Skip navigation

Μαγνητικές επαφές

Στόχοι

Ο μαθητής/μαθήτρια να μπορεί να:

  • Περιγράφει την αρχή λειτουργίας της μαγνητικής επαφής.
  • Κατονομάζει τα είδη των μαγνητικών επαφών.
  • Αναφέρει τον τρόπο σύνδεσής της.
  • Εντοπίζει τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους από τα φυλλάδια των κατασκευαστών.
  • Εντοπίζει το μέγιστο κενό μεταξύ επαφής-μαγνήτη με τη βοήθεια ενός ωμόμετρου.
  • Συνδέει σε ζώνη της κεντρικής μονάδας μαγνητική επαφή και τερματική αντίσταση (EOL).
  • Συνδέει σε ζώνη της κεντρικής μονάδας δύο ή περισσότερες μαγνητικές επαφές και την EOL.

Μαγνητική επαφή

Η μαγνητική επαφή (magnetic contact) είναι ένα από τα πιο κοινά αισθητήρια που χρησιμοποιούνται στις εγκαταστάσεις συστημάτων συναγερμού. Στην πραγματικότητα αποτελείται από δύο ανεξάρτητα τμήματα, το ένα από τα οποία είναι ο μόνιμος μαγνήτης (συνήθως κυλινδρικού σχήματος) και το άλλο ο μαγνητικός διακόπτης. Τόσο ο διακόπτης, όσο και ο μαγνήτης, είναι τοποθετημένοι σε ξεχωριστό περίβλημα. Από το περίβλημα του μαγνητικού διακόπτη προεξέχουν τα καλώδια σύνδεσής του.

Οι μαγνητικές επαφές (ΜΕ) χρησιμοποιούνται κυρίως για τον έλεγχο ανοίγματος-κλεισίματος θυρών και παραθύρων. Πρέπει ωστόσο να αναφερθεί ότι οι ΜΕ που συνδέονται στην εξώπορτα χρησιμεύουν επίσης και για τη χρονομέτρηση της διάρκειας εισόδου και εξόδου στο χώρο, ώστε να είναι δυνατή η αφόπλιση και η όπλιση του συστήματος συναγερμού.

Στις μαγνητικές επαφές που χρησιμοποιούνται στα συστήματα συναγερμού, ο μαγνητικός διακόπτης, κατά κανόνα, είναι τύπου normally open (NO) και ονομάζεται reed switch. O διακόπτης reed αποτελείται από δύο μικρά παράλληλα ελάσματα, των οποίων όμως μόνο τα δύο εσωτερικά άκρα βρίσκονται το ένα απέναντι από το άλλο και σε μικρή απόσταση μεταξύ τους, χωρίς να έρχονται σε επαφή. Τα ελάσματα, τα οποία αποτελούν τις επαφές του διακόπτη, είναι κατασκευασμένα από σιδηρομαγνητικό υλικό, ενώ οι εσωτερικές τους άκρες φέρουν ειδική επίστρωση από σκληρό μέταλλο που αυξάνει την αντοχή τους. Τα δύο ελάσματα είναι ερμητικά κλεισμένα μέσα σε γυάλινο σωληνάκι (αμπούλα) στο οποίο υπάρχει αδρανές αέριο (συνήθως άζωτο) για να αποφεύγεται η οξείδωση των επαφών. Το μήκος της αμπούλας μπορεί να κυμαίνεται από 7mm έως 25mm, για συνηθισμένες εφαρμογές. Τα άκρα των επαφών του διακόπτη προεξέχουν από την αμπούλα, ώστε να είναι δυνατή η σύνδεσή τους.

Όταν πλησιάσουμε στα ελάσματα ένα μαγνήτη, τότε αυτά μαγνητίζονται (κάτω από την επίδραση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου) και έλκεται το ένα προς το άλλο. Με τον τρόπο αυτό κλείνει ο διακόπτης reed. Όταν απομακρυνθεί ο μαγνήτης, τα δύο ελάσματα επανέρχονται στην αρχική τους θέση και ο διακόπτης ανοίγει.

