超小型10W干簧管成功应用在输液泵门开检测中的设计经验

时间： 2018-06-09 来源：世强

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医学临床治疗方法中，静脉输液是最常用的一种方法，从而诞生了各式各样的自动输液泵，可根据药物和患者情况不同配以适当的输液速度。输液泵工作示意图如图1所示，其通过作用于输液导管达到控制输液速度的目的。为保证患者在输液过程中的安全，当输液泵门被打开的时，必须及时报警。

图1 输液泵工作示意图

作为输液泵门开检测的开关器件，干簧管最合适不过了，不仅小巧，而且节能。因为干簧管属于磁感应开关，只需要靠近磁铁，就可以实现开关动作，不需要损耗电能。在笔者参与的输液泵门开检测项目中，笔者选择的是LITTELFUSE型号为MDSR-10-10-25干簧管。

MDSR-10-10-25干簧管是由两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，又称簧片开关。这两个触点被装在充有惰性气体（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触点。MDSR-10-10-25干簧管实物图如图2所示。

图2 MDSR-10-10-25干簧管实物图

MDSR-10-10-25干簧管是一款超小型，常开型开关，具有10.16mm长x 1.80mm直径玻璃外壳，能够在10W时切换200Vdc。其绝缘电阻最高为10^¹²Ω，低接触电阻小于120mΩ。这种簧片开关也可以采用表面安装型，也就是MDSM-10。

MDSR-10-10-25干簧管的特性如下：

· 单触点，常开触点模式

· 磁感强度10-25AT

· 额定功率10W

· 额定开关电压200Vdc/140Vac

· 额定电流0.5Adc/0.35Aac

· 击穿电压 250Vdc

· 动作时间 max.0.5ms

· 释放时间 max.0.1ms

· 工作环境温度 -40~125°C

门开检测原理图设计：由于笔者所用的MCU I/O口内置1MΩ上拉电阻，所以门开检测电路原理非常简单，如图3所示。当输液泵门关闭时，门上磁铁作用到干簧管后，两片触点吸附，输出低电平信号，反之，输出高电平信号，从而判断输液泵门的开关状态。

图3 门开检测电路

大家看到这里，肯定觉得用干簧管电路如此简单，没必要再深入讨论。但笔者想用“血”的教训告诉大家其实“没那么简单”。笔者设计的输液泵产品在小批试制50台中，有20多台干簧管破裂，查找原因发现：由于干簧管本体十分脆弱非常容易受到伤害，PCB上两个焊盘插空过近导致干簧管两个金属臂膀弯折时，两侧应力过大，从而出现破损。如图4所示。

图4 干簧管破裂的实物图

鉴于以上使用Littelfuse的MDSR-10-10-25干簧管的经验教训，笔者总结了对干簧管设计建议，如下：

1. 干簧管PCB封装的两个焊盘过孔要稍微离远一点，减小干簧管两侧的应力。如图5所示，上图是有问题的设计，下图是经过改善的设计。

图5 干簧管PCB封装设计改善对比

2. 在干簧管本体下面垫一个海绵或留出空槽，减小受力。

3. 先把干簧管焊接到PCB上，再减去过长的金属臂，这样本体固定好后，不会再受力。

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2020/8/19 - STANDEX-MEDER - 选型指南 - R02 代理服务技术支持现货查询批量订货

绿色能源市场应用定制磁传感技术解决方案

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2023/6/7 - STANDEX-MEDER - 应用及方案代理服务技术支持现货查询批量订货

【方案】30~80kW组串式光伏逆变器优选器件方案

描述- 该方案针对30~80kW的组串式光伏逆变器，采用多路BOOST升压电路，减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加发电量。逆变侧采用T型三电平拓扑，开关频率支持16kHz（最佳频率点），效率最高可达98.54%。辅助电源采用1700V耐压SiC MOSFET，单端反激电源可直接应用在1000V母线系统。同时，在BOOST升压电路和逆变电路中均采用IGBT模块设计，集成度更高。

