为您的应用寻找完美开关的 10 个因素

选择开关的过程并不总是得到应有的时间和关注。鉴于大多数开关的成本相对较低和简单的特性，通常在选择它们时没有充分考虑它们提供的特性和功能。根据应用的不同，某些参数将指导设计人员选择特定的开关，但在众多可用选项中，很容易误入歧途。

在这里，我们强调设计师在选择开关时应考虑的十个因素，强调开关的选择为何重要——以及如果选择正确，开关如何为他们的产品和整体品牌增加价值。

数据驱动

物联网 (IoT) 的出现正在各个领域产生大量数据。需要存储这些数据，或者更频繁地进行通信。容纳所需天线、发射器和附加电路的必要性会对可用于操作、检测和数据收集组件（例如开关）的空间产生巨大影响。尽管如此，交换机仍必须与用户交互，同时还要承受恶劣的环境和激进的交互。例如，医疗设备制造商越来越多地将投资重点放在开发存储、关联和分析这些数据的系统和平台上。因此，设计人员必须仔细选择能够满足苛刻规格的开关，包括小型化和低功耗。

满足身体需求

随着可穿戴设备的增长，对开关的需求也在增长。虽然可穿戴设备已经存在了一段时间，但在为不同行业设计设备时存在不同的理念。例如，医疗可穿戴设备中的组件需要能够抵御粗暴的处理和环境挑战，同时还需要每次都能首次工作。设计师面临的挑战是确保每个单独的组件都适合这些机器运行的苛刻环境中的用途。开关是用户与设备之间接口的重要组成部分，因此在确保开关的一致性能、长寿命和质量方面，做出正确的选择至关重要。

满足许多可穿戴设备要求的常见开关质量包括密封液体和体液以及低功耗以保持电池电量。开关可能需要密封到 IP67 或 IP68，并且能够在低毫安范围内的信号电流下可靠地工作。

外形

尺寸 例如，在工业领域，开关可用于各种应用，包括 CNC 机器控制、安全和位置传感器、电池充电器、电源和气体检测设备等。它们都有一个共同点，即 PCB 上的空间是有限的，无论是在高度还是占地面积方面。随着设备功能的增加，这种外形尺寸变得越来越重要，从而使 PCB 上的空间变得更有价值。

超薄型交换机可以缓解组件拥塞，并有助于减小最终用户设备的尺寸，使其在市场上更受欢迎。超小型开关可以实现灵活性，允许电子设计人员在 PCB 上添加其他组件，否则这些组件会保留给更大的开关。许多类型的自动化传感器要求轻触开关的占位面积为 3.0 毫米 x 2.6 毫米的情况并不少见，现在市场上的新型轻触开关的占位面积低于 2.0 毫米。

电气额定值

选择开关的另一个关键考虑因素是所需的信号电流。根据产品设计的不同，电气要求多种多样，有些开关需要处理 PLC 和微处理器输入的低信号电流，而有些开关需要处理较高的电流以驱动继电器。

轻触开关通常在 32VDC 下处理低至 1 毫安 (mA) 的电流，其中一些低至 1 微安 (µA)，而快动开关可能需要处理高达 25 安的电流来控制电机电路。断路器辅助开关面临挑战，因为它们可能需要使用同一开关处理 1 毫安到 10 安培的电流范围。

适合目的

考虑在何处以及如何使用开关至关重要。开关通常在恶劣的环境中使用，并且需要能够处理它们可能遇到的任何情况。用户每天都与开关进行交互，从按下加油泵上的按钮、打开火车上的门、按下 ATM 上的键盘、呼叫和选择电梯中的楼层等等；清单是无穷无尽的。一个共同点是，这些可公开访问的设备更有可能遭受滥用或遇到恶劣的环境条件。

