如何使用Arduino開(kāi)發(fā)板連接干簧管（Reed Switch）

如果您見(jiàn)過(guò)筆記本電腦或翻蓋式的手機(jī)，可能就已經(jīng)注意到，當(dāng)打開(kāi)和關(guān)閉這些設(shè)備時(shí)，它會(huì)相應(yīng)地自動(dòng)的點(diǎn)亮和熄滅屏幕。但它怎么知道？如果您認(rèn)為轉(zhuǎn)軸上安裝了某種開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)這種打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)作，那么您是對(duì)的！

這些設(shè)備使用一種廉價(jià)且非?？煽康?a target="_blank">傳感器，稱為干簧管（磁簧開(kāi)關(guān)，Reed Switch），當(dāng)磁鐵靠近時(shí)它會(huì)導(dǎo)通或關(guān)斷。

干簧管用于各種創(chuàng)意應(yīng)用，如開(kāi)門(mén)傳感器、風(fēng)速計(jì)（確定風(fēng)速）等。它們非常適合任何需要非接觸式控制的項(xiàng)目。因此，讓我們仔細(xì)看看它們是什么以及它們是如何工作的！

干簧管概述

常見(jiàn)的干簧管包含一對(duì)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(kāi)磁場(chǎng)時(shí)會(huì)失去磁性）?；善|點(diǎn)的表面鍍有耐磨金屬，例如銠、釕、鈀或銥，以延長(zhǎng)其開(kāi)關(guān)數(shù)百萬(wàn)次時(shí)的使用壽命。

簧片被密封在管狀玻璃外殼內(nèi)，以保持它們沒(méi)有灰塵和污垢。干簧管的密封性使其適用于易爆環(huán)境，在這些環(huán)境中，傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)的小火花會(huì)構(gòu)成危險(xiǎn)。玻璃管充滿惰性氣體，通常是氮?dú)?，或真空，以防止觸點(diǎn)氧化。

通常，觸點(diǎn)由鎳鐵合金制成，這些材料易于磁化（具有高磁導(dǎo)率）但不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持這種狀態(tài)（具有低磁保持性）。作為一種機(jī)械設(shè)備，它們需要一些時(shí)間來(lái)響應(yīng)磁場(chǎng)的變化 - 換句話說(shuō)，與電子開(kāi)關(guān)相比，它們的開(kāi)關(guān)速度較低（通常為0.6ms開(kāi)啟時(shí)間，0.2 ms關(guān)閉時(shí)間）。

在存在磁場(chǎng)的情況下，兩個(gè)觸點(diǎn)都會(huì)移動(dòng)，它們會(huì)形成一個(gè)平坦、平行的相互接觸區(qū)域。這有助于增加簧片開(kāi)關(guān)的壽命和可靠性。

干簧管只檢測(cè)磁場(chǎng)的存在，不測(cè)量其強(qiáng)度。如果您對(duì)測(cè)量強(qiáng)度感興趣，可以考慮使用模擬霍爾效應(yīng)傳感器。

干簧管如何工作？

了解干簧管如何工作的關(guān)鍵是要認(rèn)識(shí)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(jīng)它們。

當(dāng)您將磁鐵靠近簧片開(kāi)關(guān)時(shí)，整個(gè)開(kāi)關(guān)將成為包括磁鐵在內(nèi)的“磁路”的一部分（圖像中的虛線表示磁場(chǎng)的一部分）。

干簧管的兩個(gè)觸點(diǎn)變成相反的磁極，這就是它們吸引并卡在一起的原因?？拷盆F的哪一端并不重要：觸點(diǎn)仍然以相反的方式極化并相互吸引。

當(dāng)你把磁鐵拿走時(shí)，觸點(diǎn)分離并返回到原來(lái)的位置。

像這樣的干簧管是常開(kāi)的。這意味著通常當(dāng)開(kāi)關(guān)不受磁場(chǎng)影響時(shí)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)且不導(dǎo)電。當(dāng)磁鐵足夠靠近以激活開(kāi)關(guān)時(shí)，觸點(diǎn)閉合并且電流流過(guò)。

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

將干簧管連接到Arduino開(kāi)發(fā)板

為我們的示例設(shè)置的電路盡可能簡(jiǎn)單。首先彎曲開(kāi)關(guān)的兩個(gè)引腳，使其垂直遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)，則需要激活A(yù)rduino的內(nèi)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(shù)據(jù)

這是一個(gè)基于上述電路的非?；镜腁rduino草圖，當(dāng)您將磁鐵靠近開(kāi)關(guān)時(shí)，它將點(diǎn)亮內(nèi)置LED（連接到引腳13），當(dāng)您將其移開(kāi)時(shí)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(kāi)關(guān)。當(dāng)磁鐵到達(dá)干簧管1厘米的距離時(shí)，它應(yīng)該觸發(fā)。

代碼說(shuō)明

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

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

在setup()函數(shù)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(nèi)部上拉電阻。

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

在loop()函數(shù)中，如果讀取到干簧管引腳為低電平，則點(diǎn)亮內(nèi)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);
        }
}