • Подсоедините провода ко всем трем клеммам геркона .

Читая слева направо, подключите следующее:

  • Клемма геркона 1 9от 0029 до Перо D15.
  • Клемма 2 геркона – Перо D32.
  • Клемма геркона 3 – Перо D14.

Код CircuitPython

Загрузите следующее, используя кнопку Download Project Bundle , и загрузите code.py в свой микроконтроллер.

 # SPDX-FileCopyrightText: 2022 Брайан Россман
# SPDX-FileCopyrightText: 2022 Kattni Rembor для Adafruit Industries
#
# SPDX-идентификатор лицензии: MIT
"""
Программа CircuitPython для идентификации клемм геркона на переключателе с тремя
клеммы (нормально закрытые, нормально открытые и общие). Этот код не предназначен
для двух контактных герконов.
"""
время импорта
импортная доска
импорт дигиталио
инспектор по импорту
# Обновите эти контакты, чтобы они соответствовали контактам, к которым вы подключили геркон.
TERMINAL_ONE = доска.D14
TERMINAL_TWO = плата.D32
TERMINAL_THREE = доска.D15
# Создайте объекты цифровых булавок, используя булавки, определенные выше.
pin_1 = digitalio.DigitalInOut(TERMINAL_ONE)
pin_2 = digitalio.DigitalInOut(TERMINAL_TWO)
pin_3 = digitalio.DigitalInOut(TERMINAL_THREE)
# Подождите, пока будет установлено последовательное соединение. 
пока не supervisor.runtime.serial_connected:
    время сна (0,25)
время сна(1)
# Запросить и дождаться подтверждения, что магнит НЕ находится рядом с герконом.
print("Убедитесь, что рядом с герконом нет магнита.")
print("Нажмите ENTER для продолжения")
input() # Ждет, пока вы нажмете Enter, чтобы продолжить.
# Установите Терминал 1 в качестве единственного выхода.
pin_1.switch_to_output()
# Установите клеммы 2 и 3 в качестве входов для обнаружения подключения.
pin_2.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)
pin_3.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)
# Установите для выходного вывода значение False.
pin_1.value = Ложь
# Отменить логику выводов из-за использования подтяжки.
ab_common = не pin_2.value
ac_common = не pin_3.value
# Запросить и дождаться подтверждения, что магнит находится рядом с герконом.
print("Приложите магнит к геркону.")
print("Нажмите ENTER для продолжения")
input() # Ждет, пока вы нажмете Enter, чтобы продолжить.
# Отменить логику выводов из-за использования подтяжки. 
b_when_closed = не pin_2.value
c_when_closed = не pin_3.value
# Распечатайте назначение выводов для справки.
print(f"Назначение контактов терминала:\nТерминал 1 = {TERMINAL_ONE}" +
      f"\nТерминал 2 = {TERMINAL_TWO}\nТерминал 3 = {TERMINAL_THREE}\n")
# Распечатать, какой терминал является нормально закрытым, общим и нормально открытым.
если ab_common, а не ac_common, а не b_when_closed и не c_when_closed:
    print("Нормально замкнутый: Клемма 1, Общий: Клемма 2, Нормально открытый: Клемма 3")
elif не ab_common и ac_common и не b_when_closed и не c_when_closed:
    print("Нормально замкнутый: Клемма 1, Общий: Клемма 3, Нормально открытый: Клемма 2")
elif ab_common, а не ac_common и не b_when_closed, а c_when_closed:
    print("Нормально замкнутый: Клемма 2, Общий: Клемма 1, Нормально открытый: Клемма 3")
elif не ab_common и не ac_common и не b_when_closed и c_when_closed:
    print("Нормально замкнутый: Клемма 2, Общий: Клемма 3, Нормально открытый: Клемма 1")
elif не ab_common и ac_common и b_when_closed, а не c_when_closed:
    print("Нормально замкнутый: Клемма 3, Общий: Клемма 1, Нормально открытый: Клемма 2")
elif не ab_common и не ac_common и b_when_closed и не c_when_closed:
    print("Нормально замкнутый: Клемма 3, Общий: Клемма 2, Нормально открытый: Клемма 1")
еще:
    # Все варианты описаны выше.  Если ни один из них недействителен, может быть проблема с вашей проводкой.
    print("Что-то пошло не так, проверьте соединения и повторите попытку.")

