Магнитоконтактные извещатели: принцип построение и классификация. Герконовый датчик как работает

Магнитоконтактные извещатели: принцип построение и классификация

Статистика правонарушений, связанных с проникновением злоумышленников внутрь охраняемых помещений, говорит, что самым «популярным» и простым является битье стекла витрин, окон, а также взлом замков или дверей. Вероятность развития такого сценария, по оценкам специалистов, составляет сегодня 66,5%. Только пролом стены может немного конкурировать с битьем оконных проемов и взломом дверей (16,9%), остальные варианты (подбор ключей, пролом потолка, проникновение через технологические проемы) едва превышают 5%.

Кто он, сторож дверей и окон

Чтобы надежно защитить двери, окна, ворота, технологические проемы и другие конструкции от угрозы повреждения или взлома злоумышленниками, потребовались адекватные технические охранные средства. Такими средствами стали извещатели магнитоконтактные, в числе которых наиболее заметную позицию занимает извещатель охранный точечный магнитоконтактный - надежный в работе и простой в монтаже датчик. Специалисты дают ему высокую оценку в вопросе вероятности обнаружения попытки проникновения на территорию охраняемого этим устройством объекта: она составляет 0,99, то есть в 99% случаев преступник будет обнаружен датчиком и соответствующий сигнал пойдет на пульт дежурного охранника.

С помощью таких датчиков возможна не только подача электрического сигнала для включения звуковой сигнализации, но и включение устройств, блокирующих двери (ворота), окна на открывание, а предметы – на перемещение.

Охраняемые конструкции могут быть выполнены как из магнитного (железо), так и немагнитного материала (дерево, алюминий, стеклопластик, поливинилхлорид). Это не влияет на работу магнитоконтактного извещателя.

Принцип построения и устройство извещателя

Именно в принципе построения датчика и заложена высокая его надежность. Здесь используется взаимодействие герметичного магнитоуправляемого контакта (сокращенно называется геркон), служащего исполнительным элементом, и магнита, служащего управляющим элементом.

Исполнительный элемент (геркон) имеет очень простую конструкцию: в нем сразу совмещены контактная и магнитная системы, которые герметично запаяны в стеклянный баллон. Такая конструкция геркона позволила получить характеристики, превосходящие известные контакты: быстродействие, стабильные параметры, высокую износостойкость и надежность.

Контакты выполнены из магнитомягкого материала, их разделяет зазор всего лишь 300-500 мкм, что имеет определенные минусы: повышенное искрообразование и увеличенное контактное сопротивление. Это приводит к внезапному «слипанию» контактов и отказу в работе извещателя.

Так как в герконе извещателя отсутствуют промежуточные звенья, а контакты коммутируют малый электрический ток, то исполнительный элемент имеет почти нулевой износ. Этому способствует также то, что в баллоне находится азот под высоким давлением, который исключает окисление контактов.

Управляющий (задающий) элемент может быть выполнен в нескольких вариантах: постоянный магнит или магнитопровода.

Классификация магнитоконтактных извещателей

Извещатели, как и любое другое оборудование, подлежат стандартизации, и эта задача решена международным стандартом МЭК 62642-2-6. Его требования распространяются на магнитоконтактные извещатели, предназначенные для блокировки дверей, люков, окон, контейнеров.

Данный стандарт вводит четыре класса по степени риска для указанных датчиков: 1 – низкий риск, 2 – промежуточный между 1 и 3 классами риск, 3 – средний риск, 4 – высокий риск.

Приведенная классификация определяет критичные и некритичные параметры извещателя для каждого класса. Например, расстояния срабатывания и восстановления, защита от повреждения шлейфа сигнализации и полной потери питающего напряжения должны быть обязательными параметрами для всех четырех классов.

В Российской Федерации используются извещатели 1 или 2 класса международного стандарта МЭК 62642-2-6, то есть для них необязательна индикация обнаружения повреждения охраняемой конструкции, защита от постороннего магнитного воздействия, низкого питающего напряжения.

Требования к функциональности магнитоконтактных извещателей

Магнитоконтактные извещатели должны отвечать определенным требованиям по их функциональности, а именно:

расстояние срабатывания исключает попытку проникновения злоумышленника через контролируемую конструкцию или перемещение предмета охраны, а также подмену частей извещателя без подачи тревожного сигнала;
расстояние восстановления должно исключать ложное срабатывание извещателя. - относительное смещение блоков извещателя (соосность) не должно приводить к прекращению его работы;

Показатели функциональности магнитоконтактных извещателей зависят от типа датчика, его размеров, места установки, материала охраняемой конструкции.

Маркировка датчиков

Магнитоконтактный датчик имеет стандартизированное название – извещатель охранный точечный магнитоконтактный ИО. Далее следует цифровой код, характеризующий зоны обнаружения и принцип действия извещателя.

Например, извещатель магнитоконтактный ИО 102 (СМК) имеет маркировку ИО 102, говорящую о том, что данное оборудование относится к виду извещателей (буква И), используется в охранных системах (буква О), имеет точечную зону обнаружения (цифра 1) и магнитоконтактный принцип действия (цифры 0 и 2).

Выбор извещателя

Выбор такого оборудования, как извещатель охранный магнитоконтактный ИО, является важным шагом. Прежде всего, он должен соответствовать месту установку, материалу охраняемой конструкции, условиям содержания, а также вашим требованиям.

Если необходимо защитить отдельно стоящий предмет, то эту задачу выполнит извещатель охранный магнитоконтактный ИО 102-2 (кнопочный).

Для блокировки дверей, окон и других элементов помещения отлично подойдет ИО 102-20/А2. Он также способен защитить себя от саботажа («ловушка»). То есть помехозащищенность датчика – немаловажный аспект в вопросах его выбора.Условия содержания извещателя также должны учитываться, и если среда взрывоопасная, то для нее подойдет датчик ИО 102-26/В.

