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温度传感器是如何推动智能设备设计的

时间:2019-01-15 来源:敏创电子编辑:热敏电阻厂家浏览:

从测量电力使用到通过遥控关闭灯,智能技术是当今许多消费电子设备重要的一部分。
 

在家用电器行业中,温度传感器在消费者如何与洗衣机,洗碗机和冰箱等智能设备互动方面发挥着重要作用。温度传感和控制是现代家用电器中最重要和最成熟的传感器功能之一。

在各种因素中,在家用电器中引入微处理器控制系统有助于推动这些智能设备中传感技术的应用。历史上在120 VAC下运行的开关应用不再需要大型机械开关,接触器和继电器。现在微处理器控制允许使用更低功率的非接触式传感技术,如簧片开关和霍尔效应传感器。

图。1

在简要介绍家用电器温度传感器之后,本文将重点介绍推动传感器在这个不断增长的市场中应用的四大因素。然后,它将解释非接触式传感技术对各种家用电器设计的影响,包括由此带来的节能和性能效率。
 

家用电器传感器

2014年全球家用电器行业的预计销量为7.6亿台小型和大型家电。随着越来越多的微控制器被用于各种家用电器,根据目前的市场数据,2017年的年产量预计将增加到9.9亿台。

使用传感器技术的家用电器包括小型和大型家用电器以及用于加热,通风和空调(HVAC)的家用电器。如下表所示,位置,接近度,水平和速度控制的传感器技术可用于各种设备。每个设备都需要多个传感器。

图-2-

推动家电传感器应用的四大因素

1.使用基于微处理器的传感和控制系统减少了对传统上切换几个放大器和白炽灯泡的大型机械接触器/继电器和开关技术的需求。基于当前的技术需求,智能传感需要低电压和低电流的开关/传感装置。非接触式(非接触式)传感设备是更换机械单元的理想选择。同样可以提供数字和比率指标输出的低成本技术选项。

2.能源价格上涨和政府法规要求节能电器。在多种应用中使用传感器,包括智能电网,智能建筑和智能工业过程控制,有助于更有效地利用资源和减少温室气体排放。具有先进传感器内置效率的现代化设备可显着降低所需的能源和水量,同时最大限度地减少废液的处理量。

3.亚洲,南美洲和其他大陆的全球需求持续增长,以低价格提高效率和节约能源的新设备。

4.家庭自动化和消费者便利正在推动对具有智能传感技术的家用电器的需求。随着现代家庭越来越依赖智能技术,具有非接触式感应功能的智能设备将处于支持未来智能家居基础设施的最佳位置,从而实现同步通信和控制。
 

非接触式传感技术

簧片开关和霍尔效应传感器是非接触式传感技术,适用于数百万次操作循环。它们被认为是非接触式的,因为开关装置不再需要与器具进行物理接触以改变开关状态,例如冰箱门中使用的传统微型开关。以下部分讨论了簧片开关和霍尔效应传感器的关键细节以及它们如何影响当今的家用电器设计。
 

簧片开关

由于其简单性和可靠性,簧片开关仍然是低功耗应用的流行选择。在家用电器领域,干簧传感器用于冰箱或烤箱门中以检测门何时打开或关闭。传感器向控制单元发送信号以立即激活或停用设备中的LED。

簧片开关是由施加的磁场操作的电开关。它是一种无源元件,不需要任何电源即可工作。该开关由两个或三个称为簧片的薄金属片组成,其尖端处的电镀触点间隔开一小段距离。通常将簧片封闭在填充有惰性气体的密封玻璃管中。

簧片开关的磁灵敏度开关点比固态数字开关更精确。在设计系统以在所有操作条件下运行时,高精度尤为重要。由于簧片开关触点是气密密封的,因此可以保护它们免受许多器具中的极端温度,湿度和湿气的影响,而不会影响它们的接触稳定性或使用寿命。