Посмотреть на GitHub

Теперь запустите код и подключитесь к последовательной консоли.

Сначала вам будет предложено следующее. Как говорится, убедитесь, что рядом с герконом нет магнита, и нажмите , введите на клавиатуре.

Далее вам будет предложено следующее. Снова следуйте инструкциям, удерживая магнит напротив геркона, и пока магнит удерживается на месте, нажмите и введите на клавиатуре, чтобы продолжить.

Наконец-то вы увидите результаты. Во-первых, последовательная консоль перечисляет, какие клеммы каким контактам назначены для справки, поэтому вам не нужно возвращаться к коду, чтобы выяснить, как вы его подключили. Затем он выводит, какой терминал нормально закрытый , обычный и нормально открытый , в указанном порядке.

Поскольку для этого проекта вам нужны только NC и общий, вы захотите пометить эти два терминала, чтобы упростить сборку проекта.

Между этими двумя вариантами вы должны были успешно идентифицировать клеммы на герконе, независимо от того, что указано на копии продукта или на этикетках клемм. Следующий шаг – сборка!

 Электрическая схема Пайка и сборка

Это руководство было впервые опубликовано 14 сентября 2022 года. обновлено 14 сентября 2022 г.

Эта страница (идентифицируйте свой геркон) последний раз обновлялась 28 июня 2023 г.

Текстовый редактор на базе tinymce.

Как работают герконы (магнитные переключатели)

Как работают герконы (магнитные переключатели)

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Герконы

  • Дом
  • Алфавитный указатель
  • Случайная статья
  • Хронология
  • Учебное пособие
  • О нас
  • Конфиденциальность и файлы cookie
Реклама

Если у вас есть портативный компьютер или мобильный телефон, который открывается как раскладушка, вы, наверное, замечали, что она чувствует, когда вы открыть и закрыть его и соответственно включить или выключить. Но как это знать? Какой-то переключатель, подключенный к петле, так что он может обнаружить открытие и закрытие движения? Если это то, что ты подумайте, вы как минимум наполовину правы! Подумайте об этом более внимательно и вы увидите, что стандартный переключатель будет довольно сложно подключить в этом способом — и, вероятно, весьма ненадежным: все эти открывающиеся и закрывающиеся быстро изнашивался бы. Поэтому вместо этого во многих ноутбуках и телефонах используется недорогая и очень надежное устройство, называемое герконом, которое включается или выключается, когда поблизости находится магнит. Их также часто используют системы охранной сигнализации и модели железных дорог. Давайте подробнее рассмотрим как они работают!

Фото: Типичный геркон (Comus RI-23). Вы можете просто увидеть два перекрывающихся металлических контакта (язычки) внутри стеклянной оболочки. Контакты пружинят и соприкасаются, когда переключатель включен; они раздвигаются и разрывают цепь, когда переключатель находится в положении «выключено».

Содержание

  1. Какую проблему решают герконы?
  2. Что такое геркон?
  3. Как работает геркон?
    • Нормально открытый
    • Нормально закрытый
  4. Для чего используются герконы?
  5. Кто изобрел герконы?
  6. Узнать больше

Какую проблему решают герконы?

Выключатель подобен подъемному мосту в электрическом схема. Когда переключатель замкнут, «мост» не работает, и электрический ток может обтекание контура; когда переключатель размыкается, «мост» вверх и ток не течет. Таким образом, цель переключателя состоит в том, чтобы активировать или деактивировать цепь в любое время по нашему выбору.

Фото: переключатель «нажми-замкни» устанавливает соединение и замыкает цепь, когда вы его нажимаете; а пружина заставляет его снова выскочить, когда вы убираете палец. Герконовый переключатель переключает ток таким же образом, но магнит обеспечивает «толкающее давление» вместо вашего пальца.

