Elettronico Products lancia la serie di componenti elettronici "back to basics", in collaborazione con EDN, con un'introduzione agli interruttori elettromeccanici. Non perdetevi la nostra discussione con Roger Bohannan, leader globale del segmento per il portafoglio di prodotti del segmento medicale di C&K.
La selezione del giusto interruttore elettromeccanico per un'applicazione può essere difficile. Dagli urti/vibrazioni e requisiti di dimensioni alla sensazione tattile e alle richieste di prestazioni, l'integrazione dell'interruttore giusto in un prodotto può creare o distruggere un design. Di seguito è riportata una panoramica degli interruttori elettromeccanici, che fornisce le informazioni fondamentali necessarie per comprendere i tipi di interruttori tipici, le applicazioni comuni e i termini spesso utilizzati relativi agli interruttori.
Spesso indicati come interruttori elettronici o elettrici, gli interruttori elettromeccanici sono disponibili in molti tipi diversi (ad esempio a scorrimento, a levetta, a pulsante, ecc.), Una varietà di capacità di commutazione di corrente e dimensioni fisiche per supportare una gamma di funzioni. Offrendo un funzionamento affidabile e duraturo per compiti semplici e complessi, gli interruttori elettromeccanici utilizzano l'azione meccanica per modificare lo stato di un dispositivo elettrico alterando il flusso elettrico attraverso diversi circuito vie di trasmissione.
Comunemente utilizzati nelle interfacce uomo-macchina (HMI), gli interruttori elettromeccanici sono una soluzione semplice e dal costo relativamente basso rispetto ad altre forme di HMI e sono, pertanto, la scelta preferita da molti progettisti. È facile selezionare un interruttore elettromeccanico per la tua applicazione, ma l'ottimizzazione della scelta dell'interruttore per massimizzare la funzionalità di progettazione e l'esperienza del cliente del tuo prodotto è dove l'esperienza del produttore dell'interruttore può aiutarti.
La famiglia di interruttori elettromeccanici di C&K. (Fonte: C&K)
Ecco un elenco di tipi popolari di interruttori elettromeccanici. Questi interruttori sono tipicamente specificati da diversi parametri: tipo di attuatore, numero di poli e lanci, livello di tenuta, forza di azionamento, feedback tattile e potenza nominale richiesta.
Interruttori tattili
Un interruttore "tattile" è un dispositivo elettromeccanico, ma essenzialmente un'interfaccia macchina. Con la sua azione momentanea, l'interruttore è ON solo per il periodo in cui viene premuto e si spegne non appena viene rilasciato. Quando il dispositivo viene azionato, la cupola metallica fungendo da contatto mobile collassa tra i due contatti fissi e genera la commutazione elettrica, fornendo un segnale dal circuito all'unità di controllo elettronica (ECU) o al microcontrollore (MCU) dell'apparecchiatura.
La famiglia di interruttori tattili KSC di C&K. Clicca per ingrandire l'immagine. (Fonte: C&K)
Come suggerisce il nome, gli interruttori "tattili" forniscono diverse sensazioni tattili. L'utente percepisce quattro criteri principali: sensazione tattile, corsa di attuazione, forza di attuazione e suono di attuazione. La combinazione e il controllo di questi parametri determinano le applicazioni ideali in cui un interruttore può essere utilizzato. Per ottenere una sensazione tattile personalizzata, gli attuatori, le cupole e gli alloggiamenti possono essere combinati e abbinati per ottenere l'aspetto, la sensazione e le prestazioni corretti.
Questi interruttori sono offerti in un'ampia gamma di dimensioni diverse per il montaggio su circuiti stampati (PCB). Disponibili nelle versioni illuminate, con azionamento laterale o dall'alto, sigillati o non sigillati, con contatti in argento o oro, versioni SMT e con foro passante, gli interruttori tattili possono essere adattati a qualsiasi esigenza applicativa.
I moderni interruttori tattili possono sopportare un minimo di 10 milioni di cicli, rendendoli perfetti per applicazioni ad alto utilizzo come controller di gioco o controlli di interfaccia per ascensori. Questa performance è il risultato della giusta combinazione di un attuatore morbido e di una struttura interna rivista composta dall'alloggiamento e dalla cupola che è il cuore dell'interruttore. Il design del prodotto garantisce inoltre un elevato livello di tenuta. Un grado di protezione IP67 offre una forte protezione contro l'ingresso di polvere e acqua.
