如果您見過筆記本電腦或翻蓋式的手機，可能就已經注意到，當打開和關閉這些設備時，它會相應地自動的點亮和熄滅屏幕。但它怎么知道？如果您認為轉軸上安裝了某種開關來檢測這種打開和關閉動作，那么您是對的！

這些設備使用一種廉價且非常可靠的傳感器，稱為干簧管（磁簧開關，Reed Switch），當磁鐵靠近時它會導通或關斷。

干簧管用于各種創意應用，如開門傳感器、風速計（確定風速）等。它們非常適合任何需要非接觸式控制的項目。因此，讓我們仔細看看它們是什么以及它們是如何工作的！

干簧管概述

常見的干簧管包含一對由鐵磁材料制成的金屬簧片（這種材料很容易被磁化，但離開磁場時會失去磁性）。簧片觸點的表面鍍有耐磨金屬，例如銠、釕、鈀或銥，以延長其開關數百萬次時的使用壽命。

簧片被密封在管狀玻璃外殼內，以保持它們沒有灰塵和污垢。干簧管的密封性使其適用于易爆環境，在這些環境中，傳統開關的小火花會構成危險。玻璃管充滿惰性氣體，通常是氮氣，或真空，以防止觸點氧化。

通常，觸點由鎳鐵合金制成，這些材料易于磁化（具有高磁導率）但不會長時間保持這種狀態（具有低磁保持性）。作為一種機械設備，它們需要一些時間來響應磁場的變化 - 換句話說，與電子開關相比，它們的開關速度較低（通常為0.6ms開啟時間，0.2 ms關閉時間）。

在存在磁場的情況下，兩個觸點都會移動，它們會形成一個平坦、平行的相互接觸區域。這有助于增加簧片開關的壽命和可靠性。

干簧管只檢測磁場的存在，不測量其強度。如果您對測量強度感興趣，可以考慮使用模擬霍爾效應傳感器。

干簧管如何工作？

了解干簧管如何工作的關鍵是要認識到它們既是磁路的一部分，也是電氣電路的一部分 - 磁力和電流一樣流經它們。

當您將磁鐵靠近簧片開關時，整個開關將成為包括磁鐵在內的“磁路”的一部分（圖像中的虛線表示磁場的一部分）。

干簧管的兩個觸點變成相反的磁極，這就是它們吸引并卡在一起的原因。靠近磁鐵的哪一端并不重要：觸點仍然以相反的方式極化并相互吸引。

當你把磁鐵拿走時，觸點分離并返回到原來的位置。

像這樣的干簧管是常開的。這意味著通常當開關不受磁場影響時，開關打開且不導電。當磁鐵足夠靠近以激活開關時，觸點閉合并且電流流過。

在這些插圖中，觸點的移動在很大程度上被夸大了。真正的干簧管的觸點僅相距幾微米（大約比人的頭發細十倍）。所以這些動作是肉眼看不到的。

將干簧管連接到Arduino開發板

為我們的示例設置的電路盡可能簡單。首先彎曲開關的兩個引腳，使其垂直遠離開關主體，使它們形成“U”形。

將干簧管插入面包板。然后使用跳線將開關的一端連接到地，另一端連接到Arduino的D2引腳。

如果以這種方式連接開關，則需要激活Arduino的內置輸入引腳上拉電阻。否則，您必須在電路中使用外部10K上拉電阻。以下是示例電路：

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Arduino代碼 - 讀取干簧管數據

這是一個基于上述電路的非常基本的Arduino草圖，當您將磁鐵靠近開關時，它將點亮內置LED（連接到引腳13），當您將其移開時熄滅。

const int REED_PIN = 2;        // Pin connected to reed switch
const int LED_PIN = 13;        // LED pin


void setup() {
        Serial.begin(9600);
        pinMode(REED_PIN, INPUT_PULLUP);        // Enable internal pull-up for the reed switch
        pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}


void loop() {
        int proximity = digitalRead(REED_PIN); // Read the state of the switch

        // If the pin reads low, the switch is closed.
        if (proximity == LOW) {
                Serial.println("Switch closed");
                digitalWrite(LED_PIN, HIGH);        // Turn the LED on
        }
        else {
                Serial.println("Switch opened");
                digitalWrite(LED_PIN, LOW);                // Turn the LED off
        }
}

上傳草圖后，抓住磁鐵，把它靠近開關。當磁鐵到達干簧管1厘米的距離時，它應該觸發。

代碼說明

該代碼比較通俗易懂。首先定義了兩個常量，它們聲明了干簧管和內置LED連接到的Arduino引腳。

const int REED_PIN = 2;
const int LED_PIN = 13;

在setup()函數中，干簧管引腳配置為輸入，而LED引腳配置為輸出。干簧管引腳啟用了內部上拉電阻。

void setup() {
        Serial.begin(9600);
        pinMode(REED_PIN, INPUT_PULLUP);
        pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

在loop()函數中，如果讀取到干簧管引腳為低電平，則點亮內置的LED燈，否則熄滅。

void loop() {
        int proximity = digitalRead(REED_PIN);


        if (proximity == LOW) {
                Serial.println("Switch closed");
                digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
        }
        else {
                Serial.println("Switch opened");
                digitalWrite(LED_PIN, LOW);
        }
}