Podzespoły elektroniczne - klocki Lego dla projektanta

Złącza sygnałowe dla elektroniki

Złącza to jedne z podstawowych komponentów elektronicznych, a zapotrzebowanie na nie kształtują w dużej mierze zmiany technologiczne w elektronice, jak rosnąca złożoność i skomplikowanie urządzeń, coraz szerszy zakres zastosowań, szybka miniaturyzacja, modułowość konstrukcyjna oraz podobne zjawiska.

Po stronie biznesowej pomaga duży potencjał usług EMS i kooperacji w zakresie produkcji wiązek kablowych w kraju, a także to, że szybko postępująca elektronizacja w technice zwiększa stale strumień sprzedaży na nowe sektory techniki. Spory udział w rozwoju mają też nowe otwarcia takie jak oświetlenie LED, IoT, smart cities, nowe technologie komunikacji (np. USB 3.0, IoT, sieci bazujące na Ethernecie w przemyśle), rozwój aplikacji budynkowych.

Wydarzenia w gospodarce światowej w ostatnich latach zmieniły wiele przyzwyczajeń klientów i utartych szlaków zaopatrzenia. Klienci zaopatrujący się w złącza częściej dzisiaj zwracają uwagę nie tylko na ceny, ale na jakość tych elementów, a ich wiedza techniczna, znajomość rynku i orientacja w branży jest obecnie znacznie lepsza niż jeszcze kilka lat temu. Ta wiedza i umiejętności powiązania jakości z ceną sprzyjają producentom może rzadziej spotykanym na rynku, jednak oferującym złącza nie gorszej jakości niż liderzy.

Problemy rynku złączy są dość typowe, a za najważniejszy można uznać dużą konkurencję ze strony producentów azjatyckich, zarówno cenową, jak i poprzez system tańszych zamienników oraz podróbki.

Do czynników negatywnych zalicza się ponadto wielkie rozdrobnienie rynku złączy widoczne w dużej liczbie producentów, typów i wykonań produktów. Efektem jest bardzo mała standaryzacja, brak spójnego i wspólnego nazewnictwa itp.

Kłopoty dystrybutorom sprawia również to, że są oni coraz częściej marginalizowani w dużych projektach, bo producenci elektroniki w takich okolicznościach nawiązują bezpośrednie kontakty z wytwórcami.

W ślad za zjawiskiem przenoszenia montażu podzespołów elektronicznych z Dalekiego Wschodu do Polski wzrosło zainteresowanie asortymentem dotąd mało popularnym i słabo znanym w Polsce. A na skutek zmian w strukturze produkcji w Polsce w wielu obszarach nastąpił wzrost importu gotowych rozwiązań sprowadzanych z Chin, przez co niektóre złącza zaczęły się sprzedawać słabo, np. BNC.

Ogólnie, krajowy rynek w coraz większym stopniu oparty jest na współpracy z firmami zagranicznymi, co z jednej strony jest bardzo pozytywne, bo uwalnia od ograniczeń związanych z silną konkurencją w Polsce, ale z drugiej strony zwiększa zależność od zleceniodawców zagranicznych.

ZACISK SPRĘŻYNOWY

W nowościach produktowych najbardziej widać dążenie do maksymalnego ułatwienia podłączania przewodów do złączy, głównie za pomocą zacisku sprężynowego, pozwalającego na szybki montaż bez konieczności korzystania z dodatkowych narzędzi. Sporo rozwiązań bazuje też na technice IDC, gdzie kabel do złącza mocuje się przez zaciśnięcie go w pinie o kształcie litery U. Pin rozcina izolację i zapewnia pewne połączenie bez konieczności mozolnego przygotowywania każdego przewodu z osobna.

Producenci różnie nazywają zacisk sprężynowy przewodu, niemniej częścią wspólną większości rozwiązań jest to, że pozwala on zamocować przewód o różnej średnicy, złącze ma często przycisk zwalniający kabel, a także bywa wykonane w dwóch częściach: jako wtyk, do którego mocuje się przewód i gniazdo, które następnie jest lutowane do PCB. Szybkie techniki montażu dotyczą też wersji optycznych (światłowody), w.cz. (kable koncentryczne), kabli teleinformatycznych i oczywiście rozwiązań przemysłowych.

Potencjał złączy w biznesie dostawców

Z punktu widzenia biznesowego złącza są pozycją istotną w ofercie dla co drugiej firmy, a dla co trzeciej jedynie dodatkiem i uzupełnieniem kompleksowej i dużej reszty. Jedynie niewielka część dostawców stawia na ten produkt, tworząc wokół niego specjalizację. Takie wyniki to efekt tego, że struktura rynku dystrybucyjnego w zakresie złączy jest często rozproszona, a autoryzowani dystrybutorzy lub krajowe przedstawicielstwa producenta współpracują z wieloma reselerami i partnerami. Rynek złączy nie tylko jest różnorodny od strony asortymentu, ale także łączy bardzo wielu producentów, markowych i mniej renomowanych, którzy walczą o swoje miejsce i udziały.

Złącza sprężynowe są na rynku przeszło dekadę. Nie są więc już nowością, ale typowym rozwiązaniem, łatwo dostępnym i uznanym w branży. Specjaliści sygnalizują, że elementy tego typu stają się korzystną alternatywą cenową. Prosta zamiana 1:1 na atrakcyjniejsze cenowo rozwiązanie nie zawsze wychodzi na dobre, bo pojawiają się problemy z jakością. Stąd ich zdaniem warto rozważyć np. zmianę technologii montażu lub sposobu przyłączania przewodów (uzyskując oszczędności na procesie produkcyjnym) niż oszczędzać na jakości samego komponentu.

Do technologii szybkich połączeń należy zaliczyć też nowatorskie rozwiązania połączeń magnetycznych, w których gniazdo i wtyk mają wbudowane magnesy trwałe zapewniające silne połączenie mechaniczne po zetknięciu obu części. Takie elementy pojawiły się kilka lat temu w sprzęcie komputerowym (Apple), obecnie są też dostępne w niewielkim zakresie do zastosowań profesjonalnych.

ODWRÓT OD MONTAŻU RĘCZNEGO

Od wielu lat w przemyśle elektronicznym trwa walka o to, aby możliwie jak najwięcej podzespołów elektronicznych na płytkach drukowanych było montowanych maszynowo. Powodem są oczywiście duże koszty pracy ręcznej i problemy z utrzymaniem jakości. Duże elementy, jak złącza, przekaźniki, elementy indukcyjne, zalicza się do tych, które cały czas opierają się automatyzacji montażu.

Oczywiście na rynku są wersje SMD, niemniej nie zawsze można ich użyć bez analizy długoterminowej jakości mechanicznej połączenia. Tam gdzie rozłączanie i podłączanie wtyków następuje często, na przykład w portach interfejsowych lub gniazdach ładowania, delikatne kontakty pinów i obudowy złącza nie wytrzymują naprężeń i wersje SMD nie mają racji bytu.

Producenci są świadomi tych ograniczeń, bo widać, że wiele elementów w wersjach SMD ma powiększone pola lutownicze mocujące korpus do PCB, ale przy wszechobecnej miniaturyzacji możliwości powiększania padów są ograniczone. Z tych przyczyn szuka się też technologii o właściwościach równoważnych funkcjonalnie montażowi w technologii przewlekanej, ale bez korzystania z pracy ręcznej.

Chodzi o umożliwienie umieszczania i lutowania w tym samym procesie złączy oraz komponentów SMD, jak kondensatory, rezystory lub układy scalone. Wszystkie te rozwiązania opierają się na tym, aby element montować w otworach wykonanych na PCB, gdyż zapewniają one możliwość jego ciasnego zaklinowania i pozwalają przenosić obciążenia wzdłużne, a więc takie, jakie pojawiają się przy wyciąganiu lub wkładaniu wtyczki do gniazda. Są to technologie takie jak THR (Thru Hole Reflow) oraz wciskanie prasą (press fit).

Rozwinięciem tej ostatniej koncepcji są złącza Skedd. Ich montaż przypomina wciskanie prasą, bo wkłada się je w metalizowane otwory na PCB, a następnie zatrzaskuje konstrukcję za pomocą blokady przypominającej nit.

Średnie obroty ze sprzedaży złączy

Obroty dystrybutorów ze sprzedaży złączy sygnałowych są trudne do oszacowania, ponieważ z reguły firmy traktują tę grupę łącznie bez rozbijania na kategorie. Dodatkowo granice obu segmentów są niemożliwe do wyraźnego wyznaczenia, stąd na dane pokazane na wykresie trzeba patrzeć przez pryzmat ich struktury, a nie wartości. Z danych wynika, że statystycznie co piąty dostawca może pochwalić się sprzedażą powyżej 5 mln złotych rocznie, a prawie połowa (43%) ma obroty między 0,5 a 5 mln zł. Podobnej wielkości grupa obejmuje firmy ze sprzedażą do 0,5 mln rocznie.

Piny złącza Skedd są wygięte i sprężynowe i nie trzeba ich lutować, bo kontakt elektryczny jest realizowany przez nacisk sprężyny na metalizację otworu.

Jak widać, mimo dużego postępu i śmiałych rozwiązań technologicznych, nie da się powiedzieć, że problem automatycznego montażu złączy został w pełni opanowany. Przedstawione metody nadal mają ograniczenia, co znaczy, że przemysł nie powiedział jeszcze ostatniego słowa i rozwiązana te będą doskonalone.

CIĄGŁA MINIATURYZACJA

Miniaturyzacja to sposób nie tylko na poprawę funkcjonalności (np. mobilności), ale również na obniżkę kosztów produkcji i transportu. Elementy elektromechaniczne, takie jak przekaźniki, dławiki i złącza, zawsze były relatywnie duże w stosunku do całej reszty, ale też się z czasem zmieniają, aby proporcje zostały utrzymane i nie były one tym komponentem, który determinuje z góry wymiary fizyczne aplikacji.

Przegląd ofert krajowych dostawców złączy sygnałowych

Problemy z miniaturyzacją pogłębia to, że skomplikowanie elektroniki szybko rośnie. Przepustowość łączy komunikacyjnych, szerokość linii adresowych oraz szyn danych stale wzrasta o kolejne sygnały związane z adresowaniem coraz pojemniejszych pamięci, obsługą wyświetlaczy o większej rozdzielczości i użyciem wydajniejszych procesorów. Te informacje przenoszone są pomiędzy płytkami wchodzącymi w skład urządzenia za pomocą złączy, które mają być coraz mniejsze i zawierać coraz większą liczbę końcówek. Stąd trend na upakowanie pinów i mniejsze rastry jest bardzo silny.

Obudowy nowoczesnych konstrukcji omawianych elementów są mniejsze dzięki większej precyzji wykonania detali, lepszym tworzywom sztucznym oraz wyrafinowanej konstrukcji mechanicznej, np. zapewniającej możliwość korekcji położenia wtyku w stosunku do gniazda i ograniczenie naprężeń mechanicznych. Same piny złączy sygnałowych przypominają części szwajcarskich zegarków, są wykonane z wielką dokładnością i z materiałów gwarantujących trwałość mechaniczną.