Le versioni in miniatura sono ora disponibili per prodotti consumer e indossabili come gli apparecchi acustici. Con un ingombro ridotto, i robusti interruttori nano tattili sono facili da integrare e offrono ai progettisti la libertà di aggiungere più funzionalità o ridurre le dimensioni del prodotto finale.
Roger Bohannan, leader di segmento globale per il portafoglio di prodotti del segmento medico di C&K discute le tendenze chiave nel mercato dei dispositivi medici portatili e connessi e il modo in cui influiscono sulla progettazione degli interruttori elettromeccanici - Gina Roos, caporedattore, Electronic Products.
Un interruttore a chiave è un dispositivo elettromeccanico che utilizza una molla e una camma per ottimizzare il feedback tattile dell'interruttore per l'esperienza dell'utente. Un'alternativa agli interruttori tattili oa pulsante, un interruttore a chiave viene in genere utilizzato solo per applicazioni a bassa corrente o di segnale.
Gli interruttori a chiave sono riconoscibili sotto ogni tasto di un joystick meccanico, impugnatura di controllo, strumento elettrochirurgico o tastiera. Questi interruttori hanno un'ampia gamma di forza di azionamento, circuito elettrico, corsa e illuminazione, che li rendono attraenti per i progettisti automobilistici, medici, industriali e fuoristrada.
È importante che gli interruttori a chiave mostrino un'ottima sensazione tattile. Nelle applicazioni che coinvolgono una serie di interruttori a chiave, una forza di attuazione e una sensazione costanti aiutano a determinare la qualità del prodotto finale. Gli interruttori a chiave possono essere azionati direttamente utilizzando il proprio pulsante o cappuccio, spesso integrato, o tramite l'interfaccia di un cliente come una membrana di gomma o un coperchio.
Gli interruttori a chiave per le applicazioni moderne devono essere progettati per un funzionamento a lungo termine e ad alte prestazioni in applicazioni standard e rispettose dell'ambiente.
Molti interruttori a chiave progettati per ambienti difficili offrono una tenuta stagna. Gli interruttori a chiave con un design unico che separa le funzioni elettriche e meccaniche garantiscono posizioni di commutazione precise e possono sopportare un sovraccarico fino a 100 N e attuazioni di 1 M. Gli interruttori a chiave sono disponibili in un'ampia gamma di opzioni di illuminazione a colori per soddisfare i requisiti applicativi specifici del cliente.
Interruttori DIP
Un dip switch viene fornito con terminali configurati in un pacchetto standard dual-in-line. Un semplice DIP viene fornito in un alloggiamento rettangolare con due file parallele di pin di collegamento elettrico. Il pacchetto può essere montato su foro passante o montato su superficie sul PCB.
Esistono molti tipi diversi di interruttori DIP. I più comuni sono i tipi slide, piano e rotary. I tipi slide e piano sono generalmente disposti in contatti unipolari/single-throw (SPST), che possono essere attivati o disattivati. I tipi rotanti contengono più contatti elettrici, uno dei quali viene selezionato ruotando l'interruttore per allinearlo con un numero stampato sulla confezione.
Gli interruttori DIP sono ancora utilizzati in alcuni telecomandi per evitare interferenze. Ad esempio, per controllare un ventilatore da soffitto (e il relativo apparecchio di illuminazione) che è stato adattato a una scatola di giunzione a circuito singolo. Gli interruttori DIP impostano una frequenza radio o un indirizzo diverso per ogni coppia trasmettitore/ricevitore, in modo che più unità possano essere installate senza controllarsi a vicenda involontariamente.
Interruttori a scatto
Un interruttore a scatto rileva (o rileva) la presenza o l'assenza di un oggetto e la sua posizione attivando uno stantuffo quando l'oggetto entra fisicamente in contatto. Con un meccanismo a scatto, i contatti commutano istantaneamente in una posizione operativa specifica indipendentemente dalla sua velocità. Il meccanismo consente all'interruttore a scatto di funzionare utilizzando un movimento e una forza specificati.
