Lo que hay que saber sobre los interruptores

Los interruptores son parte de nuestra vida cotidiana, pues ofrecen variedad y ubicuidad. Los hay de innumerables formas, desde minúsculos botones hasta enormes mandos, y abarcan todo un espectro de funciones. Esta diversidad, en la que influyen factores como el funcionamiento mecánico o eléctrico y el control manual o electrónico, puede reducirse a menudo a preferencias personales en cuanto a estética e interfaces de usuario.

Aunque los interruptores electrónicos, basados en tecnologías como BJT, MOSFET, IGBT y otros diseños de semiconductores, están recibiendo cada vez más atención debido a la reducción de costos y a la ampliación de sus características, los interruptores accionados mecánicamente siguen siendo la solución de conmutación por excelencia. En este artículo nos adentraremos en los conceptos básicos de los interruptores, con especial atención a los modelos accionados y operados físicamente, para entender cómo tienden puentes entre la forma y la función.

Conceptos básicos sobre interruptores

El punto de partida para seleccionar cualquier interruptor requiere comprender los conceptos de polos y tiros. En pocas palabras, los polos indican el número de circuitos que puede controlar un interruptor, mientras que los tiros indican el número de contactos que puede seleccionar el interruptor. Esta noción se comprende mejor mediante representaciones visuales directas.

Figura 1: Esquema del interruptor SPST NO (unipolar y unidireccional, normalmente abierto). (Fuente de la imagen: Same Sky)

En el caso de los interruptores unipolares y unidireccionales, también denominados SPST, ofrecen control sobre un único circuito, ya que el interruptor es capaz de abrir y cerrar un único contacto. Ahora, contrastémoslo con un interruptor que posee una configuración unipolar pero de doble tiro, conocido como SPDT (Polo único, doble vía) SPDT (Polo simple, doble vía).

Figura 2: Esquema del interruptor SPDT. (Fuente de la imagen: Same Sky)

En el interruptor SPDT, sigue habiendo un circuito solitario bajo control, pero el interruptor puede alternar entre dos contactos distintos. En el ámbito de los SPDT, el interruptor no se limita al mero acto de abrir y cerrar un circuito sino, más bien, a la reorientación del propio circuito.

Figura 3: Esquema del interruptor DPDT. (Fuente de la imagen: Same Sky)

Cuando se trata de un interruptor de doble polo y dos tiros (DPDT), un solo interruptor asume el control de dos circuitos, y cada interruptor que lo compone navega entre dos contactos. Aunque SPST, SPDT, DPST y DPDT representan las configuraciones de interruptor más frecuentes, no existe ninguna restricción teórica sobre el número de polos y tiros que puede poseer un interruptor. Cuando hay más de dos polos o lanzamientos, las etiquetas numéricas sustituyen a la "S" o la "D". Por ejemplo, un interruptor de cuatro polos y cinco tiros puede ser etiquetado como 4P5T por su fabricante. Del mismo modo, una pértiga doble con seis lanzamientos podría representarse como DP6T.

Consideraciones sobre la selección de interruptores

Aparte de los polos y los tiros, hay otras especificaciones de los interruptores que deben tenerse en cuenta durante el proceso de selección. La siguiente lista incluye algunas de las características más comunes, pero no es en absoluto exhaustiva.

