從測(cè)量電力使用到通過遙控關(guān)閉燈，智能技術(shù)是當(dāng)今許多消費(fèi)電子設(shè)備重要的一部分。
 

在家用電器行業(yè)中，溫度傳感器在消費(fèi)者如何與洗衣機(jī)，洗碗機(jī)和冰箱等智能設(shè)備互動(dòng)方面發(fā)揮著重要作用。溫度傳感和控制是現(xiàn)代家用電器中最重要和最成熟的傳感器功能之一。

在各種因素中，在家用電器中引入微處理器控制系統(tǒng)有助于推動(dòng)這些智能設(shè)備中傳感技術(shù)的應(yīng)用。歷史上在120 VAC下運(yùn)行的開關(guān)應(yīng)用不再需要大型機(jī)械開關(guān)，接觸器和繼電器。現(xiàn)在微處理器控制允許使用更低功率的非接觸式傳感技術(shù)，如簧片開關(guān)和霍爾效應(yīng)傳感器。

在簡要介紹家用電器溫度傳感器之后，本文將重點(diǎn)介紹推動(dòng)傳感器在這個(gè)不斷增長的市場(chǎng)中應(yīng)用的四大因素。然后，它將解釋非接觸式傳感技術(shù)對(duì)各種家用電器設(shè)計(jì)的影響，包括由此帶來的節(jié)能和性能效率。
 

家用電器傳感器

2014年全球家用電器行業(yè)的預(yù)計(jì)銷量為7.6億臺(tái)小型和大型家電。隨著越來越多的微控制器被用于各種家用電器，根據(jù)目前的市場(chǎng)數(shù)據(jù)，2017年的年產(chǎn)量預(yù)計(jì)將增加到9.9億臺(tái)。

使用傳感器技術(shù)的家用電器包括小型和大型家用電器以及用于加熱，通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）的家用電器。如下表所示，位置，接近度，水平和速度控制的傳感器技術(shù)可用于各種設(shè)備。每個(gè)設(shè)備都需要多個(gè)傳感器。

推動(dòng)家電傳感器應(yīng)用的四大因素

1.使用基于微處理器的傳感和控制系統(tǒng)減少了對(duì)傳統(tǒng)上切換幾個(gè)放大器和白熾燈泡的大型機(jī)械接觸器/繼電器和開關(guān)技術(shù)的需求。基于當(dāng)前的技術(shù)需求，智能傳感需要低電壓和低電流的開關(guān)/傳感裝置。非接觸式（非接觸式）傳感設(shè)備是更換機(jī)械單元的理想選擇。同樣可以提供數(shù)字和比率指標(biāo)輸出的低成本技術(shù)選項(xiàng)。

2.能源價(jià)格上漲和政府法規(guī)要求節(jié)能電器。在多種應(yīng)用中使用傳感器，包括智能電網(wǎng)，智能建筑和智能工業(yè)過程控制，有助于更有效地利用資源和減少溫室氣體排放。具有先進(jìn)傳感器內(nèi)置效率的現(xiàn)代化設(shè)備可顯著降低所需的能源和水量，同時(shí)最大限度地減少廢液的處理量。

3.亞洲，南美洲和其他大陸的全球需求持續(xù)增長，以低價(jià)格提高效率和節(jié)約能源的新設(shè)備。

4.家庭自動(dòng)化和消費(fèi)者便利正在推動(dòng)對(duì)具有智能傳感技術(shù)的家用電器的需求。隨著現(xiàn)代家庭越來越依賴智能技術(shù)，具有非接觸式感應(yīng)功能的智能設(shè)備將處于支持未來智能家居基礎(chǔ)設(shè)施的最佳位置，從而實(shí)現(xiàn)同步通信和控制。
 

非接觸式傳感技術(shù)

簧片開關(guān)和霍爾效應(yīng)傳感器是非接觸式傳感技術(shù)，適用于數(shù)百萬次操作循環(huán)。它們被認(rèn)為是非接觸式的，因?yàn)殚_關(guān)裝置不再需要與器具進(jìn)行物理接觸以改變開關(guān)狀態(tài)，例如冰箱門中使用的傳統(tǒng)微型開關(guān)。以下部分討論了簧片開關(guān)和霍爾效應(yīng)傳感器的關(guān)鍵細(xì)節(jié)以及它們?nèi)绾斡绊懏?dāng)今的家用電器設(shè)計(jì)。
 

簧片開關(guān)

由于其簡單性和可靠性，簧片開關(guān)仍然是低功耗應(yīng)用的流行選擇。在家用電器領(lǐng)域，干簧傳感器用于冰箱或烤箱門中以檢測(cè)門何時(shí)打開或關(guān)閉。傳感器向控制單元發(fā)送信號(hào)以立即激活或停用設(shè)備中的LED。

簧片開關(guān)是由施加的磁場(chǎng)操作的電開關(guān)。它是一種無源元件，不需要任何電源即可工作。該開關(guān)由兩個(gè)或三個(gè)稱為簧片的薄金屬片組成，其尖端處的電鍍觸點(diǎn)間隔開一小段距離。通常將簧片封閉在填充有惰性氣體的密封玻璃管中。

簧片開關(guān)的磁靈敏度開關(guān)點(diǎn)比固態(tài)數(shù)字開關(guān)更精確。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)以在所有操作條件下運(yùn)行時(shí)，高精度尤為重要。由于簧片開關(guān)觸點(diǎn)是氣密密封的，因此可以保護(hù)它們免受許多器具中的極端溫度，濕度和濕氣的影響，而不會(huì)影響它們的接觸穩(wěn)定性或使用壽命。

