Comutatorul. Întrebări frecvente.

8 IULIE 2019

Comutatorul este o componentă elementară, ușor de remarcat într-un circuit. Poate fi considerat cea mai simplă interfață om-mașină. Un comutator e un dispozitiv electromecanic ce acționează pentru realizarea, ruperea sau schimbarea conexiunilor într-un circuit electric. Criteriile de bază în alegerea comutatoarelor sunt: eficiența, durabilitatea și ușurința utilizării ca interfață om-mașină. Multe comutatoare sunt expuse la stresuri din mediul de lucru, ce includ variații extreme de temperatură, umiditate și substanțe chimice, acționări dese, vandalism și utilizarea continuă și grosieră caracteristică mediilor dure, cum ar fi producție industrială, șantiere, domeniile spațial și militar, automate stradale. Comutatorul trebuie să fie robust, sigur și fiabil. Fabricanții oferă o varietate foarte mare de comutatoare, din care proiectantul poate alege variante conforme cerințelor din aplicații.
Comutatorul poate face un circuit deschis sau un scurtcircuit. Simplu. Nu putem trăi fără butoane și comutatoare! La ce e bun un circuit de semnalizare fără comanda utilizatorului? Sau un dispozitiv electric de lucru fără comutator? Ce ar putea fi lumea noastră fără butoane mari roșii, ce nu ar trebui niciodată apăsate? Un comutator poate determina siguranța funcționării întregului dispozitiv sau sistem.

1. De ce alegeți un comutator cu funcție electrică NC/NO?
Un comutator clasic are 1 intrare și 1 ieșire. Poate fi NO (normal deschis) sau NC (normal închis).
Comutatorul NC/NO are 1 intrare și 2 ieșiri și, prin urmare, două acțiuni posibile.

Un singur comutator pentru două operații
La un comutator NC/NO, sunt 2 tipuri de stări la ieșire: una de comutare și alta de non-comutare.
Această dublă funcție e interesantă în multe aplicații, de exemplu: un set de căști push-to-talk.
Un singur comutator permite controlul căștilor și microfonului. Când comutatorul nu este activat, căștile sunt active, poți să auzi interlocutorul. Prin activarea comutatorului, oprești căștile și activezi microfonul, permițând să comunici informații la rândul tău.

APEM MULTIMEC™ 5G. – Comutator tactil din seria Multimec™ cu funcția NO sau NC/NO, momentan, 50mA@24Vdc, contacte max. 30 mΩ din aliaje Ag sau Au, materiale ignifuge cf. UL94V0, IP67, iluminare LED opțională, temp. -40 … +160°C, viață estimată: 10 milioane operații.

Cu funcția NC/NO, comutatorul devine multifuncțional.
În mod normal, funcția NC/NO pentru comutatoa­rele seriei Multimec™ înseamnă că contactul e stabilit când nu e activat. Când comutatorul este activat, se rupe contactul și se face un contact nou.
Comutatorul are trei funcții: NC (make) NO (brake) NC/NO (comutare, de tip SPDT).
Un singur comutator permite 3 configurații electrice: NC, NO și NC/NO. Permite optimizarea proiectării și utilizării echipamentului.

APEM HF Series. HF33S10 Joystick; Three Axis; Hall Effect; 0V-5V Output. – Varianta ERGONOMICS 1: Tehnologie Hall non-contact, aplicații de precizie în medii dure. Configurații: 1, 2 & 3 axe, opțiuni interfață: CAN bus J1939, CANopen, USB 2.0 HID. Senzori duali pentru redundanță. Alimentare: 5V max.50mA, opțional la 24V. Temp. -40°C … +85°C. Viața estimată: 1 milion operații. Carcasa din nailon armat cu fibre de sticlă. Varianta ERGONOMICS 2: ieșire proporțională în tensiune (sarcina min. 1Kohm).

Un nivel superior de siguranță
Un comutator NC/NO oferă funcția de redundanță. Acesta permite verificarea funcționării bune a echipamentului în care e montat. Acesta e un real avantaj în aplicațiile în care siguranța e esențială (echipament medical sau militar).
Miniaturizarea acestei funcții este dificilă, de aceea e rară pe piața comutatoarelor tactile. APEM a dezvoltat o formă specifică a capacului butonului (o cupolă), permițând menținerea circuitului închis atunci când nu se comută.

2. De ce se alege tehnologia efectului Hall?
Oferta de joystick-uri de pe piață este mare și diversificată și nu e ușor să găsim cea mai relevantă tehnologie. Joystick-urile cu efect Hall dau la ieșire o tensiune ce variază în funcție de poziția elementului de acționare. Concret, mișcarea unui magnet plasat sub dispozitivul de acționare modifică câmpul electromagnetic, când maneta este acționată. Un senzor electric amplasat pe un PCB măsoară variația intensității câmpului, calculează precis poziția dispozitivului de acționare și o traduce într-o tensiune de ieșire.

Durata de viață lungă
Tehnologia bazată pe efectul Hall e fără contact (contactless), fără risc de uzură a componentelor.
Joystick-urile ce utilizează această tehnologie au o viață lungă (peste 10 milioane de cicluri) și sunt adaptate pentru aplicații industriale repetitive cu un număr mare de cicluri (control 24h/24h).