• Tamaño: Como ya se ha dicho, los interruptores tienen muchas formas y tamaños. Desde interruptores más pequeños que un grano de arroz hasta otros demasiado grandes para moverlos a mano, el tamaño suele depender de la aplicación prevista. En los entornos industriales, los interruptores suelen ser más grandes cuando se utilizan guantes o es difícil realizar movimientos finos, mientras que en los dispositivos compactos integrados se suele buscar el interruptor más pequeño posible.
• Estado predefinido: La mayoría de los interruptores carecen de un estado predefinido, pero existen interruptores momentáneos, que suelen presentar un estado preestablecido, Normalmente abierto (NO) o Normalmente cerrado (NC).
• Posiciones: Este parámetro dicta la cantidad de interruptores incorporados dentro de una unidad solitaria. Puede haber casos en los que este concepto se intercambie erróneamente con el de "lanzamientos", pero es crucial reconocer que las posiciones significan interruptores discretos dentro de la misma unidad, cada uno capaz de un actuador independiente.
• Montaje: Como cualquier componente electrónico, los interruptores ofrecen una gran variedad de configuraciones de montaje. Los estilos de montaje en superficie y pasante suelen asociarse a interruptores más pequeños en placas de circuito impreso, mientras que los de montaje en panel y en riel DIN tienden a ser más grandes. Una consideración fundamental tanto en el montaje en superficie como en el montaje con taladro pasante es el parámetro conocido como "paso", que significa la distancia de separación de los terminales. En el contexto de los interruptores de orificio pasante, el paso es de especial importancia, ya que el paso adecuado permite su uso con tableros de prueba.

Figura 4: Uso del interruptor de agujero pasante en un tablero de prueba. (Fuente de la imagen: Same Sky)

• Actuador: Además de distinguir entre accionamiento manual y electrónico, los interruptores ofrecen varios métodos de accionamiento. Esto podría incluir el actuador a mano o utilizando pequeños destornilladores o herramientas. Sin embargo, la opción más común será elegir entre un nivel de actuador elevado o plano.
• Intensidad y voltaje nominales: Los interruptores presentan un amplio espectro de valores nominales de voltaje y corriente, desde unos pocos voltios y amperios hasta cientos o incluso miles. Es imperativo verificar siempre que un interruptor puede adaptarse tanto a la corriente como al voltaje de la aplicación prevista.
• Factores medioambientales: Normalmente se refiere a la protección de ingreso o clasificación IP utilizada para indicar el nivel de protección de un interruptor contra el polvo y los líquidos. Sin embargo, algunos interruptores pueden tener una mayor sensibilidad a las vibraciones o características antivandálicas.

Tipos de interruptores mecánicos

Los tipos de interruptor que se indican a continuación son de accionamiento mecánico y suelen encontrarse, aunque no exclusivamente, en sistemas pequeños, portátiles o integrados.

• Interruptores DIP: Disponibles en paquetes de orificio pasante o de montaje en superficie, los interruptores DIP suelen ser una matriz de interruptores SPST. Encajan bien en tableros de prueba y en productos acabados, permitiendo selecciones semipermanentes. Se presentan en forma de piano, deslizante y giratoria y se utilizan para ajustar opciones en dispositivos, especialmente en aplicaciones industriales y kits de desarrollo. Los interruptores DIP ofrecen más opciones que los puentes y son fáciles de usar, pero no para ajustes frecuentes.

Figura 5: ejemplo de interruptor DIP. (Fuente de la imagen: Same Sky)

• Interruptores DIP giratorios: Como subconjunto de los interruptores DIP, tienen un formato giratorio para seleccionar opciones discretas (normalmente de 4 a 16 posiciones) y presentan una perilla plana o elevada. Al igual que los interruptores DIP lineales, están disponibles en opciones de taladro pasante o montaje en superficie. Sin embargo, a diferencia de los interruptores DIP lineales, pueden emitir en BCD o hexadecimal. Aunque son compactas y fáciles de usar, ofrecen una sola salida y no están pensadas para un uso continuo.

Figura 6: Ejemplo de interruptor DIP giratorio. (Fuente de la imagen: Same Sky)

• Interruptores deslizantes: Comúnmente reconocidos como interruptores de potencia, los interruptores deslizantes se accionan deslizando un actuador. Suelen ser SPST y pueden soportar un uso frecuente. Aunque algunos tienen varios postes o lanzamientos, esto puede dificultar el posicionamiento preciso. Aunque tienen mayor capacidad que los interruptores DIP, siguen siendo de baja potencia y suelen montarse en superficie o a través de orificios en placas de circuito impreso. Ocasionalmente, sirven como interruptores DIP más accesibles en electrónica de consumo, aunque equilibrar la facilidad de uso con evitar el actuador accidental puede ser un reto.

