干簧管與霍爾器件位置和方向的合理設(shè)計(jì)

干簧管

通常由兩個(gè)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(nèi)平行封裝的簧片頂端留有一定間隙或相互接觸以構(gòu)成開(kāi)關(guān)的常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)。在有無(wú)磁場(chǎng)的環(huán)境中，簧片吸合或斷開(kāi)的狀態(tài)會(huì)發(fā)生。

霍爾元件

基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，當(dāng)磁力線垂直穿過(guò)通電半導(dǎo)體平面時(shí)，在半導(dǎo)體與電流平行的兩個(gè)端面上將形成感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小和電流及磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。

大部分工程師對(duì)干簧管、霍爾元件的認(rèn)知基本停留在概念層面，尤其是當(dāng)你第一次使用時(shí)，或許你拿來(lái)就用，因?yàn)檫@樣的器件太簡(jiǎn)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(wú)磁場(chǎng)時(shí)狀態(tài)切換。通?！澳脕?lái)就用”的做法在樣機(jī)階段不會(huì)出現(xiàn)明顯的問(wèn)題讓你發(fā)覺(jué)，當(dāng)你覺(jué)得這一個(gè)器件僅此而已時(shí)，到了工廠量產(chǎn)10K級(jí)別的大貨統(tǒng)計(jì)的不良率可能會(huì)讓你立馬“翻車”！ 

干簧管的異性磁化

筆者到一個(gè)地產(chǎn)項(xiàng)目考察，帶隊(duì)的人吐槽他們和一家公司買了一批門磁傳感器，來(lái)料檢驗(yàn)使用磁鐵測(cè)試并未有異常，但實(shí)際安裝到客戶門鎖時(shí)，卻大面積“失效”。

我現(xiàn)場(chǎng)拆開(kāi)一個(gè)門磁傳感器，發(fā)現(xiàn)門上的磁鐵正對(duì)著干簧管的簧片觸點(diǎn)。設(shè)計(jì)者忽略了這么一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：干簧管的簧片觸點(diǎn)除了要求被磁化之外，還必須磁化為不同的極性，當(dāng)使用磁鐵正對(duì)著觸點(diǎn)時(shí)，簧片觸點(diǎn)兩端磁化的磁性一致，根據(jù)“磁場(chǎng)同性相斥，異性相吸”的原理，此時(shí)即使磁鐵靠近，簧片也無(wú)法相吸。

因此這就是客戶看到的“失效”現(xiàn)象根因所在。我讓客戶將磁鐵和另外的干簧管裝置錯(cuò)開(kāi)位置，問(wèn)題解決！如下為其他幾種常見(jiàn)安裝方式的優(yōu)劣對(duì)比——

霍爾器件的磁場(chǎng)方向

磁場(chǎng)是一個(gè)立體的場(chǎng)，當(dāng)器件與磁場(chǎng)靠的越遠(yuǎn)時(shí)，越要考究擺放的位置，不同位置的磁鐵對(duì)于霍爾器件穿過(guò)的磁力線方向是不同的。

在一個(gè)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(cè)的是水平面方向的磁場(chǎng)，如Crocus的CT831；有的霍爾器件所檢測(cè)的則是垂直方向上的磁場(chǎng)，比如Will Semiconductor的W2510F

供應(yīng)商可能會(huì)對(duì)你說(shuō)，該霍爾元器件不分極性，但請(qǐng)注意，所謂的極性指的是磁場(chǎng)的N或S，但并不意味著該器件的受磁方向可以不做區(qū)分。對(duì)于垂直檢測(cè)的霍爾器件，如果實(shí)際應(yīng)用中你的磁力線更多是從平面穿過(guò)器件本體的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，該器件會(huì)非常不靈敏，之所以沒(méi)有100%失效的原因，是因?yàn)榇艌?chǎng)本身就是一個(gè)立體面。此時(shí)你或許想要更換磁場(chǎng)距離或器件型號(hào)，但其實(shí)，更關(guān)鍵的是調(diào)整器件的受磁方向！