Interruptores de detecção minúsculos servem para vários usos em IoT

Os interruptores de detecção estão encontrando espaço em aplicativos de dispositivos inteligentes, graças a seus fator de forma em miniatura, durabilidade e flexibilidade de design.
A Electronic Products lança sua série de componentes eletrônicos de volta ao básico, em parceria com a EDN, com uma introdução às chaves eletromecânicas. Não perca nossa discussão com Roger Bohannan, líder global do segmento de portfólio de produtos do segmento médico da C&K.

Desde 2014, a implementação da tecnologia Internet of Things (IoT) permitiu que dispositivos inteligentes conectados ganhassem força em uma ampla gama de mercados. Muitas tecnologias de casa inteligente estão passando de dispositivos passivos e não conectados para dispositivos ativos e conectados. Seja em casa ou na estrada, os dispositivos domésticos inteligentes permitem o controle avançado dos dispositivos conectados para simplificar nossas vidas e oferecer mais funcionalidade. Muitos desses dispositivos são normalmente suportados por controles ou interruptores eletromecânicos inovadores. À medida que a pegada dentro dos dispositivos IoT fica menor, o mesmo acontece com os componentes de ativação.

De acordo com Markets and Markets, o segmento de IoT está projetado para atingir $ 1.463,2 bilhões em 2027, acima dos $ 250,7 bilhões em 2019, crescendo a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 24,9% durante o período de previsão. Mais especificamente, o tamanho do mercado global de casa inteligente deve crescer de US $ 78,3 bilhões em 2020 para US $ 135,3 bilhões em 2025, a um CAGR de 11,6% durante o período de previsão. O crescimento é impulsionado por vários fatores, como o aumento do número de usuários da Internet, a implementação de monitoramento residencial em locais remotos, o aumento da demanda por economia de energia, a expansão de aparelhos domésticos inteligentes e a crescente preocupação com segurança, proteção e conveniência entre a população em geral.

Tendências e desafios do mercado

O potencial para aplicativos IoT é infinito. A IoT permite o monitoramento remoto, bem como a coleta de dados analíticos. Esses dados podem ser interpretados e usados ​​para obter uma visão de 360 ​​graus dos ativos, o que permite que os OEMs desenvolvam produtos que atendam melhor às necessidades das pessoas. A demanda geral por dispositivos IoT caiu durante a pandemia Covid-19; no entanto, novos dispositivos IoT surgirão, muitos relacionados à melhoria da saúde e da qualidade de vida.

A tendência de miniaturização de dispositivos IoT não é nova. As limitações de espaço do PCB requerem pequenos interruptores de detecção para substituir os interruptores de pressão comumente usados. Os interruptores de pressão são tradicionalmente muito maiores e não adequados para dispositivos do tamanho da palma da mão. Como resultado, cerca de 80% dos aplicativos IoT domésticos inteligentes mencionados acima utilizam interruptores de detecção como um componente central essencial.

Além disso, os fabricantes de dispositivos IoT estão procurando incluir o máximo de funcionalidade e coleta de dados possível para reduzir o espaço ocupado pelos produtos. Isso geralmente leva à necessidade de mais eletrônicos em um pacote pequeno, exigindo mais miniaturização e flexibilidade de design.

O que é uma chave de detecção?

Um interruptor de detecção, também conhecido como interruptor de ‘detector’, é um interruptor eletromecânico em miniatura que detecta (ou sente) qualquer movimento ou ativação em seu atuador feito por um objeto. Debaixo de uma chave de detecção, há terminação de contato pelo qual se houver um sinal elétrico conectado aos terminais da chave de detecção, o sinal elétrico, que tende a ser em miliamperes para microampères, fluirá através dele quando a chave for ligada. Este fluxo através do sinal pode ser conectado a outros dispositivos IoT para acionar uma sequência adicional de instruções que executam tarefas específicas nos dispositivos.

Figura 1 Uma visão da estrutura da chave de detecção mostra suas partes principais. Fonte:C&K

Um interruptor de detecção fornece uma solução flexível para os engenheiros projetarem uma aplicação em que a detecção de 'minuto' seja necessária por meio de um dispositivo de contato móvel. Esses interruptores também são muito robustos, pelo que podem operar em milhares de ciclos de vida repetidamente sem danos. Eles oferecem uma gama de detecção de distância de viagem em um tamanho de pacote pequeno e atendem aos requisitos de design de pequenas dimensões no PCB.

Figura 2 Uma chave de detecção de montagem em superfície em miniatura é vista montada em um PCB. Fonte:C&K

O conceito de chave de detecção foi derivado da chave de pressão tradicional, como uma alternativa menor para a chave de ação de pressão maior que distribui corrente mais alta na faixa de miliamperes para amperes. Uma limitação importante do botão de pressão é seu tamanho, especialmente para dispositivos IoT e outros dispositivos portáteis, à medida que esses dispositivos ficam menores e mais leves. Os switches de detecção em miniatura oferecem economia de espaço de até 50% em comparação com os switches de ação instantânea, tornando-os ideais para aplicações IoT.

