Электронный Компания Products в партнерстве с EDN запускает серию электронных компонентов «Назад к основам», знакомя с электромеханическими переключателями. Не пропустите нашу беседу с Роджером Боханнаном, мировым лидером портфеля продуктов C&K в медицинском сегменте.
Выбор подходящего электромеханического переключателя для конкретного применения может оказаться сложной задачей. От требований к ударам / вибрации и размерам до требований к тактильным ощущениям и производительности - интеграция правильного переключателя в продукт может изменить дизайн или разрушить его. Ниже приведен обзор электромеханического переключателя, содержащий основную информацию, необходимую для понимания типичных типов переключателей, общих приложений и часто используемых терминов, связанных с переключателями.
Электромеханические переключатели, часто называемые электронными или электрическими переключателями, доступны во многих различных типах (например, ползунковые, тумблерные, кнопочные и т. Д.), С различными возможностями переключения тока и физическими размерами для поддержки ряда функций. Предлагая надежную и долговечную работу для простых и сложных задач, электромеханические переключатели используют механическое воздействие для изменения состояния электрического устройства путем изменения электрического потока через различные схема пути передачи.
Электромеханические переключатели, обычно используемые в интерфейсах «человек-машина» (HMI), представляют собой относительно недорогое и простое решение по сравнению с другими формами HMI и поэтому являются предпочтительным выбором многих разработчиков. Выбрать электромеханический переключатель для вашего приложения несложно, но оптимизация выбора переключателя для максимизации функциональности вашей конструкции и удобства использования вашего продукта у клиентов - вот где вам может помочь опыт производителя переключателей.
Семейство электромеханических переключателей C&K. (Источник: C&K)
Вот список популярных типов электромеханических переключателей. Эти переключатели обычно определяются несколькими параметрами: типом привода, количеством полюсов и ходов, уровнем уплотнения, силой срабатывания, тактильной обратной связью и требуемой мощностью.
Тактильные переключатели
«Тактовый» переключатель - это электромеханическое устройство, но по сути это машинный интерфейс. При мгновенном срабатывании переключатель находится в положении ВКЛ только на время нажатия и выключается при отпускании. Когда устройство приводится в действие, металлический купол, действующий как подвижный контакт, схлопывается между двумя неподвижными контактами и генерирует электрическое переключение, обеспечивая сигнал от схемы к электронному блоку управления (ЭБУ) или микроконтроллеру (МК) оборудования.
Семейство тактильных переключателей KSC от C&K. Щелкните, чтобы увеличить изображение. (Источник: C&K)
Как следует из названия, «тактовые» переключатели обеспечивают различную тактильность. Пользователь воспринимает четыре основных критерия: тактильные ощущения, ход срабатывания, сила срабатывания и звук срабатывания. Комбинация и контроль этих параметров определяют идеальные приложения, в которых может использоваться коммутатор. Для достижения индивидуальной тактильности приводы, купола и корпуса можно комбинировать и комбинировать, чтобы добиться нужного внешнего вида, ощущений и производительности.
Эти переключатели предлагаются в широком диапазоне различных размеров для монтажа на печатной плате (PCB). Доступны в вариантах с подсветкой, с боковым или верхним срабатыванием, с уплотнением или без пломб, с серебряным или золотым контактом, в версиях для поверхностного монтажа и сквозных отверстий, тактовые переключатели могут быть настроены в соответствии с любыми требованиями применения.
Современные тактовые переключатели могут выдерживать не менее 10 миллионов циклов, что делает их идеальными для приложений с интенсивным использованием, таких как игровые контроллеры или элементы управления интерфейсом лифта. Эти характеристики являются результатом правильного сочетания мягкого исполнительного механизма и измененной внутренней конструкции, состоящей из корпуса и купола, который является сердцем переключателя. Дизайн продукта также обеспечивает высокий уровень герметичности. Степень защиты IP67 обеспечивает надежную защиту от попадания пыли и воды.