型号- MKS4J022202D00MSSD,10-FZ12NMA080NS03-M260F,0505025.MX52LEP,TFLEX HD300,BGM111,C2M1000170D,EFR32MG13P732F512GM48-C,RBN75H125S1GP4-A0,10-FY12NMA160SH01-M820F18,KT05,PS9402,SGM6022,MLX91208,28R1101-000,28R0610-000,30-FT12NMA160SH-M669F28,PS9031,LSIC2SD120E30CC,30-FT12NMA200SH-M660F08,LXXXX 15.00/05/90 4.5SN GR,28R1476-100,92ML,LX 15.00/05/90 4.5SN GR BX,MKS4J033305D00KSSD,TPCM780,RC12-6-01LS,SMBJ18CA,28R1953-000,PS9531L3,SI86XX,28B0141-000,WDU50N,SGM6032,WGM110,R5F56514FDLJ,C4D30120D,WDU70N,RBN40H125S1GPQ-A0,C2M0080120D,V23990-P629-L43,SGM2019,LSIC1MO120E0080,SID11X2K,SI8261BCD-C-IS

WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,WIMA,RENESAS,VINCOTECH,STANDEX-MEDER,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - 优选器件方案 - V2.1

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

代理服务线上商城技术资料

智能家居市场应用定制磁传感技术解决方案

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2022/3/4 - STANDEX-MEDER - 选型指南 - V4 代理服务技术支持现货查询批量订货

Lithium Battery Pack Protection and Control

型号- 0805L,SP1007,LSP,ITV,SMF,TTP,881,SMF4L,L4CL,MHP-TAT18,688,458,KC,SP3021,ZEPTOSMDC,SC1006,SP1003

2023/12/4 - LITTELFUSE - 应用及方案代理服务技术支持现货查询批量订货查看更多版本

【方案】125kW（1500VDC系统）光伏逆变器优选器件方案

描述- 本方案基于 1500VDC 系统，提出了在 BOOST 电路采用高集成度对称式 BOOST 模块，内置全 SiC MOS 和二极管，以提高开关频率和减小升压电感体积。在逆变电路采用 NPC 拓扑结构，耐压高达 2400V，在满足1500V 系统耐压需求的基础上，采用了低耐压的 IGBT，实现了较高的开关频率，有利于光伏逆变器实现更高的效率和更小的体积。

型号- TFLEX HD300,C3M0065090D,C2M1000170D,10-F124NID150SH03-LG18F98,10-F124NIE150SH03-LG28F98,RA-8565SA,PS9402,MLX91208,10-F124NIX150SH03-LGX8F98,28R1101-000,28R0610-000,LSIC2SD120E30CC,28R1476-100,92ML,TPCM780,RC12-6-01LS,SMBJ18CA,KT05-1A-BV88622,28R1953-000,28B0141-000,WGM110,R5F56514FDLJ,WM 4C,C4D30120D,10-FY09S2A065ME-L869L08,SID1152K,SI8621BD-B-IS,SI8261BCD-C-IS,SID11X2K

WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,CREE,RENESAS,VINCOTECH,STANDEX-MEDER,II-VI MARLOW,EPSON,PI,ROGERS,MELEXIS - 优选器件方案 - V1.1

【技术】一文解析干簧管开关与干簧管继电器

干簧管相比于阻容感以及二三极管来说属于小众产品，没有接触或应用到的对于其名字都很陌生，但是其年销售以亿为单位的销售数量又体现其所在应用领域的普遍性。本文中Littelfuse将为大家解析干簧管开关与干簧管继电器。

2023-04-26 - 技术探讨代理服务技术支持现货查询批量订货

【应用】Littelfuse多款传感器在洗衣机位置、液位和转速检测中的应用

在洗衣机中需要使用各种传感器来确保正确、安全和节能的操作。Littelfuse公司设计的磁传感器能够有效地助力洗衣机设备，包括干簧传感器、浮子传感器、旋转霍尔效应传感器、霍尔效应传感器、霍尔传感器和簧片开关等，它们能够被应用在洗衣机的盖/门位置感应、水位感应、旋转表盘位置感应、滚筒转速感应和洗涤剂液位感应等方面中。