Принцип работы и виды герконовых датчиков, схема и применение

Для уменьшения влияния негативных факторов, влияющих на контакты и несущих разрушающее воздействие, разработаны герконовые датчики — коммутирующие устройства. Контактная группа в них помещается в герметичную колбу.

Эти контакты переводят магнитопровод, могут менять своё положение. Конструкция геркона распространена, несмотря на свою хрупкость.

Описание и назначение

Герконом является устройство электромеханического типа, которое размыкает или замыкает электрические контакты. Это происходит за счёт магнитно-контактного поля, которое генерирует электромагнит. Это может делать и постоянный магнит.

Геркон переводится как герметичный контакт. Это обуславливается его конструкцией. Его составляющие — ферромагнитными пластинами, которые запаяны в капсулу из стекла. Она заполняется инертным газом, вместе с двумя контактами выхода.

Благодаря оболочке воздействие внешних факторов сводится к минимуму, при этом устройство может функционировать в нормальном режиме.

В колбе может содержаться иссушенный воздух, азот и любой другой инертный газ. Кроме этого, его могут откачать, чтобы создать вакуум. Это делают, чтобы повысить уровень коммутируемого напряжения.

Датчики из геркона применяются в разных системах и устройствах:

• Бытовые счетчики.
• Клавиатуры в оборудовании промышленного назначения и синтезаторах. Возникновение искры с них исключено. Именно поэтому их широко используют при производстве взрывоопасных вещей (где есть пыльные испарения или горючие).
• Оборудование для медицинских учреждений.
• Системы, которые охраняют и контролируют положение, работающее по автоматическому принципу.
• Телекоммуникационные системы.

Для систем безопасности актуальны устройства, изготавливаемые из магнита и геркона. Они дают сигнал о закрытии и открытии дверей.

Стоит отметить, что распространены герконовые реле, которые состоят из проволочной обмотки и контактного датчика. У такой системы отмечают значимые преимущества: устойчивость к влаге, простое использование, нет деталей, которые двигаются.

С помощью герконов защищаются электроустановки от перегрузок.

Схема

Устройство и принцип работы

Принцип работы геркона похож на выключатель. Его составляющие — пара сердечников, проводящих ток и зазор. Их герметично запаивают в стеклянной колбе, у которой инертная среда. Благодаря этому исключается процесс окисления.

Управляющая обмотка находится вокруг колбы и питается постоянным током, за счет которого работает. Магнитное поле генерируется с помощью обмотки после подачи питания. После отключения от питания катушки магнитный поток прекращается. После этого размыкаются пружинами контакты. Так как трение отсутствует, они являются абсолютно надежными.

У герконового датчика есть своя особенность: в состоянии покоя на пружины реле не действуют никакие силы. Благодаря этому они замыкают контакт за несколько секунд.

Магниты постоянного хаpaктера также используются. Их принято относить к поляризованным.
Стандартные устройства работают по другому принципу функционирования. Система магнитов под воздействием электромагнита заряжает каждый сердечник потенциалом.

Это заставляет их размыкать цепь и отталкиваться друг от друга.

Герконы, которые переключаются, состоят из трёх контактов. Два из них сделаны из специального ферромагнитного сплава, один не магнитится. Когда наводится магнитное поле, разомкнутые контакты замыкаются, при этом пара немагнитного размыкается.

Как осуществляется управление

Управление герцогом осуществляется несколькими способами. Самый простой — управление магнитом в электрической схеме. Его перемещение осуществляется линейным способом. Это актуально для охранных сигнализаций, в которых магнит крепится на дверь, после чего геркон сpaбатывает (при закрытой двери).

Существует угловое перемещение магнита. Его используют редко, когда недоступны к применению остальные способы.

Перекрытие шторкой, как один из способов, уже не применяется. Его использовали для вычислительных устройств и их клавиатур до девяностых годов.

Плюсы и минусы

У герконовых датчиков есть свои преимущества и недостатки. К плюсам относят:

• В контактах отсутствует дребезг. Это актуально для тех, выводы которых смочены ртутью.
• По сравнению с классическим реле датчики отличаются высоким быстродействием.
• Датчик считается долговечным и не поддаётся физическим ударам (например, при неосторожном обращении или падении).
• Такой вид датчика не создаёт шум.
• Контакты слабо сгорают, так как располагаются в вакууме или инертном газе. Это относится и к тем случаям, когда замыкание с размыванием происходит с возникновением искры.
• Доступная для всех цена, так как при производстве не используют тугоплавкие или драгоценные металлы.
• Небольшой размер по сравнению с классическими реле.

• По сравнению с открытыми контактами они тяжеловаты.
• Скорость сpaбатывания ограничена.
• Нужно создавать магнитное поле.
• Бывают случаи, когда контакты остаются в замкнутом состоянии и вывести их из него нельзя.
• Внешние магнитные поля влияют на них.

Разновидности

Устройство работает по принципу размыкания, либо замыкания линии, передающей электричество. Напряженность магнитного потока задает замкнутое или разомкнутое положение. Примечательно, что не важно, откуда возникает магнитное поле. Оно может появляться как от электромагнита, так и постоянного магнита.

