「開關&傳感器」如何快速選型?一文看明白

小編在後臺收到過不少電子工程師朋友的留言，表示自己對電路很熟悉，但是在元器件選型方面，經驗不多，希望小編能夠多分享分享關於選型方面的乾貨。

所以本期，華秋商城聯手專業開關製造商「阿爾卑斯阿爾派」，為大家帶來：阿爾卑斯阿爾派（ALPSALPINE）開關&傳感器的快速選型指南（內容超全，一文看明白）：

選型目錄

01.TACT SWITCH輕觸開關選型

02.檢測開關選型

03.電阻式位置傳感器選型

04.壓力傳感器選型指南

01.

TACT Switch 輕觸開關

輕觸開關存在與日常生活的每一個角落，應用於高防水性的 VR 運動機器中的開關、耳機線中細長的部位、 機器的電源 ON/OFF 鍵應用於超薄筆記本等。我們佔有著以智慧型手機為代表的民用市場的 NO.1 的份額,,並且 ALPS 輕觸開關 Tact Switch 擁有著市場上輕觸開關中獨一無二的特點：3 點突起，由於凸點小，既可以確保電 流導通，又可以防止異物入侵，使 ALPSALPINE 的輕觸開關在市場上的地位不可動搖。

作為研發，你是否因異物侵入電氣接點而困擾？

「3點突起」

阿爾卑斯阿爾派的TACTSwitch、Contactsheet的金屬接觸器上有 3 個小突起點（俗稱 3 點突起）。雖然突起點非常小，卻能夠確保電流暢通。

異物的軌跡

異物進入接點之後，在使用過程中往往會移向中心部。下圖為阿爾卑斯阿爾派的試驗結果。可確認異物位於接點中央。

因此，阿爾卑斯阿爾派決定在稍微偏離中心部的位置，在金屬接觸器上設置 3 個突起。

圖：3 點突起式金屬接觸的效果

當然，首先必須採取措施防止異物侵入。因此，阿爾卑斯阿爾派還提供各種型號的防塵防水型 TACT Switch

一、6.2mm方型中行程型（表面貼裝）SKRA系列

二、靜音、中等行程型（表面貼裝）SKSU系列

三、 2.6*1.6mm小型、附帶凸起型（表面貼裝）SKTA系列

四、 2.8*1.9mm小型、附帶凸起型（表面貼裝）SKSV系列

五、3.0*2.0mm小型、附帶凸起型（表面貼裝）SKSW系列

六、5.9*4.0mm 薄型長壽命（表面貼裝）SKTK系列

七、高度為1.5mm的Side Push型（表面貼裝）SKTD系列

八、3.5*3.2mm小型防塵型（表面貼裝）SKTG系列

02.

檢測開關

阿爾卑斯阿爾派的檢測開關，除了防水類型以外，還有很多其他種類。

對於一般開關（常開）來說， 按壓操縱杆實現電流導通狀態，相反對於檢測開關（常關）按壓操縱杆也可實現電流關閉狀態，節省電力消耗，此特點適用於手機和電動汽車。

此外還有三向操作和側面2段雙向操作等類型的檢測開關產品，下面華秋將給您詳細介紹：

一、常閉型檢測開關

普通開關多為按下操作杆後接點開啟的類型，相反也有按下操作杆時關閉的類型。

前者為常開型、後者為常閉型。例如，對行動裝置與電動汽車等希望控制電力消耗的設備進行蓋子或車門開閉檢測時，常閉型可在通 常關閉的情況下用於切斷線路。

二、三向操作SPVL系列

SPVL系列可以通過1個開關檢測在垂直和左右3個方向上的操作。下圖展示的是其接點結構與動作原理。

三、單側2段雙向SSCQ系列

SSCQ系列可以通過1個開關檢測單側2段在2個方向上的操作。

四、帶連接器端子的SSCW、SSCL系列

SSCW系列和SSCL系列由於自帶連接器端子（母端），只需插入公端端子即可連接（免焊）。

03.

