Герконовый датчик на автомобиль. Переделываем концевик на геркон

Все началось с того, что после приобретения автомобиля ВАЗ 2106 у меня у меня начались проблемы как и многих владельцев классики, а именно начали сливать бензин. Заводя утром автомобиль я с удивлением обнаруживал что стрелка уровня топлива находится на нуле.

Пробовал ставить разные крышки с ключем и с кодом, но они легко и как мне кажется без особых усилий взламывались теми, кто с завидной регулярностью сливал бензин. Установка недорогой сигнализации с обратной связью с датчиком удара проблемы не решило, и было принято решение установить дополнительный датчик на лючок бензобака чтобы сигнализация срабатывала сразу же после открытия.

В качестве дополнительного датчика сигнализации был выбран геркон (т.к концевики вещь не надежная, быстро окисляются и в самый ответственный момент могут не сработать особенно на морозе) из за его надежности. Во первых – контакты геркона абсолютно герметичны и не боятся влаги и морозов. Во вторых – не будет ни какого искрения (бытует мнение в случае с концевиком) возле бензобака. Мною был добыт комплект (геркон + магнит) который используется в охранной сигнализации.

Но такой геркон нам не подойдет т.к при поднесении магнита его контакты будут нормально замкнуты а нам надо наоборот нормально разомкнутые, что бы имитировали концевик. В магазине оказались только перекидные (универсальные) герконы, но они нам то же подойдут.

Из комплекта будем использовать только магнит и корпус. Откусываем одиночный вывод у геркона чтобы он поместился в корпус, укорачиваем и напаиваем на оставшиеся два контакта кусок провода желательно в силиконовой изоляции чтобы не треснул на морозе, и изолируем место пайки термоусадкой.

Собираем корпус и у нас получился надежный датчик который будет имитировать концевик.

Проверяем работоспособность нашей конструкции, для этого подключаем мультиметр к контактам датчика он должен показывать КЗ, а при поднесении магнита цепь должна разомкнуться. Все теперь осталось только установить датчик. Магнит крепится на лючок бензобака, я использовал эпоксидный клей (предварительно обезжирив и немного зачистив поверхность грубой наждачной бумагой), а геркон над горловиной бензобака. Провода я подсоединил к концевику багажника.

Теперь при открытии лючка сразу срабатывает сирена сигнализации, что для воров становится полной неожиданностью. Данная система эксплуатируется в течении 2 лет и ни разу не давала сбоя и ложных срабатываний.

Немного про эксплуатацию.

В первое время после установки датчика приходилось подрываться ночью что бы закрыть крышку лючка т.к когда пытались слить бензин срабатывала сигнализация и воры быстро ретировались оставляя открытый лючок, и сигнализация не могла восстановится. Проблема решилась установкой небольшой возвратной пружиной на люк. После нескольких неудачных попыток слить бензин от моей машины отстали. Данная сигнализация в паре с крышкой с кодовым замком на горловину бензобака оказалась надежной защитой и совсем не привлекательной для любителей чужого бензина.

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:

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.
Бытовые счетчики.
Автоматические системы охраны и контроля положения.
Оборудование, работающее под водой или в условиях высокой влажности.
Телекоммуникационные системы.
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 – срабатывание 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.

Герконы по техническим характеристикам подразделяются на:

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

Рекомендуется избегать расположения вблизи источников ультразвука. Он в состоянии оказать негативное воздействие на параметры датчика.
Не допускать расположения рядом с источником постороннего магнитного поля.
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:

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

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

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

Выношу на рассмотрение полезную, на мой взгляд разработку: замена механического концевика задней двери (крышки багажника) 2111 на геркон и установка дополнительного освещения в багажник.

Итак по существу. Самое распространенный вариант установки концевика - кронштейн с концевиком, собственно, закрепленный к кузову.

Классическая установка концевика фото взято с форумов

Основной недостаток данной конструкции для универсала 2111 – ломкость концевика и кронштейна при активном пользовании багажником (коробки, инструмент). За пол года был сломано 2 концевика, потому задался целью решить эту проблему на корню. Варианты со сверлением кузова под концевик не впечатляли ни на новой машинке, ни сейчас, по прошествии 7 лет эксплуатации.

Потому выбор пал на герконы, используемые повсеместно в охранных системах, автоматике и др. Размыкаемых герконов я не встречал да и под рукой не было (верятно существуют), герконы с переключающей группой были отвергнуты вследствие низкой чувствительности. Потому использован обычный геркон с нормально-разомкнутым контактом – найти его совсем не проблема, стоимость минимальная.

