干簧传感器和霍尔传感器差异及应用

干簧传感器简介

干簧开关是任一干簧传感器中的主要组件，因此，了解干簧开关的特性与性能对于了解干簧传感器非常重要。

将干簧开关植入传感器膜盒内时，需谨记若干注意事项，例如机械震动对干簧开关造成损坏，或机械压力导致敏感度变化。由于不同机械震动，造成的损坏可能表现为密封性受损，灵敏度变化，或玻璃管破裂导致无法使用。幸运的是，Hamlin 积累了丰富的干簧传感器专业知识，从而得以生产质量优异且稳定可靠的定制式与标准干簧传感器。

使用干簧传感器时，也需谨记若干注意事项。由于干簧传感器是磁传感器，因此，应避免在传感器附近放置钢铁等強磁性材料会影响其性能。干簧传感器附近的电机、变压器及其他高电流电气设备也可能造成不良影响。此外，磁铁与干簧传感器在低温环境下都会增强磁性，而在高温环境下都会减弱磁性。磁性随温度变化而发生变化的量，取决于所使用磁铁及干簧开关的类型。

Hamlin干簧传感器有许多类型可供选择。传感器外壳可以使用塑料或不锈钢。可使用螺丝安装或焊接到电路板上。可将传感器放置到一个孔内，并使用螺母（螺纹型传感器）或固定螺钉或固定夹（圆管式传感器）固定。电路板的电气连接可使用集成式接线盒，或通过接线盒、端子、紧固件连接器或镀锡引线连接电线。除了帮助客户从我们的各种标准零件中找到最优的传感器解决方案，我们还提供定制式解决方案，包括附加组件，例如电阻器、可控硅或电路板相关机件。

将干簧开关放置在一个特定的测试线圈内可以确定其磁灵敏度。灵敏度的单位是安匝（通常简称为AT）。干簧开关的AT值等于通过测试线圈的电流乘以干簧开关接点动作处的线圈匝数。不幸的是，不能简单、精确地将安匝与磁铁的磁场强度（毫特斯拉（mT）或高斯（G））关联起来，所以通常建议进行实验测试。

磁铁相对于干簧开关的方向是干簧开关/传感器设计中的另一个重要的考虑因素。干簧开关的轴线必须定向成与磁力线平行，以实现正确的开关激活。

霍尔传感器简介

霍尔传感器是一种固态器件，没有活动零件，因此，如果不超越霍尔效应电气负载额定值及其结温，则其实际运行寿命不受限制。

尽管都是磁性近接传感器，霍尔效应传感器与干簧传感器在工作方式上存在显著区别。干簧传感器是一种机械开关，其贵金属触点密封在一个小玻璃管内。干簧传感器有一个数字输出，没有模拟功能。干簧开关可通过偏磁来获得闭锁版本。霍尔效应传感器是一种固态器件，没有活动零件。Hamlin 使用的霍尔效应传感器有 3 类输出选项：数字、闭锁和模拟。每一项技术都有其优点和不足。如果您有以下要求，霍尔效应传感器可能比干簧传感器更有优势：

• 无限寿命及快速运行。例如，如果您有自旋磁应用需求，而且循环率小于 1000 Hz，则干簧传感器更合适。如果循环率最多为 10KHz，则霍尔效应将可实现远远多于十亿次的运行循环。相比其他电动设备而言，干簧传感器的使用寿命通常比较长。对于许多逻辑电平电气负载而言，干簧传感器可以实现十亿次循环的运行。

• 您需要无振动开关。

• 霍尔传感器是轮齿速度传感或旋转位置传感的绝佳选择。干簧传感器用作轮齿传感器时，比较难偏磁及获得长期的稳定性。

干簧传感器和霍尔传感器的比较

如果您有以下要求，干簧传感器可能优于霍尔效应传感器：

• 您需要一个无需电源的两线器件。

• 您需要防 ESD，而且要求目标价格比较低。

• 特殊干簧传感器在低电流情况下的有效切换电压可高达 240 Vac。霍尔器件通常限于 5 至 24Vd，及小于 50mA

表1 ：干簧传感器和霍尔传感器比较表

表2 ：干簧传感器和霍尔传感器与其他传感技术比较

图1：霍尔效应传感器将磁场转换成电压

霍尔传感器基本要素：

需要固态材料中的载流子（电流）

磁场使载流子偏转

偏转被检测为电压

大多数霍尔效应器件具有单个磁场感测点。

有些器件有多个感测点

大多数霍尔效应器件是硅基IC，具有霍尔板和用于温度补偿、电源、信号处理和EMC的附加电路。

最常见的霍尔效应器件响应磁场强度并具有数字或模拟输出。

角度和线性霍尔传感器操作

图2：角度和线性霍尔传感器

大多数霍尔器件感应垂直于IC的磁场强度

– 输出随南极磁场降低

– 输出随北极磁场增加

图3 ：线性传感器的现场演示

霍尔角度传感器测量两个或三个轴的磁场并计算角度

– 不易受空气间隙和磁场强度变化的影响

图4：角度霍尔传感器的现场演示

Hamlin 55300扁平封装旋转霍尔传感器

特性：

360℃的角度感测范围

绝对旋转位置感测

模拟输出

非接触式测量

EMC保护

优点：

长寿命，无磨损部件

高速度

不受恶劣环境的影响

紧凑、耐用的封装

应用：

绝对旋转编码

踏板位置

轴位置

杆位置

液位感测

非接触式电位器

图5：示例应用 - 洗衣机滚筒旋转传感器

Hamlin 55300系列旋转绝对位置传感器提供从0°至360°的角度测量。这个单元由一个远程磁铁激活，允许较大的机械容差累积。该传感器的内部设计采用非接触式磁性霍尔效应技术，可选择模拟或PWM输出信号。因此，基于抽头的产品的性能限制，例如机械磨损和污染，不会影响55300系列传感器。

55300系列封装设计广泛应用于整个汽车和工业市场。这些传感器的工作温度范围为-40°至105°C，能够在恶劣的工业环境以及商用车中可靠运行。它们集成了汽车级EMI/EMC测试和电池极性反向保护，以及商业级20 AWG-TXL汽车电线和Molex密封连接器选项。

Hamlin 55320扁平封装线性霍尔传感器

特性：

30mm线性感测范围

绝对位置感测

模拟输出

非接触式测量

EMC保护

优点：

长寿命，无磨损部件

高速度

不受恶劣环境的影响

紧凑、耐用的封装

适用于定制的磁力传动器

应用：

液压缸位置

变速箱换挡位置

阀门位置

座椅位置

自动化和控制

图6：示例应用 - 医院病床

55320系列传感器的内部设计采用了非接触式磁性霍尔效应技术。该非接触式设计消除了基于抽头的产品的许多性能限制，例如机械磨损和污染。