干簧管工作原理分析，干簧管的结构、工作原理及应用

很多朋友对干簧管工作原理分析，干簧管的结构、工作原理及应用不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

簧片开关又称簧片管或磁簧开关，是一种具有磁敏性的特殊开关，由贝尔电话实验室的沃尔特埃尔伍德于1936年发明。基本类型是将两个磁性簧片密封在一个玻璃管中。虽然它们有重叠，但是它们之间有很小的间隙。当施加外部磁场时，两个磁性簧片会接触，然后导电。一旦磁铁被拉离开关，簧片开关将回到其原始位置。

簧片开关是簧片继电器和接近开关的主要部件。它通常有两个由软磁材料制成的金属簧片触点，在没有磁性时断开，有些还有第三个簧片作为常闭触点。这些簧片触点封装在充有惰性气体或真空的玻璃管中，玻璃管中并联封装的簧片端部重叠，留有一定间隙或相互接触，形成开关的常开或常闭触点。

与一般的机械开关相比，簧片开关具有结构简单、体积小、速度快、使用寿命长等优点。与电子开关相比，具有抗负载冲击能力强、工作可靠性高的特点。簧片开关的结构和工作原理。

簧片开关的工作原理很简单。两个磁化的簧片(通常由铁和镍组成)在端点重叠密封在一个玻璃管中，两个簧片重叠有一个小间隙(只有几微米)。两个簧片上的触点镀有硬金属，通常是铑和钌，这大大提高了开关时间和产品寿命。

玻璃管中充满了高纯度的惰性气体(如氮气)。为了提高其高压性能，有些干簧开关会使内部成为真空。

干簧片起着磁通量导体的作用。当它没有被操作时，两个簧片不接触；当永磁体或电磁线圈产生的磁场通过时，施加的磁场使两个簧片在端部位置附近具有不同的极性，当磁力超过簧片本身的弹力时，两个簧片会相互吸引，使电路导通；当磁场减弱或消失时，干簧片由于自身的弹性而被释放，接触面会分开，使电路断开。A型(常开)磁簧开关的基本结构和部件，基本全密封型

以上为A型(常开)或SPST干簧开关。B型代表常闭开关，C型(SPDT)代表带普通簧片、常开叶片和常闭叶片的开关(见下图)。C型(SPDT)三簧片磁簧开关的基本结构。

当没有磁场时，可切换簧片与常闭片接触。当产生足够强度的磁场时，簧片会向常开片移动，常开片和常闭片都被固定。两个固定件和可摆动的开关簧片是铁磁件，但是常闭干簧片的接触面通过非磁性金属焊接到干簧片上。

当置于磁场中时，两侧的常开、常闭固定片极性相同，极性与可摆动簧片相反。常闭端的非磁性金属会隔离磁通量，所以当常开端与摆动簧片之间的磁力足够大时，摆动簧片会与常开件接触并闭合。一般情况下，干簧管的干簧管有两种吸合方式1、采用永磁体；2、使用外部线圈。磁簧开关管在磁场下闭合。

干簧开关的基本操作在永磁体产生的磁场下，两个簧片极性相反，它们之间产生足够的吸力相互接触。当干簧管在磁场下闭合时，干簧管位于线圈的中心轴。这个部位磁场最强，两个干簧片极性相反，在两个簧片之间产生足够的吸力，使两个簧片相互接触。

当永久磁铁靠近干簧片开关时，两个簧片将被磁化成不同的极性，可以相互吸引。当磁场足够大的时候，两个簧片会产生足够的引力相互接触。干簧管经过回火消除剩磁，所以当磁场退去，干簧管上的磁场马上消失。簧片开关的分类簧片开关根据不同的观点分类如下1、按簧片开关大气分类：封闭式开放式2、按触点结构分类。

A型：属于簧片开关，常开常合。当施加外部磁场时，触点闭合，但在正常情况下，触点保持断开。B型：属于常闭簧片开关。当施加外部磁场时，触点将被打开，但在正常情况下，它将保持闭合。c型：转换开关型。3、非自保持型按功能分类：具有根据外部磁场的有无而动作的特性(单稳态型)。

自保持型：一旦工作，即使去掉外部磁场也能保持原来的状态(双稳态型)。4、大玻璃管按形状分，长30 ~ 60mm，直径3.5~6mm。中型：玻璃管长度20 ~ 30mm，玻璃管直径2.5~3.5mm小型：玻璃管长度5 ~ 20mm，玻璃管直径1.5~2.5mm干簧管的特点和优点

1、干簧管的优点是体积小，重量轻，便于安装，不显眼。由于操作开关的体积非常小，不需要复杂的凸轮或曲柄，所以不存在金属疲劳现象，保证了几乎无限的使用寿命。并且可以安装在有限的空间内，非常适合微型器件。磁簧开关和合适的磁铁既便宜又容易获得。簧片开关中最重要的是一个非接触式密封开关。

