什么是干簧管

        所謂的開(kāi)關(guān)就是使電路開(kāi)通或者使之?dāng)嗦罚猿酥坝眠^(guò)的機(jī)械式switch，繼電器，電晶體等等，還有一種叫做干簧管，也稱之為磁簧開(kāi)關(guān)(Magnetic Reed Switch)。干簧管（磁簧開(kāi)關(guān)）是一個(gè)通過(guò)所施加的磁場(chǎng)操作的電開(kāi)關(guān)。它于1936年由貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的沃爾特.埃爾伍德（Walter B. Ellwood）發(fā)明，他本人于1940年6月27日在美國(guó)申請(qǐng)專利，專利號(hào)為2264746。  基本型式是將兩片磁簧片密封在玻璃管內(nèi)，兩片雖重疊，但中間間隔有一小空隙。當(dāng)外來(lái)磁場(chǎng)時(shí)將使兩片磁簧片接觸，進(jìn)而導(dǎo)通。 一旦磁體被拉到遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)，磁簧開(kāi)關(guān)將返回到其原來(lái)的位置。

干簧管(磁簧開(kāi)關(guān))原理

          干簧管的工作原理非常簡(jiǎn)單，兩片端點(diǎn)處重迭的可磁化的簧片(通常由鐵和鎳這兩種金屬所組成的)密封于一玻璃管中，兩簧片呈交迭狀且間隔有一小段空隙(僅約幾個(gè)微米)，這兩片簧片上的觸點(diǎn)上鍍有層很硬的金屬，通常都是銠和釕，這層硬金屬大大提升了切換次數(shù)及產(chǎn)品壽命。玻璃管中裝填有高純度的惰性氣體(如氮?dú)?，部份干簧開(kāi)關(guān)為了提升其高壓性能，更會(huì)把內(nèi)部做成真空狀態(tài)。

          干簧片的作用相當(dāng)與一個(gè)磁通導(dǎo)體。在尚未操作時(shí)，兩片簧片并未接觸；在通過(guò)永久磁鐵或電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，外加的磁場(chǎng)使兩片簧片端點(diǎn)位置附近產(chǎn)生不同的極性, 當(dāng)磁力超過(guò)簧片本身的彈力時(shí)，這兩片簧片會(huì)吸合導(dǎo)通電路；當(dāng)磁場(chǎng)減弱或消失后,干簧片由于本身的彈性而釋放，觸面就會(huì)分開(kāi)從而打開(kāi)電路。

基本的全密封形態(tài) Form A ( 常開(kāi) ) 磁簧開(kāi)關(guān)的基本結(jié)構(gòu)與組件

         以上描述的是Form A (常開(kāi) (N.O.)或單刀單擲 (SPST) 干簧開(kāi)關(guān)。 Form B 是代表一個(gè)常閉開(kāi)關(guān)，F(xiàn)orm C (單向雙擲(SPDT))是代表一個(gè)開(kāi)關(guān)帶有一個(gè)共用簧片，一個(gè)常開(kāi)片和一個(gè)常閉片(見(jiàn)下圖)。

Form C (單刀雙擲 (SPDT) 三個(gè)簧片的磁簧開(kāi)關(guān)的基本結(jié)構(gòu)。

         可切換的簧片，在沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)是與常閉片接觸，當(dāng)足夠強(qiáng)度的磁場(chǎng)產(chǎn)生時(shí),該簧片會(huì)移向常開(kāi)片，而常開(kāi)片與常閉片都是固定不動(dòng)的。這兩固定片與可擺動(dòng)切換的簧片均為鐵磁片，只是常閉的干簧片觸點(diǎn)表面部份是由非磁性的金屬熔焊于干簧片上的。置于磁場(chǎng)下時(shí)，兩旁位于常開(kāi)與常閉的固定片具相同極性，且和可擺動(dòng)簧片極性相反，常閉端的非磁性金屬會(huì)隔離磁通，因此當(dāng)常開(kāi)端與可擺動(dòng)簧片之間的磁力夠大時(shí), 擺動(dòng)簧片將與常開(kāi)片接觸閉合。

         通常有兩種方式可以令干簧管（磁簧開(kāi)關(guān)）的干簧片吸合：

• 使用永久性磁鐵

干簧開(kāi)關(guān)在永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)下之基本操作情況，兩簧片呈相反極性
而在兩簧片間產(chǎn)生足夠的吸力而互相接觸

