37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手试试多做实验，不管成功与否，都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。
【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验一：干簧管传感器模块 磁控管模块 磁性接近开关 磁控开关模块
干簧管与干簧管模块的实物图片
磁铁与磁场相关知识点
一、磁铁（magnet）
1、磁铁（一种可以吸引金属的磁石），磁铁的成分是铁、钴、镍等原子，其原子的内部结构比较特殊，本身就具有磁矩。磁铁能够产生磁场，具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。磁铁可分为“永久磁铁”与“非永久磁铁”。永久磁铁可以是天然产物，又称天然磁石，也可以由人工制造。非永久性磁铁，例如电磁铁，只有在某些条件下才会出现磁性。
2、磁铁不是人发明的，是天然的磁铁矿。古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头，称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。最早发现及使用磁铁的应该是中国人，也就是利用磁铁制作“指南针”，是中国四大发明之一。
3、经过千百年的发展，今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果，而且还可以提高磁力。在18世纪就出现了人造的磁铁，但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢，直到20世纪20年代制造出铝镍钴（Alnico）。随后，20世纪50年代制造出了铁氧体（Ferrite），70年代制造出稀土磁铁[Rare Earth magnet，包括钕铁硼（NdFeB）和钐钴（SmCo）]。至此，磁学科技得到了飞速发展，强磁材料也使得元件更加小型化。
二、磁极（magnetic pole）
1、磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。一个磁体无论多么小都有两个磁极，可以在水平面内自由转动的磁体，静止时总是一个磁极指向南方，另一个磁极指向北方，指向南的叫做南极（S极），指向北的叫做北极（N极）。之间呈现同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的现象。
2、地球是一个巨大的磁体,它也有两极。这两个磁极的位置与地球的南极和北极很接近,人们把地球北极附近的磁极叫地磁南极,另一磁极叫地磁北极。磁体磁性最强的部分.例如条形磁体的两端磁性最强，是两个磁极.若将条形或针形磁体悬挂在地磁场中，则两极总是分别指向南北方向，指向北的磁极称为磁北极（或N极），指向南的称为磁南极（或S极）。不同磁体的异名极互相吸引；同名极互相排斥。任何磁体的磁极总是成对出现的，把一磁体折成两段并不能把它的北极同其南极分离开，而是磁体的每一半都有自己的北极和南极，这是磁现象的基本特点。
三、磁感线（Magnetic Induction Iine）
磁感线又叫磁力线，是形象描绘磁场分布的一些曲线，曲线上每一点的切线方向都和这点的磁场方向一致。磁感应强度的方向与该点的磁力线切线方向相同，其大小与磁力线的密度成正比。了解磁力线的基本特点是掌握和分析磁路的的基础 。磁力线是人为的假设的曲线。磁力线有无数条，磁力线是立体的，所有的磁力线都不交叉，磁力线总是从 N 极出发，进入与其最邻近的 S 极并形成。这些假设的曲线基于一个有趣的小实验，这个实验只需要一个条形磁铁，一些铁屑在一块平板玻璃上就可以展示。同电流类似，磁力线总是走磁阻最小（磁导率最大）的路径，因此磁力线通常呈直线或曲线，不存在呈直角拐弯的磁力线。任意二条同向磁力线之间相互排斥，因此不存在相交的磁力线。图为重要的五种磁感线。
四、磁场（magnetic field）
磁场，物理概念，是指传递实物间磁力作用的场。磁场是一种看不见、摸不着的特殊的场。磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。
用现代物理的观点来考察，物质中能够形成电荷的终极成分只有电子（带单位负电荷）和质子（带单位正电荷），因此负电荷就是带有过剩电子的点物体，正电荷就是带有过剩质子的点物体。运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。
