隆重推出Standex Detect——精密电子领域崭新品牌

Standex Detect隶属于全新更名的Standex Electronics产品系列。我们始终专注于精密干簧开关、传感器和继电器领域,致力于在恰当的时机以最优成本提供精准设计。欢迎阅读我们的新闻稿,深入了解此次变革如何强化我们的全球协作与创新能力。

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干簧开关如何与永久磁铁配合使用?

简介

在传感应用中,干簧开关通常需配合磁铁进行触发驱动。为保障传感器正常运行,必须清晰理解两者间的相互作用机制。传感器可按常开模式、常闭模式、切换模式或自锁模式进行工作。

常开模式下,当磁铁靠近干簧开关时簧片闭合,磁铁远离时簧片断开。
常闭模式下,磁铁靠近时簧片断开,远离时簧片重新闭合。
自锁模式中,簧片可保持断开或闭合的稳定状态:当磁铁首次靠近时,触点状态切换(例如从断开转为闭合),此时移开磁铁,触点仍保持闭合;当带有相反磁极的磁铁再次靠近时,触点才会恢复断开状态。

此时移开磁铁,触点将保持断开状态。再次反转磁极并靠近干簧开关,触点会重新闭合,并在磁铁远离后维持闭合。通过这种方式,即可实现自锁传感器或双稳态传感器的功能。后续图示将阐明使用磁铁时必须注意的准则,请注意磁场是三维分布的。

永久磁铁是驱动干簧开关最常见的磁源。具体驱动方式需根据实际应用确定,常见方法包括:前后平移运动。参见图 19

前后运动

Diagram of a reed switch: a magnetic field from a permanent magnet opens or closes internal metal contacts as the magnet moves, illustrating how reed switches control current flow in various applications. by Standex Detect
图 19.显示干簧开关在前后运动中移动磁铁。

旋转运动

旋转运动(见下图 #20);环形磁铁平行运动(见图 #21)。

Three diagrams show a switch controlled by permanent magnets: top—one magnet, middle—two, bottom—four. Labels indicate if reed switches are open or closed based on magnet positions. Circular arrows show rotation direction. by Standex Detect
图 #20.磁铁旋转运动时使用的干簧开关。

通过运动

Diagram of a reed switch: two metal strips inside a glass tube close under a permanent magnet’s magnetic field (labeled S and N), and open when the magnet moves away. Arrows indicate open and closed positions. Common in reed switch applications. by Standex Detect
图 #21.显示磁簧开关有效通过其中心的圆形磁铁,显示打开和关闭点。

磁屏蔽

使用磁屏蔽来偏转磁通流。见图 #22。

Diagram showing reed switches in operation: a magnetic field from a permanent magnet (S-N) closes the switch, while a shield can block the field to keep it open. End view shows switch states: open and closed. by Standex Detect
图 22.磁屏蔽在干簧开关和永久磁铁之间的作用,分流影响干簧开关开合的磁通线。

枢轴运动

绕轴的枢轴运动。见图 #23。

Diagram showing uses of reed switches: contacts close when a permanent magnet (labeled S N) is nearby, and open when the magnet moves away. Solid lines show closed, dashed lines show open state. by Standex Detect
图 23.图中的旋转磁铁对干簧开关的开合点产生影响。

平行运动

平行运动(见图 #24、图 #25、图 #26、图 #27、图 #28)和上述垂直运动的组合(图 #29、图 #30、图31 和图 #32)。

在具体分析每种方法前,必须理解干簧开关与磁铁在不同相对位置下形成的磁场及其对应的通断区域特性。不同型号的干簧开关以及不同尺寸和强度的磁铁,其实际闭合与断开点可能存在显著差异。首先以磁铁与干簧开关平行放置的情况为例:图24展示了X轴与Y轴方向上的断开与闭合区域。这些区域反映了磁铁沿X轴相对于干簧开关的物理位置关系,而闭合与断开点则对应磁铁沿X轴的移动轨迹(此时磁铁在Y轴方向保持固定)。图中存在三个可使干簧开关闭合的区域,需注意中心区域的磁场强度明显更强,该曲线图从距离角度给出了沿Y轴方向闭合点的相对关系。图中显示的保持区域体现了干簧开关的磁滞特性,不同型号的干簧开关在此方面差异显著。在液位控制应用中,较宽的保持区域可能更具优势,特别是在车辆移动等导致液面持续波动的场景中。采用图24所示的配置方案,能实现离干簧开关最远距离的触发闭合,这种布置具有最佳的磁能利用效率。

Diagram showing a series of reed switches labeled OPEN and CLOSED, with permanent S-N magnets and blue dashed magnetic field lines looping around axes X and Y. Text: Position and movement resulting in one closure and one opening. by Standex Detect
图 #24.图示为磁铁平行通过干簧开关并受中心磁叶影响时的打开、关闭和保持点。
Diagram showing a linear array of permanent magnets labeled OPEN and CLOSED, with blue dashed lines indicating magnetic field patterns and the caption, Position and movement resulting in three closures and three openings in Reed switches applications. by Standex Detect
图 #25.磁铁平行靠近干簧开关时的开合点。在这里,干簧开关将闭合和断开三次。

