操作注意事项

切割和弯曲干簧开关

许多在使用干簧传感器及干簧继电器时选择自行内部制造传感器和/或继电器的用户，常常未能遵循一些确保开关可靠运行的基本预防措施。以下我们将重点阐述用户与制造商必须关注的关键要点。

如若操作不当，对干簧开关的改造可能极具风险。这主要是因为干簧开关引脚的尺寸远大于玻璃封装部分，此时干簧开关的灵敏度与机械强度处于一种平衡状态。倘若引脚尺寸显著小于玻璃封装，则封装应力和玻璃破裂问题将不复存在。然而，为满足干簧开关的灵敏度与功率要求，必须采用较大的干簧引脚。正因如此，必须再三强调：对干簧开关的引脚进行弯折或切割时必须极度谨慎。玻璃封装出现的任何裂纹或碎屑都是已发生损坏的标志。有时即使封装外观完好，内部损伤也可能已经产生。此类情况往往源于封装承受了扭转、侧向或平移应力，这些残余应力会在触点区域形成净作用力，从而影响其动作特性（吸合值与释放值）、接触电阻及使用寿命。。

大多数干簧开关供应商都能使用适当的工具和夹具，在无应力环境中对引线进行增值切割和整形。对用户来说，这往往是最经济的方法，尽管当时看起来并非如此。

很多时候，用户往往会选择自己进行修改，只有在产品出现制造和质量问题后，他们才会回头选择让干簧开关制造商执行增值要求的方法。图 #1 和图 #2说明了切割和/或弯曲干簧开关的正确方法。稍后将详细说明切割和弯曲干簧开关对拉入和拉出特性的影响。

焊接干簧开关

在许多情况下，我们需要对干簧开关进行焊接操作。干簧开关通常镀有合适的可焊性电镀层。在簧片开关的镍/铁引线上也很容易进行焊接。但是，在这两种工艺中，如果操作不当，干簧开关可能会出现应力、开裂、崩裂或断裂。焊接时，离玻璃密封件越远越好。很多时候，这可能是不可能的。如果焊接非常靠近密封件，焊接可能是最危险的。在这种情况下，高达 1,000 °C 的热量会传导至密封件。

由于它首先到达密封圈的一端，而密封圈的另一端可能只有 20 °C。这会在密封件上产生巨大的热梯度，从而以多种方式破坏密封件，所有这些都会导致干簧开关运行故障。见图 #3。

以类似的方式在靠近密封件的地方进行焊接，也能产生同样的效果，只是效果较小，因为焊接温度较低（200°C 至 300°C）。提高成功可能性的两种方法是对干簧开关的引线进行散热（图 4）或对干簧开关和/或组件进行预热。大多数商用波峰焊机在将印刷电路板或组件浸入波峰焊之前都有一个预热区。在此，焊接波前较高的环境温度可减少热冲击，从而降低干簧开关密封件的热梯度。

大多数商用波峰焊机在印刷电路板或组件浸入焊波之前都有一个预热部分。在此，焊接波前的较高环境温度可减少热冲击，从而降低干簧开关密封件的热梯度。

印刷电路板 (PCB)

在印刷电路板上安装干簧产品有时会遇到问题。如果印刷电路板在波峰焊后有挠性，则在将电路板安装到固定位置时可能需要移除挠性。移除挠性部分后，安装干簧开关等产品的孔距可能会发生微小变化。如果安装时没有考虑到这种微小的移动，干簧开关密封件最终将吸收这种移动，从而导致密封应力、玻璃碎裂或开裂。在这方面应小心谨慎，尤其是在使用非常薄的印刷电路板且挠曲或电路板变形很常见的情况下。

使用超声波

与干簧开关连接的另一种方法是超声波焊接。干簧传感器和干簧继电器也可以密封在塑料外壳中，密封过程使用超声波焊接。此外，清洁站也使用超声波焊接。在所有这些地方，干簧开关都可能因超声波频率而损坏。超声波频率从 10kHz 到 250kHz，有时甚至更高。我们不仅要关注干簧开关的谐振频率及其谐波，还要关注干簧开关所在组件的谐振频率。在正确的频率和准确的条件下，会对触点造成严重损坏。如果在上述任何一种情况下使用超声波，都要非常谨慎，并进行详尽的测试，以确保不会与簧片开关发生相互作用或反应。

