elektronisch Products lanceert zijn back-to-basics serie elektronische componenten, in samenwerking met EDN, met een introductie tot elektromechanische schakelaars. Mis ons gesprek met Roger Bohannan niet, mondiaal segmentleider voor de productportfolio van het medische segment van C&K.
Het selecteren van de juiste elektromechanische schakelaar voor een toepassing kan een uitdaging zijn. Van schokken/vibratie en grootte-eisen tot tactiel gevoel en prestatie-eisen, het integreren van de juiste schakelaar in een product kan een ontwerp maken of breken. Hieronder vindt u een overzicht van elektromechanische schakelaars, met de belangrijkste informatie die u nodig hebt om typische schakelaartypes, veelvoorkomende toepassingen en veelgebruikte termen met betrekking tot schakelaars te begrijpen.
Vaak aangeduid als elektronische of elektrische schakelaars, zijn elektromechanische schakelaars verkrijgbaar in veel verschillende typen (bijvoorbeeld schuif, toggle, drukknop, enz.), een verscheidenheid aan stroomschakelmogelijkheden en fysieke afmetingen om een reeks functies te ondersteunen. Elektromechanische schakelaars bieden een betrouwbare en duurzame werking voor eenvoudige en complexe taken en gebruiken mechanische actie om de toestand van een elektrisch apparaat te veranderen door de elektrische stroom door verschillende circuit transmissie paden.
Elektromechanische schakelaars, die vaak worden gebruikt in mens-naar-machine-interfaces (HMI), zijn een relatief goedkope en eenvoudige oplossing in vergelijking met andere vormen van HMI en hebben daarom de voorkeur van veel ontwerpers. Het is eenvoudig om een elektromechanische schakelaar voor uw toepassing te kiezen, maar het optimaliseren van uw schakelaarkeuze om uw ontwerpfunctionaliteit en de ervaring van uw klant met uw product te maximaliseren, is waar de expertise van de schakelaarfabrikant u kan helpen.
De elektromechanische schakelaarfamilie van C&K. (Bron: C&K)
Hier is een lijst met populaire soorten elektromechanische schakelaars. Deze schakelaars worden doorgaans gespecificeerd door verschillende parameters: actuatortype, aantal polen en worpen, niveau van afdichting, bedieningskracht, haptische feedback en vereist vermogen.
Tactiele schakelaars
Een "tact" -schakelaar is een elektromechanisch apparaat, maar in wezen een machine-interface. Met zijn kortstondige actie is de schakelaar alleen AAN gedurende de periode dat hij wordt ingedrukt en gaat UIT zodra hij wordt losgelaten. Wanneer het apparaat wordt geactiveerd, klapt de metalen koepel die fungeert als een mobiel contact tussen de twee stationaire contacten in en genereert de elektrische schakeling, waarbij een signaal wordt geleverd van het circuit naar de elektronische regeleenheid (ECU) of microcontroller (MCU) van de apparatuur.
C&K's KSC tactiele schakelaarfamilie. Klik voor een grotere afbeelding. (Bron: C&K)
Zoals de naam al doet vermoeden, bieden "tact" -schakelaars verschillende haptiek. Vier hoofdcriteria worden door de gebruiker waargenomen: tastgevoel, bedieningsweg, bedieningskracht en bedieningsgeluid. De combinatie en de besturing van deze parameters bepalen de ideale toepassingen waarin een schakelaar gebruikt kan worden. Om aangepaste haptiek te bereiken, kunnen de actuators, domes en behuizingen worden gemengd en op elkaar afgestemd om de juiste look, feel en prestaties te verkrijgen.
Deze schakelaars worden aangeboden in een breed scala van verschillende maten voor montage op een printplaat (PCB). Verkrijgbaar in verlichte, zij- of bovenbediende, verzegelde of niet-verzegelde, zilveren of gouden contactmateriaal, SMT en doorlopende versies, tactschakelaars kunnen worden afgestemd op alle toepassingsvereisten.
Moderne toetsschakelaars zijn bestand tegen minimaal 10 miljoen cycli, waardoor ze perfect zijn voor intensieve toepassingen zoals gamecontrollers of liftinterfacebesturingen. Deze prestatie is het resultaat van de juiste combinatie van een zachte actuator en een herziene interne structuur gemaakt van de behuizing en de koepel die het hart van de schakelaar vormt. Het productontwerp zorgt ook voor een hoog afdichtingsniveau. Een IP67-classificatie biedt een sterke bescherming tegen het binnendringen van stof en water.
