干簧管與霍爾器件位置和方向的合理設計
2021-2-18 14:43:58??????點擊：
干簧管
通常由兩個軟性的磁片制成,并封裝在充有惰性氣體(如氮、氦等)或真空的玻璃管里,玻璃管內平行封裝的簧片頂端留有一定間隙或相互接觸以構成開關的常開或常閉觸點。在有無磁場的環境中,簧片吸合或斷開的狀態會發生。
霍爾元件
基于霍爾效應的磁傳感器,當磁力線垂直穿過通電半導體平面時,在半導體與電流平行的兩個端面上將形成感應電壓,感應電壓的大小和電流及磁場強度成正比。
大部分工程師對干簧管、霍爾元件的認知基本停留在概念層面,尤其是當你第一次使用時,或許你拿來就用,因為這樣的器件太簡單了——放在電路板上,電源供電(甚至干簧管不需要電源),連接至GPIO口,有無磁場時狀態切換。通常“拿來就用”的做法在樣機階段不會出現明顯的問題讓你發覺,當你覺得這一個器件僅此而已時,到了工廠量產10K級別的大貨統計的不良率可能會讓你立馬“翻車”!
干簧管的異性磁化
筆者到一個地產項目考察,帶隊的人吐槽他們和一家公司買了一批門磁傳感器,來料檢驗使用磁鐵測試并未有異常,但實際安裝到客戶門鎖時,卻大面積“失效”。
我現場拆開一個門磁傳感器,發現門上的磁鐵正對著干簧管的簧片觸點。設計者忽略了這么一個關鍵點:干簧管的簧片觸點除了要求被磁化之外,還必須磁化為不同的極性,當使用磁鐵正對著觸點時,簧片觸點兩端磁化的磁性一致,根據“磁場同性相斥,異性相吸”的原理,此時即使磁鐵靠近,簧片也無法相吸。
因此這就是客戶看到的“失效”現象根因所在。我讓客戶將磁鐵和另外的干簧管裝置錯開位置,問題解決!如下為其他幾種常見安裝方式的優劣對比——
霍爾器件的磁場方向
磁場是一個立體的場,當器件與磁場靠的越遠時,越要考究擺放的位置,不同位置的磁鐵對于霍爾器件穿過的磁力線方向是不同的。
在一個立體面,霍爾的有效面積需要被磁力線穿越。有的霍爾器件所檢測的是水平面方向的磁場,如Crocus的CT831;有的霍爾器件所檢測的則是垂直方向上的磁場,比如Will Semiconductor的W2510F
供應商可能會對你說,該霍爾元器件不分極性,但請注意,所謂的極性指的是磁場的N或S,但并不意味著該器件的受磁方向可以不做區分。對于垂直檢測的霍爾器件,如果實際應用中你的磁力線更多是從平面穿過器件本體的時候,你會發現,該器件會非常不靈敏,之所以沒有100%失效的原因,是因為磁場本身就是一個立體面。此時你或許想要更換磁場距離或器件型號,但其實,更關鍵的是調整器件的受磁方向!
通常由兩個軟性的磁片制成,并封裝在充有惰性氣體(如氮、氦等)或真空的玻璃管里,玻璃管內平行封裝的簧片頂端留有一定間隙或相互接觸以構成開關的常開或常閉觸點。在有無磁場的環境中,簧片吸合或斷開的狀態會發生。
霍爾元件
基于霍爾效應的磁傳感器,當磁力線垂直穿過通電半導體平面時,在半導體與電流平行的兩個端面上將形成感應電壓,感應電壓的大小和電流及磁場強度成正比。
大部分工程師對干簧管、霍爾元件的認知基本停留在概念層面,尤其是當你第一次使用時,或許你拿來就用,因為這樣的器件太簡單了——放在電路板上,電源供電(甚至干簧管不需要電源),連接至GPIO口,有無磁場時狀態切換。通常“拿來就用”的做法在樣機階段不會出現明顯的問題讓你發覺,當你覺得這一個器件僅此而已時,到了工廠量產10K級別的大貨統計的不良率可能會讓你立馬“翻車”!
干簧管的異性磁化
筆者到一個地產項目考察,帶隊的人吐槽他們和一家公司買了一批門磁傳感器,來料檢驗使用磁鐵測試并未有異常,但實際安裝到客戶門鎖時,卻大面積“失效”。
我現場拆開一個門磁傳感器,發現門上的磁鐵正對著干簧管的簧片觸點。設計者忽略了這么一個關鍵點:干簧管的簧片觸點除了要求被磁化之外,還必須磁化為不同的極性,當使用磁鐵正對著觸點時,簧片觸點兩端磁化的磁性一致,根據“磁場同性相斥,異性相吸”的原理,此時即使磁鐵靠近,簧片也無法相吸。
因此這就是客戶看到的“失效”現象根因所在。我讓客戶將磁鐵和另外的干簧管裝置錯開位置,問題解決!如下為其他幾種常見安裝方式的優劣對比——
霍爾器件的磁場方向
磁場是一個立體的場,當器件與磁場靠的越遠時,越要考究擺放的位置,不同位置的磁鐵對于霍爾器件穿過的磁力線方向是不同的。
在一個立體面,霍爾的有效面積需要被磁力線穿越。有的霍爾器件所檢測的是水平面方向的磁場,如Crocus的CT831;有的霍爾器件所檢測的則是垂直方向上的磁場,比如Will Semiconductor的W2510F
供應商可能會對你說,該霍爾元器件不分極性,但請注意,所謂的極性指的是磁場的N或S,但并不意味著該器件的受磁方向可以不做區分。對于垂直檢測的霍爾器件,如果實際應用中你的磁力線更多是從平面穿過器件本體的時候,你會發現,該器件會非常不靈敏,之所以沒有100%失效的原因,是因為磁場本身就是一個立體面。此時你或許想要更換磁場距離或器件型號,但其實,更關鍵的是調整器件的受磁方向!
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