Если вы посетите современный завод и понаблюдаете за работой удивительной электроники в сборочной ячейке, вы увидите на витрине множество датчиков. Большинство этих датчиков имеют отдельные провода для подачи положительного напряжения, заземления и сигнала. Подача питания позволяет датчику выполнять свою работу, будь то наблюдение за наличием поблизости ферромагнитных металлов или посылание светового луча в рамках системы безопасности объекта. Скромным механическим переключателям, которые активируют эти датчики, например геркону, для выполнения своей работы требуется всего два провода. Эти переключатели активируются с помощью магнитных полей.
Что такое геркон?
Герконовый переключатель появился на свет в 1936 году. Он был детищем У.Б. Эллвуда из Bell Telephone Laboratories, а патент он получил в 1941 году. Выключатель выглядит как небольшая стеклянная капсула с электрическими выводами, торчащими из каждого конца.
Как работает геркон?
Механизм переключения состоит из двух ферромагнитных лезвий, разделенных всего несколькими микронами. Когда магнит приближается к этим лезвиям, два лезвия притягиваются друг к другу. При соприкосновении лезвия замыкают нормально разомкнутые (НО) контакты, позволяя течь электричеству. Некоторые герконы также содержат неферромагнитный контакт, который образует нормально закрытый (НЗ) выход. Приближающийся магнит разъединит контакт и оторвется от переключающего контакта.
Контакты изготавливаются из различных металлов, включая вольфрам и родий. В некоторых вариантах даже используется ртуть, которую для правильного переключения необходимо держать в правильной ориентации. Стеклянная оболочка, наполненная инертным газом (обычно азотом), герметизирует контакты при внутреннем давлении ниже одной атмосферы. Уплотнение изолирует контакты, что предотвращает коррозию и искры, которые могут возникнуть в результате перемещения контактов.
Применение герконовых переключателей в реальном мире
Датчики можно найти в предметах повседневного обихода, таких как автомобили и стиральные машины, но одно из наиболее заметных мест, где работают эти переключатели/датчики, — это охранная сигнализация. Фактически, сигнализация — почти идеальное применение этой технологии. В подвижном окне или двери находится магнит, а датчик находится на основании и передает сигнал до тех пор, пока магнит не будет удален. При открытом окне или если кто-то перережет провод – прозвучит сигнал тревоги.
Хотя охранная сигнализация является отличным вариантом использования герконовых переключателей, эти устройства могут быть еще меньше. Миниатюрный переключатель поместится внутри проглатываемых медицинских устройств, известных как PillCams. Как только пациент проглатывает крошечный зонд, врач может активировать его с помощью магнита, находящегося вне тела. Эта задержка позволяет экономить энергию до тех пор, пока зонд не будет установлен правильно, а это означает, что бортовые батареи могут быть еще меньше, что является важной особенностью чего-то, предназначенного для перемещения через пищеварительный тракт человека. Помимо небольшого размера, это приложение также показывает, насколько чувствительными они могут быть, поскольку эти датчики могут улавливать магнитное поле через человеческую плоть.
Герконовые переключатели не требуют постоянного магнита для их срабатывания; электромагнитное реле может включить их. Поскольку Bell Labs изначально разработала эти переключатели, неудивительно, что в телефонной индустрии использовались герконы для функций управления и памяти, пока в 1990-х годах все не стало цифровым. Реле этого типа больше не составляют основу нашей системы связи, но сегодня они по-прежнему распространены во многих других приложениях.
Преимущества герконовых реле
Датчик Холла — это полупроводниковое устройство, которое может обнаруживать магнитные поля и является альтернативой геркону. Эффекты Холла, безусловно, подходят для некоторых применений, но герконовые переключатели обладают превосходной электрической изоляцией по сравнению с их полупроводниковыми аналогами и имеют меньшее электрическое сопротивление из-за закрытых контактов. Кроме того, герконы могут работать с различными напряжениями, нагрузками и частотами, поскольку переключатель функционирует просто как подключенный или отключенный провод. В качестве альтернативы вам понадобится вспомогательная схема, чтобы датчики Холла могли выполнять свою работу.
Герконовые переключатели обладают невероятно высокой надежностью для механического переключателя и способны работать миллиарды циклов, прежде чем выйти из строя. Кроме того, благодаря герметичной конструкции они могут работать во взрывоопасных средах, где искра потенциально может иметь катастрофические последствия. Герконовые переключатели, возможно, являются более старой технологией, но они далеко не устаревшие. Вы можете применять пакеты, содержащие герконы, к печатным платам (PCB), используя автоматизированное оборудование для захвата и размещения.
Ваша следующая сборка может потребовать множества интегральных схем и компонентов, все из которых дебютировали в последние несколько лет, но не забывайте о скромном герконе. Он выполняет свою основную работу по переключению удивительно простым способом. После более чем 80 лет использования и развития вы можете положиться на проверенную и надежную конструкцию геркона, которая будет работать стабильно.
Время публикации: 22 апреля 2024 г.