干簧管也稱舌簧管或磁簧開關(guān)，是一種磁敏的特殊開關(guān)，于1936年由貝爾電話實驗室的沃爾特·埃爾伍德發(fā)明。基本型式是將兩片磁簧片密封在玻璃管內(nèi)，兩片雖重疊，但中間間隔有一小空隙。當(dāng)外來磁場時將使兩片磁簧片接觸，進而導(dǎo)通。 一旦磁體被拉到遠離開關(guān)，磁簧開關(guān)將返回到其原來的位置。

干簧管是干簧繼電器和接近開關(guān)的主要部件。它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或真空的玻璃管里，玻璃管內(nèi)平行封裝的簧片端部重疊，并留有一定間隙或相互接觸以構(gòu)成開關(guān)的常開或常閉觸點。

干簧管比一般機械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關(guān)相比，它又有抗負載沖擊能力強的特點，工作可靠性很高。

干簧管的結(jié)構(gòu)及工作原理

干簧管的工作原理非常簡單，兩片端點處重迭的可磁化的簧片(通常由鐵和鎳這兩種金屬所組成的)密封于一玻璃管中，兩簧片呈交迭狀且間隔有一小段空隙(僅約幾個微米)，這兩片簧片上的觸點上鍍有層很硬的金屬，通常都是銠和釕，這層硬金屬大大提升了切換次數(shù)及產(chǎn)品壽命。玻璃管中裝填有高純度的惰性氣體(如氮氣)，部份干簧開關(guān)為了提升其高壓性能，更會把內(nèi)部做成真空狀態(tài)。

干簧片的作用相當(dāng)與一個磁通導(dǎo)體。在尚未操作時，兩片簧片并未接觸；在通過永久磁鐵或電磁線圈產(chǎn)生的磁場時，外加的磁場使兩片簧片端點位置附近產(chǎn)生不同的極性, 當(dāng)磁力超過簧片本身的彈力時，這兩片簧片會吸合導(dǎo)通電路；當(dāng)磁場減弱或消失后,干簧片由于本身的彈性而釋放，觸面就會分開從而打開電路。

基本的全密封形態(tài) Form A ( 常開 ) 磁簧開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)與組件

以上是Form A (常開 (N.O.)或單刀單擲 (SPST) 干簧開關(guān)。 Form B 是代表一個常閉開關(guān)，F(xiàn)orm C (單向雙擲(SPDT))是代表一個開關(guān)帶有一個共用簧片，一個常開片和一個常閉片(見下圖)。

Form C (單刀雙擲 (SPDT) 三個簧片的磁簧開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)。

可切換的簧片，在沒有磁場時是與常閉片接觸，當(dāng)足夠強度的磁場產(chǎn)生時,該簧片會移向常開片，而常開片與常閉片都是固定不動的。這兩固定片與可擺動切換的簧片均為鐵磁片，只是常閉的干簧片觸點表面部份是由非磁性的金屬熔焊于干簧片上的。

置于磁場下時，兩旁位于常開與常閉的固定片具相同極性，且和可擺動簧片極性相反，常閉端的非磁性金屬會隔離磁通，因此當(dāng)常開端與可擺動簧片之間的磁力夠大時, 擺動簧片將與常開片接觸閉合。

通常情況下，令干簧開關(guān)的干簧片吸合方式有兩種：1、使用永久性磁鐵； 2、使用外加線圈。

干簧開關(guān)管在磁場下閉合

干簧開關(guān)在永久磁鐵產(chǎn)生的磁場下之基本操作情況，兩簧片呈相反極性, 而在兩簧片間產(chǎn)生足夠的吸力而互相接觸。

干簧開關(guān)管在磁場下閉合

將干簧開關(guān)放置在線圈中心軸位置，磁場在這部份是最強的，兩干簧片呈相反極性，在兩簧片間產(chǎn)生足夠的吸力而互相接觸。

當(dāng)有一個永久磁鐵接近干簧開關(guān)時，此兩片簧片會被磁化成可相互吸引的不同極性，當(dāng)磁場夠大時，可讓兩簧片間產(chǎn)生足夠的吸引力而互相接觸。干簧片都是經(jīng)過回火處理的，以便消除剩磁，所以當(dāng)磁場退去后，在干簧片上的磁場隨即消失。

