Герконовый выключатель как работает


Принципы работа герконового выключателя, виды герконов

Во многих электрических приборах возникает потребность в защищенных от воздействий внешней среды управляемых переключателях. Требуется механизм, контакты которого не обгорают на воздухе, и им не мешает влага. Требуется ускорить процесс включения-выключения цепи и исключить присутствие между контактами посторонних примесей, они присутствуют в атмосфере или появляются на контактах переключателя со временем. В случаях, когда требуется надежность и долговечность, применяются герконы.

Устройство было изобретено профессором В. Коваленковым в Санкт-Петербурге в 1922 году. В 30-е годы того же столетия началось их производство и массовое применение в электрическом оборудовании.

Геркон – что это такое

Геркон – это два и более контакта, заключенных в стеклянный корпус. Для подключения к наружной электрической цепи, концы контактов выведены за пределы корпуса устройства. Внутренний объем герметизирован и заполнен инертным газом. Лишенные доступа атмосферного воздуха, контакты надежно защищены от вредного влияния окружающей среды:

  • Отсутствует кислород, способствующий окислению контактной группы;
  • Отсутствует влажность, при которой возможно самопроизвольное срабатывание;
  • Отсутствуют механические примеси, которые могут препятствовать возникновению контакта.

Стекло способствует надежной изоляции контактной группы. Но применение хрупких материалов корпуса не позволяет применять устройство в условиях повышенных нагрузок: вибрации, резких механических воздействий.

Как работает геркон

В основе принципа работы геркона лежит электромагнитное поле – магнит. Контактная группа в состоянии покоя находится в замкнутом или разомкнутом состоянии в зависимости от типа устройства.

При внесении в зону восприятия устройства магнитного поля – приближения магнита или другого механизма, обладающего подобными свойствами, контакты устройства намагничиваются и происходит их притягивание друг к другу. Результат — замыкание, включение электрической цепи. В другом случае, контакты намагничиваются таким образом, что отталкиваются друг от друга – происходит размыкание, выключение электрической цепи.

Возможно комбинированное действие, когда происходит переключение. До внесения в зону устройства магнитного поля, ток тек по одной контактной цепи, после переключения по другой.

Для примера возможной работы геркона, можно предположить, что им заменен комнатный выключатель. Теперь если поднести магнит к бывшему выключателю, где теперь установлен геркон, загорится лампочка, при удалении магнита – погаснет.

Виды устройств

Все устройства разделяются на группы по принципу работы:

  • Нормально замкнутый геркон. В состоянии покоя, без внесения магнитного поля цепь устройства замкнута;
  • Геркон нормально разомкнутый. В состоянии покоя, без магнитного поля, цепь устройства разомкнута;
  • Переключающий. Комбинирует в себе замкнуты и разомкнутые устройства;
  • Бистабильный. Имеет собственный магнит, который сохраняет положение контактов устройства в последнем состоянии после исчезновения внесенного магнитного воздействия.

Технические характеристики

По техническим характеристикам герконы разделяются в зависимости от условий применения. Учитываются такие факторы:

  • Климатические условия. Например, работа при пониженных температурах;
  • Окружающая среда. Например, жидкость;
  • Проходящие через устройство напряжение и сила тока. Например, геркотроны позволяют применять напряжение до 100 киловольт.

Применение

Благодаря низкой цене и простоте конструкции, монтажа и использования, герконовые датчики и герконовые выключатели успешно применяются в случаях, когда их хрупкость не имеет значения. Область их применения обширна: от бытовых нужд до промышленных процессов.

Электрические компоненты устанавливаются в бытовых приборах в виде реле, в электросчетчиках и даже стационарных кнопочных телефонах – щелчки набора номера импульсным номеронабирателем результат, по сути, его работы.

Охранные сигнализации — один из примеров применения герконов. На косяк двери устанавливается магнит, на дверь – геркон. При удалении магнита из зоны восприятия устройства происходит замыкание или размыкание цепи, в результате которого становится известно о нарушении охраняемого периметра.

В пожарных датчиках также применяются эти устройства. При возникновении опасной ситуации, электрическая цепь включается при помощи геркона. Работать такой датчик может как в помещении, так и на улице.