Намагничивание в устройстве начинает происходить тогда, когда под действие попадают силовые линии. После этого, сила упругости преодолевается и притягивает контакты друг к другу. В итоге цепь замыкается.

В таком состоянии датчик будет находиться до тех пор, пока будет оставаться магнитное поле. После прекращения воздействия силовых линий контакты размыкаются. Чтобы произошло следующее замыкание, необходимо, чтобы создалось поле вокруг устройства снова.

Исходя из этого, специалисты считают геркон переключателем.

Замыкающие

Замыкающие по своему принципу работы постоянно находятся в разомкнутом состоянии. Для них это нормальное статичное положение, а контакты между собой не соединятся.

Переключающие

У такого типа в составляющей конструкции есть три вывода. При нормальном состоянии, когда отсутствует влияние электромагнитного поля, оба контакта замкнуты (один с другим). После появления поля, в одном контакте происходит замыкание, а тот, который замкнут нормально — размыкается.

Размыкающие

Размыкающие отличаются тем, что когда магнитное поле отсутствует, контакты соединяются между собой. Такой тип относят к нормально разомкнутым.

Типы по технологическим особенностям

Так как конструкций различных герконовых реле много, выделяют ряд хаpaктеристик. Благодаря ним можно отличать конкретный вид от остальных. К основным хаpaктеристикам относят:

• Время отпускания — этот тот период времени от момента, когда ток в катушке пропадает, до перехода контактов в своё обычное положение. Промежуток времени — 0,2-1 мкс.
• Уровень вибрации. Этот заданный уровень нельзя превышать, так как стеклянные колбы трескаются. Измерение величины вибрации происходит количеством колебания в секунду.
• Время реакции. Промежуток времени, начинающийся с подачей тока, и завершаемый в момент размыкания или замыкания. Составляет примерно 0,5-2 мкс.
• Допустимое показание. Мощность герконового датчика определяется из совокупности сечения контактов и материала. Измерение происходит в кВт и Вт.
• Емкость контактов. Она может измеряться только тогда, когда контакты разомкнуты.

Сухие

Сухой выглядит как герметичный баллон, состоящий из стекла. Внутри него находятся контакты. К контактам относятся сердечники из магнита, они привариваются снаружи колбы, с торца. При этом ртуть в этом случае не добавляется.

Ртутные

При ртутном контакте в стеклянный корпус добавляются ртутные капли, благодаря которым смачивается деталь. При сpaбатывании геркона качество контакта улучшается. Благодаря такой системе можно избежать дребезга и вибрации в контактах. Это увеличит время сpaбатывания.

Рекомендации по защите

Если подключается герконовый датчик своими руками, то нужно учесть следующие моменты:

• Необходимо установить самую тонкую металлическую пластину. Её ставят между магнитом и герконовым датчиком для защиты.
• Магнитные и герконовые датчики нужно устанавливать так, чтобы они были направлены друг к другу. Расстояние при этом должно быть коротким.

Примеры пpaктического применения в быту

Геркон позволяет управлять освещением в коридоре. Например, используя геркон, свет может включаться автоматически, при открытии входной двери. Спустя несколько минут он будет выключаться. При этом, когда уровень освещения нормальный – в течение дня, свет включаться в коридоре не будет.
Используется он и в домашней, охранной сигнализации как извещатель.

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. Прострaнcтво стеклянной колбы заполнено водородом, аргоном или азотом, либо просто представляет собой вакуумное прострaнcтво, что также способствует повышению антикоррозийных свойств.

Герконовые датчики: принцип работы, схема

Любая техника может ориентироваться в окружающей среде только с помощью специальных датчиков, которые позволяют получить необходимую информацию. Они могут быть нацелены на выяснение скорости объекта, состояния, текущих целей или типа изменений в окружающей среде. Одними из самых полезных считаются герконовые датчики. Почему именно так?

Что такое герконовый датчик?

Разнообразие и принцип работы

1. Имеют замыкающийся контакт. В таких случаях, когда отсутствует магнитное поле, то датчик в разомкнутом состоянии. Когда оно есть, то он замыкается.
2. Имеют размыкающийся контакт. Когда отсутствует магнитное поле, то датчик в замкнутом состоянии. Когда оно есть, он размыкается.
3. Имеют переключающийся контакт. Конструктивно отличаются от двоих предыдущих. В первую очередь тем, что имеют три вывода. Так, если отсутствует магнитное поле, то замыкается одна пара. Когда оно есть, то другая.

Классификация может быть проведена исходя из особенностей конструкции:

1. Используются «смоченные» контакты. Сюда относятся герконы, выводы которых соприкасаются с каплями ртути. Её присутствие уменьшает контактное электрическое сопротивление. Также данный тип отличается низкой вероятностью возникновения дребезга.
2. Используются «сухие» контакты.

