Carling Technologies成立於1920年，是一家大型電氣設備製造商
，為尋求領先的工程師和產品設計師提供了大量實用指導。

 

開關通常是產品設計師在設計人機界麵時所做的最重要的設計決策。

 

基本情況：在電路中的性能

 

如果詢問設計工程師項目的關鍵限製條件是什麼，他們回答的兩個首要關鍵限製因素是成本與時間。

 

通(tong)常(chang)這(zhe)兩(liang)個(ge)因(yin)素(su)都(dou)受(shou)到(dao)製(zhi)約(yue)，但(dan)在(zai)按(an)預(yu)算(suan)準(zhun)時(shi)交(jiao)付(fu)的(de)需(xu)求(qiu)背(bei)後(hou)是(shi)對(dui)性(xing)能(neng)的(de)假(jia)設(she)。對(dui)道(dao)路(lu)與(yu)非(fei)道(dao)路(lu)動(dong)力(li)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)電(dian)氣(qi)開(kai)關(guan)而(er)言(yan)，這(zhe)甚(shen)至(zhi)更(geng)困(kun)難(nan)。

 

這一過程始於開關的主要功能—電路性能：

 

•開關是直接還是間接控製負載？

 

•開關是否會控製交流
、直流或脈衝直流電流？

 

•開關電流是否會遭受瞬間峰值或異常浪湧電流
？

 

•開關電容和內阻是一個因素嗎
？

 

對(dui)於(yu)探(tan)究(jiu)操(cao)作(zuo)控(kong)製(zhi)站(zhan)或(huo)控(kong)製(zhi)台(tai)的(de)設(she)計(ji)開(kai)關(guan)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)而(er)言(yan)，這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)在(zai)原(yuan)理(li)圖(tu)或(huo)功(gong)能(neng)方(fang)框(kuang)圖(tu)中(zhong)並(bing)未(wei)凸(tu)顯(xian)出(chu)來(lai)。設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)與(yu)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)師(shi)密(mi)切(qie)合(he)作(zuo)
，以(yi)確(que)保(bao)指(zhi)定(ding)開(kai)關(guan)符(fu)合(he)整(zheng)個(ge)安(an)全(quan)性(xing)能(neng)範(fan)圍(wei)。由(you)於(yu)有(you)其(qi)他(ta)車(che)載(zai)係(xi)統(tong)（包括通信設備和汽油發動機中火花點火係統的電感傳感器）的緣故，因此，範圍可能包括RFI屏蔽。

 

這(zhe)說(shuo)起(qi)來(lai)容(rong)易(yi)，但(dan)麵(mian)板(ban)和(he)控(kong)製(zhi)台(tai)設(she)計(ji)師(shi)很(hen)少(shao)有(you)人(ren)懂(dong)電(dian)路(lu)開(kai)發(fa)。因(yin)此(ci)，指(zhi)定(ding)開(kai)關(guan)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)有(you)責(ze)任(ren)與(yu)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)密(mi)切(qie)合(he)作(zuo)，清(qing)楚(chu)界(jie)定(ding)正(zheng)常(chang)模(mo)式(shi)和(he)潛(qian)在(zai)故(gu)障(zhang)模(mo)式(shi)下(xia)的(de)性(xing)能(neng)參(can)數(shu)
，以(yi)縮(suo)小(xiao)選(xuan)擇(ze)範(fan)圍(wei)。

 

對照檢查表確認適合麵板設計的可用開關以及考慮成本是控製台/HMI設計師麵臨的第二個主要挑戰。

 

因此
，Carling Technologies建議在設計階段盡早聯係開關供應商。像Carling這樣有能力的供應商不但擁有廣泛可用的在線技術數據庫，而且還讓工程師可加快了選擇過程。 

 

 

麵板中的性能

 

對於電氣工程師或電路設計師而言
，開關是一個原理圖符號；但對於係統或機械工程師而言，開關是涉及到體積、質量和引出線/接頭布局相關以及其它屬性的實體裝置。雖然“DPDT，12A，12VDC”是基本的原理圖規範
，但機械工程師或係統設計師也考慮到了人為因素問題。這些性能問題通常包括：

 

•開關是什麼類型的？是撥動開關、蹺板開關、旋轉開關還是按鍵開關？是觸摸感應式開關還是可重配置開關？

 