В промышленных областях они применяют также во многих ситуациях. Например, для измерения уровня жидкости используется поплавковое устройство. В лифтовом хозяйстве герконы применяются для определения местоположения кабины подъемника.

Группа контактов, заключенная в стеклянную колбу, с инертным газом применятся везде, где необходимо замыкать, размыкать и переключать электрическую цепь.

Как работают герконы (магнитные переключатели)

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 внимательнее 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 и 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» дает 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 могли бы легко вывести его из строя? Есть много 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 азотом), 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 надолго (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 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, что контакт справа находится чуть выше контакта слева. Вы также можете видеть, 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 геркону, весь переключатель фактически становится частью «магнитной цепи», включающей магнит (пунктирная линия на рисунке 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, пружины расходятся. 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 движение лезвий, 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. Изображения магнитного поля взяты 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 открытого / 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 ложное показание). Если вы используете геркон в 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, например 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, держа 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 под лицензией 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. Когда поезд проезжает мимо, 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 настолько изобретательны!

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 вращаются 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).По мере того как 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 заявка на патент 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: оригинальная конструкция герконового 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 это 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 замкнутый геркон, Энтони Дж. Уилкис, 17 октября 1967 г. Описывает различные способы создания нормально замкнутого переключателя.

Видео

Благодарности

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

.

Геркон Принцип работы | Инструментальные средства

Геркон - это электрический переключатель, работающий от приложенного магнитного поля. Он был изобретен в Bell Telephone Laboratories в 1936 году У. Б. Эллвудом.

Состоит из пары контактов на язычках из черного металла в герметичной стеклянной оболочке. Контакты могут быть нормально разомкнутыми, замыкающимися при наличии магнитного поля или нормально закрытыми и размыкающимися при приложении магнитного поля.

Переключатель может приводиться в действие катушкой, включающей герконовое реле, или поднесением магнита к переключателю. Как только магнит будет отведен от переключателя, геркон вернется в исходное положение.

Герконы Анимация:

Герконы Операция:

Простейший датчик магнитного поля - геркон. Он содержит два ферромагнитных геркона из никеля и железа в вакуумированной, герметичной стеклянной трубке для минимизации контактного искрения.

Когда выровненный по оси магнит приближается к переключателю, его магнитная сила закрывает язычки. Магнит обычно создает силу не менее 50 Гауссов для преодоления возвратной силы или пружины язычковых элементов.

Герконы

недороги, не требуют резервного питания и могут работать как с электрическими нагрузками переменного, так и постоянного тока. Однако они относительно медленные, поэтому для некоторых высокоскоростных приложений они могут не отвечать достаточно быстро.

Поскольку переключатели являются механическими устройствами с движущимися частями, они имеют конечное количество рабочих циклов, прежде чем они в конечном итоге выйдут из строя.Переключение сильноточных нагрузок может еще больше сократить ожидаемый срок службы.

Кроме того, недорогие герконы иногда дают нежелательные множественные точки переключения при прохождении двойных лепестков определенных магнитов.

.Герконовый переключатель

- Работа, схемы применения

В этом посте мы подробно узнаем о работе 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 прикладные преимущества продолжали оставаться незамеченными инженерами-электронщиками до недавнего времени, когда герконовые переключатели стали частью многих важных электронных и электрических реализаций.

Как работают герконы

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

Стандартный герконовый переключатель 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 зажаты на обоих концах стеклянной трубки таким образом, что их свободные концы слегка перекрываются в центре с шагом примерно 0,1 мм.

В процессе герметизации воздух внутри трубки откачивается и заменяется сухим азотом. Это очень 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 язычкового 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 для размыкания контактов. в исходную форму за счет магнитного гистерезиса.

Корректировка эффекта гистерезиса в герконовом переключателе

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

Убедитесь, что левый фиксированный магнит не находится в пределах диапазона втягивания геркона, а скорее находится на некотором расстоянии, в противном случае язычок останется закрытым и откроется только тогда, когда правый 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 с 3 контактами SPDT, как показано на второй схеме ниже.

В большинстве систем, в которых геркон приводится в действие с помощью постоянного магнита, магнит устанавливается над подвижным элементом, а язычок устанавливается на неподвижной или постоянной платформе.