Er zijn nu miniatuurversies beschikbaar voor consumentenproducten en draagbare producten zoals hoortoestellen. Met een kleine footprint zijn robuuste nano-tactschakelaars eenvoudig te integreren en bieden ze ontwerpers de vrijheid om meer functionaliteit toe te voegen of het eindproduct te verkleinen.
Roger Bohannan, wereldwijde segmentleider voor C&K's productportfolio voor het medische segment, bespreekt de belangrijkste trends in de markt voor draagbare en aangesloten medische apparaten en hoe deze van invloed zijn op het ontwerp van elektromechanische schakelaars – Gina Roos, hoofdredacteur, Electronic Products.
Een sleutelschakelaar is een elektromechanisch apparaat dat een veer en een nok gebruikt om de haptische feedback van de schakelaar te optimaliseren voor de gebruikerservaring. Een alternatief voor tactiele of drukknopschakelaars, een sleutelschakelaar wordt meestal alleen gebruikt voor lage stroom- of signaaltoepassingen.
Sleutelschakelaars zijn herkenbaar onder elke toets van een mechanische joystick, bedieningsgreep, elektrochirurgisch instrument of toetsenbord. Deze schakelaars hebben een breed scala aan bedieningskracht, elektrisch circuit, reizen en verlichting, waardoor ze aantrekkelijk zijn voor auto-, medische, industriële en offroad-ontwerpers.
Het is belangrijk dat sleutelschakelaars een uitstekende haptiek vertonen. Bij toepassingen waarbij een reeks sleutelschakelaars betrokken zijn, bepalen de consistente bedieningskracht en het gevoel de kwaliteit van het eindproduct. Sleutelschakelaars kunnen direct worden bediend met behulp van hun eigen, vaak ingebouwde knop of kap, of via een eigen interface van een klant, zoals een rubberen membraan of deksel.
Sleutelschakelaars voor moderne toepassingen moeten ontworpen zijn voor langdurig, krachtig gebruik in standaard en milieu-eisende toepassingen.
Veel sleutelschakelaars die zijn ontworpen voor ruwe omgevingen, bieden waterdichte afdichting. Sleutelschakelaars met een uniek ontwerp dat elektrische en mechanische functies scheidt, zorgen voor nauwkeurige schakelposities en zijn bestand tegen tot 100 N overbelasting en 1 M bedieningen. Sleutelschakelaars zijn verkrijgbaar in een breed scala aan kleurverlichtingsopties om tegemoet te komen aan specifieke eisen van de klanttoepassing.
DIP-schakelaars
Een dipswitch wordt geleverd met terminals die zijn geconfigureerd in een standaard dual-in-line pakket. Een eenvoudige DIP wordt geleverd in een rechthoekige behuizing met twee parallelle rijen elektrische aansluitpennen. Het pakket kan ofwel door een gat worden gemonteerd of aan de oppervlakte worden gemonteerd op de printplaat.
Er zijn veel verschillende soorten DIP-switches. De meest voorkomende zijn de slide-, piano- en rotary-types. De slide- en pianotypes zijn meestal gerangschikt in enkelpolige/single-throw (SPST) contacten, die aan of uit kunnen zijn. De roterende typen bevatten meerdere elektrische contacten, waarvan er één wordt geselecteerd door de schakelaar te draaien om deze uit te lijnen met een nummer dat op de verpakking is gedrukt.
In sommige afstandsbedieningen worden nog steeds DIP-schakelaars gebruikt om interferentie te voorkomen. Bijvoorbeeld voor het aansturen van een plafondventilator (en de verlichtingsarmatuur) die achteraf wordt gemonteerd op een aansluitdoos met één circuit. DIP-switches stellen voor elk zender/ontvanger-paar een andere radiofrequentie of ander adres in, zodat meerdere units kunnen worden geïnstalleerd zonder elkaar onbedoeld aan te sturen.
Snap-action schakelaars
Een snap-action-schakelaar detecteert (of detecteert) de aanwezigheid of afwezigheid van een object en de positie ervan door een plunjer te activeren wanneer het object fysiek in contact komt. Met een snap-action-mechanisme schakelen de contacten onmiddellijk in een specifieke werkpositie, ongeacht de snelheid. Het mechanisme zorgt ervoor dat de snap-schakelaar kan werken met een gespecificeerde beweging en kracht.