•預計工作溫度可達到多少
？振動和衝擊呢？

 

•開關是否會受潮/被浸泡/被衝洗
？開關是否會接觸化學品、灰塵或冰？

 

雖然後兩條是可靠性因素，但不同製造商對可靠性和服務的定義不同。許多人采信現有標準組織（例如：ASTM和SAE），並要求開關製造商提供相應的認證文件。

 

在此情況下，開關供應商的經驗和可靠性至關重要。對於OEM應用
，客戶可能會要求進行初始認證，質保（QA）流程可能需要每年甚至每批貨都附上“證書”。

 

除了QA認證外
，用戶還可能要求獨立公認第三方的認證。UL/CSA是北美著名的認證機構，在一定程度與歐盟EN標準協調一致。德國的TuV和VDE標準在西方世界也得到了廣泛的認可。在某些市場（例如：歐盟），還必須考慮停止生產的產品考量因素。

 

 

例如
，開關是否經過RoHS認證？這不僅僅關乎汞
；如今即使是鍍鎘低碳鋼內部零件也是一個問題，這也是設計師如今必須考慮的眾多因素之一。

 

chanpinshifouhuizaiquanqiuxiaoshou
？ruguobuhui，jianglaidexiaoshoufanweishifouhuifashengbianhua？ruguofashengzhezhongqingkuang，anzhaoquanqiubiaozhunzhongxinrenzhengdianziyuanjiandefeiyongshiduoshao？rucieryan，congyikaishijiuxuanzejingguojiaochapizhunrenzhengdekaiguanshiyoudaolide。

 

對於道路上使用的公路設備，開關可能需要取得特定認證，例如協調CE標誌。在每種情況下，設計工程師都需要知道裝置的潛在銷售市場。

 

jibianbuxuyaodisanfangrenzheng
，danzhenengfoutidaiangguideneibuceshi？shiyongdisanfangrenzhengdekaiguannengfouweichanpinzengjiaganzhijiazhihuotixiandutedexiaoshouzhuzhang？jishibuxuyaojingrenzhengdekaiguan，danzhidingjingrenzhengdekaiguanrengkexianxianzhizaoheshichangyingxiaodeyiyi。

 

開kai關guan供gong應ying商shang能neng否fou可ke提ti供gong經jing全quan球qiu認ren證zheng的de產chan品pin？在zai質zhi量liang方fang麵mian，開kai關guan供gong應ying商shang能neng否fou提ti供gong滿man足zu內nei部bu質zhi保bao和he最zui終zhong用yong戶hu要yao求qiu的de文wen件jian？這zhe是shi一yi個ge關guan鍵jian的de考kao慮lv因yin素su
，也ye是shi一yi個ge開kai關guan定ding價jia因yin素su。通tong常chang
，成cheng本ben最zui低di的de開kai關guan很hen少shao或huo幾ji乎hu沒mei有you配pei套tao文wen件jian或huo可ke追zhui溯su性xing。

 

衡(heng)量(liang)可(ke)靠(kao)性(xing)有(you)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)，即(ji)要(yao)求(qiu)在(zai)開(kai)關(guan)預(yu)期(qi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)期(qi)限(xian)內(nei)不(bu)出(chu)現(xian)任(ren)何(he)故(gu)障(zhang)，以(yi)開(kai)關(guan)周(zhou)期(qi)來(lai)度(du)量(liang)。在(zai)某(mou)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)，可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)達(da)到(dao)平(ping)均(jun)無(wu)故(gu)障(zhang)時(shi)間(jian)（通常以運行時數表示）。

 

此外，選擇開關最好從供應商開始
，考慮可靠性至關重要。使用壽命長、可靠性高的開關自然更昂貴

，預算有限的指定工程師（基本上每個工程師的預算都有限）可通過合理MTBF或可靠性參數來降低成本，擴大開關的選擇範圍。

 

對dui於yu有you多duo個ge潛qian在zai故gu障zhang問wen題ti的de複fu雜za係xi統tong，很hen容rong易yi提ti出chu過guo多duo可ke靠kao性xing要yao求qiu。但dan從cong係xi統tong方fang法fa來lai看kan