簧片开关定制,例如机械封装和端接选项,可以轻松地将这些传感器安装到各种应用中,包括电器。干簧传感器封装非常适合设备中独特或具有挑战性的安装位置。例如,扁平法兰安装簧片传感器可以通过螺钉或安装柱固定在设备上。磁性传感器可以采用独特的定制胶囊包装,适合应用的特定安装位置。
 

霍尔效应传感器

霍尔效应传感器是基于半导体的换能器,其响应于磁场的变化而改变输出电压。这些传感器将霍尔效应传感元件与电路相结合,提供数字开/关或模拟输出信号,该信号对应于磁场的变化,而不涉及任何移动部件。与簧片开关不同,霍尔效应器件包含有源电路,因此它始终吸收少量电流。

霍尔效应传感器在洗衣机速度传感器应用中非常流行。机器桶的旋转速度由安装在电机轴上的多极磁铁(16或32极)监控。磁铁在霍尔效应传感器上旋转,具有出色的速度测量功能。反过来,该数字速度信号被发送到控制单元,该控制单元在内部控制各种速度循环的电动机速度。

霍尔效应器件是可编程的,可以以多种方式使用以获得多种输出,包括数字,模拟和速度感测。输出电压或脉冲宽度调制(PWM)信号可在0到360之间编程。十五度旋转可为0.5 V; 160度旋转可以是4.5V。还可以选择多个编程点或每360度旋转最多四个点的段。

以下列表概述了霍尔效应技术的三个主要功能:

1.速度感应:霍尔效应技术通常用于测量通过的齿轮齿或磁铁的转速。霍尔效应传感器对于高达20 KHz的脉冲速度非常有效,并且广泛用于滚筒旋转应用,例如洗衣机。

2.旋转选择器位置:模拟旋转霍尔效应传感器为控制旋钮位置感应提供非接触式解决方案。可编程霍尔效应传感器可用于控制洗衣机,烘干机和烤箱旋转控制器,具有高分辨率和高精度。

3.线性感应:模拟霍尔效应传感器可以使用一个霍尔芯片测量最大30 mm的线性长度。这适用于某些液位传感应用和线性运动驱动测量。传感器的可编程设计使其易于调整分辨率和精度。
 

非接触式传感技术的影响

灵活性和可靠性:采用非接触式传感技术,设备设计选项对于要求严格公差的应用更加灵活 - 特别是在可用于安装传感器的空间非常有限的狭窄区域。这些技术在设备的整个使用寿命期间提供了更高的可靠性和耐用性,因为它们不受机械接触上的机械磨损或氧化累积的影响。此外,非接触式传感器可以免受许多家用电器中常见的温度或湿度变化的影响。

提高精度:非接触式传感器的输出信号选项包括用于位置传感的数字信号和用于线性或旋转传感的比率度量输出值。这些信号可以提供瞬时值,从而实现更严格的控制和更好的分辨率,从而提高传感精度。

美观:与具有可见杠杆或按钮的机械设备不同,非接触技术的传感器和磁铁执行器隐藏在设备面板后面 - 提高了设备的美学吸引力。

能源效率:非接触式传感解决方案有助于提供家用电器获得能源之星评级所需的能源效率。能源之星电器的使用增加对环境产生了积极影响。美国环保署估计,能源之星产品每年可以防止超过1.5亿公吨的温室气体排放。这些产品每年还可节省超过2000亿千瓦时的电力 - 占美国住宅用电量的15%。能源之星计划自1992年成立以来,已经节省了数十亿美元的能源消耗。
 

结论

随着家用电器变得更加智能化,其设计中使用的传感器技术也变得更加智能。对节能技术的需求和微控制器的使用帮助将非接触式传感器定位于家用电器市场。使用低功率,非接触式传感器代替大型机械开关和继电器,以提高现代设备的效率和性能。磁簧开关和霍尔效应传感器是非接触式技术,可提供具有更严格公差的灵活传感解决方案。这些先进的传感器可实现更可靠,耐用且更具吸引力的设备设计,对环境的影响更小。


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