Герконы, ферриты и магнитоуправляемые контакты

2.3. Герконы. Герметизированные магнитоуправляемые контакты (герконы) в настоящее время остаются одним из основных элементов коммутационной техники.

То, что объемы производства герконов в мире не снижаются, связано с рядом их неоспоримых качеств:

• полностью герметизированный металлический контакт, в связи с чем герконы могут работать в условиях повышенной влажности и запыленности, в агрессивных средах, при температурах от - 60°С до +150°С;
• малая мощность управления (50 - 200 мВт);
• низкое электрическое сопротивление (0,05 - 0,2 Ом);
• высокое сопротивление изоляции (1010 - 1012 Ом);
• быстродействие (0,5 - 1,5 мс);
• полная гальваническая развязка цепей управления и нагрузок;
• большой срок службы (106 - 108 переключений);
• высокая механическая устойчивость (ударные нагрузки до 500 g, вибрация в диап азоне частот до 3000 Гц при 15 - 20 g).

В зависимости от принципа действия герконы подразделяются на замыкающие и переключающие, в зависимости от коммутируемого напряжения - на низковольтные и высоковольтные (более 1 кВ), в зависимости от размера стеклобаллона - на стандартные и миниатюрные (менее 10 мм).

Производство герконов, как правило, является высокоавтоматизированным, прецизионным, требующим высокой квалификации обслуживающего персонала и специального технологического оборудования.

Ведущими производителями герконов на мировом рынке являются фирмы OKI (Япония), Hamlin (США), Standex (Великобритания), Philips, C.P. Clare, Fujitsu (Япония), Gunther (Германия), Aleph Nippon (Япония), РЗМКП (Россия).

Единственный производитель герконов В России и странах СНГ - Рязанский завод металлокерамических приборов (РЗМКП).

Основные области применения герконов:

• реле;
• промышленные датчики (датчики положения, датчики уровня и т. д.);
• автомобильные датчики;
• датчики охранной сигнализации;
• телефония и связь;
• игрушки и спортивные товары.

Свойства герконов и простота их конструкции, возможность управления ими посредством магнитных полей, созданных электрическим током и постоянным магнитом, позволяет применять их в реле, концевых выключателях, кнопках, датчиках положения,скорости и ускорения, элементах измерительной аппаратуры и т. д.

Изменения, происходящие в элементной базе современной радиоэлектроники, приводят к изменению в структуре рынка сбыта герконов. Вследствие перехода на электронные телефонные станции произошло резкое сокращение потребления герконов в телефонии и связи. Однако увеличилось их потребление в области различных датчиков, появились новые области применения: автомобилестроение, самолетостроение и т. д. В современных автомобилях, таких как "Honda", "Mercedes", "Toyota", используется от 10 до 40 различных датчиков на герконах, в автомобилях марки ВАЗ - пока только четыре.

Общий объем продаж герконов на мировом рынке составляет 1 млрд. шт. в год. Потребность в них стабильно растет: от 10% до 15% ежегодно.

Рост объема продаж герконов связан как с увеличением производства уже выпускаемых изделий на их основе, так и с появлением новых. В первую очередь, это относится к реле и датчикам.

Особенность свойств герконов делает их практически незаменимыми в ряде областей техники. По совокупности свойств и уровню цен герконовые реле и датчики превосходят полупроводниковые аналоги, в результате этого наблюдается обратный переход от полупроводниковых устройств к устройствам на герконах.

Основными тенденциями в развитии герконов являются:

• миниатюризация - переход от стандартных размеров стеклобаллона (14 - 15 мм) к размеру 10 мм и 7 мм. На рис. 2 приведены данные по размерам герконов, выпускаемых фирмами OKI, Hamlin, Philips, РЗМКП. В результате миниатюризации герконов уменьшаются размеры реле и датчиков, что расширяет область их применения. Актуальным является создание герконов с размером баллона не более 5 мм. Основная проблема в реализации этого проекта - автоматизированная заварка таких герконов;
• адаптация герконов для SMT-технологии. Для использования в SMT-технологии герконы должны иметь плоскую конструкцию. Такой тип герконов выпускается только фирмой C.P. Clare. Ряд фирм используют специальные корпуса для герконов и тем самым делают возможным их применение в SMT-технологии;
• создание миниатюрных переключающих герконов с размером баллона 15 и 12 мм;
• создание герконов повышенной мощности, до 100 Вт, с размером баллона до 36 мм;
• создание малогабаритных герконов повышенной мощности.

2.3.1. Cпособы управленияработой герконов

Управление работой герконов может осуществляться как от катушки управления, так и от постоянного магнита (или их комбинаций).

Принцип действия устройств на герконах основан на изменении потока, создаваемого магнитным полем, проходящего через геркон. Эти изменения (обычно от нуля до величины достаточной для срабатывания геркона), могут быть осуществлены различными способами.

Представленные способы управления позволяют создать различные конструктивные схемы изделий на герконах в паре с катушкой или постоянным магнитом.

2.3.1.1 Управление с использованием катушки

Катушка должна создавать рабочую магнитодвижущую силу, обеспечивающую надежное срабатывание и удержание геркона в замкнутом состоянии.

МДС рабочая = (1,3 .2,2) МДС срабатывания.

Рисунки 3-5 иллюстрируют различные методы работы геркона с использованием катушки.

Рисунок 3. Геркон, установленный внутри катушки

Рисунок 4. Геркон, установленный вне катушки

Рисунок 5. Геркон, поляризованный постоянным магнитом и управляемый катушкой

2.3.1.2 Управление с использованием постоянных магнитов.

Управление осуществляется изменением взаимного положения геркона и постоянного магнита.

Наиболее часто используемые методы управления представлены на рисунках 4-10. Сплошные линии – координаты срабатывания геркона, штриховые – координаты отпускания.

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

1	2	3	4	5	6