Figura 7: Ejemplo de interruptor deslizante. (Fuente de la imagen: Same Sky)

• Interruptores táctiles: Conocidos por su perceptible clic, los interruptores táctiles son pequeños botones momentáneos diseñados para señales de voltaje bajo y corriente baja. Compensan sus modestas capacidades electrónicas con robustez, ofreciendo largos ciclos de vida de cientos de miles o incluso decenas de millones. Aunque suelen ser unipolares, también pueden tener varios tiros y altos grados de protección IP. Su uso generalizado en electrónica de consumo, como mandos de juegos, mandos a distancia, puertas de garaje y diversas aplicaciones industriales, subraya su popularidad debido a su pequeño tamaño y durabilidad.

Figura 8: Ejemplo de interruptor táctil. (Fuente de la imagen: Same Sky)

• Interruptores de tecla basculante: Los interruptores de tecla basculante pivotan en el centro para alternar entre dos opciones, normalmente no son momentáneos. Suelen servir como interruptores de potencia para circuitos de alta tensión y algunos llevan iluminación LED o de bombilla incandescente para indicar el estado del interruptor. Pueden tener clasificación IP para entornos difíciles. Su interfaz y accionamiento sencillos los hacen populares en la electrónica de consumo, a pesar de un coste ligeramente superior debido a su tamaño y características. En entornos industriales, complementan a los interruptores de codillo y pueden tener cubiertas para evitar el accionamiento accidental.

Figura 9: Ejemplo de interruptor de tecla basculante. (Fuente de la imagen: Same Sky)

• Interruptores pulsadores: Los interruptores pulsadores, a menudo llamados botones o pulsadores, se caracterizan por un sencillo accionamiento de entrada y salida. Pueden ser momentáneos, tener formas diversas y a menudo llevan LED integrados para iluminar o indicar el estado del interruptor. Manejan un amplio rango de voltajes y corrientes, y suelen montarse en placas de circuito impreso o paneles. Su facilidad de uso es idónea para zonas públicas con usuarios constantes. Los pulsadores se pueden hacer resistentes, con series antivandálicas y altas clasificaciones IP, ideales para entornos difíciles como ascensores o metros. Sin embargo, su tamaño, las opciones de LED y los materiales pueden suponer costes más elevados en comparación con modelos de interruptores pulsadores más sencillos y pequeños.

Figura 10: Ejemplo de interruptor pulsador. (Fuente de la imagen: Same Sky)

• Interruptores de codillo: Los interruptores de codillo son reconocidos por su palanca extendida, lo que los hace adecuados para el uso de guantes o situaciones con control motor fino limitado. La palanca prominente ofrece una respuesta visual clara, eliminando la necesidad de LED adicionales, y sus grandes movimientos garantizan una conmutación inconfundible. Los hay de varios polos y tiros, aunque es menos común configurarlos como interruptores momentáneos. Los interruptores de codillo son muy apreciados por su fácil accionamiento, rápida respuesta e integración de seguridad, lo que permiten que sean ideales para aplicaciones industriales o científicas. Debido a su uso crítico en aeronaves, instrumentación de control y equipos médicos, suelen ser más costosos.

Figura 11: Ejemplo de interruptor de codillo. (Fuente de la imagen: Same Sky)

Resumen

Los interruptores son componentes fundamentales que desempeñan un papel esencial en la electrónica y los sistemas eléctricos. Este artículo ha proporcionado una visión general de los aspectos clave de los interruptores, incluidos sus tipos, funcionamiento, aplicaciones y consideraciones. Tanto si se diseña un dispositivo electrónicos de consumo como si se trabaja en un complejo proyecto industrial, la elección del interruptor adecuado puede influir enormemente en la funcionalidad y fiabilidad de un sistema. Same Sky dispone de una gama de soluciones de interruptores preparadas para satisfacer una gran variedad de necesidades de conmutación.