Большинство электрических выключателей, с которыми мы сталкиваемся, мы контролируем сами. Если вы хотите свет в комнате, вы щелкаете выключателем на стене. Хотите смотреть телевизор? Включите переключатель. Хотеть слушать свой iPod? Толкать колесо спереди, и это активирует переключатель, который включает власть. Но иногда нам нужны электрические и электронные цепи, которые можно активировать другими способами.

Предположим, вы хотите подключить банковский сейф, чтобы он срабатывает сигнализация всякий раз, когда открывается дверь. Как это будет работать на практике? Вам понадобится электрический контакты на обеих частях дверной коробки, чтобы при открытии двери цепь будет разорвана, что вызовет тревогу. Но подумайте, как сложно это было бы сделать надежное электрическое соединение на дверной раме. А если закрасить? А если бы он испачкался? И разве это не было бы так очевидно вору, что они смогут легко его отключить? Есть много способы, которыми электрический контакт может быть переведен в неактивное состояние и бесполезный. Здесь могут помочь герконы.

Рекламные ссылки

Что такое геркон?

Обычный выключатель имеет два электрических контакта, которые соединяются вместе, когда вы нажимаете кнопку, и раздвигаются, когда вы ее отпускаете. Тумблер включает настенные светильники (нажмите два контакта вместе, когда переключатель находится в одном положении и разведите их, когда переключатель щелкает в другую сторону.

В типичном герконовом переключателе два контакта (выглядящие как металлические язычки) изготовлены из ферромагнитного материала. материал (это означает что-то такое же легкое для намагничивания, как железо), покрытый износостойким металлом, таким как родий или рутений (чтобы обеспечить им долгий срок службы при включении и выключении), и запечатанный внутри тонкой стеклянной оболочки, заполненной нереакционноспособным газом. (обычно азот), чтобы защитить их от пыли и грязи. Иногда стекло имеет внешнюю оболочку из пластика для еще большей защиты. Как правило, контакты изготавливаются из сплава никеля и железа, который легко намагничивается (технически мы говорим, что он обладает высокой магнитной проницаемостью), но недолго остается таким (мы говорим, что он имеет низкую магнитную сохраняемость). Им требуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения магнитного поля (мы говорим, что у них довольно небольшой гистерезис) — другими словами, они движутся довольно медленно и плавно. Обычно оба контакта двигаются (а не только один) и образуют плоскую, параллельную область контакта друг с другом (а не просто соприкасаются в одной точке), потому что это помогает продлить срок службы и надежность переключателя.

Хотя большинство герконов имеют два ферромагнитных контакта, некоторые из них имеют один ферромагнитный и один немагнитный контакт, а некоторые (например, оригинальный геркон Elwood, показанный в конце этой статьи) имеют три контакта.

Фото: Еще один вид моего геркона, вид сверху на подвижные контакты в запечатанной стеклянной оболочке. Обратите внимание, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть, что контакты намного шире, чем они кажутся на виде сбоку, показанном на верхнем фото.

Как работает геркон?

Герконы бывают двух основных видов: нормально открытые (нормально выключенные) и нормально закрытые (нормально включенные). Ключ к пониманию того, как они работают, заключается в том, чтобы понять, что они работают не только как электрический мост, но и как магнитный мост : через них течет магнетизм, а также электричество.

Нормально разомкнутый

Когда вы подносите магнит к геркону, весь переключатель фактически становится частью «магнитной цепи», включающей магнит (пунктирная линия на иллюстрации показывает часть магнитного поля). Два контакта геркона становятся противоположными магнитными полюсами, поэтому они притягиваются и защелкиваются вместе. Неважно, какой конец магнита приблизится первым: контакты все равно поляризуются в противоположных направлениях и притягиваются друг к другу. Такой геркон нормально разомкнут (НО) (обычно выключен), если рядом с ним не расположен магнит, когда он включается, позволяя току течь через него.

Уберите магнит, и контакты из довольно жесткого и упругого металла снова раздвинутся и вернутся в исходное положение.