干簧管的分類

干簧管按不同的觀點所分類如下：

1、按簧片開關(guān)以對大氣性分類：

封入型

開放型

2、按接點構(gòu)造分類

A型：屬于經(jīng)常開離型簧片開關(guān)。 在施加外部磁場時接點才閉合，而在平常時，保持開離狀態(tài)。

B型：屬于經(jīng)常閉合型簧片開關(guān)。 在施加外部磁場時接點才開離，而在平常時，保持閉合狀態(tài)。

C型：轉(zhuǎn)接開關(guān)型。

3、按機能分類

非自行保持型：具有可依外部磁場之有無而起作用之特征(單穩(wěn)定型)。

自行保持型：一但起作用以后，即使除掉外部磁場，仍可保持原來狀態(tài)(雙穩(wěn)定型)。

4、按形狀分類

大型：玻璃管長30～60mm，玻璃管徑3.5～6mm。

中型：玻璃管長20～30mm，玻璃管徑2.5～3.5mm。

小型：玻璃管長5～20mm，玻璃管徑1.5～2.5mm。

干簧管的特點

優(yōu)點

1、干簧管的優(yōu)點是其體積小、重量輕，這使得它們易于安裝且不顯眼。由于操作開關(guān)體積很小，因而無需復(fù)雜的凸輪或曲柄，所以不會出現(xiàn)金屬疲勞現(xiàn)象，保證了幾乎無限的使用壽命。并且能夠安裝在有限的空間里，很適合用于微型設(shè)備。 磁簧開關(guān)和合適的磁鐵價格便宜且容易獲取。干簧管最主要的是一種非接觸式的密封開關(guān)。

2、磁簧開關(guān)的開關(guān)元器件被密封于惰性氣體中，不與外界環(huán)境接觸，這樣就大大減少了接點在開、閉過程中由于接點火花而引起的接點氧化和碳化。并防止外界蒸氣和灰塵等雜質(zhì)對接點的侵蝕。工作壽命長。

3、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(guān)速度要比一般的電磁繼電器快5~10倍。

缺點

1、首先，觸點和簧片是相當(dāng)小而精致的，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(guān)容量小，接點易產(chǎn)生抖動以及接點接觸電阻大。

2、干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，在第二種情況下，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(guān)組成的繼電器電路是更合適的選擇。

3、故障排查工序多。故障干簧管需要用專用儀器（如AT值測試器、絕緣耐壓測試器、內(nèi)阻測試器等）檢測。

4、不適合誤差范圍小的產(chǎn)品設(shè)計：AT值范圍大，從成本角度考慮不能保證批量產(chǎn)品的AT值都相同，并且配套磁石也不盡相同。

5、由于磁簧開關(guān)是相當(dāng)脆弱的，如果引出線焊接到較厚器件上，很容易破損玻璃和密封件。 如果你需要彎曲引出線，需要恰當(dāng)選擇引出線的彎曲點。

干簧管與霍爾效應(yīng)傳感器的比較

干簧管與霍爾效應(yīng)傳感器同屬于磁敏元件，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，霍爾傳感器的應(yīng)用也越來越廣泛。那么在應(yīng)用中，是選擇干簧管還是霍爾效應(yīng)傳感器，我們在此對它們做些比較。

1、霍爾效應(yīng)傳感器一般價格低，隨著傳感器技術(shù)的不斷提升，當(dāng)前的霍爾效應(yīng)傳感器不再需要昂貴的電源電路供電，如霍尼韋爾的SL353，其內(nèi)部集成了電源電路，工作電壓范圍可以從2.2VDC到5.5VDC，而成本沒有明顯升高。而干簧管不需要外部供電，在磁場的作用下即能實現(xiàn)吸合與釋放的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

霍爾傳感器需要外部供電，隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，霍爾傳感器的功耗也越來越小，如霍尼韋爾的SL353LT，其室溫下平均工作電流僅1.8uA，是電池供電的應(yīng)用理想的選擇。

2、干簧管傳感器無磨損元件，但還是機電式結(jié)構(gòu)，其工作壽命取決于彈片的彈性，在低負載時(在10mA及低于5V或更低時)工作可達百萬次。而霍爾效應(yīng)傳感器是全電子固態(tài)結(jié)構(gòu)，其工作沒有次數(shù)限制。

3、干簧管傳感器開關(guān)的觸點在導(dǎo)通時有極低的導(dǎo)通電阻，典型值低到50mΩ，能直接開關(guān)信號范圍從幾納伏到千伏，電流從微安級到安培級。但有一點值得注意的是，干簧管工作電流越高，產(chǎn)生的熱量多，溫度越高，其彈片的彈性下降，其工作與釋放的次數(shù)將急速下降。