Датчик рассчитан на температуру воздуха от минус 40 до плюс 50 градусов Цельсия.

Также обращается внимание на характеристики геркона: они должны соответствовать вашим условиям.

Монтаж блоков извещателя

Извещатель точечный магнитоконтактный и шлейф сигнализации крепятся к поверхности охраняемой конструкции со стороны помещения. Управляющий элемент крепится, как правило, на перемещающейся части конструкции (дверь, форточка, крышка), а исполнительный блок со шлейфом сигнализации – на стационарной (дверной косяк, рама, корпус).

Способ крепления извещателя зависит от поверхности, на которой ведется его монтаж: на дереве – шурупами, на металле – винтами, на стекле – клеем «Контакт». Между блоками извещателя и монтажной поверхностью обязательно устанавливается диэлектрическая прокладка.

Описанный способ монтажа относится к открытому типу, но в некоторых случаях возникает необходимость в скрытом монтаже датчика. Для этого существуют извещатели цилиндрической формы. Сама форма датчика позволяет установить его скрытно от посторонних глаз и не нарушить интерьер помещения. Но этот тип монтажа имеет определенный недостаток: принципиально важно соблюдение соосности торцов исполнительного и управляющего элементов извещателя (в пределах 2-3 мм).

Саботаж датчиков и как с ним бороться

По мнению дилетантов, магнитоконтактные извещатели легко обходятся, то есть игнорируются. И делается это, по их мнению, с помощью внешнего сильного магнита.В реальности это далеко не так, особенно если речь идет о стальных конструкциях. В этом случае саботаж датчиков практически невозможен, так как сталь замкнет на себя действие внешнего магнита, и оно не достигнет исполнительного элемента.

В случаях с неметаллической конструкцией тоже не все просто: требуется определенная ориентировка внешнего магнита, в противном случае его воздействие на исполнительный элемент может вызвать размыкание геркона и срабатывание сигнализации.

Если эти доводы неубедительны, то существуют простые способы защиты от саботажа извещателей:

применение двух комплектов магнитоконтактных датчиков с разнонаправленными магнитами, находящимися друг от друга около 15 мм и соединенных последовательно;
использование дополнительного экрана в виде стальной пластины толщиной 0,5 мм и более;

Коротко о недостатках

Извещатель магнитоконтактный СМК имеет отдельные особенности исполнительного элемента, ограничивающие его применение:

Заключение

Магнитоконтактный извещатель ИО заслуженно считается самым простым и надежным средством защиты объектов и конструкций от злоумышленников. Существенным плюсом датчика является его дешевизна. Системам охраны, содержащим этот тип извещателей, отдается зачастую предпочтение. Сегодня существует множество охранных систем, созданных по инновационным технологиям, но магнитоконтактные извещатели остаются востребованными до сих пор.

fb.ru

Герконовый датчик: история, особенности, изготовление

Герконовый датчик – устройство, изменяющее состояние контактов в зависимости от наличия либо отсутствия магнитного поля.

История

Википедия утверждает, что герконовый датчик изобретён в 1936 году Волтером Эллвудом, работавшим на Лаборатории Белла. Эта информация тщательно проверена и найдена ошибочной. Первый из поданных Эллвудом патентов – не тот, что изображен на рисунке в Википедии – датируется 29 марта 1938 года. Налицо ошибка, уверенность внушает то, что на Хольмской Конференции 2013 года прочитан доклад о герконовых реле, где дана ссылка на упомянутый патент 1938 года.

Хольмская Конференция – мероприятие, проводимое с 1953 года в виде обсуждения хода развития достижений в области электричества. В 1968 году получило имя малоизвестного физика Рагнара Хольма, 50 лет жизни отдавшего изучению связанных с темой вопросов. С 1985 года официально поддерживается ассоциацией IEEE, законодателя в большинстве областей техники.

Итак, в 2013 году, видимо, обсуждались достижения в области герконовых реле (см. ниже), и авторы (Стефен Дэй и Тодд Кристенсон) осторожно заметили, что первый «reed switch» появился «70 лет назад». Простым вычитанием получаем 43-й год. Больше похоже на 14 июля 1942 года – дату публикации патента за номером US2289830 A – нежели гипотетический и непонятно откуда возникший 1936 год. Исходя из имеющихся на руках данных, заметим, что датой появления на свет датчиков допустимо считать 1938, год заявления патента. Вдобавок допускается существование дневников и записей, поясняющих происходившее в Лабораториях Белла, но на их реальное местонахождение ничто не указывает.

Содержание патента

Показанное в Википедии, взято из патента US 2264746 и автором названо электромагнитным переключателем. Публикация состоялась 2 декабря 1942 года, после выпуска указанного выше US2289830 A. На изображении видим герметичную прозрачную колбу из стекла, предотвращающую загрязнение контактов датчика и их окисление. Рабочей частью считаются ферромагнитные полосы, взаимодействующие с внешним полем (на рисунке – поз. 3 и 6).

Диэлектрический разделитель нужен для надёжного разграничения групп контактов. Проводники, идущие наружу колбы, как правило, медные или латунные. При попадании датчика в область действия магнитного поля железные пластины начинают притягиваться друг к другу, изменяя расположение контактов. Показано, что в отсутствии внешнего воздействия ток выходит на клемму 4, при наличии – на пятую. Это позволяет коммутировать цепи должным образом.