Миниатюрные версии теперь доступны для потребительских и носимых устройств, таких как слуховые аппараты. Прочные нано-тактовые переключатели, занимающие мало места, легко интегрируются и предлагают разработчикам свободу добавлять дополнительные функции или уменьшать размер конечного продукта.
Роджер Боханнан, лидер глобального сегмента портфеля продуктов медицинского сегмента C&K, обсуждает ключевые тенденции на рынке портативных и подключенных медицинских устройств и их влияние на конструкцию электромеханических переключателей - Джина Роос, главный редактор Electronic Products.
Ключ-переключатель - это электромеханическое устройство, в котором используются пружина и кулачок для оптимизации тактильной обратной связи переключателя для удобства пользователя. В качестве альтернативы тактильным или кнопочным переключателям, клавишный переключатель обычно используется только в приложениях с низким током или сигналом.
Клавишные переключатели можно узнать под каждой клавишей механического джойстика, рукоятки управления, электрохирургического инструмента или клавиатуры. Эти переключатели имеют широкий диапазон силы срабатывания, электрической схемы, хода и освещения, что делает их привлекательными для автомобильных, медицинских, промышленных и внедорожных дизайнеров.
Важно, чтобы клавишные переключатели демонстрировали отличные тактильные характеристики. В приложениях, включающих множество клавишных переключателей, постоянное усилие срабатывания и ощущение помогают определить качество конечного продукта. Кнопочные переключатели можно активировать напрямую, используя либо их собственную, часто встроенную кнопку или колпачок, либо через собственный интерфейс пользователя, такой как резиновая мембрана или крышка.
Кнопочные переключатели для современных приложений должны быть рассчитаны на длительную и высокопроизводительную работу в стандартных и требовательных к окружающей среде приложениях.
Многие переключатели, предназначенные для работы в суровых условиях, имеют водонепроницаемое уплотнение. Клавишные переключатели с уникальной конструкцией, которая разделяет электрические и механические функции, обеспечивают точное положение переключения и выдерживают перегрузку до 100 Н и срабатывания 1 М. Клавишные переключатели доступны с широким спектром вариантов цветовой подсветки для соответствия требованиям конкретного заказчика.
DIP-переключатели
DIP-переключатель поставляется с клеммами, сконфигурированными в стандартном двухканальном корпусе. Простой DIP поставляется в прямоугольном корпусе с двумя параллельными рядами электрических соединительных штырей. Корпус может быть установлен либо в сквозном отверстии, либо на поверхности печатной платы.
Есть много разных типов DIP-переключателей. Наиболее распространены слайд, пианино и вращающийся. Типы слайдов и фортепиано обычно имеют однополюсные / одноходовые (SPST) контакты, которые могут быть включены или выключены. Поворотные типы содержат несколько электрических контактов, один из которых выбирается поворотом переключателя, чтобы совместить его с номером, напечатанным на упаковке.
DIP-переключатели все еще используются в некоторых пультах дистанционного управления для предотвращения помех. Например, для управления потолочным вентилятором (и его осветительной арматурой), который устанавливается на одноконтурную распределительную коробку. DIP-переключатели устанавливают разные радиочастоты или адреса для каждой пары передатчик / приемник, чтобы можно было установить несколько устройств без непреднамеренного управления друг другом.
Переключатели мгновенного действия
Переключатель мгновенного действия обнаруживает (или определяет) присутствие или отсутствие объекта, а также его положение, активируя поршень, когда объект физически входит в контакт. Благодаря механизму мгновенного действия контакты мгновенно переключаются в определенное рабочее положение независимо от его скорости. Механизм позволяет переключателю с защелкой работать с заданным движением и силой.
Сегодня, с появлением Интернета вещей (IoT), переключатели мгновенного действия получили широкое распространение для приложений определения местоположения, включая бытовые приборы, машины и механико-электрическое оборудование. Электрические сигналы, выдаваемые переключателем мгновенного действия, указывают на нормальные и ненормальные условия при обнаружении положения, которые могут передаваться через Интернет и использоваться для профилактического обслуживания и удаленного мониторинга.
