传感器技术让电气开关更智能

几十年来，人们不断地预言机电开关的应用将会逐渐消失，而传感器往往被当作它的一种最主要的替代技术。这种变化开始发生了吗?又有多么普遍?本文将对此进行探讨。作为一种历史悠久的机电器件，开关自从工业革命以来就已经出现。人们设计出了多种开关，使之更好地与机电设备配合。这些设备有继电器、螺线管、马达、白炽灯以及目前市场上数以百计的其它产品。而传感器则是一种电子器件，旨在与集成电路、晶体管和二极管等电子产品相配合。随着微处理器技术的应用越来越广，电网、电器、电动工具、空调设备和消费电子产品都使用了容易与微处理器相连的传感技术。
 
开关的应用方式
 
开关可靠性较高，应用广泛。在机器到机器接口应用中，开关经常充当检测器件，用于指示门或者盖子的开闭状态;位置感应是另一个普遍的应用，开关可以帮助探测凸轮和杠杆的位置;在生产线中的水平感应中，开关用于指示箱柜或储料器是处于装满、低位还是空的状态，使生产更有效率。
 
传感器可以用于开关应用
 
随着功能的增强，传感器正在成为部分老式机电开关技术的替代者。使用传感器来探测物体，可以促进设备的小型化。越来越多的传感技术不断涌现出来，存在、水平和位置传感器正在迅速代替老式机电开关。同时，由于基于微处理器的控制技术在各种应用中日益广泛，电容性、电感性、超声波、光学和霍尔效应传感器在智能电网和消费市场中找到了更广阔的用武之地。
 
触摸式传感技术也越来越受欢迎。比较常见的是触摸屏，它为操作者提供了一个与大量设备之间直接沟通的可视界面。电脑触摸屏已被广泛应用于ATM机、电脑显示器(在某些应用中取代了鼠标)、汽车和建筑安全设施、智能电网、手机和PDA等。各类传感器应用范围的不断扩大，将进一步刺激对这种技术的需求。
 
虽然传感器具有上述的微型化和简单化的特点，但在许多应用中也表现出在耐久性方面的劣势，利用传感器直接代替机电开关并不是轻而易举的事。开关的一个关键优点是它比传感器能够承受更高的电气负载，这对于具有较高电感或电阻负载的机电设备来说至关重要。而传感器通常需要继电器等次级开关器件，才能处理上述类型的负载。开关通常是两线器件，不需要外部功率。传感器一般至少是三线配置，需要重新设计才能替代开关。在所有的应用中，开关提供功率，而传感器则需要功率。显然，开关和传感器各有所长，因此针对具体的应用需要认真评估，确定谁最适合。
 
成本很重要
 
在技术中的任何改进，往往需要考虑到成本问题。许多类型的开关，单价远低于1美元。虽然传感器的价格在下降，但仍然远高于1美元。此外还有其它方面的考虑：利用传感器代替开关，可能带来重新设计产品和电路、增加次级开关器件使产品能与传感器相配合、重新改造生产线和培训操作员等一系列增加费用的工作，这一切都可能增加开关向传感器过渡的成本。
 
不过，开关的成本也是一个变化的因素。环保法规日益严格，用于制造触点的镉因污染环境而在许多市场受到越来越严格的限制。重新设计开关以满足环保要求所造成的费用，以及生产开关的原材料成本上涨，可能缩小开关与传感器之间的成本差距。成本很重要吗?是的，确实是这样。如果从开关向传感器过渡的成本过高，厂商为了追求更高的利润率，可能会导致这种转变夭折。
 
随着市场对于电子控制产品的需求增长，以及新型传感器产品的成本下降，制造商可能会更多地使用传感器取代开关。得到改进的电气设计、利用较少的传感器取代多个开关、传感器在新应用中的可靠性提高，将为传感器市场打开新的大门。传感器将彻底取代开关的说法有些不切实际，至少近期内这种情形不会发生，因为开关在许多应用中仍然胜过传感器。但是，随着传感器技术的改善，传感器可能在开关容易失效的场合表现得更加可靠。创新活动正在发展出新的应用和技术，我们将拭目以待，开关和传感器市场会如何更好地适应市场需求。