EN
Klasifikácia mikro koncových spínačov podľa veľkosti a kritické rozmerové limity
Subminiaturizovaný vs. miniaturizovaný: definovanie referenčných noriem IEC/UL pre rozmiestnenie mikro koncových spínačov
Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC) spolu s organizáciou Underwriters Laboratories (UL) definuje dve hlavné kategórie mikrokoncových spínačov. Začnime najprv s najmenšími z nich. Tieto subminiatúrne verzie zaberie na tlačenej spojovacej doske plochu rovnajúcu sa alebo menšiu ako 10 štvorcových milimetrov a sú tiež pomerne úzke, zvyčajne menej ako 5 mm široké. Potom máme miniatúrne verzie, ktoré vyžadujú trochu viac miesta – ich plocha sa pohybuje v rozmedzí od 12 do 20 štvorcových milimetrov. Pre každého, kto pracuje s týmito komponentmi, dodržiavanie noriem IEC 61058-1 týkajúcich sa elektrickej životnosti a požiadaviek UL 61058 na bezpečnostné oddelenie nie je len odporúčané, ale je absolútne nevyhnutné. To zabezpečuje, že tieto malé spínače spoľahlivo fungujú aj v nízkonapäťových aplikáciách pod 50 V, pričom sa zmestia do veľmi obmedzených priestorov, kde každý milimeter má význam.
Výška, výstupok a voľný priestor: kľúčové priestorové parametre pre mikrokoncové spínače montované na tlačených spojovacích doskách
Trojrozmerné parametre určujú integráciu do ultra-kompaktných zostáv:
- Výška profilu : Subminiaturizované spínače zvyčajne majú výšku 0,5 mm
- Výstup aktuátora : Musí presahovať obal o 1–2 mm, aby umožnil prechod nad polohu spínania bez poškodenia
- Bočná vzdialenosť : Podľa normy UL 508 je vyžadovaná minimálna vzdialenosť 0,3 mm na podporu tepelnej správy
| Metrické | Subminiaturizovaná rad | Miniaturizovaná rad | Kritická norma |
|---|---|---|---|
| Rozmiestnenie PCB (mm²) | ≤10 | 12–20 | IEC 60617 |
| Prevádzková sila (g) | 20–50 | 50–100 | UL 61058 |
| Chod aktuatora | ≤0.3mm | ≤ 0,6 mm | ISO 13849-1 |
Prekročenie týchto limít zníži životnosť až o 70 % v aplikáciách s vysokou vibráciou, čo potvrdzuje test spoľahlivosti komponentov z roku 2024 vykonaný na priemyselných aj lekárskych platformách.
Ako priestorové obmedzenia priamo ovplyvňujú výkon mikro koncových spínačov
Priestorové obmedzenia menia správanie mikro koncových spínačov – vznikajú nelineárne kompromisy medzi mechanickou dráhou, silou aktivácie a dlhodobou spoľahlivosťou.
Kompromisy medzi prevádzkovou silou a dráhou pri medzerách pod 3 mm
Keď je vo vnútri ochranného puzdra len približne 3 mm alebo menej priestoru, kratší zdvih aktuátora v skutočnosti znamená, že operátor musí vyvinúť väčšiu silu, aby ho uviedol do činnosti. Väčšina bežných mikrospínačov vyžaduje na aktiváciu podľa priemyselných noriem z minulého roka menej ako 10 g síly. Ak však tento zdvih znížime pod pol milimetra, stane sa niečo zaujímavé – citlivosť sa výrazne zvýši, a to dokonca približne o 70 %. To robí presnú kalibráciu úplne nevyhnutnou. Zamyslite sa nad zariadeniami, kde chyby naozaj záležia, napríklad jednorazové liekarské injekčné nástroje alebo závesné mechanizmy moderných zariadení. Jednoduché neúmyselné spustenie v týchto prípadoch môže vážne ovplyvniť ich funkčnosť alebo dokonca ohroziť bezpečnosť niekoho.