• 使用外加線圈

將磁簧開(kāi)關(guān)放置在線圈中心軸位置，磁場(chǎng)在這部份是最強(qiáng)的
兩干簧片呈相反極性，在兩簧片間產(chǎn)生足夠的吸力而互相接觸

        如上圖所示，當(dāng)有一個(gè)永久 磁鐵接近磁簧開(kāi)關(guān)時(shí)，此兩片簧片會(huì)被磁化成可相互吸引的不同極性，當(dāng)磁場(chǎng)夠大時(shí)，可讓兩簧片間產(chǎn)生足夠的吸引力而互相接觸。干簧片都是經(jīng)過(guò)回火處理的，以 便消除剩磁，所以當(dāng)磁場(chǎng)退去后，在干簧片上的磁場(chǎng)隨即消失。如果有任何殘留的磁力存在于干簧片上，干簧開(kāi)關(guān)的特性就會(huì)改變，在制造過(guò)程中，適當(dāng)?shù)闹瞥毯屯?火處理是非常重要的。

         根據(jù)干簧管的特性，磁簧開(kāi)關(guān)可做成非常小尺寸體積的切換組件，并且切換速度非常快速、且具有非常優(yōu)異的信賴性。永久磁鐵的方位和方向確定何時(shí)以及多少次開(kāi)關(guān)打開(kāi)和關(guān)閉。

干簧管（磁簧開(kāi)關(guān)）分類

      干簧管與一般之繼電器最大不同之點(diǎn)如下：

• 電氣電路與磁場(chǎng)回路使用同一媒體(簧片)。
• 由于開(kāi)關(guān)與線圈互相分離，故可利用永久磁場(chǎng)加以驅(qū)動(dòng)，僅要將接點(diǎn)部封入時(shí)，極為容易進(jìn)行。

種類依不同的觀點(diǎn)所分類如下：

按簧片開(kāi)關(guān)以對(duì)大氣性分類

• 封入型
• 開(kāi)放型

按接點(diǎn)構(gòu)造分類

• A型：屬于經(jīng)常開(kāi)離型簧片開(kāi)關(guān)。 在施加外部磁場(chǎng)時(shí)接點(diǎn)才閉合，而在平常時(shí)，保持開(kāi)離狀態(tài)。
• B型：屬于經(jīng)常閉合型簧片開(kāi)關(guān)。 在施加外部磁場(chǎng)時(shí)接點(diǎn)才開(kāi)離，而在平常時(shí)，保持閉合狀態(tài)。
• C型：轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)型。

按機(jī)能分類

• 非自行保持型：具有可依外部磁場(chǎng)之有無(wú)而起作用之特征(單穩(wěn)定型)。
• 自行保持型：一但起作用以后，即使除掉外部磁場(chǎng)，仍可保持原來(lái)狀態(tài)(雙穩(wěn)定型)。

按形狀分類

• 大型：玻璃管長(zhǎng)30～60mm，玻璃管徑3.5～6mm。
• 中型：玻璃管長(zhǎng)20～30mm，玻璃管徑2.5～3.5mm。
• 小型：玻璃管長(zhǎng)5～20mm，玻璃管徑1.5～2.5mm。

另外，對(duì)于簧片之形狀，接點(diǎn)部之構(gòu)造等，常有不同的設(shè)計(jì)，但只要是使用簧片，均屬于簧片開(kāi)關(guān)之范圍。

干簧管應(yīng)用

        干簧管在家電、汽車、通訊、工業(yè)、醫(yī)療、安防等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。除此之外，還可應(yīng)用于其它在傳感器及電子器件，如液位計(jì)、門磁、干簧繼電器等。

        我們?cè)诖撕?jiǎn)單介紹四類產(chǎn)品及行業(yè)應(yīng)用，以便大家更深入地了解：干簧管可用于簧片繼電器、油位傳感器和接近傳感器（磁性傳感器）。

干簧繼電器

        干簧管可應(yīng)用于干簧繼電器。一個(gè)線圈內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)磁簧開(kāi)關(guān)磁簧繼電器。 干簧繼電器工作電流時(shí)使用的是比較低的，并提供高運(yùn)行速度，良好的性能，這是不可靠的切換由傳統(tǒng)的接觸，高可靠性和長(zhǎng)壽命的非常小的電流。 在20世紀(jì)70年代和80年代，以百萬(wàn)計(jì)的干簧繼電器，用于在電話交流 。 尤其是，它們被用來(lái)TXE在英國(guó)家庭的電話交流切換。 簧片觸點(diǎn)周圍的惰性氣氛中確保氧化將不會(huì)影響的接觸電阻。 有時(shí)使用水銀濕簧繼電器，尤其是在高速計(jì)數(shù)電路。

