小さな検出スイッチは、IoTで複数の用途に使用されます

検出器スイッチは、そのミニチュアフォームファクター、耐久性、および設計の柔軟性のおかげで、スマートデバイスアプリケーションに採用されています。

Electronic Productsは、EDNと提携して、電気機械式スイッチの紹介とともに、基本に戻る電子部品シリーズを発売します。 C＆Kの医療セグメント製品ポートフォリオのグローバルセグメントリーダーであるRogerBohannanとの話し合いをお見逃しなく。

2014年以来、モノのインターネット（IoT）テクノロジーの実装により、スマートコネクテッドデバイスは幅広い市場で注目を集めることができました。多くのスマートホームテクノロジーは、パッシブな接続されていないデバイスからアクティブな接続されたデバイスに移行しています。スマートホームデバイスは、自宅でも外出先でも、接続されたデバイスの高度な制御を可能にして、私たちの生活を簡素化し、より多くの機能を提供します。これらのデバイスの多くは、通常、革新的な電気機械制御またはスイッチによってサポートされています。 IoTデバイス内のフットプリントが小さくなると、有効化するコンポーネントも小さくなる必要があります。

Markets and Marketsによると、IoTセグメントは2027年までに1兆4,632億ドルに達すると予測されており、2019年の2,507億ドルから、予測期間中の24.9％の複合年間成長率（CAGR）で成長しています。より具体的には、世界のスマートホーム市場規模は2020年の783億ドルから、2025年までに1,353億ドルに成長し、予測期間中のCAGRは11.6％になると予想されています。この成長は、インターネットユーザー数の増加、遠隔地での住宅監視の実施、省エネ需要の増加、スマートホームガジェットの拡大、安全性、セキュリティ、利便性への関心の高まりなど、さまざまな要因によって推進されています。一般の人々の間で。

市場のトレンドと課題

IoTアプリケーションの可能性は無限大です。 IoTにより、リモートモニタリングと分析データの収集が可能になります。このデータを解釈して使用することで、資産を360度見渡せるようになり、OEMは人々のニーズをより適切に満たす製品を開発できるようになります。 Covid-19のパンデミックの間、IoTデバイスの一般的な需要は減少しました。ただし、新しいIoTデバイスが登場し、その多くは健康と生活の質の向上に関連しています。

IoTデバイスの小型化のトレンドは目新しいものではありません。 PCBスペースの制限により、一般的に使用されるスナップスイッチを置き換えるために小さな検出スイッチが必要です。スナップスイッチは従来よりはるかに大きく、手のひらサイズのデバイスに適合させるのには適していません。その結果、上記のスマートホームIoTアプリケーションの約80％は、検出スイッチを必須のコアコンポーネントとして利用しています。

さらに、IoTデバイスメーカーは、製品のフットプリントを縮小するために、可能な限り多くの機能とデータ収集を含めることを目指しています。これにより、多くの場合、小さなパッケージでより多くの電子機器が必要になり、さらに小型化と設計の柔軟性が必要になります。

検出スイッチとは何ですか？

「検出器」スイッチとも呼ばれる検出スイッチは、物体によって行われたアクチュエータの動きや作動を検出（または感知）する超小型の電気機械式スイッチです。検出スイッチの下には接点終端があり、検出スイッチの端子に電気信号が接続されている場合、スイッチがオンになると、ミリアンペアからマイクロアンペアになりがちな電気信号が通過します。このフロースルー信号を他のIoTデバイスに接続して、デバイスで特定のタスクを実行する追加の一連の命令をトリガーできます。

図1検出スイッチの構造図は、その主要部分を示しています。出典：C＆K

検出スイッチは、エンジニアがアプリケーションを設計するための柔軟なソリューションを提供します。このアプリケーションでは、可動接点デバイスを介した「分」の検出が必要です。これらのスイッチも非常に堅牢であるため、何千ものライフサイクルで損傷することなく繰り返し動作できます。小さなパッケージサイズでさまざまな移動距離検出を提供し、PCBの小さなフットプリントの設計要件を満たします。

図2超小型の表面実装検出スイッチがPCBに取り付けられているのが見られます。出典：C＆K

検出スイッチの概念は、ミリアンペアからアンペアの範囲でより高い電流を分配するより大きなスナップアクションスイッチのより小さな代替手段として、従来のスナップスイッチから派生しました。スナップスイッチの主な制限は、特にIoTデバイスやその他のハンドヘルドデバイスの場合、これらのデバイスが小型化および軽量化されるため、そのサイズです。ミニチュア検出スイッチは、同等のスナップアクションスイッチと比較して最大50％のスペース節約を提供し、IoTアプリケーションに最適です。