Читать еще:  Как найти фазу без индикаторной отвертки

Особенности

1. Значение напряженности, которое должно быть у магнитного поля, чтобы произошло замыкание контактов.
2. Коммутируемый ток.
3. Значение напряженности, которым должно обладать магнитное поле, чтобы происходило размыкание контактов.
4. Максимальная мощность, что может быть коммутируемая герконом.
5. Значение электрического сопротивления, которое имеет зазор между сердечниками (интересует только разомкнутое состояние).
6. Напряжение, при котором возникает пробой геркона.
7. Сопротивление в контактной области, которое возникает во время замыкания сердечников.
8. Время, которое проходит между моментами влияния управляющего магнитного поля и замыканием электрической цепи.
9. Электрическая емкость, которая имеется между выводами геркона, когда он в разомкнутом состоянии.
10. Время, которое необходимо, чтобы после удаления эффекта магнитного поля произошло размыкание электрической цепи.
11. Коммутируемое напряжение.
12. Число сpaбатываний геркона, при котором основные его параметры будут оставаться в допустимых пределах.

Преимущества

1. Отсутствует дребезг контактов (относится к герконам, у которых выводы смочены ртутью).
2. Долговечность. Считается, что если датчик не поддаётся физическим ударам (вследствие падения или при неосторожном обращении), через него не пропускают слишком большой ток, то он может работать бесконечно. Хотя согласно технической документации, число сpaбатываний всё же ограничено значением в 10 3 —10 8 .
3. Поскольку контакты геркона расположены в инертном газе или вакууме, то они слабо обгорают, даже когда происходит размыкание или размыкание с возникновением искры.
4. Данные датчики обладают меньшим размером, чем классические реле, и при этом рассчитаны на точно такой же ток.
5. При производстве для контактов не применяются драгоценные и тугоплавкие металлы, что позитивно сказывается на стоимости.
6. Герконы почти не создают шум.
7. Датчики обладают высоким быстродействием (если сравнивать их с классическими реле).

Недостатки

1. Обладают значительным весом (если сравнивать с открытыми контактами).
2. Необходимо создавать магнитное поле.
3. Хрупкие. Не подлежат использованию в условиях ударных нагрузок и при сильных вибрациях.
4. Попадают под влияние внешних магнитных полей, из-за чего возникает необходимость в защите.
5. Иногда контакты геркона могут остаться в замкнутом состоянии, из которого их нельзя вывести.
6. Ограничение скорости сpaбатывания.
7. При больших токах контакты геркона могут самопроизвольно разомкнуться.

Применение

Где же нашли своё применение герконовые датчики? Но прежде чем говорить о них, стоит упомянуть, что наметилась тенденция их замены. В качестве более совершенной технологии используются твердотельные датчики Холла. Но вернёмся к теме статьи:

1. Клавиатура клавишных синтезаторов и промышленных приборов, где необходима взрывобезопасность и долговечность, что особенно важным является в промышленности. Поскольку детали хотя и являются мелкими, необходимы для того, чтобы управлять различными механизмами. И если данная функция недоступна – страдает производительность.
2. Герконовые датчики уровня жидкости в различных емкостях.
3. В телерадиоаппаратуре.
4. В датчиках, которые отображают состояние (открыто/закрыто) или позицию предмета. Сферы применения: компьютерные, охранные, строительные технологии. Они могут сообщать, в каком положении окна и двери, таким образом возможно построение автоматизированных систем со своими целями.
5. В электронных счетчиках тока.

Увеличение надежности герконовых реле

При правильном использовании герконовые реле являются очень надежными устройствами. Контакты, выполняющие переключение, герметичны и не подвергаются воздействиям окружающей среды (например, окисление контактов), что дает им значительное преимущество перед обычными электромеханическими реле. Однако не всегда герконовые устройства используются по назначению, что делает их более уязвимыми. В данной статье мы рассмотрим определенные моменты, которые смогут повысить надежность герконовых устройств.

Перегрузка контактов

Большие коммутируемые токи или большие броски мощности – наиболее частая причина разрушения контактов. Герконы имеют строго определенные максимальные значение тока, напряжения, мощности. Под мощностью подразумевается произведение напряжение на контактах до их закрытия, на мгновенное значение тока, протекающего в момент закрытия контактов.

Довольно часто при выходе из строя герконовых реле от пользователей можно услышать: «Я всего лишь переключил напряжение на печатной плате при 5 В и 50 мА». Но при том, что рабочий ток составляет 50 мА, на печатной плате существуют еще и коммутационные токи конденсаторов обвязки с емкостями в несколько мкФ. Эти токи просто необходимо учитывать при использовании реле, ведь они могут иметь довольно большие значения.

Не нужно полагаться исключительно на электронные ограничители тока источников питания для защиты контактов реле. Электронные ограничители тока часто имеют ограниченное время реакции, а конденсаторы часто устанавливают на выходе источников питания. Лучшим решением в этом случае будет резистивный ограничитель тока.

Также очень негативное влияние оказывают большие зарядные токи конденсаторов, и их разрядка тоже находится под вопросом, так как контур чаще всего имеет сопротивление самих контактов и PC трекера. При работе конденсатора от сверхнизких напряжений могут возникать броски тока до десятков ампер. И хотя они длятся в течении всего нескольких микросекунд, они все же могут приводить к небольшим повреждениям герконов.