Oggi, con l'avvento dell'Internet delle cose (IoT), gli interruttori a scatto sono stati ampiamente adottati per le applicazioni di rilevamento della posizione, inclusi elettrodomestici, macchine e apparecchiature meccanico-elettriche. I segnali elettrici emessi dall'interruttore a scatto indicano condizioni normali e anormali durante il rilevamento delle posizioni, che possono essere trasmessi tramite Internet e utilizzati come manutenzione preventiva e monitoraggio remoto.
Gli snap sono prodotti solidi. Vanno da correnti basse a correnti elevate e potenzialmente possono resistere a spruzzi d'acqua fino al grado di protezione IP67. Possono essere utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni, comprese quelle industriali, automobilistiche, di consumo e mediche.
I moderni interruttori a scatto offrono opzioni di personalizzazione significative, particolarmente importanti per il mercato automobilistico. Con grado di protezione IP67, gli interruttori a scatto per autoveicoli sono disponibili con diverse opzioni di attuatore e terminazione, corsa breve o lunga, funzionamento silenzioso o con un clic e altro ancora.
Rileva interruttori
La serie HDT di C&K di interruttori di rilevamento microminiaturizzati. Clicca per ingrandire l'immagine. (Fonte: C&K)
Gli interruttori di rilevamento funzionano allo stesso modo di un interruttore a scatto. La dimensione di un rilevamento è molto inferiore a quella di un interruttore a scatto a causa dell'evoluzione dell'interruttore la tecnologiae viene generalmente utilizzato solo per applicazioni a bassa corrente o di segnale. A causa delle loro dimensioni ridotte, gli interruttori di rilevamento tendono ad essere utilizzati in dispositivi IoT di piccolo ingombro, che vanno dai sistemi di riscaldamento del tabacco e dai dispositivi per la somministrazione di farmaci agli allarmi antifumo, ai dispositivi audio Bluetooth e alle fotocamere 4K.
Gli interruttori di rilevamento sono generalmente montati in superficie su PCB. Offre una corsa più breve rispetto agli interruttori a scatto grazie a un corpo più piccolo. Tuttavia, è adatto per spazi estremamente piccoli e vincolati in cui gli interruttori a scatto non possono essere inseriti nell'applicazione.
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Interruttori a pulsante
Gli interruttori a pulsante sono dotati di un attuatore a pulsante che chiude e apre l'interruttore e viene utilizzato per controllare alcuni aspetti di una macchina o di un processo. I pulsanti sono tipicamente costruiti in plastica o metallo. La superficie del cappuccio o dell'attuatore è solitamente piatta o sagomata per accogliere il dito o la mano umana, in modo da essere facilmente premuta o spinta.
Gli interruttori a pulsante offrono le corse più lunghe per le applicazioni HMI, poiché i pulsanti richiedono una molla nella struttura interna per tornare allo stato aperto. Con l'extracorsa integrato, questi interruttori possono essere utilizzati con un'interfaccia meccanica e impediscono che gli interruttori vengano azionati eccessivamente e possibilmente danneggiati.
Progettati per applicazioni sia di potenza che a livello logico nella stessa custodia di dimensioni, gli interruttori a pulsante soddisfano il concetto degli ingegneri del requisito "taglia unica". Inoltre, gli interruttori a pulsante possono ospitare più circuiti con più poli multipli e getti in un unico corpo, che aumentano la funzionalità di dispositivi o apparecchiature. I pulsanti sono disponibili con o senza LED come indicatori luminosi e vari stili di terminazione come montaggio a pannello o PCB con configurazioni verticali o ad angolo retto. Per soddisfare i requisiti più esigenti in condizioni difficili o ambienti pericolosi, i prodotti spesso forniscono protezione di ingresso (IP) e protezione dagli urti (IK) standard del settore.
Gli interruttori a pulsante sono comunemente selezionati per il loro design a prova di manomissione. Un design con grado di protezione IP67 garantisce la sopravvivenza in condizioni di polvere e umidità, mentre un attuatore con grado di protezione IK10 con alloggiamento in acciaio inossidabile o lega di alluminio garantisce un'elevata resistenza agli atti vandalici. I pulsanti offrono versatilità con una gamma di opzioni, tra cui versioni momentanee o con blocco, indicatori LED in una varietà di colori e diverse scelte di attuatori.
