微小的检测开关在物联网中有多种用途

检测开关正在智能设备应用中找到家，这要归功于它们微型外形、耐用性和设计灵活性。

Electronic Products 与 EDN 合作推出了回归基础的电子元件系列，并介绍了机电开关。不要错过我们与 C&K 医疗部门产品组合全球部门负责人 Roger Bohannan 的讨论。

自 2014 年以来，物联网 (IoT) 技术的实施使智能连接设备在广泛的市场中获得了吸引力。许多智能家居技术正在从被动、未连接的设备过渡到主动、已连接的设备。无论是在家中还是在路上，智能家居设备都可以对联网设备进行高级控制，以简化我们的生活并提供更多功能。许多这些设备通常由创新的机电控制或开关支持。随着物联网设备内部的占地面积越来越小，支持组件也必须如此。

根据 Markets and Markets 的数据，到 2027 年，物联网细分市场预计将达到 14632 亿美元，高于 2019 年的 2507 亿美元，在预测期内的复合年增长率 (CAGR) 为 24.9%。更具体地说，全球智能家居市场规模预计将从 2020 年的 783 亿美元增长到 2025 年的 1353 亿美元，在预测期内的复合年增长率为 11.6%。增长受多种因素推动，例如互联网用户数量的增加、偏远地区家庭监控的实施、节能需求的增加、智能家居设备的扩展以及对安全性和便利性的日益关注在一般人群中。

市场趋势和挑战

物联网应用的潜力是无穷无尽的。物联网允许远程监控以及分析数据的收集。这些数据可以被解释并用于获得资产的 360 度视图，从而使 OEM 能够开发出更好地满足人们需求的产品。在 Covid-19 大流行期间，对物联网设备的总体需求下降；然而，新的物联网设备将会出现，其中许多与改善健康和生活质量有关。

物联网设备的小型化趋势并不是什么新鲜事。 PCB 空间限制需要小型检测开关来代替常用的快速开关。传统上，快速开关要大得多，不适合放入手掌大小的设备中。因此，上述智能家居物联网应用中约有 80% 将检测开关作为必不可少的核心组件。

此外，物联网设备制造商希望在缩小产品足迹的过程中包含尽可能多的功能和数据收集。这通常导致需要在小封装中安装更多电子设备，从而需要进一步小型化和设计灵活性。

什么是检测开关？

检测开关，也称为“检测器”开关，是一种微型机电开关，可检测（或感应）物体对其执行器的任何移动或激活。在检测开关下方，有触点终端，如果有电信号连接到检测开关的端子，则当开关打开时，电信号通常以毫安到微安为单位流过它。该流经信号可以连接到其他物联网设备，以触发在设备上执行特定任务的附加指令序列。

图1 检测开关的结构图展示了其主要部件。资料来源：C&K

检测开关为工程师设计应用提供了灵活的解决方案，其中需要通过移动接触设备进行“分钟”检测。这些开关也非常坚固，因此它们可以在数千个生命周期中反复运行而不会损坏。它们以小封装尺寸提供一系列行程距离检测，并满足 PCB 上的小尺寸设计要求。

图 2 一个微型表面贴装检测开关安装在 PCB 上。资料来源：C&K

检测开关的概念源自传统的快动开关，作为较大快动开关的较小替代品，可分配毫安到安培范围的更高电流。快速开关的一个关键限制是它的尺寸，特别是对于物联网设备和其他手持设备，因为这些设备变得越来越小。与同类速动开关相比，微型检测开关最多可节省 50% 的空间，使其成为物联网应用的理想选择。

图 3 原理图显示了 HDT0001 检测开关的关键构建块。资料来源：C&K

检测开关还为物联网设备和家用电子设备使用信号电平电流（直流电压）。低电流检测开关消耗很少甚至不消耗电能，使其成为电池类应用的理想解决方案。检测开关无需UL/ENEC认证。

结合其微型占地面积和安装灵活性，设计人员几乎可以将检测开关放置在任何位置，包括平面、垂直和倒置。因此，在设计产品和解决方案时，即插即用检测开关不会限制设计人员。

除了紧凑的尺寸外，检测开关还具有许多优点。它允许生产线使用机器人机器在 PCB 上快速取放和焊接开关。超过 90% 的检测开关使用 SMD 端接，这意味着它们本质上是为拾放设备设计的。在制造过程中无需任何人为干预，这可以确保开关保持其质量，消除因人手指操作开关而产生的污染和污垢。

如何指定检测开关

选择正确的检测开关取决于应用要求。提供多种检测开关，可满足几乎所有应用需求。要考虑的选项包括：

尺寸 ：检测开关范围从标准（~13 毫米）到薄型和紧凑型微型（~6 毫米）到超微型（~2 毫米）设计。

使用寿命 :100,000 到 100 万次循环

环境条件 ：它们的范围从标准到密封的 IPxx 等级版本，适用于恶劣环境。

操作力量 ：35克到50克

驱动类型 ：推鳍，推水平，推垂直，推杆角

执行器长度 :1.4 毫米到 2.67 毫米

驱动方向 ：包括垂直或水平，顶部或侧面，直角或左侧。

旅行范围 :1.05 毫米到 3.14 毫米

终止样式 ：它包括 SMT、通孔、面板和卡入式/机箱和螺钉安装版本，可满足不同的安装和固定要求。

工作温度范围 ：-40°C 至 85°C 范围允许在某些恶劣环境中运行。

通常，检测开关是单极的，通常只能常开或常闭。此外，当检测开关没有经过过程密封时，焊接过程中存在助焊剂渗透的风险。这通常必须在将探测器焊接到 PCB 的制造过程中加以考虑。

关键应用

检测开关常用于以下智能家居应用：

• 清洁机器人：用于检测尘盒的存在以及机器人车轮方向的位置。
• 智能门窗锁：从内部检测处于强制开启位置的锁。门无法从外面手动解锁。
• 耳塞：在耳塞对接时启用充电，并检测充电座是处于打开还是关闭位置。
• 安全摄像头：检测镜头旋转极限位置
• 安全门：打开或关闭的门
• 烟雾探测器：检测烟雾探测器和报警面板的防篡改

检测开关还可用于各种其他智能应用，从数码相机检测盖子的打开/关闭、放大/缩小功能，以及安装和拆卸公用事业仪表的镜头以防止被篡改检测仪表盖被取下。

服务于所有电子设计

为了克服此处概述的挑战并满足行业要求，C&K 等开关制造商提供了多种检测开关。小巧而可靠的检测开关是所有需要考虑封装尺寸的电子设计的理想解决方案。检测开关通过一系列选项提供设计灵活性和功能，支持创新和富有想象力的物联网设备。

—Edward Mork 是 C&K 的产品线经理。

>> 本文最初发表在我们的姊妹网站 EDN 上。