2、磁簧开关的开关元器件被密封于惰性气体中，不与外界环境接触，这样就大大减少了接点在开、闭过程中由于接点火花而引起的接点氧化和碳化。并防止外界蒸气和灰尘等杂质对接点的侵蚀。工作寿命长。

3、簧片细而短，有较高的固有频率，提高了接点的通断速度，其开关速度要比一般的电磁继电器快5~10倍。

缺点

1、首先，触点和簧片是相当小而精致的，所以它们难以承受高压或大电流。 电流过大时，簧片会因过热失去弹性。即开关容量小，接点易产生抖动以及接点接触电阻大。

2、干簧管有电压和电流额定值。 虽然功率W=电压I*电流U，同样的功率可能由不同的电压和电流组合得到。切记不要超过额定电流。例如，10V*1A=10W，同时1V*10A=10W，在第二种情况下，电流会太大。如果您要使用大电流，由继电器线圈与磁簧开关组成的继电器电路是更合适的选择。

3、故障排查工序多。故障干簧管需要用专用仪器（如AT值测试器、绝缘耐压测试器、内阻测试器等）检测。

4、不适合误差范围小的产品设计：AT值范围大，从成本角度考虑不能保证批量产品的AT值都相同，并且配套磁石也不尽相同。

5、由于磁簧开关是相当脆弱的，如果引出线焊接到较厚器件上，很容易破损玻璃和密封件。 如果你需要弯曲引出线，需要恰当选择引出线的弯曲点。

干簧管与霍尔效应传感器的比较

干簧管与霍尔效应传感器同属于磁敏元件，并且随着技术的发展，霍尔传感器的应用也越来越广泛。那么在应用中，是选择干簧管还是霍尔效应传感器，我们在此对它们做些比较。

1、霍尔效应传感器一般价格低，随着传感器技术的不断提升，当前的霍尔效应传感器不再需要昂贵的电源电路供电，如霍尼韦尔的SL353，其内部集成了电源电路，工作电压范围可以从2.2VDC到5.5VDC，而成本没有明显升高。而干簧管不需要外部供电，在磁场的作用下即能实现吸合与释放的状态转换。

霍尔传感器需要外部供电，随着电子技术的快速发展，霍尔传感器的功耗也越来越小，如霍尼韦尔的SL353LT，其室温下平均工作电流仅1.8uA，是电池供电的应用理想的选择。

2、干簧管传感器无磨损元件，但还是机电式结构，其工作寿命取决于弹片的弹性，在低负载时(在10mA及低于5V或更低时)工作可达百万次。而霍尔效应传感器是全电子固态结构，其工作没有次数限制。

3、干簧管传感器开关的触点在导通时有极低的导通电阻，典型值低到50m，能直接开关信号范围从几纳伏到千伏，电流从微安级到安培级。但有一点值得注意的是，干簧管工作电流越高，产生的热量多，温度越高，其弹片的弹性下降，其工作与释放的次数将急速下降。

所以干簧管虽然能工作上百万次，其前提是低负载，其工作于高负载条件如大电流或高电压下，是牺牲工作次数也就是其寿命为代价的。而霍尔效应传感器采用半导体材料，如果需要驱动大电流系统，还面外置功率放大器，但对于当前大多数电池供电、低能耗的应用来说，霍尔效应传感器也是理想的选择。

4、干簧管传感器是密封的，因此它能几乎工作于任何环境。对温度环境没有影响，典型的工作温度范围从-50到+150，无特别附加条件、限制或费用。当前的霍尔效应传感器工作温度范围也有较大改善，如霍尼韦尔的SL353，正常工作范围是-40到+80，但是最大额定范围可以从-40到+150。

5、干簧管传感器电气（金属）部分是密封于玻璃外壳中，而玻璃外壳易碎。其抗冲击及震动的能力差，在运送和加工过程中容易受损，加工损耗大，影响产品及寿命。

当安装到印刷电路板（PCB）上时必须注意PCB板的变形、以及干簧管本身金属与玻璃不同的热膨胀特性，这些因素引起的应力可能损伤干簧管的玻璃-金属密封。

所以在PCB板上安装干簧管时，建议形成引线角，并在PCB板与干簧管之间留下适当空间。同时，在焊接特别是手工焊接时，需注意焊接温度与焊接时间等的控制。

6、霍尔传感器越来越小，如霍尼韦尔的SL353，采用S0T-23的封装，连引脚在一起，尺寸在2.8*2.9mm范围内，且不需其他的外围元件。 霍尔传感器加工时可以使用SMT技术，加工成本低，加工过程也不易损坏。

7、干簧管传感器簧片轻而短，采用的是机械结构，有固有频率，不能将干簧管用于比其固有谐振频率以上的场合。当干簧管从30cm以上的高度跌落到硬表面（地面）时，其电气特性（启动、释放等状态）可能被改变。而霍尔效应传感器则不会受到影响，工作更加可靠。