Η διάδοση αυτών των επαφών στην κατασκευή συστημάτων συναγερμού έγινε κυρίως από τη δεκαετία του 70, όταν εξαλείφθηκαν τα αρχικά προβλήματα των πρωτοεμφανιζόμενων μαγνητικών επαφών και αυξήθηκε η αντίστασή τους στις εξωτερικές μαγνητικές επιδράσεις που επέτρεπαν στους διαρρήκτες να παραβιάζουν τα συστήματα. Από τότε, οι μαγνητικές επαφές εδραιώθηκαν ως το κύριο μέσο προστασίας ανοιγμάτων, κάτι το οποίο συνεχίζεται μέχρι σήμερα.

Υπάρχουν διάφορα είδη μαγνητικών επαφών, τα οποία επιλέγονται ανάλογα με το είδος της επιφάνειας στην οποία πρόκειται να τοποθετηθούν, το κενό μεταξύ πόρτας και κουφώματος και τις πιθανότητες μηχανικής καταπόνησής τους. Χονδρικά μπορούμε να χωρίσουμε τις ΜΕ, σε αυτές που προορίζονται για συνηθισμένη χρήση και στις βαρέως τύπου.

Η πιο κοινή μαγνητική επαφή έχει διαστάσεις περίπου 30mm x 12mm. Στις κάτω επιφάνειες των περιβλημάτων φέρει αυτοκόλλητη ταινία διπλής όψης, αλλά και οπές για να μπορεί να στερεώνεται και με βίδες. Έχει διάκενο περίπου 2,5cm. Αυτός ο τύπος είναι κατάλληλος για κουφώματα αλουμινίου και ξύλου, αλλά και για στραντζαριστά, χωρίς μεγάλα κενά μεταξύ πόρτας και κουφώματος (πλαισίου). Στο σημείο αυτό πρέπει να αναφέρουμε πως, όταν ο μαγνήτης είναι τοποθετημένος πάνω σε σιδερένια πόρτα, εξασθενεί το μαγνητικό του πεδίο, με την πάροδο του χρόνου.

Ένας άλλος τύπος μαγνητικής επαφής είναι η ονομαζόμενη μινιατούρα ή «ψείρα», λόγω του μικρού της μεγέθους, με διαστάσεις περίπου 20mm x 5mm. Έχει στη μία πλευρά των περιβλημάτων της αυτοκόλλητη ταινία διπλής όψης, αλλά και μικρές οπές από τις οποίες μπορούν να περάσουν πολύ λεπτά καρφιά. Αυτές οι μαγνητικές επαφές είναι κατάλληλες για κουφώματα από αλουμίνιο και ξύλο, με μικρά διάκενα μεταξύ κουφώματος και πόρτας ή παραθύρου, με διάκενο περίπου 1,5cm.

Υπάρχουν επίσης μαγνητικές επαφές με καπάκι, που είναι κατάλληλες για κάθε είδους κουφώματα, επειδή το απαιτούμενο διάκενό τους είναι λίγο μεγαλύτερο από 3cm. Για να τις στερεώσουμε αφαιρούμε το καπάκι και από τα δύο μέρη και χρησιμοποιούμε τις ειδικές οπές για να τα βιδώσουμε. Τα άκρα του διακόπτη reed καταλήγουν επίσης σε βίδες στις οποίες βιδώνουμε τα καλώδια της σύνδεσης. Οι διαστάσεις αυτών των ΜΕ είναι περίπου 40mm x 15mm.

Οι μαγνητικές επαφές που σφηνώνονται μέσα στην πόρτα και στο κούφωμα ονομάζονται χωνευτές και έχουν κυλινδρικό σχήμα. Τοποθετούνται συνήθως σε ξύλινα κουφώματα και επειδή όλο το σώμα και των δύο τμημάτων τους βρίσκεται μέσα στην πόρτα και το κούφωμα αντίστοιχα, είναι τελείως αόρατες όταν η πόρτα μένει κλειστή.

Στο εμπόριο μπορεί να συναντήσουμε διάφορες παραλλαγές των παραπάνω τύπων μαγνητικών επαφών, οι οποίες όμως χονδρικά μπορούν να ενταχθούν σε έναν από αυτούς τους τέσσερις τύπους. Οι μαγνητικές επαφές παρέχονται σε χρώμα λευκό, καφέ, γκρι ή μαύρο.