Нормально замкнутый

Вы также можете получить герконы, которые работают противоположным образом: два контакта обычно защелкиваются вместе, а когда вы подносите магнит к переключателю, они раздвигаются. Подобные герконы называются нормально замкнутыми (NC) (нормально включенными), поэтому большую часть времени через них протекает электричество. Самый простой способ сделать это — взять нормально разомкнутый переключатель и постоянно прикрепить магнит к его стеклянному корпусу, переворачивая его из открытого состояния в закрытое (как во втором кадре анимации нормально разомкнутого положения вверху). Весь этот блок (нормально открытый геркон с прикрепленным магнитом) становится нашим нормально замкнутым герконом. Если вы поднесете к нему второй магнит с магнитным полем, противоположным полярности поля первого магнита, это новое поле нейтрализует поле первого магнита, так что мы получим, по сути, именно то, что мы имели в первом кадре. нормально разомкнутой анимации: геркон с двумя раздвинутыми контактами.

В этих двух работах я сильно преувеличил движение контактов. Настоящие герконы имеют контакты, расстояние между которыми составляет всего несколько микрон (миллионных долей метра) — примерно в десять раз тоньше человеческого волоса, — поэтому движение не видно невооруженным глазом. Не ожидайте, что лопасти начнут двигаться, когда вы приблизите магнит!

Художественное произведение: Ключом к пониманию герконов является понимание того, что они являются частью магнитной цепи, а также электрической цепи: магнитное поле от стержневого магнита передается через геркон. Это то что делает его близким — и это то, что позволяет электричеству течь через него. Изображение магнитного поля взято с Викисклада.

Дополнительные сложности

Еще одна важная вещь, которую я должен отметить, это то, что герконы не просто включаются, когда магнит приближается, и выключаются, когда он удаляется (в случае нормально разомкнутого/выключенного переключателя): они обычно включается и выключается несколько раз по мере движения магнита, создавая несколько зон включения и выключения. Они также будут по-разному реагировать в зависимости от ориентации магнита (параллельно ли он переключателю или перпендикулярно), его формы (потому что, как мы все учили в школе, магниты разной формы создают вокруг себя разные модели магнитного поля). , и как он проходит мимо.

Все это действительно важно, когда дело доходит до практического применения: вам нужно убедиться, что вы используете правильный магнит и что он движется именно так, чтобы привести в действие геркон. Например, если вы используете геркон в качестве счетчика, он должен срабатывать только один раз при каждом перемещении магнита (а не три или четыре раза, что может привести к ложным показаниям). Если вы используете геркон в сигнализации, вы не хотите, чтобы ваш злоумышленник включил сигнализацию через одну секунду, а затем снова выключил через секунду, потому что вы поместили магнит не в то место!

Для чего используются герконы?

Фото: Некоторые раскладные мобильные телефоны, такие как этот, включаются и выключаются с помощью магнитных герконов. В одной части корпуса находится магнит, а в другой геркон. Телефон выключается, когда геркон находится рядом с магнитом (когда чехол закрыт), и включается, когда геркон и магнит расходятся (когда чехол снова открыт).

Теперь вы, наверное, видите, как включается и выключается телефон-раскладушка когда вы открываете или закрываете его. Он имеет нормально замкнутый геркон в нижняя часть его корпуса (там, где находится клавиатура) и магнит в верхняя часть (где экран). Когда телефон открыт, тростник переключатель и магнит находятся относительно далеко друг от друга. Контакты на герконы нажимаются вместе, и мощность течет через телефон. Однако, если вы закроете корпус, вы повернете магнит близко к геркон, и это раздвигает контакты внутри переключателя. Цепь внутри телефон чувствует это и выключает питание упорядоченным образом.

устройства для чтения электронных книг, такие как Kindles и Sony Readers, использовать аналогичный трюк. Когда вы поместите их в защитную кожаную куртку, вы обнаружите они автоматически выключаются, когда вы закрываете крышку, и снова включаются когда вы его открываете. Здесь, конечно, нет никакой магии: просто геркон в угол устройства электронной книги и магнит в соответствующей части обложки (проверьте сами, поднеся скрепку рядом).