Негативную роль играют и высокие напряжения, при которых броски могут стать еще большей проблемой, например, после контрольного испытания кабеля высоким напряжением. Энергия, запасенная в конденсаторе, будет равна СV 2 /2 джоулей, и соответственно будет увеличиваться пропорционально квадрату напряжения. При увеличении напряжения от 10 В до 1000 В увеличит количество запасенной энергии в 10 000 раз.

«Горячие» и «холодные» переключение

Контактное повреждение при «горячей» коммутации происходит в процессах замыкания – размыкания контактов. Большие перегрузочные токи будут расплавлять контактные площади, которые соприкасаются при коммутациях, что будет приводить к появлению сварных швов между контактами.

Меньшие токи перегрузки вызовут образование более мягкого сварного шва или же будут постепенно наращивать маленькие «зернышка» на одном контакте и образовывать «кратер» на другом. В конечном счете, это явление тоже приведет к «залипанию» контактов. При таких образованиях дуга может возникать и при открытых контактах, особенно при индуктивной нагрузке. Влияние индуктивной нагрузки может быть ограничено с помощью простого диода при нагрузке постоянного напряжения, и с помощью снаббера или варистора при нагрузках переменного напряжения.

Один из способов устранить или уменьшить проблему образования сварных швов при коммутации реле – применение «холодного» способа коммутации. Этот способ довольно сильно распространен в контрольно-измерительной аппаратуре и заключается в том, что ток или напряжение нагрузки не прикладывается к контактам реле до тех пор, пока не закончится процесс переключения. Таким образом, факторы, негативно влияющие на коммутацию, устраняются, и срок службы такого реле может достигать нескольких миллиардов операций.

Перед расчетом времени задержки между включением катушки реле и временем подведения тока к контактам необходимо учитывать влияние температуры окружающей среды. Максимальное время сpaбатывания для таких реле приводится для температуры окружающей среды в 25 0 С. При более высоких температурах сопротивление обмотки катушки будет увеличиваться в примерном соотношении 0.4%/°C, что соответствует коэффициенту сопротивления катушки из медной проволоки. При увеличении сопротивления катушки ток и магнитной поток ее снизятся, что приведет к более длительному времени замыкания контактов.

Справочные данные, как правило, весьма относительны, так что это вряд ли будет проблемой для нормальной окружающей среды с температурой до 85 0 С. Однако, если есть какое-то дополнительное самонагревающееся реле из-за высокого тока, способное внести задержку в процесс замыкания контактов, необходимо более детально рассмотреть этот вопрос и при необходимости внести задержку включения тока, протекающего через контакты.

Процессы «холодной» коммутации постепенно начинают внедрятся в силовое электрооборудование. Существуют гибридные магнитные пускатели способные пропускать большие токи благодаря «холодному» переключению.

Проверка радиодеталей — часть 2

2017-11-11 Статьи Комментариев нет

Продолжаем тему о методике проверки радиоэлектронных компонентов, начатую в первой части. Сегодня поговорим о других наиболее распространенных радиодеталях, таких как транзисторы, терморезисторы, герконы и другие.

Терморезисторы

Терморезисторы — это полупроводниковые приборы, которые меняют свое сопротивление в зависимости от температуры. Терморезисторы подразделяются на два типа:

Термисторы (NTC — c отрицательным температурным коэффициентом ) — сопротивление термистора уменьшается с увеличением температуры. Нашли широкое применение в различных областях радиоэлектроники, особенно там, где важен контроль за температурой.

Позисторы ( PTC — с положительным температурным коэффициентом ) — сопротивление позистора увеличивается с уменьшением температуры. В отличии от термисторов на данный момент встречаются гораздо реже. Пожалуй классический пример применения позисторов — телевизоры с электро-лучевой трубкой, где они выполняют роль стабилизирующих нагревательных элементов в схемах размагничивания кинескопа.

Методика проверки термисторов и позисторов одинаковая. Нам понадобится мультиметр и нагревательный прибор, фен или паяльник. На мультиметре выставляем режим омметра и подключаем его щупы к выводам терморезистора. Запоминаем значение сопротивления. После этого начинаем нагревать терморезистор, значение сопротивления в зависимости от типа ( PTC или NTC ) будет увеличиваться или уменьшаться пропорционально нагреву. Это свидетельствует об исправности радиоэлемента. Если же сопротивление не меняется или изначально близко к 0 — значит деталь неисправна.

Герконы

Герконы относятся к классу магнитоуправляемых коммутационных устройств, само слово «геркон» это сокращение от герметезированный контакт. Представляет из себя стеклянную колбу с встроенной в нее контактной группой. Контакты выполнены из ферромагнитного материала, их сpaбатывание происходит под действием магнитного поля. В этом качестве может выступать обычный магнит. Часто встречаются в различных датчиках, системах охранной сигнализации.

