【導讀】智能技術是當今許多消費電子設備的一個組成部分。在家電市場，越來越多的智能家電在設計中開始采用傳感器，以實現先進的傳感和控制。位置傳感器、接近傳感器、液位傳感器、流量和速度控制傳感器技術被用于范圍廣泛的電器中，以提高準確性、可靠性和效率。
現代的智能電器設計需要在每個單元布置多個傳感器，如圖 1 所示。
圖 1、顯示各個傳感器位置的冰箱圖。
是什么推動了傳感器在家電行業中應用？本文將首先對最主要的四個因素進行探討，包括在家用電器設計中微處理器控制系統的采用。然后，文章將列舉非接觸式傳感技術的兩個例子，并說明它們對家用電器設計的影響。
影響家用電器傳感器應用的四大因素
1.對消費者便利和家庭自動化的需求推動了對采用智能傳感器的家用電器的需求。由于現代家庭越來越依賴于智能技術，采用先進傳感技術的智能家電技術并使同步通信和控制成為可能。
2.全球各地包括亞洲、南美和其他各洲，對于高效節能而且價格低廉的電器的需求持續增長。
3.不斷上漲的能源價格和相關政府法規要求使用節能的家用電器。傳感器在多種應用中的廣泛使用，包括智能電網、智能建筑以及智能工業過程控制，將有助于實現更有效的資源利用和減少溫室氣體排放。通過采用內置高效節能的先進技術顯著降低了能源和水的需求水平，同時最大程度減少了相應的水電浪費。
4.微處理器控制系統的使用減少了對大型機械接觸器/繼電器和傳統上以數安培電流開關白熾燈的開關技術的需求。今天的智能家電需要低電壓和低電流的開關/傳感裝置。非接觸式傳感裝置是機械裝置的理想替代品。下一節將列舉幾個例子并說明它們在家電市場中的應用。
非接觸式傳感器：磁簧開關和霍爾效應
磁簧開關和霍爾傳感器是適合數以百萬次運行周期的非接觸式傳感技術。它們之所以被認為是非接觸式的，是因為啟動器件無需與傳感器產生物理接觸來改變傳感器輸出。現在我們來討論有關磁簧開關和霍爾傳感器的關鍵細節以及它們是如何影響今天的家電設計的。
磁簧開關
磁簧開關是一種由外加磁場操作的電子開關。作為一種無源器件，它不需要任何電能來運行。這種開關由兩個或三個被稱為簧片的薄金屬片構成，這些金屬片頂端有電鍍觸點，它們之間有很小的間隔（見圖 2）。簧片通常被密封在充滿惰性氣體的密封玻璃管中。
圖 2、磁簧開關的組件。
由于其簡單和可靠的性能，磁簧開關成為低功率應用（如家用電器）的理想選擇。磁簧開關通常在冰箱和烤箱門中用以檢測門的打開或關閉狀態。傳感器向控制單元發出信號以迅速啟動或停止電器中的 LED 照明。
磁簧開關的磁靈敏度開關點比固態開關更為精確。對于在各種工作條件下都要發揮正常功能的系統的設計來說，高精度是非常重要的。由于磁簧開關的觸點是密封的，從而避免了許多電器中常見的極端溫度、濕度和水分的影響，不會因此影響到它們的接觸穩定性和運行壽命。
霍爾傳感器
霍爾傳感器是基于半導體技術的傳感器，原理是響應磁場的變化而改變感應電壓。這類傳感器將霍爾效應傳感元件結合到電路中，以提供一個對應磁場變化而感應的數字開/關或模擬輸出信號，而無需任何運動部件。
不同于磁簧開關，霍爾效應器件含有源電路，因此始終需要少量的電流（見圖 3）。霍爾效應器件是可編程的，可以以各種方式加以使用以獲得多種輸出，包括數字、模擬和速度感測。
圖 3、帶有環形磁鐵的洗衣機滾筒速度霍爾效應傳感器。
霍爾傳感器在洗衣機轉速傳感器的應用十分普及。洗衣機滾筒的轉速是由一個連接至電動機軸的多級磁體（16或32極）監控的。這個磁體在具有優異速度測量功能的霍爾效應傳感器上旋轉。這個數字速度信號被發送至控制單元，控制單元在內部控制著電機速度以獲得各種轉速周期。
非接觸式傳感器是如何提高今天家用電器的性能的？
為了在當今智能家電市場保持競爭力，設計人員必須充分利用他們可以使用的每一種技術，包括非接觸式傳感器。這些傳感器可以提高家電設計的性能和外觀，從而增加消費者的滿意度，提升需求。與機械式技術相比，使用非接觸式傳感器不僅有與使用微處理器節能效果，而且增強了可靠性和更低的維護成本。
更高精確度
非接觸式傳感器的輸出信號選項包括位置感應信號和線性或旋轉感應的比率量度輸出值。這些信號可以提供瞬時響應，從而確保更嚴格的控制和更好的分辨度，帶來增強的感應精確度。
更大靈活性和可靠性
采用非接觸式傳感技術，家電設計對要求嚴格容差的應用來說具有更大的靈活性。
對于安裝傳感器的空間非常有限的狹窄空間，這一點尤為重要。
非接觸式傳感器在整個電器壽命中可提供改善的可靠性和耐久性，因為它們不受機械觸點機械磨損或氧化積累的影響。此外，這些傳感器不會因許多家用電器中常見的溫度和濕度變化而受到影響。
更高能效
非接觸式傳感解決方案幫助實現了家用電器所需要的能源效率從而獲得能源之星評級。越來越多的能源之星電器的使用對環境產生的積極影響。請看以下事實：
·環保署估計，能源之星產品每年可防止超過 1.5 億噸的溫室氣體排放。
·這些產品每年還節省了2千億瓦時的電力，占全美國住宅用電的15%。
·自 1992 年啟動以來，能源之星計劃已節約了數十億美元的能源使用開支。
增強的美感
與具有可見的杠桿或按鈕的機械器件不同，非接觸式技術的傳感器和磁體致動器隱藏在電器面板的后面。從而可以產生更多時尚、并有吸引力的設計，更受當代客戶的喜愛。
結論
智能家電市場的增長引發了對先進傳感器技術的需求。微控制器的使用、家庭自動化的增長、能源價格的上漲以及對低價電器的全球需求都幫助確立了非接觸式傳感器在家用電器市場中的地位。低功率、非接觸式傳感器（如磁簧開關和霍爾效應傳感器）可提供具有更嚴格公差要求的靈活的傳感解決方案。使用這些先進的傳感器，電器設計會更加可靠、耐用和美觀，對環境的影響也會更小。
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