Która struktura przełącznika membranowego jest bardziej niezawodna?
Z perspektywy strukturalnej, przełączniki membranowe można ogólnie podzielić na dwa główne typy: przełączniki membranowe dotykowe I przełączniki membranowe bezdotykowe.
Przełączniki membranowe bezdotykowe zazwyczaj zawierają płaskie struktury bezdotykowe i podniesione struktury z ramkami kluczowymi. W niektórych konstrukcjach można również zastosować podniesione punkty martwe.
Przełączniki membranowe bezdotykowe
Przełączniki membranowe bezdotykowe nie wymagają silnego czucia klawisza, ale wymagają wysokiej czułości. Przełącznik należy aktywować lekkim dotknięciem, unikając jednocześnie przypadkowego zwarcia, gdy klawisz nie jest wciśnięty.
Dlatego do dolnej warstwy obwodu należy dodać odpowiednie kropki dystansowe. We wcześniejszych przełącznikach membranowych bezdotykowych położenie, kształt i rozmiar klawisza były zazwyczaj oznaczane nadrukowanymi kolorami. Operatorzy identyfikowali klawisze wizualnie.
Aby zwiększyć wygodę i dokładność obsługi, do nakładki graficznej dodano później wypukłe ramki kluczowe lub wypukłe punkty martwe. W ostatnich latach wiele płaskich, nieczułych przełączników membranowych zostało zastąpionych pojemnościowymi przełącznikami membranowymi.
Przełączniki membranowe dotykowe
Przełączniki membranowe dotykowe mają wiele konstrukcji. Najpopularniejsze i najbardziej klasyczne typy to:
- Wytłaczane, dotykowe przełączniki membranowe
- Metalowe kopułkowe przełączniki membranowe dotykowe
Przełączniki membranowe z tłoczeniem dotykowym
Do powszechnie stosowanych wytłaczanych wzorów należą struktury, w których wytłaczany jest zarówno górny obwód, jak i nakładka, lub takie, w których wytłaczana jest tylko nakładka.
W niektórych ultracienkich konstrukcjach górna warstwa obwodów może zostać usunięta, a górne punkty styku są nadrukowane bezpośrednio na nakładce. Wytłoczone klawisze są formowane poprzez podgrzewanie i hydrauliczne prasowanie w formach, co pozwala na nieznaczne uniesienie obszaru klawisza ponad powierzchnię panelu.
W ten sposób powstaje trójwymiarowy kształt klucza. Zazwyczaj wybierany jest materiał PET o doskonałej wytrzymałości i odporności na termokurczliwość. Siła odbicia jest kształtowana poprzez prasowanie na gorąco, dlatego tłoczone przełączniki membranowe zazwyczaj zapewniają bardzo dobre czucie klawisza i czułe parametry elektryczne.
Nie należy jednak stosować ich przez dłuższy czas w środowiskach o wysokiej temperaturze, ponieważ może to osłabić reakcję dotykową.
W przypadku przełączników membranowych z wytłoczeniami, zazwyczaj lepiej jest wytłoczyć zarówno górny obwód, jak i nakładkę. Jeśli górny obwód nie jest wytłoczony, należy rozważyć zastosowanie otworów wentylacyjnych. W górnym obwodzie można dodać małe otwory wentylacyjne.
W razie konieczności należy dodać odpowiednie kropki dystansowe do dolnych styków obwodu, aby zapobiec zwarciom lub niezamierzonemu przewodzeniu.
Jeśli styki są nadrukowane bezpośrednio na nakładce, należy uwzględnić możliwość jej odkształcenia po starzeniu w wysokiej temperaturze. Zbyt długi czas wygrzewania może spowodować znaczne odkształcenie nakładki, utrudniając montaż i klejenie. Zbyt krótki czas wygrzewania może spowodować, że styki nie zostaną odpowiednio zestarzałe i łatwo się zużyją, skracając żywotność produktu.
Metalowe kopułkowe przełączniki membranowe dotykowe
A metalowy kopułkowy przełącznik membranowy dotykowy Wykorzystuje metalową kopułę zamocowaną na dolnej warstwie obwodu. Kopuła działa jako jeden biegun obwodu. Po naciśnięciu styka się z drugim biegunem na dolnej warstwie obwodu, zamykając obwód.
Kluczowa konstrukcja metalowych przełączników membranowych kopułkowych zapewnia dużą elastyczność. Dzięki temu produkt jest bardziej stabilny i niezawodny, a jednocześnie poprawia się jego wygląd i efekt dekoracyjny.
Nakładkę można zaprojektować jako:
- Płaska powierzchnia
- Wypukła powierzchnia kulista
- Wypukła płaska powierzchnia
- Klucze okrągłe, kwadratowe, trójkątne lub o nieregularnych kształtach
Jeśli klucz jest zaprojektowany jako klucz płaski, wypukła ramka klucza lub ślepa kropka, warstwa dystansowa z klejem powinna być pogrubiona, aby zapewnić wystarczająco dużo miejsca, aby metalowa kopułka mogła się swobodnie poruszać.
