交換機應(yīng)用尋找10個完美的因素

10 factors for finding the perfect switch for your application

選擇開關(guān)的過程并不總是值得注意的。考慮到大多數(shù)交換機的成本相對較低且簡單，通常在選擇交換機時沒有充分考慮它們所提供的特性和功能。根據(jù)應(yīng)用的不同，有一些參數(shù)可以指導設(shè)計者選擇特定的開關(guān)，但是在眾多的選項中，它很容易被引入歧途。

在這里，我們強調(diào)了設(shè)計師在選擇交換機時應(yīng)該考慮的十個因素，并強調(diào)了為什么選擇交換機很重要，以及如果選擇正確，交換機如何為他們的產(chǎn)品和整個品牌增值。

數(shù)據(jù)驅(qū)動

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的出現(xiàn)在所有部門產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)需要存儲，或者更經(jīng)常地進行通信。安裝所需的天線、發(fā)射機和附加電路的必要性會對操作、檢測和數(shù)據(jù)采集部件（如開關(guān)）的可用空間產(chǎn)生嚴重影響。盡管如此，交換機仍然必須與用戶交互，同時還要經(jīng)受惡劣的環(huán)境和激烈的交互。例如，醫(yī)療設(shè)備制造商正越來越多地將投資集中在開發(fā)存儲、關(guān)聯(lián)和分析這些數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和平臺上。因此，設(shè)計者必須仔細選擇能夠滿足要求的規(guī)格，包括小型化和低功耗的開關(guān)。

滿足身體需求

隨著可穿戴設(shè)備的增長，對交換機的需求也在不斷增長。雖然可穿戴設(shè)備已經(jīng)存在了一段時間，但在為不同行業(yè)設(shè)計設(shè)備時，存在著不同的理念。例如，醫(yī)用可穿戴設(shè)備中的組件需要能夠抵御粗暴的治療和環(huán)境挑戰(zhàn)，同時每次都能在第一時間工作。設(shè)計師面臨的挑戰(zhàn)是確保每一個單獨的組件都適合這些機器運行的苛刻環(huán)境。交換機是用戶和設(shè)備之間接口的重要組成部分，因此，在確保交換機的一致性能、長壽命和質(zhì)量方面，做出正確的選擇至關(guān)重要。

滿足許多可穿戴設(shè)備要求的常見開關(guān)質(zhì)量包括密封液體和體液，以及低功耗以保持電池電量。開關(guān)可能需要密封到IP67或IP68，并且能夠在低毫安范圍內(nèi)可靠地工作。

外形尺寸

例如，在工業(yè)部門，開關(guān)被用于各種應(yīng)用，包括數(shù)控機床控制、安全和位置傳感器、電池充電器、電源和氣體檢測設(shè)備等等。它們都有一個共同點，那就是PCB上的空間是有限的，無論是高度還是占地面積。隨著設(shè)備功能的增加，這種形狀變得越來越重要，使得PCB上的不動產(chǎn)變得更加有價值。

超低配置的交換機可以緩解組件的擁塞，并有助于減少最終用戶設(shè)備的大小，使其在市場上更受歡迎。超小型開關(guān)可以實現(xiàn)靈活性，允許電子設(shè)計人員在PCB上添加其他元件，否則這些元件將被預留給更大的開關(guān)。許多類型的自動化傳感器需要3.0mm x 2.6mm的觸控開關(guān)，而現(xiàn)在市場上銷售的更新型觸控開關(guān)的占地面積小于2.0mm。

電氣額定值

開關(guān)選擇的另一個重要考慮因素是所需的信號電流。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計的不同，電氣要求有很大的變化，有些開關(guān)需要處理PLC和微處理器輸入的低信號電流，而有些則需要處理更高的電流，以啟動繼電器。

觸控開關(guān)通常在32VDC下處理低至1毫安（mA）的電流，有些低至1微安（μA），而快動開關(guān)可能需要處理高達25安培的電流來控制電機電路。斷路器輔助開關(guān)面臨挑戰(zhàn)，因為它們可能需要用同一個開關(guān)處理從1毫安到10安培的電流范圍。

適合目的

考慮開關(guān)的使用地點和方式至關(guān)重要。開關(guān)通常用于惡劣環(huán)境中，需要能夠處理可能遇到的任何情況。用戶每天都要和開關(guān)互動，從按氣泵上的按鈕，打開火車的門，在自動取款機上按鍵盤，在電梯里打電話和選擇樓層等等，這些都是無窮無盡的。一個共同點是，這些可公開使用的設(shè)備更容易遭受虐待或遭遇惡劣的環(huán)境條件。

