项目七 智能防盗门 - 任务三

《传感器应用》主讲教师：XXX

项目七智能防盗门PART07※霍尔传感器选型与检测※实现霍尔智能门锁07※干簧管传感器选型与检测※实现磁簧开关智能门锁认识霍尔传感器的工作原理和检测方法01掌握Python语言中循环的使用03认识干簧管传感器的工作原理和检测方法02学习目标objective掌握集成应用多个传感器模拟智能门锁04TASKTHREE任务三干簧管传感器选型与检测4任务要求储备知识任务实施任务目标231理解干簧管传感器的结构和工作原理，并了解其分类、特点以及和霍尔磁力传感器的比较，在此基础上通过实验对干簧管传感器进行检测。任务要求4任务要求储备知识任务实施任务目标231TASKTHREE任务三干簧管传感器选型与检测01.理解干簧管传感器的结构和工作原理02.了解干簧管传感器的分类和特点任务目标03.干簧管传感器与霍尔传感器的比较04.干簧管传感器在实际生活中的应用05.掌握检测干簧管传感器的方法4任务要求储备知识任务实施任务目标231TASKTHREE任务三干簧管传感器选型与检测01.干簧管传感器结构和工作原理储备知识02.干簧管的分类03.干簧管的特点04.干簧管传感器与霍尔传感器的比较05.干簧管传感器在实际生活中的应用干式舌簧管01.干簧管传感器结构和工作原理一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小，便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有一种叫金属铑的惰性气体。简称：干簧管平时，玻璃管中的两个簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。图：干簧管内部结构说明图：磁场环境下干簧开关管的闭合示意图图：常见的干簧开关管因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件（也称为磁簧开关），干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等，同时还被广泛使用于各种通信设备中。02.干簧管的分类2.1.按簧片开关以对大气性分类封入型开放型2.2.按接点构造分类属于经常开离型簧片开关。在施加外部磁场时接点才闭合，而在平常时，保持开离状态。A类属于经常闭合型簧片开关。在施加外部磁场时接点才开离，而在平常时，保持闭合状态。B类转接开关型。C类2.3.按机能分类一但起作用以后，即使除掉外部磁场，仍可保持原来状态(双稳定型)。非自行保持型具有可依外部磁场之有无而起作用之特征(单稳定型)。自行保持型2.4.按形状分类大型玻璃管长30～60mm玻璃管径3.5～6mm中型玻璃管长20～30mm玻璃管径2.5～3.5mm小型玻璃管长5～20mm玻璃管径1.5～2.5mm03.干簧管的特点3.1.优点干簧管的优点是其体积小、重量轻，这使得它们易于安装且不显眼。由于操作开关体积很小，因而无需复杂的凸轮或曲柄，所以不会出现金属疲劳现象，保证了几乎无限的使用寿命。并且能够安装在有限的空间里，很适合用于微型设备。磁簧开关和合适的磁铁价格便宜且容易获取。磁簧开关的开关元器件被密封于惰性气体中，不与外界环境接触，这样就大大减少了接点在开、闭过程中由于接点火花而引起的接点氧化和碳化。并防止外界蒸气和灰尘等杂质对接点的侵蚀，工作寿命长。簧片细而短，有较高的固有频率，提高了接点的通断速度，其开关速度要比一般的电磁继电器快5~10倍。3.2.缺点触点和簧片是相当小而精致的，所以它们难以承受高压或大电流。电流过大时，簧片会因过热失去弹性。即开关容量小，接点易产生抖动以及接点接触电阻大。干簧管有电压和电流额定值。虽然功率W=电压I*电流U，同样的功率可能由不同的电压和电流组合得到。切记不要超过额定电流。例如，10V*1A=10W，同时1V*10A=10W，在第二种情况下，电流会太大。如果您要使用大电流，由继电器线圈与磁簧开关组成的继电器电路是更合适的选择。故障排查工序多。故障干簧管需要用专用仪器（如AT值测试器、绝缘耐压测试器、内阻测试器等）检测。不适合误差范围小的产品设计：AT值范围大，从成本角度考虑不能保证批量产品的AT值都相同，并且配套磁石也不尽相同。由于磁簧开关是相当脆弱的，如果引出线焊接到较厚器件上，很容易破损玻璃和密封件。如果你需要弯曲引出线，需要恰当选择引出线的弯曲点。04.干簧管传感器与霍尔传感器的比较干簧管与霍尔效应传感器同属于磁敏元件，并且随着技术的发展，霍尔传感器的应用也越来越广泛。那么在应用中，是选择干簧管还是霍尔效应传感器，我们在此对它们做些比较。VS干簧管霍尔效应传感器霍尔效应传感器一般价格低，随着传感器技术的不断提升，当前的霍尔效应传感器不再需要昂贵的电源电路供电，如霍尼韦尔的SL353，其内部集成了电源电路，工作电压范围可以从2.2VDC到5.5VDC，而成本没有明显升高。而干簧管不需要外部供电，在磁场的作用下即能实现吸合与释放的状态转换。干簧管传感器无磨损元件，但还是机电式结构，其工作寿命取决于弹片的弹性，在低负载时(在10mA及低于5V或更低时)工作可达百万次。而霍尔效应传感器是全电子固态结构，其工作没有次数限制。干簧管传感器开关的触点在导通时有极低的导通电阻，典型值低到50mΩ，能直接开关信号范围从几纳伏到千伏，电流从微安级到安培级。但有一点值得注意的是，干簧管工作电流越高，产生的热量多，温度越高，其弹片的弹性下降，其工作与释放的次数将急速下降。所以干簧管虽然能工作上百万次，其前提是低负载，其工作于高负载条件如大电流或高电压下，是牺牲工作次数也就是其寿命为代价的。而霍尔效应传感器采用半导体材料，如果需要驱动大电流系统，还外置功率放大器，但对于当前大多数电池供电、低能耗的应用来说，霍尔效应传感器也是理想的选择。干簧管传感器是密封的，因此它能几乎工作于任何环境。对温度环境没有影响，典型的工作温度范围从-50℃到+150℃，无特别附加条件、限制或费用。当前的霍尔效应传感器工作温度范围也有较大改善，如霍尼韦尔的SL353，正常工作范围是-40℃到+80℃，但是最大额定范围可以从-40℃到+150℃。干簧管传感器电气（金属）部分是密封于玻璃外壳中，而玻璃外壳易碎。其抗冲击及震动的能力差，在运送和加工过程中容易受损，加工损耗大，影响产品及寿命。霍尔传感器越来越小，如霍尼韦尔的SL353，采用S0T-23的封装，连引脚在一起，尺寸在2.8*2.9mm范围内，且不需其他的外围元件。霍尔传感器加工时可以使用SMT技术，加工成本低，加工过程也不易损坏。干簧管传感器簧片轻而短，采用的是机械结构，有固有频率，不能将干簧管用于比其固有谐振频率以上的场合。当干簧管从30cm以上的高度跌落到硬表面（地面）时，其电气特性（启动、释放等状态）可能被改变。而霍尔效应传感器则不会受到影响，工作更加可靠。干簧管开关从输入到输出有优良的绝缘及开关的绝缘电阻高，其断开时漏电流为零，而霍尔传感器因其半导体结构，漏电流通常不为零，不适合应用到需要0漏电流的场合。干簧管与霍尔传感器都有各自的优点与缺点，它们在很多应用中互换没有技术上的障碍。

