【应用】采用干簧传感器、继电器进行小功率或零功率切换解决方案

时间： 2018-03-21 来源：世强作者：枯木

技术问答

随着便携式口袋电子设备的发展，功率消耗成为关键问题，如何设计出更高效能的电子产品将是目前厂商面临的主要挑战。常闭（B型）的干簧传感器和继电器在正常闭合状态消耗零功率。一个自锁干簧继电器在设置或重置触点状态会消耗很少功率；能效设计者对这一特性非常感兴趣。自锁干簧开关和传感器在类似情况下，使用一个永磁的简单运动来改变干簧触点的状态，从而无功率消耗。在一些关键不容出错的应用场合中，即使电源停止或消失了，触点也能保持正常动作。

干簧技术在如下这些领域中得到广泛应用：

• 需要开关功能的电池供电设备；

• 当故障产生时闭合开关并消耗零功率的安全电路；

• 开关功能需要闭合很长时间且消耗零功率的应用；

• 开关功能闭合或开启都需要很长时间且消耗零功率的应用；

• 低毫伏偏置需求应用；

• 口袋电子设备；

• 电梯控制；

• 运输和储存环境；

• 开关功能需要运行在零功率或停电状态的场合；

• 安全和警报系统；

• 家用电器。

为了正确理解干簧技术的功能，需要了解如下四方面基础内容：

1. 常闭干簧传感器；

2. 常闭干簧继电器；

3. 自锁干簧开关/传感器；

4. 自锁干簧继电器。

A型干簧开关

干簧开关自然状态是常开条件状态，典型被称作单刀单掷（SPST），或A型。

图一：常开干簧开关

两个干簧开关引线为磁铁，被密封在玻璃容器内。当常开干簧开关遇到磁场，触点将闭合。触点将在磁场环境维持时一直保持闭合。一旦磁场消失，触点将会打开。在闭合的时间将会消耗能量，从功耗角度要使其尽量小。

图二：A型干簧开关触点在磁场中闭合示意图

C型干簧开关

单刀双掷（SPDT）或C型

图三：C型干簧开关未通电时所处位置

没有磁场时，公共触点和常闭触点保持接触连接状态。干簧开关在常闭状态消耗零功率。当出现磁场时，公共触点从常闭触点处移动到常开触点，干簧继电器100%消耗功率。一旦磁场消失，公共触点又回到常闭触点位置。

图四：C型干簧开关进入磁场时状态发生变化

常闭（B型）干簧开关和传感器

由于A型开关自然状态是开启状态，我们需要采用一个永磁来保持干簧触点的闭合状态。偏磁磁性必须比正常开启条件下闭合触点的接通（或工作）mT级磁场强。

图五：A型干簧开关使用永磁铁进行偏置闭合

在这种情况下，磁的极性不重要。为了打开触点，永磁铁必须具有和偏置磁性强度大小接近、极性相反，或磁性强度更强。

图六：常闭A型干簧开关在反向极性偏置磁场出现时打开

常闭（B型）干簧继电器

有一些应用，干簧继电器触点需要闭合很长时间，只有故障发生时触点才打开。常闭（B型）干簧继电器最适合此应用。在闭合位置，线圈不消耗功率，这很适合应用于电量有限的电池供电设备。

图七：B型干簧继电器处于关闭状态（触点闭合）

当线圈加电，产生和偏置磁性相反的磁极，并且具有足够克服偏置磁场强度大小的磁强，将使得触点打开。

图八：通电的B型开关，线圈供电足够克服永磁铁磁场力来打开触点

B型顺序

下图是B型干簧继电器的工作顺序。

第一步，选择干簧开关，磁强性能为接通4mT，释放2mT；

第二部，增加偏置磁场，磁强5mT，超过干簧开关的接通门限，触点将闭合，图中点1；

第三步，线圈加一个4mT的反向磁场，两个磁场的磁强叠加结果为1mT，磁强低于干簧开关的释放磁强，引起触点打开，图中点2所示；

第四步，线圈关闭，触点将闭合，因为磁强重新回到5mT。

图九：B型干簧继电器的整个工作周期分解示意图

加到B型继电器的线圈电压极性决定了线圈的磁极。电压极性由设计者决定并标识在继电器上。加相反的电压将使继电器出现故障，直到正确的电压出现为止。电压太高时，可以引起触点重闭合。一般来说，重闭合电压超过正常电压的50%。这意味着，在5V正常供电B型继电器上加7.5V电压将引起触点重闭合。

