幾十年來(lái)，人們不斷地預(yù)言機(jī)電開關(guān)的應(yīng)用將會(huì)逐漸消失，而傳感器往往被當(dāng)作它的一種最主要的替代技術(shù)。這種變化開始發(fā)生了嗎?又有多么普遍?本文將對(duì)此進(jìn)行探討。作為一種歷史悠久的機(jī)電器件，開關(guān)自從工業(yè)革命以來(lái)就已經(jīng)出現(xiàn)。人們?cè)O(shè)計(jì)出了多種開關(guān)，使之更好地與機(jī)電設(shè)備配合。這些設(shè)備有繼電器、螺線管、馬達(dá)、白熾燈以及目前市場(chǎng)上數(shù)以百計(jì)的其它產(chǎn)品。而傳感器則是一種電子器件，旨在與集成電路、晶體管和二極管等電子產(chǎn)品相配合。隨著微處理器技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣，汽車、電器、電動(dòng)工具、空調(diào)設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品都使用了容易與微處理器相連的傳感技術(shù)。
開關(guān)的應(yīng)用方式
開關(guān)可靠性較高，應(yīng)用廣泛。在機(jī)器到機(jī)器接口應(yīng)用中，開關(guān)經(jīng)常充當(dāng)檢測(cè)器件，用于指示門或者蓋子的開閉狀態(tài);位置感應(yīng)是另一個(gè)普遍的應(yīng)用，開關(guān)可以幫助探測(cè)凸輪和杠桿的位置;在生產(chǎn)線中的水平感應(yīng)中，開關(guān)用于指示箱柜或儲(chǔ)料器是處于裝滿、低位還是空的狀態(tài)，使生產(chǎn)更有效率。
在操作員到機(jī)器接口應(yīng)用中，開關(guān)通常被用于控制機(jī)器功率、功能/模式選擇，如數(shù)量或速度等。通過(guò)使用集成顯示器，操作員利用開關(guān)滾動(dòng)菜單進(jìn)行選擇，可以提高效率和功能性，同時(shí)降低了用于執(zhí)行多種任務(wù)所需的開關(guān)數(shù)量。這類應(yīng)用的關(guān)鍵在開關(guān)通過(guò)向操作員提供觸覺和聽覺信號(hào)，減少了對(duì)于視覺反饋的需要，保持了更快和更精確的操作。
傳感器可以用于開關(guān)應(yīng)用
隨著功能的增強(qiáng)，傳感器正在成為部分老式機(jī)電開關(guān)技術(shù)的替代者。使用傳感器來(lái)探測(cè)物體，可以促進(jìn)設(shè)備的小型化。越來(lái)越多的傳感技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來(lái)，存在、水平和位置傳感器正在迅速代替老式機(jī)電開關(guān)。同時(shí)，由于基于微處理器的控制技術(shù)在各種應(yīng)用中日益廣泛，電容性、電感性、超聲波、光學(xué)和霍爾效應(yīng)傳感器在工業(yè)和消費(fèi)市場(chǎng)中找到了更廣闊的用武之地。
觸摸式傳感技術(shù)也越來(lái)越受歡迎。比較常見的是觸摸屏，它為操作者提供了一個(gè)與大量設(shè)備之間直接溝通的可視界面。電腦觸摸屏已被廣泛應(yīng)用于ATM機(jī)、電腦顯示器(在某些應(yīng)用中取代了鼠標(biāo))、汽車和建筑安全設(shè)施、廚房設(shè)備、手機(jī)和PDA等。各類傳感器應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，將進(jìn)一步刺激對(duì)這種技術(shù)的需求。
雖然傳感器具有上述的微型化和簡(jiǎn)單化的特點(diǎn)，但在許多應(yīng)用中也表現(xiàn)出在耐久性方面的劣勢(shì)，利用傳感器直接代替機(jī)電開關(guān)并不是輕而易舉的事。開關(guān)的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是它比傳感器能夠承受更高的電氣負(fù)載，這對(duì)于具有較高電感或電阻負(fù)載的機(jī)電設(shè)備來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。而傳感器通常需要繼電器等次級(jí)開關(guān)器件，才能處理上述類型的負(fù)載。開關(guān)通常是兩線器件，不需要外部功率。傳感器一般至少是三線配置，需要重新設(shè)計(jì)才能替代開關(guān)。在所有的應(yīng)用中，開關(guān)提供功率，而傳感器則需要功率。顯然，開關(guān)和傳感器各有所長(zhǎng)，因此針對(duì)具體的應(yīng)用需要認(rèn)真評(píng)估，確定誰(shuí)最適合。
成本很重要
在技術(shù)中的任何改進(jìn)，往往需要考慮到成本問(wèn)題。許多類型的開關(guān)，單價(jià)遠(yuǎn)低于1美元。雖然傳感器的價(jià)格在下降，但仍然遠(yuǎn)高于1美元。此外還有其它方面的考慮：利用傳感器代替開關(guān)，可能帶來(lái)重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品和電路、增加次級(jí)開關(guān)器件使產(chǎn)品能與傳感器相配合、重新改造生產(chǎn)線和培訓(xùn)操作員等一系列增加費(fèi)用的工作，這一切都可能增加開關(guān)向傳感器過(guò)渡的成本。
不過(guò)，開關(guān)的成本也是一個(gè)變化的因素。環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，用于制造觸點(diǎn)的鎘因污染環(huán)境而在許多市場(chǎng)受到越來(lái)越嚴(yán)格的限制。重新設(shè)計(jì)開關(guān)以滿足環(huán)保要求所造成的費(fèi)用，以及生產(chǎn)開關(guān)的原材料成本上漲，可能縮小開關(guān)與傳感器之間的成本差距。成本很重要嗎?是的，確實(shí)是這樣。如果從開關(guān)向傳感器過(guò)渡的成本過(guò)高，廠商為了追求更高的利潤(rùn)率，可能會(huì)導(dǎo)致這種轉(zhuǎn)變夭折。
隨著市場(chǎng)對(duì)于電子控制產(chǎn)品的需求增長(zhǎng)，以及新型傳感器產(chǎn)品的成本下降，制造商可能會(huì)更多地使用傳感器取代開關(guān)。得到改進(jìn)的電氣設(shè)計(jì)、利用較少的傳感器取代多個(gè)開關(guān)、傳感器在新應(yīng)用中的可靠性提高，將為傳感器市場(chǎng)打開新的大門。傳感器將徹底取代開關(guān)的說(shuō)法有些不切實(shí)際，至少近期內(nèi)這種情形不會(huì)發(fā)生，因?yàn)殚_關(guān)在許多應(yīng)用中仍然勝過(guò)傳感器。但是，隨著傳感器技術(shù)的改善，傳感器可能在開關(guān)容易失效的場(chǎng)合表現(xiàn)得更加可靠。創(chuàng)新活動(dòng)正在發(fā)展出新的應(yīng)用和技術(shù)，我們將拭目以待，開關(guān)和傳感器市場(chǎng)會(huì)如何更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求。