Για περιπτώσεις θυρών μεγάλου μεγέθους (συνήθως μεταλλικών) και με μεγάλα διάκενα, χρησιμοποιούνται μαγνητικές επαφές βαρέως τύπου. Αυτές οι ΜΕ έχουν περίβλημα από αλουμίνιο και προστατευτικό σπιράλ για το καλώδιό τους. Εάν ο διακόπτης reed της ΜΕ πρόκειται να στερεωθεί στο έδαφος (π.χ. σε περιπτώσεις γκαραζόπορτας), τότε επιλέγουμε ΜΕ με καμπυλωτό σχήμα καλύμματος, για μεγαλύτερη μηχανική αντοχή και για να αποφεύγεται το σκάλωμα. Τέλος, υπάρχουν ΜΕ βαρέως τύπου με ρυθμιζόμενη θέση μαγνήτη, που μας διευκολύνει τόσο στην εγκατάσταση, όσο και σε μελλοντική ρύθμισή του.

Ο διακόπτης reed της μαγνητικής επαφής συνδέεται σε μια ζώνη της κεντρικής μονάδας του συστήματος συναγερμού. Όσο ο μαγνήτης παραμένει κοντά στην μαγνητική επαφή, ο διακόπτης παραμένει κλειστός διατηρώντας ένα σταθερό ρεύμα στο βρόχο της ζώνης. Όταν απομακρυνθεί ο μαγνήτης από το διακόπτη, η επαφή ανοίγει και διακόπτεται το ρεύμα της ζώνης. Με αυτόν τον τρόπο η κεντρική μονάδα αντιλαμβάνεται την παραβίαση της ζώνης. Σε σειρά με το διακόπτη reed της μαγνητικής επαφής, συνδέεται πάντα η ανάλογη τερματική αντίσταση (EOL).

Σε πολλές περιπτώσεις οι μαγνητικές επαφές που τοποθετούνται στα παράθυρα και στις μπαλκονόπορτες που βρίσκονται στην ίδια πλευρά του κτιρίου, ομαδοποιούνται και συνδέονται στην ίδια ζώνη. Με τη συνδεσμολογία αυτή, αφενός εξοικονομούνται ζώνες, αφετέρου γίνεται πιο εύκολη η μερική όπλιση της κεντρικής μονάδας. Οι μαγνητικές επαφές που συνδέονται στην ίδια ζώνη συνδέονται σε σειρά μεταξύ τους και στη συνέχεια σε σειρά με την τερματική αντίσταση (EOL), η οποία μπορεί να συνδεθεί κοντά σε οποιαδήποτε μαγνητική επαφή του βρόχου. Έτσι αρκεί να ανοίξει ο διακόπτης μίας μόνο μαγνητικής επαφής, για να διακοπεί το ρεύμα του βρόχου.

Όσον αφορά την τοποθέτηση των μαγνητικών επαφών, επειδή ο διακόπτης reed φέρει καλώδια, τοποθετείται σε σταθερά σημεία (κουφώματα παραθύρων ή θυρών), ενώ ο μαγνήτης  τοποθετείται στα κινητά τμήματα (πάνω στο παράθυρο ή την πόρτα). Ο μαγνήτης και η επαφή τοποθετούνται αντικριστά και σε μικρή απόσταση μεταξύ τους. Είναι ευνόητο ότι οι μαγνητικές επαφές τοποθετούνται πάντα στην εσωτερική πλευρά των κουφωμάτων (από την πλευρά που βρίσκεται η λαβή ανοίγματος). Με αυτόν τον τρόπο το παραμικρό άνοιγμα της πόρτας θα προκαλέσει την απομάκρυνση του μαγνήτη, με αποτέλεσμα το άνοιγμα του διακόπτη της ΜΕ.