自锁干簧继电器/干簧传感器

自锁干簧继电器/干簧传感器有两种状态：未闭锁状态（或开启状态）和自锁状态（或闭合状态）。在每种状态下，均无功率消耗需要。

自锁产生于干簧开关接通和释放点之间的迟滞现象。如图所示，接通磁性越大，迟滞现象越大。迟滞现象越大，从设计者角度来说，确定自锁和非自锁磁性点就越容易。一个永磁需要用来偏置干簧开关，允许它工作在自锁模式。

图十：mT级工作和释放点（磁滞现象）示意图

自锁干簧继电器

一个自锁干簧继电器使用一个A型干簧开关和一个永磁相结合

图十一：A型干簧开关借助永磁铁进行磁偏置

在这种状态，干簧开关可以在常开状态或常闭状态。处于哪种状态依赖于上次遇到的磁场情况。如果是开启状态，当加入具有正确磁极的磁场脉冲时，触点将会改变为常闭状态。一旦脉冲磁场消失，干簧开关将保持闭合状态，直到另一个具有相反磁极的磁场脉冲加进来。当在这种闭合状态时，一直都没有功率消耗。

图十二：自锁干簧继电器—磁脉冲改变干簧开关闭合状态

图十三：相反极性的磁脉冲打开触点

通常，2ms脉冲足够改变继电器触点状态。因此，当闭合和开启触点时，会产生热量，但该热量产生的热偏置电压足够小。

自锁和解锁顺序

为了更好理解自锁和解锁。选择一个干簧开关，触点闭合（接通）磁强点4mT ，触点打开（释放）磁强点等于或低于2mT。设置偏置磁场强度为3mT。我们顺序演示一个全周期工作过程。接通和释放点保持固定值直线。五个顺序触点状态如图所示。

图十四：闭合磁强4mT、打开磁强2mT的干簧开关自锁和解锁过程示意图（包含五步完整周期）

状态1：偏置磁场一直存在，3mT，触点开启；

状态2：加外部磁场（可以来自线圈或永磁铁），2mT，叠加磁场为5mT，超过4mT门限，触点闭合；

状态3：移走外部磁场，只留偏置磁场。磁强仍在释放点之上，于是，随着外部磁场移走，触点保持闭合；

状态4：加反向外部磁场，叠加磁场为1mT。低于释放门限，触点打开；

状态5：移走反向外部磁场，只留偏置磁场，触点保持在开启状态。

在这个例子中，我们可以自锁和解锁触点。上述完整周期说明，我们可以通过改变磁极方向来达到改变触点状态。可以使用两个线圈或改变单线圈的极性。如果是前者，成本增加；后者来说，则需要更多电路来改变极性。

使用自锁干簧开关

自锁干簧开关和上述情况一致，干簧开关用一个永磁铁进行偏置。但是，是使用另一种带有不同极性的永磁铁代替线圈。

图十五：一个永磁铁靠近干簧，偏置磁铁闭合触点

当永磁铁移除时，触点保持闭合，一直闭合直到反向极性的永磁铁出现并接近偏置磁强。这和前面介绍的自锁干簧继电器类似。永磁铁不消耗任何电能。因此减少了用电、设计电路和时间电路的需求。干簧开关的状态不使用功率（不像霍尔传感器），严格依赖磁铁进入和离开影响区域的运动。和自锁干簧继电器类似，可以用一个或两个磁铁来改变触点状态。

使用一个磁铁：一旦一个永磁铁被移入并接近干簧开关，触点闭合。当永磁铁移出时，触点保持闭合。永磁铁接着需要旋转来颠倒极性。当磁铁再次移到接近干簧偏置磁性时，触点将被打开。使用两个磁铁：使用一个磁铁靠近一个方向来闭合触点形成自锁，然后移出时解锁。磁性相反的磁铁随后从另一个方向接近，开启触点。

图十六：一个相反极性的永磁铁靠近干簧，偏置磁铁打开触点

自锁干簧开关可以使一个磁性系统达到极好的平衡，尤其当附近有其它铁磁材料时。一个采用自锁干簧开关的应用毫无疑问将成为最好的设计选择。

总结

当触点会在闭合状态保持很长时间，功耗也是一个考虑因素时，使用B型干簧传感器或干簧继电器可能是最好的解决方案。随着低功率部件的需求与日增多时，无论是在开启或闭合状态时，自锁干簧开关或自锁干簧继电器将是最好的选择。另外，当释放触点不需要消耗功率时，自锁常闭干簧开关是最好的选择。STANDEX-MEDER为用户提供了多款自锁干簧继电器解决方案，包括MK03圆柱系列、MK04螺丝安装系列、MK24 J型引脚系列等。