Raport favorabil calitate/preț
Având puține componente, joystick-urile cu efect Hall sunt ușor de asamblat. Se produc prin montaj rapid și muncă redusă.
Au un raport excelent calitate/preț pentru proiectele industriale cu volum mare, comparativ cu tehno­logiile de contact scumpe, cum ar fi joystick-urile potențiometrice.

https://www.apem.com/int/hf-series-42.html

Proiectarea ergonomică adaptată
Datorită arhitecturii specifice (câteva componente, fără contact), joystick-urile cu efect Hall sunt foarte rezistente la vibrații puternice și combină greutatea redusă cu adâncimea scăzută a panoului.
De aceea, ele sunt des alese pentru aplicații industriale integrate (vehicule, telecomenzi) caracterizate de spațiu redus și medii dure (șocuri, vibrații, căderi).

APEM AV SERIES – 30 – NC/NO – ILLUMINATED. Buton de securitate, diametru 30 mm, contact momentan NO/NC, 1A@30Vdc, inel iluminat cu LED la 12V în 7 culori, robustețe IK06 (1 joule), IP67 frontal, contact max. 100 mΩ, viața electrică 250.000 cicluri, viața mecanică 1 milion operații, temp. -30°C … +85°C.

Siguranță mai mare
Pentru a spori siguranța utilizatorilor, APEM a dezvoltat o gamă de joystick-uri cu efect Hall, “duble heart”. Aceste joystick-uri au semnale de ieșire redundante. Semnalul este dublat pe fire independente. Această metodă permite detectarea oricărei erori de funcționare (tensiunea de ieșire din afara domeniului de referință) și trece automat joystick-ul în modul “off”. Joystick-urile cu efect Hall au, de asemenea, o imunitate electromagnetică foarte bună.

3. Ce este IK – rata de rezistență la impact mecanic?
Evaluarea IK a devenit o clasificare specifică pentru măsurarea rezistenței la impact mecanic a produsului, începând cu anul 1995. Este legată de standardul european EN 62-262.

Principii
Această evaluare poate fi decisivă în alegerea unui produs. Nu evaluează viața mecanică, ci capa­citatea unui produs de a se confrunta cu agresiuni mecanice din mediu. Prin urmare, este o caracteristică esențială pentru orice produs destinat bunurilor de consum.
Rezistența la impact – IK e evaluată printr-un test specific efectuat cu un tester de impact, de tip ciocan pendular.

Protecția față de impact
În funcție de nivelul de rezistență evaluat în timpul testului, un cod IK este atribuit produsului, variind de la IK0 la IK10, și indică nivelul de energie pe care produsul îl poate absorbi.
Laboratorul de testare integrat al APEM efectuează teste de rezistență la impact IK în conformitate cu specificațiile standardului EN-62-262.

Ratingurile IK sunt o clasificare numerică internațională care indică gradele de protecție externă oferite de carcase sau alte componente electromecanice, utilizate pentru echipamente electrice față de impacturi mecanice.
Acesta oferă un mijloc de specificare a capacității unei incinte pentru protejarea conținutului său față de impacturile externe în conformitate cu IEC 62262: 2002 și IEC 60068-2-75: 1997.

IK00 – Fără protecție
IK01 – Protejat față de 0,14 jouli de impact (echivalent la masa de 0,25 kg, căzută de la 56 mm deasupra suprafeței afectate)
IK02 – Protejat față de 0,2 jouli de impact (echivalent la masa de 0,25 kg, căzută de la 80 mm deasupra suprafeței afectate)
IK03 – Protejat față de 0,35 jouli de impact (echivalent la masa de 0,2kg, căzută de la 140mm deasupra suprafeței afectate)
IK04 – Protejat față de 0,5 jouli de impact (echivalent la masa de 0,25 kg, căzută de la 200 mm deasupra suprafeței afectate)
IK05 – Protejat față de 0,7 jouli de impact (echivalent la masa de 0,25 kg, căzută de la 280 mm deasupra suprafeței afectate)
IK06 – Protejat față de 1 joule de impact (echivalent la masa de 0,25 kg, căzută de la 400 mm deasupra suprafeței afectate)
IK07 – Protejat față de 2 jouli de impact (echivalent la masa de 0,5 kg, căzută de la 400 mm deasupra suprafeței afectate)
IK08 – Protejat față de 5 jouli de impact (echivalent la masa de 1,7 kg, căzută de la 300 mm deasupra suprafeței afectate)
IK09 – Protejat față de 10 jouli de impact (echivalent la masa de 5 kg, căzută de la 200 mm deasupra suprafeței afectate)
IK10 – Protejat față de 20 de jouli de impact (echivalent la masa de 5kg care a căzută de la 400mm deasupra suprafeței afectate).

APEM IM12 GN din seria IM. Mecanism Snap-action, are feedback acustic și tactil. Design ca seria I. Protecție frontală IP67. Durată de viață mecanică la curent redus: 1 milion operații.