図3回路図は、HDT0001検出スイッチの主要な構成要素を示しています。出典：C＆K

検出スイッチは、IoTデバイスや家庭用電子機器にも信号レベル電流（DC電圧）を使用します。低電流検出スイッチは、電気エネルギーをほとんどまたはまったく消費しないため、バッテリータイプのアプリケーションに理想的なソリューションです。スイッチの検出にUL / ENEC認証は必要ありません。

ミニチュアフットプリントと設置の柔軟性を組み合わせることで、設計者は検出スイッチをフラット、垂直、逆さまなど、ほぼすべての位置に配置できます。その結果、プラグアンドプレイ検出スイッチは、製品やソリューションの設計に関して設計者を制約しません。

コンパクトなサイズに加えて、検出スイッチには多くの利点があります。これにより、生産ラインでロボットマシンを使用して、PCB上のスイッチの迅速なピックアンドプレースおよびはんだ付けが可能になります。検出スイッチの90％以上がSMD終端を利用しています。これは、本質的にピックアンドプレース機器用に設計されていることを意味します。製造プロセスに人間の介入がなくても、スイッチの品質を維持し、人間の指でスイッチを操作することで発生する汚染や汚れを排除できます。

検出スイッチを指定する方法

正しい検出スイッチの選択は、アプリケーションの要件によって異なります。ほぼすべてのアプリケーションの需要を満たすために、幅広い検出スイッチが利用可能です。考慮すべきオプションは次のとおりです。

サイズ ：検出スイッチの範囲は、標準（〜13 mm）からロープロファイルおよびコンパクトマイクロ（〜6 mm）から超小型（〜2 mm）設計までです。

動作寿命 ：100,000〜100万サイクル

環境条件 ：過酷な環境向けに、標準から密封されたIPxx定格バージョンまでさまざまです。

操作力 ：35グラムから50グラム

作動タイプ ：フィンを押し、水平に押し、垂直に押し、レバーを押す-角度

アクチュエータの長さ ：1.4 mm〜2.67 mm

作動方向 ：垂直または水平、上または横、直角または左が含まれます。

移動範囲 ：1.05 mm〜3.14 mm

終了スタイル ：SMT、スルーホール、パネル、スナップイン/シャーシ、およびさまざまな取り付けと固定の要件に対応するネジ取り付けバージョンが含まれています。

動作温度範囲 ：-40°Cから85°Cの範囲では、一部の過酷な環境での動作が可能です。

通常、検出スイッチは単極であり、通常は通常開または通常閉のみです。さらに、検出スイッチがプロセスシールされていない場合、はんだ付け中にフラックスが浸透するリスクがあります。これは通常、検出器をPCBにはんだ付けする製造プロセス中に考慮する必要があります。

主要なアプリケーション

検出スイッチは、次のスマートホームアプリケーションで一般的に使用されています。

• 掃除ロボット：ダストボックスの存在とロボットのホイール方向の位置の検出に使用されます。
• スマートドアおよびウィンドウロック：内側からの強制オン位置のロックの検出。ドアを外部から手動でロック解除することはできません。
• イヤフォン：イヤフォンがドッキングされているときに充電を有効にし、充電ドックが開いた位置にあるか閉じた位置にあるかを検出します。
• 防犯カメラ：レンズ回転限界位置の検出
• セキュリティゲート：開いたゲートまたは閉じたゲート
• 煙探知器：煙探知器と警報パネルの改ざん防止のための検出

検出スイッチは、カバーの開閉を検出するデジタルカメラ、ズームイン/ズームアウト機能、レンズの取り付けと取り外しによる改ざん防止のためのユーティリティメーターなど、他のさまざまなスマートアプリケーションでも使用できます。メーターのカバーの取り外しを検出します。

すべての電子設計にサービスを提供

ここで概説した課題を克服し、業界の要件を満たすために、C＆Kなどのスイッチメーカーは幅広い検出スイッチを提供しています。小型で信頼性の高い検出スイッチは、フットプリントのサイズが懸念されるすべての電子設計にとって理想的なソリューションです。検出スイッチは、革新的で想像力豊かなIoTデバイスを可能にするさまざまなオプションを備えた設計の柔軟性と機能を提供します。

—Edward MorkはC＆Kの製品ラインマネージャーです。

>>この記事は、もともと姉妹サイトであるEDNで公開されました。