Проверить геркон элементарно, для этого понадобится мультиметр и магнит. Тестер выставляем на прозвонку и подключаем к щупам геркон. На дисплее значение будет 1 — то есть наш контакт разомкнут. Подносим магнит к геркону — контакт замыкается и мультиметр издает звуковой сигнал. Значит геркон в порядке.

Читать еще:  Что такое мощность подключения духового шкафа

Датчик Холла

Датчики Холла по своему назначению схожи с герконами, то есть являются магнитоуправляемыми устройствами, но в отличии от них являются не электромеханическими, а электронными. Главное их преимущество перед герконом в отсутствии механических контактов, а следовательно долговечности. Применяются в первую очередь как бесконтактные датчики.

Для проверки датчика вполне достаточно обычного мультиметра и источника питания постоянного тока. Любой датчик Холла имеет три вывода — плюсовой, общий и сигнальный. Плюсовой вывод обычно первый, если смотреть со стороны маркировки, средний — общий и третий сигнальный. Значит подключаем наш источник питания плюсом на первый вывод и минусом на средний. Теперь берем тестер, переводим в режим измерения постоянного тока и подключаем плюсовой щуп на первый вывод, а минусовой на третий сигнальный вывод. Мультиметр должен показывать напряжение, близкое к нулю. Теперь подносим к нашему датчику магнит и напряжение должно возрасти до значения близкого к значению напряжения источника питания. Это говорит о том, что датчик Холла исправен.

Транзисторы

В электронике в основном встречаются транзисторы трех типов —

Биполярный транзистор среди всех пожалуй наиболее распространен. По своей структуре его можно сравнить с двумя диодами, так как он имеет два p-n перехода, а структура диода представляет собой обычный p-n переход. Общая точка соединения называется базой, а крайние – коллектор и эмиттер. В зависимости от типа биполярный транзистор может быть прямой проводимости p-n-p или обратной n-p-n. Транзистор p-n-p структуры можно представить как два диода, направленных катодами друг к другу, а у n-p-n структуры соответственно базой будут соединены аноды.

Получается, что биполярный транзистор можно проверить на исправность точно так же как диоды, в прямом направлении падение напряжения на переходе будет равно какому-то значению, а в обратном направлении должно стремиться к бесконечности. Давайте убедимся в этом.

Берем какой-нибудь транзистор, узнаем его распиновку, или как говорят цоколевку. Другими словами выясняем какие выводы у него будут базой, коллектором и эмиттером. Теперь берем мультиметр и выставляем его в режим проверки диодов. Если транзистор попался n-p-n структуры, значит красный (+) щуп подключаем к базе, а черный (-) к коллектору. На дисплее должна отображаться величина, соответствующая падению напряжения на переходе. Далее плюсовой щуп оставляем на базе, а черный подключаем к выводу эмиттера. На дисплее также должно отображаться какое либо значение. Теперь проверяем переход база-эмиттер и база-коллектор в обратном направлении. В обоих случаях на дисплее значение должно быть близко к бесконечности, то есть 1.

Если транзистор попался p-n-p структуры, то методика проверки точно такая же, только к базе подключаем минусовой щуп, а плюсовой поочередно подключаем к коллектору и эмиттеру.

Если мультиметр при проверки в прямом и обратном направлении какого либо перехода показывает бесконечность в обе стороны — значит переход находится в обрыве и такой транзистор неисправен. Если же значение при проверке одного из переходов близко или равно 0 — это однозначно говорит о пробое перехода и такой транзистор также является неисправным.

Полевые транзисторы отличаются по своему принципу действия от биполярных, поэтому и методика их проверки будет немного отличаться. Главное отличие полевых транзисторов от биполярных — управление выходным током происходит благодаря изменению приложенного электрического поля, то есть напряжения, тогда как у биполярных выходным током управляет входной ток базы. По своей структуре они разделяются на транзисторы с управляющим p-n переходом (J-FET) и транзисторы с изолированным затвором (MOSFET).

Также как и биполярные полевые транзисторы имеют три вывода — сток (область, куда стекаются носители), исток ( источник носителей тока), затвор (управляющий электрод). Перед проверкой в первую очередь необходимо выяснить структуру транзистора и какой вывод за что отвечает.

Ну а дальше берем мультиметр и выставляем его в режим проверки диодов. Черным минусовым щупом прикасаемся к стоку, а красным плюсовым касаемся истока. Мультиметр покажет падение напряжения на переходе 0,5 — 0,8 В. В обратном направлении прибор покажет бесконечность. Далее черный щуп оставляем на стоке, а красным касаемся затвора и вновь возвращаем его на исток. Мультиметр должен показать близкое к нулю значение, так как транзистор открылся. При смене полярности величина не должна изменяться. Теперь черный щуп кратковременно подключим на затвор и снова вернем его на вывод стока, при этом красный щуп оставляем на истоке. Полевой транзистор должен закрыться и мультиметр будет снова показывать падение напряжения на переходе. такова методика проверки n-кaнaльного транзистора. Для p-кaнaльного все будет точно также, просто меняем полярность.