Równolegle do coraz mniejszych wymiarów pojawiają się wersje z wbudowanymi ekranami i rozwiązania adapterów z łatwym montażem ekranów przy jednoczesnym zapewnieniu bardzo dobrych właściwości EMC, bo częstotliwości sygnałów stale rosną - przykładem może być szybko upowszechniający się USB 3.0, ale także gigabitowy Ethernet oraz interfejsy wideo jak Display Port, HDMI lub LVDS.

Ogromny postęp miniaturyzacji widać też w złączach międzypłytkowych (mezzanine connectors). Jest to specyficzna grupa tych komponentów, która ma za zadanie połączyć w całość kilka płytek drukowanych będących modułami funkcjonalnymi. Mają one zwykle bardzo dużo pinów, płaską i bardzo zwartą konstrukcję o niskim profilu pozwalającą na ciasne upakowanie PCB. Na rynku są takie złącza zawierające nawet 500 końcówek w obudowie o wymiarach 70 × 20 mm.

MODUŁOWE I HYBRYDOWE

Coraz więcej złączy ma konstrukcję otwartą, to znaczy taką, która nie ma charakteru zamkniętej całości o z góry ustalonych wymiarach, liczbie i rozkładzie pinów oraz obudowie. Nie opierają się na jednej monolitycznej i nierozbieralnej konstrukcji, ale w zamian do dyspozycji projektantów stawia się rozbudowany zestaw elementów składowych, z których niczym z klocków można tworzyć wersje w optymalny sposób dopasowane do wymagań nakładanych przez zastosowanie od strony parametrów prądowo-napięciowych, odporności środowiskowej i wymagań mechanicznych.

Co się liczy w ofercie handlowej

Zestawienie cech składających się na ofertę handlową, które mają największe znaczenie na rynku i w największym stopniu okazują się decydujące o sprzedaży z pewnością nie jest żadnym zaskoczeniem, można nawet powiedzieć, że jest typową ilustracją zachowań klientów dla naszego rynku, o czym przekonują trzy czołowe słupki: cena, parametry i jakość. Dość wysoko notowany jest termin dostawy (logistyka) oraz znaczenie marki producenta. Markę utożsamia się z jakością i funkcjonalnością oraz przeznaczeniem. Dla wielu klientów poszczególne marki oznaczają też przeznaczenie złączy, np. dla aplikacji w przemyśle spożywczym, wojsku, nic więc dziwnego, że ich znaczenie w omawianym obszarze jest tak duże.

Złącza takie są komponowane z elementów składowych tak, aby były one jak najlepiej dopasowane do wymagań aplikacyjnych. Dopasowanie polega na złożeniu pola stykowego z modułów zawierających linie sygnałowe, koncentryczne, optyczne, w różnych proporcjach i konfiguracjach. Podobnie jest z obudową, której poszczególne wersje różnią się kształtem, obecnością uszczelnień, mocowań kabla, ekranów, zapięć zapobiegających rozłączeniu i podobnych akcesoriów.

Złącza takie kierowane są głównie na rynek przemysłowy, niemniej spotyka się je w wielu dziedzinach określanych jako profesjonalne, a więc w wojsku, medycynie, motoryzacji. Dla producentów takie elementy są korzystne, bo pozwalają trochę ograniczyć liczbę wersji katalogowych funkcjonujących na rynku. Nietrudno zauważyć, że złącza to obszar produktowy bardzo szeroki pod kątem asortymentu, a koszty magazynowania i logistyki towarów są z pewnością w tym przypadku znaczącą częścią cen.

JAKOŚĆ CORAZ BARDZIEJ SIĘ LICZY

Bezsprzecznie jednym z ważniejszych zjawisk biznesowych na rynku elektroniki jest wzrost presji na jakość. Dotyczy to w zasadzie wszystkich aspektów związanych z projektowaniem i produkcją urządzeń, niemniej akurat w złączach trend ten jest szczególnie istotny. To dlatego, że zawsze były one komponentami relatywnie droższymi w porównaniu do całej elektronicznej drobnicy, a nawet popularnych półprzewodników, co dla wielu producentów okazywało się dostateczną zachętą do tego, aby tworzyć tanie odpowiedniki funkcjonalne, a także mniej lub bardziej zawoalowane kopie produktów markowych. O ile do produkcji półprzewodników potrzebne są kosztowne urządzenia i materiały, o tyle w obszarze złączy znacznie łatwiej zaistnieć na rynku i jest to wykorzystywane przez wielu producentów z krajów azjatyckich.

Chętnych do produkcji złączy nie brakowało i nie brakuje, przez co na rynku cały czas jest wiele tandety, podróbek i standardowych rozwiązań połączeniowych, takich, które znane są od wielu lat, ale cały czas są wykorzystywane. Przykładem mogą być złącza D-Sub, kołkowe złącza międzypłytkowe i popularne rozwiązania interfejsów cyfrowych, jak Ethernet lub HDMI.

Złącza tego typu są dostępne od wielu dostawców, którzy konkurują ze sobą praktycznie tylko ceną i niestety walka o koszty zaopatrzenia dzieje się tutaj kosztem jakości. Skutkuje serią negatywnych konsekwencji, które specjaliści określają jako tzw. psucie rynku. Poza wpadkami jakościowymi (niska trwałość, niestabilna konstrukcja, parametry wykraczające poza specyfikację, podatność na wpływ środowiska, słabe materiały, niedokładne wykonanie i podobne), takie elementy wypychają z rynku wyroby dobre.

Silna konkurencja firm azjatyckich jest normą dla większości biznesu związanego z podzespołami, komponentami elektronicznymi i usługami. Tamtejsze firmy konkurują ceną na rynku, dostarczają zamienniki, a niekiedy nawet wierne kopie produktów markowych i zaostrzają tym samym relacje rynkowe pomiędzy firmami.

Napływ niskiej jakości azjatyckiej produkcji od lat spędzał dystrybutorom renomowanych produktów sen z powiek i sprowadzał działania marketingowe do mozolnej edukacji klientów. Póki na rynku były ciężkie czasy, nie było to łatwe zadanie, ale w ostatnich latach świadomość klientów zauważalnie się poprawiła.

Być może jest to kwestia zasobności w gotówkę albo skutek współpracy z partnerami zagranicznymi, niemniej widoczne jest zainteresowanie wysoką jakością produktów, a produkty markowe są lepiej postrzegane. Z pewnością jest to też wynik tego, że pierwotny duży dystans między wysokimi cenami czołowych marek a tanimi wyrobami chińskimi zmniejszył się już znacząco i nie tworzy przepaści.

Wiodący producenci złączy uciekają też do przodu przed konkurencją, wprowadzając liczne nowe produkty, wersje dopasowane do aplikacji i inwestują w systemy modułowe i hybrydowe pozwalające im na stworzenie unikalnej przestrzeni dla swoich wyrobów.

SZYBKIE INTERFEJSY KOMUNIKACYJNE

Rosnąca szybkość działania układów elektronicznych, coraz większe szybkości zegarów i wzrost prędkości transmisji danych na liniach komunikacyjnych i interfejsach, jak w USB 3.0, powoduje konieczność korzystania z elementów łączeniowych o parametrach pozwalających na zachowanie integralności sygnałowej.

Branże będące głównymi odbiorcami złączy

Złącza przeznaczone do pracy w aplikacjach przemysłowych stanowią segment rynku o największym potencjale, a więc te, gdzie liczy się odporność środowiskowa, duża trwałość i wysoka jakość oraz także dobre dopasowanie konstrukcji mechanicznej do warunków panujących w halach produkcyjnych i pracy działów utrzymania ruchu. Na kolejnym miejscu związanym z elektroniką konsumencką i telekomunikacją plasują się głównie złącza do kart, krawędziowe i wiele popularnych złączy interfejsowych. Niskie notowania motoryzacji, wojska i medycyny to odpowiednio efekt wąskiej specjalizacji, specyficznych wymagań odbiorcy i konieczności spełnienia warunków formalnych lub słabości branży.

Oznacza to wykonanie styków dopasowanych falowo do linii komunikacyjnych, o niskich reaktancjach pasożytniczych, dobrym ekranowaniu zapewniającym ochronę elektromagnetyczną połączenia i podobnymi zagadnieniami, jak chociażby z zapewnieniem zgodności czasów propagacji dla poszczególnych pinów. Takie złącza są dzisiaj poszukiwaną nowością, ale wiadomo, że rozwiązanie w jednym produkcie tylu ważnych problemów technicznych nie jest zadaniem łatwym.

Poza komunikacją wewnątrz urządzenia duża szybkość komunikacji wiąże się najczęściej z USB, gigabitowym Ethernetem, magistralą PCI Express, interfejsami wideo, jak Display Port lub LVDS. W tym obszarze nowości produktowe pojawiają się częściej, co jest wynikiem istnienia standardów oraz szerokiego rynku zapewniającego producentom popyt.

ZŁĄCZA PRZEMYSŁOWE SĄ NAJCENNIEJSZE

Nietrudno się domyślić, że złącza przeznaczone do pracy w przemyśle stanowią obszar rynku złączy sygnałowych o największym potencjale, gdyż w kraju zależność ta dotyczy większości komponentów i urządzeń. Wymagania klientów z tego obszaru są wysokie, produkty bardziej zaawansowane, droższe i jakościowo nienaganne.

Typy złączy przynoszących największe dochody

Największe dochody ze sprzedaży przynoszą dystrybutorom i producentom złącza przemysłowe. W drugiej kolejności są to rozwiązania tworzące interfejsy komunikacyjne do transmisji danych. Wynika to zapewne z tego, że w elementach przemysłowych liczy się odporność środowiskowa, duża trwałość i wysoka jakość oraz także dobre dopasowanie konstrukcji mechanicznej do warunków panujących w halach produkcyjnych i pracy działów utrzymania ruchu. Z uwagi na takie wymagania elementy te są droższe od innych, co przenosi się na sprzedaż. Elementy do transmisji danych to zwykle elementy dość skomplikowane od strony mechanicznej: wielopinowe, niewielkie i zachowujące ścisłą zgodność ze standardem komunikacyjnym, który też wymusza ich użycie. Aspekty te również przekładają się na wyższe ceny, sporą sprzedaż i tym samym dochody dostawców.

Wyróżniają się odpornością środowiskową, dużą trwałością i jakością oraz także dobrym dopasowaniem konstrukcji mechanicznej do warunków panujących w halach produkcyjnych i pracy działów utrzymania ruchu. Coraz więcej producentów i dystrybutorów jest zainteresowanych tym obszarem rynku.

Urządzenia i moduły do komunikacji bezprzewodowej

Komunikacja bezprzewodowa w ostatnich latach bardzo szybko zyskuje popularność. Obroty tego sektora rosną, pojawia się wiele nowości i technologii, które otwierają rynek na nowe obszary zastosowań. Im większa sprzedaż, tym rozwiązania komunikacyjne stają się coraz tańsze, bo liczy się efekt skali, wzrasta też liczba dostawców i producentów, którzy zajmują się tą tematyką. Bezprzewodowość staje się obecnie standardem i pojawia się w rozwiązaniach, które do tej pory były poza zasięgiem z przyczyn ekonomicznych.