8、干簧管开关从输入到输出有优良的绝缘及开关的绝缘电阻高，其断开时漏电流为零，而霍尔传感器因其半导体结构，漏电流通常不为零，不适合应用到需要0漏电流的场合。

通过上面的比较，我们可以看出，霍尔效应传感器与干簧管都有各自的优点与缺点，它们在很多应用中互换没有技术上的障碍。

干簧管的应用

磁簧开关在手机、程控交换机、复印机、洗衣机、电冰箱、照相机、消毒碗柜、门磁、电磁继电器、电子衡器、液位计、远传煤气表水表、IC卡煤气表水表、电子煤气表水表中都得到很好的应用，电子电路中只要使用自动开关，基本上都可以使用磁簧开关。

汽车：压力传感器，液位传感器，位置传感器，电流传感器，振动探测器，温度探测器。

家电产品：水电气表之计数器，电炒锅电饭锅之温度传感器和位置传感器，空调加湿器等。

健康器材：自行车计速器，跑步器，运动器材之位置开关。

玩具：电子玩具之位置开关控制音乐闪光等效果。

干簧管继电器用于IC万用表，控制系统，数字测试设备。安防系统门窗磁，门锁。

干簧管在汽车行业的应用

干簧管在干簧继电器中的应用

干簧管可应用于干簧继电器。一个线圈内的一个或多个磁簧开关磁簧继电器，以得到多对极点的干簧继电器。

干簧继电器工作电流时使用的是比较低的，并提供高运行速度，良好的性能，这是不可靠的切换由传统的接触，高可靠性和长寿命的非常小的电流。 在20世纪70年代和80年代，以百万计的干簧继电器，用于在电话交流。

尤其是，它们被用来TXE在英国家庭的电话交流切换。 簧片触点周围的惰性气氛中确保氧化将不会影响的接触电阻。 有时使用水银湿簧继电器，尤其是在高速计数电路。

干簧继电器的优点：

(1)体积小，质量轻；

(2)簧片轻而短，有固有频率，可提高接点的通断速度，通断的时间仅为13ms，比一般的电磁继电器快510倍；

(3)接点与大气隔绝，管内有稀有气体，可减少接点的氧化合碳化，并且由于密封，可防止外界有机蒸气和尘埃杂质对接点的侵蚀。

干簧管在油位传感器中的应用

干簧管是各种车用油箱油位传感器的极好替代品，油（液）位传感器共分两类：一类是用滑动电位器为基本检测元件，它是由浮子带动电位器，再用欧姆表检测其阻值，从而达到显示油位的目的，但当油垢覆盖电位器后，其阻值会发生变化，造成误差太大，甚至不能使用，此类油箱传感器成为寿命很短的易损件。

另一类是用电感线圈为基本检测元件。它是用浮子带动电感线圈，改变震当电路的震荡频率，再通过频率计检测其频率来测定油（液）位。但其结构复杂，调试麻烦，成本高，价格贵，不能被广泛使用。所以，利用干簧管寿命长、动作安全可靠、无火花等特性生产的液位传感器，是现用各种车用油箱油位传感器的极好替代品。

干簧管在磁性传感器中的应用

干簧管除了应用于干簧继电器和传感器外，干簧管（磁簧开关）被广泛用于电路控制，尤其是在通信领域。磁簧开关磁铁驱动中常用的机械系统， 接近传感器。 例子是门和窗传感器在防盗报警系统和防篡改方法。

笔记本电脑使用磁簧开关，把笔记本电脑的睡眠/休眠模式，当盖子被关闭。自行车车轮和汽车齿轮的转速传感器使用磁簧开关，简单驱动每个车轮上的磁铁时通过传感器。

以前用于磁簧开关在计算机终端，其中每个键有一个磁铁，通过按压键致动的簧片开关的键盘；正在使用更便宜的开关。 电气和电子踏板键盘所使用的管风琴， 电子琴玩家经常使用磁簧开关，接触的玻璃外壳，保护其不受污垢，灰尘，和其他微粒。

它们也可能被用于控制潜水设备如手电筒或相机，它必须被密封，以保持加压水。

干簧管在高危环境中的应用

干簧管可以为高真空式或惰性气体填充式，干簧管将控制电路通断时触点产生的火花封闭在管身内，使其完全与爆炸性气体和煤尘隔绝，达到防止爆炸、提高安全系数的目的。

干簧管的玻璃管内装有两根强磁性簧片，将此置于管内一端使之以一定间隙彼此相对。玻璃管内封入惰性气体，同时触点部位镀铑或铱，以防止触点的活性化。干簧管利用线圈或永磁体，为簧片诱导出N极和S极，后因这种磁性的吸引力而开始吸合。

当解除磁场时，由于簧片所具有的弹性，触点即刻恢复原状并打开电路。隔爆型干簧管按钮和开关适用于含有爆炸性气体和煤尘的矿井，以及含有爆炸性气体的工厂、船舶等危险场所，用做本质安全型控制电路和非本质安全型控制电路的控制之用

以上知识分享希望能够帮助到大家！