Tegenwoordig, met de komst van het internet der dingen (IoT), zijn snap-action-schakelaars op grote schaal toegepast voor positiedetectietoepassingen, waaronder huishoudelijke apparaten, machines en mechanisch-elektrische apparatuur. Elektrische signalen die door de snap-schakelaar worden uitgevoerd, geven normale en abnormale omstandigheden aan bij het detecteren van posities, die via internet kunnen worden verzonden en worden gebruikt als preventief onderhoud en bewaking op afstand.
Snaps zijn solide producten. Ze variëren van lage tot hoge stroomsterkte en zijn mogelijk bestand tegen waterspatten tot IP67-classificatie. Ze kunnen worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder industriële, automobiel-, consumenten- en medische toepassingen.
Moderne klikschakelaars bieden aanzienlijke aanpassingsmogelijkheden, wat vooral belangrijk is voor de automobielmarkt. Geclassificeerd tot IP67, automotive snap-action schakelaars zijn verkrijgbaar met verschillende actuator- en afsluitopties, korte of lange slag, stille werking of met een klik, en meer.
Schakelaars detecteren
C&K's HDT-serie microminiatuurdetectieschakelaars. Klik voor een grotere afbeelding. (Bron: C&K)
Detectieschakelaars werken op dezelfde manier als een klikschakelaar. De grootte van een detector is veel kleiner dan die van een snap-action-schakelaar vanwege de evolutie van de schakelaar technologie, en wordt doorgaans alleen gebruikt voor toepassingen met lage stroomsterkte of signaal. Vanwege het kleine formaat worden detectieschakelaars vaak gebruikt in IoT-apparaten met een kleine footprint, variërend van tabaksverwarmingssystemen en apparaten voor medicijnafgifte tot rookmelders, Bluetooth-audioapparaten en 4K-camera's.
Detect-schakelaars worden meestal op PCB's gemonteerd. Het biedt een kortere reis dan snap-action-schakelaars vanwege een kleinere behuizing. Het is echter zeer geschikt voor extreem kleine, krappe ruimtes waar snap-action schakelaars niet in de toepassing passen.
Aanbevolen op EDN Terug naar de basis: Detect-switches hebben een klein formaat en een lange levensduur voor slimme toepassingen
Drukknopschakelaars
Drukknopschakelaars hebben een knopactuator die de schakelaar sluit en opent en wordt gebruikt om een bepaald aspect van een machine of een proces te regelen. De drukknoppen zijn typisch gemaakt van plastic of metaal. Het oppervlak van de dop of actuator is gewoonlijk vlak of gevormd om plaats te bieden aan de menselijke vinger of hand, zodat het gemakkelijk kan worden ingedrukt of geduwd.
Drukknopschakelaars bieden de langste reizen voor HMI-toepassingen, omdat knoppen een veer in de interne structuur nodig hebben om terug te keren naar de open toestand. Met ingebouwde overtravel kunnen deze schakelaars worden gebruikt met een mechanische interface en voorkomen dat de schakelaars worden overbelast en mogelijk beschadigd.
Ontworpen voor zowel stroom- als logica-toepassingen in dezelfde behuizing, voldoen drukknopschakelaars aan het ingenieursconcept van "one size fits all"-vereiste. Drukknopschakelaars kunnen ook meerdere circuits met meerdere meerdere polen en worpen in een enkele behuizing huisvesten, wat de functionaliteit in apparaten of apparatuur verhoogt. Drukknoppen zijn verkrijgbaar met of zonder LED's als verlichte indicatoren en verschillende aansluitstijlen zoals paneel- of PCB-montage met verticale of haakse configuraties. Om te voldoen aan veeleisende vereisten in zware omstandigheden of gevaarlijke omgevingen, bieden de producten vaak industriestandaard bescherming tegen binnendringend water (IP) en bescherming tegen stoten (IK).
Drukknopschakelaars worden vaak gekozen vanwege hun sabotagebestendige ontwerp. Een IP67-geclassificeerd ontwerp garandeert overleving in stoffige en natte omstandigheden, terwijl een IK10-geclassificeerde actuator met een behuizing van roestvrij staal of aluminiumlegering een hoge weerstand tegen vandalisme garandeert. Drukknoppen bieden veelzijdigheid met een reeks opties, waaronder tijdelijke of vergrendelde versies, LED-indicatoren in verschillende kleuren en evenals verschillende actuatorkeuzes.