跌落干簧开关产品

干簧开关、干簧传感器或干簧继电器跌落到硬物上（通常是生产设施的地面）会对干簧开关造成破坏性冲击。应尽量避免 200 Gs 以上的冲击。(见图 5）。将上述任何物品从 30 厘米或以上（大于一英尺）的高度掉落在坚硬的地板上，都可能而且往往会损坏干簧开关，G 力大于 100 G 的情况并不少见。在这种情况下，不仅玻璃密封件会破裂，干簧也会发生巨大变化。在这种情况下，间隙可能会因高 G 力而急剧增大，或者间隙可能会被封闭。在装配工位放置橡胶垫这一简单的预防措施可以消除这些问题。此外，还应向操作员说明，如果励磁产品掉落，在重新测试之前不能使用。

封装干簧开关产品

在采用密封、灌封或塑封工艺对干簧开关进行封装时，可能会对其造成进一步的损伤。无论是使用单组分/双组分环氧树脂、热塑性塑封材料、热固性塑封材料，还是其他封装方式，都可能损害玻璃封接部位。若缺乏缓冲保护，封装材料会直接导致玻璃封接处开裂、崩缺或产生应力。为解决此问题，可在干簧开关与封装材料之间添加能够吸收应力的缓冲材料。另一种方法是选用与干簧开关线性热膨胀系数相匹配的封装材料，从而减少温度波动引起的应力。但需注意，此方法并未考虑大多数环氧树脂及封装材料在固化阶段产生的收缩效应。

有时，将两种方法结合起来可能是密封带有干簧开关的产品的最佳方法。

温度影响和机械冲击

若干簧开关在实际应用中可能经历自然发生的温度循环或温度冲击，这些因素必须纳入考量。同样，若处理不当，因材料线性热膨胀系数差异导致温度变化时产生的形变，将对干簧开关产生应力影响。我们所有的干簧传感器与继电器均经过专门设计，能够耐受温度变化与机械冲击。通过严格的高低温循环、热冲击及机械冲击等可靠性测试，我们已从产品中消除了潜在的设计缺陷。

干簧开关的触点额定值取决于开关尺寸、间隙尺寸（或安匝额定值）、触点材料及玻璃管内部气体环境。为在特定负载下获得最长使用寿命，可能需要采取预防措施。

由于干簧开关是一种具有运动部件的机械装置，在某些情况下其寿命会因触点磨损而缩短。当切换空载或低电压负载（如低于5V@10mA或更小电流）时，触点几乎不发生磨损。在此条件下，可预期并实现超过数十亿次的操作寿命。而在10伏特电压范围内切换时，触点磨损会显著加剧，磨损程度取决于所切换的电流大小。一般而言，切换10V@10mA负载时，可预期5000万至2亿次的操作寿命。若需在此类工况下延长使用寿命且无法避免实际负载切换，采用汞润触点可能是理想的解决方案。这类触点表面附有微量汞，能完全避免金属在触点间的净转移。即使切换数百伏特电压、数十毫安电流的”带电”负载，使用汞润触点的干簧开关在大多数情况下仍能保持数十亿次的操作寿命。

始终建议切换纯直流负载。我们寿命测试章节中所示的所有数据均在此条件下获取。应避免切换带有超前或滞后功率因数的负载。

快速断开负载会产生极高的感应电压，进而引发电弧。这将在触点表面造成烧蚀。

当触点接入整体呈容性负载时，闭合瞬间会产生浪涌电流。根据总电容量、工作电压及串联电阻的不同，可能导致触点损坏甚至粘连。

钨丝灯（尤其常见于汽车领域，是干簧开关的常用负载）因其冷态灯丝特性，在启动时会产生浪涌电流。一旦灯被点亮，灯丝电阻会迅速升高，从而使电流减小。通常，浪涌电流可达稳态电流的10至20倍。了解冷态灯丝电阻对于确定浪涌电流的大小至关重要。在同一电路中增加适当的串联电阻，可以显著延长开关的使用寿命。