4. Mecanism de acțiune instantanee (snap-action) și rezistența la șoc
Un întrerupător destinat mediilor dure, trebuie să aibă nivelul său de rezistență la șocuri și vibrații. Rezistența la șoc măsoară fiabilitatea contactelor electrice și mai ales capacitatea de a menține funcția electrică în cazul șocurilor sau vibrațiilor puternice. Standardul IEC 512-4c/4d definește testele de măsurare a nivelului de rezistență la șoc prin evaluarea capacității comutatorului de a rezista accelerațiilor și decelerărilor puternice succesive.

Principii
Două lucruri trebuie evaluate pentru a alege comutatorul corect:
1. Presiunea de contact: cu cât este mai mare, cu atât va avea un nivel mai bun de rezistență la șoc și vibrații.
2. Greutatea comutatorului: mecanismele ușoare au o rezistență mai bună la șoc, fiindcă au inerție mică.

Mecanismul de “acțiune instantanee” combină aceste 2 caracteristici. E un mecanism de rupere rapidă fără starea intermediară. Comutarea se obține prin deformarea unui arc sau prin mișcarea unui contact la acționare.

Mecanismul de “acționare instantanee” combină o forță de lucru standard și o presiune ridicată de contact. Astfel, în caz de șocuri sau de vibrații puter­nice, nu există riscul de întrerupere / realizare de contact, fără acționare. Pentru a fi ușor deformabil, contactul în mișcare este subțire și ușor și aceste două caracteristici îl fac în mod intrinsec rezistent la șocuri (inerție redusă).

Accesorii pentru comutatoare MEC

Încercări
Două teste permit verificarea conformității la standardul IEC 512-4c/4d.
Testul vibrațiilor pe o masă vibrată cu o configurație precisă și vibrații în 2 sau 3 direcții.
Testul de șoc cu un dispozitiv de simulare a căderii produsului testat. Valoarea decelerării la care e supus produsul, cu accelerația 50 g.

5. Cum aleg terminalele unui comutator?
Opțiunea terminalului depinde de aplicația în care este utilizat comutatorul.

Terminale pentru PCB
Terminalele trec prin găuri: bornele trec prin PCB și sunt fixate în spate cu aliaj de lipit cu staniu (lipire manuală sau valuri). Deși oferă o fixare rezistentă, această opțiune este mai puțin folosită astăzi. Acest tip de terminale este păstrat pentru serii mici sau prototipuri. Dar, puteți alege terminalele SMT pentru montare pe suprafață. Terminalele sunt fixate pe o pastă de lipit, apoi sunt încălzite pentru a asigura fixarea și interfața electrică. Avantajul acestei tehnici este că reduce distanța dintre componente și permite miniaturizarea echipamentului.

Terminale de lipit / Conectare rapidă / Șuruburi
Este soluția cea mai comună.
Terminale de lipit
Sunt tipul cel mai utilizat. Întrerupătorul este prevăzut cu știfturi, la care firele sunt lipite înainte de montarea panoului.
Aceasta înseamnă o etapă suplimentară, manuală, în montarea produsului. Din acest motiv, acest tip de terminal nu este utilizat pentru lucrări de producție mari. Cu toate acestea, rămâne cea mai bună soluție pentru nivele de curent ridicat (o conexiune mai bună = o disipare mai bună).
Terminale de conectare rapidă normalizate
O conexiune male-female disponibilă în 4 lățimi standard: 1.57, 2.8, 4.7 și 6.35 mm.
Această conexiune foarte practică e utilizată atunci când trebuie conectat un număr mic de fire. Este cu siguranță cel mai cerut tip. Cu toate acestea, este interzisă în anumite aplicații, cum ar fi transportul feroviar datorită rezistenței reduse la vibrații și tracțiuni.
Terminale pentru șuruburi
Este un tip de conexiune practică și rezistentă, fie cu șurub + suport sau cu șurub simplu. Concret, firele sunt poziționate în interiorul bornei și fixate cu ajutorul unui șurub.

Terminale cu fire flexibile
Comutatorul este echipat direct cu fire, care pot fi grupate sub forma unui cablu. Acest tip de terminale este preferat în cazul unei etanșări totale necesară în spatele panoului.

Terminale de tip conector
Firele sunt încorporate în comutator fie prin topire la presiune joasă, fie prin rășină epoxidică, mărind astfel etanșarea comutatorului.
În acest caz, conectorul este integrat în comutator, permițând conectarea directă la echipament. Se simplifică asamblarea finală.
Această opțiune este utilizată în multe domenii și devine aproape obligatorie în aplicațiile de transport. Uneori, întrerupătoarele APEM nu au terminale standard. În acest caz, se oferă carcase de conectoare pentru montarea pe terminale normale de conectare rapidă.

Alte întrebări frecvente și răspunsuri legate de produsele APEM:  https://www.apem.com/int/content/category/9-faqs-index?id_cms_category=9

Constantin Savu
Director General Ecas Electro

ECAS Electro | https://www.ecas.ro

ECAS Electro este distribuitor autorizat al al produselor APEM

Detalii comerciale: birou.vanzari@ecas.ro
Detalii tehnice: Ing. Emil Floroiu | emil@floroiu.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre