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磁传感技术之: 干簧开关, 霍尔效应传感器

磁传感技术之: 干簧开关, 霍尔效应传感器

“两种不同的磁传感解决方案具有针对特定应用的关键功能”

如果您在某些方面需要帮助,请随时跳到以下任何部分:
介绍
两种不同的磁感应解决方案; 一键区别
功率效率改变了磁传感技术
两种传感技术均满足特定用途
结论
其他资源

介绍

由于新的电源使用标准,最近几年市场对干簧开关的需求已大大增加。 干簧技术无功耗的特点,使其相关产品成为霍尔效应传感器的合适磁传感替代品,特别适合低功耗类应用。

干簧开关如何工作

说明:永磁体与干簧开关的位置平行,并受中心磁瓣的影响。 将磁铁放置在离干簧开关更远的位置,集中在中心凸角上,永磁体平行于干簧开关的平面移动时,产生一次打开和闭合行为。

两种不同的磁感应解决方案; 一键区别

干簧和霍尔效应技术使用不同的设计概念。 两种类型的开关都使用外部磁场进行操作。 但是,霍尔效应在被动状态下仍然需要电路产生输出信号。 相反,干簧开关则不消耗功率,仅在磁场出现的条件下即可工作。 因此,两种磁传感技术之间的关键区别之一就是它们的功耗特点。

霍尔效应传感器原理

霍尔效应传感器的电流流过导体。 垂直于电流方向的磁场会引起电流变化。 电流的变化激活了霍尔效应

功率效率改变了磁传感技术

EMEA磁性传感器产品经理Martin Reizner说:“德国能源转型期间,优先考虑能源效率要求的趋势,使干簧开关传感器的需求大大增加。”

Reizner认为这种趋势不会很快消失。 “越来越多的传感器制造商正在选择干簧技术来降低功耗。” 家用电器和电池供电的设备正在快步转向依赖干簧开关技术的趋势。 换句话说,干簧开关正迅速成为低功耗设计的首选新型磁传感技术产品。

两种传感技术均满足特定用途

 “两种传感技术都有其特定的用途,” Reizner补充说。 他认为霍尔效应传感器更适合于1 kHz以上的高速检测应用。而1 kHz以上时,干簧开关因已达到其物理操作极限而不合适此类应用。 相反,Reizner建议干簧开关更适合于低于1 kHz的开关应用,例如流量计。

磁滞可改善水流检测

磁滞是开关的打开点与闭合点之间的距离差; 是干簧技术独有现象。 在特定应用中磁滞使干簧开关比霍尔效应传感器更具优势。 以下示例说明了在水流量计中如何利用磁滞现象进行检测。.

  • Example: Let’s say the reed switch contacts close at a pre-defined pull-in point of 5 mm from the magnet. And the contacts open or drop-out at 7 mm. Then the switch hysteresis equals 2 mm. In other words, 5 mm / 7 mm = 0.71 x 100 % = 71 % meaning the switch will activate at 71% of its release point
磁滞示例

磁滞示例显示开关在5mm处闭合,在7mm处断开。 2mm差异定义为磁滞。

在水流检测中使用开关磁滞

带叶轮的水流量计,作为示例可以设置给定的磁滞值。 随机的水浪或振动会导致叶轮略微移动。 这样,叶轮的运动激活传感器, 进而导致错误的水流检测。 定义开关磁滞可以确保传感器激活之前水流达到设定的速度。 总之,只有干簧开关磁滞可以防止错误的水流读数。 相反,霍尔效应传感器会随着水的任意流动而启动或关闭。

在水流检测中使用开关磁滞

当带有磁铁的叶轮在开关磁滞内移动时,干簧传感器会检测水流。

世界上最小的干簧开关

干簧开关由简单的机械元件制成,与霍尔效应传感器相比,制造成本低廉。 霍尔传感器制造难度更高,需要额外的外部开关和放大电路,同时要求温度稳定电路,需要短路保护,且有一定的功耗。

然而,霍尔效应传感器相对于干簧传感器在尺寸上更有优势。 不过,斯丹麦德电子能生产出世界上最小的簧片开关,其长度不到4毫米。因此,紧凑的干簧开关传感器设计现在可以与微型霍尔效应传感器竞争。

恶劣环境下的磁传感器可靠性

磁簧开关技术在恶劣的环境中性能可靠。 密封的玻璃外壳可保护干簧开关不受环境影响。 换句话说,灰尘,油,水,化学品,腐蚀物等都不会影响传感器的运行。 此外,磁簧开关在-65°C至+ 150°C的极端高温或低温下均能可靠地运行。 而霍尔效应传感器温度工作范围更窄,在-55°C至+ 125°C之间。

磁隔离

干簧开关不需要任何抗电磁放电(ESD)的保护。 因此,干簧开关不会电磁干扰附近系统的电子设备。 相反,霍尔效应传感器需要磁隔离,因为它们使用恒定的电源来发出输出信号。此外,霍尔传感器需要特殊的ESD保护以防止电流泄漏。

接触电阻

最后,干簧开关的绝缘电阻比霍尔效应的绝缘电阻高10 ^ 15欧姆。 干簧开关仍会在极低的飞安范围内有电流泄露风险,虽然 值很小,但还是不适用于医疗设备。 总之,结构简单的干簧开关可测量微小的电压,并在50mΩ的低接触电阻下工作。远低于霍尔传感器能够工作的最低电压和最低接触电阻。

此外,干簧开关的工作范围非常广泛。 开关负载范围从纳伏(nV)到千伏(kV),从飞安到安培,最高10 GHz。 即使最小的干簧开关也可以隔离高达1,000伏的电压,无需ESD保护。

结论

总而言之,两种开关类型都有各自的特定用途,具体取决于感应应用。 干簧开关具有不同的尺寸,灵敏度和磁滞。 可根据不用应用,选择不同规格的干簧开关。霍尔传感器可以进行编程以克服缺点,干簧开关的用途更加广泛且更加节能。

霍尔效应传感器在1 kHz以上的高速RPM切换中效果很好。 此外,由于无切换磁滞,霍尔传感器信号的可重复性更高。 也就是说,霍尔开关在其生命周期内可运行5亿个周期。 不过,在5伏负载下,干簧开关可以切换数十亿个周期。

作为磁感应行业的专家,斯丹麦德电子专注于定制设计,以满足您复杂的传感需求。 立即联系我们的工程师,为您提供满足您特定需求的最佳传感器。

其他资源

您可以访问官网应用案例页面,了解有关我们的低功耗开关解决方案的更多信息

生产能力&产品解决方案-小功率或零功率切换解决方案

 

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