Welke membraanschakelaarstructuur is betrouwbaarder?
Vanuit structureel oogpunt, membraanschakelaars Ze kunnen over het algemeen in twee hoofdtypen worden verdeeld: tactiele membraanschakelaars En niet-tactiele membraanschakelaars.
Niet-tactiele membraanschakelaars bestaan meestal uit vlakke, niet-tactiele structuren en verhoogde toetsframes. In sommige ontwerpen kunnen ook verhoogde blinde stippen worden gebruikt.
Niet-tactiele membraanschakelaars
Niet-tactiele membraanschakelaars vereisen geen sterke toetsaanslag, maar wel een hoge gevoeligheid. De schakelaar moet met een lichte aanraking geactiveerd kunnen worden, terwijl tegelijkertijd kortsluiting moet worden voorkomen wanneer de toets niet is ingedrukt.
Daarom moeten er geschikte afstandsstippen worden toegevoegd aan de onderste circuitlaag. Bij eerdere niet-tactiele membraanschakelaars werden de positie, vorm en grootte van de toetsen meestal aangegeven door middel van gedrukte kleuren. Gebruikers konden de toetsen visueel herkennen.
Om het bedieningsgemak en de nauwkeurigheid te verbeteren, werden later verhoogde toetskaders of verhoogde blinde stippen aan de grafische overlay toegevoegd. In de afgelopen jaren zijn veel vlakke, niet-tactiele membraanschakelaars vervangen door capacitieve membraanschakelaars.
Tactiele membraanschakelaars
Tactiele membraanschakelaars zijn er in vele uitvoeringen. De meest voorkomende en klassieke typen zijn:
- Reliëf tactiele membraanschakelaars
- Tactiele membraanschakelaars met metalen koepel
Reliëf tactiele membraanschakelaars
Veelvoorkomende reliëfpatronen met voelbare textuur zijn structuren waarbij zowel het bovenste circuit als de overlay in reliëf zijn uitgevoerd, of waarbij alleen de overlay in reliëf is uitgevoerd.
Bij sommige ultradunne ontwerpen kan de bovenste printplaatlaag worden verwijderd en worden de bovenste contactpunten direct op de overlay geprint. De reliëftoetsen worden gevormd door verhitting en hydraulische persing door mallen, waardoor het toetsoppervlak iets boven het paneeloppervlak uitsteekt.
Hierdoor ontstaat een driedimensionale toetsvorm. Meestal wordt PET-materiaal met uitstekende taaiheid en krimpbestendigheid gekozen. De terugslagkracht wordt gevormd door middel van warmpersen, waardoor reliëf-tactiele membraanschakelaars doorgaans een zeer goed toetsgevoel en gevoelige elektrische prestaties bieden.
Ze mogen echter niet gedurende lange perioden in omgevingen met hoge temperaturen worden gebruikt, omdat hoge temperaturen de tastgevoeligheid kunnen verminderen.
Bij membraanschakelaars met reliëf is het over het algemeen beter om zowel het bovenste circuit als de overlay van reliëf te voorzien. Als het bovenste circuit niet van reliëf is voorzien, moeten ventilatieopeningen worden overwogen. Kleine gaatjes kunnen in het bovenste circuit worden aangebracht als ventilatieopeningen.
Indien nodig dienen ook geschikte afstandsstippen te worden aangebracht op de onderste circuitcontacten om kortsluiting of ongewenste geleiding te voorkomen.
Als de contacten direct op de overlay worden geprint, moet rekening worden gehouden met de vervorming van de overlay na veroudering bij hoge temperaturen. Als de baktijd te lang is, kan de overlay aanzienlijk vervormen, waardoor montage en hechting moeilijk worden. Als de baktijd te kort is, kunnen de contacten onvoldoende verouderen en sneller slijten, waardoor de levensduur van het product wordt verkort.
Tactiele membraanschakelaars met metalen koepel
A metalen koepel tactiele membraanschakelaar Het apparaat maakt gebruik van een metalen koepel die op de onderste printplaatlaag is bevestigd. De koepel fungeert als één pool van het circuit. Wanneer erop gedrukt wordt, maakt deze contact met een andere pool op de onderste printplaatlaag en sluit zo het circuit.
Het ontwerp van metalen dome-membraanschakelaars is zeer flexibel. Dit draagt bij aan de stabiliteit en betrouwbaarheid van het product en verbetert tevens het uiterlijk en de decoratieve waarde.
De overlay kan als volgt worden ontworpen:
- Vlak oppervlak
- Bolvormig oppervlak
- Bol vlak oppervlak
- Ronde, vierkante, driehoekige of onregelmatige sleutelvormen
Wanneer de toets is ontworpen als een platte toets, een toetsframe met verhoging of een blinde stip, moet de zelfklevende afstandslaag dikker worden gemaakt om voldoende ruimte te bieden voor de vrije beweging van de metalen koepel.