，對dui每mei個ge節jie點dian電dian路lu故gu障zhang概gai率lv的de統tong計ji分fen析xi表biao明ming，其qi他ta係xi統tong（例如：線束或連接器）可能需要符合更嚴格的可靠性規範，因此，可使用成本較低的開關設備。整體係統的可靠性非常重要；為控製台/駕駛艙開關設備增加兩個數量級的更精準的故障概率可能非但不必要且成本也高。

 

另ling一yi種zhong解jie決jue方fang案an是shi管guan理li開kai關guan故gu障zhang以yi降jiang低di成cheng本ben。使shi用yong現xian場chang易yi更geng換huan的de開kai關guan的de麵mian板ban設she計ji時shi，設she計ji師shi可ke使shi用yong成cheng本ben較jiao低di的de開kai關guan來lai實shi現xian整zheng體ti係xi統tong的de可ke靠kao性xing目mu標biao。如ru果guo產chan品pin設she計ji要yao求qiu是shi操cao作zuo麵mian板ban或huo控kong製zhi台tai的de現xian場chang可ke維wei護hu性xing，則ze開kai關guan接jie入ru設she計ji可ke能neng已yi經jing準zhun備bei就jiu緒xu。

 

適合用戶的性能

 

在這點上，設計師可能有一個簡短的開關列表
，其中的開關可在電路中使用且達到所需可靠性等級。盡管開關是最基本形式的HMI，但隻要將操作員納入係統考量因素中，就必須考慮另一組參數。典型問題包括：

 

•您的操作員可方便地驅動開關嗎？操作員是否需在驅動開關時查看開關
？操作員會戴手套嗎
？操作員會處於高振動環境中嗎？

 

•操作員是否需要確認開關驅動
？是否需要處於堅固準確的位置？是否接通照明
？

 

•開關是否是多開關板的一部分
？開關是直接還是間接被照亮？應該控製亮度嗎
？操作員是否有夜視問題？

 

•安全關鍵功能需要專用開關嗎？某些開關是否應帶鎖或加以防護？

 

•阻燃性和安全故障模式是安全要求嗎？開關必須讓開路失效嗎？操作員是否會無意地斷開開關？

 

雖然這些屬於功能上的考慮，但大多數設計師麵對的是競爭激烈的市場。開關不僅僅要可靠發揮功能；也必須為操作員創造一個有效率的工作環境，並為整個係統增加感知價值水平。

 

例li如ru，安an裝zhuang在zai不bu方fang便bian操cao作zuo的de位wei置zhi或huo太tai靠kao近jin其qi他ta控kong件jian的de小xiao開kai關guan可ke能neng具ju有you出chu色se性xing能neng
，但dan在zai重zhong型xing設she備bei中zhong則ze不bu合he適shi。相xiang反fan
，傳chuan統tong撥bo動dong開kai關guan或huo蹺qiao板ban開kai關guan可ke能neng無wu法fa給gei高gao科ke技ji的de計ji算suan機ji化hua設she備bei帶dai來lai21世紀的氣息。

 

在昂貴
、高科技設備的控製站和控製台上，開關板固定板、照明顏色和亮度以及多語言、標準化開關符號這些都是重要的小細節。從工程設計角度來看，正確的開關對銷售和使用設備的人而言可能卻是錯誤的開關。

 

可製造性設計

 

在zai這zhe一yi點dian上shang

，設she計ji工gong程cheng師shi可ke能neng很hen清qing楚chu要yao如ru何he選xuan擇ze，但dan製zhi造zao呢ne
？如ru果guo無wu法fa在zai裝zhuang配pei線xian上shang高gao效xiao地di將jiang開kai關guan組zu裝zhuang到dao麵mian板ban中zhong，則ze會hui浪lang費fei組zu件jian的de高gao性xing能neng和he低di成cheng本ben優you勢shi。

 

zaidiercishijiedazhanzhiqian，tongchangxuanzecaiyongwaiquanhesuojinluomu
，tongguobanyingcunchongkong，zaigangbanmianbanshanganzhuangbodongkaiguan。lingrenjingyadeshi，rujinrengyourenruxuanzezhemezuo，danhenshaoyouxiandaishejishihuikaolvzaipiliangyingyongzhongshiyonghuanmanyourongyichucuodejishu。kaiguandebiaozhunanzhuangfangshishishoudongqianruhuotongguomianbanzidongqianruerwuxushiyongjingujian，tongguojuxingkonganzhuangdaochongyahuozhusumianbanzhong。juxinganzhuangkongkequebaoduiqi，bimianxuanzhuan，bingfangbianmianbanshejishiyishizhongdechengbenjinxingjiagong。