Bezsprzecznie ceny modułów i urządzeń komunikacyjnych systematycznie maleją. Spadek ten dotyczy zarówno bezwzględnych cen produktów, jak i tego, że za tę samą sumę można dzisiaj kupić znacznie doskonalsze urządzenia. Spadek cen to też efekt silnej konkurencji na rynku, bo duża liczba dostawców wymusza walkę o klienta, zwłaszcza w zakresie tych najpopularniejszych i standardowych rozwiązań, jak moduły do sieci komórkowych.

Konkurencja cenowa jest bardzo podsycana przez firmy chińskie, polaryzuje też rynek i sprawia, że technologie wyceniane drożej, jak np. ZigBee, nie są w stanie się przebić. Problemem jest też psucie rynku przez podróbki rozwiązań markowych.

Kolejne czynniki pozytywnie kształtujące rynek to coraz większa prostota konstrukcyjna modułów, lepsza dostępność oprogramowania, narzędzi projektowych i projektów referencyjnych, w tym także pozycji darmowych. Producenci wkładają dużo wysiłku, aby aplikowanie komunikacji bezprzewodowej było nieskomplikowane. Wiele modułów ma zasoby sprzętowe pozwalające za ich pomocą wykonać kompletną aplikację (bez zewnętrznego mikrokontrolera), a programowanie realizowane jest w łatwych do opanowania językach wysokiego poziomu.

Warto zauważyć, że poziom penetracji rynku przez urządzenia wykorzystujące łączność bez kabli cały czas jest jeszcze niski, co też dobrze rokuje na przyszłość. Pomijając wyjątek, jakim jest elektronika konsumencka w wydaniu mobilnym, dla całej reszty, zwłaszcza elektroniki profesjonalnej, jest to cały czas nowość.

Znaczenie modułów komunikacyjnych dla firm

Dla 41% firm moduły komunikacyjne są bardzo ważnym elementem oferty handlowej, co dowodzi, że urządzenia te są postrzegane jako perspektywiczne dla biznesu i atrakcyjne. Dostawcom produktów i technologii związanych z komunikacją radiową przybywa klientów i jeśli chodzi o asortyment, oferta nieustannie poszerza się we wszystkich kategoriach i „półkach cenowych” po to, aby pokryć całe spektrum potrzeb rynkowych. Moduły komunikacyjne, podobnie zresztą jak mikrokontrolery, mogą być kołem zamachowym nakręcającym sprzedaż innych komponentów powiązanych tematycznie. Nic więc dziwnego, że postrzegane są przez tak liczne grono jako produkty strategiczne.

Szybki rozwój automatyki w zakresie produkcji, nierzadko wymuszany przez konieczność optymalizacji procesów, minimalizacji zużycia mediów i energii elektrycznej oraz rozwój branż pokrewnych takich, jak utrzymanie ruchu, ochrona i kontrola dostępu, nakręca zainteresowanie łącznością.

Rosnącą potrzebę monitoringu systemów i wizualizacji działania urządzeń widać dzisiaj coraz częściej. Tablety, laptopy, smartfony pojawiają się w halach fabrycznych, są częścią coraz popularniejszych systemów AMR, a wiele produktów infrastruktury komunikacyjnej i maszyn ma wbudowany web-serwer, do oprogramowania SCADA i ERP dodawane są aplikacje mobilne, co z pewnością przyczynia się do popularności komunikacji bez kabli. A dodatkowo na rynek wchodzą aplikacje z obszaru IoT.

Coraz częściej transmisja bezprzewodowa wybierana jest również jako połączenie pomocnicze, które zastępuje podstawowe połączenie kablowe w momencie awarii. Taka budowa sieci związana jest z trendem podnoszenia dostępności łączy dla infrastruktury krytycznej, np. w branży wodno-kanalizacyjnej, energetyce czy transporcie. Innymi słowy, jest to element zapewnienia jakości usług, a na to się dzisiaj stawia w biznesie.

Po stronie czynników negatywnych należy zapisać trend do upraszczania chipsetów rozwiązań modułowych w kierunku "all in one" oraz dominację na rynku technologii wspieranych przez producentów telefonów komórkowych. To uboczne efekty znaczenia ceny w omawianym sektorze oraz znaczenia komunikacji przez sieć komórkową.

Coraz większa konkurencja na całym rynku dystrybucji komponentów elektronicznych powoduje, że producenci nierzadko omijają sieć dystrybucji i sprzedają bezpośrednio produkty klientom końcowym. Takie zjawiska widać najbardziej dla popularnych modułów do sieci komórkowych i dostawców z Azji, niemniej liczba takich pokus rośnie wraz z prostotą zapewnianą przez elektroniczny handel (logistyka, płatności i platformy internetowe).

MODUŁY DO SIECI KOMÓRKOWYCH

Moduły przeznaczone do pracy w sieciach komórkowych ciągle stanowią główny nurt sprzedaży, a dodatkowym czynnikiem poprawiającym tempo rozwoju rynku jest ciągły spadek ich cen. Niekoniecznie dotyczy to bezwzględnych wartości dla najprostszych jednostek 2G, niemniej producenci modułów rozszerzają ich funkcjonalność, dzięki czemu klient dostaje coraz bardziej zaawansowany moduł w cenie często niższej niż model poprzedni. Upraszcza to implementację i obniża koszty docelowej aplikacji, gdyż spada zapotrzebowanie na zasoby.

Najpopularniejsze moduły komunikacyjne w ujęciu ilościowym

Ilustracja, które moduły komunikacji bezprzewodowej dominują ilościowo w statystykach sprzedaży. Przez wiele lat pierwsza pozycja należała do najprostszych modułów GSM, które były bazą do aplikacji M2M, systemów zdalnego sterowania i rozwiązań telemetrycznych. Warto zatem odnotować, że tym razem na szczycie uplasowały się rozwiązania w standardzie Bluetooth LE. Jest to z pewnością wynik ich dobrej dostępności, umiarkowanych cen i znakomitych parametrów technicznych, ale chyba przede wszystkim tego, że zapowiadana rewolucja techniczna związana z IoT staje się faktem. A dla wielu takich aplikacji Bluetooth LE tworzy łącze komunikacyjne. Warto też odnotować, że rynek słabo przyjmuje standard ZigBee. Jego mała popularność oraz wciąż wysokie ceny modułów zniechęcają klientów do inwestowania w tę technologię i w praktyce ZigBee nie liczy się komercyjnie. Słabe notowania Wireless MBUS to z kolei skutek tego, że jest to standard ukierunkowany na aplikacje AMR i raczej nie aplikowany w postaci modułów.

Na przykład zewnętrzny mikrokontroler lub dodatkowe układy stają się zbędne. Często więc sam moduł wystarcza do realizacji aplikacji, bo ma dostępne nie tylko zasoby obliczeniowe i pamięć, ale też układy peryferyjne, jak przetwornik ADC, porty I/O. Taki moduł należy w zasadzie traktować jako System on Module, a nie komponent elektroniczny. Oparcie sterownika aplikacji na zasobach modułu komunikacyjnego pozwala też na znaczne skrócenie czasu potrzebnego na wdrożenie aplikacji, uproszczenie płytki PCB oraz zmniejszenie rozmiarów finalnego urządzenia, co ma szczególne znaczenie w dobie IoT.

Jeszcze do niedawna zdecydowana większość sprzedawanych modułów to były głównie jednostki GSM/GPRS, przeznaczone do aplikacji niewymagających przesyłania dużej ilości danych. Obecnie widać wyraźny wzrost sprzedaży modułów o większej szybkości zdolnych do pracy w sieciach 3G, a nowością są moduły z LTE, czyli działające w sieci 4G.

Moduły do sieci komórkowych zwykle pozwalają na migrację od rozwiązań najprostszych do najbardziej wydajnych bez konieczności przeprojektowania płytki lub też na stworzenie jednej mozaiki do produktu na różne rynki i standardy (Europa, USA). Dostępne są też wielosystemowe "kombajny" oraz wersje z wbudowanym odbiornikiem lokalizacyjnym GNSS lub Bluetooth lub Wi-Fi.

Zainteresowanie modułami 3G i LTE wymuszają zmiany infrastrukturalne sieci komórkowych realizowane i zapowiadane przez operatorów. Infrastruktura 2G nie jest już rozbudowywana i modernizowana, a nierzadko mówi się o jej ograniczaniu. Stąd konstruktor musi brać pod uwagę, że za kilka lat sieć 2G będzie miała mały zasięg. Zainteresowanie rozwiązaniami 3G i LTE jest w takiej sytuacji naturalne.

MODUŁY WI-FI

W dziedzinie komunikacji bezprzewodowej Wi-Fi jest jednym z najbardziej powszechnych sposobów łączności zapewniającej bezpieczne, niezawodne i szybkie połączenia bezprzewodowe IP. Takie moduły wybierane są zwykle, gdy pobór energii jest drugoplanowy, a liczy się łatwość rozszerzenia urządzenia o komunikację opartą na protokole IP bez wprowadzania większych modyfikacji w działających urządzeniach lub rozszerzenie dowolnych urządzeń wyposażonych w interfejsy UART, SPI, RMII, USB lub LAN o bezprzewodowość. Moduły Wi-Fi to rozwiązania niedrogie, często wykorzystywane jako mosty zapewniające "przezroczystą" transmisję sygnałów. Są one podstawą aplikacji przemysłowych, medycznych.

BLUETOOTH LOW ENERGY

Bluetooth Low Energy (BLE), usprawniona wersja doskonale znanego standardu komunikacyjnego, jest efektywna energetycznie i zapewnia większą efektywność komunikacji, lepszą elastyczność pracy i konfiguracji dołączonych urządzeń, w tym możliwość jednoczesnej pracy w trybie nadawania i odbioru danych. Niższe są też koszty implementacji.

Przegląd ofert krajowych dostawców modułów do komunikacji bezprzewodowej

Rosnąca popularność BLE w urządzeniach mobilnych (do 2018 roku BLE ma być obsługiwane przez około 90% tabletów i smartfonów będących w użyciu) powoduje, że Bluetooth Low Energy stanie się prawdopodobnie najpopularniejszą metodą komunikacji urządzeń typu wearable. Na korzyść tego standardu działa też dostępność (poza modułami) układów SoC zawierających układy analogowe (AFE - Analog Front End), mikrokontroler także zawiera wbudowany kontroler BLE.

SIECI LPWAN

LoRa, Sigfox to nazwy technologii, które pojawiają się coraz częściej. Zaliczane są do rodziny sieci LPWAN (Low Power Wide Area Networks), a więc takich rozwiązań komunikacji, gdzie kosztem maksymalnej szybkości transmisji danych powiększono zasięg i sprawność energetyczną łącza. Domyślnym obszarem aplikacyjnym jest tutaj oczywiście IoT.

