Если вы посетите современный завод и понаблюдаете за работой удивительной электроники в сборочном цехе, вы увидите множество датчиков. Большинство этих датчиков имеют отдельные провода для подачи положительного напряжения, заземления и сигнала. Подача питания позволяет датчику выполнять свою функцию, будь то обнаружение наличия ферромагнитных металлов поблизости или отправка светового луча в рамках системы безопасности предприятия. Простым механическим переключателям, активирующим эти датчики, например, геркону, достаточно всего двух проводов. Эти переключатели активируются магнитными полями.
Что такое геркон?
Герконовый переключатель появился в 1936 году. Он был детищем У. Б. Эллвуда из Bell Telephone Laboratories и получил патент в 1941 году. Герконовый переключатель выглядит как небольшая стеклянная капсула с электрическими выводами, торчащими из каждого конца.
Как работает геркон?
Механизм переключения состоит из двух ферромагнитных пластин, расположенных на расстоянии всего нескольких микрометров друг от друга. При приближении магнита к этим пластинам они притягиваются друг к другу. При соприкосновении пластины замыкают нормально разомкнутые (НО) контакты, пропуская электрический ток. Некоторые герконы также содержат неферромагнитный контакт, образующий нормально замкнутый (НЗ) выход. Приближающийся магнит размыкает контакт и отталкивает его от переключающего контакта.
Контакты изготавливаются из различных металлов, включая вольфрам и родий. В некоторых моделях используется даже ртуть, которую необходимо держать в правильной ориентации для корректного переключения. Стеклянная колба, заполненная инертным газом (обычно азотом), герметизирует контакты под внутренним давлением ниже одной атмосферы. Герметизация изолирует контакты, предотвращая коррозию и искры, которые могут возникнуть при их перемещении.
Применение герконовых переключателей в реальном мире
Датчики можно найти в повседневных вещах, таких как автомобили и стиральные машины, но одно из самых распространённых применений этих датчиков/переключателей — это охранные сигнализации. По сути, сигнализации — практически идеальное применение для этой технологии. В подвижное окно или дверь помещается магнит, а датчик, установленный на основании, передаёт сигнал до тех пор, пока магнит не будет убран. Если окно открыто или кто-то перерезает провод, срабатывает сигнализация.
Хотя герконы отлично подходят для использования в охранных сигнализациях, эти устройства могут быть ещё меньше. Миниатюрный переключатель помещается внутри проглатываемых медицинских устройств, известных как PillCam. После того, как пациент проглатывает крошечный зонд, врач может активировать его с помощью магнита, находящегося вне тела. Эта задержка экономит заряд до тех пор, пока зонд не будет правильно установлен, что позволяет уменьшить ёмкость встроенных аккумуляторов, что критически важно для устройств, предназначенных для перемещения по пищеварительному тракту человека. Помимо своего небольшого размера, это применение также демонстрирует их чувствительность, поскольку эти датчики могут улавливать магнитное поле через человеческую плоть.
Герконовым реле не требуется постоянный магнит для приведения их в действие; их можно включить с помощью электромагнитного реле. Поскольку изначально эти реле были разработаны Bell Labs, неудивительно, что телефонная отрасль использовала герконовые реле для управления и памяти, пока в 1990-х годах всё не перешло на цифровые технологии. Этот тип реле больше не является основой нашей системы связи, но по-прежнему широко используется во многих других приложениях.
Преимущества герконовых реле
Датчик Холла — это твердотельное устройство, способное обнаруживать магнитные поля, и одна из альтернатив геркону. Эффект Холла, безусловно, подходит для некоторых применений, но герконы обладают лучшей электрической изоляцией по сравнению с твердотельными аналогами и испытывают меньшее электрическое сопротивление благодаря замкнутым контактам. Кроме того, герконы могут работать при различных напряжениях, нагрузках и частотах, поскольку переключатель действует просто как подключенный или отключенный провод. В качестве альтернативы, для работы датчиков Холла вам потребуется вспомогательная схема.
Герконы обладают невероятно высокой надёжностью для механических переключателей и способны работать миллиарды циклов без выхода из строя. Кроме того, благодаря герметичной конструкции они могут работать во взрывоопасных средах, где искра может иметь катастрофические последствия. Герконы, возможно, и являются устаревшей технологией, но они ещё далеки от устаревших. Корпуса с герконами можно устанавливать на печатные платы с помощью автоматизированных монтажных машин.
Ваша следующая сборка может потребовать использования множества интегральных схем и компонентов, появившихся в последние несколько лет, но не забывайте о скромном герконе. Он выполняет свою основную функцию переключения гениально просто. После более чем 80 лет использования и развития вы можете положиться на проверенную и надёжную конструкцию геркона, которая будет работать стабильно.
Время публикации: 22 апреля 2024 г.