微型檢測開關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

電子產(chǎn)品與 EDN 合作推出了其回歸基礎(chǔ)的電子元件系列，并介紹了機(jī)電開關(guān)。不要錯過我們與 C&K 醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)品組合的全球領(lǐng)導(dǎo)者 Roger Bohannan 的討論。

自 2014 年以來，物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 技術(shù)的實施使智能連接設(shè)備在廣泛的市場中獲得了牽引力。許多智能家居技術(shù)正在從無源、未連接的設(shè)備過渡到有源、連接的設(shè)備。無論是在家中還是在路上，智能家居設(shè)備都可以對聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行高級控制，從而簡化我們的生活并提供更多功能。其中許多設(shè)備通常由創(chuàng)新的機(jī)電控制或開關(guān)支持。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部的占用空間越來越小，支持組件也必須如此。

根據(jù) Markets and Markets 的數(shù)據(jù)，到 2027 年，物聯(lián)網(wǎng)細(xì)分市場預(yù)計將達(dá)到 14632 億美元，高于 2019 年的 2507 億美元，在預(yù)測期內(nèi)以 24.9% 的復(fù)合年增長率 (CAGR) 增長。更具體地說，全球智能家居市場規(guī)模預(yù)計將從 2020 年的 783 億美元增長到 2025 年的 1353 億美元，預(yù)測期內(nèi)的復(fù)合年增長率為 11.6%。增長受到多種因素的推動，例如互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量的增加、遠(yuǎn)程家庭監(jiān)控的實施、節(jié)能需求的增加、智能家居設(shè)備的擴(kuò)展以及對安全、保障和便利性的日益關(guān)注在普通人群中。

市場趨勢和挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的潛力是無窮無盡的。物聯(lián)網(wǎng)允許遠(yuǎn)程監(jiān)控以及分析數(shù)據(jù)的收集。這些數(shù)據(jù)可以被解釋并用于獲得 360 度的資產(chǎn)視圖，從而使 OEM 能夠開發(fā)出更好地滿足人們需求的產(chǎn)品。在 Covid-19 大流行期間，對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的總體需求有所下降；然而，新的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會出現(xiàn)，其中許多與改善健康和生活質(zhì)量有關(guān)。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備小型化的趨勢并不是什么新鮮事。PCB 空間限制要求使用小型檢測開關(guān)來代替常用的快速開關(guān)。彈簧開關(guān)傳統(tǒng)上要大得多，不適合放入手掌大小的設(shè)備中。因此，上述智能家居物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中約有 80% 使用檢測開關(guān)作為必不可少的核心組件。

此外，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商希望在縮小產(chǎn)品足跡的過程中盡可能多地包含功能和數(shù)據(jù)收集。這通常會導(dǎo)致在小封裝中需要更多的電子設(shè)備，從而需要進(jìn)一步的小型化和設(shè)計靈活性。

什么是檢測開關(guān)？

檢測開關(guān)，也稱為“檢測器”開關(guān)，是一種微型機(jī)電開關(guān)，可檢測（或感應(yīng)）物體對其致動器的任何移動或激活。在檢測開關(guān)下方，有觸點終端，如果有電信號連接到檢測開關(guān)的端子，當(dāng)開關(guān)打開時，電信號（往往以毫安到微安為單位）將流過它。這種流過信號可以連接到其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，以觸發(fā)在設(shè)備上執(zhí)行特定任務(wù)的附加指令序列。

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圖1 檢測開關(guān)結(jié)構(gòu)圖顯示其主要部件。來源：C&K

檢測開關(guān)為工程師設(shè)計應(yīng)用程序提供了一種靈活的解決方案，該應(yīng)用程序需要通過移動觸點設(shè)備進(jìn)行“分鐘”檢測。這些開關(guān)也非常堅固，因此它們可以在數(shù)千個生命周期中重復(fù)運(yùn)行而不會損壞。它們以小封裝尺寸提供一系列行程距離檢測，并滿足 PCB 上的小尺寸設(shè)計要求。

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圖 2 微型表面貼裝檢測開關(guān)安裝在 PCB 上。來源：C&K

檢測開關(guān)的概念源自傳統(tǒng)的快動開關(guān)，作為較大快動開關(guān)的較小替代品，可將更高的電流（以毫安為單位分配到安培范圍）。快速開關(guān)的一個關(guān)鍵限制是它的尺寸，特別是對于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和其他手持設(shè)備，因為這些設(shè)備變得更小更輕。與同類快動開關(guān)相比，微型檢測開關(guān)可節(jié)省高達(dá) 50% 的空間，使其成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇。

