这是一个国运时刻,正值中国制造顺着价值链条向上爬升的阶段,正好可以从上到下、从大到小,逐一审视价值链的各个产品。
而传感器首当其冲作为一个装备的配角之王,它的价值被严重低估。此一刻,正是让传感器大放异彩的关键节点。
无论是飞驰的高铁,还是四五百吨的变压器,大国重器往往一直令人惊羡。首先从个头上,它给人以惊艳的感觉。而且单价往往也不低,一台100万千瓦的大锅炉,价值几个亿。
与此相比,传感器则是一个烦恼人的行业。作为一个被边缘化的元器件行业,它是大国装备的配件中的配件。尽管没有了它,大国重器很难动弹,但它天生就是一个配角之王,永远留在灯光之外。
而要说到订单的特点,制造工艺大师也会一脸无奈,全球传感器有五万多个品种,一个工厂可能就需要生产几百个型号,而许多订单又往往都是以数千个计算,或者是只有数百个、数十个,甚至几个,典型的小批量、多品种。技术难度大,订单很复杂,价值很渺小,领域多繁杂,无疑传感器是一个苦差行业。
然而,中国制造总是要迎难而上,传感器公司需要选择自己的突破路径。
跷跷板上的艺术
以轴承行业为例,轴承润滑系统的作用非常重要。一个轴承润滑系统,会有很多的润滑管路。在那些歧路的路口,油阀分配器就起到了十字路口的交警作用,它负责将润滑油送往各自不同的旅途。
但油阀分配器,只是随动机构,而非执行机构。它手里的指挥棒,就是一个执行机构,推动分配器开合。而要保持油压管路的畅通,就需要检测分配器是否执行到位,然后通知执行机构是否继续动作。
这个“检测”的任务,就交给了传感器。从这个意义而言,传感器几乎是一切自动化的起点,更不要说智能了。态势感知,是人类迈向智能的最重要一环。
▲机械的精细之美
在风电领域,面对大型风机的旋转必备品,轴承必不可少,风电行业的润滑系统也很重要。一家国际轴承企业目前主要使用的是德国品牌的传感器产品,它采用了一种霍尔原理的开关技术。但这种传感器在风电领域,有一个致命伤,那就是电磁兼容性问题解决不好。
由于风电的电机扭矩很大,经常出现大电流现象,产生很强的电磁干扰。而霍尔原理属于磁性开关,本身就是检测外部电磁场变化,即使很小的磁场变化,都能感受到。但由于风电这种特殊性,这类霍尔原理开关就会经常出现偶发、误触发等现象,引发误判断。这对稳定度要求极高的风电行业造成困扰。
电感开关是另外一种选择。霍尔自身不发生磁场,靠着检测外部磁场,当外部产生叠加磁场的时候,就容易形成误判;而电感是自我发生磁场,检测自我磁场破坏的程度来判断位置。这样它就不会受外部电磁的影响,因此是不错的选择。
然而相对于场景应用而言,任何一种技术的优势都是相对的:一扇窗户打开,就得关闭另外一扇窗户。这次关闭窗户的是压力问题。风机润滑系统过高的油压,会使得电感容器的外部最常用的金属封装变形,不堪重任。所以,风机的润滑系统不选用电感原理,自是有其综合性考虑的原因。
更耐压的陶瓷封装式的电感容器,可以登场了。然而陶瓷制作加工难度和调试更困难,而且硬度比金属要高,宜科公司的团队开始挑战这种工艺。
其实传感器就是如此奇怪的一个行业,原理都公开,对谁都不保密,但工艺优化则是内功。传感器研发对技术的选择,本身永远是一个跷跷板原则,左边加半斤,右边加八两。
宜科重新平衡了这种跷跷板,在内部电路上进行优化,在滤波和信号处理下足了功夫,使得电磁兼容性的抗干扰达标。而重新设计了新工艺,采用了高强度陶瓷感应面,提升耐油压能力,外壳使用特殊工艺的消磁金属,这样的组合,终于实现了陶瓷封装,而且更加耐压。
如此的工艺求新,实在是传感器厂家必备的功夫之一,否则会一直落后于国外品牌。日本基恩士、日本横河川仪的传感器,电路板其实都并不先进,都是上世纪80年代的产品,但靠着精良的工艺,一直长销不衰。
而如果一旦他们感觉到了工艺有被超越的可能性,就会迅速推出储备的第二代、第三代工艺,继续对靠近的追赶者实现确保市场份额的火线压制。这正是中国传感器迟迟很难突进到核心用户的核心场合的原因。鲜明的技术代差,犹如火力封锁线,压制着国产传感器前进的路线。
这种混合的工艺技术突破,使得宜科的陶瓷电感传感器赢得了这家轴承企业的青睐。这在风电行业润滑系统的应用,也是一个创新。