Фактически патент US 2264746 подан на реле. Оно не может переключать силовые цепи по очевидным причинам, но служит промежуточным. Способным управлять прочими, более мощными устройствами. Что касается патента US2289830 A, поданного раньше, там речь идёт о датчике. Не сложно догадаться, что Эллвуд написал в бюро бумагу, позднее придумал новое устройство и выслал на проверку вслед. Тексты и опубликованы друг за другом: Эллвуд дополнительно заявил, если принят первый патент, нет причин отклонять второй. Что оказалось принято во внимание комиссией.

Из скрина видно, что автор предложил ряд идей по приведению в действие контакта. Во-первых, сильное магнитное поле, создаваемое намотанной на колбу катушкой. Второй вариант – используется остов в виде катушки, надетый на колбу. Третья иллюстрация намекает, что внешний корпус в виде предохранителя позволит вставить конструкцию в любой уже имеющийся соленоид. Наконец, в четвёртом варианте предлагается покрыть контакты медью, чтобы взаимодействовали поля индукционных токов золотого напыления.

Из сказанного видно, что автор долго экспериментировал с предлагаемыми устройствами, либо обдумывал их. Исходя из подобных предпосылок, предположим, что герконовый датчик действительно задуман ещё в 1936 году. Предлагал автор и прочие варианты, к примеру, платиновые вкрапления на контактной поверхности. Пробежимся по тексту патента:

Цель работы заключается в создании более дешёвых и долговечных переключателей взамен существующих с одновременным повышением надёжности устройства.
Новое устройство получилось гораздо меньше по габаритам, нежели предшественники, с минимумом подвижных деталей.
При отсутствии воздуха (гелий, аргон и пр.) внутри возможно выполнить контакты из дешёвого железа, не опасаясь возникновения ржавчины.

Принцип действия

Принцип действия герконового датчика рассматривается отвлечённо, на примере устройства, приведённого в патенте. При намотке катушки вокруг герметичной колбы и пропускании сквозь жилу тока возникает магнитное поле, линии которого направлены вдоль оси датчика (внутри колбы). Напряжённость поля усиливается в ферромагнетиках, умножаясь в десятки тысяч раз. Направленность линий одинаковая. Следовательно, на конце первого железного контакта возникнет южный полюс, на втором северный. Они притянутся и станут держать друг друга, пока не исчезнет внешнее поле.

Остаточной намагниченности не хватит, чтобы удержать систему замкнутой. Контакты разойдутся на прежние позиции. Системы с золотым напылением могут действовать за счёт индуцированных токов, но напряжённость магнитного поля предполагается большой. Допустимо назвать герконовые датчики на металлических контактах более чувствительными.

Достоинства и недостатки, применение

Несмотря на кажущуюся простоту, герконовые датчики управляют значительными токами для скромных размеров, вдобавок весьма прочны и выдерживают значительные механические перегрузки. К недостаткам относят трудоёмкость изготовления и высокую стоимость изделий. К началу XXI века оказалось, что дальнейшее развитие технологии проблематично из-за достижения лимита по линейным размерам (5 мм в длину). С 1940 года габариты герконового датчика снизились примерно в 30 раз.

5 мм остаются слишком большим размером, чтобы применять изделия в сотовых телефонах, эндоскопах, наушниках и прочих мобильных устройствах. Отдельные продавцы к достоинствам герконовых датчиков относят нулевое потребление энергии. В некотором смысле это правда, устройство полностью пассивное.

Ежегодно выпускается миллионы герконовых датчиков для автоматизированных систем тестирования, двигателей, оборудования геологической разведки, медицины, бытовой техники, планшетов. Они служат для определения ориентации устройства в пространстве, регистрации магнитных полей, способны играть роль компаса.

Современные герконовые датчики

Развитие микросхем привело к созданию герконовых датчиков по планарной и микрополосковой технологии. Технологический процесс идёт по схеме:

Неподвижный контакт напыляется на подложку из кремния.
Подвижный контакт имеет вырез для снижения упругих свойств, изготавливается из ферромагнетика и вплавляется в контакт подложки.
Зазор настолько миниатюрный, что срабатывание обеспечивается минимальной напряжённостью магнитного поля.

Особенности изготовления

Приведённую на рисунке конструкцию относят к планарной MEMS – Микро-электро-механическим системам (MicroElectroMechanical System). К недостаткам относят чувствительность датчика к толщине подложки, параметр меняется между пластинами кремния, делая результат нестабильным. Упругие свойства пластины зависят от куба её толщины, малейшая ошибка приводит к аналогичным результатам. Наконец, температурный стресс материала при изготовлении приводит к неравномерному изменению габаритов, что вызывает изгиб пластины вверх или вниз, дополнительно внося случайность в получаемый результат.

Технологическим процессом признан HARM – производство микрокомпонентов с высокой степенью плотности. В результате становятся доступны устройства потрясающей переключающей способности – под нагрузкой сотни милливатт. К примеру, продукт RedRock лишён тенденции к залипанию контактов. Удаётся нанести на подложку элемент площадью лишь 2,4 кв. мм при высоте конструкции 0,95 мм. Задача толщины пластины решается нанесением элементов методами литографии, направление изгиба изменяется на параллельное подложке. Указанные допущения позволяют достичь высокой повторяемости производства.

Производитель заявляет, что HARM преодолеют ограничения, перечисленные выше. В частности, смогут стать полноправными компонентами мобильных устройств. Дополнительным достоинством технологии является возможность тонкой настройки порога срабатывания, что открывает новое направление в использовании герконовых датчиков. HARM позволяет сравнить устройства с прирождёнными лидерами рынка:

Датчики Холла.
Анизотропные магниторезисторы.
Планарные переключатели.
Гигантские магниторезисторы.