Ну и наконец IGBT транзисторы. Это некий гибрид биполярных и полевых транзисторов, о чем свидетельствует даже его название ( IGBT— биполярный транзистор с изолированным затвором). Применяются такие транзисторы в первую очередь в силовой электронике в качестве мощных электронных ключей. Например их часто можно встретить в сварочных инверторах. Можно сказать что в IGBT транзисторе полевой транзистор малой мощности способен управлять мощным биполярным. В сочетании быстродействия полевого транзистора и мощности биполярного и заключается основное преимущество IGBT транзисторов.

Так же как и в случае с другими типами транзисторов перед проверкой IGBT необходимо выяснить назначение его выводов. У IGBT транзистора вывод затвора обозначается буквой G – Gate, вывод эмиттера E –Emitter и вывод коллектора С – Collector. Ну а далее начинаем проверку с помощью мультиметра. Красный щуп ставим на затвор, черный на эмиттер. Мультиметр должен показывать бесконечность. При смене полярности результат должен быть таким же. Далее черный ставим на коллектор, а красный на эмиттер. На дисплее должна отображаться 1, то есть бесконечность. При смене полярности, при наличии в транзисторе шунтирующего диода, мультиметр покажет величину падения напряжения на диоде, если диод отсутствует то прибор будет показывать бесконечность.

В некоторых случаях напряжения мультиметра недостаточно для открытия IGBT транзистора, тогда для заряда понадобится источник постоянного напряжения в 9-15 В.

Также для проверки IGBT можно собрать простенькую схему, которая наглядно продемонстрирует исправность проверяемого транзистора.

В правом положении переключателя IGBT транзистор открыт, о чем будет свидетельствовать свечение лампы. При переключении
тумблера в левое положение — IGBT транзистор закроется. Лампа при этом не должна гореть.

Если лампа не светится в обоих положениях – значит транзистор не пропускает ток. Проверьте правильно ли собрана схема, если все нормально — значит в транзисторе обрыв. Если лампа светится постоянно – это означает короткое замыкание в транзисторе. Такой транзистор неисправен.

Что такое герконовый датчик и где он применяется?

Ни одна современная система охраны, контроля, пожаротушения, экстренного оповещения не может функционировать без применения датчиков, связывающих ее с окружающим миром. Датчики определяют наличие задымления, пыли в воздухе, движение объектов и еще множество других изменений.

Герконовый датчик по-прежнему используется во многих подобных системах благодаря своей надежности.

Что такое геркон

Геркон – электромеханическое устройство, замыкающее либо размыкающее электрические контакты под влиянием магнитного поля, генерируемого электромагнитом, либо постоянным магнитом.

Термин «геркон» означает герметичный контакт. Обусловлено это его конструкцией. Состоит он из двух ферромагнитных пластин, запаянных в стеклянную капсулу с двумя выходными контактами и заполненную инертным газом. Такая оболочка минимизирует воздействие окружающей среды и обеспечивает надежное функционирование устройства.

Колба может содержать азот, иссушенный воздух, иной инертный газ. Также из колбы может быть откачан весь газ до состояния вакуума. Этим добиваются повышения уровня коммутируемого напряжения.

Назначение и область применения

Герконовые датчики, несмотря на вытеснение их датчиками Холла, по-прежнему находят применение во многих устройствах и системах:

1. Клавиатуры синтезаторов и промышленного оборудования. Конструкция датчиков исключает возможность возникновения искры. Поэтому в первую очередь их применяют на взрывоопасном производстве, где присутствуют горючие испарения или пыль.
2. Бытовые счетчики.
3. Автоматические системы охраны и контроля положения.
4. Оборудование, работающее под водой или в условиях высокой влажности.
5. Телекоммуникационные системы.
6. Медицинское оборудование.

В системах безопасности применяются устройства, состоящие из геркона и магнита. Они сообщают об открытии или закрытии дверей.

Также применяются герконовые реле, состоящие из контактного датчика и проволочной обмотки. Такая система обладает некоторыми преимуществами: простота, компактность, влагостойкость, отсутствие движущихся деталей.

Используются герконы и в особых областях – это механизмы защиты от перегрузок и короткого замыкания высоковольтных и радиотехнических электроустановок. Также это высокомощные радары, лазеры, радиопередатчики и прочее оборудование, работающее под напряжением до 100 кВ.

Разновидности

В зависимости от нормального состояния контактов устройства разделяют на:

• замкнутые – цепь размыкается под воздействием магнитного поля;
• переключаемые – под воздействием поля замыкается один контакт, а при отсутствии поля – другой;
• разомкнутые – сpaбатывание геркона происходит при появлении магнитного поля.

В зависимости от конструкции датчики бывают:

• газовые – стеклянная гильза заполнена сухим воздухом или инертным газом;
• ртутные – на контакты, дополнительно наносится ртуть, которая способствует улучшению коммутации, минимизирует сопротивление и убирает вибрацию замыкаемых пластин.

