Крошечные переключатели обнаружения служат для множества целей в IoT

Переключатели-детекторы находят применение в приложениях для смарт-устройств благодаря своим миниатюрный форм-фактор, долговечность и гибкость дизайна.

Electronic Products запускает серию электронных компонентов «Назад к основам» в партнерстве с EDN, представляя электромеханические переключатели. Не пропустите нашу беседу с Роджером Боханнаном, лидером глобального сегмента портфеля медицинских продуктов C&K.

С 2014 года внедрение технологии Интернета вещей (IoT) позволило интеллектуальным подключенным устройствам завоевать популярность на самых разных рынках. Многие технологии умного дома переходят от пассивных, неподключенных устройств к активным, подключенным устройствам. Будь то дома или в дороге, умные домашние устройства обеспечивают расширенное управление подключенными устройствами, чтобы упростить нашу жизнь и предложить больше функций. Многие из этих устройств обычно поддерживаются инновационными электромеханическими элементами управления или переключателями. По мере того, как занимаемая площадь внутри устройств IoT становится меньше, также должны уменьшаться и вспомогательные компоненты.

По данным Markets and Markets, к 2027 году сегмент IoT достигнет 1463,2 миллиарда долларов, по сравнению с 250,7 миллиарда долларов в 2019 году, при среднегодовом темпе роста (CAGR) 24,9% в течение прогнозируемого периода. В частности, ожидается, что размер мирового рынка умных домов вырастет с 78,3 млрд долларов в 2020 году до 135,3 млрд долларов к 2025 году при среднегодовом темпе роста 11,6% в течение прогнозируемого периода. Рост обусловлен различными факторами, такими как рост числа пользователей Интернета, внедрение домашнего мониторинга в удаленных местах, рост спроса на энергосбережение, распространение гаджетов для умного дома и растущая озабоченность по поводу безопасности, защищенности и удобства. среди населения в целом.

Тенденции и проблемы рынка

Возможности приложений Интернета вещей безграничны. Интернет вещей позволяет осуществлять удаленный мониторинг, а также сбор аналитических данных. Эти данные можно интерпретировать и использовать для получения полного обзора активов, что позволяет OEM-производителям разрабатывать продукты, которые лучше соответствуют потребностям людей. Общий спрос на устройства IoT упал во время пандемии Covid-19; однако появятся новые устройства Интернета вещей, многие из которых связаны с улучшением здоровья и качества жизни.

В тенденции к миниатюризации устройств Интернета вещей нет ничего нового. Ограниченное пространство на печатной плате требует небольших переключателей обнаружения для замены обычно используемых переключателей мгновенного действия. Переключатели Snap традиционно намного больше и не подходят для устройств размером с ладонь. В результате около 80% упомянутых выше приложений IoT для умного дома используют обнаруживающие переключатели в качестве важного основного компонента.

Кроме того, производители устройств IoT стремятся включить как можно больше функций и сбора данных в сокращение следов продукции. Это часто приводит к необходимости большего количества электроники в небольшом корпусе, что требует дальнейшей миниатюризации и гибкости конструкции.

Что такое переключатель обнаружения?

Переключатель обнаружения, также известный как переключатель «детектор», представляет собой микроминиатюрный электромеханический переключатель, который обнаруживает (или воспринимает) любое движение или активацию своего привода, совершаемую объектом. Под переключателем обнаружения находится контактное завершение, посредством которого, если есть электрический сигнал, подключенный к клеммам переключателя обнаружения, электрический сигнал, который имеет тенденцию быть в миллиамперах до микроампер, будет проходить через него при включении переключателя. Этот сквозной сигнал может быть подключен к другим устройствам IoT для запуска дополнительной последовательности инструкций, которые выполняют определенные задачи на устройствах.

Рис. 1. Структурный вид переключателя обнаружения показывает его основные части. Источник:C&K

Переключатель обнаружения предоставляет инженерам гибкое решение для разработки приложения, в котором требуется «минутное» обнаружение с помощью устройства с подвижным контактом. Эти переключатели также очень надежны, благодаря чему они могут многократно работать в течение тысяч жизненных циклов без повреждений. Они предлагают широкий спектр функций определения пройденного расстояния в небольшом корпусе и соответствуют требованиям к конструкции печатной платы, занимающей малую площадь.

Рис. 2 Микроминиатюрный переключатель обнаружения для поверхностного монтажа, смонтированный на печатной плате. Источник:C&K

Концепция переключателя обнаружения была взята из традиционного переключателя мгновенного действия, как меньшая альтернатива более крупному переключателю мгновенного действия, который распределяет более высокий ток в миллиамперах в диапазоне ампер. Ключевым ограничением переключателя Snap является его размер, особенно для устройств IoT и других портативных устройств, поскольку эти устройства становятся меньше и легче. Миниатюрные переключатели обнаружения обеспечивают экономию места до 50% по сравнению с сопоставимыми переключателями мгновенного действия, что делает их идеальными для приложений Интернета вещей.