Jeśli wrażenia dotykowe nie są wystarczające, można dodać małą podkładkę z tyłu nakładki na klawisze.
Warstwę mocującą kopułę metalową można zaprojektować na dwa sposoby:
- Struktura z otworami w kluczowym miejscu
- Struktura tłoczona
W przypadku konstrukcji z perforacją średnica otworu powinna być mniejsza niż metalowa kopułka. Taka struktura zazwyczaj zapewnia bardziej wyczuwalne w dotyku i bardziej równomierną siłę nacisku. Wytłoczona struktura zapewnia lepszą ogólną szczelność.
Inna metalowa konstrukcja kopuły umieszcza ją bezpośrednio na klawiszu górnego obwodu, aby wzmocnić sprzężenie zwrotne. Ta konstrukcja jest zazwyczaj stosowana w przypadku dużej liczby klawiszy i niewielkich rozmiarów produktu, co ogranicza przestrzeń na poprowadzenie obwodów.
Przełączniki membranowe ze zintegrowanymi diodami LED
Przełączniki membranowe ze zintegrowanymi diodami LED można zaprojektować z obwodem LED i dolnym obwodem na tej samej warstwie lub na różnych warstwach.
Gdy obwód LED i obwód dolny znajdują się na tej samej warstwie, konstrukcja jest stosunkowo prosta. Należy jednak pamiętać, że okienko LED powinno być wytłoczone. W przeciwnym razie dioda LED może wypchnąć nakładkę, a sama dioda LED może ulec uszkodzeniu pod wpływem dużego nacisku.
Dioda LED 0603 ma niższą wysokość, ale jej pola lutownicze są mniejsze, co utrudnia lutowanie. Dioda LED 0806 ma zazwyczaj około 0,8 mm wysokości, większe pola lutownicze i mniej problemów z zimnym lutem.
Gdy obwód LED i obwód dolny znajdują się na różnych warstwach, struktura jest bardziej złożona, a cały przełącznik membranowy staje się grubszy. W takim przypadku okienko LED nie musi być koniecznie wytłoczone.
W przypadku przełączników membranowych LED, często wymagana jest antystatyczna warstwa ekranująca na powierzchni. Zielone i niebieskie diody LED są szczególnie narażone na uszkodzenia elektrostatyczne, zwłaszcza zimą.
Wodoodporne konstrukcje przełączników membranowych
Wodoodporne przełączniki membranowe są zwykle projektowane z wbudowaną konstrukcją ramową.
Jedna typowa konstrukcja składa się z dwóch oddzielnych części wykonanych z tego samego materiału. Część obwodu jest wbudowana w część panelu, tworząc jeden kompletny produkt. Taka konstrukcja jest powszechnie stosowana, a każda warstwa kleju powinna być wodoodporna.
Inna konstrukcja wykorzystuje górny obwód, dolny obwód, warstwę dystansową i inne warstwy o tej samej grubości, tworząc zewnętrzną ramę wraz z nakładką. Część obwodu jest osadzona wewnątrz, tworząc kompletną, zintegrowaną strukturę.
Do powszechnie stosowanych klejów wodoodpornych należą: 3M 9495LE I 3M GTM920.
Przełączniki membranowe światłowodowe
Struktura światłowodowa polega na wbudowaniu folii światłowodowej w standardowy przełącznik membranowy. Do podświetlania klawiszy używane są diody LED z boczną emisją światła. Można również zastosować zimne arkusze światła EL.
Dzięki temu przełącznika membranowego można używać w nocy lub w miejscach o słabym oświetleniu, a jednocześnie poprawia się jego wygląd.
Podczas produkcji przełączników membranowych z przewodnikiem światła należy unikać przecieków światła i interferencji światła z nakładką i krawędziami bocznymi. Wszystkie dwustronne kleje powinny być wykonane z czarnego kleju.
Po dodaniu folii światłowodowej, czucie klawiszy może być słabsze. Aby poprawić czucie klawiszy, można dodać podkładki z tyłu nakładki na klawisze.
Struktura obwodu składanego
Składaną strukturę obwodu bierze się zwykle pod uwagę w przypadku, gdy istnieje wiele klawiszy, ogólny rozmiar obwodu jest niewielki i nie ma wystarczająco dużo miejsca na poprowadzenie obwodów.
Ta konstrukcja została zaprojektowana z górną i dolną warstwą obwodową. Należy zwrócić szczególną uwagę na proces gięcia, który powinien być przeprowadzany pod wpływem ciepła. Należy również uwzględnić długoterminowy wpływ gięcia na żywotność.
Wniosek
Każda konstrukcja przełącznika membranowego ma swoje zalety i ograniczenia. Najbardziej niezawodna konstrukcja zależy od konkretnego zastosowania, środowiska pracy, wymagań dotykowych, wymagań dotyczących wodoodporności, wymagań dotyczących podświetlenia oraz rozmiaru produktu.
Na początku procesu projektowania należy wybrać spośród dostępnych struktur najbardziej odpowiednią producent przełączników membranowych aby zapewnić wysoką jakość produktu i stabilną, długoterminową wydajność.
