Герконы являются одними из самых распространенных электронных компонентов. Они применяются в самых разных областях - от бытовой техники до авиационной и космической промышленности.
Но, несмотря на повсеместное использование, далеко не все знают, что представляют собой герконы, как устроены и работают эти небольшие устройства.
Что означает слово "геркон"
Геркон - это сокращение от "герметизированный контакт". Это миниатюрное электромеханическое устройство, представляющее собой герметично закрытый стеклянный или металлический корпус с парой ферромагнитных контактов внутри. Контакты могут замыкать или размыкать электрическую цепь под действием магнитного поля.
- Слово "герметизированный" в названии подчеркивает, что контакты внутри корпуса надежно изолированы от внешних воздействий.
- Слово "контакт" указывает на основное функциональное назначение устройства - коммутацию электрической цепи.
Таким образом, геркон - это герметично закрытый магнитоуправляемый контакт. Благодаря своей конструкции герконы отличаются повышенной стойкостью к ударам, вибрации, запыленности, влажности и другим неблагоприятным факторам окружающей среды по сравнению с обычными электроконтактами.
Как устроен геркон?
Геркон представляет собой герметичную стеклянную или пластиковую колбу, внутри которой находится контактная группа. Контакты выполнены из ферромагнитной проволоки и покрыты благородными металлами для повышения коррозионной стойкости и уменьшения переходного сопротивления. Существуют два основных типа герконов: нормально разомкнутый и нормально замкнутый. В первом случае контакты разомкнуты, а при воздействии магнитного поля - сходятся и замыкают электрическую цепь. Во втором случае контакты изначально замкнуты, а под влиянием магнита - размыкаются.
Размеры герконов могут варьироваться от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в зависимости от мощности и назначения. В последние годы все больше применяются миниатюрные герконы размером менее 10 мм. Это позволяет повысить их чувствительность и быстродействие.
Герконы различаются также по материалу корпуса. Традиционно это стекло, однако в последнее время появились пластиковые герконы. Они более ударопрочные и долговечные. Кроме того, пластиковые герконы дешевле в производстве.
Важной частью геркона являются выводные контакты. Они могут располагаться как с одной стороны корпуса, так и по разным сторонам. Выводные провода часто делают гибкими для удобства монтажа геркона в изделиях.
Таким образом, конструктивно геркон представляет собой герметичную колбу с контактной группой внутри, которая управляется магнитным полем. Варьируя размеры, материалы, тип и расположение контактов, получают герконы с различными характеристиками и областями применения.
Принцип работы геркона. Замыкающий и размыкающий контакты
Принцип действия геркона основан на взаимодействии магнитного поля и ферромагнитных контактов внутри герметичной колбы. Когда на геркон воздействует магнитное поле определенной напряженности, его контакты намагничиваются и взаимодействуют друг с другом.
В случае нормально разомкнутого геркона, магнитное поле заставляет контакты сближаться и замыкать электрическую цепь. При пропадании внешнего магнитного поля контакты под действием возвратной пружины размыкаются.
Для нормально замкнутого геркона характерно обратное действие - магнитное поле разводит контакты, размыкая цепь. Без магнитного воздействия контакты удерживаются в замкнутом состоянии возвратной пружиной.
Таким образом, геркон может работать как на замыкание, так и на размыкание электрической цепи в зависимости от типа контактной системы внутри. Это позволяет использовать герконы в самых разных устройствах - от простых выключателей до сложных систем управления и автоматики.
Конструктивно герконы могут комплектоваться постоянными магнитами или электромагнитами. В последнем случае получается герконовое реле, которое управляется электрическим током в обмотке электромагнита.
Преимущества и недостатки герконов
Герконы обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными электромеханическими контактами:
- Высокая надежность и долговечность - до 100 миллионов срабатываний и более;
- Высокая скорость срабатывания - до нескольких миллисекунд;
- Широкий температурный диапазон эксплуатации;
- Устойчивость к вибрации и ударам;
- Компактные размеры и небольшой вес;
- Герметичность, защищенность от воздействия среды;
Все эти качества обеспечиваются за счет особенностей конструкции герконов - замкнутой колбы с инертной средой внутри. Это позволяет применять герконы в жестких условиях эксплуатации - при сильных перепадах температур, вибрации, запыленности.
Кроме того, герконы безопасны для людей и окружающей среды, так как работают без искрения. Они могут коммутировать слабые электрические цепи при минимальных токах и напряжениях.
С другой стороны, у герконов есть и определенные недостатки:
- Ограниченная коммутируемая мощность;
- Хрупкость стеклянных корпусов;
- Высокая стоимость по сравнению с обычными контактами.
Первые два недостатка компенсируются использованием пластиковых корпусов и герконовых реле. Что касается цены, то она оправдана уникальными эксплуатационными характеристиками герконов.
Таким образом, несмотря на некоторые недостатки, герконы являются незаменимыми компонентами во многих ответственных устройствах благодаря своей надежности, долговечности и устойчивости к внешним воздействиям.
Области применения герконов
Благодаря своим уникальным свойствам герконы нашли широкое применение в самых разных областях:
- Авиационная и ракетно-космическая техника - герконы используются в системах управления, контроля и автоматики из-за высокой надежности;
- Железнодорожный транспорт - герконовые датчики контролируют положение стрелок, сигнальных устройств, дверей вагонов;
- Автомобильная промышленность - герконы применяются в датчиках уровня топлива, давления масла, положения дроссельной заслонки, ремней безопасности и т.д.;
- Бытовая техника - холодильники, стиральные машины, пылесосы, кухонные комбайны используют герконы для коммутации и индикации состояния;
Кроме того, герконы широко используются:
- В системах охранной и пожарной сигнализации - для контроля открытия дверей, окон, люков;
- В промышленных контроллерах и системах АСУ ТП;
- В измерительных приборах и автоматике;
- В вычислительной технике - для сигнализации открытия корпусов, фиксации положения крышек и дверец.
Повсеместное использование герконов обусловлено их миниатюрными размерами, высокой надежностью и способностью работать в самых жестких условиях окружающей среды.
Таким образом, практически ни одно современное техническое устройство не обходится без применения герконов - как в гражданской, так и в военной сфере. Их популярность будет только расти по мере развития электроники и расширения областей автоматизации.
Перспективы развития герконов
Несмотря на долгую историю, технология герконов продолжает совершенствоваться. Основные направления развития:
- Уменьшение размеров при сохранении или улучшении характеристик;
- Повышение максимальных коммутируемых токов и напряжений;
- Расширение температурного диапазона эксплуатации;
- Увеличение частоты срабатываний и срока службы;
Ведутся разработки герконов на основе новых конструкционных материалов, таких как керамика, кремний, сапфир. Это позволит создавать герконы для работы в экстремальных условиях.
Применение нанотехнологий открывает путь к созданию наноразмерных герконов с уникальными характеристиками. Их можно будет интегрировать прямо в микросхемы.
Развивается конструкция герконовых реле, расширяются возможности их программного управления. Создаются матричные и многоэлементные герконовые системы.
Внедряются бесконтактные оптические и магниторезистивные герконы. Идут работы по герконам на основе графена и других перспективных материалов.
Таким образом, несмотря на зрелость технологии, герконы продолжают совершенствоваться. Это позволит расширить области их применения и закрепить лидерство герконов среди коммутационных устройств.
