磁感应技术：磁簧开关与霍尔效应开关

磁簧开关和霍尔效应传感器都依赖于磁场，但却满足不同的需求。了解功率效率、可靠性和应用要求如何决定何时使用这两种技术。

“两种不同的磁感应解决方案具有特定应用的关键特性

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简介

最近，由于新的用电标准的出台，磁簧开关的需求大幅增加。磁簧开关技术在无源状态下不耗电，因此适合作为霍尔效应传感器的磁感应替代技术。特别是在低功耗的关键用途上。

磁簧开关的中心磁叶在磁铁处于平行位置时启动。将磁铁平行移动到磁簧开关上可形成单个打开和闭合。

磁簧和霍尔效应技术采用不同的设计理念。两种开关类型都利用外部磁场进行操作。不过，霍尔效应仍需要电路才能工作，并在无源状态下产生输出信号。另一方面，磁簧开关不耗电，只在有磁场的情况下工作。因此，这两种磁性传感技术的一个关键区别在于它们的能效。

霍尔效应传感器有电流流过导体。垂直于电流方向的磁场会导致电流变化。电流的变化激活了霍尔效应。

“磁性位置传感器欧洲、中东和非洲地区产品经理 Martin Reizner 说：”鉴于德国的能源转型和优先提高能源效率的需要，对磁簧开关传感器的需求大大增加。

Reizner 认为这一趋势不会很快结束。”越来越多的传感器制造商选择磁簧技术来降低功耗。家用电器和电池供电设备正在最大程度地转向磁簧开关技术。换句话说，磁簧开关正迅速成为低功耗设计的新磁感应技术选择。

现实情况是”Reizner 补充说：”两种传感技术都有各自的特定用途。他认为，霍尔效应传感器更适合 1 kHz 以上的高速检测。磁簧开关在这方面达到了物理工作极限。相反，Reizner 推荐磁簧开关用于 1 kHz 以下的开关，例如流量计。

磁滞是开关断开点和闭合点之间的差值；是磁簧技术的独特之处。在特定应用中定义开关磁滞，使磁簧开关比霍尔效应传感器更具优势。下面的示例解释了磁滞在水流量计中的应用。

示例：假设磁簧开关触点在距离磁铁 5 mm 的预定拉入点闭合。而触点在 7 毫米处断开或脱开。那么开关滞后等于 2 mm。换言之，5 mm / 7 mm = 0.71 x 100 % = 71 %，这意味着开关将在其释放点的 71 % 处启动。

滞后示例显示开关在 5 毫米处闭合，在 7 毫米处断开。2 毫米的差值被定义为迟滞。

带有桨轮的水流量计就是一个可以设置给定磁滞值的例子。随机水波或振动会导致桨轮轻微移动。因此，桨叶的移动会激活传感器。进而导致错误的水流检测。定义开关滞后可确保在传感器激活之前，水流达到设定的流速。总之，只有磁簧开关滞后才能防止错误的水流读数。相反，霍尔效应传感器会随着水流的移动而激活或关闭。

当带磁铁的拨轮在开关磁滞范围内移动时，磁簧传感器就会检测到水流。

磁簧开关由简单的机械元件制成，与霍尔效应传感器相比，生产成本更低。霍尔传感器的制造要困难得多。需要额外的外部开关和放大电路。此外，还需要温度稳定性、短路保护和功耗。

不过，就小尺寸而言，霍尔效应传感器比磁簧传感器更胜一筹。尽管如此，Standex Detect 现在生产出了世界上最小的磁簧开关，长度不到 4 毫米。因此，紧凑型磁簧开关传感器设计现在可与微型霍尔效应传感器相媲美。

磁簧开关技术可在恶劣环境中可靠运行。密封的玻璃外壳保护磁簧开关不受环境影响。换句话说，灰尘、油、水、化学品和腐蚀都不会影响传感器的工作。此外，磁簧开关还能在 -65°C 至 +150°C 的极热或极冷温度下可靠工作。相比之下，霍尔效应传感器的工作温度范围更窄，仅为 -55°C 至 +125°C。

磁簧开关不需要任何电磁放电（ESD）保护。因此，磁簧开关不会对附近的系统电子设备造成磁干扰。相反，霍尔效应传感器需要磁隔离，因为它们使用恒定电源来发出输出信号。此外，还需要特殊的 ESD 保护以防止电流泄漏。

最后，磁簧开关的绝缘电阻高于 10^15 欧姆，超过霍尔效应传感器。磁簧开关仍会产生低飞腾安培范围的漏电流。不过，这些值非常小，不适用于医疗设备。总之，简单的磁簧开关可以测量极小的电压，并在 50 mΩ 的低接触电阻下工作。远低于霍尔效应所能达到的水平。

此外，磁簧开关在设计上具有很宽的工作范围。开关负载从纳伏 (nV) 到千伏 (kV)，从飞秒安培到安培，最高可达 10 GHz。即使是最小的磁簧开关，也能在无 ESD 保护的情况下隔离高达 1,000 伏特的电压。

总之，根据传感应用的不同，两种开关类型都有其特定的用途。磁簧开关在尺寸、灵敏度和迟滞方面各不相同。所有这些都可以根据特定应用进行改变。霍尔传感器可以通过编程来克服弱点，而磁簧开关则用途更广、更节能。

霍尔效应传感器在 1 kHz 以上的高速 RPM 开关中运行良好。此外，由于没有开关滞后，霍尔的信号重复性更高。尽管如此，霍尔开关在其使用寿命内可运行 5 亿次。不过，磁簧开关在 5 伏负载下可以开关数十亿次。

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