Геркон: устройство и применение¶

Геркон (от нем. Hermetischkontakt — герметический контакт) — это электрический выключатель, контакты которого расположены внутри герметичной стеклянной колбы, заполненной инертным газом. Простыми словами, геркон работает так: когда к нему подносят магнит, две тонкие металлические пластинки внутри стеклянной трубки притягиваются друг к другу и замыкают электрическую цепь; когда магнит убирают, пружинящие контакты расходятся и цепь размыкается. Благодаря герметичной среде контакты не окисляются, что обеспечивает высокую надёжность и долгий срок службы — до сотен миллионов срабатываний.

¶Устройство и принцип работы

Геркон состоит из трёх основных элементов:

• Стеклянная колба (баллон), из которой откачен воздух и под давлением закачан инертный газ (обычно аргон) либо создан вакуум.
• Герметизирующие ножки — выводы, через которые контакты соединяются с внешней цепью.
• Контактные пластины из ферромагнитного материала (как правило, сплава железа с никелем — пермаллоя), иногда с тонким покрытием из благородного металла (золота, родия, рутения) для снижения переходного сопротивления.

Принцип действия основан на магнитной индукции. Когда магнитное поле (от постоянного магнита или катушки с током) подводится к геркону, ферромагнитные пластины намагничиваются и притягиваются. Если притягивающая сила превышает упругую силу разомкнутого контакта, пластины смыкаются. При удалении магнита остаточная намагниченность недостаточна для удержания, и контакты расходятся под действием собственной упругости.

¶Виды герконов

По типу контактов герконы делятся на две основные группы:

По способу управления различают герконы с постоянным магнитом (управляемые внешним магнитом) и герконовые реле — герконы, помещённые в катушку с током. В герконовых реле управляющее воздействие создаёт магнитное поле катушки, что позволяет управлять сигналом с помощью электрической цепи.

По типу исполнения герконы бывают:

• Вакуумные — колба заполнена вакуумом;
• Газонаполненные — содержат инертный газ, что снижает дугогашение при размыкании;
• С твёрдым диэлектриком — контактные пластины покрыты слоем полупроводника (типа герконов с «сухим» контактом).

¶Основные характеристики

Ключевые параметры геркона:

• Ход контактов — минимальное расстояние между пластинами в разомкнутом состоянии (обычно 0,01–0,1 мм).
• Сила замыкания — усилие, необходимое для удержания контактов в замкнутом состоянии.
• Рабочее напряжение и ток — типичные герконы рассчитаны на напряжения до 220–300 В и токи до 0,5–1 А (специализированные силовые герконы — до 10 А).
• Время срабатывания — от долей до единиц миллисекунд.
• Ресурс — от 10⁷ до 10⁹ срабатываний.

¶Применение

Герконы применяются там, где важны надёжность, долговечность и отсутствие необходимости в обслуживании:

• Охранные системы — герконовые датчики на дверях и окнах (магнит и геркон устанавливаются на створке и раме; размыкание цепи при открывании фиксируется сигнализацией).
• Промышленность — бесконтактные датчики положения, уровнемеры, счётчики оборотов.
• Автомобильная техника — датчики уровня топлива, положения дроссельной заслонки, системы зажигания.
• Медицинская техника — герконы в имплантируемых устройствах (кардиостимуляторах) для бесконтактной активации.
• Бытовая техника — датчики закрытия крышки в стиральных машинах, микроволновых печах.
• Военная и авиационная техника — из-за высокой надёжности и помехоустойчивости.

¶Достоинства и ограничения

К достоинствам герконов относятся: полная герметичность контактов (защита от влаги, пыли, коррозии), высокая механическая износостойкость, малые габариты, отсутствие необходимости в защите от искрения в обычных условиях, быстродействие.

Ограничения: чувствительность к внешним магнитным полям (побочные срабатывания), ограниченная коммутируемая мощность, хрупкость стеклянной колбы, невозможность коммутировать очень большие токи без промежуточных реле.

¶История

Геркон изобретён в 1936 году в СССР инженером В. К. Лебедевым на заводе «Электрик» в Ленинграде. Первоначально герконы применялись в телефонной и телеграфной аппаратуре, а в 1940–1950-х годах получили широкое распространение в автоматике, вычислительной технике и военной электронике. В СССР герконы выпускались серийно и были одним из основных элементов релейной техники.

Источники:

• ГОСТ 22522-85. Реле электромагнитные и герконовые. Общие технические условия.
• Гуревич В. С. «Реле в системах автоматики». — М.: Энергия.
• Фролов В. А. «Электрореле и автоматика». — М.: Высшая школа.
• Большая советская энциклопедия, статья «Геркон».