Als het tactiele gevoel niet goed genoeg is, kan een klein kussentje aan de achterkant van het overlay-toetsgedeelte worden toegevoegd.
De bevestigingslaag van de metalen koepel kan op twee manieren worden ontworpen:
- Geperforeerde structuur op de sleutelpositie
- Reliëfstructuur
Bij een ontwerp met geperforeerde gaten moet de diameter van het gat kleiner zijn dan de metalen koepel. Deze constructie zorgt doorgaans voor een prettiger gevoel en een gelijkmatigere bedieningskracht. Een reliëfstructuur biedt een betere algehele afdichting.
Een andere metalen koepelconstructie plaatst de koepel direct op de belangrijkste positie van het bovenste circuit om de tactiele feedback te verbeteren. Dit ontwerp wordt meestal gebruikt wanneer er veel toetsen zijn en het product klein is, waardoor er weinig ruimte overblijft voor de bedrading.
LED-geïntegreerde membraanschakelaars
membraanschakelaars met geïntegreerde LED's Het ontwerp kan zo zijn dat het LED-circuit en het onderliggende circuit zich op dezelfde laag of op verschillende lagen bevinden.
Wanneer het LED-circuit en het onderliggende circuit zich op dezelfde laag bevinden, is de structuur relatief eenvoudig. Het LED-venster moet echter wel reliëf hebben. Anders kan de LED de overlay omhoog duwen en kan de LED zelf beschadigd raken door de hoge druk.
Een 0603-led is minder hoog, maar de soldeerpunten zijn kleiner, waardoor solderen lastiger is. Een 0806-led is doorgaans ongeveer 0,8 mm hoog, heeft grotere soldeerpunten en minder problemen met koud solderen.
Wanneer het LED-circuit en het onderliggende circuit zich op verschillende lagen bevinden, is de structuur complexer en wordt de membraanschakelaar als geheel dikker. In dit geval hoeft het LED-venster niet per se te worden geëmbosseerd.
Voor LED-membraanschakelaars is vaak een antistatische afschermingslaag op de overlay nodig. Groene en blauwe LED's zijn met name gevoelig voor elektrostatische schade, vooral in de winter.
Waterdichte membraanschakelaars
Waterdichte membraanschakelaars worden doorgaans ontworpen met een ingebouwde frameconstructie.
Een veelvoorkomende constructie bestaat uit twee aparte delen van hetzelfde materiaal. Het circuitgedeelte is ingebed in het paneelgedeelte, waardoor één compleet product ontstaat. Deze constructie wordt veel gebruikt en voor elke lijmlaag moet een waterbestendige lijm worden gebruikt.
Een andere structuur maakt gebruik van een bovenste circuit, een onderste circuit, een afstandslaag en andere lagen met dezelfde dikte om samen met de overlay een buitenframe te vormen. Het circuitgedeelte is daarin ingebed om een volledig geïntegreerde structuur te vormen.
Veelgebruikte waterdichte lijmen zijn onder andere: 3M 9495LE En 3M GTM920.
Lichtgeleidermembraanschakelaars
Een lichtgeleidingsstructuur houdt in dat een lichtgeleidingsfolie in een standaard membraanschakelaar wordt ingebed. Zijwaarts stralende LED's worden gebruikt om de toetsen te verlichten. Ook EL-koudlichtfolies kunnen worden gebruikt.
Hierdoor kan de membraanschakelaar 's nachts of in omgevingen met weinig licht worden gebruikt, en wordt tevens het uiterlijk verbeterd.
Bij de fabricage van lichtgeleidende membraanschakelaars moet lichtlekkage en lichtinterferentie door de overlay en zijranden worden vermeden. Alle dubbelzijdige kleefstoffen moeten zwart zijn.
Na het aanbrengen van een lichtgeleidende folie kan het tactiele gevoel van de toetsen minder worden. Om het toetsgevoel te verbeteren, kunnen er kussentjes aan de achterkant van het toetsoppervlak op de overlay worden toegevoegd.
Gevouwen circuitstructuur
Een gevouwen circuitstructuur wordt meestal overwogen wanneer er veel toetsen zijn, de totale afmetingen klein zijn en er niet genoeg ruimte is voor circuitgeleiding.
Deze structuur is ontworpen met een boven- en een onderlaag. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan het vouwproces, dat onder hitte moet worden uitgevoerd. Ook moet rekening worden gehouden met het langetermijneffect van buigen op de levensduur.
Conclusie
Elke membraanschakelaarstructuur heeft zijn eigen voordelen en beperkingen. Het meest betrouwbare ontwerp hangt af van de specifieke toepassing, de gebruiksomgeving, de tactiele eisen, de waterdichtheidseisen, de achtergrondverlichtingsbehoeften en de productgrootte.
Aan het begin van het ontwerpproces moet de meest geschikte structuur worden geselecteerd uit de beschikbare opties. fabrikant van membraanschakelaars om een hoge productkwaliteit en stabiele prestaties op lange termijn te garanderen.