Koncepcyjnie obie sieci są podobne do telefonii komórkowej: mają topologię gwiazdy, w której terminale łączą się z siecią i między sobą za pomocą stacji bazowych BTS (Base Transceiver Station). Innymi słowy, do ich działania konieczna jest infrastruktura techniczna. Niemniej BTS-y pracują z pasmach ISM, co nie wymaga płacenia za częstotliwości.

Najpopularniejsze moduły komunikacyjne w ujęciu wartościowym

Największe dochody zapewniają dystrybutorom moduły komunikacyjne w standardzie Wi- Fi oraz najprostsze rozwiązania GSM. Z uwagi na niewielką różnicę procentową można w przybliżeniu uznać, że obie te grupy produktów razem tworzą czołówkę wartościową sprzedaży. Wi-Fi to rozwiązania często spotykane w przemyśle, gdzie stanową medium pozwalające na przedłużenie sieci ethernetowych. Są one też naturalną częścią urządzeń specjalistycznych, gdzie liczy się wydajność i kompatybilność sprzętu z rozwiązaniami pochodzącymi od różnych producentów. Razem z prostymi modułami GSM są to również moduły o największym wolumenie sprzedaży.

Sieć Sigfox pokrywa swoim zasięgiem aktualnie Francję, Hiszpanię, Włochy, Wielką Brytanię, Belgię i Holandię, a także część Czech i Węgier, plus kilka aglomeracji w USA. We Francji sieć ta tworzy lokalny własny system, w którym można wykupić abonament, w innych działa poprzez partnerów. Na mapie zasięgu Sigfox na razie Polska jest białą plamą. Dla LoRy mamy aktywnych dosłownie kilka stacji bazowych: we Wrocławiu, Gdyni, trwają przymiarki do uruchomienia BTS-a w Warszawie. Jak widać, na razie są to bardzo skromne początki, niemniej z pewnością szybko się to zmieni.

NB-IOT

Przez wiele lat moduły komunikacyjne pracujące w technologii GPRS (2G) i komunikujące się poprzez sieć komórkową były podstawą komunikacji bezprzewodowej. Wraz z popularyzacją szybkiej komunikacji w telefonii komórkowej 3G i 4G wiele z równoważnych rozwiązań staje się zbyt skomplikowanych i tym samym zbyt drogich z punktu widzenia potrzeb wielu urządzeń.

Co więcej, duża część sprzętu transmituje niewiele danych, a szybkość komunikacji jest dla nich praktycznie bez znaczenia, bo liczy się czas pracy na bateriach. W rezultacie umieszczenie w sprzęcie IoT modemu komórkowego 3G lub 4G nie ma sensu od strony technicznej i ekonomicznej. Te dylematy ma rozwiązać nowy standard NB-IoT (Narrow Band IoT), który wykorzystuje sieć komórkową 4G, ale nie ma wymienionych wad.

Co się liczy w ofertach handlowych w zakresie modułów

Zestawienie kryteriów, które w największym stopniu wpływają na sprzedaż modułów komunikacji bezprzewodowej. Zwykle na pierwszym miejscu w takich zestawieniach znajduje się cena, co jest pochodną silnej konkurencji na rynku. Tak jest również tym razem, bo kryterium to wyprzedziło aż o 9% kolejną pozycję. Niemniej opinia, że najważniejsza jest jakość i niezawodność rozwiązań, też jest notowana wysoko. Zapewne jest to element postępującej dojrzałości rynku, rosnącego znaczenia specjalizacji, walki o wysoką jakość itp. W porównaniu do innych komponentów elektronicznych dość wysoko uplasowało się znaczenie kompetencji technicznych sprzedawców i dostępność nowych technologii w ofercie. To jest konsekwencja dużej złożoności technicznej tych zagadnień, szybkiej ewolucji rozwiązań, licznych protokołów, standardów pasm i obszarów aplikacyjnych.

Maksymalna szybkość komunikacji możliwa do uzyskania w tym rozwiązaniu to 200 kbps DL. Uzyskuje się ją przy zajęciu pasma o szerokości jedynie 200 kHz (przy LTE kat. 4 jest to aż 20 MHz). Wąskopasmowa praca pozwala na zdecydowanie większe skupienie urządzeń na małym obszarze, co w przypadku IoT jest kluczowym czynnikiem.

Moduły NBIoT w zamyśle producentów nie mają konkurować z rozwiązaniami 2G/3G/4G, ponieważ nie nadają się do aplikacji z regularnym, dużym/średnim transferem danych albo wymagających połączeń głosowych czy innych rodzajów funkcjonalności. Otwierają jednak nowe możliwości wykorzystania infrastruktury sieci 4G w aplikacjach zasilanych z baterii przy niskiej cenie i dobrym zasięgu wewnątrz budynków. Uwalniają też od ryzyka związanego z perspektywą pogorszenia się zasięgu sieci 2G.

MODUŁY RF

Komunikacja bezprzewodowa nie zawsze bazuje na standardach. Ich działanie ogranicza się do warstwy fizycznej komunikacji bez obsługi znanego protokołu. Są one kierowane do prostych aplikacji włącz/wyłącz lub rozwiązań własnościowych, które nie muszą mieć zdolności do komunikacji z innym sprzętem. Czasem też urządzenia są zbyt proste, aby aplikować do nich złożoną i wydajną komunikację. W takim wypadku są one też tańsze w realizacji.

Wiele z nich bazuje na chipach TI i SoC-ach działających na zasadzie radia programowalnego, pozwalając na programowanie parametrów za pomocą interfejsu cyfrowego lub też załadowanie do pamięci mniej typowych rozwiązań jak np. Wireless M-Bus, budowę sieci typu mesh lub wykorzystanie zamiast pojedynczego kanału pasma ISM (433/868/2,4 GHz) transmisji z rozpraszaniem widma lub skakaniem po kanałach.

Ocena potencjału rynkowego nowości w zakresie modułów do komunikacji bezprzewodowej

Zdaniem ankietowanych osób najlepsze perspektywy stoją przed modułami przeznaczonymi do komunikacji z wykorzystaniem sieci komórkowych, ale w standardzie LTE oraz w nowych wersjach Wi-Fi. Za perspektywiczne oceniono także technologie wąskopasmowe o dużym zasięgu, takie jak LoRa i Sigfox, które pojawiają się w ofertach i przeznaczone są do aplikacji IoT. Dużo głosów dostał też Bluetooth LE. Wyraźne wybicie się na pierwszej pozycji modułów LTE to zapewne efekt tego, że sieci LPWAN nie mają jeszcze infrastruktury zapewniającej pokrycie kraju oraz tego, że jest to rozwinięcie znanych konstruktorom technologii, nierzadko oferowane na tzw. ścieżce migracji.

Innymi słowy, prostota funkcjonalna tych modułów nie oznacza ubogiej funkcjonalności. Występują one w bardzo wielu odmianach: od najprostszych par nadajnik- odbiornik do otwierania bramy, po rozwiązania z procesorem aplikacyjnym, wejściami analogowymi i cyfrowymi, obsługą sieci o różnej topologii, szyfrowaniem transmisji i innymi. Opcje konfiguracyjne obejmują m.in. częstotliwość pracy, moc, obsługę sieci, tryby uśpienia i podobne.

Wyświetlacze do urządzeń elektronicznych

Jasny i kontrastowy wyświetlacz z ekranem dotykowym oraz mikrokontroler to dzisiaj dwa najważniejsze komponenty, które determinują w dużej mierze funkcjonalność oraz atrakcyjność urządzeń. Nowe jednostki o coraz lepszych parametrach pojawiają się co chwila, a duża liczba producentów i dystrybutorów tworzy niezwykle konkurencyjny i zróżnicowany rynek. Dostęp do nowych technologii staje się coraz łatwiejszy, a ceny omawianych produktów stale się zmniejszają. Doskonale widać to na bazie produktów OLED.

Krajowa branża elektroniki w coraz większym stopniu zwraca uwagę na zapewnienie dużej jakości wyrobów i tym samym jest zainteresowana kupowaniem podzespołów lepszej klasy. Z tanią elektroniką i producentami z Azji tylko w taki sposób można skutecznie konkurować, a wymagające rynki Europy Zachodniej stawiają ten parametr na wysokim miejscu w hierarchii ważności.

Dawniej z zapewnieniem jakości był kłopot, co było widać na przykład w tym, że urządzenia specjalistyczne i przemysłowe były budowane w oparciu o zwykłe wersje wyświetlaczy, a więc te przeznaczone dla rynku konsumenckiego. Dzisiaj wzrasta zapotrzebowanie na komponenty lepszej jakości, trwałe, wytrzymałe.

To samo można powiedzieć o spadającym popycie na tanie jednostki produkowane przez firmy azjatyckie, które dobre parametry mają jedynie na papierze. W efekcie tych zmian klienci coraz rzadziej kierują się też najniższą ceną. Ich większe doświadczenie sprawia, że duży nacisk kładą na parametry, gwarancję oraz stałość dostaw.

Szacunkowa sprzedaż osiągana przez dostawców

Dla blisko 2/3 firm wyświetlacze uzupełniają biznes dystrybucyjny i tworzą jedną z wielu jego części. Poważniejszym zaangażowaniem może się pochwalić mniej więcej co czwarta firma, a co dziewiąta może być postrzegana jako dostawca specjalizujący się w tej tematyce. Wyświetlacze są komponentami relatywnie drogimi, zwłaszcza te nowoczesne, zatem niewielka sprzedaż może się zmienić w spore obroty. Można oczywiście podnosić, że na silnie konkurencyjnym rynku nawet duże obroty nie oznaczają od razu dużych zysków, ale w praktyce takie powiązanie jest. Wyświetlacz i mikrokontroler są głównymi elementami wielu systemów elektronicznych. Oznacza to, że wokół nich można zbudować kompleksową ofertę obejmującą większość pozycji zawartych w BOM-ie urządzenia i tym samym traktować wyświetlacz jako narzędzie zapewniające sukces. Poza tym wyświetlacz jest dla użytkownika urządzenia elektronicznego najważniejszym elementem kojarzonym z jakością i innowacyjnością, przez co się na nim nie oszczędza tak jak na całej reszcie elementów standardowych. Dlatego w tym przypadku duże obroty to zwykle też godziwe zyski.

Coraz więcej krajowych producentów docenia jakość wyświetlaczy i umie oszacować oszczędności w kosztach serwisu oraz zysk wynikający z lepszej marży spowodowanej pozycjonowaniem ich urządzenia jako zaawansowane i trwałe. Firmy powracają do ugruntowanego łańcucha dostaw najczęściej kierują się do lokalnego dużego przedstawiciela i kończą eksperymenty z kupowaniem bezpośrednio tych elementów w Azji. Obydwa te zjawiska powoli zbliżają nas do rynków zachodnich, które cechują się zarabianiem na unikalnych cechach produktu, a nie tylko na produkowaniu tego samego produktu co inni, byle taniej.

