幾十年來，人們不斷地預(yù)言機(jī)電開關(guān)的應(yīng)用將會逐漸消失，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)革命以來就已經(jīng)出現(xiàn)。人們設(shè)計出了多種開關(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上數(shù)以百計的其它產(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)用越來越廣，汽車、電器、電動工具、空調(diào)設(shè)備和消費電子產(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)是另一個普遍的應(yīng)用，開關(guān)可以幫助探測凸輪和杠桿的位置；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。通過使用集成顯示器，操作員利用開關(guān)滾動菜單進(jìn)行選擇，可以提高效率和功能性，同時降低了用于執(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)通過向操作員提供觸覺和聽覺信號，減少了對于視覺反饋的需要，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。使用傳感器來探測物體，可以促進(jìn)設(shè)備的小型化。越來越多的傳感技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，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，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)和消費市場中找到了更廣闊的用武之地。
觸摸式傳感技術(shù)也越來越受歡迎。比較常見的是觸摸屏，它為操作者提供了一個與大量設(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)一步刺激對這種技術(shù)的需求。
雖然傳感器具有上述的微型化和簡單化的特點，但在許多應(yīng)用中也表現(xiàn)出在耐久性方面的劣勢，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)的一個關(guān)鍵優(yōu)點是它比傳感器能夠承受更高的電氣負(fù)載，這對于具有較高電感或電阻負(fù)載的機(jī)電設(shè)備來說至關(guān)重要。而傳感器通常需要繼電器等次級開關(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，因此針對具體的應(yīng)用需要認(rèn)真評估，確定誰最適合。
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題。許多類型的開關(guān)，單價遠(yuǎn)低于1美元。雖然傳感器的價格在下降，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)，可能帶來重新設(shè)計產(chǎn)品和電路、增加次級開關(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用的工作，這一切都可能增加開關(guān)向傳感器過渡的成本。
不過，開關(guān)的成本也是一個變化的因素。環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，用于制造觸點的鎘因污染環(huán)境而在許多市場受到越來越嚴(yán)格的限制。重新設(shè)計開關(guān)以滿足環(huán)保要求所造成的費用，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，確實是這樣。如果從開關(guān)向傳感器過渡的成本過高，廠商為了追求更高的利潤率，可能會導(dǎo)致這種轉(zhuǎn)變夭折。
隨著市場對于電子控制產(chǎn)品的需求增長，以及新型傳感器產(chǎn)品的成本下降，制造商可能會更多地使用傳感器取代開關(guān)。得到改進(jìn)的電氣設(shè)計、利用較少的傳感器取代多個開關(guān)、傳感器在新應(yīng)用中的可靠性提高，將為傳感器市場打開新的大門。傳感器將徹底取代開關(guān)的說法有些不切實際，至少近期內(nèi)這種情形不會發(fā)生，因為開關(guān)在許多應(yīng)用中仍然勝過傳感器。但是，隨著傳感器技術(shù)的改善，傳感器可能在開關(guān)容易失效的場合表現(xiàn)得更加可靠。創(chuàng)新活動正在發(fā)展出新的應(yīng)用和技術(shù)，我們將拭目以待，開關(guān)和傳感器市場會如何更好地適應(yīng)市場需求。
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