 

對於多開關板，整體模塊通常是適合批量應用的最低成本選擇，並通過使用簡易連接器和更簡單、更輕的線束來節省成本。

 

影響控件設計工具的相同成本壓力也影響著電氣係統的其餘部分，而多路複用技術—特別是通過諸如SAEJ1939和NMEA等通信協議—允許使用更簡單、gengqingdexianshu。duiyukongjianshejigongjueryan
，duolufuyongjishusuizengjialefuzadu
，danshijishangjianhualemianbanwenti，jibenshangkewuxianxuanzedingzhihuoxianchengdekongzhimokuai，zhexiemokuaicaiyongdaiyouzidingyituxinghezhaomingdechumoban。

 

rucixuanzedeyigeyoushishinenggenghaodizhangkongxiandaiqichedewaiguanheganjiao，zaiyankedegongzuoyingyongzhongfahuijiaogaoxingneng。danruguoxuanyongduolufuyongxitong，zezaishejiguochengjinzaokaolvgongyingshangxuanzeyaoqiu，zhetiaozhunzeyouqizhengque。duiyuzhexiegengjiafuzadexitong，kaiguangongyingshangchangchanghuizaichanpinkaifaguochengzhongchengweigongyingshang/合作夥伴。

 

選擇正確的開關供應商›

 

由於選擇過程與開關一樣複雜，因此本文僅探討了OEM製造商的潛在問題。選擇合適的開關供應商不再是采購部門的問題；相反，智能設計工程師通常會在產品開發階段盡早伸出援手
，並挖掘利用合格供應商的工程專業知識。

 

經(jing)曆(li)這(zhe)種(zhong)協(xie)作(zuo)開(kai)發(fa)後(hou)，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)定(ding)製(zhi)開(kai)關(guan)和(he)模(mo)塊(kuai)可(ke)能(neng)無(wu)法(fa)從(cong)多(duo)個(ge)供(gong)應(ying)商(shang)獲(huo)取(qu)。多(duo)個(ge)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)都(dou)需(xu)要(yao)麵(mian)臨(lin)采(cai)購(gou)和(he)生(sheng)產(chan)經(jing)理(li)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，他(ta)們(men)不(bu)同(tong)意(yi)必(bi)要(yao)組(zu)件(jian)的(de)單(dan)一(yi)采(cai)購(gou)。

 

dandanweichengbenbushixitongchengben，jubeizhuanyezhishihegongchengshejishendudekaiguangongyingshangkedafujieshengshangshishijianhezhizaochengben，zhetongchanghuishidangezujiandedanweichengbenchengweiciyaokaolvyinsu。

 

有(you)一(yi)些(xie)製(zhi)造(zao)商(shang)已(yi)將(jiang)供(gong)應(ying)商(shang)資(zi)格(ge)認(ren)證(zheng)程(cheng)序(xu)標(biao)準(zhun)化(hua)，但(dan)仍(reng)有(you)許(xu)多(duo)製(zhi)造(zao)商(shang)沒(mei)有(you)這(zhe)樣(yang)做(zuo)，但(dan)在(zai)選(xuan)擇(ze)開(kai)關(guan)供(gong)應(ying)商(shang)時(shi)，這(zhe)些(xie)製(zhi)造(zao)商(shang)應(ying)提(ti)出(chu)一(yi)些(xie)基(ji)本(ben)問(wen)題(ti)：

 

•供應商是否有內部工程設計專業知識？

 

•供應商能否幫助OEM工程設計團隊進行產品設計
？

 

•供應商是否提供了多種應對設計問題的解決方案
？

 

•供應商是否提供第三方認證產品？

 

•供應商能否向OEM質保部門提供證書和批次可追溯性
？

 

•供應商是否有內部生產？

 

•供應商需要多長時間來開發和交付產品？

 

•供應商可將生產量提高到要求的量嗎？