簧片開關(guān)定制，例如機(jī)械封裝和端接選項(xiàng)，可以輕松地將這些傳感器安裝到各種應(yīng)用中，包括電器。干簧傳感器封裝非常適合設(shè)備中獨(dú)特或具有挑戰(zhàn)性的安裝位置。例如，扁平法蘭安裝簧片傳感器可以通過螺釘或安裝柱固定在設(shè)備上。磁性傳感器可以采用獨(dú)特的定制膠囊包裝，適合應(yīng)用的特定安裝位置。
 

霍爾效應(yīng)傳感器

霍爾效應(yīng)傳感器是基于半導(dǎo)體的換能器，其響應(yīng)于磁場(chǎng)的變化而改變輸出電壓。這些傳感器將霍爾效應(yīng)傳感元件與電路相結(jié)合，提供數(shù)字開/關(guān)或模擬輸出信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)的變化，而不涉及任何移動(dòng)部件。與簧片開關(guān)不同，霍爾效應(yīng)器件包含有源電路，因此它始終吸收少量電流。

霍爾效應(yīng)傳感器在洗衣機(jī)速度傳感器應(yīng)用中非常流行。機(jī)器桶的旋轉(zhuǎn)速度由安裝在電機(jī)軸上的多極磁鐵（16或32極）監(jiān)控。磁鐵在霍爾效應(yīng)傳感器上旋轉(zhuǎn)，具有出色的速度測(cè)量功能。反過來，該數(shù)字速度信號(hào)被發(fā)送到控制單元，該控制單元在內(nèi)部控制各種速度循環(huán)的電動(dòng)機(jī)速度。

霍爾效應(yīng)器件是可編程的，可以以多種方式使用以獲得多種輸出，包括數(shù)字，模擬和速度感測(cè)。輸出電壓或脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)可在0到360之間編程。十五度旋轉(zhuǎn)可為0.5 V; 160度旋轉(zhuǎn)可以是4.5V。還可以選擇多個(gè)編程點(diǎn)或每360度旋轉(zhuǎn)最多四個(gè)點(diǎn)的段。

以下列表概述了霍爾效應(yīng)技術(shù)的三個(gè)主要功能：

1.速度感應(yīng)：霍爾效應(yīng)技術(shù)通常用于測(cè)量通過的齒輪齒或磁鐵的轉(zhuǎn)速。霍爾效應(yīng)傳感器對(duì)于高達(dá)20 KHz的脈沖速度非常有效，并且廣泛用于滾筒旋轉(zhuǎn)應(yīng)用，例如洗衣機(jī)。

2.旋轉(zhuǎn)選擇器位置：模擬旋轉(zhuǎn)霍爾效應(yīng)傳感器為控制旋鈕位置感應(yīng)提供非接觸式解決方案。可編程霍爾效應(yīng)傳感器可用于控制洗衣機(jī)，烘干機(jī)和烤箱旋轉(zhuǎn)控制器，具有高分辨率和高精度。

3.線性感應(yīng)：模擬霍爾效應(yīng)傳感器可以使用一個(gè)霍爾芯片測(cè)量最大30 mm的線性長度。這適用于某些液位傳感應(yīng)用和線性運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量。傳感器的可編程設(shè)計(jì)使其易于調(diào)整分辨率和精度。
 

非接觸式傳感技術(shù)的影響

靈活性和可靠性：采用非接觸式傳感技術(shù)，設(shè)備設(shè)計(jì)選項(xiàng)對(duì)于要求嚴(yán)格公差的應(yīng)用更加靈活 - 特別是在可用于安裝傳感器的空間非常有限的狹窄區(qū)域。這些技術(shù)在設(shè)備的整個(gè)使用壽命期間提供了更高的可靠性和耐用性，因?yàn)樗鼈儾皇軝C(jī)械接觸上的機(jī)械磨損或氧化累積的影響。此外，非接觸式傳感器可以免受許多家用電器中常見的溫度或濕度變化的影響。

提高精度：非接觸式傳感器的輸出信號(hào)選項(xiàng)包括用于位置傳感的數(shù)字信號(hào)和用于線性或旋轉(zhuǎn)傳感的比率度量輸出值。這些信號(hào)可以提供瞬時(shí)值，從而實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的控制和更好的分辨率，從而提高傳感精度。

美觀：與具有可見杠桿或按鈕的機(jī)械設(shè)備不同，非接觸技術(shù)的傳感器和磁鐵執(zhí)行器隱藏在設(shè)備面板后面 - 提高了設(shè)備??的美學(xué)吸引力。

能源效率：非接觸式傳感解決方案有助于提供家用電器獲得能源之星評(píng)級(jí)所需的能源效率。能源之星電器的使用增加對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了積極影響。美國環(huán)保署估計(jì)，能源之星產(chǎn)品每年可以防止超過1.5億公噸的溫室氣體排放。這些產(chǎn)品每年還可節(jié)省超過2000億千瓦時(shí)的電力 - 占美國住宅用電量的15％。能源之星計(jì)劃自1992年成立以來，已經(jīng)節(jié)省了數(shù)十億美元的能源消耗。
 

結(jié)論

隨著家用電器變得更加智能化，其設(shè)計(jì)中使用的傳感器技術(shù)也變得更加智能。對(duì)節(jié)能技術(shù)的需求和微控制器的使用幫助將非接觸式傳感器定位于家用電器市場(chǎng)。使用低功率，非接觸式傳感器代替大型機(jī)械開關(guān)和繼電器，以提高現(xiàn)代設(shè)備的效率和性能。磁簧開關(guān)和霍爾效應(yīng)傳感器是非接觸式技術(shù)，可提供具有更嚴(yán)格公差的靈活傳感解決方案。這些先進(jìn)的傳感器可實(shí)現(xiàn)更可靠，耐用且更具吸引力的設(shè)備設(shè)計(jì)，對(duì)環(huán)境的影響更小。