Pequeños interruptores de detección sirven para múltiples usos en IoT

Los interruptores detectores están encontrando un hogar en aplicaciones de dispositivos inteligentes, gracias a su factor de forma en miniatura, durabilidad y flexibilidad de diseño.

Electronic Products lanza su serie de componentes electrónicos para volver a lo básico, en asociación con EDN, con una introducción a los interruptores electromecánicos. No se pierda nuestra conversación con Roger Bohannan, líder de segmento global para la cartera de productos del segmento médico de C&K.

Desde 2014, la implementación de la tecnología de Internet de las cosas (IoT) ha permitido que los dispositivos conectados inteligentes ganen terreno en una amplia gama de mercados. Muchas tecnologías de hogares inteligentes están pasando de dispositivos pasivos y desconectados a dispositivos activos conectados. Ya sea en casa o en la carretera, los dispositivos domésticos inteligentes permiten un control avanzado de los dispositivos conectados para simplificar nuestras vidas y ofrecer más funciones. Muchos de estos dispositivos suelen estar respaldados por controles o interruptores electromecánicos innovadores. A medida que la huella dentro de los dispositivos de IoT se reduce, también deben hacerlo los componentes habilitadores.

Según Markets and Markets, se proyecta que el segmento de IoT alcance los $ 1,463.2 mil millones para 2027, frente a los $ 250.7 mil millones en 2019, creciendo a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 24.9% durante el período de pronóstico. Más específicamente, se espera que el tamaño del mercado global de casas inteligentes crezca de $ 78,3 mil millones en 2020 a $ 135,3 mil millones para 2025, a una tasa compuesta anual del 11,6% durante el período de pronóstico. El crecimiento está impulsado por varios factores, como el creciente número de usuarios de Internet, la implementación de monitoreo en el hogar en ubicaciones remotas, la creciente demanda de ahorro de energía, la expansión de dispositivos inteligentes para el hogar y la creciente preocupación por la seguridad y la conveniencia. entre la población en general.

Tendencias y desafíos del mercado

El potencial de las aplicaciones de IoT es infinito. IoT permite el monitoreo remoto y la recopilación de datos analíticos. Estos datos se pueden interpretar y utilizar para obtener una vista de 360 ​​grados de los activos, lo que permite a los OEM desarrollar productos que satisfagan mejor las necesidades de las personas. La demanda general de dispositivos de IoT se redujo durante la pandemia de Covid-19; sin embargo, surgirán nuevos dispositivos de IoT, muchos relacionados con la mejora de la salud y la calidad de vida.

La tendencia a la miniaturización de dispositivos IoT no es nada nuevo. Las limitaciones de espacio de la placa de circuito impreso requieren pequeños interruptores de detección para reemplazar los interruptores de presión de uso común. Los interruptores rápidos son tradicionalmente mucho más grandes y no son adecuados para caber en dispositivos del tamaño de la palma de la mano. Como resultado, alrededor del 80% de las aplicaciones de IoT domésticas inteligentes mencionadas anteriormente utilizan interruptores de detección como un componente central esencial.

Además, los fabricantes de dispositivos de IoT buscan incluir tanta funcionalidad y recopilación de datos como sea posible para reducir la huella del producto. Esto a menudo conduce a la necesidad de más componentes electrónicos en un paquete pequeño, lo que requiere una mayor miniaturización y flexibilidad de diseño.

¿Qué es un interruptor de detección?

Un interruptor de detección, también conocido como interruptor "detector", es un interruptor electromecánico en miniatura que detecta (o detecta) cualquier movimiento o activación en su actuador por un objeto. Debajo de un interruptor de detección, hay una terminación de contacto por la cual si hay una señal eléctrica conectada a los terminales del interruptor de detección, la señal eléctrica, que tiende a ser de miliamperios a microamperios, fluirá a través de él cuando se encienda el interruptor. Este flujo a través de la señal se puede conectar a otros dispositivos de IoT para activar una secuencia adicional de instrucciones que realizan tareas específicas en los dispositivos.

Figura 1 Una vista de la estructura del interruptor de detección muestra sus partes principales. Fuente:C&K

Un interruptor de detección proporciona una solución flexible para que los ingenieros diseñen una aplicación en la que se requiera una detección de "minutos" a través de un dispositivo de contacto móvil. Estos interruptores también son muy robustos, por lo que pueden funcionar en miles de ciclos de vida repetidamente sin sufrir daños. Ofrecen una gama de detección de distancia de viaje en un tamaño de paquete pequeño y cumplen con los requisitos de diseño de huella pequeña en la PCB.

Figura 2 Se ve un microinterruptor de detección de montaje en superficie en miniatura montado en una PCB. Fuente:C&K

El concepto de un interruptor de detección se derivó del interruptor rápido tradicional, como una alternativa más pequeña al interruptor de acción rápida más grande que distribuye una corriente más alta en miliamperios al rango de amperios. Una limitación clave del interruptor rápido es su tamaño, particularmente para dispositivos IoT y otros dispositivos portátiles, ya que estos dispositivos se vuelven más pequeños y livianos. Los interruptores de detección en miniatura ofrecen ahorros de espacio de hasta un 50% en comparación con los interruptores de acción instantánea comparables, lo que los hace ideales para aplicaciones de IoT.