Тем не менее, вы можете найти несколько программ, в которых и магнит, и язычок должны быть расположены над фиксированной платформой.В таких случаях включение / выключение язычка осуществляется за счет искажения магнитного поля с помощью внешнего движущегося железа, как описано в следующем абзаце.

Реализация работы фиксированного язычка / магнита

В этой настройке магнит и язычок держатся значительно близко друг к другу, что позволяет контактам язычка находиться в нормально замкнутом положении, и он размыкается, как только перемещается внешнее искажающее железо между тростью и магнитом.

С другой стороны, ту же концепцию можно применить для получения прямо противоположных результатов. Здесь магнит установлен в положение, достаточное для удержания язычка в нормально открытом положении.

Как только внешнее железосодержащее вещество перемещается между язычком и магнитом, магнитная сила усиливается и усиливается железным веществом, которое мгновенно втягивает геркон и активирует его.

Рабочие плоскости герконового переключателя

На следующем рисунке показаны различные линейные плоскости работы герконового переключателя.Если мы переместим магнит через любую из плоскостей a-a, b-b и c-c, язычок будет нормально работать. Однако выбор магнита может быть весьма важным, если режим работы находится в плоскости b-b.

Кроме того, вы можете обнаружить ложное или ложное срабатывание язычка из-за отрицательных пиков на кривой диаграммы направленности поля магнита.

В ситуациях, когда отрицательные пики высоки, язычки могут включаться / выключаться несколько раз, когда магнит проходит поперек всей длины язычка.

Активация язычка вращательным движением также может быть успешно реализована.

Чтобы достичь этого, вы можете использовать среди множества настроек, показанных ниже:

РИСУНОК A

Также можно использовать вращательное движение для срабатывания геркона. На рисунках A и B герконы установлены в фиксированном положении, в то время как магниты прикреплены к вращающемуся диску, который заставляет магниты перемещаться мимо герконового переключателя при каждом обороте, соответственно переключая геркон в положение ВКЛ / ВЫКЛ.

На рисунке C магнит и геркон являются стационарными, в то время как специально вырезанный кулачок магнитного экрана вращается между ними, так что кулачок попеременно разрезает магнитное поле при каждом вращении, заставляя язычок открываться и закрываться в той же последовательности.

Вращательное движение также можно использовать для приведения в действие геркон. В A и B переключатели неподвижны, а магниты вращаются. В примерах C и D и переключатели, и магниты неподвижны, и переключатель срабатывает всякий раз, когда вырезанная часть магнитного экрана находится между магнитом и переключателем.

Частоту переключения можно отрегулировать от одной секунды до более 2000 в минуту, просто изменив скорость вращения диска.

Срок службы герконов

Герконовые переключатели рассчитаны на чрезвычайно длительный срок службы, который может составлять от 100 миллионов до 1000 миллионов операций включения / выключения.

Однако это может быть правдой только до тех пор, пока ток низкий. Если ток переключения через герконы превышает максимальное номинальное значение, то тот же геркон может выйти из строя в течение нескольких операций.

Обычно герконы рассчитаны на работу с током в диапазоне от 100 мА до 3 А, в зависимости от размера устройства.

Максимально допустимое значение указано для чисто резистивных нагрузок. Если нагрузка является емкостной или индуктивной, в этом случае контакты геркона должны быть либо существенно снижены, либо на герконовых клеммах должна быть применена соответствующая демпферная защита и защита от обратной ЭДС, как показано ниже:

.

Двигатель герконового переключателя | Простые электродвигатели

Уровень сложности: 1 (самый простой, не требуются специальные инструменты)
Охватываемые комплекты: Комплекты № 1-4, 8-14 и «Двигатель с герконовым переключателем, сделанный из бытовых материалов»

Если вы мало разбираетесь в электродвигателях, мы рекомендуем сначала собрать этот электродвигатель. Это простейший двигатель с некоторыми практическими применениями, и он очень хорошо работает. Вы можете посмотреть, насколько просто собрать этот мотор из комплекта, который вы можете заказать.