Interruttori a bilanciere
Un interruttore a bilanciere è un interruttore elettrico on/off che oscilla da un lato all'altro quando viene premuto per cambiare lo stato dell'interruttore, collegando o scollegando un circuito elettrico. Gli interruttori a bilanciere sono disponibili in una varietà di gusti, come subminiaturizzati, miniaturizzati e di potenza, fornendo una vasta gamma per applicazioni con foro passante per PCB, montaggio superficiale e montaggio a pannello. I modelli sono disponibili nelle versioni illuminate (LED e incandescenza) e sigillate/impermeabili, con funzionalità SPST, SPDT, DPST, DPDT, 3PDT e 4DPT.
Le opzioni di montaggio su PCB includono il montaggio verticale, ad angolo retto e superficiale, mentre le opzioni di montaggio a pannello includono le versioni con montaggio anteriore, posteriore e snap-in. Grazie alla funzionalità multipolare e multiposizione, gli interruttori a bilanciere possono essere utilizzati in una varietà di applicazioni.
Gli interruttori a bilanciere possono essere dotati di funzioni momentanee e mantenute, protezioni opzionali per prevenire l'azionamento accidentale e un'opzione di protezione in gomma antispruzzo IP54.
Interruttori a levetta
Un interruttore a levetta è un interruttore elettrico che apre e chiude un circuito elettrico spostando una leva avanti e indietro. Disponibili in un polo fino a quattro poli, gli interruttori a levetta sono offerti in un'ampia gamma di versioni, inclusi modelli miniaturizzati, subminiaturizzati e ultraminiaturizzati a bassa tensione e dispositivi fino a 20 A ad alta potenza. Con le opzioni PCB, SMT e boccola, gli interruttori a levetta presentano versioni con staffa di montaggio verticale, ad angolo retto e verticale ad angolo retto.
Gli interruttori a levetta offrono un'ampia gamma di forze di attuazione, circuiti elettrici e corsa, il che li rende interessanti per pannelli di controllo, strumentazione per telecomunicazioni, apparecchiature mediche, attrezzature pesanti, strumenti industriali, ascensori e scale mobili, sistemi di sicurezza, luci a LED e applicazioni di rilevamento. Possono anche essere progettati in applicazioni in ambienti difficili con la tipica tenuta con grado di protezione IP68.
Navigazione
Gli interruttori di navigazione in genere incorporano più assi di viaggio con un lungo braccio di leva in prodotti come levette, interruttori di direzione a quattro vie e altri prodotti simili. Questi dispositivi possono essere miniaturizzati per adattarsi a un'ampia gamma di applicazioni, compresi i controlli degli specchietti nel settore automobilistico, elettrodomestici, elettronica di consumo, sistemi di intrattenimento e telecomandi.
Ad esempio, le levette possono combinare i comandi a leva a doppio asse con la selezione centrale integrata. Questo design unico soddisfa i requisiti di affidabilità richiesti dai prodotti di controllo premium come droni commerciali di fascia alta, periferiche di gioco e controller industriali.
Diapositive
Gli interruttori a scorrimento sono identificati dal loro attuatore scorrevole orizzontalmente, che apre o chiude l'interruttore. Questi tipi di interruttori sono disponibili in tutte le forme e dimensioni, dai modelli ultraminiaturizzati a quelli più grandi e ad alta potenza. Possono anche incorporare più funzioni di commutazione, dalle funzioni base single pull/single throw (SPST) alle funzioni SPDT, SP3T, DPST, DPDT, 3PDT, 4PDT e 4P3T.
Possono anche essere costruiti per vari metodi di installazione, tra cui montaggio su superficie, montaggio a pannello, PCB con foro passante o varianti ad angolo retto. Ulteriori opzioni di personalizzazione, a seconda dell'applicazione, includono il fermo positivo, la sigillatura e i contatti in corto o in corto.
Gli interruttori a scorrimento sono facili da integrare in un progetto e offrono agli ingegneri una maggiore flessibilità di progettazione e opzioni per dimensioni, stili di montaggio, tipi di attuazione, valutazioni e pacchetti. Molti interruttori a scorrimento miniaturizzati sono ora conformi all'ultimo standard UL61058-1. Questi dispositivi possono essere utilizzati in una varietà di applicazioni, come elettronica di consumo, controlli HVAC, apparecchiature audio e sistemi di sicurezza.