對于這些應(yīng)用，需要高度堅固的交換機，能夠抵抗惡劣的處理，以創(chuàng)建經(jīng)得起時間考驗的人機界面（HMI）。這些開關(guān)在結(jié)構(gòu)材料和方法方面與標準開關(guān)不同。例如，大多數(shù)防破壞開關(guān)的沖擊等級為IK08或IK10（可能的最高沖擊等級），并密封至IP67的入口保護（IP）。此外，還需要一系列功能選項，如LED照明、功能符號和終端樣式（如焊耳或快速連接終端），以適應(yīng)各種應(yīng)用。

選項數(shù)組

對于設(shè)計師來說，沒有什么比受到有限的開關(guān)選擇的限制更糟糕的了。基本要素，如極數(shù)和擺幅、閉鎖/瞬時動作和其他電氣參數(shù)都是必要的考慮因素。開關(guān)的環(huán)境特性和可靠性也很重要。要做到這一點，就意味著要定義正確的材料，尤其是觸點，并確保壽命周期與設(shè)備的預期壽命相匹配。開關(guān)的人體工程學和美學通常會影響用戶對設(shè)備的體驗和感知。

要考慮的常見選項還包括按鈕和速動開關(guān)的不同執(zhí)行器類型、終端選項（如焊耳、快速連接端子或?qū)Ь€）、直線安裝與直角安裝、表面安裝與通孔以及照明與非照明。

聲音和感覺

開關(guān)的聲音和感覺，也稱為觸覺，是開關(guān)操作的重要元素。這將向用戶提供重要的反饋，讓他們知道開關(guān)已正確操作。選擇具有正確觸覺的開關(guān)可以給任何產(chǎn)品一個高質(zhì)量的感覺。觸覺在汽車工業(yè)中變得越來越重要，例如，隨著車輛變得越來越復雜和功能豐富。事實上，觸覺現(xiàn)在對汽車內(nèi)飾和控制的設(shè)計至關(guān)重要。外觀、感覺和聲音是汽車品牌標識的重要組成部分，而開關(guān)則是關(guān)鍵所在，而成功的選擇通常會在同一制造商的多個車型上復制。

觸覺和聲學不僅能定位一個制造商與另一個制造商之間的位置，而且還可以用來定義同一制造商的汽車系列中模型的位置。選擇愿意修改開關(guān)元件和材料（如執(zhí)行機構(gòu)的硬度計和金屬圓頂形狀）的供應(yīng)商以獲得正確的開關(guān)觸覺是很重要的。

計算成本

當涉及到交換機選擇時，成本是一個重要的考慮因素。例如，工業(yè)市場特別關(guān)注成本，會選擇一個“足夠好”的開關(guān)來應(yīng)用。這種有成本意識的選擇可以通過選擇市場上最常用的版本來實現(xiàn)，這些版本不需要高性能水平，而是在保持嚴格的質(zhì)量控制的同時提供經(jīng)濟的定價。當不需要額外的功能時，選擇標準的現(xiàn)成的變體將被證明是最好的策略。

擁有成本

雖然任何解決方案都必須反映出所需的特性和要求，但它也必須滿足成本限制，才能在商業(yè)上可行并滿足客戶的需求。在這種情況下，“成本”不僅僅指組件的成本；它還必須包括集成解決方案所需的一切、連接成本和組裝成本，即所謂的“總體擁有成本”。例如，當今汽車工業(yè)的現(xiàn)實迫使汽車制造商提高生產(chǎn)零部件和車輛的效率；然而，與此同時，他們必須確保在質(zhì)量和性能方面沒有任何損失。

許多工業(yè)應(yīng)用在骯臟、潮濕或腐蝕性環(huán)境中的使用壽命可達10年。這些應(yīng)用中使用的開關(guān)需要在-40°C到85°C的溫度范圍內(nèi)傳導低信號電流（低于50 mA），而不會氧化或腐蝕觸點。循環(huán)壽命要求從50000到5000000不等。不符合這些規(guī)范可能導致更換終端設(shè)備的成本高昂。

少即多

雖然下一代創(chuàng)新設(shè)備和產(chǎn)品所需的交換機可能會更少，但它們?nèi)詫l(fā)揮至關(guān)重要的作用。例如，未來的聯(lián)網(wǎng)、電動和自主汽車將擁有更先進的人機界面，以滿足消費者對智能手機和平板電腦等高質(zhì)量消費電子產(chǎn)品的期望。在未來的自主汽車中，需要集成更多的控制功能。當車輛將他們帶到目的地時，駕駛員將有更多的時間娛樂甚至工作。在選擇合適的開關(guān)時，需要考慮這種更高的期望值。

任何產(chǎn)品都只有其各部分之和。無論是集成在精密手術(shù)器械、精密面板進入系統(tǒng)或汽車遙控鑰匙中，開關(guān)都必須適應(yīng)所用產(chǎn)品設(shè)計的具體要求。通過考慮到這十個設(shè)計因素，設(shè)計工程師可以確定他們正在為他們的應(yīng)用選擇最好的開關(guān)。

總結(jié)

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