Большинство простых двигателей, описанных в книгах или в Интернете (см. Ссылки), не являются стабильными, надежными или достаточно мощными. Обычно проблемы в этих моторах вызывают щетки. (В простых обычных двигателях катушка вращается в магнитном поле и перемещается между двумя скользящими контактами, называемыми щетками.) Довольно сложно сделать эту часть двигателя точной и надежной, не имея специальных инструментов, материалов и навыков.

На самом деле почти все они не настоящие моторы - к ним ничего нельзя подключать!

В 1997-2000 годах Стэн разработал и построил для школьной научной выставки проект бесщеточного двигателя, в котором постоянные магниты (это ротор) вращаются, а катушка (это статор) не движется.Геркон использовался для определения положения ротора и для изменения магнитного поля статора в подходящие моменты времени. На этой странице объясняются принципы оригинального дизайна Стэна, который обеспечивает отличные результаты, несмотря на свою простоту.

Геркон состоит из двух магнитных контактов в стеклянной трубке, заполненной защитным газом:

Когда магнит приближается к геркону, два контакта намагничиваются и притягиваются друг к другу, позволяя электрическому току проходить.Когда магнит отодвигается от геркона, контакты размагничиваются, разъединяются и возвращаются в исходное положение.

Герконы

очень надежны и при правильном использовании служат до 3 миллиардов операций. Они рассчитаны на малые токи. Высокое напряжение, приложенное к контактам, может вызвать искру, которая может спаять контакты вместе. Лучшее решение этой проблемы порекомендовал один из наших посетителей, Карл Мюллер из Мичиганского университета. Он предложил использовать так называемые ЗНР.ZNR - это небольшое электронное устройство, которое поглощает скачки напряжения и тока. Он подключается параллельно герконовому переключателю и практически исключает искру внутри стеклянной трубки герконового переключателя.

Вот как работает двигатель геркона:

  1. Когда магнит №2 приближается к геркону, два контакта внутри стеклянной трубки намагничиваются и касаются друг друга. Это заставляет электромагнит отталкивать магнит №1.

  2. Когда магниты вращаются, герконовый переключатель размагничивается и отключается.Это создает разрыв цепи, выводящий из строя электромагнит.

  3. Магниты продолжают вращаться по инерции до тех пор, пока магнит №1 не окажется в рабочем диапазоне геркон. Он снова намагничивается, и его контакты соединяются вместе, заставляя электромагнит отталкивать магнит №2. Этот процесс продолжается до тех пор, пока источник питания не будет отключен или истощен, либо геркон не выйдет за пределы рабочего диапазона.

Новинка! Посмотрите видео "Как работает двигатель герконового переключателя" на нашем канале YouTube.

Этот двигатель может быть построен из комплектов № 1-4 или № 11-14. Если вы решили собрать этот мотор самостоятельно, вы можете заказать только нужные вам детали (геркон, магнитопровод, магниты, ЗНР). Если вы новичок, настоятельно рекомендуется использовать в своих конструкциях большие и мощные герконы, так как герконы меньшего размера очень хрупкие, могут не прослужить достаточно долго, и их сложно подключить, не припаяв их выводы. Мы предлагаем трудно найти сверхмощные герконы, подходящие для начинающих.

Двигатель герконового переключателя имеет уникальное преимущество. Его очень легко контролировать и изменять его скорость с помощью нескольких дополнительных деталей. Если взять дополнительный магнит и приблизить его к герконовому переключателю, его магнитное поле изменит зазор между контактами геркона. Меньший зазор позволяет контактам переключаться быстрее, и, следовательно, скорость двигателя увеличивается, и наоборот.

Это позволяет вам контролировать и изменять скорость двигателя от полной остановки до максимальной скорости, которая может быть на 10-25% больше нормальной скорости двигателя.

Вы можете переместить магнит, как показано выше, или повернуть его рядом с герконом. На следующей диаграмме показано, как различные положения дополнительного магнита влияют на скорость двигателя:

Ориентация магнита регулировки скорости очень важна. При неправильной ориентации контакты геркона могут постоянно подключаться. Это вызовет короткое замыкание, которое может привести к перегреву проводов и быстрой разрядке аккумулятора. Это также может повредить геркон.

Комплект управления скоростью может быть добавлен к комплектам двигателей герконового переключателя № 1-5 и № 8-9.Он входит в комплекты № 10 и № 13-14.

.

Смотрите также