- 已发布 2023年2月10日
- 最后修改 2024年4月19日
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干簧管是什么？干簧管工作原理和干簧管作用介绍
我们的指南主要介绍干簧管作用和干簧管工作原理等内容。
在本指南中，我们将介绍干簧管的基础知识，包括干簧管是什么、干簧管的类型、干簧管工作原理和购买特定用途干簧管时需考虑的因素。看完本指南，您应该对干簧管的应用、干簧管继电器的定义、常开、常闭或转换型干簧管有一定了解。
干簧管****工作原理
干簧管是一种通过磁力驱动的电气开关。驱动力可以通过引入永磁体或通过电磁线圈的电流产生。后一种布置是干簧管继电器的关键所在。
干簧管工作原理是什么？详情如下：
两个单独的导线触点，称为簧片，封装在一个密封的玻璃管或外壳中，用作开关触点。玻璃管内通常充满氮气等惰性气体，以防止随着时间的推移，颗粒堆积导致性能问题。根据安装环境的不同，玻璃管也可以用塑料包裹，以增加韧性。
干簧管是铁磁性的，这意味着它们是由铁基金属制成的，能够快速、轻松地响应磁力。通常由镍和铁的合金组成，一般含52%的镍。为了延长干簧管的使用寿命，通常还会涂上一层更硬的金属。某些类型的干簧管，只有一根导线是铁磁性的，另一根不会移动。两个簧片都是叶片状的，且设计有扁平加宽的接触区域，比单点触点更可靠。
触点上镀有一层微薄的铱、铑或钌涂层，此涂层覆盖在钨、铜或金制成的底层之上。低电阻率银也可作为涂层，一些干簧管甚至会使用水银。附加涂层用于实现优异的电接触。由于触点表面湿润，干簧管在安装时必须保持在特定方向，以防止液态金属在不使用时滴落和桥接触点。
当磁场足够靠近干簧管的外壳时，内部触点会被推到一起或分开。干簧管会根据运动方向接通或断开电路。在常开干簧管（常见的类型）中，两个接触片的位置略有不同，它们之间有一个气隙。这使得它们所连接的电路直到引入磁力才完整。
在常闭干簧管中，触点在静止时已经接触。相反，磁力的引入会推开它们，使电路断开。在任何一种情况下，一个或多个接触叶片的弹簧力都会在不受磁压力的情况下将其恢复到自然位置。
最后，转换型干簧管有三个簧片。它们具有先断后通的功能，这意味着一个触点将打开与另一个触点的连接，然后再关闭与第三个触点的连接。
干簧管符号
干簧管在电路图上的典型符号类似于右侧示意图。
无论给定设备或任务使用哪种特定类型的干簧管，这些干簧管都备受青睐，因为它们为许多常见的设计问题提供了一种通用、智能和经济的解决方案。
了解干簧管的工作原理时需注意的其他重要事项：
- 电路中的开关都有点像移动桥，电流相当于桥上移动的交通量。打开开关，无电流通过；关闭它，电流就会通过它。从这方面而言，干簧管也没什么不同
- 当没有磁铁影响时，干簧管位于其自然默认的任何位置，不以其他方式启动。换句话说，当外部磁场不存在时，它或多或少相当于冗余设备
- 移动触头簧片所需的磁铁的类型和尺寸取决于几个因素，包括干簧管的装配、尺寸和灵敏度，以及将外部磁场带到开关壳体的距离
- 干簧管的主要优点之一是，您不需要对其进行物理操作，这意味着它们可以嵌入并隐藏在设备中。但这通常会导致磁力必须移动更长的距离才能驱动簧片，因此在选择磁铁时需要考虑这一点
- 选择某类型的磁铁是因为它们的磁场强（如钕），而其他类型的磁铁产生的磁场整体较弱，但穿透深度更强（如铁氧体）。开关位置，也是其中一个影响因素
- 干簧管的灵敏度通常以安匝或AT为单位测量，对于常见的用途，其灵敏度通常在10-60范围内。数字越小表示开关越灵敏（越容易启动）
- 干簧管的灵敏度会受到各种因素影响，包括位置、距离、相对于开关的磁铁方向以及磁铁本身的极性。通常而言，需要一定程度的实验才能找到两个组件的合理布置，以获得有效结果