SMT технология позволяет надеяться, что устройства найдут применение. Планарный монтаж позволяет достичь высокой плотности расположения микроэлементов, автоматизировать процесс сборки. И до некоторых пор герконовые датчики не вписывались в технологию SMT с высокой степенью автоматизации, но на момент второго десятилетия XXI века появились конструкции, сглаживающие недостаток, устраняющие его.

К настоящему времени доказано, что фотолитография позволяет достичь большей точности при производстве герконовых датчиков, нежели любая технология. Процесс производства вкратце:

Специальный полимер (к примеру, полиметил метакрилат) через маску подвергается воздействию рентгеновских лучей или ультрафиолета.
Внешнее воздействие изменяет молекулярную решётку полимера, что позволяет смыть облучённые участки подходящим сольвентом.
Ферро-никелевый сплав (пермаллой-80) напыляется вровень с получившейся формой. Остатки полимера удаляются.
Послойно наносится нужная конструкция.

Важным является точное масштабирование устройства при его миниатюризации для получения заданных свойств. Допустимым считается малое сопротивление контактов при высокой повторяемости параметров от одного конвейерного цикла к другому. Это нужно, чтобы создать сравнительно высокую силу притяжения при действии поля: миниатюризация сопровождается ударным снижением притяжения. К счастью, особенности технологии HARM позволяют решить задачу весьма элегантным методом. Увеличение площади контактов достигается повышением толщины напыляемого металла (см. выше), движение происходит параллельно подложке. Сотня-другая микрометров не играет роли для размещения элементов на плате (занимаемая площадь не изменяется).

Иным техническим решением является создание принципиально новой топологии под технологию HARM. Расчёты показывают, что чувствительность датчика удаётся повысить минимум в три раза. В то же время упругости достаточно, чтобы противостоять случайным ударам и вибрациям, поскольку вес мостика с контактом крайне мал. Применение одного гибкого контакта позволяет сделать «наковальню» толстой, образующиеся там магнитные домены образуют сильное притягивающее поле. Получившаяся конструкция описывается достаточно простыми математическими формулами, позволяющими заранее предсказать результат. В частности, описать упомянутое выше сопротивление контактов.

Технология производства герконовых датчиков имеет определённые неисследованные резервы для внедрения изделий в состав современного оборудования.

vashtehnik.ru

Извещатель адресный магнитоконтактный: конструкция, принцип работы

Ни одна полноценная система охранной сигнализации, контроля доступа не может не использовать извещатель магнитоконтактный. Он обеспечивает простой и надежный контроль положения окон, дверей, шлагбаумов, кран-балок и других подвижных частей устройств. Его начали применять почти сразу после запуска в серийное производство в 40-х годах прошлого века магнитоуправляемых контактов в герметичном корпусе, и до сих пор он широко используется. Второе его название «геркон» (сокращение от «герметичный контакт») из-за основного элемента конструкции датчика.

Пример извещателя магнитоконтактного

Область применения

Магнитоконтактные датчики получили широкое применение в устройствах автоматики и системах безопасности. Они работают практически в любых климатических условиях, не боятся агрессивной среды, пыли, загазованности. Благодаря функционированию рабочих контактов в изолированной инертной среде они взрывобезопасны. В автоматизированных комплексах магнитоконтактные датчики выполняют функции контроля уровня жидкости, линейного перемещения, конечных выключателей и т.д. Соответственно, применяются практически на всех предприятиях, независимо от отрасли промышленности, где используются устройства автоматики. В системах безопасности их часто называют датчиками открывания/закрывания дверей, хотя они также используются для контроля положения окон, сейфов, ящиков стола и других предметов. Благодаря бесшумности замыкания контактов применяют в стационарных тревожных кнопках и педалях, используют в некоторых датчиках разрушения стекла.

Преимущества и недостатки

Среди охранных датчиков, магнитно контактный извещатель является самым надежным, дешевым, простым и долговечным устройством. Коммутируемые контакты находятся в стеклянной герметичной капсуле в среде инертного газа, поэтому они могут использоваться во взрывоопасных и химически активных помещениях. Контакты покрыты слоем золота или родия, что обеспечивает высокую износостойкость и надежность. Могут работать в пределах от -50 до +50 градусов Цельсия. Управляющие и коммутируемые цепи гальванически развязаны.

Недостатком является дребезг контактов, но это преодолевается включением фильтров. Датчики реагируют на сильные внешние магнитные поля, проблема решается их экранированием.

«Важно!

Боятся сильных вибраций.»

Конструкция датчика

Магнитоконтактные извещатели бывают с нормально разомкнутым, с нормально замкнутым и с переключающимся контактом. Герконы бывают сухие и смоченные. В первом случае они находятся в инертном газе, во втором контакты смочены ртутью для предотвращения дребезга. В качестве газа обычно применяется азот. У некоторых герконов колба вакуумируется для повышения уровня коммутируемого напряжения.

Датчик состоит из двух частей, в одной находится постоянный магнит, иногда электромагнит, в другой расположен геркон с выводами контактов. Электромагниты в охранных датчиках не встречаются. Контактная система представляет собой стеклянный баллон с инертным газом и двумя пружинами. Концы у них перекрываются. Если геркон перекидной, то пластин три. Расстояние между контактными площадками всего 300-500 микрон. Под влиянием магнитного поля контакты смыкаются. Изгиб пружины настолько мал, что ее ослабления не происходит, и она может переключаться более 10 миллиардов раз. Инертная среда защищает контакты от коррозии и искр. Датчики бывают накладные и врезные. Для защиты от злоумышленников используются магнитно непроницаемые экраны. Они нужны для того, чтобы исключить влияние внешнего магнита на геркон. Материалы дверей и окон бывают магнитопассивные и магнитоактивные. Датчики делятся на две категории по способности работать на таких предметах. Первые имеют меньшие габариты и более слабые магниты. Их ставят на деревянных, алюминиевых и других изделиях из немагнитных материалов. Вторые – большего размера, с мощным магнитом устанавливаются на металлические двери. В беспроводных системах используются только адресные магнитоконтактные извещатели с радиомодулем.