Классический концевик и герконы

Как известно, автосигнализации реагируют на размыкание контакта (тревога). Потому пришлось собрать простенький ключик, инвертирующий сигнал с геркона. А раз есть ключ, то почему бы на него не повесить дополнительное освещение багажника, независимое от габаритных огней! Схема приведена ниже.

Итак о деталях, сборке, монтаже. Устройство работает предельно просто: багажник закрыт - геркон замкнут - транзистор закрыт - вход сигнализации НЕ ЗАМКНУТ на массу. Багажник открыт - геркон разомкнут - транзистор открыт через резистор R1. Вход сигнализации замкнут на массу через диод VD1 (падение напряжения порядка 0,6В некритично для сигнализации).

Одновременно, на массу садится линия доп. плафона освещения.

1. Геркон - обычный, используемый в охранных системах (СОМК-хх, Satel и аналогичные). Выбрал из нескольких вариантов по чувствительности - со стандартным магнитом из комплекта СОМК – получил надежное срабатывание с 30мм (вполне достаточно), если использовать магниты от компьютерных жестких дисков – получится еще больше (до 50-60 мм).
2. Полевой транзистор – любой силовой низковольтный MOSFET с N-каналом. Такие широко применяются на материнских платах в стабилизаторах питания процессора и чипов. Все типы перечислить невозможно, Параметры практич. не критичны для данной схемы.
3. Диод любой маломощный – на случай, если концевики багажника и капота включены параллельно к единственному входу автосигнализации (капот_багажник).

Т.к. используемый транзистор достаточно мощный (токи коммутации от 15А и выше, минимальное падение напряжения)– доп. освещение багажника может быть любой мощности.
Все собрано на макетной плате, поверх надета термоусадочная трубка.

На геркон надел жесткую оболочку (подошла от кабеля RG58), поверх – термоусадка. Длина проводов к геркону – достаточно 20-25см. Плата закреплена в задней нише к жгуту проводов. Там же взята и «масса» со шпильки. Геркон закреплен стяжками к обивке багажника под уплотнителем.

Особенность схемы, не назвал бы ее недостатком – необходимость постоянного питания +12В. Протянут доп. провод по левой стороне и подключен параллельно выв. 7 разъема жгута проводов заднего (питание плафона освещения салона) либо к Ш4.14 ЧЯ. Цепь защищена предохранителем. Потребляемый ток не более 0,8 мА, что не существенно.

Размещение геркона

Р а змещение магнита

В итоге - одним устройством решены две задачи:

Сигнализация четко реагирует на открытие, геркон запрятан под резиновый уплотнитель и не подвержен механическому воздействию, магнит в нише фонаря (задн. хода + ПТФ);
- свет в багажнике включается при открывании (можно отключить клавишей на плафоне если не нужен).

Во многих электрических приборах возникает потребность в защищенных от воздействий внешней среды управляемых переключателях. Требуется механизм, контакты которого не обгорают на воздухе, и им не мешает влага. Требуется ускорить процесс включения-выключения цепи и исключить присутствие между контактами посторонних примесей, они присутствуют в атмосфере или появляются на контактах переключателя со временем. В случаях, когда требуется надежность и долговечность, применяются герконы.

Устройство было изобретено профессором В. Коваленковым в Санкт-Петербурге в 1922 году. В 30-е годы того же столетия началось их производство и массовое применение в электрическом оборудовании.

Геркон – что это такое

Геркон – это два и более контакта, заключенных в стеклянный корпус. Для подключения к наружной электрической цепи, концы контактов выведены за пределы корпуса устройства. Внутренний объем герметизирован и заполнен инертным газом. Лишенные доступа атмосферного воздуха, контакты надежно защищены от вредного влияния окружающей среды:

Отсутствует кислород, способствующий окислению контактной группы;
Отсутствует влажность, при которой возможно самопроизвольное срабатывание;
Отсутствуют механические примеси, которые могут препятствовать возникновению контакта.

Стекло способствует надежной изоляции контактной группы . Но применение хрупких материалов корпуса не позволяет применять устройство в условиях повышенных нагрузок: вибрации, резких механических воздействий.

Как работает геркон

В основе принципа работы геркона лежит электромагнитное поле – магнит. Контактная группа в состоянии покоя находится в замкнутом или разомкнутом состоянии в зависимости от типа устройства.

При внесении в зону восприятия устройства магнитного поля – приближения магнита или другого механизма, обладающего подобными свойствами, контакты устройства намагничиваются и происходит их притягивание друг к другу. Результат - замыкание, включение электрической цепи. В другом случае, контакты намагничиваются таким образом, что отталкиваются друг от друга – происходит размыкание, выключение электрической цепи.