此外,对于平行运动,如果磁铁和开关足够接近,平行运动可以产生三次闭合和断开,如图 #25 所示。

Diagram showing a lever with permanent magnet poles on either end, indicating positions as “closed” and “open,” with blue dashed lines for magnetic field patterns and axes labeled X and Y. Text reads: Position and movement of reed switches during operation. by Standex Detect
图 #26.磁铁从一个端点平行靠近干簧开关时的闭合和断开示意图。

磁铁在较远处通过干簧开关时,将发生一次闭合和一次断开。另一种用于平行运动的并联应用中的磁铁方法如图 #26 所示,其中闭合点使用较小的外磁畴。

另一种用于平行应用中的磁铁,但具有垂直运动的方法 如图 #27所示,其中闭合点使用较大的内部磁畴。在图 28中,垂直运动使用外磁畴。

Diagram showing the position and movement of a permanent magnet along the X-axis through a coil, illustrating magnetic field lines, with labeled boxes indicating open or closed positions as Reed switches move along the magnetic path. by Standex Detect
图 #27.磁铁与干簧开关平行,但垂直于干簧开关平面运动,并受到中心磁叶的影响时,闭合、保持和打开的过程如图所示。
Diagram showing the movement of a permanent magnet causing alternating open and closed states in reed switches as it moves along the X-axis, with blue dashed lines illustrating the magnetic field pattern. by Standex Detect
图 28.磁铁与干簧开关平行,但垂直于干簧开关平面运动并受外磁叶影响时的闭合、保持和打开情况。

图 29 显示了平行应用中使用的磁铁的另一种方法,但磁铁是垂直运动的。请注意,该视图显示的是 y-z 轴。闭合和打开状态清楚地显示了磁体的几个位置。

图 29.磁铁的运动在 y-z 轴上显示,磁铁平行于干簧开关,但垂直于其平面运动。图中显示了闭合点、保持点和断开点。

图 30 中,磁铁垂直于干簧开关。此处 x-y 轴显示了相对的闭合点、保持点和断开点。磁铁沿 x 轴平行移动,但与 x 轴的距离为 y。这里可以进行两次闭合和打开。

图 30.所示为垂直安装的磁铁平行于干簧开关的开合点。在这里,干簧开关将闭合和断开两次。

图 31 中,磁铁再次垂直于干簧开关。磁铁运动仍然平行,但在 X 轴上并沿 X 轴运动。磁簧开关不会闭合。

图 #31.图中所示为垂直安装的磁铁平行于干簧开关轴线的开合点。在此,干簧开关将闭合和断开两次。

垂直运动

图 32 中,磁铁垂直于干簧开关。这里的 x-y 轴显示了相对的闭合、保持和断开点。磁铁沿 y 轴运动,但从 y 轴移出 x 距离。如图所示,这里可以进行两次闭合和打开。

图 32.图中所示为垂直安装的磁铁通过其端点垂直于干簧开关轴线的开合点。在这里,干簧开关将闭合和断开两次。

根据上述与磁铁位置相关的闭合和断开边界,当磁铁在一个以上的运动轴上移动时,可以设置各种闭合和断开配置。

在一个以上的运动轴上移动时,如旋转运动等,可以设置各种闭合和断开配置。此外,在上述情况下,我们将干簧开关的运动位置固定。

通过固定磁铁和移动干簧开关,如果应用需要,预期的闭合和断开距离将是相同的。一块磁铁中可能存在多个磁极,在这种情况下,闭合点和断开点会发生变化。可能需要通过实验来确定闭合点和打开点。

图 33 中,磁铁与干簧开关垂直。此处 x-y 轴显示的是磁铁沿实际 y 轴的相对运动,而磁铁相对于 x 轴的运动是固定的。此处没有闭合。

图 33.垂直安装的磁铁在垂直于干簧开关的轴线并通过其中心点时没有闭合点。在这种情况下,干簧开关根本不会闭合。

使用偏置磁铁


通过在干簧开关附近设置偏置磁铁,可实现常闭式工作模式。当另一块极性相反的磁铁靠近该磁铁/干簧开关组件时,触点将断开。参见图 34

图 34.可通过磁铁使干簧开关保持偏置闭合状态。当具有相反磁场的第二块磁铁靠近时,干簧开关将断开,从而形成常闭型传感器。

此外,通过使用偏置磁铁可使干簧开关在保持区域(即磁滞区域)工作,从而构成自锁传感器(见图35)。在此配置中,需特别注意偏置磁铁的精确安装位置,且驱动磁铁的活动范围需限定在特定区域。若要在两种双稳态之间切换,则需反转驱动磁铁的极性或移动方向。

图 35. 通过磁铁偏置配置,可将干簧开关设置为自锁传感器。当特定极性的第二块磁铁靠近时,触点闭合且磁铁移开后保持闭合状态;当相反极性的磁铁靠近干簧开关时,触点断开并在磁铁移开后保持断开状态。

Standex Detect 研发的桥接式传感器可实现常开与常闭双工作模式。当铁磁性材料片(如金属门等)靠近传感器时,干簧开关将闭合;当材料片远离时,触点随即断开(见图36)。该桥接传感器无需外部磁铁即可工作(参见 MK02 系列产品)。

图 36. Standex Detect 已设计出一款无需外部磁铁的专利桥接传感器。当该传感器靠近铁磁材料板时,其内部触点将闭合;当材料板移开时,触点随即断开。















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