干簧管与霍尔元件对比

1、干簧管与霍尔效应传感器一在电子远传水表中的应用比较1、 使用寿命比较干簧管传感器电子远传水表的使用寿命。干簧管期望的开关寿命为一百万次以上。干簧管开关在无外界磁场作用下，依靠它自身的两个簧片弹力处于断开状态；在外界磁场的作用下两个簧片由于被磁化，在磁力的作用下两个簧片克服弹力相互靠近，当外界磁场强到一定程度时，两个簧片完全克服弹力而相互闭合，此时干簧管开关处于吸合状态；当外界磁场再次减弱到一定值时，干簧管在两个簧片弹力作用下再一次闭合，此时干簧管开关又处于断开状态。干簧管期望的开关寿命是指由于簧片在长时间吸合作用下，簧片失去应有的弹力，即使在较小的磁力作用下（甚至在无外间磁力作用下），簧片也闭

2、合，使干簧管开关处于吸合状态；或其他情况（如簧片触头外层的金属机械磨损故障、软性材料被少量的磁化）下无法在功能参数要求的外界磁力作用下进行正常的开关动作。干簧管期望的开关寿命为一百万次以上，出厂时测试干簧管开关寿命的测试环境为：在一秒钟的时间内测试10到100次，即每次吸合的时间小于0.1秒。上述开关寿命和测试电压及测试电流有关，若测试电压和测试电流上升一些，则开关寿命就相应缩短，所以所有干簧管的开关寿命是指额定的测试电压和测试电流下的寿命。另外，干簧管期望的开关寿命为一百万次是指吸合后0.1秒内马上断开，若每次吸合后过不是马上断开，如过一小时或一天断开，则这样的开关次数是否达到一百万次呢？实

3、际上干簧管的寿命和以下几方面有关：干簧管的簧片逐渐失去弹力而最终导致寿命到期；干簧管的簧片触头外层保护金属因多次接触而磨损后；干簧管的簧片应多次电压和电流作用下而老化。现在我们分析干簧管电子远传水表中的实际环境。干簧管电子远传水表一般在原来的机械水表的基础上改装：把机械水表的0.01吨的小指针换成定制的磁钢指针，在磁钢指针转动的圆周（一周共计360度）边上安装一个或多个干簧管（防止抖动）。当磁钢指针带磁钢的一端转到干簧管附近（干簧管左右各22.5度附近，共计45度左右范围内，我们称之为吸合区）时，干簧管处于吸合状态，当磁针带磁钢的一端转到在其他方位（即上述45度外的315度范围内，我们称之为非

4、吸合区）时，干簧管处于断开状态，干簧管如此一吸合一断开，电子远传水表便发出0.1吨的计数脉冲。由于磁钢指针在360度范围内随机转动，磁钢落在45度吸合区的概率为12.5%（45/360=0.125）,若按概率来计算，干簧管电子远传水表每8天中累计有1天处于吸合状态，每8个放在库房里闲置的干簧管电子远传水表，有1个处于吸合状态。另外以20口径水表的最大流速来计算，0.01吨的指针以最大速度经过吸合区的时间至少要20秒。其实磁钢转到非吸合区时，干簧管的簧片同样被磁化，只是被磁化的程度较小，两个簧片无法完全克服弹力而相互闭合而已，所以此时干簧管同样会消耗吸合寿命。干簧管传感器式电子远传水表中的簧片每

5、次吸合的时间至少为20秒，有可能几个小时（如磁针的带磁钢的一端走到吸合区后，用户几个小时不用水）。每次吸合的时间越长干簧管的簧片逐渐失去弹力的可能性越多，电压和电流作用时间也可能越长，从而对干簧管的寿命影响越大。上面从干簧管传感器和干簧管传感器式电子远传水表的原理上分析了干簧管传感器式电子远传水表使用寿命，实际上在好多自来水公司或房地产公司已使用过许多厂家的干簧管传感器式电子远传水表，许多都在半年到一年后出现成批的故障。若干簧管传感器式电子远传水表的寿命为一年（12个月），则平均每月坏死8%<在近几年在供水行业中有过了很多干簧管电子水表失败的事例，导致了供水行业决策领导层对电子远传表的不

6、信任。霍尔效应传感器式电子远传水表的使用寿命。霍尔效应传感器的开关次数一般也在1百万次以上，但如果和微处理芯片结合使用，由微处理芯片严格控制对霍尔效应传感器的供电时间（如每18秒中只供电0.1秒），确保霍尔效应传感器在电子水表下的通电工作环境和情况和出厂测试时的大致一致，则霍尔效应传感器的寿命可大大延长。另外霍尔效应传感器没有以下两个机械问题：类如干簧管的簧片逐渐失去弹力而最终导致寿命到期；类如干簧管的簧片触头外层保护金属因多次接触而磨损后。若某种霍尔效应传感器的开关寿命1百万次，在设计时不考虑分时供电来缩短霍尔效应传感器的感应时间，则霍尔效应传感器也会受到一定影响。2、 对磁刚的有效磁场范围

7、的比较。干簧管传感器电子远传水表的磁钢特点。水表0.01吨指针所在圆周的直径为12毫米。水表表面的玻璃（6或8毫米）和橡胶垫圈（2到4毫米）一共一般为10毫米，则水表0.01吨指针所在平面到水表的玻璃外表面的距离一般为10毫米。所以若磁钢放在水表0.01吨指针上，干簧管传感器安装在水表的玻璃外表面，则磁钢中心离干簧管传感器的最近距离可到11毫米，最远距离可达16.5毫米（最近距离：最远距离=2:3）。要使干簧管传感器在最近10-12毫米内吸合，并在最远14.5到16.5毫米附近断开，则磁钢的有效磁场范围极小。若由于磁钢吸附铁锈等原因或加工精度导致磁钢的空间磁场分布发生稍微变化，则会造成干簧管传

8、感器误动作。鉴于上述原因，干簧管传感器电子远传水表的改造都要求把干簧管插入到水表表体内或通过磁环耦合传动方式把磁钢移到水表玻璃外。以上两种方式都可把磁钢中心离干簧管传感器的最近距离缩减到3毫米左右，最远距离可达到12毫米（最近距离：最远距离=1:4）。使干簧管传感器在最近3毫米附近45度内吸合，并在最远12毫米附近断开，则磁钢的有效磁场范围较大。因此现有的干簧管传感器电子远传水表的改造都以上述两种方式为主。霍尔效应传感器式电子远传水表的磁钢特点由于霍尔效应传感器输出灵敏度与磁钢的极型有关（参见2000年12月<<今日电子>>中JohnBeigel&Robhall著的“传感器面面观：干簧管与霍尔效应传感器”一文）。对于霍尔元件来讲，受N极的磁场和S极的磁场感应时，输出两个相反的感应电信号。因此霍尔效应传感器可利用极性相反的两个磁钢（磁钢N,和磁钢S）安在0.01吨指针的两个边端，当磁钢N在离干簧管传感器的最近距离时，霍尔效应传感器输出正向信号（此时磁钢S在离干簧管传感器的最远距离）；而当磁钢S在离干簧管传感器的最近距离时，霍尔效应传感器输出反向信号（此时磁钢N在离干簧管传感器的最远距离）。对特定的霍尔效应传感器，磁钢S和磁钢N的磁场强度做到一定值时，霍尔效应传感器输出的正向或反向信号会达到输出的动作阀值，在此基础上把磁钢S和磁钢N的磁