Защелки - твердые изделия. Они варьируются от низкого до высокого тока и потенциально могут выдерживать любые брызги воды до степени защиты IP67. Их можно использовать в широком спектре приложений, включая промышленное, автомобильное, бытовое и медицинское.
Современные переключатели мгновенного действия предлагают широкие возможности настройки, что особенно важно для автомобильного рынка. Автомобильные переключатели мгновенного действия с классом защиты IP67 доступны с различными вариантами привода и клеммы, с коротким или длинным ходом, бесшумным или с щелчком и многим другим.
Обнаружить переключатели
Серия микроминиатюрных переключателей HDT компании C&K. Щелкните, чтобы увеличить изображение. (Источник: C&K)
Переключатели обнаружения работают так же, как и переключатели мгновенного действия. Размер датчика намного меньше, чем у переключателя мгновенного действия из-за эволюции переключателя. technologyи обычно используется только для слаботочных или сигнальных приложений. Из-за своего небольшого размера переключатели обнаружения, как правило, используются в небольших устройствах IoT, начиная от систем нагрева табака и устройств доставки лекарств до датчиков дыма, аудиоустройств Bluetooth и камер 4K.
Переключатели обнаружения обычно устанавливаются на печатных платах. Он предлагает более короткий ход, чем переключатели мгновенного действия, из-за меньшего размера. Однако он хорошо подходит для очень маленьких, ограниченных пространств, где переключатели мгновенного действия не могут вписаться в приложение.
Рекомендуется на EDN Вернемся к основам: коммутаторы Detect отличаются компактными размерами и долгим сроком службы для интеллектуальных приложений.
Кнопочные переключатели
Кнопочные переключатели оснащены кнопочным приводом, который закрывает и размыкает переключатель и используется для управления некоторыми аспектами машины или процесса. Кнопки обычно изготавливаются из пластика или металла. Поверхность колпачка или исполнительного механизма обычно плоская или имеет форму, подходящую для пальца или руки человека, чтобы ее можно было легко нажимать или толкать.
Кнопочные переключатели обеспечивают самый длинный ход для приложений HMI, поскольку для возврата кнопок в открытое состояние требуется пружина во внутренней структуре. Эти переключатели со встроенным перебегом могут использоваться с механическим интерфейсом и предотвращать чрезмерное срабатывание переключателей и возможное повреждение.
Кнопочные переключатели, разработанные для приложений питания и логического уровня в корпусе одинакового размера, соответствуют инженерной концепции «один размер подходит всем». Кроме того, кнопочные переключатели могут включать в себя несколько цепей с несколькими полюсами и выводами в одном корпусе, что увеличивает функциональность устройств или оборудования. Кнопки доступны со светодиодами или без них в качестве светящихся индикаторов и с различными типами подключения, такими как монтаж на панели или печатной плате с вертикальной или прямоугольной конфигурацией. Чтобы удовлетворить строгие требования в суровых условиях или в опасных средах, продукты часто обеспечивают защиту от проникновения (IP) и ударопрочность (IK) в соответствии с отраслевыми стандартами.
Кнопочные переключатели обычно выбираются из-за их конструкции с защитой от несанкционированного доступа. Конструкция со степенью защиты IP67 гарантирует выживание в пыльных и влажных условиях, а привод с классом защиты IK10 с корпусом из нержавеющей стали или алюминиевого сплава обеспечивает высокую устойчивость к вандализму. Кнопки обеспечивают универсальность с целым рядом опций, включая версии с мгновенным переключением или блокировки, светодиодные индикаторы различных цветов, а также несколько вариантов исполнительных механизмов.
