克特磁性开关的核心在于其内部的“磁敏元件”。当外部的磁性物体(如永磁铁)靠近或远离时,磁场的变化会触发元件动作,从而接通或断开电路。
克特磁性开关的性能,基本由其内部的感应元件决定。
1. 在两片由铁镍合金制成的簧片上,触点处镀有铑、钌等硬质贵金属。它们被密封在一根充有惰性气体的玻璃管内。当外部磁铁靠近时,两片簧片被磁化,触点端因极性相反而相互吸合,电路导通;磁铁移开,弹力使它们分开。
关键特性:
有触点,存在机械寿命:虽然密封性好,但仍是物理接触,开关次数通常在10^7到10^8次。不适合检测每秒几十次以上的高频动作。
“磁滞”显著:这是它的一个重要特性。吸合时的距离和释放时的距离不同,这个差值可以防止在临界点抖动,对液位控制等应用反而是优点。
对磁极方向不敏感:无论N极还是S极靠近,只要磁场强度足够,都能吸合。但这只是通常情况,后面会提到特例。
脆弱性:玻璃管怕摔、怕弯折引脚。
2. 一个通电的半导体薄片置于磁场中,电子会因洛伦兹力发生偏转,在薄片两侧产生一个微小的电压差(霍尔电压)。这个电压与磁场强度成正比。后续电路对这个微弱信号进行放大、整形,最后驱动一个晶体管输出开/关信号。
关键特性:
无触点,固态寿命:全电子化,理论上无限次开关寿命,耐振动冲击。
响应频率极高:,远高于干簧管,适合检测高速旋转、齿轮转速。
必须指定磁极:绝大多数霍尔开关是“锁存型”或“单极型”,对S极或N极敏感,安装时必须匹配磁铁的磁极方向。
需外部电源:它是有源器件,需要持续供电才能工作,会消耗微小电流。
3. 利用各向异性磁阻或巨磁阻效应,元件的电阻值会随外部磁场强度和方向变化。
灵敏度极高:能检测到极其微弱的地磁场变化,因此感应距离可以做得比霍尔元件更远。
能辨方向:不仅能感知磁场强弱,还能精确分辨磁场角度,常用于角度、位移传感器。
功耗低:其高电阻特性使其功耗可以做到极低,常用于纽扣电池供电的设备(如智能水表、气表)。

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