| Priestorové obmedzenie | Prevádzková sila | Povolený zdvih | Dopad dizajnu |
|---|---|---|---|
| >3 mm medzera | <10 g síly | 0,75–1,5 mm | Štandardná kalibrácia |
| 1–3 mm medzera | 10–25 g síly | 0,3–0,7 mm | Vyžaduje mechanické tlmenie |
| < 1 mm medzera | > 25 gf | < 0,3 mm | Zvýšené riziko predčasného zlyhania |
Výber geometrie aktuátora: páka, zástrčka a kotúčové typy pre tesné obaly
Geometria aktuátora určuje príslušnosť a funkčnú odolnosť v obmedzených rozmiestneniach:
- Kotúčové páky vyžadujú priestor na rotáciu, avšak vydržia až 0,8 mm nesúlad pri zarovnávaní
- Zátky vhodné pre lineárne priestory s výškou pod 1,5 mm, avšak vyžadujú takmer kolmé zapojenie
- Upravené páky so 45° ohybmi riešia problémy posunu – často sa vyskytujú v batériových priestoroch nositeľných zariadení, kde je vertikálny priestor obmedzený
Aktuátory typu zátky dominujú v lekárskych zariadeniach s rozmermi pod 8 mm (82 % prijatia podľa nedávnej trhovej analýzy), zatiaľ čo aktuátory s valčekom prevládajú v systémoch detekcie kĺbov, kde uhol odchýlky presahuje 15°.
Overené aplikácie mikro-koncových spínačov v ultra-kompaktných zariadeniach
Lekárske endoskopy a jednorazové senzory: presná spätná väzba v kôrach s rozmermi pod 8 mm
Malé mikro-koncové spínače sú nevyhnutné na detekciu polohy v endoskopoch a v jednorazových diagnostických nástrojoch, ktoré sa zmestia do puzdier menších ako 8 mm. Keď sa tieto miniaturizované spínače používajú v endoskopických sondách, zisťujú, keď sa flexibilné časti zariadenia dostanú do nastavených uhlov, čo znamená, že lekári získajú jasné obrazy z vnútra tela bez nutnosti neustále ručne upravovať zariadenie. Ich veľkou výhodou je, že na ich ovládanie je potrebná veľmi malá sila, čím sa zníži riziko poškodenia tkanív počas citlivých operácií. V jednorazových zariadeniach na monitorovanie hladiny glukózy v krvi tieto spínače kontrolujú, či sú testovacie prúžky správne vložené pred odčítaním výsledkov, čím sa zabezpečuje spoľahlivosť meraní. Verzie týchto spínačov pre medicínske účely vydržia viac ako milión cyklov podľa štandardu ASTM F2503 – čo je pomerne pozoruhodné vzhľadom na extrémne obmedzený priestor vo vnútri medicínskych zariadení.
Sklápací inteligentné telefóny a nositeľné zariadenia: detekcia kĺbov a zámky batériových priestorov
Mikro-koncové spínače sú v spotrebnej elektronike veľmi dôležité, pretože ponúkajú kompaktný dizajn a zároveň vysokú spoľahlivosť. Vezmime si napríklad skladacie telefóny – tieto malé spínače sa integrujú priamo do kĺbov, aby telefón rozpoznal, či je zložený alebo rozložený; na základe toho sa automaticky uzamkne displej alebo sa zmení spôsob zobrazenia obsahu. Chytré hodinky a iné nositeľné zariadenia tiež tieto spínače využívajú ako bezpečnostné zámky batérií. Keď niekto otvorí zadný kryt, napájanie sa okamžite preruší, čím sa zabráni možným skratom – najmä vzhľadom na veľmi obmedzený priestor vo vnútri týchto malých telesách hodiniek. To, čo tieto komponenty robí tak výnimočnými, je ich tenký profil. Výrobcovia ich môžu umiestniť za OLED displeje alebo pod zakrivené kryty bez toho, aby sa zariadenia stali hrubšie. To znamená, že dostávame štýlové zariadenia, ktoré sú zároveň dostatočne pevné a spoľahlivé na každodenné používanie, aj napriek intenzívnemu ohýbaniu a stláčaniu, ktorému sú dnešné zariadenia vystavené.