图十七：MK03圆柱系列

图十八：MK04螺丝安装系列

图十九：MK24 J型引脚系列

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 1
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（1）

8235 Lv7. 资深专家 2018-09-10

了解

没有更多评论了

【应用】用于汽车引擎盖监控的密封干簧传感器，让小偷无所遁形！

斯丹麦德推出的MK03、MK04、MK05等系列干簧传感器可在-50°C至150°C之间可靠运行，能够精确感应汽车引擎盖的运动，防止盗窃事件发生。

应用方案发布时间 : 2019-01-03

【应用】Standex密封式干簧传感器用于智能水表，满足低压低功耗和脉冲波形要求

Standex-Meder（斯丹麦德）公司的针对智能水表应用，推荐MK15~MK24系列干簧传感器，这些系列传感器采用密封设计，不受潮湿、水环境的影响；并具有上千万次的可靠的切换寿命；可选择表面贴装、通孔安装等不同安装形式。

应用方案发布时间 : 2020-12-30

【应用】STANDEX-MEDER干簧传感器在汽车油箱盖检测中的应用

Standex-Meder的干簧传感器通过了ATEX认证，可作为本质安全型设备使用，是汽车油箱盖应用的最理想选择；另外，Standex-Meder的干簧传感器有多种封装形式，带有各种连接器或引线，使用户满足精确的设计细节，应用于不同的设计场合；Standex-Meder还可以为用户开发专用封装来满足特定需求（可定制），用户可以选择圆筒型表面贴装或者方形表面贴装。

应用方案发布时间 : 2018-08-16

Standex-Meder（斯丹麦德）传感器和磁性产品选型指南

目录- 传感器干簧开关干簧继电器光电耦合器干簧传感器与磁铁液位传感器与浮标平面电感&变压器定制传感器定制磁性产品模具车间/焊接/不锈钢加工

型号- MK06,HI,MK07,ORD213,B12482,MK08,PR,525-03-I,ORD211,MK02,HM,MK03,PQ32,MK04,MK05,ORD219,GR560-,M02,PQ2007-0R4-70-G,KSK-1C10-,M04,M11 (P),M03,M06,KSK-1A04-,M05,LS02-S,SIL RF,MK10,RM05-4A,MS04-PP,MK15-501,PQ26,ORD324,GR400-,KSK-1A85-,MS02-PA,KSK-1A69-,M13,KSK-1A33-,MS07-PA,521,522,NL126-,525,MS09-S,SX58-12-240-120-RS,528,MK01,BTS,MK28,PR560-,M11 (B),BE,MK24,MK25,MK26,MK27,SX64 (RS),H,LS03-S,KSK-1A46-,M26,SX41 (RS),530,BT,MRX,535,MS02-PP,ORT551,M21P/2,M21P/1,SX58 (R),B12469,SX-40,MK30,MS08-PP,RM05-4-BV10641,MK17,MK18,SX41 (R),MK13,B12450,MK14,DIL,MK15,MK16,KSK-1A87-,MS01-NBR,KT,DIP,RM05-8A-S,KSK-1A35-,GP560-,KSK-1A66/3-,SIL HV,MK16-400,MK22,MK23,RM05-6A.RM05-4-BV10641,LI,PR126-,SX40,KSK-1A80-,567-70-1-1,KSK-1B85-,KSK-1A52-,M11 (SS),ORD228VL,SX58-12-240-120-R,MK11 (P),MK02/7,RM05-8A,KSK-1A35/1-,MK02/6,SX-64,SX58 (RS),MK20/2,MK20/1,GR501-,MS,KSK-1C90U-,KSK-1A53-,ORD2210V,KSK-1E85-,SX-58,SX-55,SX64 (R),567,CRF,SIL,MS03-PP,UMS,NL,ORD872,CRR,MS10-S,GP501-,KSK-1A54-,MS01-PA,MK21P,522-03-I,KSK-1A66-,MK21M,KSK-1C90F-,RM05-6A,PQ20,MS06-PP,MK11 (B),SX55,MS02-NBR,LS04,GP,KSK-1A31-,LS03,LS02,ORD229,535-04-I,GR,LS01,MK23-501,KSK-1A55-,LS05,MK11 (S),ORD21B,KSK-1C,KSK-1A04,KSK-1A,MS01-PP,HE,HF,KSK-1A82,KSK-1A83

选型指南 - STANDEX-MEDER - R02 - 2020/8/19 PDF 中文下载

Standex-Meder（斯丹麦德）是在标准与定制电磁产品的设计、研发和制造方面的全球市场领导者。总部位于美国，在五个国家设有七个生产基地，分布于美国、德国、中国、墨西哥和英国。其产品主要分为两大类：磁性产品和以干簧开关为基体的衍生产品，其中干簧管在2017年收购OKI后份额达到全球第一；平板变压器也在全球排行前二。