油位傳感器

        干簧管目前是各種車用油箱油位傳感器的極好替代品，目前現(xiàn)有的技術(shù)中，油（液）位傳感器共分兩類：一類是用滑動(dòng)電位器為基本檢測(cè)元件，它是由浮子帶動(dòng)電位器，再用歐姆表檢測(cè)其阻值，從而達(dá)到顯示油位的目的，但當(dāng)油垢覆蓋電位器后，其阻值會(huì)發(fā)生變化，造成誤差太大，甚至不能使用，此類油箱傳感器成為壽命很短的易損件。

        另一類是用電感線圈為基本檢測(cè)元件。它是用浮子帶動(dòng)電感線圈，改變震當(dāng)電路的震蕩頻率，再通過(guò)頻率計(jì)檢測(cè)其頻率來(lái)測(cè)定油（液）位。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試麻煩，成本高，價(jià)格貴，不能被廣泛使用。所以，利用干簧管壽命長(zhǎng)、動(dòng)作安全可靠、無(wú)火花等特性生產(chǎn)的液位傳感器,是現(xiàn)用各種車用油箱油位傳感器的極好替代品。

磁性傳感器

        干簧管除了應(yīng)用于干簧繼電器和傳感器外，干簧管（磁簧開(kāi)關(guān)）被廣泛用于電路控制，尤其是在通信領(lǐng)域。磁簧開(kāi)關(guān)磁鐵驅(qū)動(dòng)中常用的機(jī)械系統(tǒng)， 接近傳感器 。 例子是門和窗傳感器在防盜報(bào)警系統(tǒng)和防篡改方法。

        筆記本電腦使用磁簧開(kāi)關(guān)，把筆記本電腦的睡眠/休眠模式，當(dāng)蓋子被關(guān)閉。 自行車車輪和汽車齒輪的轉(zhuǎn)速傳感器使用磁簧開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)每個(gè)車輪上的磁鐵時(shí)通過(guò)傳感器。 以前用于磁簧開(kāi)關(guān)在計(jì)算機(jī)終端，其中每個(gè)鍵有一個(gè)磁鐵，通過(guò)按壓鍵致動(dòng)的簧片開(kāi)關(guān)的鍵盤;正在使用更便宜的開(kāi)關(guān)。 電氣和電子踏板鍵盤所使用的管風(fēng)琴 ， 電子琴玩家經(jīng)常使用磁簧開(kāi)關(guān)，接觸的玻璃外殼，保護(hù)其不受污垢，灰塵，和其他微粒。 它們也可能被用于控制潛水設(shè)備如手電筒或相機(jī)，它必須被密封，以保持加壓水。

        干簧管也能用于如電腦散熱風(fēng)扇和磁盤驅(qū)動(dòng)器。 由于便宜的霍爾效應(yīng)傳感器面世，他們更換簧片開(kāi)關(guān)，并給予較長(zhǎng)的使用壽命。最近一個(gè)時(shí)期，固態(tài)霍爾效應(yīng)傳感器已取代磁簧開(kāi)關(guān)。

干簧管在高危環(huán)境的應(yīng)用

       干簧管可以為高真空式或惰性氣體填充式，干簧管將控制電路通斷時(shí)觸點(diǎn)產(chǎn)生的火花封閉在管身內(nèi)，使其完全與爆炸性氣體和煤塵隔絕，達(dá)到防止爆炸、提高安全系數(shù)的目的。

     干簧管的玻璃管內(nèi)裝有兩根強(qiáng)磁性簧片，將此置于管內(nèi)一端使之以一定間隙彼此相對(duì)。玻璃管內(nèi)封入惰性氣體，同時(shí)觸點(diǎn)部位鍍銠或銥，以防止觸點(diǎn)的活性化。干簧管利用線圈或永磁體，為簧片誘導(dǎo)出N極和S極，后因這種磁性的吸引力而開(kāi)始吸合。

       當(dāng)解除磁場(chǎng)時(shí)，由于簧片所具有的彈性，觸點(diǎn)即刻恢復(fù)原狀并打開(kāi)電路。隔爆型干簧管按鈕和開(kāi)關(guān)適用于含有爆炸性氣體和煤塵的礦井，以及含有爆炸性氣體的工廠、船舶等危險(xiǎn)場(chǎng)所，用做本質(zhì)安全型控制電路和非本質(zhì)安全型控制電路的控制之用。