如何使用Arduino开发板连接干簧管（Reed Switch）

如果您见过笔记本电脑或翻盖式的手机，可能就已经注意到，当打开和关闭这些设备时，它会相应地自动的点亮和熄灭屏幕。但它怎么知道？如果您认为转轴上安装了某种开关来检测这种打开和关闭动作，那么您是对的！

这些设备使用一种廉价且非常可靠的传感器，称为干簧管（磁簧开关，Reed Switch），当磁铁靠近时它会导通或关断。

干簧管用于各种创意应用，如开门传感器、风速计（确定风速）等。它们非常适合任何需要非接触式控制的项目。因此，让我们仔细看看它们是什么以及它们是如何工作的！

干簧管概述

常见的干簧管包含一对由铁磁材料制成的金属簧片（这种材料很容易被磁化，但离开磁场时会失去磁性）。簧片触点的表面镀有耐磨金属，例如铑、钌、钯或铱，以延长其开关数百万次时的使用寿命。

簧片被密封在管状玻璃外壳内，以保持它们没有灰尘和污垢。干簧管的密封性使其适用于易爆环境，在这些环境中，传统开关的小火花会构成危险。玻璃管充满惰性气体，通常是氮气，或真空，以防止触点氧化。

通常，触点由镍铁合金制成，这些材料易于磁化（具有高磁导率）但不会长时间保持这种状态（具有低磁保持性）。作为一种机械设备，它们需要一些时间来响应磁场的变化 - 换句话说，与电子开关相比，它们的开关速度较低（通常为0.6ms开启时间，0.2 ms关闭时间）。

在存在磁场的情况下，两个触点都会移动，它们会形成一个平坦、平行的相互接触区域。这有助于增加簧片开关的寿命和可靠性。

干簧管只检测磁场的存在，不测量其强度。如果您对测量强度感兴趣，可以考虑使用模拟霍尔效应传感器。

干簧管如何工作？

了解干簧管如何工作的关键是要认识到它们既是磁路的一部分，也是电气电路的一部分 - 磁力和电流一样流经它们。

当您将磁铁靠近簧片开关时，整个开关将成为包括磁铁在内的“磁路”的一部分（图像中的虚线表示磁场的一部分）。

干簧管的两个触点变成相反的磁极，这就是它们吸引并卡在一起的原因。靠近磁铁的哪一端并不重要：触点仍然以相反的方式极化并相互吸引。

当你把磁铁拿走时，触点分离并返回到原来的位置。

像这样的干簧管是常开的。这意味着通常当开关不受磁场影响时，开关打开且不导电。当磁铁足够靠近以激活开关时，触点闭合并且电流流过。

在这些插图中，触点的移动在很大程度上被夸大了。真正的干簧管的触点仅相距几微米（大约比人的头发细十倍）。所以这些动作是肉眼看不到的。

将干簧管连接到Arduino开发板

为我们的示例设置的电路尽可能简单。首先弯曲开关的两个引脚，使其垂直远离开关主体，使它们形成“U”形。

将干簧管插入面包板。然后使用跳线将开关的一端连接到地，另一端连接到Arduino的D2引脚。

如果以这种方式连接开关，则需要激活Arduino的内置输入引脚上拉电阻。否则，您必须在电路中使用外部10K上拉电阻。以下是示例电路：

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Arduino代码 - 读取干簧管数据

这是一个基于上述电路的非常基本的Arduino草图，当您将磁铁靠近开关时，它将点亮内置LED（连接到引脚13），当您将其移开时熄灭。

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
        }
}

上传草图后，抓住磁铁，把它靠近开关。当磁铁到达干簧管1厘米的距离时，它应该触发。

代码说明

该代码比较通俗易懂。首先定义了两个常量，它们声明了干簧管和内置LED连接到的Arduino引脚。

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

在setup()函数中，干簧管引脚配置为输入，而LED引脚配置为输出。干簧管引脚启用了内部上拉电阻。

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

在loop()函数中，如果读取到干簧管引脚为低电平，则点亮内置的LED灯，否则熄灭。

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);
        }
}