Rotary
Gli interruttori rotanti forniscono un azionamento rotazionale, spesso con 4, 8, 12 o anche 16 posizioni distanziate uniformemente attorno all'alloggiamento circolare. Possono essere piuttosto piccoli per adattarsi a piccole applicazioni o resi un po' più grandi per ospitare carichi di potenza più elevati. È possibile incorporare più poli in base al numero di posizioni offerte dal selettore rotativo, inclusi i contatti di cortocircuito e non. Gli interruttori rotanti sono adatti per applicazioni automobilistiche, elettrodomestici, apparecchiature industriali, apparecchiature mediche, elettronica di consumo e ovunque sia richiesto un quadrante rotante per controllare la funzionalità.
Interruttori
Gli interruttori combinano contatti di commutazione elettrici con meccanismi di blocco di sicurezza con chiave in applicazioni in cui la commutazione sicura è fondamentale. Gli interruttori di manovra sono offerti in opzioni multipolari e multiposizione, arresto positivo e possono funzionare a basso livello di potenza.
Questi interruttori sono realizzati con alloggiamenti in plastica o metallo e utilizzano da quattro a sei chiavistelli per supportare una varietà di esigenze di sicurezza. Possono incorporare funzioni antistatiche e momentanee secondo necessità con boccole o opzioni di montaggio a scatto per soddisfare un'ampia gamma di applicazioni tra cui terminali per punti vendita, registratori di cassa, computer, apparecchiature di rete, distributori automatici, ascensori, apparecchiature mediche, e sistemi di sicurezza.
Conclusione
Gli switch in ultima analisi modellano l'esperienza dell'utente finale. Gli interruttori elettromeccanici sono disponibili in un'ampia gamma di forme, dimensioni, attuatori, materiali e opzioni di terminazione per soddisfare le esigenze applicative e ciascuna di queste scelte influisce sulla sensazione, sul suono e sulla risposta dell'utente quando il prodotto viene attivato. Selezionando il giusto interruttore elettromeccanico, il design del tuo prodotto può essere elevato e utilizzato per migliorare l'esperienza dell'utente finale. Dagli interruttori illuminati standard agli interruttori sigillati e agli interruttori che si montano sulla superficie, o agli interruttori miniaturizzati personalizzati con un'ampia gamma di forze operative e stili di leve, gli interruttori possono creare o distruggere il successo del tuo prodotto.
Termini comuni
Forza di azionamento: La forza richiesta per cambiare un attuatore di commutazione da una posizione all'altra. Misurato esattamente quando un interruttore cambia stato.
Viaggio meccanico: La corsa (movimento dell'attuatore) dalla posizione iniziale all'arresto meccanico.
Viaggio elettrico: Corsa dalla posizione iniziale al contatto elettrico.
Effetto tattile: La differenza tra la forza di azionamento e la forza nella posizione di arresto meccanico.
Tattile: Una combinazione della forza di attuazione, del suono, della corsa e dell'effetto tattile.
Sovraccarico: La forza massima applicabile sull'interruttore senza danni.
Aspettativa di vita: Il numero di cicli di funzionamento che eseguirà un interruttore.
UL/ENEC: Standard globali per la sicurezza.
attuatore: Una parte mobile di un interruttore che provoca un cambiamento nella configurazione elettrica dell'interruttore.
Attuazione: Azionare o rilasciare un interruttore premendo o rilasciando il suo attuatore o ruotando il suo albero.
Azione alternativa: Uno stile di interruttore a pulsante in cui lo stato elettrico dell'interruttore viene mantenuto tra le azionamenti dello stantuffo.
Resistenza di contatto: La resistenza di giunzione tra due contatti, tipicamente misurata ai terminali di contatto. È la resistenza totale basata sulle resistenze di costruzione e del film.
Rendere: Indica che un interruttore ha chiuso un circuito elettrico.
Crea e distruggi i contatti: Contatti che creano/interrompono il flusso di corrente. Si differenziano da quelli che operano principalmente in modalità scorrevole.
Fare prima della pausa: Il contatto mobile stabilisce un nuovo circuito prima di interrompere il circuito precedentemente stabilito, durante il trasferimento in un'altra posizione.
Contatti non in cortocircuito: Pausa prima della creazione.
Contatti in cortocircuito: Make-before-break. Riferito a interruttori rotanti ea scorrimento.
Normalmente chiuso: Contatti che si toccano e stabiliscono un circuito quando si trovano nella loro posizione normale.
Normalmente aperto: Contatti che non toccano e interrompono il circuito quando sono nella loro posizione normale.