Фото: Amazon Kindle можно включить магнитом на холодильник благодаря геркону, спрятанному внутри его корпуса.

Вы можете видеть, как та же идея будет работать в сейфе нашего банка: вы просто установите геркон на дверной раме и магнит на дверь. Открытие двери разделит магнит и тростник. переключатель, заставляя контакты переключателя пружинить вместе и срабатывать будильник. Вы можете получить герконы, встроенные в маленькие кусочки пластик, так что вы даже не можете видеть, что они там – идеально подходит для всех видов безопасности Приложения.

Фото: Упрощенная концепция охранной сигнализации: вы просто устанавливаете геркон (подключенный к цепи сигнализации) на одну часть двери и магнит на другую часть. Разделение этих двух вещей щелкает переключателем и вызывает тревогу.

Герконы можно использовать и многими другими способами. LEGO® энтузиаст Билл Уорд, который управляет превосходным Брикпайл блог (и страницу с фотографиями на Flickr), построил эти гениальные роботизированные коровы для его модели железная дорога. Всякий раз, когда мимо проезжает поезд, они поворачивают головы, чтобы посмотреть, как он проезжает. Целый дело работает с помощью геркона. Голова каждой коровы управляется небольшой электродвигатель, подключенный к цепи, в которой есть нормально открытый геркон. Геркон расположен рядом с железнодорожный путь и небольшой магнит прикреплен к борту поезда. Когда поезд проходит мимо геркона, магнит заставляет его контакты замыкаются и активирует цепь, которая поворачивает коров головы. Насколько это аккуратно? Некоторые люди настолько изобретательны!

Фото: коровы LEGO®, управляемые герконом. Фото предоставлено Биллом Уордом, опубликовано на Flickr по лицензии Creative Commons.

Существуют сотни других, менее очевидных применений герконов. Некоторые датчики уровня жидкости в стиральные машины для одежды а в посудомоечных машинах используются плавающие магниты, которые подскакивают над герконами, чтобы выключить воду. клапаны, когда внутри достаточно воды. Герконы иногда также устанавливаются на вращающихся рычагах. посудомоечные машины, чтобы определить, когда они застревают, и в термовыключателях в электрических душах (чтобы остановить нагрев воды до опасного уровня). Анемометры с вращающимися чашками имеют внутри герконы, которые измеряют скорость ветра. Когда чашки поворачиваются, они заставляют геркон вращаться вокруг магнита, генерируя импульсы тока. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются чашки и тем чаще включается и выключается язычковый переключатель. Электронная схема подсчитывает количество импульсов в секунду и использует это для определения скорости ветра.

Рисунок: Типичный расходомер с герконовым переключателем работает примерно так. Есть труба, по которой течет жидкость (1) с установленным внутри гребным колесом (2). Когда жидкость течет, лопасть вращается и заставляет вращаться магнит (3). Вращающийся магнит размыкает геркон (4). Затем, когда он вращается и представляет свой противоположный полюс (5), магнит заставляет переключатель снова замыкаться (6). Попеременно открывающийся и замыкающийся геркон посылает в цепь импульсы электрического тока. Подсчитывая скорость поступления импульсов, схема может измерять скорость потока. Если ток полностью прекращается или течет все время, вы знаете, что жидкость перестала двигаться, что может указывать на засорение или закупорку.

Кто изобрел герконы?

Как и многие другие великие изобретения, герконы родились в Bell Laboratories, изобретенная там в середине 1930-х годов Уолтером Б. Элвудом . Его первоначальная заявка на патент на электромагнитный переключатель была подана 27 июня 1940 года и официально одобрена 2 декабря 1941 года. Читая патент Элвуда, очень легко узнать геркон, который все еще широко используется сегодня: «Когда внешняя магнитная сила При приложении к этому устройству два магнитных элемента, которые образуют часть магнитной цепи… перемещаются вместе… поскольку внешняя магнитная сила уменьшает воздушный зазор между двумя указанными магнитными элементами».