傳感器-電阻式位置傳感器

阿爾卑斯的位置傳感器應用廣泛，例如用於玩具機器人的關節部位和無人機的轉向接頭、控制器槓桿的角度檢測用旋轉式傳感器等。

經過多年在可變電阻器積累的材料技術和加工技術，敝社的電阻碳膜呈現出輕作動力、高精度、高壽命的特徵。

阿爾卑斯阿爾派 電阻式位置傳感器特點：

阿爾卑斯阿爾派憑藉多年來在可變電阻器領域積累的材料技術和加工技術，通過使用電阻體的輕運動，提供高精確度和更長使用壽命的位置傳感器。本次，我們將為您介紹該電阻式位置傳感器的特點和檢測原理。

電阻式位置傳感器的特性：

位置傳感器中有磁式和光學式等各種定位方式，但是電阻式卻具有以下的特性。通過利用這些特性，電阻式位置傳感器可以配置成具備良好成本效益的設備，與其他傳感器相比還非常易於使用。

由於是模擬輸出，因此可直接連接到A/D埠。

由於輸出信號是電壓值，且可以直接輸入到微機的A/D埠，因此無需特殊的轉換電路。

優異的溫度變化特性：

在電阻式位置傳感器中，由於施加電壓（1端子-3端子之間）和輸出電壓（1端子-2端子之間）的電壓比受溫度變化的影響小，所以無需根據外部溫度進行修正。

優異的外部噪音特性：

電阻式位置傳感器不像磁式傳感器那樣受外部磁場的影響，與光學傳感器相比，受異物的影響也較小。

可單獨感應：

與需要和磁鐵、LED等其他裝置組合使用的其他傳感器不同，該傳感器可獨立完成感應，因此無需額外的空間或成本。

機械式位置檢測：

由於是機械式檢測，所以當在操作過程中關閉電源並再次打開時，無需回歸原點的動作即可從關閉電源的位置重新開始動作。

電阻式位置傳感器的位置檢測原理：

電阻式位置傳感器具有與可變電阻器相同的基本結構。通過使電刷在電阻體上滑動，取出分壓電壓並通過該電壓值檢測位置。

線性特性對於電阻式位置傳感器非常重要：

所謂線性特性是表示輸出的電信號與實際機械量之間偏差量（精確度）的特性。如果該值不佳，則無法對設備進行高精確度的位置控制。

線性型的線性度規格：

在端子1-3之間施加額定電壓，以連接在指定基準位置B、A兩點的實測輸出值V B 、V A 的直線作為理想直線，對於端子1-3間施加的電壓為100%時的理想直線的偏差用%來表示。

電阻式位置傳感器的線性度提升：

電阻式位置傳感器的線性特性由輸出的「大波動」和「微小變化（微梯度）」組成，通過分別改善其發生原因可提升線性特性。

輸出的大波動：

輸出的大波動是由於電阻塗層的膜厚偏差和位置偏移而產生的，而對於旋轉型電阻器的情況下，則是由電阻塗層和電刷的中心軸之間的位置偏移產生的。阿爾卑斯阿爾派憑藉多年以來對電阻體的印刷加工技術的改進，使得電阻塗層的膜厚偏差實現了最小化。將RDC50系列的電阻體比作400米跑道時，這種偏差相當於約1個桌球的高度差。

輸出的微小變化（微梯度）：

微梯度是以微小區間定義的線性度，是由電阻體的表面粗糙度和材料成分特性造成的。為了實現高精確度的微梯度，有必要改進電阻體的表面粗糙度和印刷漿料的材料組成。

阿爾卑斯阿爾派通過優化電阻體印刷工藝的各項條件來改進電阻體的表面平滑度水平，並進一步統一電阻體表面上的導電物質的粒度，從而實現了以往產品的1/3的微梯度。

各種電阻式位置傳感器：

除標準直線型和旋轉型電阻式位置傳感器外，阿爾卑斯阿爾派還提供更長使用壽命型、多旋轉型等產品。

更長使用壽命型（RDC90系列）：

阿爾卑斯阿爾派開發了表面如鏡面一般、比上述產品更為平滑的電阻體。RDC90系列通過使用該電阻體，而進一步減輕了電阻體與電刷間的磨耗，實現了1000萬次的使用壽命。。

多旋轉型（RDC40系列）：

RDC40系列可以檢測出13次旋轉的角度（4680°）。多旋轉角度檢測可通過軸外徑與滑塊內徑的螺紋結構，將軸的旋轉運動轉換成電刷的直線運動。

產品一覽：

04.