所以干簧管雖然能工作上百萬次，其前提是低負載，其工作于高負載條件如大電流或高電壓下，是犧牲工作次數(shù)也就是其壽命為代價的。而霍爾效應(yīng)傳感器采用半導(dǎo)體材料，如果需要驅(qū)動大電流系統(tǒng)，還面外置功率放大器，但對于當(dāng)前大多數(shù)電池供電、低能耗的應(yīng)用來說，霍爾效應(yīng)傳感器也是理想的選擇。

4、干簧管傳感器是密封的，因此它能幾乎工作于任何環(huán)境。對溫度環(huán)境沒有影響，典型的工作溫度范圍從-50℃到+150℃，無特別附加條件、限制或費用。當(dāng)前的霍爾效應(yīng)傳感器工作溫度范圍也有較大改善，如霍尼韋爾的SL353，正常工作范圍是-40℃到+80℃，但是最大額定范圍可以從-40℃到+150℃。

5、干簧管傳感器電氣（金屬）部分是密封于玻璃外殼中，而玻璃外殼易碎。其抗沖擊及震動的能力差，在運送和加工過程中容易受損，加工損耗大，影響產(chǎn)品及壽命。

當(dāng)安裝到印刷電路板（PCB）上時必須注意PCB板的變形、以及干簧管本身金屬與玻璃不同的熱膨脹特性，這些因素引起的應(yīng)力可能損傷干簧管的玻璃-金屬密封。

所以在PCB板上安裝干簧管時，建議形成引線角，并在PCB板與干簧管之間留下適當(dāng)空間。同時，在焊接特別是手工焊接時，需注意焊接溫度與焊接時間等的控制。

6、霍爾傳感器越來越小，如霍尼韋爾的SL353，采用S0T-23的封裝，連引腳在一起，尺寸在2.8*2.9mm范圍內(nèi)，且不需其他的外圍元件。 霍爾傳感器加工時可以使用SMT技術(shù)，加工成本低，加工過程也不易損壞。

7、干簧管傳感器簧片輕而短，采用的是機械結(jié)構(gòu)，有固有頻率，不能將干簧管用于比其固有諧振頻率以上的場合。當(dāng)干簧管從30cm以上的高度跌落到硬表面（地面）時，其電氣特性（啟動、釋放等狀態(tài)）可能被改變。而霍爾效應(yīng)傳感器則不會受到影響，工作更加可靠。

8、干簧管開關(guān)從輸入到輸出有優(yōu)良的絕緣及開關(guān)的絕緣電阻高，其斷開時漏電流為零，而霍爾傳感器因其半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，漏電流通常不為零，不適合應(yīng)用到需要0漏電流的場合。

通過上面的比較，我們可以看出，霍爾效應(yīng)傳感器與干簧管都有各自的優(yōu)點與缺點，它們在很多應(yīng)用中互換沒有技術(shù)上的障礙。

干簧管的應(yīng)用

磁簧開關(guān)在手機、程控交換機、復(fù)印機、洗衣機、電冰箱、照相機、消毒碗柜、門磁、電磁繼電器、電子衡器、液位計、遠傳煤氣表水表、IC卡煤氣表水表、電子煤氣表水表中都得到很好的應(yīng)用，電子電路中只要使用自動開關(guān)，基本上都可以使用磁簧開關(guān)。

汽車：壓力傳感器，液位傳感器，位置傳感器，電流傳感器，振動探測器，溫度探測器。

家電產(chǎn)品：水電氣表之計數(shù)器，電炒鍋電飯鍋之溫度傳感器和位置傳感器，空調(diào)加濕器等。

健康器材：自行車計速器，跑步器，運動器材之位置開關(guān)。

玩具：電子玩具之位置開關(guān)控制音樂閃光等效果。

干簧管繼電器用于IC萬用表，控制系統(tǒng)，數(shù)字測試設(shè)備。安防系統(tǒng)門窗磁，門鎖。

干簧管在汽車行業(yè)的應(yīng)用

干簧管在干簧繼電器中的應(yīng)用

干簧管可應(yīng)用于干簧繼電器。一個線圈內(nèi)的一個或多個磁簧開關(guān)磁簧繼電器，以得到多對極點的干簧繼電器。

干簧繼電器工作電流時使用的是比較低的，并提供高運行速度，良好的性能，這是不可靠的切換由傳統(tǒng)的接觸，高可靠性和長壽命的非常小的電流。 在20世紀70年代和80年代，以百萬計的干簧繼電器，用于在電話交流 。