Tuimelschakelaars
Een tuimelschakelaar is een elektrische aan/uit-schakelaar die van de ene naar de andere kant schommelt wanneer hij wordt ingedrukt om de schakelaarstatus te wijzigen, door een elektrisch circuit aan of los te koppelen. Tuimelschakelaars zijn er in verschillende smaken, zoals subminiatuur, miniatuur en voeding, en bieden een uitgebreid assortiment voor PCB-doorvoergaten, oppervlaktemontage en paneelmontage. Modellen zijn verkrijgbaar in verlichte (LED en gloeilamp) en verzegelde/waterdichte versies, met SPST-, SPDT-, DPST-, DPDT-, 3PDT- en 4DPT-functionaliteit.
Opties voor PCB-montage omvatten verticale, rechte hoek en oppervlaktemontage, terwijl opties voor paneelmontage bestaan uit voormontage, achtermontage en snap-in-versies. Met meerpolige, meerstanden-functionaliteit kunnen tuimelschakelaars in een groot aantal toepassingen worden gebruikt.
Tuimelschakelaars kunnen worden geleverd met tijdelijke en onderhouden functies, optionele beschermingen om onbedoelde activering te voorkomen en een IP54 spatwaterdichte rubberen hoesoptie.
Tuimelschakelaars
Een tuimelschakelaar is een elektrische schakelaar die een elektrisch circuit opent en sluit door een hendel heen en weer te bewegen. Verkrijgbaar in enkelpolige tot vierpolige tuimelschakelaars worden aangeboden in een breed scala aan versies, waaronder laagspanningsminiatuur-, subminiatuur- en ultraminiatuurmodellen, en apparaten met een hoog vermogen van 20 A. Met PCB-, SMT- en busopties hebben tuimelschakelaars verticale, haakse en verticale haakse montagebeugelversies.
Tuimelschakelaars bieden een breed scala aan bedieningskrachten, elektrische circuits en reizen, wat ze aantrekkelijk maakt voor bedieningspanelen, telecommunicatie-instrumenten, medische apparatuur, zware apparatuur, industriële instrumenten, liften en roltrappen, beveiligingssystemen, LED-verlichting en detectietoepassingen. Ze kunnen ook worden ontworpen voor toepassingen in ruwe omgevingen met de typische afdichting met IP68-classificatie.
Navigatie
Navigatieschakelaars bevatten doorgaans meerdere bewegingsassen met een lange hefboomarm in producten zoals thumbsticks, vierrichtingsrichtingschakelaars en andere soortgelijke producten. Deze apparaten kunnen worden geminiaturiseerd om te passen in een breed scala aan toepassingen, waaronder spiegelbedieningen in auto's, witgoed, consumentenelektronica, entertainmentsystemen en afstandsbedieningen.
Thumbsticks kunnen bijvoorbeeld hendelbedieningen met twee assen combineren met geïntegreerde centrale selectieschakeling. Dit unieke ontwerp voldoet aan de betrouwbaarheidseisen die worden gesteld door premium controllerproducten zoals high-end commerciële drones, gaming-randapparatuur en industriële controllers.
Slides
Schuifschakelaars worden geïdentificeerd door hun horizontaal schuivende actuator, die de schakelaar opent of sluit. Dit soort schakelaars zijn er in alle soorten en maten, van ultraminiatuur tot grotere, krachtige modellen. Ze kunnen ook meerdere schakelfuncties bevatten, van de basisfuncties voor single pull/single throw (SPST) tot SPDT, SP3T, DPST, DPDT, 3PDT, 4PDT en 4P3T.
Ze kunnen ook worden geconstrueerd voor verschillende installatiemethoden, waaronder opbouwmontage, paneelmontage, PCB through-hole of haakse varianten. Verdere aanpassingsopties, afhankelijk van de toepassing, zijn onder meer positieve arretering, afdichting en kortsluiting of niet-kortgesloten contacten.
Schuifschakelaars zijn eenvoudig te integreren in een ontwerp en geven ingenieurs meer ontwerpflexibiliteit en opties voor afmetingen, montagestijlen, bedieningstypes, classificaties en pakketten. Veel miniatuur schuifschakelaars voldoen nu aan de nieuwste UL61058-1-standaard. Deze apparaten kunnen worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, zoals consumentenelektronica, HVAC-regelingen, audioapparatuur en beveiligingssystemen.