OLED-y i e-paper

Wyświetlacze OLED są dzisiaj nowością na rynku wyświetlaczy, niemniej warto zauważyć, że produkt ten jest dostępny komercyjnie już od blisko 15 lat. OLED-y zawsze kojarzyły się z wieloma walorami technicznymi, takimi jak niski pobór mocy, wysoki kontrast i duża jasność, jednak te zalety były okupione dość dużą ich ceną i niekoniecznie wielką trwałością.

To oczywiście jest przeszłość, bo technologia produkcji została udoskonalona i obecnie nie ma problemu ani z jakością, ani trwałością tych jednostek. Ceny też spadły do poziomu akceptowanego przez wielu klientów, bo OLED-y są powszechnie stosowane w sprzęcie konsumenckim, np. telefonach komórkowych i sprzedaż na te rynki pozwoliła producentom pokryć koszty opracowania technologii.

Aktualnie bez problemu można kupić wyświetlacze tego typu o małych przekątnych, a więc takie, które najczęściej są używane w elektronice, zarówno jako elementy graficzne, jak i zamienniki alfanumeryczne dla typowych rozwiązań modułowych LCD. W zasadzie asortyment OLED-ów jest na tyle duży, że można przebierać do woli. Różnice w cenach między technologią OLED a LCD nietrudno ustalić, wybierając dwa w miarę zbliżone modele u jednego dystrybutora i tego samego producenta.

W zależności od wersji okaże się, że OLED-y są minimum dwa, a zwykle trzy razy droższe. W wartościach bezwzględnych oznacza to kilkadziesiąt złotych różnicy, co nie jest już abstrakcyjnie dużą sumą wybijającą pomysł użycia takiej jednostki z głowy konstruktorowi. W przypadku urządzeń profesjonalnych i przemysłowych, takich o dużej wartości dodanej, aktualny poziom cen wydaje się do przyjęcia.

Warto zwrócić uwagę, że jest to stan na dzisiaj, a zatem można liczyć, że jeśli producent elektroniki rozpoczyna obecnie projekt, to wyświetlacz OLED-owy będzie kupował do produkcji za minimum rok, a nierzadko nawet za trzy lata. Zatem różnica w cenie nie będzie już bliższa trójce, ale dwójce, bo takie są trendy.

Znaczenie biznesowe wyświetlaczy dla firmy

Dla co czwartej firmy z tego zestawienia wyświetlacze są bardzo ważną częścią biznesu i tworzą dużą część obrotów. Takie firmy można postrzegać jako dostawców specjalizowanych i w porównaniu do innych grup podzespołów elektronicznych omawianych w naszych zestawieniach grono to jest relatywnie spore. Dla co trzeciej firmy wyświetlacze są jedną z kilku ważnych części biznesu, co oznacza nieco mniejszy poziom specjalizacji, ale nadal znaczny. Wydaje się, że pomijając najprostsze jednostki wyświetlające, sukcesy w sprzedaży całej reszty wymagają od dostawcy zapewnienia dużej wartości dodanej: zestawów startowych, wsparcia technicznego, oprogramowania i narzędzi. To jest domena firm zaangażowanych i wyspecjalizowanych, co właśnie na wykresie widać, bo czerwone pole charakteryzujące dostawców bez specjalizacji zwykle sporo przekracza 50%, czasem nawet zbliża się do 70%, a tym razem jest ich tylko 36%.

Podobne zjawiska można zaobserwować w zakresie wyświetlaczy typu e-paper, a więc w jednostkach, które wykorzystywane są w książkach elektronicznych. One także stają się dostępne dla systemów elektroniki profesjonalnej i przestały być domeną e-booków. Wyświetlacze takie pojawiają się w ofertach coraz częściej i jest to wyraźny znak, że w krajowych OEM-ach są one rozważane i analizowane pod kątem aplikacyjnym.

Ceny są znowu mniej więcej dwukrotnie większe niż OLED-ów, bo pierwsza, lepsza jednostka o przekątnej 3,5 cala w detalu kosztuje ok. 200 zł. Mało to nie jest, ale ponownie warto zauważyć, że jest to produkt specjalistyczny i dla rynku elektroniki nowość, a więc coś, co będzie szybko tanieć w miarę poszerzania się strumienia sprzedaży.

ZAAWANSOWANE KONTROLERY I BIBLIOTEKI OPROGRAMOWANIA

Nowoczesny interfejs użytkownika opiera się dzisiaj na kolorowej grafice, coraz częściej zawierającej nie tylko elementy statyczne, ale animacje, a także treść dopasowującą się do kontekstu realizowanego zadania (tzw. responsywność). Jednocześnie dla programistów systemów embedded obsługa wyświetlacza graficznego jest bardziej skomplikowana, gdyż w większości przypadków wymaga tworzenia treści jako map bitowych, a więc poprzez zapalanie i gaszenie pojedynczych pikseli.

Tworzenie grafiki, rysowanie elementów interfejsu, takich jak przyciski, okienka, a także pisanie tekstu w trybie graficznym wymaga posiadania oprogramowania pozwalającego na rastrowanie takich elementów, wykreślanie figur i dokonywanie podstawowych operacji, jak na przykład wypełnianie obszaru kolorem. Do tego wykorzystuje się biblioteki graficzne, czyli zestawy gotowych procedur realizujących takie operacje, zawierające niezbędne kroje czcionek i pozwalające na parametryzację działania pod dany model wyświetlacza.

Tworzenie grafiki "na piechotę", a więc bez oprogramowania narzędziowego, nie jest ani łatwe, ani przyjemne, a poza tym nie ma na taką "zabawę" czasu. W obszarze wyświetlaczy rozwój technologii jest dzisiaj szybki, a liczba nowych produktów, wersji kontrolerów i opcji wymagających uwagi ze strony projektantów potrafi przytłoczyć.

Standardowa biblioteka procedur pozwala opanować tę zmienność i przestać się skupiać na szczegółach. Oznacza to, że dostępność oprogramowania wspierającego tworzenie grafiki, nowoczesnego GUI i generalnie ułatwiającego komunikację z użytkownikiem staje się jednym z bardziej istotnych zagadnień i narzędziem wspierającym sprzedaż.

Główne czynniki odpowiedzialne za sukces w sprzedaży

Zestawienie najważniejszych czynników odpowiedzialnych za sprzedaż otwiera oczywiście cena, która przebija parametry techniczne oraz jakość wykonania, a zapewne także to, w jakiej technologii jest wykonana jednostka wyświetlacza. Innymi słowy, chcemy wyświetlaczy o dobrych parametrach i jakości, niemniej koszt zakupu musi się zmieścić w budżecie. Takie podejście ogranicza niestety szybkość penetracji nowych technologii takich jak OLED lub e-paper, które muszą poczekać, aż ceny rozwiązań przestaną być barierą. Poza wymienionymi czynnikami dość wysoko znalazły się kryteria związane z krótkim czasem dostawy i długą dostępnością danych modeli na rynku. Wydaje się, że jest to konsekwencja specyfiki rynku polskiego bazującego na specjalistycznych urządzeniach i krótkich seriach. Wyświetlacze są też dość drogie, więc producenci wolą nie kupować ich na zapas. Zestawienie dobrze sygnalizuje ponadto, że dla wyświetlaczy znaczenie kompetentnego wsparcia technicznego ze strony dostawcy ma duże znaczenie, a dostępność kompatybilnych wersji od innych producentów, a więc obecność drugiego źródła zaopatrzenia, jest już mało istotna.

W tym obszarze rynku sporo się dzieje. Są wyświetlacze z wbudowanym zaawansowanym kontrolerem pozwalającym na obsługę grafiki za pomocą poleceń wysokiego poziomu, a w praktyce komend jak z języka Basic. Taki kontroler jest w praktyce małym komputerkiem z pamięcią, interfejsem komunikacyjnym i oprogramowaniem firmware i pozwala na banalną implementację większości niezbędnych grafik. Inne podejście bazuje na specjalizowanym oprogramowaniu, które obsługuje popularne jednostki wyświetlaczy i zawiera nie tylko gotowe procedury do ich obsługi, ale także szablony i zestawy przykładów pozwalające na ich modyfikację i przeróbki.

Oprogramowanie do obsługi wyświetlaczy dostarczają też producenci mikrokontrolerów, którzy w ramach wsparcia technicznego tworzą zestawy projektowe lub rozwiązania w miarę standardowe z przykładowymi jednostkami wyświetlającymi, a biblioteki oprogramowania stanowią u nich część składową środowiska IDE.

ZBLIŻA SIĘ KRES MODUŁÓW ZNAKOWYCH

Znakowe moduły wyświetlaczy LCD z kontrolerem, zawierające od jednej do czterech linii po kilkanaście znaków są znane chyba wszystkim. Z pewnością elementy te zapisały się pozytywnie w ostatnich kilkunastu latach w rozwoju branży elektronicznej, zapewniając prostotę obsługi i niezłe parametry. Ich ekspansja na rynku jest wymownym dowodem, jak ważna dla projektantów systemów elektronicznych jest łatwość korzystania z jednostek wyświetlających.

Niemniej trudno nie zauważyć, że słabo przystają już one do wymagań współczesnej elektroniki. Im bardziej specjalistyczny sprzęt, a ilość informacji, którą trzeba przekazać użytkownikowi, jest mniejsza, im znaczenie jakości komunikacji staje się bardziej pomijalne, tym większa możliwość aplikacyjna dla tych jednostek.

Ważne i poszukiwane funkcje techniczne

Skoro dominującą technologią realizacji interfejsu użytkownika we współczesnej elektronice jest kolorowy wyświetlacz graficzny z panelem dotykowym, to naturalne jest, że klienci poszukują kompletnej jednostki złożonej z tych dwóch elementów razem z kontrolerem. Znaczenie rynkowe wersji o rozszerzonym zakresie temperatur pracy oraz czytelnych przy bezpośrednim oświetleniu słonecznym też jest pochodną przemysłowego charakteru naszego rynku, bo wyświetlaczy do elektroniki konsumenckiej nie kupuje się z reguły u dystrybutorów. Zgodność ze starymi wersjami to innymi słowy dostępność zamienników zgodnych mechanicznie i elektrycznie, ale wykonanych w nowszych technologiach. W wielu przypadkach pozwalają one odmłodzić konstrukcję urządzenia małym nakładem pracy, stąd zapewne biorą się ich tak dobre notowania w tym zestawieniu. Na koniec warto dostrzec to, że prawie co drugi pytany zakreślił w ankiecie znaczenie niskiego poboru mocy przez jednostki wyświetlające. Takie mamy czasy, że często każdy miliwat się liczy, a jeśli tak, to OLED-y i e-papery w kolejnych 5 latach powinny się dynamicznie rozwijać.

Warto zauważyć, że wyświetlacze tego typu są tanie, produkowane przez wiele firm, a więc łatwe do kupienia. Ich parametry też są często poprawiane, a wytwórcy nieustannie eksperymentują z kolorem podświetlenia, kontrastem i czytelnością treści po to, aby nie była to konstrukcja zamknięta. Nowe opracowania dają szansę na odmłodzenie starszych urządzeń, ale fakty są nieubłagane - rynek rozwija się w innym kierunku.