傳感器-壓力傳感器

阿爾卑斯阿爾派的一體式氣壓水壓傳感器作為阿爾卑斯阿爾派的新產品應用廣泛，在智慧型手機、智能手錶、無人機以及運動相機等都有採用實例。阿爾卑斯阿爾派的一體式氣壓水壓傳感器測量範圍廣，即可測量幾千米高山海拔也可測量接近百米的水深數據，精度可達釐米級。

壓力傳感器是檢測氣壓或負載等的壓力，並將其轉換為電信號的設備。阿爾卑斯阿爾派通過MEMS※工藝製造出矽半導體基礎的壓力傳感器晶片，以下是阿爾卑斯阿爾派的檢測原理。* MEMS是Micro Electro Mechanical System的縮寫，表示應用半導體製造技術的微細加工技術。

壓力傳感器的分類：

壓力傳感器有各種類型，在此為您介紹阿爾卑斯阿爾派所採用的使用Si半導體元件的壓阻式。此外還有使用金屬應變儀的金屬薄膜式、捕獲靜電容量變化的靜電容量式等。

阿爾卑斯阿爾派壓力傳感器的檢測原理：

壓阻法是利用壓阻效應的檢測方法，它是一種在對半導體晶體（Si）施加機械應變時，電子的移動量會隨著內部能量結構的變化而變化、且電阻會隨之變化的現象。如下圖所示，電阻會隨著施加到壓阻元件上的應變方向而發生變化。

該壓阻元件位於與一旦施加壓力就會彎曲的膜片呈90度相交方向上的四處。當膜片彎曲時，壓阻元件也會變形，進而如以下所示導致電橋電路中產生電阻差，輸出電壓（Vout1，Vout2）也隨之變化。從而壓力轉換為電信號。

阿爾卑斯阿爾派的壓力傳感器：

壓力有各種類型，在此我們為您介紹氣壓的檢測。氣壓是氣體帶來的壓力。大氣壓力（通常簡稱為氣壓）是由大氣重量帶來的壓力。它表示為：1個大氣壓（atm）=1013hPa（百帕）。

高度和大氣壓力：

高度和大氣壓力之間的關係如下圖所示。當海拔位置升高時，周圍的空氣會減少，因此氣壓會下降。所以可以使用大氣壓測量高度。

絕對壓力、表壓：

同時，阿爾卑斯阿爾派的氣壓傳感器是絕對壓力傳感器。絕對壓力是指以絕對真空為零基準點的壓力。而表壓則是以大氣壓為零基準點的壓力，比大氣壓高的壓力被稱為正壓，比大氣壓低的壓力被稱為負壓。

除大氣壓力外，還有各種類型的壓力。阿爾卑斯阿爾派運用上述檢測原理，提供可檢測氣壓、水壓、負荷的各種傳感器。

阿爾卑斯阿爾派也提供多種防水氣壓傳感器，防水氣壓傳感器是一種可以同時檢測氣壓與水壓的傳感器。以下對於氣壓與水壓的區別，以及阿爾卑斯阿爾派氣壓傳感器的產品系列和它的防水構造進行介紹。

水深和水壓：

氣壓指空氣的重量，水壓指空氣的重量加水的重量。標高和氣壓，水深和水壓的關係如下圖所示。

空氣的密度約1.29g/L，水的密度約1000g/L。同體積條件下，空氣品質：水的質量≒ 1.29：1000水的質量大約是空氣的775倍，在水深變化1cm和標高變化7.75m的情況下，壓力的變化大小相同。

圖：水深和壓力的關係

由於阿爾卑斯阿爾派的氣壓傳感器 HSPPAD143A 的輸出範圍是300-2100hpa，如上圖所示相應可以檢測的範圍大約為標高9000m-水深10m。

阿爾卑斯阿爾派的氣壓傳感器的防水構造：

關於以上防水類型的氣壓傳感器，在此為您介紹各種防水的構造。兩種傳感器使用了防水且可以精確傳遞壓力的密封膠，因此實現了防水壓力檢測功能。通過O型圈可以實現傳感器的取氣口與外部筐體的密接，從而可實現整個產品的防水。

阿爾卑斯阿爾派的氣壓傳感器的產品系列：

根據防水/非防水，焊接方式，測定範圍等，阿爾卑斯阿爾派氣壓傳感器可分為以下系列。

關於阿爾卑斯阿爾派

阿爾卑斯阿爾派一家1948年誕生於日本的老牌電子零組件製造商，阿爾卑斯阿爾派發展70餘年來，通過深耕研發，打磨創新型專有技術，讓阿爾卑斯阿爾派在輕觸開關、PC卡連接器、編碼器、電位器及傳感器等多類產品中，沉澱下深厚的獨家技術和服務實力，並廣泛應用於工業自動化、汽車、IoT、消費類等領域。

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