五、磁现象（Magnetic phenomenon）
磁现象是最早被人类认识的物理现象之一，指南针是中国古代一大发明。磁场是广泛存在的，地球，恒星(如太阳)，星系（如银河系），行星、卫星，以及星际空间和星系际空间，都存在着磁场。为了认识和解释其中的许多物理现象和过程，必须考虑磁场这一重要因素。在现代科学技术和人类生活中，处处可遇到磁场，发电机、电动机、变压器、电报、电话、收音机以至加速器、热核聚变装置、电磁测量仪表等无不与磁现象有关。甚至在人体内，伴随着生命活动，一些组织和器官内也会产生微弱的磁场。地球的磁级与地理的两极相反。
在古今社会里，很多对世界文明有重大贡献的发明都涉及到磁场的概念。地球能够产生自己的磁场，这在导航方面非常重要，因为指南针的指北极准确地指向位置在地球的地理北极附近的地磁南极（地理北极实际上是地磁南极，地理南极实际上是地磁北极）。电动机和发电机的运作都依赖因磁铁转动而随着时间改变的磁场。通过霍尔效应，可以给出物质的带电粒子的性质。磁路学专门研讨，各种各样像变压器一类的电子元件，其内部磁场的相互作用。
磁现象
永磁体——磁铁的性质
永磁体具有磁性(magnetism)，能吸引铁、钴、镍等物质；
永磁体具有磁极(magnetic pole)，分磁北极N 和磁南极S ；
磁极之间存在相互作用，同性相斥，异性相吸；
磁极不能单独存在。
干簧管相关知识点
一、干簧管的介绍
干簧管（Reed Switch）也称舌簧管或磁簧开关，是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有惰性气体。干簧管于1936年由贝尔电话实验室的沃尔特·埃尔伍德（Walter B. Ellwood）发明，他本人于1940年6月27日在美国申请专利，专利号为2264746。
干簧管是一种特殊的开关，也叫磁敏传感器，通过所施加的磁场操作的电开关，它是干簧继电器和接近开关的主要部件。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等（在安防系统中主要用于门磁、窗磁的制作），同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中，通常用磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为“磁控管”。干簧管有常开型和常闭型二种。
二、干簧管的结构与原理
干簧管是由两片干簧片(通常由铁和镍这两种金属所组成的) 密封在玻璃管内。玻璃管内的两片干簧片呈交迭状且间隔有一小段空隙。适当的磁场将会使两片干簧片接触。这两片簧片上的触点上镀有层很硬的金属，通常都是铑和钌，这层硬金属大大提升了切换次数及产品寿命。而玻璃管内通常注入了氮气或一些等价的惰性气体，部份干簧开关为了提升其高压性能，更会把内部做成真空状态。干簧片的作用相当于一个磁通导体。在通过永久磁铁或电磁线圈产生的磁场时，簧片会产生不同的极性, 当磁力超过簧片本身的弹力时，这两片簧片会吸合导通电路；当磁场减弱或消失，干簧片由于本身的弹性而释放，触面就会分开从而打开电路。
通常有两种方式可以令磁簧开关的干簧片吸合：
（1）使用永久性磁铁——如下图所示，干簧开关在永久磁铁产生的磁场下之基本操作情况，两簧片呈相反极性而在两簧片间产生足够的吸力而互相接触。
（2）使用外加线圈——将磁簧开关放置在线圈中心轴位置，磁场在这部份是最强的两干簧片呈相反极性，在两簧片间产生足够的吸力而互相接触。当有一个永久 磁铁接近干簧开关时，此两片簧片会被磁化成可相互吸引的不同极性，当磁场够大时，可让两簧片间产生足够的吸引力而互相接触。干簧片都是经过回火处理的，以 便消除剩磁，所以当磁场退去后，在干簧片上的磁场随即消失。如果有任何残留的磁力存在于干簧片上，干簧开关的特性就会改变，在制造过程中，适当的制程和退 火处理是非常重要的。
（3）依此技术可做成非常小尺寸体积的切换组件，并且切换速度非常快速、且具有非常优异的信赖性。永久磁铁的方位和方向确定何时以及多少次开关打开和关闭。
三、干簧管的主要参数有：
（1）外形尺寸，φD表示直径，L表示管的长度；
（2）吸合安匝，安匝是磁动势的单位，等于线圈匝数与线圈通过的电流的乘积，安匝数越大，产生的磁场越强，吸合安匝是使干簧管常开触点闭合所需要的安匝数；
（3）释放安匝，是使闭合的常开触点恢复常态的安匝数；
（4）动作时间（吸合时间），从干簧管加额定值激励时起至触点达到工作状态时止所需的时间；
（5）接触电阻，指从干簧管的引出端所测得的一对闭合簧片间的电阻值；