Задающий элемент датчика (блок с магнитом) располагается в подвижной части охраняемого объекта (в двери), а исполнительный модуль в стационарной (в дверном косяке). Для нормальной работы датчика его части должны располагаться напротив друг друга.

Конструкция стандартного магнитоконтактного датчика

Принцип работы

Принцип действия магнитоконтактного датчика основан на использовании свойства магнита, притягивать к себе железо и другие металлы из его группы. При приближении контактов к магниту на определенное расстояние они под действием магнитной силы замыкаются или размыкаются между собой. Это зависит от конструкции датчика. Если магнит убрать на какое-то расстояние, то происходит обратный процесс. Конструктивно контакты находятся в стеклянной колбе и представляют собой одновременно токопровод, пружину и магнитопровод. Так как энергия магнитного поля с увеличением расстояния уменьшается в геометрической прогрессии, то убрав магнит от геркона на 1-2 см (приоткрыв дверь), она настолько падает, что не удерживает подпружиненные контакты, и они размыкаются.

ТОП-5 популярных магнитоконтактных моделей датчиков

Извещатель охранный точечный магнитоконтактный ИО 102-20 используется для контроля состояния ворот ангаров, контейнеров и других конструкций сооружений на предмет отрывания/закрывания и перемещения с оповещением контрольной панели. Устройство может использоваться и как концевой выключатель. Извещатели ИО 102-20 А2П ИБ с маркировкой ОЕхiaIIBТ6Х применяются во взрывоопасных помещениях и подключаются через специальную искробезопасную линию.
Извещатель охранный магнитоконтактный ИО102-11М (СМК-3М) используется для контроля окон и дверей, создании устройств типа «ловушка» с подачей тревожного сигнала на охранную панель. Контакты замыкаются при зазоре между частями датчика не более 6 мм и размыкаются при 25 мм и более. Коммутирует напряжение до 100 В, а ток до 0,5 А.
Извещатель точечный магнитоконтактный ИО-102-55 «Кенар» используется для обнаружения открытия двери или окна из дерева, алюминия и подобного им материала, имеет защиту от саботажа. При расстоянии между частями датчика 12 мм замыкается, при 45 мм размыкается. Коммутируемое напряжение 50 В, ток – 50 мА. Контакты нормально-замкнутые.
Для контроля положения отдельных предметов, металлических дверей, часто применяют магнитный датчик герконовый модели ИО 102 2 кнопочный. Геркон и магнит находятся в одном корпусе, что упрощает монтаж.
Извещатель охранный магнитоконтактный адресный беспроводной EWD1 Eldes работает как обычные датчики открывания/закрывания. Только сигнал тревоги и состояния отправляет по радиоканалу. Для установки адреса требуется послать СМС сообщение. В дополнение ко всему имеется тревожная кнопка на корпусе прибора. Рабочая частота 866-869 МГц. В автономном режиме работает до полутора лет. Дальность передачи радиосигнала в помещении до 30 м, на открытом пространстве до 150 м. Совместим с системами ELDES Wireless.

Охранные датчики - скромные, но полезные - Охранная сигнализация - Каталог статей

Охранные датчики - скромные, но полезные

Одними из самых распространенных сейчас являются охранные датчики на основе герконов. Их можно встретить практически на каждом объекте. При помощи магнитоконтактных датчиков двери, ворота и окна блокируются на открывание, предметы - на перемещение. Ударно-контактные герконовые датчики защищают от разрушения остекленные конструкции. Что представляют собой датчики на герконах, как выбрать наиболее подходящий из них и как правильно его использовать, подскажут авторы данной статьи.

Что такое геркон?

Геркон (от словосочетания "герметичный контакт") является уникальным элементом радиоэлектроники. Он представляет собой чаще всего две или три (в случае переключающихся контактов) пермаллоевые пластины, герметично заваренные внутрь стеклянного баллона в среде азота высокого давления. Эта технология исключает возникновение и протекание внутри геркона окислительных процессов. Покрытие контактных деталей тонкой пленкой благородных металлов обеспечивает геркону, во-первых, низкое переходное сопротивление (в диапазоне от 0,05 до 0,15 Ом), во-вторых - высокую износостойкость (наработка на отказ - более 1000000 срабатываний), в-третьих - возможность коммутации токов от 10-4 до 1 А. При этом, свои параметры герконы обеспечивают не только в широком диапазоне температур (от -60 до +180 С), но и при максимальной влажности (до 100%) окружающей среды. Благодаря этим факторам герконы обычного исполнения работают не менее 12 лет, а на изделия специального исполнения дается гарантия 24 года. Герконы, выступая в качестве основы магнитоконтактных, ударно-контактных и термочувствительных датчиков, выполняют целый ряд охранных и противопожарных задач. Изделия на основе герконов являются надежными, долговечными, а также дешевыми, доступными и простыми в установке и обслуживании. Не следует также забывать о взрывобезопасности герконов. Ведь возникновение искры в свободном пространстве при коммутации электрического тока исключено из-за герметичности контактов.