Рис. 3 На схеме показаны основные строительные блоки коммутатора обнаружения HDT0001. Источник:C&K

Коммутаторы обнаружения также используют ток уровня сигнала (постоянное напряжение) для устройств Интернета вещей и бытовой электроники. Слаботочные переключатели обнаружения практически не потребляют электроэнергии, что делает их идеальным решением для аккумуляторных батарей. Для обнаружения переключателей не требуется сертификации UL / ENEC.

Сочетание его миниатюрности с гибкостью установки позволяет разработчикам размещать детекторные переключатели практически в любом положении, включая плоское, вертикальное и перевернутое. В результате переключатели обнаружения plug-and-play не ограничивают дизайнеров при разработке продуктов и решений.

Помимо компактных размеров, обнаруживающий переключатель предлагает множество преимуществ. Это позволяет производственной линии использовать роботизированные машины для быстрого захвата и пайки переключателя на печатной плате. Более 90% переключателей обнаружения используют оконечную нагрузку SMD, что означает, что они изначально предназначены для оборудования по принципу «перехватить и установить». Без какого-либо вмешательства человека в производственный процесс это может гарантировать сохранение качества переключателя, исключая загрязнение и грязь, образующиеся при обращении с переключателем через человеческие пальцы.

Как указать переключатель обнаружения

Выбор правильного переключателя обнаружения зависит от требований приложения. Доступен широкий спектр детекторных переключателей для удовлетворения практически любых требований приложений. Возможные варианты:

Размер :Переключатели обнаружения варьируются от стандартных (~ 13 мм) до низкопрофильных и компактных микро (~ 6 мм) до сверхминиатюрных (~ 2 мм) конструкций.

Срок службы :От 100 000 до 1 миллиона циклов

Условия окружающей среды :Они варьируются от стандартных до герметичных версий со степенью защиты IPxx для суровых условий окружающей среды.

Рабочая сила :От 35 граммов до 50 граммов

Тип срабатывания :Толкайте ребро, толкайте горизонтально, толкайте вертикально и толкайте рычаг-угловой

Длина привода :1,4–2,67 мм

Направление срабатывания :Он включает вертикальный или горизонтальный, верхний или боковой, правый или левый угол.

Дальность путешествия :От 1,05 мм до 3,14 мм

Стиль завершения :Он включает в себя SMT, сквозные отверстия, панели, защелки / шасси и версии с винтовым креплением для различных требований к установке и креплению.

Диапазон рабочих температур :Диапазон от -40 ° C до 85 ° C позволяет работать в некоторых суровых условиях.

Обычно обнаруживающие переключатели являются однополюсными и часто только нормально разомкнутые или нормально замкнутые. Кроме того, когда датчики-переключатели не герметизированы, существует риск проникновения флюса во время пайки. Обычно это необходимо учитывать во время производственного процесса припаивания детектора к печатной плате.

Основные приложения

Переключатели обнаружения обычно используются в следующих приложениях умного дома:

• Роботы-уборщики:используются для определения наличия пылесборника, а также определения направления вращения колеса робота.
• Умные дверные и оконные замки:обнаружение замка во взломанном положении изнутри. Дверь нельзя открыть вручную снаружи.
• Наушники:включите зарядку, когда наушники подключены к док-станции, и определите, находится ли док-станция для зарядки в открытом или закрытом положении.
• Камера видеонаблюдения:обнаружение предела поворота объектива.
• Охранные ворота:открытые или закрытые ворота.
• Детекторы дыма:Детектор для защиты от взлома детекторов дыма и панелей сигнализации.

Переключатели обнаружения могут также использоваться во множестве других интеллектуальных приложений, начиная от цифровых камер для обнаружения открытия / закрытия крышки, функции увеличения / уменьшения масштаба, а также прикрепления и отсоединения объектива к счетчикам электроэнергии для защиты от несанкционированного доступа. обнаружение снятия крышки счетчика.

Обслуживание всех электронных дизайнов

Чтобы преодолеть описанные здесь проблемы и удовлетворить отраслевые требования, производители переключателей, такие как C&K, предлагают широкий выбор обнаруживающих переключателей. Компактные и надежные переключатели обнаружения - идеальное решение для всех электронных устройств, в которых важна площадь основания. Коммутаторы Detect предлагают гибкость конструкции и функциональность с рядом опций, которые позволяют создавать инновационные и творческие устройства IoT.

—Эдвард Морк, менеджер по линейке продуктов в C&K.

>> Эта статья изначально была опубликована на нашем дочернем сайте EDN.