通过比较，可以看出05.干簧管传感器在实际生活中的应用干簧管传感器，也称磁簧开关在各行业中都得到很好的应用，电子电路中只要使用自动开关，基本上都可以使用磁簧开关，具体应用举例如下：在汽车制造中，其压力传感器，液位传感器，位置传感器，电流传感器，振动探测器，温度探测器都有干簧管的身影。在家电产品中，干簧管主要应用于水\电\气表之计数器，电炒锅\电饭锅之温度传感器和位置传感器，空调加湿器等。在健康器材中，干簧管在自行车计速器，跑步器，运动器材之位置开关等都有其应用。干簧管可应用于干簧继电器一个线圈内的一个或多个磁簧开关磁簧继电器，以得到多对极点的干簧继电器。常用于——数字测试设备控制系统安防系统中的门\窗磁门锁IC万用表思考练习结合干簧管传感器和继电器模块，实现对双色灯的控制，请大致描述如何接线和实现的效果？4任务要求储备知识任务实施任务目标231TASKTHREE任务三干簧管传感器选型与检测06.使用万用表检测干簧管传感器任务实施07.认识干簧管传感器模块的电路结构06.使用万用表检测干簧管传感器利用教学磁铁，在干簧管传感器附件产生磁场，观察传感器模块上LED灯的变化，同时使用数字万用表测量DO口的输出电压值的变化，操作步骤如下：步骤1：根据引脚说明和连线图连接设备。各设备对应接口如右表说明：T型转接板干簧管传感器5VVCCGNDGND-DO这里，T型转接板的作用是为干簧管传感器供电，为了方便传感器的接入，需要分别将T型转接板上的5V和GND接入面包板上“+”和“-”。供电状态下的干簧管传感器如图所示：图：供电状态下的干簧管传感器步骤2：通过图可见，在通电状态下LED1处于常量状态，表示电源指示灯，而LED2表示开关指示灯，在磁簧开关模块附近放置一块磁铁，将发出绿光，移开磁铁，LED2熄灭。因此，数字万用表选用直流电压的20V档位，红色表笔接DO口，黑色表笔接GND，测量磁铁靠近和远离磁簧开关模块时的电压值，并记录下来。图：干簧管传感器上的LED指示灯和磁簧开关07.认识干簧管传感器模块的电路结构图：干簧管传感器模块电路结构如上图所示，为干簧管传感器模块电路图，其中ReedSwitch为磁簧开关，在这里的作用是在有磁场的情况下导通，无磁场的情况下断开。因此，通过该模块的电路结构可以看出，D1表示电源指示灯，D2表示开关指示灯。LED灯D1和R2电阻构成串联分压电路，D1的作用是电源指示灯，当有外部电源接入时，D1会点亮