MEMS

모든 유형의 전기 스위치는 회로를 활성화하고 정보를 전송하며 작업을 시작합니다. 관성 스위치는 특정 가속 임계값에서 활성화되도록 트리거되는 스위치입니다. 관련 이벤트로 인해 스위치가 '활성화'될 때까지 전력이 소비되지 않으므로 초저전력(ULP) 및 원격 애플리케이션에 이상적입니다.

소형화된 센서 제조 공정을 통해 특정 수준의 관성력에 의해 작동되는 스위치를 설계할 수 있습니다. MEMS(미세 전자 기계 시스템)를 사용하면 장치가 경험하는 사전 설정된 힘 수준만을 기준으로 회로를 닫도록 소형 가속 스위치를 설계할 수 있습니다. 일반적으로 관성 스위치 또는 G 스위치라고 하는 이 스위치는 스프링에 매달린 검증 질량을 활용하여 이동식 전극 역할을 합니다. 접점은 고정전극이다. 장치에 관성력이 가해지면 검증 질량이 고정 전극 쪽으로 이동합니다. 힘의 크기와 지속 시간이 충분하면 이동 가능한 전극이 고정 전극에 닿아 순간적으로 회로가 닫힙니다. 그런 다음 회로는 스프링(k)에 의해 다시 열립니다(그림 2 참조).

오늘날 광범위한 응용 분야에 걸쳐 수많은 관성 스위치가 사용되고 있으며, 원하는 성능 특성 및 활성화 임계값 수준에 따라 전극 구성을 실현하기 위해 다양한 기술을 활용할 수 있습니다. 관성 스위치의 주요 매개변수에는 응답 시간, 접촉 시간 및 충격 생존성이 포함됩니다. 응답 시간은 관성 이벤트가 시작된 순간부터 가동 전극이 고정 전극에 처음 닿을 때까지의 시간 지연입니다. 접촉 시간은 두 전극이 접촉을 유지하는 시간입니다. 충격 생존성은 장치가 견딜 수 있는 최대 충격 수준을 측정한 것입니다. 이러한 각 특성은 장치의 지형, 스프링매스 전극 구성의 설계 방식, 선택한 재료에 따라 제어될 수 있습니다.

스위치의 디자인은 애플리케이션의 요구 사항에 따라 결정됩니다. 예를 들어 에어백 스위치는 즉각적인 응답 시간이 필요합니다. 반면, 접촉 시간의 지속 시간은 관련 없는 소음이 아닌 실제 관성 현상이 발생했음을 확인하는 데 중요한 변수일 수 있습니다. 이는 낮은 g-force 조건에서 특히 중요합니다.

스위치의 기본 동작은 순간적인 폐쇄이므로 스프링이 검증 질량을 수축시키는 즉시 회로가 꺼집니다. 트리거되는 기능은 나머지 회로 설계와 회로 트리거 시 원하는 결과에 따라 달라집니다.

관성 스위치는 다음과 같은 기능에 이상적입니다.

기상 감지프로세스를 시작합니다.

충격 감지안전 회로를 호출하거나 프로세스를 종료합니다.

공정 모니터링관성 이벤트를 계산합니다.

과거 특정 시점에 가속 임계값이 초과되었다는 경고만 원하는 상황에서는 기계식 래칭 장치가 필요할 수 있습니다. 이 경우 회로의 순간적인 트리거링 대신 래칭 관성 스위치 설계는 스프링이 검증 질량을 역전시키는 것을 방지하고 고정 전극과의 접촉 폐쇄를 유지합니다. 예를 들어 임계값은 정상적인 움직임(예: 카트 위에서 흔들리는 휴대용 EKG 기계)으로 인한 경고를 방지할 수 있을 만큼 충분히 높게 설정할 수 있습니다. 임계값을 초과하는 충격은 LED 조명과 같은 경고 메시지를 표시하여 사용자에게 보정을 다시 확인해야 함을 알립니다.

이벤트 계산은 각 연락처에 대한 레지스터를 증가시켜 수행할 수 있습니다. 이 정보는 장치가 원하는 가속 임계값을 초과한 횟수를 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 설정된 안전 매개변수를 초과하는 관성 이벤트 수를 계산하는 스마트 모터가 있습니다.

관성 g-스위치의 기능을 보여주는 사용 사례는 운송 중 화물을 모니터링하기 위한 웨이크업 시스템입니다. 트럭이 거친 도로에 부딪히고 화물이 임계값 이상의 충격 부하를 경험하는 경우 이동식 전극이 고정 전극에 부딪혀 회로가 깨어납니다. 이는 화물에 손상이 발생할 수 있음을 운전자에게 알리기 위해 펄스 신호를 방출합니다. (그림 3 참조)