（6）触点容量，等于触点电压（触点断开时允许加在两触点上的最大电压）与触点电流（触点闭合时允许通过触点的最大电流）的乘积。
四、干簧管的特点
1、优点
（1）簧片细而短，有较高的固有频率，提高了接点的通断速度，其开关速度要比一般的电磁继电器快5~10倍。
（2）磁簧开关的开关元器件被密封于惰性气体中，不与外界环境接触，这样就大大减少了接点在开、闭过程中由于接点火花而引起的接点氧化和碳化。并防止外界蒸气和灰尘等杂质对接点的侵蚀。工作寿命长。
（3）干簧管的优点是其体积小、重量轻，这使得它们易于安装且不显眼。由于操作开关体积很小，因而无需复杂的凸轮或曲柄，所以不会出现金属疲劳现象，保证了几乎无限的使用寿命。并且能够安装在有限的空间里，很适合用于微型设备。 磁簧开关和合适的磁铁价格便宜且容易获取。干簧管最主要的是一种非接触式的密封开关。
2、缺点
（1）首先，触点和簧片是相当小而精致的，所以它们难以承受高压或大电流。 电流过大时，簧片会因过热失去弹性。即开关容量小，接点易产生抖动以及接点接触电阻大。
（2）干簧管有电压和电流额定值。 虽然功率W=电压I电流U，同样的功率可能由不同的电压和电流组合得到。切记不要超过额定电流。例如，10V1A = 10W，同时1V*10A=10W，在第二种情况下，电流会太大。如果您要使用大电流，由继电器线圈与磁簧开关组成的继电器电路是更合适的选择。
（3）故障排查工序多。故障干簧管需要用专用仪器（如AT值测试器、绝缘耐压测试器、内阻测试器等）检测。
（4）不适合误差范围小的产品设计：AT值范围大，从成本角度考虑不能保证批量产品的AT值都相同，并且配套磁石也不尽相同。
（5）由于磁簧开关是相当脆弱的，如果引出线焊接到较厚器件上，很容易破损玻璃和密封件。 如果你需要弯曲引出线，需要恰当选择引出线的弯曲点。
四、干簧管与霍尔效应传感器的比较
干簧管与霍尔效应元件同属于磁敏传感器，并且随着技术的发展，霍尔传感器的应用也越来越广泛。那么在应用中，是选择干簧管还是霍尔效应传感器，我们在此对它们做些比较。
1、霍尔效应传感器一般价格低，随着传感器技术的不断提升，当前的霍尔效应传感器不再需要昂贵的电源电路供电，如霍尼韦尔的SL353，其内部集成了电源电路，工作电压范围可以从2.2VDC到5.5VDC，而成本没有明显升高。而干簧管不需要外部供电，在磁场的作用下即能实现吸合与释放的状态转换。霍尔传感器需要外部供电，随着电子技术的快速发展，霍尔传感器的功耗也越来越小，如霍尼韦尔的SL353LT，其室温下平均工作电流仅1.8uA，是电池供电的应用理想的选择。
2、干簧管传感器无磨损元件，但还是机电式结构，其工作寿命取决于弹片的弹性，在低负载时(在10mA及低于5V或更低时)工作可达百万次。而霍尔效应传感器是全电子固态结构，其工作没有次数限制。
3、干簧管传感器开关的触点在导通时有极低的导通电阻，典型值低到50mΩ，能直接开关信号范围从几纳伏到千伏，电流从微安级到安培级。但有一点值得注意的是，干簧管工作电流越高，产生的热量多，温度越高，其弹片的弹性下降，其工作与释放的次数将急速下降。所以干簧管虽然能工作上百万次，其前提是低负载，其工作于高负载条件如大电流或高电压下，是牺牲工作次数也就是其寿命为代价的。而霍尔效应传感器采用半导体材料，如果需要驱动大电流系统，还面外置功率放大器，但对于当前大多数电池供电、低能耗的应用来说，霍尔效应传感器也是理想的选择。
4、干簧管传感器是密封的，因此它能几乎工作于任何环境。对温度环境没有影响，典型的工作温度范围从-50℃到+150℃，无特别附加条件、限制或费用。当前的霍尔效应传感器工作温度范围也有较大改善，如霍尼韦尔的SL353，正常工作范围是-40℃到+80℃，但是最大额定范围可以从-40℃到+150℃。
5、干簧管传感器电气（金属）部分是密封于玻璃外壳中，而玻璃外壳易碎。其抗冲击及震动的能力差，在运送和加工过程中容易受损，加工损耗大，影响产品及寿命。当安装到印刷电路板（PCB）上时必须注意PCB板的变形、以及干簧管本身金属与玻璃不同的热膨胀特性，这些因素引起的应力可能损伤干簧管的玻璃-金属密封。所以在PCB板上安装干簧管时，建议形成引线角，并在PCB板与干簧管之间留下适当空间。同时，在焊接特别是手工焊接时，需注意焊接温度与焊接时间等的控制。
6、霍尔传感器越来越小，如霍尼韦尔的SL353，采用S0T-23的封装，连引脚在一起，尺寸在2.8*2.9mm范围内，且不需其他的外围元件。 霍尔传感器加工时可以使用SMT技术，加工成本低，加工过程也不易损坏。
