幹簧管(Reed Switch)也稱舌簧管或磁簧開關,是一種磁敏的特殊開關,是乾簧繼電器和接近開關的主要部件。幹簧管於1936年由貝爾電話實驗室的沃爾特。埃爾伍德(Walter B. Ellwood)發明,他本人於1940年6月27日在美國申請專利,專利號為2264746。
簡介
幹簧管通常有兩個軟磁性材料做成的、無磁時斷開的金屬簧片觸點,有的還有第三個作為常閉觸點的簧片。這些簧片觸點被封裝在充有惰性氣體(如氮、氦等)或真空的玻璃管裡,玻璃管內平行封裝的簧片端部重疊,並留有一定間隙或相互接觸以構成開關的常開或常閉觸點。幹簧管比一般機械開關結構簡單、體積小、速度高、工作壽命長;而與電子開關相比,它又有抗負載衝擊能力強等特點,工作可靠性很高。工作原理
幹簧管的工作原理非常簡單,兩片端點處重疊的可磁化的簧片、密封於一玻璃管中,兩簧片分隔的距離僅約幾個微米,玻璃管中裝填有高純度的惰性氣體,在尚未操作時,兩片簧片並未接觸、外加的磁場使兩片簧片端點位置附近產生不同的極性, 結果兩片不同極性的簧片將互相吸引並閉合。依此技術可做成非常小尺寸體積的切換組件,並且切換速度非常快速、且具有非常優異的信賴性。永久磁鐵的方位和方向確定何時以及多少次開關打開和關閉。
如此形成一個轉換開關:當永久磁鐵靠近幹簧管或繞在幹簧管上的線圈通電形成的磁場使簧片磁化時,簧片的觸點部分就會被磁力吸引,當吸引力大於簧片的彈力時,常開接點就會吸合;當磁力減小到一定程度時,接點被簧片的彈力打開。
構建
簧片觸點
良好的電氣連接是通過對兩個簧片的接觸部分進行鍍一層很厚的非磁性貴金屬來實現的,低電阻率的銀比耐腐蝕的金更適合做為鍍層材料[1].同樣也有使用水銀的濕簧管,濕簧管的觸點必須成對安裝使用。
兩個簧導線製成鎳/鐵(鎳鐵)合金(52%的鎳)。
受影響的,通過磁場的磁簧引線必須是鐵磁性的。
三種最流行的材料性質,容易退火的鐵磁性:鐵,鈷和鎳。
兩個簧片觸點的尖端是鍍或濺射銠,釕或銥。
玻璃密封性
用於甲玻璃管的外封裝,其溫度膨脹係數(TCE)完全匹配的NiFe合金。
在玻璃管的兩端部被加熱和玻璃熔化,形成氣密密封涵蓋兩端。
在玻璃封接過程中玻璃腔通常是填充有惰性氣體(通常為氮氣)或腔體,可能會產生真空,抽真空。該真空通常支持高電壓開關(超過1000伏特)。
工作特性
斷開(PI,Pull In) 磁簧開關接觸點接近
吸合(DO,Drop Out)是打開磁簧開關接觸點
大多數公司測量安培匝(AT)的簧片開關
優點和缺點
優點
幹簧管的優點[2]是其體積小、重量輕,這使得它們易於安裝且不顯眼。由於操作開關體積很小,因而無需複雜的凸輪或曲柄,所以不會出現金屬疲勞現象,保證了幾乎無限的使用壽命。並且能夠安裝在有限的空間裡,很適合用於微型設備。磁簧開關和合適的磁鐵價格便宜且容易獲取。幹簧管最主要的是一種非接觸式的密封開關。
磁簧開關的開關元器件被密封於惰性氣體中,不與外界環境接觸,這樣就大大減少了接點在開、閉過程中由於接點火花而引起的接點氧化和碳化。並防止外界蒸氣和灰塵等雜質對接點的侵蝕。工作壽命長。
簧片細而短,有較高的固有頻率,提高了接點的通斷速度,其開關速度要比一般的電磁繼電器快5~10倍。
缺點
首先,觸點和簧片是相當小而精緻的,所以它們難以承受高壓或大電流。電流過大時,簧片會因過熱失去彈性。即開關容量小,接點易產生抖動以及接點接觸電阻大。
幹簧管有電壓和電流額定值。雖然功率W=電壓I*電流U,同樣的功率可能由不同的電壓和電流組合得到。切記不要超過額定電流。例如,10V*1A = 10W,同時1V*10A=10W,在第2種情況下,電流會太大。如果您要使用大電流,由繼電器線圈與磁簧開關組成的繼電器電路是更合適的選擇。
|