Геркон и магнит: связь навек

Принцип работы магнитоконтактного датчика основан на взаимодействии двух его составных частей: задающего (постоянного магнита) и исполнительного (герметичного магнитоуправляемого контакта) элементов, корпуса которых обычно делают идентичными. Задающий элемент размещают, как правило, на подвижной части охраняемой конструкции (например, двери), а исполнительный элемент с проводами и коммутационными приспособлениями - на ее стационарной части (дверном косяке). Если задающий и исполнительный элементы датчика находятся вблизи друг друга (например, дверь закрыта), то под воздействием поля, создаваемого магнитом, контакты исполнительного элемента замкнуты. Тогда говорят, что датчик находится в режиме "охрана". При удалении элементов друг от друга воздействие поля магнита на исполнительный элемент ослабевает и его контакты размыкаются. Датчик переходит в режим "тревога" (срабатывает). Значения расстояний между составными частями магнитоконтактного датчика, обеспечивающие ему устойчивое формирование режимов "охрана" и "тревога", являются техническими параметрами датчика и приводятся в его эксплуатационной документации. По характеру применения различают четыре основных вида магнитоконтактных датчиков, основные тактико-технические характеристики которых приведены в табл. 1.

1 Датчики для поверхностного монтажа на конструкциях из магнитопассивных материалов: ИО 102-2, ИО 102-4, ИО 102-16/2. С их помощью блокируют деревянные, пластиковые (ПВХ) или алюминиевые двери, окна, люки, шкафы и другие подобные конструкции на открывание или перемещение.

ИО 102-4

Датчик крепят на поверхности охраняемой конструкции шурупами, винтами или клеем. Его составные части взаимодействуют друг с другом боковыми сторонами. Изделия ИО 102-16/2 и ИО 102-4 меньше габаритами, чем ИО 102-2. Кроме того, датчик ИО 102-4 (рис. 1) имеет оригинальную конструктивную особенность. Его составные части выполнены в виде параллелепипеда с выступом, в котором имеются два отверстия для крепления. При желании Л этот выступ можно удалить и "посадить" извещатель на клей.

Рис.1 - Особенности конструкции датчика ИО 102-4

2 Датчики для поверхностного монтажа на стальных конструкциях: ИО 102-26, ИО 102-28 появились на рынке недавно, но уже успели себя хорошо зарекомендовать. Их используют для блокировки на открывание или перемещения массивных стальных дверей, ворот, железнодорожных контейнеров, ангаров, люков, в том числе чугунных крышек коммуникационных колодцев. Эти датчики больше, кроме того, из-за большей мощности магнита задающего элемента у них больше расстояние взаимодействия составных частей, так как сталь, являясь магнитопроводящим материалом, забирает на себя часть энергии магнитного поля. Чтобы обеспечить требуемое расстояние срабатывания датчика приходится увеличивать энергию задающего элемента. Кроме того, для ослабления рассеивания магнитного поля металлом стоит расширить зазор между магнитом и металлической конструкцией. Благодаря заметно возросшим расстояниям срабатывания (70 мм) и возвращения в режим охраны (20 мм) составные части датчика допускается устанавливать с достаточно свободным зазором (от 1 до 10 мм). Более того, при случайном увеличении зазора при эксплуатации датчик сохраняет работоспособность и обеспечивает необходимый для охранных систем уровень помехоустойчивости. Датчики ИО 102-26 выпускаются в шести исполнениях, особенности которых приведены в табл. 2.

ИО 102-26

Конструкции задающего и исполнительного элементов датчика ИО 102-26 позволяют устанавливать их на охраняемой конструкции как в одной плоскости, так и перпендикулярно друг другу (рис. 2).

Рис. 2 - Варианты установки датчика ИО 102-26

У датчика ИО 102-28 задающий и исполнительный элементы совмещены в одном пластмассовом корпусе. Датчик срабатывает при вхождении в технологический зазор (расположенный в корпусе датчика) стальной пластины толщиной 2,5 мм, прикрепляемой к подвижной части охраняемой конструкции (см. рис. 3).

Рис. 3 - Особенности конструкции датчика ИО 102-28

Благодаря набору уникальных технических параметров, высокой надежности и невысокой стоимости эти датчики могут решить многие проблемы, связанные с охраной коммуникационных люков.

3 Датчики для скрытого монтажа на магнитопассивных конструкциях: ИО 102-5, ИО 102-15/1 имеют форму цилиндра с выступающими краями лицевого торца и расположенными на цилиндрической поверхности вдоль ее образующих ребрами жесткости. Такая форма обеспечивает датчику скрытность монтажа, вписываемость в интерьер помещения, а также надежность и удобство эксплуатации из-за отсутствия наружных элементов и проводов. Недостатком этой конструкции является необходимость сверления отверстий для размещения в них составных частей датчика.

ИО 102-15-1

Принципиальным требованием к скрытому монтажу датчика является обеспечение соосности торцевых частей задающего и исполнительного элементов. Допуск по соосности для ИО 102-5 составляет 3 мм, для ИО 102-15/1 - 2 мм. Датчик ИО 102-15/1 меньше размерами, чем ИО 102-5.

4 Датчики для скрытого монтажа на стальных конструкциях: ИО 102-6 обладают теми же преимуществами и недостатками, что и их аналоги, предназначенные для охраны конструкций из немагнитных материалов, но несколько больше размерами. Конструктивной особенностью изделия ИО 102-6 является наличие у его составных частей двух симметрично расположенных защелок для механической фиксации в крепежном отверстии.