7、干簧管传感器簧片轻而短，采用的是机械结构，有固有频率，不能将干簧管用于比其固有谐振频率以上的场合。当干簧管从30cm以上的高度跌落到硬表面（地面）时，其电气特性（启动、释放等状态）可能被改变。而霍尔效应传感器则不会受到影响，工作更加可靠。
8、干簧管开关从输入到输出有优良的绝缘及开关的绝缘电阻高，其断开时漏电流为零，而霍尔传感器因其半导体结构，漏电流通常不为零，不适合应用到需要0漏电流的场合。
通过上面的比较，我们可以看出，霍尔效应传感器与干簧管都有各自的优点与缺点，它们在很多应用中互换没有技术上的障碍。
五、干簧管的应用
1、磁簧开关在手机、程控交换机、复印机、洗衣机、电冰箱、照相机、消毒碗柜、门磁、电磁继电器、电子衡器、液位计、远传煤气表水表、IC卡煤气表水表、电子煤气表水表中都得到很好的应用，电子电路中只要使用自动开关，基本上都可以使用磁簧开关。
2、家电产品——水电气表之计数器，电炒锅电饭锅之温度传感器和位置传感器，空调加湿器等。
3、健康器材——自行车计速器，跑步器，运动器材之位置开关。
4、玩具——电子玩具之位置开关控制音乐闪光等效果。
5、干簧管继电器用于IC万用表，控制系统，数字测试设备。安防系统门窗磁，门锁。
6、干簧管在汽车行业的应用——压力传感器，液位传感器，位置传感器，电流传感器，振动探测器，温度探测器。
7、干簧管在高危环境中的应用——干簧管可以为高真空式或惰性气体填充式，干簧管将控制电路通断时触点产生的火花封闭在管身内，使其完全与爆炸性气体和煤尘隔绝，达到防止爆炸、提高安全系数的目的。
8、干簧管在油位传感器中的应用——干簧管是各种车用油箱油位传感器的极好替代品，油（液）位传感器共分两类：一类是用滑动电位器为基本检测元件，它是由浮子带动电位器，再用欧姆表检测其阻值，从而达到显示油位的目的，但当油垢覆盖电位器后，其阻值会发生变化，造成误差太大，甚至不能使用，此类油箱传感器成为寿命很短的易损件。
9、干簧管在干簧继电器中的应用——干簧管可应用于干簧继电器。一个线圈内的一个或多个磁簧开关磁簧继电器，以得到多对极点的干簧继电器。干簧继电器工作电流时使用的是比较低的，并提供高运行速度，良好的性能，这是不可靠的切换由传统的接触，高可靠性和长寿命的非常小的电流。 在20世纪70年代和80年代，以百万计的干簧继电器，用于在电话交流 。尤其是，它们被用来TXE在英国家庭的电话交流切换。 簧片触点周围的惰性气氛中确保氧化将不会影响的接触电阻。 有时使用水银湿簧继电器，尤其是在高速计数电路。
干簧继电器的优点：
(1)体积小，质量轻；
(2)簧片轻而短，有固有频率，可提高接点的通断速度，通断的时间仅为1～3ms，比一般的电磁继电器快5～10倍；
(3)接点与大气隔绝，管内有稀有气体，可减少接点的氧化合碳化,并且由于密封，可防止外界有机蒸气和尘埃杂质对接点的侵蚀。
六、常用款MKA14103干簧管（2*14MM常开型）技术参数
七、干簧管使用注意事项:
1、剪切或弯曲干簧管的引线脚时必须极度小心，以免施加不适当的应力而使玻璃－金属密封受到损毁。适当的夹紧工具是必须使用的
2、遇到温度及过长暴露时间可能会导致玻璃－金属密封损伤（开裂、泄漏等），因此必须采用快速及可靠的焊接技术（过程）。建议的焊接条件为：手焊时280～300°C，波焊时250至300°C。
3、直接用干bai簧管控制 220V/AC/DC 0.5A 可选du用额定电压250V/AC 1A以上的干zhi簧管dao，不过这样的干簧管会体积很大zhuan，并且价shu格也不会便宜，如可能应该用小电流干簧管加可控硅或继电器控制。
4、焊接时一般问题不大，注意时间就行了，注塑时要考虑膨胀收缩系数，简单的办法是可先在干簧管外包裹一层泡沫或橡胶类物质，再注塑固定。
5、触点的保护电路，作为干簧管的负载，必须有触点保护电路。当干簧管连接到电感载负或有浪涌电流冲击电流流过的负载时(象电容负载, 电灯, 长电缆等)， 干簧管需要有下面的触点保护电路。
6、干簧管管脚的加工问题，干簧管在使用时，一般都需要对管脚部分都要进行剪切、弯曲加工。在加工时要注意以下几点：
（1）剪切， 弯曲的尺寸应从干簧管触点的中心，或者管脚的端头处开始测量。 如果从玻璃管的端头测量的话, 触点的中心点不易掌握。
（2）为保护玻璃管，管脚处必须完全固定好后再加工，加工后检查是否有毛刺和裂痕。
7、干簧管的安装装配
（1）锡焊：焊接点应离开玻璃管的端头至少2mm以上，,焊接时间在5秒以下
（2）电焊：焊点应离开玻璃管端头至少2mm以上
（3）超声波焊接： 谐振频率相同时,会对干簧管参数产生影响
（4）另外需注意：干簧管在运输途中应避免撞击和跌落，保管时应放在干燥处，避免受潮。
八、干簧管的应用电路
