磁性开关 —— 干簧管的原理和应用

1）干簧管的原理

干簧管（磁簧开关）是一个通过磁场操作的电开关。

干簧管的结构，一般是由两片软磁性的金属簧片，密封在玻璃管内组成；两个簧片中间的间隔很小，如下图所示：

它的工作原理是，当外部有磁场靠近时，在两个簧片被磁化产生不同极性的磁场，当磁场强度足够是，两个簧片就会吸合到一起，这样开关就导通了；当外部磁场远离时，簧片逐渐退磁断开，开关断开。因此，它是一个通过磁场操作的电开关。

（上图展示的是一组常开开关的干簧管结构，也有单刀双掷形式的。本文中都以最常见的一组常开形式的干簧管来讲解）

2）干簧管的安装方向

在使用时，要注意干簧管的安装方向问题。

由干簧管的原理可知，当磁场靠近时，必须使得两个金属簧片磁化为不同的极性，才能使得开关导通，所以，磁场的磁力线必须同时穿过两个簧片，才能使得干簧管导通。

例如，条形磁铁的磁力线如下分布：

则如下图所示，是使用条形磁铁最简单的导通方式：

磁铁南北极与干簧管方向平行，靠近则会使得干簧管导通，远离则会使得干簧管断开。

而如下图所示移动，是不能控制干簧管导通的，它会一直断开：

原因是这样移动时，干簧管的两个簧片磁化后是相同的极性，不会相互吸引，反而会因为同性相斥远离。

可以简单推理磁铁平行于干簧管，从左至右移动时，得到以下形式控制通断的状态：

一些其他常用的安装和使用方式如下图所示：

3）干簧管的特点和应用

干簧管的玻璃管内，密封着惰性气体（也有真空的），因此簧片受潮湿、氧化影响小，接触更可靠；体积小成本低，对结构设计的要求小；由于干簧管的簧片很小，它的接通和断开速度较快，一般比继电器快5~10倍。

通过磁场控制开关，可以应用到一些非接触的电路控制上，如水位开关、洗衣机、电磁炉的门上安装干簧管，可以检测门开启关闭状态。

干簧管的缺点是开关容量小，只能过较弱的电流；外部磁场较弱时触点容易抖动或接触不良；玻璃管怕震动、易碎；焊接时不能用太高的温度，否则容易使簧片变形。