Датчики и воры

Некоторые люди считают, что магнито-контактные датчики можно легко обойти и проникнуть на охраняемый объект, не вызывая сигнала тревоги, используя, например, внешний магнит. Однако это мнение дилетантов. Практика показывает, что саботирование датчиков, применяемых на стальных конструкциях, вообще невозможно, так как магнитное поле внешнего магнита не может воздействовать на исполнительный элемент через сталь. У датчиков на неметаллических конструкциях толщина блокируемых дверных, оконных и иных конструкций часто превышает 35 мм. Это делает саму возможность саботирования сомнительной, так как для этого понадобятся сильные и громоздкие внешние магниты. Кроме того, большое поле такого магнита (при неудачном его ориентировании) может наоборот разомкнуть геркон и вызвать сигнал тревоги. Если же возникают сомнения в возможности саботирования магнитоконтактного датчика, то есть несколько простых способов защиты. Первый способ. Для блокировки применяется не один, а два магнитоконтактных датчика, расположенных друг от друга на расстоянии примерно 15 мм и последовательно соединенных друг с другом. При этом нужно, чтобы у задающих элементов направления магнитных полей были встречными. Тогда, при попытке саботирования работы датчиков внешним магнитом большой мощности, один из задающих элементов поменяет направление магнитного поля и переключит систему датчиков из режима "охрана" в режим "тревога". Второй способ. Для замыкания магнитного поля используется магнитный экран. Для датчиков поверхностного монтажа можно использовать стальную пластину толщиной не менее 0,5 мм и размерами примерно 60x20 мм, для датчиков скрытого монтажа - размерами 20x30 мм. Такой экран нужно разместить между исполнительным элементом датчика и возможным местоположением саботажного магнита. Расстояние от исполнительного элемента до экрана должно быть не менее 15 мм. Однако злоумышленник может и не прибегать к интеллектуальным методам опосредованного магнитного саботажа, а попросту проделать отверстие в двери и получить физический доступ к датчику, элементам его крепления и связи. Чтобы этого избежать, рекомендуем защитить дверную конструкцию от разрушения или взлома. Для этого обычно используют вибрационные извещатели серии "Шорох".

Совершенная кнопка

Основным недостатком механических кнопок, используемых для коммутации электрических цепей, является высокая вероятность потери контакта. Это может произойти из-за старения или окисления контактирующих поверхностей, попадания грязи и пыли. Самый простой и эффективный способ решения этих проблем заключается в применении кнопок на основе герконов. К подвижной части такой кнопки прикреплен магнит, который при нажатии (отжатии) перемещается вдоль корпуса магниточувствительного геркона, а тот замыкает или размыкает контакты. Они, напомним, герметично заварены в стеклянной колбе и не подвержены окислительным процессам, механическому износу и загрязнению. Сейчас выпускается две модификации таких кнопок: ИО 102-21 и ИО 102-22. В кнопке ИО 102-21 контакты встроенного геркона замкнуты, когда она нажата (находится в режиме "охрана"), и размыкаются при отжатии (в режиме "тревога"). В кнопке ИО 102-22 - все наоборот. Магнитоконтактные кнопки применяют для блокировки дверей (в том числе стальных), окон, шкафов, сейфов и т.п. - на открывание отдельно стоящих предметов, экспонатов (массой от 200 г), на перемещение, а также - для создания "ловушек" и для других целей.

Пришел, увидел, проконтролировал

Совсем недавно на рынке охранной техники появились магнитоуправляемые датчики контроля ДК 102-1 "Рефлекс-1" и ДК 102-2 "Рефлекс-2". Эти датчики предназначены для визуальной проверки целостности и работоспособности шлейфов сигнализации приемно-контрольных приборов (ПКП), систем передачи извещений (СПИ) и пультов централизованного наблюдения (ПЦН), а также других линий передачи электрических сигналов. Их также можно использовать для контроля прибытия группы немедленного реагирования или сотрудников службы безопасности на охраняемый объект или рубеж охраны. Датчики серии "Рефлекс" (от англ. reflex - отражение) конструктивно состоят из геркона и светодиода, залитых герметизирующим составом в пластмассовом цилиндрическом корпусе, из которого выведены три гибких провода. В датчике "Рефлекс-1" установлен нормально разомкнутый геркон, в "Рефлексе-2" - переключаемый. "Рефлекс-1 " выпускается в двух вариантах "А" и "Б", которые различаются схемами соединений элементов датчика (рис. 4).

Рис. 4 - Схемы электрические принципиальные датчиков "Рефлекс"

Из дежурного режима в режим контроля датчики переключает входящий в комплект поставки постоянный магнит в пластмассовом корпусе. Принцип действия "Рефлексов" состоит в том, что датчик со встроенным светодиодом устанавливается снаружи охраняемого объекта в месте, удобном для считывания информации, и подключается к контролируемой линии. В дежурном режиме контакты датчика, подключенные к линии, являются разомкнутыми (при параллельном подключении) или замкнутыми (при включении в разрыв линии) и никак не влияют на ее функционирование. При поднесении к датчику магнита изменяется состояние встроенного геркона и подключается линия индикатора датчика. Его свечение свидетельствует об исправности линии. Таким образом, с одной стороны, контролируется состояние информационной линии, с другой - фиксируется момент прибытия сотрудников службы охраны, если эта линия, например, подключена к ПЦН. Датчики "Рефлекс-1" исп. "А" используют в приемно-контрольных приборах, имеющих выход для подключения выносного индикатора, например, "Прима-3", "Нота", "Аккорд", "Дюна-1", "Сигнал-20", объектовом оконечном устройстве "Атлас-ЗТ", и обеспечивают скрытую индикацию их работы. Датчики "Рефлекс-1" исп. "Б" более универсальны и могут использоваться как в вышеуказанных приборах, так и в других устройствах охранной или пожарной сигнализации, например, системах передачи тревожных сообщений серии "Фобос". При помощи датчиков "Рефлекс-2" можно контролировать состояние информационных линий с заданным током нагрузки.