- 当磁铁经过时，多次测试驱动也很重要。磁场对簧片的影响会随着其相对位置的微小变化而不断变化是很常见的，尤其是在更灵敏的开关中。在许多应用中，不精确的磁铁运动会导致问题发生，使开关反复启动和关闭。与开门机构或报警系统相连的传感器就是很好的例子
干簧管作用及应用
干簧管专门设计用于对磁场的存在和不存在作出灵敏响应。这一特点使它适用于许多应用。常见用途包括典型的铁路应用、核心汽车系统和安全设备。
干簧管的日常应用包括：
干簧管相对于其他开关类型的优势
干簧管的其他优点包括：
- 无需实际接触开关即可启动开关
- 与大多数其他电子开关类型相比，功耗更低
- 降低电气干扰的可能性
- 易于在电路外测试，无需先完全接线
- 可靠、耐用、紧凑且实惠（至少在设计用于低压应用时，大多数如此）
- 在灵敏度和精度方面高度可定制
- 机械磨损低，使用寿命长（通常为数百万次，甚至数十亿次的驱动）
- 适用于许多危险环境。干簧管密封的特性代表它们不会腐蚀，且不会在驱动时产生火花
干簧管类型
在网上购买干簧管和配件时，您会发现有各种各样的设计和配置。许多产品销售用于特定的应用程序和场景。需要注意的是，干簧管一般是无源元件，不需要连续的电源来工作。
对于某些专业类型而言，如设计用于触发连续传感作用的霍尔开关（如接近传感器或速度检测器），必须安装在包含各种其他组件和设备的电路上，以按预期执行。这类开关组件需要恒定的电流才能正常工作。
您可能会在网上看到的常见干簧管类型包括：
- Arduino干簧管（模块、计数器、速度计、继电器）
- 防水干簧管
- 电动干簧管
- 数控干簧管
- 磁簧开关
- 磁簧开关
- 大电流干簧管
- 封装型干簧管
- 圆柱形干簧管
- 双稳态干簧管
- 锁紧干簧管
- 转换型干簧管
- Hamlin干簧管
- 霍尔效应传感器
- 小型干簧管
- 微型干簧管
常开和常闭干簧管
上述变体都是专门用于特定用途的干簧管。您还可以选择干簧管的各种尺寸、配置和材料。然而，这些类型的干簧管大致可分为两种基本类型——常开和常闭。
常开干簧管（NO）
这一类型十分常见。常开干簧管在其静止位置时关闭，簧片之间有气隙（因此打开）。磁铁的引入使两个簧片极化，将触点推到一起，完成一个电路，此时允许电流流过开关。当磁场再次移动到足够远的地方时，触点通过其弹性产生的自然弹簧力返回到分开的位置。
常闭干簧管（NC）
常闭干簧管的工作原理与常开干簧管相反。簧片在其自然位置接触，提供闭合电路，并允许电流在没有磁铁的情况下流过开关。引入极性相反的磁场会将触点推开，从而断开电路。
请注意，只需将磁铁永久固定在干簧管外壳上，即可将常开干簧管转变为常闭干簧管。在此示例中，需要引入具有（更强）相反极性的第二块磁铁，以覆盖第一块磁铁的影响。
干簧管继电器是什么？
干簧管继电器电路是一种使用电磁铁控制一个或多个干簧管的电气开关总成。一般使用永磁体来驱动干簧管，而干簧管继电器开关中的磁场是根据通过开关周围的线圈电流产生的。
干簧管继电器通常用于需要同时（或按顺序）启动多个开关的设置中。干簧管继电器以往常用于电话交换系统，但现在更常见于自动测试和电子仪器设备中。
它们还可以承受比大多数标准的单个干簧管更高的电压——高达几千伏。因此，干簧管继电器电路在一些大功率开关应用仍被用作高压继电器。
干簧管的预期寿命
与大多数其他类型开关相比，干簧管的预期寿命通常非常长。材料本身疲劳很少，触点承受的相对较小的机械运动范围远低于其制造金属的固有疲劳极限。
影响干簧管整体寿命的主要因素是工作电压。大多数干簧管设计用于低电流（除非另有明确设计，否则一般低于250V）。您可以购买在单个开关上支持更高电气负载的干簧管，但它们的价格通常更昂贵。
影响干簧管整体寿命或长期可靠性的其他因素包括：
- 接触电弧（通常通过放电）
- 交流与直流负载
- 环境因素-干簧管容易受到振动和冲击
- 其他磁场的干扰
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