干簧管與霍爾元件對比

1、Seek產(chǎn)品比較干簧管與霍爾效應(yīng)傳感器在電子遠(yuǎn)傳水表中的應(yīng)用比較一、 使用壽命比較1.1、干簧管傳感器電子遠(yuǎn)傳水表的使用壽命。干簧管期望的開關(guān)壽命為一百萬次以上。干簧管開關(guān)在無外界磁場作用下，依 靠它自身的兩個簧片彈力處于斷開狀態(tài)；在外界磁場的作用下兩個簧片由于被磁 化，在磁力的作用下兩個簧片克服彈力相互靠近，當(dāng)外界磁場強到一定程度時，兩 個簧片完全克服彈力而相互閉合，此時干簧管開關(guān)處于吸合狀態(tài)；當(dāng)外界磁場再次 減弱到一定值時，干簧管在兩個簧片彈力作用下再一次閉合，此時干簧管開關(guān)又處 于斷開狀態(tài)。干簧管期望的開關(guān)壽命是指由于簧片在長時間吸合作用下，簧片失去 應(yīng)有的彈力，即使在較小的磁力作用下（

2、甚至在無外間磁力作用下），簧片也閉 合，使干簧管開關(guān)處于吸合狀態(tài)；或其他情況（如簧片觸頭外層的金屬機械磨損故 障、軟性材料被少量的磁化）下無法在功能參數(shù)要求的外界磁力作用下進(jìn)行正常的 開關(guān)動作。干簧管期望的開關(guān)壽命為一百萬次以上，出廠時測試干簧管開關(guān)壽命的測試環(huán) 境為：在一秒鐘的時間內(nèi)測試10到100次，即每次吸合的時間小于 0.1秒。上述開 關(guān)壽命和測試電壓及測試電流有關(guān)，若測試電壓和測試電流上升一些，則開關(guān)壽命 就相應(yīng)縮短，所以所有干簧管的開關(guān)壽命是指額定的測試電壓和測試電流下的壽 命。另外，干簧管期望的開關(guān)壽命為一百萬次是指吸合后0.1秒內(nèi)馬上斷開，若每次吸合后過不是馬上斷開，如過一小時

3、或一天斷開，則這樣的開關(guān)次數(shù)是否達(dá)到一 百萬次呢？實際上干簧管的壽命和以下幾方面有關(guān)：干簧管的簧片逐漸失去彈力而 最終導(dǎo)致壽命到期；干簧管的簧片觸頭外層保護(hù)金屬因多次接觸而磨損后；干簧管 的簧片應(yīng)多次電壓和電流作用下而老化?，F(xiàn)在我們分析干簧管電子遠(yuǎn)傳水表中的實際環(huán)境。干簧管電子遠(yuǎn)傳水表一般在 原來的機械水表的基礎(chǔ)上改裝：把機械水表的 0.01噸的小指針換成定制的磁鋼指 針，在磁鋼指針轉(zhuǎn)動的圓周（一周共計 360度）邊上安裝一個或多個干簧管（防止 抖動）。當(dāng)磁鋼指針帶磁鋼的一端轉(zhuǎn)到干簧管附近（干簧管左右各22.5度附近，共計45度左右范圍內(nèi)，我們稱之為吸合區(qū)）時，干簧管處于吸合狀態(tài)，當(dāng)磁針帶磁

4、鋼的一端轉(zhuǎn)到在其他方位（即上述 45度外的315度范圍內(nèi)，我們稱之為非吸合 區(qū)）時，干簧管處于斷開狀態(tài)，干簧管如此一吸合一斷開，電子遠(yuǎn)傳水表便發(fā)出 0.1噸的計數(shù)脈沖。由于磁鋼指針在 360度范圍內(nèi)隨機轉(zhuǎn)動，磁鋼落在 45度吸合區(qū) 的概率為12.5%（45/360=0.125），若按概率來計算，干簧管電子遠(yuǎn)傳水表每 8天 中累計有1天處于吸合狀態(tài)，每8個放在庫房里閑置的干簧管電子遠(yuǎn)傳水表，有1個處于吸合狀態(tài)。另外以20 口徑水表的最大流速來計算，0.01噸的指針以最大速 度經(jīng)過吸合區(qū)的時間至少要20秒。其實磁鋼轉(zhuǎn)到非吸合區(qū)時，干簧管的簧片同樣 被磁化，只是被磁化的程度較小，兩個簧片無法完全克服

5、彈力而相互閉合而已，所 以此時干簧管同樣會消耗吸合壽命。干簧管傳感器式電子遠(yuǎn)傳水表中的簧片每次吸合的時間至少為20秒，有可能幾個小時（如磁針的帶磁鋼的一端走到吸合區(qū)后，用戶幾個小時不用水）。每次吸 合的時間越長干簧管的簧片逐漸失去彈力的可能性越多，電壓和電流作用時間也可 能越長，從而對干簧管的壽命影響越大。上面從干簧管傳感器和干簧管傳感器式電子遠(yuǎn)傳水表的原理上分析了干簧管傳 感器式電子遠(yuǎn)傳水表使用壽命，實際上在好多自來水公司或房地產(chǎn)公司已使用過許 多廠家的干簧管傳感器式電子遠(yuǎn)傳水表，許多都在半年到一年后出現(xiàn)成批的故障。 若干簧管傳感器式電子遠(yuǎn)傳水表的壽命為一年（12個月），則平均每月壞死8%&