Αν πρόκειται να χρησιμοποιηθεί μόνο η αυτοκόλλητη ταινία για τη στερέωση της ME, τότε πρέπει να προσέχουμε ώστε οι επιφάνειες των κουφωμάτων να είναι στιλπνές και στο σημείο της τοποθέτησης πολύ καθαρές, απαλλαγμένες από σκόνη, υγρασία, λιπαρές ουσίες κλπ. Πρέπει επίσης να προσέχουμε, ώστε το σημείο τοποθέτησης τους να μην δέχεται συνεχώς άμεση ηλιακή ακτινοβολία, η οποία με την πάροδο του χρόνου θα ξεράνει την κόλλα της αυτοκόλλητης ταινίας, με αποτέλεσμα την αποκόλλησή της από το σημείο που είχε τοποθετηθεί. Η στερέωση της ΜΕ με βίδες, μας παρέχει πάντα μεγαλύτερη ασφάλεια ως προς τη στερέωση. Για να τοποθετηθούν οι χωνευτού τύπου ΜΕ πρέπει να γίνουν αντικριστά εγκάρσιες τρύπες, τόσο στο παράθυρο, όσο και στο κούφωμα, με τρυπάνι ανάλογης διαμέτρου, ώστε να σφηνωθούν μέσα ο μαγνήτης και ο διακόπτης αντίστοιχα, χωρίς να απαιτηθεί μεγάλη δύναμη.

Το βασικότερο χαρακτηριστικό των μαγνητικών επαφών είναι το ελάχιστο διάκενο (gap size) μεταξύ μαγνήτη και διακόπτη reed, το οποίο απαιτείται για να κλείσει ο διακόπτης. Η απόσταση αυτή για συνηθισμένες μαγνητικές επαφές κυμαίνεται από 1,5cm έως 3cm. Οι κατασκευαστές των μαγνητικών επαφών παρέχουν επίσης το μέγιστο ρεύμα επαφής και τη μέγιστη τάση λειτουργίας της. Η τυπική τιμή μέγιστης τάσης λειτουργίας για τις συνηθισμένες μαγνητικές επαφές είναι μεγαλύτερη από 28VDC. Το μέγιστο ρεύμα της επαφής συνήθως κυμαίνεται από 0,5Α έως 1Α. Κάποιοι κατασκευαστές μπορεί να προσδιορίζουν και τη μέγιστη ισχύ λειτουργίας της επαφής, όταν η τιμή της είναι μικρότερη από το γινόμενο της μέγιστης τάσης επί του μέγιστου ρεύματος λειτουργίας. Η αρχική ωμική αντίσταση της επαφής είναι μικρότερη από 1 Ohm.

Οι μαγνητικές επαφές είναι:

  • εξαρτήματα χαμηλού κόστους,
  • εύκολες στη συνδεσμολογία τους,
  • αξιόπιστες στη λειτουργία τους, όταν τοποθετούνται σωστά και επιλέγεται ο κατάλληλος τύπος,
  • δεν απαιτούν κάποιου είδους τροφοδοσία.

Στα μειονεκτήματά τους συγκαταλέγονται:

  • η σταδιακή εξασθένηση του μαγνητικού τους πεδίου όταν συνδέονται σε σιδερένιες πόρτες, 
  • το ότι είναι ευάλωτες σε εξωγενή ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία (π.χ. αστραπές, ηλεκτροφόρα καλώδια) τα οποία μπορούν να επηρεάσουν την κατάσταση του διακόπτη και να τον αφήσουν κλειστό, ακόμα και αν το άνοιγμα που ελέγχει έχει ανοίξει!

Η εμφάνιση μιας αστραπής εν μέσω μιας καταιγίδας, συνεπάγεται την εμφάνιση ενός ισχυρού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, το οποίο έλκεται από άλλα μαγνητικά πεδία. Αν και σπάνιο φαινόμενο μεν, η πτώση ενός κεραυνού μπορεί να επηρεάσει τη φυσιολογική κατάσταση λειτουργίας ενός μαγνητικού διακόπτη! Επίσης, ηλεκτρομαγνητικές επιδράσεις μπορούμε να έχουμε και στην περίπτωση όπου πλησίον των επαφών οδεύουν ηλεκτρικά καλώδια. Όσο μεγαλύτερης έντασης είναι το ρεύμα που διοχετεύεται μέσω των καλωδίων, τόσο μεγαλύτερο θα είναι και το δημιουργούμενο μαγνητικό πεδίο και αναλόγως μπορεί να προκαλεί δυσλειτουργία στις επαφές. Αν και οι τελευταίας γενιάς επαφές του τριπλού ισοσταθμισμένου μαγνητικού πεδίου είναι ιδιαίτερα ανθεκτικές σε εξωτερικές επιδράσεις, δεν παύει να είναι σε κάποιο βαθμό ευάλωτες σε μαγνητικές επιδράσεις, ειδικά όταν αυτές είναι πολύ κοντινές.