Возможно комбинированное действие , когда происходит переключение. До внесения в зону устройства магнитного поля, ток тек по одной контактной цепи, после переключения по другой.

Для примера возможной работы геркона, можно предположить, что им заменен комнатный выключатель. Теперь если поднести магнит к бывшему выключателю, где теперь установлен геркон, загорится лампочка, при удалении магнита – погаснет.

Виды устройств

Все устройства разделяются на группы по принципу работы:

Нормально замкнутый геркон. В состоянии покоя, без внесения магнитного поля цепь устройства замкнута;
Геркон нормально разомкнутый. В состоянии покоя, без магнитного поля, цепь устройства разомкнута;
Переключающий. Комбинирует в себе замкнуты и разомкнутые устройства;
Бистабильный. Имеет собственный магнит, который сохраняет положение контактов устройства в последнем состоянии после исчезновения внесенного магнитного воздействия.

Технические характеристики

По техническим характеристикам герконы разделяются в зависимости от условий применения. Учитываются такие факторы:

Климатические условия. Например, работа при пониженных температурах;
Окружающая среда. Например, жидкость;
Проходящие через устройство напряжение и сила тока. Например, геркотроны позволяют применять напряжение до 100 киловольт.

Применение

Благодаря низкой цене и простоте конструкции, монтажа и использования, герконовые датчики и герконовые выключатели успешно применяются в случаях, когда их хрупкость не имеет значения. Область их применения обширна: от бытовых нужд до промышленных процессов.

Электрические компоненты устанавливаются в бытовых приборах в виде реле, в электросчетчиках и даже стационарных кнопочных телефонах – щелчки набора номера импульсным номеронабирателем результат, по сути, его работы.

Охранные сигнализации — один из примеров применения герконов. На косяк двери устанавливается магнит, на дверь – геркон. При удалении магнита из зоны восприятия устройства происходит замыкание или размыкание цепи, в результате которого становится известно о нарушении охраняемого периметра.

В пожарных датчиках также применяются эти устройства. При возникновении опасной ситуации, электрическая цепь включается при помощи геркона. Работать такой датчик может как в помещении, так и на улице.

В промышленных областях они применяют также во многих ситуациях. Например, для измерения уровня жидкости используется поплавковое устройство . В лифтовом хозяйстве герконы применяются для определения местоположения кабины подъемника.

Группа контактов, заключенная в стеклянную колбу, с инертным газом применятся везде, где необходимо замыкать, размыкать и переключать электрическую цепь.

Для переключения различных частей электрических цепей используются разные коммутирующие устройства. Одним из них является геркон, основным применением которого являются системы автоматики и безопасности. Чтобы правильно установить прибор, важно знать, что такое геркон и как он работает.

Описание прибора

Название «геркон» происходит из сокращений двух слов - «герметизированный» и «контакт». Это герметизированное устройство представляет собой пару ферромагнитных контактов, помещённых в стеклянную колбу. Контакты одновременно служат магнитопроводом, токопроводом и пружиной. Внутри герметичной колбы может быть вакуум, инертный газ или капля ртути. Управление замыканием и размыканием такого устройства производится путём воздействия наружным магнитным полем. Это поле может создаваться как постоянным магнитом, так и электромагнитом.

Пик развития герконов пришёлся на 1970-е годы, в настоящее время во многих приложениях они вытесняются твердотельными элементами - датчиками Холла

Как работает геркон

Принцип действия прибора основан на взаимодействии магнитного контакта, расположенного внутри прибора, и внешнего магнитного поля (МП). В результате этого взаимодействия появляется сила, которая прижимает (или оттягивает) контакт. В зависимости от начального расположения контактов герконы бывают:

с размыкающими контактами;
с замыкающими контактами;
с переключающими контактами.

С начала 2000-х годов наблюдается тенденция к применению миниатюрных герконов с повышенной чувствительностью, быстродействием и резонансной частотой

Геркон первого типа в начальном состоянии замкнут. При появлении МП происходит размыкание контактов. Устройство второго типа работает наоборот - контакты при воздействии поля замыкаются. Геркон третьего типа при появлении МП размыкает одну цепь и замыкает другую.

Для чего он нужен

Герконы обычно используются в качестве датчиков, контактов выключения и переключения.

Благодаря наличию герметизации герконы могут быть использованы для работы в условиях влажной и агрессивной среды, а также для подводных систем.

По сравнению с обычными реле герконы имеют ряд преимуществ:

малые габариты;
большую надёжность;
малое время срабатывания

К недостаткам герконов можно отнести:

В различных системах для коммутации электрических цепей используются герконы. Особенностью этих приборов является то, что контакты в них герметизированы, а управляются они внешним магнитным полем.