液位传感器磁铁浮子平面磁铁电源磁铁干簧继电器光耦合器簧片开关干簧传感器壳体磁铁密封连接器

授权代理商 - 世强先进（深圳）科技股份有限公司线上商城技术资料

展开

芯海科技携十多款工业电子、汽车电子领域的创新产品及应用方案亮相2024慕尼黑上海电子展

2024慕尼黑上海电子展，芯海科技以“工业智能创芯驱动”为主题，精彩展示了在工业电子、汽车电子领域的十多款创新产品及应用方案。历经20余年的持续研发与积累，公司凭藉“模拟信号链+MCU”双平台策略，为工业和汽车的智能化、电动化发展注入了新的活力，为市场和客户提供了更加丰富、优质和高效的解决方案。

原厂动态发布时间 : 2024-07-10

Standex-Meder（斯丹麦德）干簧开关&传感器选型指南（中文）

目录- 公司简介干簧开关技术干簧开关定制传感器干簧传感器永久磁铁传感器感应距离霍尔传感器

型号- MK05 -1A66C-500W,ORD213,MK07- 1 X 00 0 - 0000 W,MK04 -1A66C-500W,ORD211,MK11/M8 -1A66E-500W,ORD219,MK18- X - 0000 W,MK03 -1A66C-500W,M02,ORD2221,KSK-1A33,M04,M03,KSK-1A31,MK03 -1A66D-500W,MK21/X- 1 X 00 0 - 0000 W,M05,MK04 -1A66D-500W,KSK-1A35,MK11/M8- 1 X 00 0 - 0000 W,MK31-B - 3,MH21- 00 X - 000 W,ORD324,MK10-C - 270,GR100,MK25 - 1 X 00 - 0000 W,MK05 -1A66D-500W,GP560,M11(B),M21/P(1,2),KSK-1C90F,M13,MK11/M8 -1A66D-500W,MK23-80,MK23-85,MK23-87,M11(S),ORD311,ORD312,MK11/M8 -1A66B-500W,KSK-1A55,KSK-1C10,KSK-1A53,ORT551-1,KSK-1A54,M27,MK23-90,ORT551,KSK-1A52,MK16-B - 0,MH32- 00 X - 000 W,KSK-1C90U,GP501,MK22-B - 0,MK13 -1A66B-500W,MK13 -1A66E-500W,ORD2211,ORD2210,KSK-1A35/1,KSK-1A46,MK17-B - 0,MK27 - 1 A 00 0 - 000 W,PR126,MK23-35,MK11- 1 X 00 0 - 0000 W,MK26 - 1 X 00 0 - 0000 W,MK11/B00- 1 X 00 0 - 0000 W,MK04 - 1 X 00 0 - 0000 W,ORD228VL,KSK-1A66/3,MK14 - 1 X 00 0 - 0000 W,MK03 - 1 X 00 0 - 0000 W,MK20/1- X - 000 W,M11(P),MK23-46,GP400,MK23-501-B - 0,ORD2210V,KSK-1A66,KSK-1B85,KSK-1E66,MK01-X,MK15-B - 0,MH04- 00 X - 000 W,KSK-1A69,MK28- 1 X - 000 X,ORD324H,MK06-00-X,MK09- 1 A 00 - 0,MK23-000 - 0 - 0,MK13 -1A66C-500W,MK13 -1A66D-500W,MK23-52,NL126,ORD2211H,MK12 - 1 X 00 0 - 0000 W,PR560,MK08 - 1 X 00 - 0000 W,ORD221,MK24-B - 0 - OE,MK11/M8 -1A66C-500W,MK05 - 1 X 00 0 - 0000 W,ORD229,ORD9215,KSK-1E85,KSK-1A87,KSK-1A04,KSK-1A80,MK03 -1A66E-500W,MK04 -1A66B-500W,MK02/0 - 1 X 00 - 0000 X,MK20/2- X - 000 W,MK03 -1A66B-500W,MK04 -1A66E-500W,MK05 -1A66B-500W,MK05 -1A66E-500W,KSK-1A85,MK23-66,KSK-1A82,KSK-1A83,KSK-1B90U