POBÓR MOCY STAJE SIĘ WAŻNY

Niski pobór mocy nie dotyczy jedynie elektroniki mobilnej, a więc aplikacji zasilanych z baterii. Takie same oczekiwania mają użytkownicy urządzeń stacjonarnych i zasilanych z sieci, gdyż energia elektryczna jest coraz droższa, a dodatkowo wymagania norm zmuszają do zapewnienia wysokiej sprawności energetycznej.

Wyświetlacz graficzny o dużej przekątnej niestety jest komponentem, który pobiera stosunkowo dużą moc. W przypadku jednostek LCD jest ona zużywana na podświetlenie, zasilanie kontrolera i panelu dotykowego. Duże rozdzielczości i kolorowa grafika wymagają też mocy obliczeniowej ze strony mikrokontrolera, co także wpływa na bilans energetyczny aplikacji.

Chęć zapewnienia niskiego poboru mocy kieruje uwagę konstruktorów w stronę wyświetlaczy w innych technologiach, a więc na OLED-y i e-papery, gdzie nie ma podświetlenia, a więc tego najbardziej energochłonnego czynnika. W przypadku e-paperu bilans energetyczny jest jeszcze bardziej korzystny, bo statyczny obraz nie wymaga zasilania, odświeżania ani nawet nadzoru ze strony mikrokontrolera.

Trzeba też dostrzec, że chęć zapewnienia dobrego bilansu energetycznego cały czas utrzymuje spore zapotrzebowanie na znakowe wyświetlacze panelowe LCD. Są to płytki szklane z ciekłym kryształem, bez kontrolera i wyświetlające z góry ustalone znaki, takie jak cyfry lub symbole. Panelowe wyświetlacze znakowe LCD pobierają znikomą moc, zapewniają dobry kontrast i czytelność w oświetleniu słonecznym, przez co mogą być aplikowane w sprzęcie profesjonalnym.

Przegląd ofert dostawców wyświetlaczy

Trochę gorzej jest z zakresem temperatur pracy, bo w ujemnych temperaturach stają się bardzo wolne, ale tę wadę daje się pokonać niewielkim kosztem. Wiele mikrokontrolerów zawiera kontroler takiego wyświetlacza segmentowego, przez co aplikacja jest nieskomplikowana. Producenci tych elementów chętnie podejmują się wykonania wersji o indywidualnym charakterze, co pozwala nie tylko uatrakcyjnić produkt, ale też w pewien sposób chronić go przed kopiowaniem.

Innymi słowy, trend energooszczędności powoduje wzrost zainteresowania klientów technologiami innymi niż TFT LCD, co należy uznać za zjawisko pozytywne.

WYŚWIETLACZE WIELKOFORMATOWE LED

Wąsko wyspecjalizowanym, ale przez cały czas ważnym i znaczącym segmentem rynku wyświetlaczy są produkty wielkoformatowe budowane z diod LED. Jednostki tego typu wykorzystywane są jako znaki informacyjne, drogowe, w systemach przywoławczych i kolejkowych, reklamie i nośnikach informacyjnych klasy digital signage.

Najważniejsze czynniki pozytywnie wspierające rozwój rynku wyświetlaczy

W zestawieniu najważniejszych czynników wspierających sprzedaż wyświetlaczy za najważniejsze uznano dostępność bibliotek graficznych i oprogramowania narzędziowego ułatwiającego tworzenie oprogramowania i graficznego interfejsu użytkownika, a także dostępność nowych rozwiązań technologicznych w ofercie. Można to tłumaczyć w taki sposób, że producenci elektroniki są zawsze zainteresowani możliwościami prezentacji, jakie kryją się w nowych jednostkach, ale szukają pomocy i ułatwień w ich aplikacji, gdyż z uwagi na presję czasu nie są w stanie dogłębnie analizować ich działania i obsługi. Użycie wyświetlacza w projekcie musi być nieskomplikowane, bo technologie dzisiaj zmieniają się zbyt szybko, aby konstruktor był w stanie panować nad wszystkim. Takie same wnioski płyną z trzeciej pozycji na wykresie – kompletny moduł wyświetlacza z panelem dotykowym i kontrolerem jest postrzegany jako najbardziej typowe rozwiązanie.

Atutami takich wyświetlaczy jest doskonała czytelność przy bezpośrednim oświetleniu słonecznym, możliwość kompozycji jednostek o bardzo dużych wymiarach, wysoka odporność środowiskowa i zdolność do pracy w bardzo szerokim zakresie temperatur. Wyświetlacze tego typu zawierają specjalizowane sterowniki pozwalające na programowanie treści, łączenie wielu jednostek w system informacyjny sterowany poprzez sieć i inne udogodnienia. Mają one swoje miejsce na rynku, niemniej pomijając wersje będące po prostu reklamą, są to rozwiązania tworzone na indywidualne zamówienie.

NOWOŚCI

Rośnie liczba dostępnych przekątnych ekranu i rozdzielczości, jakie ma matryca, proporcji boków, dostępnych interfejsów. Pojawiają się zaawansowane kontrolery, opcje związane z szerokim zakresem temperatur pracy, dużym kątem obserwacji, czytelnością w warunkach silnego oświetlenia słonecznego.

Typy wyświetlaczy, których sprzedaż rozwija się najszybciej

Największa dynamika wzrostu sprzedaży dotyczy jednostek OLED- owych i e-paper, co z pewnością jest wynikiem tego, że przy małych wolumenach i raczkującej sprzedaży każdy wzrost wyrażony w procentach wygląda imponująco. Wyświetlacze tego typu z pewnością są obecnie rozważane przy realizacji nowych projektów, próbki są testowane i analizowane przez producentów elektroniki. Szybko rozwijający się rynek powinien za kilka lat przekroczyć masę krytyczną niezbędną do szerokiej popularyzacji tych technologii i spadku cen, tak jak było z wszystkimi poprzednimi rozwiązaniami.

Dostawcy wyświetlaczy tworzą też grupy produktów, wokół których możliwa jest łatwa migracja, czyli zmiana wyświetlacza nie wiąże się z kłopotliwymi zmianami układu elektronicznego i dużymi modyfikacjami oprogramowania. Zwykle takie zmiany dotyczą wielkości przekątnej, rozdzielczości oraz typu panelu dotykowego, ale nierzadko sięgają też głębiej, obejmując zmiany technologii np. TFT na OLED oraz możliwość wybrania kilku opcji sterowania dotykiem (rezystancyjna, pojemnościowa, z opcją wielokrotnego dotyku).

Przełączniki, przyciski i klawiatury

Przełączniki, przyciski i klawiatury to grupa popularnych podzespołów, łączących w całość wiele branż i aplikacji, będących najważniejszym ogniwem interfejsu człowiek-maszyna w technice. Wprawdzie zmiany technologiczne prowadzą powoli do ograniczenia zapotrzebowania na klasyczne klawiatury i elementy przełączające, niemniej rozwój przemysłu elektronicznego i wzrost liczby krajowych producentów elektroniki oraz stały trend elektronizacji niemalże każdej dziedziny techniki powodują, że wypadkowe zapotrzebowanie na elementy elektromechaniczne stale wzrasta.

Jednym z ważniejszych zjawisk widocznych na rynku elementów elektromechanicznych jest miniaturyzacja. Urządzenia i aplikacje elektroniczne stają się coraz mniejsze. Do tego się już przyzwyczailiśmy i traktujemy to jako coś oczywistego i naturalnego. Niemniej nie jest to trend ograniczony wyłącznie do elektroniki mobilnej ani nawet konsumenckiej, stąd rozwiązania elektromechaniczne, a więc przyciski, złącza, przekaźniki, z każdą generacją stają się coraz bardziej kompaktowe.

W przypadku klawiatur miniaturyzacja dotyczy większej skali integracji przełączników z podświetleniem, ekranami, opisami itp. Jest konieczna, gdyż bez niej możliwości aplikacyjne takich komponentów z czasem by malały, niemniej warto dostrzec, że proces ten nie ma wpływu na jakość rozwiązań, np. trwałość mechaniczną lub obciążalność i trwałość elektryczną.

Pozycja w biznesie przełączników, przycisków i klawiatur

Co trzecia firma postrzega przełączniki, przyciski i klawiatury jako produkty bardzo ważne dla jej biznesu. W takiej grupie znajdują się wszyscy producenci przełączników i klawiatur, a także wąsko wyspecjalizowane firmy dystrybucyjne. Co piąta firma aktywna w tym obszarze rynku postrzega przełączniki i klawiatury jako jedną z kilku istotnych pozycji w ofercie, a dla blisko połowy jest to dodatek co innej większej reszty. Ta pierwsza niebieska na wykresie grupa jest stosunkowo duża w porównaniu do innych naszych zestawień poświęconych komponentom elektronicznym i potwierdzeniem atrakcyjności biznesowej i popularności rozwiązań elektromechanicznych w technice.

Z przełączników nie rezygnuje się bez powodu ani też nie szuka na siłę zastępczych technologii, bo z każdą kolejną generacją poprawiają się ich parametry: trwałość mechaniczna i elektryczna, a następnie odporność środowiskowa. Poprawia się wzornictwo, rośnie liczba dostępnych typów, kolorystyki i opcji oraz akcesoriów. Innymi słowy, producenci pracują nad tym, aby kwestia wyboru od strony technicznej (mechaniczny czy elektroniczny) oraz jakościowej była jak najbardziej neutralna.

W przypadku przełączników przemysłowych, a więc tam, gdzie miniaturyzacja ma mniejsze znaczenie, rozwój technologii kieruje się często w stronę modułowości. W systemach takich, w ramach jednego rdzenia i pola przełączającego, można zmieniać fronty, kształty klawiszy, podświetlenie, kolor, a także spinać kilka oddzielnych przycisków w bloki. To samo dotyczy zgodności akcesoriów, które zwykle są wspólne dla wielu różnych elementów. Zapewnia to możliwość komponowania rozwiązań przez klientów, a producentom pozwala nieco ograniczyć liczbę wersji, bo np. element przełączający może być wspólny dla całej grupy.

Kolejne zjawisko to elektronizacja przycisków i integrowanie w nich technologii dotykowych, np. piezoelektrycznych, pojemnościowych lub indukcyjnych. Dotykowe przyciski tego typu, jako wydzielone, pojedyncze elementy stanowiące odrębną całość, zostały zbudowane już ładnych parę lat temu, niemniej dopiero niedawno można je dostrzec w ofertach wielu producentów. Takie technologie są najczęściej wykorzystywane w aplikacjach narażonych na wandalizm, gdyż zapewniają bardzo dużą trwałość mechaniczną. Coraz częściej takie przyciski dotykowe pozwalają też na obsługę ręką w rękawiczce, co pomaga w popularyzacji "dotyku".

RÓŻNORODNY RYNEK

Duża liczba zajmujących się produkcją i sprzedażą przełączników, przycisków i klawiatur dowodzi atrakcyjności biznesowej, napędzanej ogólnym rozwojem rynku elektroniki, automatyki i wzrostem liczby urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Rozwój rynku napędzają także inwestycje, modernizacje starych linii produkcyjnych, urządzeń infrastruktury, postępująca automatyzacja i obowiązki prawne związane z zapewnieniem bezpieczeństwa użytkowania oraz także rozwój usług montażu kontraktowego. Poprawia się koniunktura na rynku profesjonalnym: wojskowym, kolejowym, komunikacji bezprzewodowej.

Najważniejsze cechy elementów elektromechanicznych brane pod uwagę przy zakupach

W zestawieniu cech oferty handlowej, które w największym stopniu decydują o kupnie przycisków i klawiatur, oczywiście na pierwszym miejscu ulokowała się cena, co jest praktycznie zawsze regułą dla tego typu rankingów. Kryterium ceny zawsze towarzyszyło i zapewne będzie towarzyszyć zakupom komponentów w branży elektronicznej, zwłaszcza w obszarze, gdzie na rynku można wybierać spośród wielu dostawców i popularnych podzespołów. Kolejne dwa miejsca zajęły jakość i parametry techniczne, czyli pierwsza trójka wygląda jak najbardziej typowo. Zaskakująca jest natomiast czwarta pozycja, a więc krótki termin dostawy, co pokazuje skalę przeobrażeń, jakie zaszły w łańcuchu dostaw w ostatnich latach. Elementy elektromechaniczne są nierzadko dość drogie, stąd w trudniejszych czasach nabywcy wolą nie kupować ich na zapas, ale raczej szukają dostawcy, który będzie mógł szybko dostarczać potrzebne w danej chwili ilości. Taki trend preferuje znaczenie szybkiej dostawy.

Natomiast przyczyny ograniczające tempo rozwoju rynku leżą zwykle po stronie ekonomicznej. Są to także przyzwyczajenia klientów, silna miniaturyzacja ograniczająca miejsce dostępne dla przełączników i klawiatury, no i oczywiście interfejsy użytkownika bazujące na technologiach dotykowych. Warto dodać, że te wymienione czynniki nie zmieniają się od co najmniej 5 lat, przez co biznes w praktyce determinuje ogólny klimat w gospodarce.

EKRAN DOTYKOWY ZAMIAST PRZYCISKU

Dzisiaj coraz trudniej znaleźć na płytce drukowanej potencjometr, liczba złączy też raczej jest ograniczana do co najwyżej dwóch-trzech, a wiele przycisków, które do niedawna wypełniały płyty czołowe, zastępuje się odpowiednikami dotykowymi. Klawiatury zastępowane są wyświetlaczami graficznymi połączonymi w funkcjonalną całość z ekranami pojemnościowymi.

Rozwiązania dotykowe opierające się na ekranach połączonych z wyświetlaczami, na pojedynczych przyciskach bazujących na takich technologiach, pojawiają się w coraz większej liczbie urządzeń elektronicznych i w konsekwencji rodzą pytania o wpływ takich technologii i zakres oddziaływania na rynek.

Przegląd ofert krajowych dostawców przełączników, przycisków i klawiatur

Pozwalają one na wyeliminowanie najbardziej dotkliwych wad rozwiązań tradycyjnych - ograniczonej trwałości i podatności na wpływ środowiska. Umieszczenie sensora dotykowego nawet za grubą warstwą ochronną, na przykład za kilkumilimetrowej grubości taflą szkła lub poliwęglanu, zapewnia nieporównywalnie większą odporność nie tylko na zużycie, ale także pozwala na mycie agresywnymi środkami chemicznymi wymagane np. w przemyśle spożywczym.

Najnowsze rozwiązania pozbawione są już wielu dokuczliwych wad (obsługa w rękawiczce, brak opóźnienia i brak pewności zadziałania) i trafiają poza rozwiązaniami ściśle konsumenckimi do obszarów półprofesjonalnych (sprzęt audio, AGD) lub też aplikacji, gdzie liczy się wygląd i dobre parametry, jak chociażby medycyna.

W praktyce przyciski dotykowe przeznaczone są przede wszystkim do realizacji interfejsu użytkownika. Nie nadają się do przełączania napięć zasilających, bo same wymagają zasilania, wysokich napięć ani też czułych sygnałów z sensorów. Nie da się ich używać w aplikacjach wymagających absolutnej pewności działania (tzw. aplikacje bezpieczeństwa), w warunkach silnych zaburzeń elektromagnetycznych, na przykład blisko pracujących urządzeń do zgrzewania indukcyjnego, suszarek mikrofalowych lub w sąsiedztwie działających nadajników radiowych.

Niemniej sytuacja zmienia się dynamicznie i kolejne pomysły przynoszą sporo zmian, bo wiele negatywnych opinii dotyczy tych pierwszych konstrukcji bazujących na technologii pojemnościowej. Aktualnie na rynku są też rozwiązania piezoelektryczne (bazują na minimalnym ugięciu płytki ceramicznej) oraz indukcyjne, które rozszerzają możliwości aplikacyjne.

Ale droga do tego, aby trwale i całkowicie zmienić branżę elektromechaniczną, jest jeszcze bardzo daleka.

W TYM OBSZARZE JAKOŚĆ TO PODSTAWA

Kiepskiej jakości przełącznik lub klawiatura jest w stanie skutecznie popsuć opinię o producencie urządzenia wśród klientów, a firmę wpędzić w kosztowny serwis. W miarę upływu lat coraz więcej osób jest świadomych tego ryzyka i co jest również ważne, ma obecnie pieniądze na to, aby je minimalizować.

Podejście klientów do jakości

Wzrost zainteresowania przez klientów wyrobami markowymi o wysokiej jakości to cecha pożądana przez wszystkich dostawców, gdyż świadczy ona o dojrzałości rynku. Im większe znaczenie jakości, tym dojrzalsze relacje na rynku i odwrotnie, dlatego pytanie to jest takie ważne. Na produkty wysokiej jakości nie tylko klientów musi być stać, ale też muszą oni umieć ocenić poszczególne rozwiązania od tej strony, by wybierać wartościowe pozycje. Warto zatem odnotować, że ponad dwie trzecie pytanych osób wskazało, że jakość elementów elektromechanicznych ma znaczenie dla kupujących i jest brana pod uwagę przy kupnie.

W branży elementów elektromechanicznych funkcjonuje wielu producentów, zwłaszcza w zakresie wersji standardowych. Terminem tym określa się często rozwiązania najpopularniejsze, gdzie poza oryginalnym pomysłodawcą jest wielu naśladowców tworzących odpowiedniki, zamienniki, a jeśli konstrukcja oryginalna jest chroniona, to nierzadko dostępne są też jej podróbki. Zamienniki zawsze są tańsze, ale często ich jakość jest słaba.

Dla wielu producentów kontakt z takimi produktami ma walory edukacyjne i pogłębia zainteresowanie jakością. Ale wykorzystywanie chińskich podróbek jako zamienników wyrobów markowych spędza sen z oczu autoryzowanym dystrybutorom, bo nie tylko degraduje sprzedaż, ale niszczy prawidłowe relacje wiążące markę z jakością. Z roku na rok sytuacja się poprawia, niemniej w praktyce najwięcej pozytywnych zmian wynika z coraz większej świadomości klientów i ich rosnącego potencjału zakupowego.

Co się liczy od strony funkcjonalności?

Zdaniem pytanych w ankietach specjalistów zdecydowanie najważniejszym czynnikiem determinującym funkcjonalność elementów elektromechanicznych jest wysoka trwałość mechaniczna, zapewniająca wieloletnie działanie tych elementów. Drugi czynnik, a więc ochrona środowiskowa, w pewnym stopniu jest powiązana z pierwszym, gdyż determinuje możliwość zastosowania elementu w przemyśle. Można zatem stwierdzić, że specjaliści podchodzą do kupowania elementów elektromechanicznych w sposób utylitarny, a więc poprzez rzeczową analizę potrzeb, możliwości i oczywiście kosztów, a kupowane przełączniki i klawiatury mają być niezawodne w każdych warunkach i długim czasie. Co trzeci pytany wskazał też na duże znaczenie modułowości konstrukcji dostępnej w wielu nowych podzespołach, pozwalającej na tworzenie indywidualnych wykonań.

W ostatniej dekadzie trwałość tradycyjnych przełączników i przycisków znacznie się też poprawiła. Producenci poprawili precyzję działania i sięgnęli po nowe, lepsze materiały, aby zdjąć z elementów elektromechanicznych odium najsłabszego ogniwa. Ponieważ w wielu aplikacjach przełączniki i przyciski pracują z niskimi napięciami i prądami, coraz częściej w kartach katalogowych rozgranicza się wytrzymałość mechaniczną od elektrycznej, co pozwala lepiej dobrać konkretny element do aplikacji.

W KLAWIATURACH ZMIANY SĄ NIEWIELKIE

Mimo upływu lat największe znaczenie na rynku mają klawiatury foliowe. Są one dość tanie i jednocześnie trwałe, niewielkiej głębokości i dające duże możliwości indywidualizacji. Klawiatury foliowe wybijają się na rynku także swoją elastycznością technologiczną, gdyż mogą być wykonywane w wielu różnych opcjach związanych z kształtem klawiszy, sygnalizacją naciśnięcia, a nawet pozwalają na instalację podświetlenia dla całości klawiatury lub selektywnej iluminacji przycisków.

Możliwe jest też łączenie klawiatury z oknem dla wyświetlacza, przez co w ten sposób daje się opracować cały panel frontowy urządzenia. Wraz z warstwami realizującymi ekranowanie elektromagnetyczne, konstrukcja jest zabezpieczana przed wpływem czynników środowiskowych lakierami i warstwami ochronnymi. Nowe materiały bazowe, trwałe tworzywa sztuczne i silikony dają możliwość stworzenia trwałych klawiatur do wielu aplikacji.

Rozwój technologii dotykowych a rynek tradycyjnych elementów elektromechanicznych

Zdaniem połowy pytanych w ankietach specjalistów technologie dotykowe silnie oddziałują na rynek elementów elektromechanicznych i prowadzą do eliminacji rozwiązań mechanicznych, ale dzieje się to tylko w wybranych sektorach rynku, takich jak na przykład elektronika konsumencka. W rozwiązaniach profesjonalnych, a więc przemysłowych, wojskowych, medycznych, ten wpływ jest znacznie słabszy. Rozwiązania elektromechaniczne w tych obszarach zapewniają pewność zadziałania, dużą trwałość, możliwość indywidualizacji, wizualizację stanu oraz ładne wzornictwo. Są to silne atuty gwarantujące zainteresowanie klientów, rozwój rynku i dobre perspektywy.

Warto zauważyć, że technologie produkcji klawiatur częściowo przenikają się i oprócz podstawowych wersji są jeszcze wykonania pośrednie i hybrydowe, w których gumowe klawisze współpracują z zestykami foliowymi lub mikroprzełącznikami, co dowodzi, że w praktyce technologia wykonania styków jest luźno powiązana z klawiszem. Zapewnia to niewątpliwie wysoką elastyczność konfiguracji i możliwość dopasowania się do mniej typowych wymagań. Są nawet rozwiązania wykorzystujące technologie dotykowe, a wersje silikonowe stają się dostępne nie tylko dla dużych serii.

