Les minuscules commutateurs de détection servent à de multiples usages dans l'IoT

Les commutateurs de détection trouvent leur place dans les applications d'appareils intelligents, grâce à leur facteur de forme miniature, durabilité et flexibilité de conception.

Electronic Products lance sa série de composants électroniques de base, en partenariat avec EDN, avec une introduction aux commutateurs électromécaniques. Ne manquez pas notre discussion avec Roger Bohannan, leader mondial du segment du portefeuille de produits du segment médical de C&K.

Depuis 2014, la mise en œuvre de la technologie Internet des objets (IoT) a permis aux appareils connectés intelligents de gagner du terrain sur un large éventail de marchés. De nombreuses technologies de maison intelligente passent d'appareils passifs non connectés à des appareils actifs et connectés. Que ce soit à la maison ou sur la route, les appareils domestiques intelligents permettent un contrôle avancé des appareils connectés pour nous simplifier la vie et offrir plus de fonctionnalités. Bon nombre de ces dispositifs sont généralement pris en charge par des commandes ou des commutateurs électromécaniques innovants. À mesure que l'empreinte à l'intérieur des appareils IoT diminue, les composants d'activation doivent également l'être.

Selon Markets and Markets, le segment IoT devrait atteindre 1 463,2 milliards de dollars d'ici 2027, contre 250,7 milliards de dollars en 2019, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 24,9 % au cours de la période de prévision. Plus précisément, la taille du marché mondial de la maison intelligente devrait passer de 78,3 milliards de dollars en 2020 à 135,3 milliards de dollars d'ici 2025, à un TCAC de 11,6% au cours de la période de prévision. La croissance est due à divers facteurs, tels que le nombre croissant d'utilisateurs d'Internet, la mise en œuvre de la surveillance à domicile dans des endroits éloignés, la demande croissante d'économies d'énergie, l'expansion des gadgets pour la maison intelligente et les préoccupations croissantes concernant la sûreté, la sécurité et la commodité. parmi la population générale.

Tendances et défis du marché

Le potentiel des applications IoT est infini. L'IoT permet la surveillance à distance ainsi que la collecte de données analytiques. Ces données peuvent être interprétées et utilisées pour obtenir une vue à 360 degrés des actifs, ce qui permet aux OEM de développer des produits qui répondent mieux aux besoins des gens. La demande générale d'appareils IoT a chuté pendant la pandémie de Covid-19 ; cependant, de nouveaux appareils IoT feront leur apparition, dont beaucoup sont liés à l'amélioration de la santé et de la qualité de vie.

La tendance à la miniaturisation des appareils IoT n'est pas nouvelle. Les limitations d'espace sur les circuits imprimés nécessitent de petits commutateurs de détection pour remplacer les commutateurs instantanés couramment utilisés. Les commutateurs instantanés sont traditionnellement beaucoup plus gros et ne conviennent pas pour s'adapter à des appareils de la taille d'une paume. En conséquence, environ 80 % des applications IoT pour la maison intelligente mentionnées ci-dessus utilisent des commutateurs de détection comme composant de base essentiel.

En outre, les fabricants d'appareils IoT cherchent à inclure autant de fonctionnalités et de collecte de données que possible dans la réduction de l'empreinte des produits. Cela conduit souvent au besoin de plus d'électronique dans un petit boîtier, nécessitant une miniaturisation et une flexibilité de conception supplémentaires.

Qu'est-ce qu'un commutateur de détection ?

Un interrupteur de détection, également appelé interrupteur « détecteur », est un interrupteur électromécanique micro-miniature qui détecte (ou détecte) tout mouvement ou activation sur son actionneur effectué par un objet. Sous un commutateur de détection, il y a une terminaison de contact par laquelle s'il y a un signal électrique connecté aux bornes du commutateur de détection, le signal électrique, qui a tendance à être en milliampères à microampères, le traversera lorsque le commutateur a été allumé. Ce signal de flux peut être connecté à d'autres appareils IoT pour déclencher une séquence supplémentaire d'instructions qui effectuent des tâches spécifiques sur les appareils.

Figure 1 Une vue de la structure du commutateur de détection montre ses principales parties. Source :C&K

Un commutateur de détection offre une solution flexible aux ingénieurs pour concevoir une application dans laquelle une détection « minute » est requise via un dispositif à contact mobile. Ces commutateurs sont également très robustes, ce qui leur permet de fonctionner de manière répétée dans des milliers de cycles de vie sans dommage. Ils offrent une gamme de détection de distance de déplacement dans un boîtier de petite taille et répondent aux exigences de conception de faible encombrement sur le PCB.

Figure 2 Un micro-interrupteur de détection à montage en surface est vu monté sur un PCB. Source :C&K

Le concept d'un interrupteur de détection est dérivé de l'interrupteur à déclic traditionnel, en tant qu'alternative plus petite au commutateur à action instantanée plus grand qui distribue un courant plus élevé en milliampères vers une plage d'ampères. Une limitation clé de l'interrupteur instantané est sa taille, en particulier pour les appareils IoT et autres appareils portables, car ces appareils deviennent plus petits et plus légers. Les commutateurs de détection miniatures offrent des économies d'espace allant jusqu'à 50 % par rapport aux commutateurs à action instantanée comparables, ce qui les rend idéaux pour les applications IoT.