选型指南 - STANDEX-MEDER - V4 - 2023/1/29 PDF 中文下载

Standex-Meder（斯丹麦德）干簧继电器&光耦合器选型指南（中文）

目录- 公司简介干簧继电器技术干簧继电器光耦合器电动汽车&新能源/测试&测量/医疗应用和产品本质安全

型号- CRF 系列,535 系列,BT00-2A00,SIL00-0X00-00XHR,DIP-CL1A00-0000-000,SIL RF系列,HF00-1A-54-0,SPL,DIP 系列,MHV00-1A,SHV 系列,DIL 系列,H00-1X00,SIL RF,MHV,RMX 系列,LI 系列,522 系列,SHV,NP-CL,HM00-1X00-000,HI00-1A00,BE 系列,DIL00-0X00-00X,MRX00-0X00,MS00-1A87-75XXX,MHV 系列,CRR00-1AX,567 系列,521,522,CRF,567,SIL,DIP00-0X00-00XHR,525,UMS,528,525 系列,521 系列,BTS,MRE,DUL-CL,CRR,RM05-8A-SP 系列,BE,MS 系列,KT 系列,MRE 系列,SIL00-1X00-00XXX,CRF00-1AX,BTS 系列,BTS00-2A00,MRX,CR00-1AX-250,BT 系列,530,CRR00-1AX-250,535,UMS05-1A80-75X,NP-CL1A00-0000-000,528 系列,HI 系列,HM 系列,DIP00-0X00-00X,BE00-0X00-X,SHV00-1A85-78X0K,H 系列,DIL,KT,DIP,LI00-1A00,RM05-8A-SP,530 系列,HE00-0X00-000,CRR 系列,KT00-1A-40L-XXX,MRE00-0X00-X,HF 系列,SIL00-1A72-74X,SIL 系列,UMS 系列

选型指南 - STANDEX-MEDER - V4 - 2022/3/4 PDF 中文下载

【IC】斯丹麦德电子隆重推出贴片MK33系列干簧传感器，开关最大电压等级为200VDC/VAC

STANDEX-MEDER新型贴片MK33系列干簧传感器将高性能与小体积完美结合，全新优化设计，在小尺寸下实现高功率切换。采用高品质KOFU干簧开关，额定功率为10VA，最大高度为2.3mm，是斯丹麦德电子整个SMD贴片干簧传感系列中外形最低的开关。两种开关型号选择：10mm和14mm，开关最大电压等级为200VDC/VAC。最大开关电流为0.5A，承载电流为1A。

产品发布时间 : 2024-06-06

【产品】击穿电压高达15kV，可替代水银湿簧继电器的干簧继电器

STANDEX-MEDER推出的H系列干簧继电器采用特制的开放式框架，支持M4螺丝安装，额定功率为50W，最大触点开关电压为10kV，最大触点电流为3A，最大承载电流为5A，完美适用于高压高功率设备

新产品发布时间 : 2018-03-18

Standex-Meder收购OKI干簧传感器，扩大在亚洲的电子产品

Standex-Meder宣布与日本OKI电气工业株式会社达成最终协议收购其全资子公司OKI干簧传感器设备公司。其产品被整合到各种传感解决方案中，主要用于汽车和消费电子领域的最终用户。此次收购预计将于2017年3月31日或之前完成。

行业资讯发布时间 : 2018-10-11

MK21PR系列干簧传感器吸合范围10-60 AT，可轻松通过螺钉安装到各种应用中

STANDEX-MEDER MK21PR系列干簧传感器是一款经济实用的右侧导线出口传感器，可轻松通过螺钉安装到各种应用中。其独特的设计理念，使得在空间受限的情况下，仍然可以方便地安装，打破了标准左侧出线MK21传感器的局限。适用于汽车、家用电器、工业、安防和其他应用中的位置、接近、运动、液位和末端限位检测。

产品发布时间 : 2024-02-29

Standex-Meder（斯丹麦德）定制设计液位传感器&浮子选型指南

目录- 公司简介定制设计液位传感器介绍和应用标准液位传感器和浮子

型号- LS01-1X00-PX-0000W,B12482,MS10-S,MS01-PA,MS02,KSS-BV00000,R12468,LS02-S,MS02-PP,LS04-1X00-0-0000W,LS05-1X00-0-0000W,LS03-1X00-PX-0000W,MS04-PP,B12469,MS06-PP,MS08-PP,R12180,B12450,MS02-NBR,MS01-NBR,LS04,MS19-NBR,LS02,MS02-PA,LS01,MS02R-PP,R12481,LS05,MS07-PA,R11744,LS02-1X00-S-0000W,MS09-S,LS02-1X00-PX-0000W,MS18-NBR,MS03-PP,MS01-PP

选型指南 - STANDEX-MEDER - V1 - 2022/1/4 PDF 中文下载