Άλλος ένας λόγος αστοχίας των μαγνητικών επαφών είναι ο τρόπος σύνδεσης των καλωδίων από τους τεχνικούς. Αν οι εγκαταστάτες δεν δείξουν την πρέπουσα προσοχή κατά το κόψιμο των καλωδίων και τη σύνδεση αυτών στη μαγνητική επαφή, μπορεί να προκαλέσουν βλάβη, είτε στο καλώδιο, είτε στην επαφή που είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη. Αποτέλεσμα αυτού είναι ότι μπορεί αρχικά να λειτουργήσει ομαλά το σύστημα, αλλά ύστερα από κάποιο χρονικό διάστημα να υπάρξει πρόβλημα και να δώσει λανθασμένο σήμα συναγερμού.

Συχνό είναι και το φαινόμενο όπου οι εγκαταστάτες επιλέγουν μικρότερο τρυπάνι από το ενδεικνυόμενο για τη δημιουργία της οπής όπου θα τοποθετηθεί ο διακόπτης. Μικρότερη οπή σημαίνει ότι ο χώρος δεν επαρκεί για την άνετη τοποθέτηση του διακόπτη, αλλά ο τεχνικός – πάνω στην πίεση του χρόνου – πιέζει παραπάνω την επαφή, με αποτέλεσμα να της προκαλέσει βλάβη. Εκείνο που πάντα πρέπει να έχουμε υπόψη μας, είναι ότι πρόκειται για ένα ευαίσθητο εξάρτημα, του οποίου η λειτουργία είναι ιδιαίτερα σημαντική για την ασφάλεια του χώρου, οπότε θα πρέπει να τοποθετηθεί με την ανάλογη προσοχή και ευαισθησία. Επίσης, με το πέρας της τοποθέτησης είναι χρήσιμο να τοποθετηθεί μικρή ποσότητα σιλικόνης ή κάποιας άλλης παρόμοιας ουσίας, όπου θα ασφαλίσει την επαφή και παράλληλα θα λειτουργήσει προστατευτικά.

Τα βήματα προόδου που έχουν γίνει στη μικροηλεκτρονική, κάνουν αισθητή την επίδρασή τους και στη βελτίωση των χαρακτηριστικών των μαγνητικών επαφών. Τον Οκτώβριο του 2006 η τεχνολογία τριπλής εξισορρόπησης (triple balanced) παρουσιάστηκε από την αμερικάνικη εταιρεία Nascom. Οι νέοι διακόπτες τύπου triple balanced δεν χρησιμοποιούν πλέον τις συμβατικές επαφές τύπου reed, αλλά μια πλακέτα κυκλωμάτων που ενσωματώνει ένα ειδικό μαγνήτη, ψηφιακά εναρμονισμένο. Η συγκεκριμένη τεχνολογία δεν επηρεάζεται ούτε από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και αποτελεί τη βάση για την εμφάνιση των ασφαλέστερων μαγνητικών επαφών τύπου Triple Balanced. Ήδη χρησιμοποιούνται στην Αμερική σε εγκαταστάσεις υψηλού βαθμού ασφαλείας, όπως κυβερνητικά κτήρια, αεροδρόμια και τραπεζικά κτήρια.

Εργαστηριακή άσκηση

  • Εντοπίστε στο διαδίκτυο 4 τουλάχιστον διαφορετικούς τύπους μαγνητικών επαφών και μελετήστε τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους.
  • Με τη βοήθεια ενός ωμόμετρου, εντοπίστε το μέγιστο κενό μεταξύ των δύο κομματιών μιας μαγνητικής επαφής.
  • Πραγματοποιείστε τις ακόλουθες συνδεσμολογίες στις ζώνες της κεντρικής μονάδας:
    • Στη ζώνη 1 συνδέστε μια μαγνητική επαφή σε σειρά με μια αντίσταση EOL
    • Στη ζώνη 2 συνδέστε δύο ή περισσότερες μαγνητικές επαφές σε σειρά με μια αντίσταση EOL

(c) Αμπατζόγλου Γιάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ84

Αδειοδοτημένο υπό τους όρους Creative Commons Attribution Share Alike License 4.0