Датчики на стекле

Если в магнитоконтактных датчиках срабатывание геркона происходит под воздействием магнитного поля, то в датчиках разрушения стекла (ударно-контактного принципа действия) - под воздействием вибрационных колебаний определенной амплитуды, длительности и направления распространения. Сейчас можно встретить три типа таких датчиков: "ДРС", "ДРС-1", "ДРС-2". В датчиках типа "ДРС" плоскость контактирования геркона расположена перпендикулярно поверхности стекла. Поэтому датчик реагирует только на продольные колебания, которые возникают в стекле при образовании трещины длиной не менее 20 см. Так обеспечивается помехоустойчивость датчика. Случайные удары по стеклу, вибрация от проезжающего транспорта и другие помехи не вызывают ложного срабатывания. Однако контакты у датчика типа "ДРС" чувствительны к магнитному полю. Соответственно, встает проблема возможности саботажа при помощи внешнего магнита. В датчике типа "ДРС-1" используется магнитопассивный геркон, поэтому такой проблемы здесь уже нет. Кроме того, плоскость контактирования этого датчика повернута на небольшой угол от вертикали, который эмпирически выбран так, чтобы без снижения помехоустойчивости обеспечить повышение чувствительности, а следовательно, вероятности обнаружения и дальности действия. Общий недостаток датчиков "ДРС" и "ДРС-1" состоит в том, что при нарушении механического контакта с блокируемой поверхностью, например, при старении клеевого шва, случайном или умышленном отрыве датчика, теряется контроль охраняемой конструкции без срабатывания сигнализации. То есть объект автоматически, изо дня в день, может браться под охрану, а сигнализатор уже давно отвалился от стекла. Эта проблема решена в датчике "ДРС-2". Он состоит из двух частей: исполнительного и задающего элементов (рис. 5).

Рис. 5 - Внешний вид и схема датчика "ДРС-2"

Исполнительный элемент внешне не отличается от вышеописанных аналогов, но имеет оригинальную начинку. В нем используется уникальный геркон с тремя разными по конфигурации и материалу пластинами, которые образуют две последовательно соединенные контактные пары. При размыкании любой из них датчик срабатывает. Первая пара контактов выполняет функцию детектора разрушения стекла, вторая - магнитоуправляемого датчика. Задающим элементом является заключенный в пластиковый корпус постоянный магнит. Составные части датчика "ДРС-2" размещаются на поверхности охраняемого стекла рядом друг с другом (на расстоянии 2-4 мм). При выполнении этого условия и в отсутствие разрушающих воздействий на стекло обе контактные пары датчика оказываются замкнутыми, и он находится в дежурном режиме. При разрушении стекла размыкается первая пара контактов датчика, а при отклеивании любой из его составных частей (удалении их друг от друга более чем на 5-10 мм) - размыкается вторая пара. В обоих случаях датчик срабатывает. Этот датчик дороже своих предшественников, но и надежность охраны он обеспечивает более высокую.

Педаль и охрана

Довольно удачное применение герконы находят в педалях тревожной сигнализации, например, ИО 101-5/1 "Черепаха-1", ИО 101-5/2 "Черепаха-2". Они предназначены для подачи тревожного сигнала при возникновении криминальной или иной экстренной ситуации. Как правило, их используют в банках, денежных кассах, офисах, постах охраны. Недостатком обычных педалей с механическим переключением контактов является характерный щелчок контактных деталей при нажатии на педаль, который могут услышать грабители. При нажатии на педаль, сделанную на основе геркона, никаких щелчков не слышно. Изделия серии "Черепаха" изготавливаются со встроенным блоком фиксации и светодиодной индикации нажатия. Они различаются размерами.

Когда становится слишком жарко

Герконы эффективно используются и в пожарной технике. Например, в серии известных и довольно широко применяемых пожарных датчиков типа ИП-103, ИП-105. Эти простые, надежные и недорогие датчики многократного действия срабатывают согласно эффекту точки Кюри* при повышении температуры в помещении до определенного значения, когда размыкается специально встроенный геркон. При этом погрешность измерения датчиком температуры составляет всего 1оС. Срок службы таких датчиков определяется скоростью старения системы магнит-феррит и составляет не менее 10 лет.

* При нагревании ферромагнетика до температуры, равной или превышающей так называемую точку Кюри, его магнитные свойства исчезают.

От датчиков - к извещателям

Если магнитоконтактные и пожарные датчики на основе герконов, тревожные педали и кнопки в некоторых случаях могут использоваться в качестве самостоятельных элементов охранной или охранно-пожарной системы (т.е. выступать в роли извещателей), то датчики разрушения стекла являются исключительно частью ударно-контактных извещателей "Окно-4", "Окно-5", "Окно-6" или совмещенных "Орбита-1", "Орбита-1М". Хотелось бы отметить уникальную объединяющую роль извещателей серии "Орбита", к которым в один локальный шлейф можно подключить ударно-контактные датчики разрушения стекла, в другой - магнитоконтактные датчики открывания, тревожную кнопку или еще какой-нибудь датчик, работающий "на размыкание". С помощью всего лишь одного извещателя можно заблокировать практически весь внутренний периметр помещения. А при использовании извещателя "Орбита-1", питающегося прямо от телефонной линии, контролируемой ПЦН, можно исключить из охранной системы дорогостоящие "посредники": приемно-контрольный прибор, сетевой источник питания и аккумулятор.

Чтоб не открыли и лишнего не налили

Во многих технических средствах охранной и охранно-пожарной сигнализации, а также других изделиях, у которых должна быть исключена возможность несанкционированного доступа к содержимому, на основе герконов делают защиту от открывания дверцы или снятия крышки корпуса. Для этого, к примеру, на печатной плате устанавливают магниточувствительный геркон, а рядом на дверцу или крышку приклеивают магнит. Кроме того, на базе герконов делают поплавковые датчики уровня жидкости, широко используемые в автомобильной промышленности.

Статья взята из журнала "Скрытая камера" N 5-6 2002г.

Другие статьи по теме

project-ss.ru

Магнитоконтактные извещатели: принцип построение и классификация. Герконовый датчик как работает