Кулисные переключатели
Кулисный переключатель - это электрический переключатель включения / выключения, который качается из одной стороны в другую при нажатии, чтобы изменить состояние переключателя, подключая или отключая электрическую цепь. Кулисные переключатели бывают разных видов, таких как сверхминиатюрные, миниатюрные и силовые, что обеспечивает широкий диапазон применений для сквозного монтажа на печатной плате, для поверхностного и панельного монтажа. Доступны модели с подсветкой (светодиодные и лампы накаливания) и герметичные / водонепроницаемые, с функциями SPST, SPDT, DPST, DPDT, 3PDT и 4DPT.
Варианты монтажа на печатной плате включают вертикальное, под прямым углом и поверхностное крепление, в то время как варианты монтажа на панели включают переднее крепление, заднее крепление и версии с защелкой. Благодаря многополюсной и многопозиционной функциональности кулисные переключатели могут использоваться в различных приложениях.
Кулисные переключатели могут поставляться с мгновенными и обслуживаемыми функциями, дополнительными защитными приспособлениями для предотвращения случайного срабатывания и опциональным резиновым чехлом с защитой от брызг IP54.
Тумблеры
Тумблер - это электрический переключатель, который размыкает и замыкает электрическую цепь, перемещая рычаг вперед и назад. Доступны однополюсные, до четырех полюсов, тумблеры предлагаются в широком диапазоне версий, включая низковольтные миниатюрные, сверхминиатюрные и сверхминиатюрные модели, а также устройства на 20 А. С вариантами печатной платы, SMT и втулки тумблеры имеют версии с вертикальным, прямым углом и вертикальным прямоугольным монтажным кронштейном.
Тумблеры предлагают широкий диапазон сил срабатывания, электрических цепей и хода, что делает их привлекательными для панелей управления, телекоммуникационного оборудования, медицинского оборудования, тяжелого оборудования, промышленных инструментов, лифтов и эскалаторов, систем безопасности, светодиодного освещения и приложений обнаружения. Они также могут быть разработаны для работы в суровых условиях окружающей среды с типичным уплотнением класса IP68.
Навигация
Переключатели навигации обычно включают в себя несколько осей движения с длинным плечом рычага в таких продуктах, как джойстики, четырехпозиционные переключатели направления и другие подобные продукты. Эти устройства можно уменьшить в размерах, чтобы они соответствовали широкому спектру приложений, включая управление зеркалами в автомобилях, бытовую технику, бытовую электронику, развлекательные системы и пульты дистанционного управления.
Например, джойстики могут сочетать двухосные рычажные органы управления со встроенным переключателем выбора центра. Этот уникальный дизайн отвечает требованиям надежности, предъявляемым к контроллерам премиум-класса, таким как коммерческие дроны высокого класса, игровая периферия и промышленные контроллеры.
Горки
Ползунковые переключатели идентифицируются по их горизонтально скользящему актуатору, который открывает или закрывает переключатель. Эти типы переключателей бывают всех форм и размеров, от сверхминиатюрных до более крупных и мощных. Они также могут включать в себя несколько функций переключения, от базовых функций одинарного / одиночного хода (SPST) до SPDT, SP3T, DPST, DPDT, 3PDT, 4PDT и 4P3T.
Они также могут быть сконструированы для различных методов установки, включая поверхностный монтаж, монтаж на панели, сквозное отверстие на печатной плате или варианты под прямым углом. Дополнительные параметры настройки, в зависимости от области применения, включают в себя надежную фиксацию, герметизацию и закорачивающие или не замыкающие контакты.
Ползунковые переключатели легко интегрируются в конструкцию и дают инженерам больше гибкости при проектировании, а также возможности выбора размера, стилей монтажа, типов срабатывания, номинальных характеристик и комплектации. Многие миниатюрные ползунковые переключатели теперь соответствуют последнему стандарту UL61058-1. Эти устройства могут использоваться в различных приложениях, таких как бытовая электроника, средства управления HVAC, звуковое оборудование и системы безопасности.
