微型檢測開關在物聯網中的應用

電子產品與 EDN 合作推出了其回歸基礎的電子元件系列，并介紹了機電開關。不要錯過我們與 C&K 醫(yī)療領域產品組合的全球領導者 Roger Bohannan 的討論。

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

根據 Markets and Markets 的數據，到 2027 年，物聯網細分市場預計將達到 14632 億美元，高于 2019 年的 2507 億美元，在預測期內以 24.9% 的復合年增長率 (CAGR) 增長。更具體地說，全球智能家居市場規(guī)模預計將從 2020 年的 783 億美元增長到 2025 年的 1353 億美元，預測期內的復合年增長率為 11.6%。增長受到多種因素的推動，例如互聯網用戶數量的增加、遠程家庭監(jiān)控的實施、節(jié)能需求的增加、智能家居設備的擴展以及對安全、保障和便利性的日益關注在普通人群中。

市場趨勢和挑戰(zhàn)

物聯網應用的潛力是無窮無盡的。物聯網允許遠程監(jiān)控以及分析數據的收集。這些數據可以被解釋并用于獲得 360 度的資產視圖，從而使 OEM 能夠開發(fā)出更好地滿足人們需求的產品。在 Covid-19 大流行期間，對物聯網設備的總體需求有所下降；然而，新的物聯網設備將會出現，其中許多與改善健康和生活質量有關。

物聯網設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來代替常用的快速開關。彈簧開關傳統(tǒng)上要大得多，不適合放入手掌大小的設備中。因此，上述智能家居物聯網應用中約有 80% 使用檢測開關作為必不可少的核心組件。

此外，物聯網設備制造商希望在縮小產品足跡的過程中盡可能多地包含功能和數據收集。這通常會導致在小封裝中需要更多的電子設備，從而需要進一步的小型化和設計靈活性。

什么是檢測開關？

檢測開關，也稱為“檢測器”開關，是一種微型機電開關，可檢測（或感應）物體對其致動器的任何移動或激活。在檢測開關下方，有觸點終端，如果有電信號連接到檢測開關的端子，當開關打開時，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網設備，以觸發(fā)在設備上執(zhí)行特定任務的附加指令序列。

圖1 檢測開關結構圖顯示其主要部件。來源：C&K

檢測開關為工程師設計應用程序提供了一種靈活的解決方案，該應用程序需要通過移動觸點設備進行“分鐘”檢測。這些開關也非常堅固，因此它們可以在數千個生命周期中重復運行而不會損壞。它們以小封裝尺寸提供一系列行程距離檢測，并滿足 PCB 上的小尺寸設計要求。

圖 2 微型表面貼裝檢測開關安裝在 PCB 上。來源：C&K

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

圖 3 示意圖顯示了 HDT0001 檢測開關的關鍵構建塊。來源：C&K

檢測開關還使用物聯網設備和家用電子設備的信號電平電流（直流電壓）。低電流檢測開關幾乎不消耗電能，使其成為電池類型應用的理想解決方案。檢測開關不需要 UL/ENEC 認證。

將其微型占地面積與安裝靈活性相結合，使設計人員能夠將檢測開關放置在幾乎任何位置，包括平面、垂直和倒置。因此，在設計產品和解決方案時，即插即用檢測開關不會限制設計人員。

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

如何指定檢測開關

選擇正確的檢測開關取決于應用要求。可提供范圍廣泛的檢測開關以滿足幾乎任何應用需求。要考慮的選項包括：

尺寸：檢測開關范圍從標準 (~13 mm) 到薄型和緊湊型微型 (~6 mm) 到超小型 (~2 mm) 設計。

使用壽命：100,000 至 100 萬次循環(huán)

環(huán)境條件：它們的范圍從標準到密封 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、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。