Figura 3 El esquema muestra los bloques de construcción clave del interruptor de detección HDT0001. Fuente:C&K

Los interruptores de detección también utilizan corriente de nivel de señal (voltaje CC) para dispositivos IoT y dispositivos electrónicos domésticos. Los interruptores de detección de baja corriente consumen poca o ninguna energía eléctrica, lo que los convierte en una solución ideal para aplicaciones de tipo batería. No se necesita certificación UL / ENEC para detectar interruptores.

La combinación de su huella en miniatura con la flexibilidad de instalación permite a los diseñadores colocar interruptores de detección en casi cualquier posición, incluso plana, vertical y al revés. Como resultado, los interruptores de detección plug-and-play no limitan a los diseñadores cuando se trata de diseñar productos y soluciones.

Además del tamaño compacto, un interruptor de detección ofrece muchas ventajas. Permite que la línea de producción utilice máquinas robóticas para recoger y colocar rápidamente y soldar el interruptor en la PCB. Más del 90% de los conmutadores de detección utilizan terminación SMD, lo que significa que están diseñados de forma inherente para equipos de recogida y colocación. Sin ninguna intervención humana en el proceso de fabricación, esto puede garantizar que el interruptor mantenga su calidad, eliminando la presencia de contaminación y suciedad generada por la manipulación del interruptor a través de dedos humanos.

Cómo especificar un interruptor de detección

La selección del interruptor de detección correcto depende de los requisitos de la aplicación. Se encuentra disponible una amplia gama de interruptores de detección para satisfacer casi cualquier demanda de aplicación. Las opciones a considerar incluyen:

Tamaño :Los interruptores de detección varían desde diseños estándar (~ 13 mm) a diseños de bajo perfil y micro compactos (~ 6 mm) a ultraminiatura (~ 2 mm).

Vida útil :100.000 a 1 millón de ciclos

Condiciones ambientales :Varían desde versiones estándar hasta selladas con clasificación IPxx para entornos hostiles.

Fuerza operativa :35 gramos a 50 gramos

Tipo de actuación :Empuje la aleta, empuje horizontalmente, empuje verticalmente y empuje la palanca angular

Longitud del actuador :De 1,4 mm a 2,67 mm

Dirección de actuación :Incluye vertical u horizontal, superior o lateral y en ángulo recto o izquierdo.

Rango de recorrido :De 1,05 mm a 3,14 mm

Estilo de terminación :Incluye versiones SMT, de orificio pasante, de panel y a presión / chasis y de montaje con tornillos para diferentes requisitos de montaje y fijación.

Rango de temperatura de funcionamiento :El rango de -40 ° C a 85 ° C permite el funcionamiento en algunos entornos hostiles.

Por lo general, los interruptores de detección son unipolares y, a menudo, solo están normalmente abiertos o normalmente cerrados. Además, cuando los interruptores de detección no están sellados durante el proceso, existe el riesgo de que penetre el fundente durante la soldadura. Por lo general, esto debe tenerse en cuenta durante el proceso de fabricación de soldar el detector a la PCB.

Aplicaciones clave

Los interruptores de detección se utilizan comúnmente en las siguientes aplicaciones de hogares inteligentes:

• Robots de limpieza:se utilizan en la detección de la presencia de cajas de polvo, así como en la posición de la dirección de la rueda del robot.
• Cerraduras inteligentes de puertas y ventanas:detección de la cerradura en posición forzada desde el interior. La puerta no se puede desbloquear manualmente desde el exterior.
• Auriculares:habilite la carga cuando los auriculares estén acoplados y detecte si la base de carga está en la posición abierta o cerrada.
• Cámara de seguridad:detección de la posición límite de rotación de la lente
• Puertas de seguridad:puerta abierta o cerrada
• Detectores de humo:detección para anti-manipulación de detectores de humo y paneles de alarma

Los interruptores de detección también se pueden utilizar en una variedad de otras aplicaciones inteligentes, que van desde cámaras digitales para detectar la apertura / cierre de una cubierta, función de acercar / alejar y acoplar y desacoplar lentes a medidores de servicios públicos para evitar la manipulación mediante detectando el retiro de la tapa del medidor.

Sirviendo todos los diseños electrónicos

Para superar los desafíos descritos aquí y cumplir con los requisitos de la industria, los fabricantes de interruptores como C&K ofrecen una amplia selección de interruptores de detección. Los interruptores de detección pequeños y confiables son una solución ideal para todos los diseños electrónicos donde el tamaño de la huella es una preocupación. Los interruptores de detección ofrecen flexibilidad y funcionalidad de diseño con una gama de opciones que permiten dispositivos IoT innovadores e imaginativos.

—Edward Mork es gerente de línea de productos en C&K.

>> Este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, EDN.