Ротари
Поворотные переключатели обеспечивают вращательное срабатывание, часто с 4, 8, 12 или даже 16 положениями, равномерно расположенными вокруг круглого корпуса. Они могут быть совсем крошечными, чтобы поместиться в небольших приложениях, или немного крупнее, чтобы выдерживать нагрузки более высокой мощности. Можно включить несколько полюсов в зависимости от количества положений, которые предлагает поворотный переключатель, включая как закорачивающие, так и не замыкающие контакты. Поворотные переключатели хорошо подходят для автомобильных приложений, бытовой техники, промышленного оборудования, медицинского оборудования, бытовой электроники и везде, где требуется вращающийся диск для управления функциональностью.
Замки выключателей
Замки Switchlocks сочетают в себе электрические переключающие контакты с механизмами блокировки с ключом в приложениях, где критично безопасное переключение. Выключатели предлагаются в многополюсных и многопозиционных вариантах, с принудительной фиксацией и могут работать на низком уровне мощности.
Эти переключатели состоят из пластмассовых или металлических корпусов и используют от четырех до шести тумблеров для удовлетворения различных требований безопасности. Они могут включать антистатические и мгновенные функции по мере необходимости с возможностью установки втулки или защелки для удовлетворения широкого спектра применений, включая торговые терминалы, кассовые аппараты, компьютеры, сетевое оборудование, торговые автоматы, лифты, медицинское оборудование и т. Д. и системы безопасности.
Заключение
Коммутаторы в конечном итоге формируют впечатление конечного пользователя. Электромеханические переключатели бывают самых разных форм, размеров, приводов, материалов и вариантов подключения для соответствия требованиям приложения, и каждый из этих вариантов влияет на ощущения, звук и реакцию пользователя при приведении в действие продукта. Выбрав правильный электромеханический переключатель, можно улучшить дизайн вашего продукта и использовать его для повышения удобства работы конечного пользователя. От стандартных переключателей с подсветкой до герметичных переключателей и переключателей, которые устанавливаются на поверхности, или миниатюрных переключателей с широким диапазоном рабочих сил и стилей рычагов, переключатели могут обеспечить успех вашего продукта или сломать его.
Общие термины
Сила срабатывания: Сила, необходимая для переключения исполнительного механизма переключателя из одного положения в другое. Измеряется точно, когда переключатель меняет состояние.
Механический ход: Ход (перемещение исполнительного механизма) от исходного положения до механического упора.
Электрические путешествия: Ход от исходного положения до электрического контакта.
Тактильный эффект: Разница между силой срабатывания и силой в положении механической остановки.
Тактильный: Комбинация силы срабатывания, звука, хода и тактильного эффекта.
Перегрузка: Максимальное усилие, прилагаемое к переключателю без повреждений.
Ожидаемая продолжительность жизни: Количество циклов работы, которые выполнит коммутатор.
UL / ENEC: Мировые стандарты безопасности.
Привод: Подвижная часть переключателя, которая вызывает изменение электрической конфигурации переключателя.
Срабатывание: Приведение в действие или отпускание переключателя путем нажатия или отпускания его привода или вращения вала.
Альтернативное действие: Тип кнопочного переключателя, при котором электрическое состояние переключателя сохраняется между срабатываниями плунжера.
Связаться с сопротивлением: Сопротивление перехода между двумя контактами, обычно измеряемое на контактных выводах. Это общее сопротивление, зависящее от сопротивления конструкции и пленки.
Делать: Указывает, что переключатель замкнул электрическую цепь.
Установить и разорвать контакты: Контакты, которые включают / прерывают ток. Они отличаются от тех, которые работают в основном в скользящем режиме.
Перерыв перед перерывом: Подвижный контакт устанавливает новую цепь перед прерыванием ранее установленной цепи при переходе в другое положение.
Не замыкающие контакты: Прервите, прежде чем сделать.
Замыкающие контакты: Приготовление перед перерывом. Относится к поворотным и ползунковым переключателям.
Нормально закрытый: Контакты, которые касаются друг друга и замыкают цепь в нормальном положении.
Нормально открытый: Контакты, которые не касаются и не прерывают цепь в нормальном положении.