Figure 3 Le schéma montre les principaux éléments constitutifs du commutateur de détection HDT0001. Source :C&K

Les commutateurs de détection utilisent également le courant de niveau de signal (tension continue) pour les appareils IoT et les appareils électroniques domestiques. Les commutateurs de détection à faible courant consomment peu ou pas d'énergie électrique, ce qui en fait une solution idéale pour les applications de type batterie. Aucune certification UL/ENEC n'est nécessaire pour détecter les commutateurs.

La combinaison de son empreinte miniature avec une flexibilité d'installation permet aux concepteurs de placer des commutateurs de détection dans presque toutes les positions, y compris à plat, verticalement et à l'envers. Par conséquent, les commutateurs de détection plug-and-play ne contraignent pas les concepteurs lorsqu'il s'agit de concevoir des produits et des solutions.

En plus de sa taille compacte, un interrupteur de détection offre de nombreux avantages. Il permet à la ligne de production d'utiliser des machines robotisées pour un prélèvement et un placement rapides et le soudage du commutateur sur le PCB. Plus de 90 % des commutateurs de détection utilisent une terminaison SMD, ce qui signifie qu'ils sont intrinsèquement conçus pour les équipements pick-and-place. Sans aucune intervention humaine dans le processus de fabrication, cela peut garantir que l'interrupteur conserve sa qualité, éliminant la présence de pollution et de saleté générées par la manipulation de l'interrupteur à travers les doigts humains.

Comment spécifier un commutateur de détection

La sélection du bon commutateur de détection dépend des exigences de l'application. Une large gamme de commutateurs de détection est disponible pour répondre à presque toutes les demandes d'application. Les options à considérer incluent :

Taille  : La gamme de commutateurs de détection va des conceptions standard (~13 mm) à profil bas et micro compact (~6 mm) à ultra-miniature (~2 mm).

Durée de vie :100 000 à 1 million de cycles

Conditions environnementales :Ils vont des versions standard aux versions étanches IPxx pour les environnements difficiles.

Force opérationnelle :35 grammes à 50 grammes

Type d'actionnement  : poussez aileron, poussez horizontalement, poussez verticalement et poussez le levier angulaire

Longueur de l'actionneur :1,4 mm à 2,67 mm

Direction d'actionnement  : Il comprend la verticale ou l'horizontale, le haut ou le côté, et l'angle droit ou gauche.

Plage de déplacement :1,05 mm à 3,14 mm

Style de terminaison :Il comprend des versions CMS, à trou traversant, à panneau et à encliquetage/châssis et à montage à vis pour différentes exigences de montage et de fixation.

Plage de température de fonctionnement :La plage de -40°C à 85°C permet un fonctionnement dans certains environnements difficiles.

En règle générale, les interrupteurs de détection sont unipolaires et souvent uniquement normalement ouverts ou normalement fermés. De plus, lorsque les interrupteurs de détection ne sont pas scellés, il existe un risque de pénétration du flux lors du soudage. Cela doit généralement être pris en compte lors du processus de fabrication consistant à souder le détecteur au PCB.

Applications clés

Les commutateurs de détection sont couramment utilisés dans les applications de maison intelligente suivantes :

• Robots de nettoyage :utilisés dans la détection de la présence du bac à poussière ainsi que la position de la direction de la roue du robot.
• Serrures intelligentes pour portes et fenêtres :Détection de la serrure en position forcée de l'intérieur. La porte ne peut pas être déverrouillée manuellement de l'extérieur.
• Écouteurs :activez la charge lorsque les écouteurs sont sur la station d'accueil et détectez si la station de charge est en position ouverte ou fermée.
• Caméra de sécurité :détection de la position limite de rotation de l'objectif
• Portails de sécurité :portail ouvert ou fermé
• Détecteurs de fumée :détection anti-effraction des détecteurs de fumée et des panneaux d'alarme

Les commutateurs de détection peuvent également être utilisés dans une variété d'autres applications intelligentes, allant des appareils photo numériques pour détecter l'ouverture/fermeture d'un couvercle, la fonction de zoom avant/zoom arrière et la fixation et le retrait de l'objectif aux compteurs utilitaires pour l'anti-falsification par détection du retrait du couvercle du compteur.

Au service de toutes les conceptions électroniques

Afin de surmonter les défis décrits ici et de répondre aux exigences de l'industrie, les fabricants de commutateurs comme C&K proposent une large sélection de commutateurs de détection. Les commutateurs de détection petits et fiables sont une solution idéale pour toutes les conceptions électroniques où la taille de l'empreinte est une préoccupation. Les commutateurs Detect offrent une flexibilité de conception et des fonctionnalités avec une gamme d'options qui permettent des appareils IoT innovants et imaginatifs.

—Edward Mork est responsable de la ligne de produits chez C&K.

>> Cet article a été initialement publié sur notre site frère, EDN.