Producenci klawiatur inwestują w produkcję bazującą na trwałych materiałach, wykorzystują druk cyfrowy po to, aby dać możliwość pełnej indywidualizacji projektów i łączą w ramach jednej oferty wiele technologii przełączających, podświetleń.

Przekaźniki elektromagnetyczne

Przekaźniki elektromagnetyczne były i będą potrzebne, bo zapewniają dużą odporność na chwilowe przeciążenia, przepięcia i stany nieustalone, dają możliwość komutacji sygnałów dużej mocy, zarówno przy wysokim napięciu, jak i przy dużym natężeniu prądu. Ważną cechą jest też niski opór w stanie załączenia, czego nie da się uzyskać w przekaźnikach półprzewodnikowych na wysokie napięcia znamionowe i pomijalnie mały upływ w stanie rozwarcia styków.

Na rynku rośnie liczba przekaźników specjalizowanych, takich których parametry i funkcjonalność zostały ściśle dopasowane do wymagań aplikacyjnych: do załączania obciążeń indukcyjnych i oświetlenia żarowego, aplikacji fotowoltaicznych, wersji bistabilnych itp. Do niedawna przekaźnik był postrzegany jako coś bardzo uniwersalnego, którego można było używać w zasadzie dowolnie, obecnie okazuje się, że czasem warto sięgnąć po rozwiązanie aplikacyjne.

Zmianą ostatnich lat jest także pojawienie się wersji z cewką o obniżonym poborze mocy. Takie elementy pasują koncepcyjnie do współczesnych energooszczędnych urządzeń i dają sporą dodatkową funkcjonalność bez dodatkowych zabiegów - takie przekaźniki są dostępne w takich samych obudowach i konfiguracjach, jak zwykłe. Niski pobór mocy dla typowego przekaźnika o obciążalności ok. 10 A spadł z 400 mW do nawet ok. 200 mW, czyli o połowę.

Jest to duża zmiana jakościowa i należy doceniać wysiłek producentów w tym kierunku. Poza oszczędnością energii elektrycznej niski pobór mocy przekłada się na mniejsze nagrzewanie i możliwość pracy w szerszym zakresie temperatur. Nie jest to może tak bardzo istotne w przypadku przekaźników umieszczonych w dużych obudowach, a więc takich, które mają możliwość rozproszenia ciepła, niemniej wersje miniaturowe zyskują wiele na jakości właśnie dzięki obniżaniu mocy pobieranej przez cewkę.

Rośnie liczba nowych produktów, które oprócz przekaźnika elektromagnetycznego mają jeszcze dodatkowo prosty sterownik elektroniczny. Pojawienie się takich hybrydowych konstrukcji, których funkcjonalność lokuje się między zwykłym przekaźnikiem a sterownikiem PLC, to efekt szybkiego rozwoju automatyki budynkowej oraz aplikacji przemysłowych w zakresie tzw. małej automatyki.

Sterowanie oświetleniem w garażu, wentylacją w hali, załączanie oświetlenia przeszkodowego i podobne zadania nie potrzebują złożonych sterowników wymagających programowania, ale jednocześnie czegoś więcej niż "goły" przekaźnik. Wbudowana elektronika realizuje sterowanie czasowe, współpracuje z czujnikami, a czasem nawet pozwala na programowanie w języku drabinkowym, podobnie jak dzieje się to w PLC.

Takie elementy są zazwyczaj umieszczane w odbudowie do montażu na szynie DIN i pracują w skrzynkach elektroinstalacyjnych. Przekaźniki z wbudowaną elektroniką (mikrokontrolerem) rozszerzają rynek i pozwalają na rozwiązywanie prostych problemów technicznych w nowoczesny sposób.

WYMAGANIA JAKOŚCIOWE

W przypadku przekaźników elektromagnetycznych wymagania jakościowe mają bardzo duże znaczenie, gdyż elementy te trafiają w dużej mierze do aplikacji profesjonalnych. Elektronika konsumencka zdecydowanie odeszła od przekaźników, już dawno zamieniając je na wersje półprzewodnikowe, podobny proces widać w motoryzacji, gdzie zamiast przekaźników stosowane są coraz liczniej IPS-y, czyli przełączniki bazujące na MOSFET-ach i sterowane cyfrowo z magistrali CAN.

Dzięki temu instalacja pojazdu zawiera znacznie mniej przewodów. Obszary, gdzie tytułowe elementy trzymają się mocno, to głównie automatyka i przemysł, systemy alarmowe, automatyka budynkowa, komunalna, transportowa itp. Projekty i inwestycje związane z wymienionymi obszarami są efektem działań krajowych przedsiębiorców, nierzadko korzystających z programów wsparcia określanych ogólnie jako innowacyjna gospodarka, a także jako efekt zleceń zagranicznych producentów i przenoszenia produkcji do Polski.

Główne branże zaopatrujące się w przekaźniki

Rozwój rynku przekaźników determinują głównie zastosowania przemysłowe, co wynika po prostu z tego, że niezmiennie od lat branża ta jest dużym odbiorcą tych komponentów, wykorzystując je w instalacjach, urządzeniach i maszynach oraz komponentach automatyki przemysłowej. Wiele krajowych firm produkuje i eksportuje urządzenia dla przemysłu, takie jak sterowniki, regulatory, urządzenia pomiarowe, styczniki, systemy bezpieczeństwa i nadzoru. Rośnie nieustannie skomplikowanie procesów wytwarzania, które wykorzystują coraz więcej urządzeń i sprzętu technicznego. W ramach inwestycji i modernizacji starszych zakładów i linii produkcyjnych kupowane są nowe maszyny i budowane do nich instalacje i systemy.

W tych obszarach klienci szukają dzisiaj produktów wysokiej jakości, bo nauczyli się już, że na tych tańszych rozwiązaniach oszczędza się tylko pozornie. Klienci z wymienionych branż profesjonalnych mają też środki na to, aby kupować dobre produkty i nie muszą oszczędzać na wszystkim. A na skutek opisanych zjawisk ceny markowych przekaźników nie różnią się wiele od tych pochodzących z tanich źródeł.

Paradoksalnie rynek jest dzisiaj znacznie bardziej wyedukowany w zakresie podejścia do jakości właśnie dzięki temu, że kiedyś była ona zamieniana na niską cenę. Nic tak nie uczy i nie zmienia myślenia, jak problemy w okresie gwarancyjnym i koszty serwisu z powodu elementu, na którym oszczędzono ułamek złotego.

Efekt jest taki, że ci najtańsi, mało znani dostawcy wypadają na margines kojarzony z tandetą, a liczą się dostawcy markowi: z Europy i Azji. Skoro różnice w cenach nie są duże, to wiele firm stawia na znane marki, bo to jest najłatwiejszy i najszybszy sposób na ograniczenie ryzyka.

ROZWÓJ RYNKU W KAŻDYM KIERUNKU

Uniwersalność aplikacyjna przekaźników i fakt, że trafiają one do wszystkich obszarów współczesnej techniki, sprawia, że rozwój rynku tych elementów pokrywa się z tym, co dzieje się w innych sektorach. Z tego powodu w ostatnim okresie dobrych wiadomości jest sporo, bo w Polsce rozwijają się rynki związane z produkcją maszyn, sektorem budowlanym i postępuje automatyzacja wielu dziedzin. Rozwój produkcji inicjuje też popyt na systemy kontroli i sterowania, co zawsze stymuluje popyt na przekaźniki.

Przegląd ofert krajowych dostawców przekaźników elektromagnetycznych

Przykładem potwierdzającym może być tutaj obserwowany ostatnio wzrost rynku przekaźników interfejsowych wykorzystywanych do separacji sygnałów w systemach i instalacjach automatyki i w konsekwencji spadek ich cen. Elementy te pozwalają zamienić napięcie sygnału (zasilającego, czujnikowego), oddzielić galwanicznie obwody, a więc tworzą interfejs między obwodami elektrycznymi. Są to produkty wyspecjalizowane w kierunku przemysłowym, stąd dobra koniunktura na rynku przenosi się widocznie na sprzedaż w tej grupie.

ZAWSZE SĄ JAKIEŚ PROBLEMY

Spory cenowe między hurtowniami elektrotechnicznymi i dostawcami przekaźników, niestabilne ceny złotówki w stosunku do innych walut, duża zależność rynku od czynników makroekonomicznych to główne czynniki negatywne dla rozwoju rynku. Do problemów zaliczyć można ponadto fakt, że czasy dostaw dla wielu mniej chodliwych wersji potrafią być długie. Co więcej, w ostatniej dekadzie w technologii przekaźników zaszło sporo korzystnych zmian poprawiających jakość i trwałość tych elementów, przez co działy utrzymania ruchu w przemyśle kupują obecnie relatywnie mniej tych elementów niż kiedyś.

Co brane jest pod uwagę przy kupowaniu przekaźników

W zestawieniu ilustrującym znaczenie poszczególnych czynników składających się na ofertę handlową wszystko kręci się wokół ceny, parametrów technicznych i jakości. Wysokie znaczenie marki jest też charakterystyczne dla rynku przekaźników, gdyż klienci w prosty sposób łączą w tych produktach markę z jakością. Dzięki dużej konkurencji na rynku oraz temu, że różnice cenowe pomiędzy przekaźnikami markowymi a tańszymi dalekowschodnimi są dzisiaj znacznie mniejsze jak dawniej, klienci coraz częściej są w stanie kupić produkty o wysokiej jakości i umiarkowanej cenie. Ten zawsze aktualny problem działów zaopatrzenia zawsze był, jest i zapewne będzie jeszcze długo uniwersalnym kryterium wyboru dostawców i selekcji ofert handlowych.

Na koniec trzeba wspomnieć o silnej konkurencji na rynku przekaźników. Ma ona zarówno znaczenie pozytywne, jak i negatywne, w zależności od kontekstu i sytuacji szczególnej. Szereg producentów z różnych stron świata walczy o klienta ceną, jakością, zaawansowaniem technicznym, co zwiększa dostępność tych elementów. Wiele popularnych przekaźników nie ma charakteru własnościowego, a więc konstrukcji przypisanej do jednej marki producenta.

Pasujące odpowiedniki innych wytwórców łagodzą rynkowe napięcia związane z czasem oczekiwania na dostawę, tworząc równoległe źródła dostaw i ograniczają możliwość podnoszenia cen. Czyli im większa konkurencja, tym dla klientów jest lepiej. Ale z drugiej strony im trudniej działać na rynku, tym większe zagrożenie ze strony patologii, niechęć łańcucha dystrybucji do działań wykraczających poza sprzedaż, dłuższe czasy dostaw wynikające z niechęci do magazynowania i generalnie postrzeganie produktów jako kłopotliwych (dużo pracy, mały zarobek).