Изображение: Оригинальная конструкция геркона Уолтера Элвуда, взятая из патента США: 2264746: Электромагнитный переключатель. Это немного отличающийся от приведенного выше дизайн, переключение между двумя разными цепями, причем одна из них всегда включена. У нас есть два немагнитных контакта слева (1,2) и магнитный контакт (3,4) справа, который щелкает между ними при приближении магнита. Контакты разделены изолирующей прокладкой (5). Оригинальное изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США. (Обратите внимание, что я немного раскрасил и упростил оригинал, чтобы его было легче понять.)

Узнайте больше

На этом сайте

  • Электричество
  • Электроника
  • Датчики Холла
  • Магнетизм
  • Реле

Практические проекты

Вы найдете немало примеров использования герконов на превосходном веб-сайте Instructables и в популярных книгах Evil Genius; вот несколько для начала:

  • Инструкции: Как сделать волшебную палочку от Джейсона Пола Смита. Однако это не магия; он магнитный и использует геркон.
  • Instructables: быстрый и грязный самодельный геркон от Райана. Как сделать простой геркон (хороший способ понять, как именно они работают).
  • Instructables: Pronteon заставит магнитный геркон работать в обратном направлении. Простой способ изменить функцию геркона с помощью второго магнита.
  • Instructables: универсальный и недорогой цифровой счетчик от Trebuchet03. Сделайте простой счетчик расстояния (одометр), используя геркон и старый калькулятор.
  • 50 проектов моделей ракет для злого гения Гэвина Харпера. McGraw-Hill, 2006. Проект № 37 (видеокамера модели ракеты) использует пару нормально замкнутых герконов для автоматического запуска камеры.

Книги

  • Датчик Arduino и Raspberry Pi Проекты для злого гения Роберта Чина. McGraw Hill, 2017. Несколько проектов в этой книге связаны с подключением герконов к Arduinos и Pis (есть полные инструкции для дверного зуммера с герконами).
  • СДЕЛАТЬ: Электроника Чарльза Платта. Maker Media, 2015. Отличная практическая книга, которая даст толчок вашему увлечению электроникой. В главе 3 есть простое введение в герконы.
  • проектов Raspberry Pi от Эндрю Робинсона и Майка Кука. John Wiley & Sons, 2014. «Глава 13: Домашняя автоматизация» описывает дверной датчик с герконом, подключенный к Raspberry Pi.
  • «Практическая электроника для изобретателей», Пол Монк. McGraw-Hill, 2016. После того, как вы переварили , MAKE: Electronics , вы захотите перейти к чему-то более глубокому; это хорошее место, чтобы пойти дальше.
  • Электроника: первый курс Оуэна Бишопа. Newnes, 2011. Простой для понимания (хотя и довольно сухой) учебник для начинающих, объясняющий все основные компоненты, включая герконы.

Патенты

Для получения более подробной технической информации попробуйте эти:

  • Патент США 2 264 746: Электромагнитный переключатель Уолтера Элвуда, 2 декабря 1941 г. Оригинальный патент Элвуда на геркон (как показано на рисунке выше).
  • Патент США 3 283 274: Кнопочный переключатель Анджело де Фалько, 1 ноября 1966 г. Более сложная конструкция.
  • Патент США 4 038 620: Магнитный геркон Б. Эдварда Шлезингера-младшего и Чарли Дуэйна Маринера, 26 июля 1977 г. Переключатель с одним магнитным герконом и одним немагнитным.
  • Патент США 3,348,175: Нормально замкнутый геркон Энтони Дж. Уилкиса, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы изготовления нормально замкнутого переключателя.

Видео

  • Введение в герконы, магниты и магнитные поля, Стивен Дэй. Довольно четкое изложение того, как герконы используются на практике, и необходимость выбора правильного магнита, чтобы переключатель не включался и не выключался слишком много раз.

Благодарности

Я очень благодарен Морису Бэнену из Comus Technology B.V. за предложение улучшить эту статью.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021.