邁瑞特轉向柱組合開關中使用的無觸點技術

邁瑞特汽車電子在上海展展示出來的柱向組合開關中使用了無觸點技術，這引起很多人的興趣。 ???

無觸點開關是汽車機電一體化中一個最令人困惑的名字。 當人們第一次聽到這個名詞時都會問：「開關怎麼可以不接觸，開關的工作原理就是進行接觸」為了理解機電一體化中什麼是非接觸，首先必須了解接觸開關的含義

圖1 （ 上）接觸開關的簡化示例

滑塊如箭頭所示移動，並根據其位置短路或斷開印刷電路板（PCB）上的接觸區域。 在兩個區塊之間存在的電接觸是開關的編碼位置，因此這類型的開關通常被稱為接觸開關。 這種開關是當前最通用的開關技術。 它造價便宜，簡單並可靠。 但它真的可靠嘛？它很難有很長的使用壽命。當觸點磨損，PCB表面腐蝕，又或者彈簧失去彈性。當然，這些情況是在長時間使用後發生的損壞。接觸式開關當然也可以製造得更加堅固，但這需要更多的成本也可能使得PCB板尺寸變大，而開 關的外殼傾向於變得越來越小。

這就是無觸點技術的起源，它實現了在不使用電觸點的情況下對旋鈕、撥桿或者按鈕發現位置的信號這樣的操作。這種類型的開關有很多種， 每種都有其優點和缺點。這裡主要呈述兩種類型：光學和電磁無觸點開關。

光學開關依靠光信號來確定他們的位置。簡單的形式中，它們由光源（LED），光敏元件和移動屏幕或反射器製成（請參考圖２）當這個屏幕位於相對光源和光敏元件之間時，起到阻擋光源的作用。　市面上已經有現成的光學屏障探測器，作為光學開關的組件。但是，有的時候無法使用屏障，此時反射器可能是更好的解決方案。光源和光敏元件相鄰放置在PCB板上，在這上面使用反射器，能檢測到狀態變化的存在。

光學開關與接觸式開關相比有一些比較突出的優點。他們使用壽命更長，更不容易受到損害，而且相對便宜，哪怕是與接觸式開關相比較。它們磨損得更慢，不會出現類似PCB觸點的腐蝕情況。價格方面，有些光學開關也許與接觸式開關類似。這也許與我我們的直覺不一樣，但接觸開關通常需要多個精確製造的元件，這會增加整體的價格。

當然，與接觸式開關相比，光學開關也有一些明顯的缺點。LEDS光源需要比接觸開關的滑塊更多的電力。當需要喚醒功能時，光學開關可能不適用。 眾所周知，光學開關容易受到隨時間推移其元件被污洉和灰塵進覆蓋而受到影響，這迫使產品的外殼設計成防塵並進行長時間的驗證，這兩者都增加最終產品的造價。

接近無觸點開關的另外一種解決方案是磁性開關。這種開關由一個作為磁場源的永磁體及一個檢測磁體位置的磁場感測器。（請見圖3示例）

請注意磁鐵可以在兩個方向上移動。

IC供應商已經在過去多年中已經開發出來多種用于于無觸點開關的感測器，磁性無觸點開關有兩種可能的操作方式 ：第一種情況，感測器對磁能量的某個閾值作出反應, 以此單個感測器構造簡單的通斷開關。 閾值感測器輸出通常是開路集電極輸出，允許輸出直接通過線束連接到ECU。第二種類型的磁性開關使用感測器來報告一個或多個軸中的磁通量的連續值。這種開關通常需要微控制器來處理感測數據並確定磁體位置，然後通過數字匯流排傳輸。這種方式增加了開關的複雜性，但允許它校正溫度並實現更複雜的磁鐵運動（如X-Y 操縱桿）。

磁性開關具有優於接觸式和光學式開關的特點，第一個優點是顯而易見的：磁鐵不受灰塵和環境污染的影響。磁性開關可以在較髒的環境中使用，例如：浸泡於液體中。 另外一個不那麼明顯的優點就是能耗。磁感測器通常比光學開關的LED使用更少的電流。這使得磁性開關成為需要喚醒時的首選設備。磁性開關的另一個優點來自其機械簡單性。它無需在PCB上精確定位滑塊，也無需通過探測器縫隙中精確移動的光學屏障。磁體的安裝不需要很高的精確性，可以在校正過程中進行校準。

當然磁性開關也具有某些缺點，其中之一是可能通過外部磁場干擾其工作。這種類型的開關需要徹底的EMC/ESC設計驗證，並且可能需要額外的電路/屏蔽，以便在存在外部磁場的情況下使其保持運行。此外，其附近任何磁性材料，無論是金屬、塑料甚至油脂，都可能干擾其正常操作。 最後一個缺點是價格，磁性感測器比光學屏障或者接觸開關更貴，並且可能需要微型控制器。

總體來說，無觸點開關對比接觸式開關，雖然具有明顯的優勢但可能不適合所有的應用場景。 邁瑞特汽車電子作為汽車機電一體化的供應商，可以為客戶提供無觸點和接觸式兩種開關，以滿足客戶的可能出現的任何需求。

本文作者：

邁瑞特高級軟體工程師 Andrzej Wetula

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