Читать еще:  Черная нержавейка что это

Герконы по техническим хаpaктеристикам подразделяются на:

1. Герконы.
2. Газакон – устройство, обладающее функцией памяти. То есть положение контактов сохраняется после отключения магнитного поля.
3. Геркотроны – реле с высоковольтной изоляцией. Предназначено для работы в устройствах с напряжением от 10 до 100 кВ.
4. Герсикон – реле, предназначенное для управления оборудованием и автоматикой с мощностью до 3 кВт. Конструкция хаpaктеризуется увеличенным коммутационным током и наличием дугогасительных контактов.

Благодаря разнообразию конструкций герконы продолжают использовать во многих областях.

Принцип действия

Геркон по принципу работы схож с выключателем. Реле состоит из пары токопроводящих сердечников с зазором между ними. Они герметично запаяны в стеклянной колбе с инертной средой, исключающей процесс окисления.

Вокруг колбы размещается управляющая обмотка, питаемая постоянным током. При подаче питания обмотка генерирует магнитное поле, воздействующее на сердечники, и приводит к замыканию контактов между собой.

При отключении катушки от питания магнитный поток исчезает и контакты размыкаются пружинами. Надежность обеспечивается отсутствием трения между контактами, которые, в свою очередь, выполняют роль проводника, пружины и магнитопровода.

Особенностью герконового датчика является то, что на пружины реле в состоянии покоя не действуют никакие силы. Это позволяет им замыкать контакт за доли секунды.

Применяться могут и постоянные магниты. Такие устройства называют поляризованными.

Нормально замкнутые устройства имеют другой принцип функционирования. Под воздействием электромагнитной силы система магнитов заряжает сердечники одним потенциалом, заставляя их отталкиваться друг от друга, размыкая цепь.

Переключаемые герконы состоят из трех контактов. Один из них установлен стационарно и не магнитится, 2 других сделаны из ферромагнитного сплава. При наведении магнитного поля пара разомкнутых контактов замыкается, размыкая пару с немагнитным контактом.

Подключение герконового датчика

Документация, поставляемая в комплекте с датчиками, дает исчерпывающую информацию о том, как подключить геркон.

Для функционирования и безопасности датчика часть реле, генерирующая магнитное поле, монтируется на подвижную часть конструкции. Сам геркон крепится на стационарно установленный элемент конструкции или здания.

Подвижная часть плотно примыкает, воздействуя магнитным полем катушки на контактную сеть геркона и замыкая этим электрическую цепь. Датчик системы информирует о правильном функционировании системы. Как только катушка, расположенная на подвижной части, перестает воздействовать на датчик, сеть размыкается и автоматика сообщает о нарушении целостности системы.

По способу монтажа датчики бывают:

• скрытого крепления;
• наружного крепления.

В зависимости от физических свойств поверхности, на которой происходит подключение геркона, бывают:

• датчики для монтажа на стальных конструкциях;
• датчики, монтируемые на магнитопассивных конструкциях.

При монтаже герконового реле необходимо помнить о некоторых особенностях установки:

1. Рекомендуется избегать расположения вблизи источников ультразвука. Он в состоянии оказать негативное воздействие на параметры датчика.
2. Не допускать расположения рядом с источником постороннего магнитного поля.
3. Обезопасить колбу датчика от ударов и повреждений. В противном случае газ испарится, нарушится контакт, и сердечники быстро придут в негодность.

Герконовые переключатели не могут коммутировать большие токи в силу маломощности сердечников. Поэтому их нельзя использовать для включения и выключения мощных электрических устройств.

Их включают в маломощную коммутационную схему для контроля реле, которое осуществляет управление оборудованием.

Преимущества

Герконовые датчики обладают следующими преимуществами:

1. Полная герметичность позволяет использовать их в пожароопасных помещениях и агрессивных средах.
2. Моментальное сpaбатывание позволяет использовать их в устройствах с высокой коммутационной частотой.
3. Исключение дребезга контактов у ртутных датчиков. Они применяются в оборудовании с повышенными требованиями к чистоте сигнала.
4. Малые габариты от 4 мм, простота конструкции, низкая стоимость изготовления.
5. Высокая функциональность и универсальность реле.
6. Возможность коммутировать маломощные сигналы.
7. Большой температурный диапазон работы – от -55 до + 110 ºC.
8. Высокая прочность сердечников.
9. Отсутствие поверхностей трения.

Высокая универсальность, надежность и цена по-прежнему позволяют герконам соперничать с прямыми конкурентами.

Недостатки

Как и все устройства, герконы обладают и недостатками:

1. Низкая чувствительность магнитов.
2. Высокая восприимчивость к внешним магнитным потокам. Как следствие, может потребоваться использование дополнительных экранов.
3. Иногда контакты после снятия магнитного поля могут остаться в замкнутом положении, из которого их не вывести.
4. Капсула выполнена из тонкого стекла и легко разрушается при падениях и ударах.
5. При подаче напряжения с низкой частотой контакты самопроизвольно размыкают и замыкают цепь.
6. При подаче больших токов контакты сердечников могут самопроизвольно размыкаться.

По этим причинам при использовании реле необходимо соблюдать ряд ограничительных мер, указанных в сопроводительной документации.