尤其是，它們被用來TXE在英國家庭的電話交流切換。 簧片觸點周圍的惰性氣氛中確保氧化將不會影響的接觸電阻。 有時使用水銀濕簧繼電器，尤其是在高速計數(shù)電路。

干簧繼電器的優(yōu)點：

(1)體積小，質(zhì)量輕；

(2)簧片輕而短，有固有頻率，可提高接點的通斷速度，通斷的時間僅為1～3ms，比一般的電磁繼電器快5～10倍；

(3)接點與大氣隔絕，管內(nèi)有稀有氣體，可減少接點的氧化合碳化,并且由于密封，可防止外界有機蒸氣和塵埃雜質(zhì)對接點的侵蝕。

干簧管在油位傳感器中的應(yīng)用

干簧管是各種車用油箱油位傳感器的極好替代品，油（液）位傳感器共分兩類：一類是用滑動電位器為基本檢測元件，它是由浮子帶動電位器，再用歐姆表檢測其阻值，從而達到顯示油位的目的，但當(dāng)油垢覆蓋電位器后，其阻值會發(fā)生變化，造成誤差太大，甚至不能使用，此類油箱傳感器成為壽命很短的易損件。

另一類是用電感線圈為基本檢測元件。它是用浮子帶動電感線圈，改變震當(dāng)電路的震蕩頻率，再通過頻率計檢測其頻率來測定油（液）位。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試麻煩，成本高，價格貴，不能被廣泛使用。所以，利用干簧管壽命長、動作安全可靠、無火花等特性生產(chǎn)的液位傳感器,是現(xiàn)用各種車用油箱油位傳感器的極好替代品。

干簧管在磁性傳感器中的應(yīng)用

干簧管除了應(yīng)用于干簧繼電器和傳感器外，干簧管（磁簧開關(guān)）被廣泛用于電路控制，尤其是在通信領(lǐng)域。磁簧開關(guān)磁鐵驅(qū)動中常用的機械系統(tǒng)， 接近傳感器 。 例子是門和窗傳感器在防盜報警系統(tǒng)和防篡改方法。

筆記本電腦使用磁簧開關(guān)，把筆記本電腦的睡眠/休眠模式，當(dāng)蓋子被關(guān)閉。自行車車輪和汽車齒輪的轉(zhuǎn)速傳感器使用磁簧開關(guān)，簡單驅(qū)動每個車輪上的磁鐵時通過傳感器。

以前用于磁簧開關(guān)在計算機終端，其中每個鍵有一個磁鐵，通過按壓鍵致動的簧片開關(guān)的鍵盤；正在使用更便宜的開關(guān)。 電氣和電子踏板鍵盤所使用的管風(fēng)琴 ， 電子琴玩家經(jīng)常使用磁簧開關(guān)，接觸的玻璃外殼，保護其不受污垢，灰塵，和其他微粒。

它們也可能被用于控制潛水設(shè)備如手電筒或相機，它必須被密封，以保持加壓水。

干簧管在高危環(huán)境中的應(yīng)用

干簧管可以為高真空式或惰性氣體填充式，干簧管將控制電路通斷時觸點產(chǎn)生的火花封閉在管身內(nèi)，使其完全與爆炸性氣體和煤塵隔絕，達到防止爆炸、提高安全系數(shù)的目的。

干簧管的玻璃管內(nèi)裝有兩根強磁性簧片，將此置于管內(nèi)一端使之以一定間隙彼此相對。玻璃管內(nèi)封入惰性氣體，同時觸點部位鍍銠或銥，以防止觸點的活性化。干簧管利用線圈或永磁體，為簧片誘導(dǎo)出N極和S極，后因這種磁性的吸引力而開始吸合。

當(dāng)解除磁場時，由于簧片所具有的彈性，觸點即刻恢復(fù)原狀并打開電路。隔爆型干簧管按鈕和開關(guān)適用于含有爆炸性氣體和煤塵的礦井，以及含有爆炸性氣體的工廠、船舶等危險場所，用做本質(zhì)安全型控制電路和非本質(zhì)安全型控制電路的控制之用