Mini-interrupteurs de détection alimentant la prochaine génération d'appareils IoT

Les mini-interrupteurs de détection deviennent des composants essentiels dans les appareils intelligents, offrant une taille compacte, une performance robuste et des options de conception polyvalentes.

Electronic Products, en partenariat avec EDN, a lancé sa série de composants électroniques back-to-basics mettant en vedette les interrupteurs électromécaniques. Notre interview avec Roger Bohannan, leader mondial du segment pour le portefeuille médical de C&K, est une lecture incontournable.

Depuis 2014, la technologie IoT a propulsé les appareils intelligents dans la vie quotidienne, transformant des gadgets passifs en solutions interactives et connectées. Qu'il s'agisse de la maison ou de la route, ces appareils offrent un contrôle avancé, simplifiant nos vies tout en ajoutant des fonctionnalités. Ils s'appuient sur des contrôles électromécaniques innovants, et à mesure que les empreintes des appareils rétrécissent, les composants habilitants doivent en faire de même.

Selon Markets and Markets, le segment IoT devrait atteindre 1 463,2 milliards de dollars d'ici 2027, contre 250,7 milliards en 2019, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 24,9 % sur la période de prévision. Le marché mondial de la maison intelligente devrait croître de 78,3 milliards de dollars en 2020 à 135,3 milliards d'ici 2025, à un TCAC de 11,6 % sur la même période. Les moteurs incluent la pénétration croissante d'Internet, la surveillance à distance de la maison, la demande d'économies d'énergie, l'expansion des gadgets maison intelligente et les préoccupations croissantes en matière de sécurité, de sûreté et de commodité.

Tendances et défis du marché

Le potentiel pour les applications IoT est illimité. La surveillance à distance et l'analytique de données donnent aux OEM une vue à 360° des actifs, permettant des produits qui répondent mieux aux besoins des consommateurs. Bien que la demande globale pour les appareils IoT ait baissé pendant la pandémie de COVID-19, de nouvelles catégories — en particulier celles améliorant la santé et la qualité de vie — continuent d'émerger.

La miniaturisation reste une tendance centrale. Les contraintes d'espace sur les PCB exigent de petits interrupteurs de détection pour remplacer les interrupteurs à bascule conventionnels, trop grands pour les appareils de la taille d'une paume. Par conséquent, environ 80 % des applications IoT de maison intelligente s'appuient sur les interrupteurs de détection comme composant principal.

Les fabricants poussent également pour une fonctionnalité plus élevée et une collecte de données dans des empreintes qui rétrécissent, stimulant une miniaturisation et une flexibilité de conception supplémentaires.

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

Un interrupteur de détection, également appelé détecteur, est un dispositif électromécanique micro-miniature qui détecte le mouvement ou l'activation sur son actionneur. Lorsqu'il est alimenté, un signal de faible courant (en milliampères à microampères) traverse ses contacts, permettant à d'autres appareils IoT de déclencher des actions supplémentaires.

Figure 1 : Vue structurelle d'un interrupteur de détection. Source : C&K

Les interrupteurs de détection offrent une solution flexible pour les ingénieurs ayant besoin d'une détection minute avec un dispositif à contact mobile. Ils sont hautement robustes, fonctionnant pendant des milliers de cycles sans dommage, et offrent une gamme de distances de course dans un petit boîtier qui répond aux exigences d'empreinte PCB serrées.

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

Originaire de l'interrupteur à bascule traditionnel, l'interrupteur de détection offre une alternative plus petite au plus grand interrupteur à action instantanée qui gère des milliampères à des ampères de courant. Les interrupteurs à bascule sont limités par la taille, en particulier pour les appareils portables et IoT. Les mini-interrupteurs de détection économisent jusqu'à 50 % d'espace par rapport aux interrupteurs à action instantanée comparables, les rendant idéaux pour les applications IoT.

Figure 3 : Schématique de l'interrupteur de détection HDT0001. Source : C&K

Les interrupteurs de détection fonctionnent à de faibles niveaux de courant de signal (tension DC), consommant une énergie électrique minimale — parfaits pour les appareils alimentés par batterie. Aucune certification UL/ENEC n'est requise.

Leur empreinte miniature et leur installation flexible permettent aux concepteurs de placer les interrupteurs de détection dans presque n'importe quelle orientation — à plat, vertical ou à l'envers — les rendant véritablement plug-and-play.

Avec un haut pourcentage d'interrupteurs de détection utilisant la terminaison en montage surface, le pick-and-place robotique et le brasage peuvent être employés pour un assemblage rapide et propre, réduisant la contamination due à la manipulation manuelle.

Comment spécifier un interrupteur de détection

Le choix du bon interrupteur de détection dépend des besoins de l'application. Les spécifications clés incluent :

• Taille : Du standard (~13 mm) au profil bas (~6 mm) et ultra-miniature (~2 mm).
• Durée de vie opérationnelle : 100 000 à 1 million de cycles.
• Conditions environnementales : Standard aux versions étanches IP pour environnements difficiles.
• Force d'actionnement : 35 g à 50 g.
• Type d'actionnement : Poussoir-fin, poussoir-horizontal, poussoir-vertical, poussoir-levier-angulaire.
• Longueur de l'actionneur : 1,4 mm à 2,67 mm.
• Direction d'actionnement : Verticale ou horizontale, haut ou côté, angle droit ou gauche.
• Plage de course : 1,05 mm à 3,14 mm.
• Style de terminaison : Options CMS, traversant, panneau, encliquetable/châssis ou montage par vis.
• Plage de température de fonctionnement : –40 °C à 85 °C.

Les interrupteurs de détection sont généralement unipolaires, normalement ouverts ou normalement fermés. S'ils ne sont pas scellés pour le processus, la pénétration de flux pendant le brasage doit être considérée.

Applications clés

Les interrupteurs de détection sont largement utilisés dans les appareils de maison intelligente tels que :

• Robots de nettoyage : détection de la présence du bac à poussière et de la direction des roues.
• Serrures intelligentes de portes et fenêtres : détection de position forcée depuis l'intérieur.
• Écouteurs : activation de la charge lorsqu'ils sont dockés et détection de la position du dock.
• Caméras de sécurité : détection des limites de rotation de l'objectif.
• Portails de sécurité : indication d'état ouvert ou fermé.
• Détecteurs de fumée : détection anti-sabotage pour les panneaux.

Ils trouvent également une utilisation dans les appareils photo numériques (ouverture/fermeture du couvercle, zoom, fixation d'objectif) et les compteurs de services publics pour l'anti-sabotage en détectant le retrait du couvercle.

Servir tous les designs électroniques

Pour répondre à ces défis de l'industrie, des fabricants comme C&K fournissent une large gamme d'interrupteurs de détection. Leurs facteurs de forme petits, fiables et leurs options étendues permettent aux concepteurs de créer des appareils IoT innovants qui s'adaptent à toute empreinte.

— Edward Mork, Responsable de ligne de produits, C&K.

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