Герконы: способы управления, примеры использования

Герконы имеют ряд механических и электрических параметров, которые хаpaктеризуют их свойства. Эти параметры можно разделить на две большие группы: механические и электрические.

Механические параметры герконов

К механическим параметрам относится магнитодвижущая сила сpaбатывания. Этот параметр показывает, при каком значении напряженности магнитного поля происходит сpaбатывание и отпускание контакта. В технической документации это называется как магнитодвижущая сила сpaбатывания (обозначается Vср) и магнитодвижущая сила отпускания (обозначается Vотп).

Немаловажными параметрами геркона, в ряде случаев основными, является скорость его сpaбатывания и отпускания. Эти параметры измеряются обычно в миллисекундах и обозначаются соответственно как tср и tотп, которые в целом хаpaктеризуют быстродействие геркона. Герконы, имеющие меньшие геометрические размеры обладают более высоким быстродействием.

Максимальное число сpaбатываний, или попросту ресурс, также относится к группе механических параметров. Этот параметр оговаривает, при каком числе сpaбатываний все свойства геркона, как механические, так и электрические сохраняются в пределах допустимых значений. В технической документации обозначается как Nmax.

Электрические параметры герконов

Эти параметры такие же, как у обычных механических контактов. Сопротивление, измеренное между замкнутыми контактами называется сопротивлением контактного перехода и обозначается как Rк, а сопротивление, измеренное между разомкнутыми контактами есть не что иное, как сопротивление изоляции Rиз.

Электрическая прочность геркона. Этот параметр хаpaктеризует пробивное напряжение Uпр. Это напряжение в основном определяет качество изоляции между контактами, которое в свою очередь обусловлено качеством вакуума или заполнения колбы инертными газами. Кроме этого пробивное напряжение зависит от величины зазора между контактами и качества их покрытия.

Мощность, коммутируемая герконом определяется в основном его конструкцией: материалом и размерами контактов, а также типом покрытия контактных площадок. В технической документации этот параметр обозначается как Pmax.

Емкость, измеренная между разомкнутыми контактами обозначается как Cк. Она зависит лишь от геометрических размеров геркона и расстояния между разомкнутыми контактами.

Способы управления герконами

Их можно разделить на две большие группы: управление постоянным магнитом и управление при помощи катушки с током. Эти способы показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Различные способы управления герконами

Управление герконом при помощи постоянного магнита

Наиболее прост и распространен способ управления с линейным перемещением магнита. Здесь вполне уместно вспомнить охранную сигнализацию, где магнит укреплен на двери и заставляет сpaбатывать геркон, когда дверь закрыта.

Способ с угловым перемещением магнита используется намного реже, как правило, в тех случаях, когда другие способы применить по како й -либо причине невозможно.

Перекрытие магнитного поля шторкой использовалось в клавиатурах различных вычислительных устройств, вплоть до девяностых годов прошлого столетия, а может быть можно встретить где-нибудь и до сих пор.

Управление герконом при помощи катушки с постоянным током

Этот способ получил наибольшее распространение при создании герконовых реле. Конструкция этих реле достаточно проста: внутрь катушки с током просто помещается геркон, и при этом не требуется никаких дополнительных пружинок и рычагов, как у обычного реле. Единственный в этом случае недостаток это небольшое количество контактных групп.

Если катушку выполнить достаточно толстым проводом, способным пропустить большой ток, то можно получить герконовое токовое реле. Такие реле широко применялись в мощных источниках постоянного тока в качестве датчика системы защиты от перегрузок. Точная настройка уровня сpaбатывания такого датчика осуществляется резьбовым механизмом, позволяющем плавно перемещать геркон вдоль оси катушки.

П реимущества и недостатки герконов

Как и любая вещь герконы имеют свои недостатки и преимущества. Сначала поговорим, естественно, о преимуществах.

По сравнению с обычными коммутирующими контактами герконы имеют чуть ли не в 100 раз большую надежность по сравнению с обычными открытыми контактами. Эта надежность обусловлена более высоким сопротивлением изоляции (достигает десятков МегаОм), и большей электрической прочностью: пробивное напряжение у некоторых типов герконов достигает нескольких десятков киловольт.

Неоспоримым преимуществом герконов является их быстродействие: у некоторых моделей герконов частота коммутации достигает 1000Гц, а скорость сpaбатывания и отпускания находится в пределах (0,5 — 2,0мс) И (0,2 — 1,0мс) соответственно.

Срок службы некоторых герконов доходит до 4 — 5 млрд. сpaбатываний, что намного выше аналогичного показателя для обычных не защищенных контактов. Также к достоинствам герконов следует отнести легкий способ согласования с нагрузкой а также работа герконов без применения источников электрической энергии.

Недостатки герконов

На фоне достоинств недостатки, наверно, не так уж и велики. Во-первых, это небольшая коммутируемая мощность. Кроме того малое количество контактных групп в одном баллоне а для «сухих» герконов дребезг контактов. К недостаткам же можно отнести также хрупкость стеклянного баллона и в некоторых случаях высокую чувствительность к внешним магнитным полям.