1、 干簧管传感器简介 #

干簧管传感器是一种通过磁信号实现控制的线路开关组件，它能感应磁铁的存在，这里的开关是指干簧管，他是一种结构简单，体积小，控制方便的接触式无源电子开关元件，干簧管壳体一般为密封玻璃管，配备弹性簧片电镀，并填充惰性气体，通常玻璃管中由特殊材料制成的两个簧片是分离的，当磁性物质接近玻璃管时，玻璃管中两个簧片被磁化吸引，感应出极性相反的磁极，从而两个簧片吸引到一起，连结与节点相连的电路。在外部磁力消失后，两个簧片由于具有相同的磁性而相互分离，所连节点电路也断开。

干簧管通常有两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，有的还有第三个作为常闭触点的簧片。这些簧片触点被封装在充有惰性气体（如氮、氦等）或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。干簧管比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强等特点，工作可靠性很高。

干簧管优点： ①接点与大气隔绝，管内又充有惰性气体，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。并防止外界有机蒸气和灰尘等杂质对接点的侵蚀。 ②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体积小，重量轻。

本次实验干簧管传感器有三个针脚，Vcc和Gnd分别接高电平和地，D0接控制板数字针脚，当磁铁靠近干簧管玻璃管时，簧片感应不同磁性而相互吸引闭合，D0针脚传出信号。

2、 互动思考：干簧管应用 #

a家用咖啡机:需要注水时，由电磁触发进水软管填满贮液器的。由于水都排空，浮子下降，并激活干簧管传感器，这个信号可以被用来触发输入水电磁阀。在机器没有进水管道入口，可以安装一个浮子在可以安装在贮液器盖子的外部，干簧管传感器安装在内部，通过这种方式，到达较低水位的时候，触发干簧管传感器指示贮液器回填。

b洗衣机和洗碗机的液位传感:洗衣机和洗碗机的容器用于保存洗涤剂、水软化剂。通常家电门背后有个一窗口，用于检查洗涤剂或水软化剂的水平，随着时间的推移，z这个窗口被染色，很难查看到精确的水平。对于这样的应用中，一个小的防泡沫磁铁可以固定到容器盖，干簧管传感器可以安装在室外。容器达到近空时，干簧管传感器信号处理器指示面板上的LED亮起。特殊的磁簧传感器可用直接切换线路电压而不需其它任何步骤。
c电器门位置传感:在洗衣机和洗碗机，处理器需要知道门被关闭，所以可以启动和自动循环水可以被泵入系统。在冰箱和冰柜，稍微离开一扇门虚掩着，可能会破坏里面大量的冷冻品。干簧管传感器安装在门上的家电和磁铁可以解决所有这些问题。此外，该磁簧开关传感器也可以被用来触发家用电器，如冰箱内的灯。
d洗碗机喷臂阻塞检测:洗碗机工作时，高功率喷射臂上有可能会有微小的菜饭残留物。下一次喷射臂传递，它可能阻塞的系统。干簧管传感器可以安装在喷淋臂的末端位置，并沿其路径的战略地位。喷洒臂上附加的磁铁，将触发磁簧开关传感器释放信号。如果发生阻塞，两个干簧管传感器点之间已经超过了所设定的时间，处理器可以停止机器，并指示面板上的阻塞灯。
e电饭煲加热器控制:大米煮熟后，电饭煲需要保持大米的温度70°C。这可以通过使用热磁簧开关的切断，在75℃切断并在65℃切入。这种打开和关闭信号可以被用来触发一个继电器或接触器直接切换加热器。也有一些电饭煲干簧传感器检测盖子是否已经正确放置，使加热器连续接通。
f即时的热水器和电热水器:如加热器和强力淋浴的浴室用具使用干簧管流量传感器。淋浴打开，流量传感器检测到的信号可以被用来关闭加热器或喷淋泵。除了接通加热器，热舌簧开关可以用来切进切出的加热器，以保持水在一个舒适的温度。淋浴时是关闭的，将感测的流量开关打开加热器或泵关闭。
g电动牙刷改变电机方向:电动牙刷从齿顶行切换到最底行时要改变电机的方向。这可以通过电动牙刷的内部安装磁簧传感器，外侧的槽滑动安装磁铁。这种电动牙刷装置，只要轻微的倾斜移动外面的磁铁和改变干簧管传感器的状态，就可以很容易地改变电机的方向。磁簧传感器的另一种用途是在on / off开关的主要地方。由于电动牙刷弄湿了的，一个正常的机械开关是不适合和类似的滑动式开关的一个类似的机制，而干簧管则可适用于这类应用。
h食品加工机和搅拌机的过流保护:搅拌机、食品加工和打磨机都有一个内置过电流保护，每当磨削叶片或机械部件受到阻碍时，会切断电机电源。可以使用一个磁簧开关，建立一个的电流检测继电器，其感测允许电动机的精确的电流限制。此继电器动作电流低于电流限制并中断接触。常开和常闭的电流传感器可用于此类应用。
i冰柜、冷却器、加热器和水族馆的温度控制:在冷冻器、冷却器和加热器，温度需要保持在一个精确的区间。热干簧管传感器，可以设计具有区间小至2°C上升到10°C，并可以直接切换到60W。该传感器可控制开关关掉冰柜的压缩机和风扇冷却器。热磁簧开关也可以在水族箱中使用，切换水的加热器的温度保持在25℃和30℃下。
j洗衣机振动检测:干簧管被用于在双向振动传感器。磁铁和一个非常精确的张力弹簧插入的圆筒状的壳体，两端密封。这些筒状的两个组件，磁铁面对相反的方向的干簧管的任一侧上。根据需要被感测到的振动的振幅的不同，使用不同的拉伸弹簧。在干燥循环期间，当滚筒洗衣机的振动超过一个极限，洗衣机本身将开始走动，磁铁致动磁簧开关。振动传感器可内置，检测从1G到10G的震动，常开和常闭版本。
k缝纫机踏板:在缝纫机的踏板使用电位或类似的配置如一个缠绕线圈随着移动碳刷控制缝合电机速度。这个系统的缺点是，使得碳刷磨损及缝合速度随着时间变化。干簧管传感器阵列安装在踏板壳体内部，磁铁则安装在踏板表面，驱动磁簧开关传感器逐一踩下踏板。干簧管传感器的输出被适当地解码，并用于控制电机的转速。这种方式，缝合速度保持恒定的脚的踏板压下位置，灰尘或油污就没有机会影响缝纫机。

3、 所需元件清单 #

Arduino Uno主板
USB数据线
干簧管传感器
面包板
9V电池
杜邦导线

4、 动手实验 #

Arduino主板上D13口附近集成了LED灯，正确连结电路，当磁铁靠近干簧管时，LED被点亮
A实验接线图

B实验程序图

5拓展训练 #

实验2：干簧管传感器还能用在哪里？简述设计思路
实验3：假设我们有个房间有精密仪器，需要远离磁场，设计一个干簧管传感器告警装置，当磁场靠近时，蜂鸣器响起