Figura 3 O esquema mostra os principais blocos de construção da chave de detecção HDT0001. Fonte:C&K

As chaves de detecção também usam corrente de nível de sinal (tensão CC) para dispositivos IoT e dispositivos eletrônicos domésticos. Os interruptores de detecção de baixa corrente consomem pouca ou nenhuma energia elétrica, tornando-os uma solução ideal para aplicações de tipo de bateria. Nenhuma certificação UL / ENEC é necessária para detectar interruptores.

Combinar sua pegada em miniatura com a flexibilidade de instalação permite que os projetistas coloquem interruptores de detecção em quase qualquer posição, incluindo plano, vertical e de cabeça para baixo. Como resultado, os interruptores de detecção plug-and-play não restringem os designers quando se trata de projetar produtos e soluções.

Além do tamanho compacto, uma chave de detecção oferece muitas vantagens. Ele permite que a linha de produção use máquinas robóticas para uma rápida escolha e colocação e soldagem do switch no PCB. Mais de 90% das chaves de detecção utilizam terminação SMD, o que significa que são inerentemente projetadas para equipamentos pick-and-place. Sem qualquer intervenção humana no processo de fabricação, isso pode garantir que o switch mantenha sua qualidade, eliminando a presença de poluição e sujeira gerada pelo manuseio do switch por dedos humanos.

Como especificar uma chave de detecção

A seleção da chave de detecção correta depende dos requisitos da aplicação. Uma ampla variedade de interruptores de detecção está disponível para atender a quase todas as demandas de aplicativos. As opções a serem consideradas incluem:

Tamanho :Os interruptores de detecção variam de designs padrão (~ 13 mm) a de baixo perfil e micro compactos (~ 6 mm) a ultra-miniaturas (~ 2 mm).

Vida operacional :100.000 a 1 milhão de ciclos

Condições ambientais :Eles variam de versões padrão a seladas com classificação IPxx para ambientes hostis.

Força operacional :35 gramas a 50 gramas

Tipo de atuação :Empurre a aleta, empurre horizontal, empurre vertical e empurre a alavanca angular

Comprimento do atuador :1,4 mm a 2,67 mm

Direção de atuação :Inclui vertical ou horizontal, superior ou lateral e ângulo reto ou esquerdo.

Extensão da viagem :1,05 mm a 3,14 mm

Estilo de rescisão :Inclui SMT, através do orifício, painel e versões de encaixe / chassi e montagem com parafuso para diferentes requisitos de montagem e fixação.

Faixa de temperatura operacional :A faixa de -40 ° C a 85 ° C permite a operação em alguns ambientes hostis.

Normalmente, os interruptores de detecção são de um pólo e, muitas vezes, apenas normalmente abertos ou normalmente fechados. Além disso, quando as chaves de detecção não são vedadas ao processo, existe o risco de penetração de fluxo durante a soldagem. Isso geralmente deve ser considerado durante o processo de fabricação de soldagem do detector ao PCB.

Principais aplicativos

Os interruptores de detecção são comumente usados ​​nos seguintes aplicativos de casa inteligente:

• Robôs de limpeza:usados ​​na detecção da presença de caixa de poeira, bem como na posição da direção da roda do robô.
• Fechaduras inteligentes de portas e janelas:Detecção da fechadura na posição forçada a partir do interior. A porta não pode ser destrancada manualmente pelo lado de fora.
• Fones de ouvido:ative o carregamento quando os fones de ouvido estiverem encaixados e detecte se o carregador está na posição aberta ou fechada.
• Câmera de segurança:detecção da posição limite de rotação da lente
• Portas de segurança:portão aberto ou fechado
• Detectores de fumaça:detecção de anti-adulteração de detectores de fumaça e painéis de alarme

Os interruptores de detecção também podem ser usados ​​em uma variedade de outras aplicações inteligentes, variando de câmeras digitais para detectar a abertura / fechamento de uma tampa, função de zoom in / zoom out e conexão e desacoplamento de lente para medidores de utilidade para anti-violação por detectando a remoção da tampa do medidor.

Servindo todos os designs eletrônicos

Para superar os desafios descritos aqui e atender aos requisitos da indústria, fabricantes de interruptores como a C&K oferecem uma ampla seleção de interruptores de detecção. Chaves de detecção pequenas e confiáveis ​​são a solução ideal para todos os projetos eletrônicos em que o tamanho da pegada é uma preocupação. Os interruptores de detecção oferecem flexibilidade de design e funcionalidade com uma variedade de opções que permitem dispositivos IoT inovadores e criativos.

—Edward Mork é gerente de linha de produtos da C&K.

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, EDN.