6、lt;在近幾年在供水行業(yè)中有過了很多干簧管電子水表失敗的事例，導(dǎo)致了供水行 業(yè)決策領(lǐng)導(dǎo)層對電子遠(yuǎn)傳表的不信任。1.2、霍爾效應(yīng)傳感器式電子遠(yuǎn)傳水表的使用壽命。霍爾效應(yīng)傳感器的開關(guān)次數(shù)一般也在 1百萬次以上，但如果和微處理芯片結(jié)合 使用，由微處理芯片嚴(yán)格控制對霍爾效應(yīng)傳感器的供電時間（如每 18秒中只供電 0.1秒），確保霍爾效應(yīng)傳感器在電子水表下的通電工作環(huán)境和情況和出廠測試時 的大致一致，則霍爾效應(yīng)傳感器的壽命可大大延長。另外霍爾效應(yīng)傳感器沒有以下兩個機械問題：類如干簧管的簧片逐漸失去彈力 而最終導(dǎo)致壽命到期；類如干簧管的簧片觸頭外層保護(hù)金屬因多次接觸而磨損后。若某種霍爾效應(yīng)傳感器的開關(guān)壽命

7、1百萬次，在設(shè)計時不考慮分時供電來縮短 霍爾效應(yīng)傳感器的感應(yīng)時間，則霍爾效應(yīng)傳感器也會受到一定影響。二、對磁剛的有效磁場范圍的比較。2.1、干簧管傳感器電子遠(yuǎn)傳水表的磁鋼特點。水表0.01噸指針?biāo)趫A周的直徑為12毫米。水表表面的玻璃（6或8毫米）和 橡膠墊圈（2到4毫米）一共一般為10毫米，則水表0.01噸指針?biāo)谄矫娴剿淼牟?璃外表面的距離一般為10毫米。所以若磁鋼放在水表0.01噸指針上，干簧管傳感器 安裝在水表的玻璃外表面，則磁鋼中心離干簧管傳感器的最近距離可到11毫米，最遠(yuǎn)距離可達(dá)16.5毫米（最近距離：最遠(yuǎn)距離=2： 3）。要使干簧管傳感器在最近10-12 毫米內(nèi)吸合，并在最遠(yuǎn)1

8、4.5到16.5毫米附近斷開，則磁鋼的有效磁場范圍極小。若 由于磁鋼吸附鐵銹等原因或加工精度導(dǎo)致磁鋼的空間磁場分布發(fā)生稍微變化，則會造 成干簧管傳感器誤動作。鑒于上述原因，干簧管傳感器電子遠(yuǎn)傳水表的改造都要求把干簧管插入到水表 表體內(nèi)或通過磁環(huán)耦合傳動方式把磁鋼移到水表玻璃外。以上兩種方式都可把磁鋼中 心離干簧管傳感器的最近距離縮減到 3毫米左右，最遠(yuǎn)距離可達(dá)到12毫米（最近距 離：最遠(yuǎn)距離=1： 4）。使干簧管傳感器在最近3毫米附近45度內(nèi)吸合，并在最遠(yuǎn)12 毫米附近斷開，則磁鋼的有效磁場范圍較大。因此現(xiàn)有的干簧管傳感器電子遠(yuǎn)傳水表 的改造都以上述兩種方式為主。2.2、霍爾效應(yīng)傳感器式電子遠(yuǎn)

9、傳水表的磁鋼特點由于霍爾效應(yīng)傳感器輸出靈敏度與磁鋼的極型有關(guān)（參見2000年12月 <<今日電子 >>中John Beigel & Robhall著的“傳感器面面觀：干簧管與霍爾效應(yīng)傳感器”一 文）。對于霍爾元件來講，受 N極的磁場和S極的磁場感應(yīng)時，輸出兩個相反的感應(yīng) 電信號。因此霍爾效應(yīng)傳感器可利用極性相反的兩個磁鋼（磁鋼N，和磁鋼S）安在0.01噸指針的兩個邊端，當(dāng)磁鋼 N在離干簧管傳感器的最近距離時，霍爾效應(yīng)傳感器 輸出正向信號（此時磁鋼S在離干簧管傳感器的最遠(yuǎn)距離）；而當(dāng)磁鋼 S在離干簧管 傳感器的最近距離時，霍爾效應(yīng)傳感器輸出反向信號（此時磁鋼N在離干簧管傳感器的最遠(yuǎn)距離）。對特定的霍爾效應(yīng)傳感器，磁鋼S和磁鋼N的磁場強度做到一定值時，霍爾效應(yīng)傳感器輸出的正向或反向信號會達(dá)到輸出的動作閥值，在此基礎(chǔ)上把磁 鋼S和磁鋼N的磁場強度提高1倍，則磁鋼