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圖 3 示意圖顯示了 HDT0001 檢測開關(guān)的關(guān)鍵構(gòu)建塊。來源：C&K

檢測開關(guān)還使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和家用電子設(shè)備的信號電平電流（直流電壓）。低電流檢測開關(guān)幾乎不消耗電能，使其成為電池類型應(yīng)用的理想解決方案。檢測開關(guān)不需要 UL/ENEC 認(rèn)證。

將其微型占地面積與安裝靈活性相結(jié)合，使設(shè)計人員能夠?qū)z測開關(guān)放置在幾乎任何位置，包括平面、垂直和倒置。因此，在設(shè)計產(chǎn)品和解決方案時，即插即用檢測開關(guān)不會限制設(shè)計人員。

除了緊湊的尺寸外，檢測開關(guān)還具有許多優(yōu)點。它允許生產(chǎn)線使用機(jī)器人機(jī)器快速拾取、放置和焊接 PCB 上的開關(guān)。超過 90% 的檢測開關(guān)采用 SMD 端接，這意味著它們本質(zhì)上是為拾放設(shè)備而設(shè)計的。在制造過程中沒有任何人為干預(yù)，這可以確保開關(guān)保持其質(zhì)量，消除通過人的手指處理開關(guān)產(chǎn)生的污染和污垢的存在。

如何指定檢測開關(guān)

選擇正確的檢測開關(guān)取決于應(yīng)用要求?？商峁┓秶鷱V泛的檢測開關(guān)以滿足幾乎任何應(yīng)用需求。要考慮的選項包括：

尺寸：檢測開關(guān)范圍從標(biāo)準(zhǔn) (~13 mm) 到薄型和緊湊型微型 (~6 mm) 到超小型 (~2 mm) 設(shè)計。

使用壽命：100,000 至 100 萬次循環(huán)

環(huán)境條件：它們的范圍從標(biāo)準(zhǔn)到密封 IPxx 等級版本，適用于惡劣環(huán)境。

操作力：35克至50克

驅(qū)動類型：推翅片、水平推、垂直推和推桿角

執(zhí)行器長度：1.4 mm 至 2.67 mm

作動方向：包括垂直或水平、上或側(cè)、直角或左。

行程范圍：1.05 毫米至 3.14 毫米

端接樣式：它包括 SMT、通孔、面板和卡入式/機(jī)箱和螺釘安裝版本，可滿足不同的安裝和固定要求。

工作溫度范圍：-40°C 至 85°C 范圍允許在某些惡劣環(huán)境下工作。

通常，檢測開關(guān)是單極的，通常只有常開或常閉。此外，當(dāng)檢測開關(guān)未進(jìn)行工藝密封時，在焊接過程中存在助焊劑滲透的風(fēng)險。在將探測器焊接到 PCB 的制造過程中，通常必須考慮這一點。

關(guān)鍵應(yīng)用

檢測開關(guān)常用于以下智能家居應(yīng)用：

掃地機(jī)器人：用于檢測塵盒的存在以及機(jī)器人輪子方向的位置。

智能門窗鎖：從內(nèi)部檢測鎖在強(qiáng)制開啟位置。門不能從外面手動解鎖。

耳塞：當(dāng)耳塞對接時啟用充電并檢測充電座是處于打開還是關(guān)閉位置。

安全攝像頭：檢測鏡頭旋轉(zhuǎn)極限位置

安檢門：開門或關(guān)門

煙霧探測器：煙霧探測器和報警面板的防篡改檢測

檢測開關(guān)還可用于各種其他智能應(yīng)用，從數(shù)碼相機(jī)檢測蓋子的打開/關(guān)閉、放大/縮小功能，以及鏡頭安裝和拆卸到公用事業(yè)儀表以防篡改檢測儀表蓋的移除。

服務(wù)于所有電子設(shè)計

為了克服這里列出的挑戰(zhàn)并滿足行業(yè)要求，像 C&K 這樣的開關(guān)制造商提供了廣泛的檢測開關(guān)選擇。小巧而可靠的檢測開關(guān)是所有關(guān)注占位面積的電子設(shè)計的理想解決方案。Detect 開關(guān)提供設(shè)計靈活性和功能，并提供一系列選項，支持創(chuàng)新和富有想象力的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

審核編輯：湯梓紅