Draaiend
Draaischakelaars zorgen voor roterende bediening, vaak met 4, 8, 12 of zelfs 16 posities gelijkmatig verdeeld rond de ronde behuizing. Ze kunnen vrij klein zijn om in kleine toepassingen te passen of iets groter worden gemaakt om hogere vermogensbelastingen aan te kunnen. Het is mogelijk om meerdere polen op te nemen op basis van het aantal standen dat de draaischakelaar biedt, inclusief kortsluit- en niet-kortsluitcontacten. Draaischakelaars zijn zeer geschikt voor toepassingen in de auto-industrie, apparaten, industriële apparatuur, medische apparatuur, consumentenelektronica en overal waar een draaiknop nodig is om de functionaliteit te regelen.
Schakelsloten
Switchlocks combineren elektrische schakelcontacten met gecodeerde veiligheidsslotmechanismen in toepassingen waar veilig schakelen van cruciaal belang is. Switchlocks worden aangeboden in meerpolige en multi-positie opties, positieve pal, en kunnen werken op een laag vermogensniveau.
Deze schakelaars zijn gemaakt van plastic of metalen behuizingen en gebruiken vier tot zes tuimelaars om een verscheidenheid aan beveiligingsbehoeften te ondersteunen. Ze kunnen naar behoefte antistatische en tijdelijke functies bevatten met bussen of snap-in montageopties voor een breed scala aan toepassingen, waaronder kassaterminals, kassa's, computers, netwerkapparatuur, verkoopautomaten, liften, medische apparatuur, en beveiligingssystemen.
Conclusie
Switches bepalen uiteindelijk de eindgebruikerservaring. Elektromechanische schakelaars zijn er in een breed scala aan vormen, maten, actuatoren, materialen en afsluitopties om aan de toepassingseisen te voldoen, en elk van deze keuzes heeft invloed op het gevoel, het geluid en de reactie op de gebruiker wanneer het product wordt geactiveerd. Door de juiste elektromechanische schakelaar te selecteren, kan uw productontwerp worden verbeterd en gebruikt om de ervaring van uw eindgebruiker te verbeteren. Van standaard verlichte schakelaars tot verzegelde schakelaars en schakelaars die op het oppervlak worden gemonteerd, of aangepaste miniatuurschakelaars met een breed scala aan bedieningskrachten en hefboomstijlen, schakelaars kunnen het succes van uw product maken of breken.
Algemene voorwaarden
Bedieningskracht: De kracht die nodig is om een schakelactor van de ene positie naar de andere te verplaatsen. Precies gemeten wanneer een schakelaar van toestand verandert.
Mechanische reizen: De slag (beweging van de actuator) van de beginpositie tot de mechanische stop.
Elektrisch reizen: Slag van de beginpositie naar het elektrische contact.
Tastbaar effect: Het verschil tussen de bedieningskracht en de kracht op de mechanische stoppositie.
haptisch: Een combinatie van de bedieningskracht, geluid, reizen en tactiele effect.
Overbelasten: De maximale kracht die zonder schade op de schakelaar kan worden uitgeoefend.
Levensverwachting: Het aantal bedrijfscycli dat een schakelaar zal uitvoeren.
UL/ENEC: Wereldwijde normen voor veiligheid.
Aandrijving: Een beweegbaar deel van een schakelaar dat een verandering in de elektrische configuratie van de schakelaar veroorzaakt.
Bediening: Een schakelaar bedienen of loslaten door de actuator in te drukken of los te laten of de as ervan te draaien.
Alternatieve actie: Een stijl van een drukknopschakelaar waarbij de elektrische toestand van de schakelaar wordt gehandhaafd tussen bedieningen van de plunjer.
Contactweerstand: De junctieweerstand tussen twee contacten, meestal gemeten bij de contactterminals. Het is de totale weerstand op basis van de constructie- en filmweerstanden.
Maken: Geeft aan dat een schakelaar een elektrisch circuit heeft gesloten.
Maak & verbreek contacten: Contacten die de stroom maken/verbreken. Ze onderscheiden zich van degenen die voornamelijk in een glijdende modus werken.
Make-voor-pauze: Het bewegende contact brengt een nieuw circuit tot stand voordat het eerder tot stand gebrachte circuit wordt onderbroken, terwijl het naar een andere positie gaat.
Contacten zonder kortsluiting: Pauze-voor-maken.
Kortsluiting contacten: Make-voor-pauze. Verwijst naar draai- en schuifschakelaars.
Normaal gesloten: Contacten die elkaar raken en een circuit vormen in hun normale positie.
Normaal geopend: Contacten die het circuit niet raken en onderbreken in hun normale positie.