电容和电感负载

在切换任何电压和电流时，线路中都可能在一定程度上存在杂散电容。在闭合并切换特定电压和电流的过程中，最初的50纳秒最为关键（参见图1），此时将发生精确的电弧放电。如果切换电路中存在显著量的杂散电容（具体影响取决于所切换的电压大小），则可能产生更强的电弧，从而缩短开关寿命。

切换任何较大电压时，在电路中接入快速电流探头来精确观测最初50纳秒内的切换情况，始终是明智之举。一般而言，当切换电压超过50伏特时，即使50皮法或更小的分布电容也可能对预期寿命产生显著影响。若干簧开关通过长电缆远程操作，该电缆会起到类似长距离分布电容的作用。屏蔽层及其他潜在的容性元件也会增加电容，从而产生高浪涌电流。

当敏感电路中存在或邻近存在线路电压时，需格外谨慎。这些电压可能耦合到电路中，严重影响产品寿命。通常人们会将寿命缩短归咎于干簧开关的故障，但实际上，这往往是电路中未能预见的条件所导致的结果。

保护电路

在上述条件下，可通过增设保护电路来最大限度减少切换瞬间的金属转移现象，但无法完全消除。图2所示电路即为典型保护方案。该电容可能仅为数皮法（源于杂散电容），也可能是实际容值在毫法范围内的电容元件。电子电路中的电容器存储电荷，其固有特性是倾向于尽可能快地释放全部电荷。若电流回路中不存在电阻或阻抗阻碍，这种情况必然会发生。

闭合干簧开关触点时，应避免或尽量减小浪涌电流。若电路允许直接在干簧开关线路中串联电阻，这通常是最佳选择。如图3所示，电阻值越高效果越好。在电路中使用电感器或增加电感量同样有效，因为电感器能初始抑制电流流动，从而降低浪涌电流。但必须精确计算以实现平衡，避免电感量过大——这不仅会削弱保护效果，还会在触点断开时引发新问题。切换继电器、电磁阀、线圈驱动计数器、小型电机等感性负载或感性电路时，均需配置保护电路以延长干簧触点寿命（参见图8）。

浪涌电流负载

灯负载在初始接通时也可能产生高浪涌电流。小型灯泡通常使用钨丝，初始接通时的浪涌电流可达正常工作电流的10倍（参见图4）。在灯具回路中串联电阻可显著降低浪涌电流，这对延长干簧开关寿命具有重要作用。

另一种方法如图4所示，在触点两端并联电阻。这种方式能使微小电流持续通过灯丝，保持其热态和高阻值状态。该电流需精确平衡，以确保灯丝不进入”发光”状态。当干簧开关被激活时，所切换的电流将接近其稳态电流值。

• 使用和温度注意事项
  • 有关建议的存储和工作温度，请参阅各个数据表。
  • 确保在规定的环境限制内使用传感器。
• 安装说明
  • 安装传感器时务必避免变形。安装时避免过度用力或震动。
  • 防止在安装过程中损坏连接电缆。
• 环境保护
  • 暴露在紫外线、盐水和阳光直射下会使传感器外壳和电缆老化。
  • 对于室外或恶劣环境，请使用由专用耐候材料制成的传感器。

• 磁场干扰
  • 避免将传感器安装在外部磁场附近。
  • 不要将干簧传感器安装在铁磁性材料上或与铁磁性材料一起安装。
  • 使用黄铜圆柱头螺栓进行安装。避免使用沉头紧固件，以免损坏安装槽或孔。
• 焊接指南
  • 波峰焊：最高 260°C，5 秒钟。
  • 回流焊接：遵循焊膏制造商推荐的温度曲线。
  • 始终考虑工艺中涉及的所有元件的温度限制。
• 冲击灵敏度
  • 机械冲击（如传感器掉落）可导致立即或延迟故障。
  • 在运输和安装过程中要小心处理。