对于这些应用，需要能够耐受严苛处理的高度坚固的开关来创建经得起时间考验的人机界面 (HMI)。这些开关在构造材料和方法方面与标准开关不同。例如，大多数防破坏开关的冲击等级为 IK08 或 IK10（可能的最高冲击等级），并且密封到 IP67 的防护等级 (IP)。还需要一系列功能选项，例如 LED 照明、功能符号和端接样式，例如焊片或快速连接端子，以适应各种应用。

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选项数组

对于设计师来说，没有什么比受限于有限的开关选择更糟糕的了。诸如极数和投掷数、闭锁/瞬时动作和其他电气参数等基础知识都是必要的考虑因素。同样重要的是环境特性和开关的可靠性。正确地做到这一点意味着定义正确的材料，尤其是触点材料，并确保其生命周期与设备的预期寿命相兼容。开关的人体工程学和美学通常会影响用户对设备的体验和感知。

需要考虑的常见选项还包括按钮和快动开关的不同执行器样式、焊片、快速连接端子或导线等端接选项、直角安装与直角安装、表面安装与通孔以及照明与非照明。

声音和感觉

开关的声音和感觉，也称为触觉，是开关操作的重要元素。这为用户提供了重要的反馈，让他们知道开关已正确操作。选择具有正确触觉的开关可以给任何产品带来高品质的感觉。例如，随着车辆变得更加复杂和功能丰富，触觉在汽车行业中变得越来越重要。事实上，触觉现在对于汽车内饰和控制装置的设计至关重要。外观、感觉和声音是车辆品牌标识的重要组成部分，而开关是其中的关键——然后，成功的选择通常会在同一制造商的多个车型中复制。

触觉和声学不仅可以将一个制造商与另一个制造商进行对比，而且还可以用于定义模型在同一制造商的一系列汽车中的位置。选择愿意修改开关组件和材料（例如致动器的硬度和金属圆顶的形状）以实现正确的开关触感的供应商非常重要。

计算成本

毫无疑问，在选择开关时，成本是一个重要的考虑因素。例如，工业市场特别关注成本，并会为应用选择“足够好”的开关。这种成本意识的选择可以通过选择市场上最常用的版本来实现——不需要高性能水平，而是在保持严格的质量控制的同时提供经济的定价。当不需要附加功能时，选择标准的、现成的变体将被证明是最佳策略。

拥有成本

虽然任何解决方案都必须反映所需的功能和要求，但它还必须满足成本限制，才能在商业上可行并满足客户的需求。在这种情况下，“成本”不仅仅指组件的成本；它还必须包括集成解决方案所需的一切、连接成本和组装成本——即所谓的“总拥有成本”。例如，当今汽车行业的现实迫使汽车制造商在生产零部件和车辆方面更加高效；但是，与此同时，他们必须确保在质量和性能方面没有任何损失。

许多工业应用旨在在肮脏、潮湿或腐蚀性的环境中持续长达十年。这些应用中使用的开关需要在 -40°C 至 85°C 的温度范围内传导低信号电流（低于 50 mA），而不会氧化或腐蚀触点。循环寿命要求可能在 50,000 到 5,000,000 之间。不符合这些规范可能会导致昂贵的终端设备更换。

少即是多

尽管下一代创新设备和产品所需的开关可能会更少，但它们仍将发挥至关重要的作用。例如，未来的联网、电动和自动驾驶汽车将配备更先进的 HMI，以满足熟悉智能手机和平板电脑等高品质消费电子产品的消费者的期望。在未来的自动驾驶汽车中，将需要集成更多的控制功能。当车辆将他们带到目的地时，驾驶员将有更多时间娱乐甚至工作。在选择合适的开关时需要考虑这种更高的期望。

任何产品的好坏取决于其各个部分的总和。无论是集成到精密手术器械、复杂的面板进入系统还是汽车钥匙扣，开关都必须适应它们所使用的产品设计的细节。通过考虑这十个设计因素，设计工程师可以确保他们正在为其应用选择最佳开关。

审核编辑 黄昊宇