Grunnleggende om taktilbrytere

Taktilbryteren er en velkjent type elektrisk bryter som, i likhet med den mekaniske bryteren, fullfører eller bryter en elektrisk krets via manuell bevegelse. Opprinnelig startet de tidlig på 1980-tallet som membranbrytere eller silketrykte (screen-printed) brytere for tastaturer og tastegrupper, men disse brytertypene ble først møtt med skepsis på grunn av deres dårlige ytelse og manglende taktile feedback. På slutten av 1980-tallet opplevde imidlertid versjoner med metallkupler innlemmet i konstruksjonen mer utbredt bruk takket være deres forbedrede feedback, robuste bevegelse og økte levetid. Disse endringene ga oss de taktile bryterne som i disse dager vanligvis er å se i et bredt spekter av forbrukerkonstruksjoner og kommersielle konstruksjoner.

Som nevnt ovenfor, er en viktig differensieringsfaktor for taktile brytere at når det påføres trykk på aktuatoren, gir den et merkbart «klikk» eller haptisk støt for å indikere at bryteren har blitt aktivert riktig. Når trykket ikke lenger påføres av brukeren, frigjøres den og strømmen kuttes, noe som er felles for enheter med momentanhandling. Selv om disse vanligvis er å finne som normalt åpne enheter, er taktilbrytere også tilgjengelige i normalt lukkede versjoner, der strømmen slås av når aktuatoren trykkes og begynner å strømme når den er frigjort.

Figur 1: Eksempel på vanlige taktilbrytere (Bildekilde: Same Sky)

Taktil eller trykknapp?

To brytertyper som ofte blandes sammen eller får navnene sine brukt om hverandre, er taktilbrytere og trykknappbrytere. Selv om de er like av natur og funksjon, fungerer trykknappbrytere ved at en aktuator trykkes en spesifisert bevegelsesvandring for å starte strømflyten og stoppe strømflyten ved å trykke på den igjen. Derimot vil taktilbrytere starte/stoppe strømflyten når aktuatoren trykkes og holdes nede med minimal aktuatorvandring.

Selv om noen trykknapper kan fungere som momentanhandlingsbrytere, er alle taktilbrytere momentane. Taktilbrytere tilbyr vanligvis mindre kapslingsstørrelser enn trykknappbrytere, og de har generelt lavere spenning- og strømklassifiseringer. Lyd- eller haptikkfeedbacken er også en viktig forskjell sammenlignet med trykknapper, og, selv om trykknapper er tilgjengelige for panel- eller kretskortmontering, er taktilbrytere kun konstruert for direkte kretskortmontering. Hvis du vil finne ut mer om trykknappbrytere, kan du lese Same Sky sitt blogginnlegg Grunnleggende om trykknappbrytere (Pushbutton Switches 101).

Grunnleggende konstruksjon og betjening

En viktig faktor som fører til enkelheten og robustheten til taktilbryteren sammenlignet med andre mekaniske brytere, er det begrensede antallet interne komponenter den bruker for å oppnå den tiltenkte funksjonen. En typisk taktilbryterkonstruksjon omfatter vanligvis fire deler totalt, og disse er oppført nedenfor:

1. Toppdeksel: Dette beskytter den interne mekanismen til bryteren og kan bestå av metall eller andre materialer, avhengig av den tiltenkte funksjonen. Deksler kan også tilby en jordterminal for å beskytte bryteren mot statisk utladning.
2. Stempel: Stempelet sitter under dekselet og øverst på kontaktkuppelen, og er komponenten som trykkes av brukeren for å bøye kuppelen, og dermed aktivere bryteren. Stempler kan enten være flate eller hevede.
3. Kontaktkuppel: Denne komponenten har en buet form og passer i innfatningen, og den krummer seg eller reverserer form når den kommer i kontakt med stempelet. Denne bøyeprosessen skaper det hørbare og haptiske klikket når to faste kontakter sammenkobles i kapslingen for å fullføre kretsen. Når kraften fjernes, vender kontaktkuppelen tilbake til sin opprinnelige form og kobler fra kretsen. Materialet som brukes i både kontaktkuppelen og stempelet (metall, gummi osv.) vil bidra til å bestemme den taktile følelsen og lyden til bryteren.
4. Støpt harpiksinnfatning: Den siste delen av bryteren rommer terminalene og kontaktene som kobler bryteren til kretskortet.

Figur 2: Typiske taktilbryterstrukturer (Bildekilde: Same Sky)

Viktige fordeler og spesifikasjoner

Riktig valg av taktilbryter handler om mer enn å bare evaluere spesifikasjoner på et produktdatablad. Med unntak av flere generelle funksjoner og fordeler, for eksempel momentanbevegelse, lavere effekt- og strømklassifiseringer, robusthet på grunn av færre bevegelige deler og lavere kostnader, kan den merkbare følelsen og lyden til en taktilbryter ha stor innflytelse på komponentvalg. Dette kan være en vanskelig funksjon å kvantifisere fordi kraften som trengs for å aktivere bryteren, samt dens haptiske feedback, vil variere avhengig av den tiltenkte bruken og funksjonen. For eksempel kan en taktilbryter som brukes i bilindustrien trenge mer aktiveringskraft for å unngå utilsiktede input fra vibrasjoner sammenlignet med en bryter som brukes i hjemmet eller på kontoret. Den beste måten å fastsette de riktige egenskapene til en bryter på, er ofte via prototyping og testing.

Når alt dette er sagt, er det flere viktige spesifikasjoner å huske på under utvelgelsesprosessen:

• Spenningsklassifisering: Maksimal spenning som bryteren kan motstå når den er åpen eller lukket.
• Strømvurdering: Maksimal strøm i ampere som en bryter kan håndtere før den tar skade.
• Aktiveringskraft (eller bevegelseskraft): Mengden kraft eller trykk (uttrykt i gramkraft eller gf – gram force) som er nødvendig for å bevege en aktuator på en bryter.
• Avbøyning (eller aktuatorbevegelse): Samlet bevegelsesavstand for en nedtrykket bryter.
• Kontaktkraft: Mengden kraft eller trykk (uttrykt i gram) som kreves for at bryteren skal koble til terminalene.
• Aktuatorhøyde: Høyden til aktuatoren over bryterhuset. (Se figur 3)
• Livssyklusområde: Forventet levetid til en bryter under normale driftsforhold.
• Temperaturområde: Driftstemperaturer som bryteren vil oppføre seg innenfor i henhold til spesifikasjonene.
• Monteringstype: Måten som brukes til å montere bryteren på kretskortet, som er enten hull- eller overflatemontert.
• IP-klassifisering: En internasjonal standard som klassifiserer graden av beskyttelse en bryter (eller et annet produkt) har mot inntrenging av støv og væsker. Se Same Sky sine IP67-klassifiserte taktilbrytere.

Figur 3: Vanlige aktuatorhøyder for taktilbrytere (Bildekilde: Same Sky)

Kabling for taktilbrytere

De fleste taktilbrytere inneholder fire pinner som bidrar til stabilitet under kretskortmontering. Disse fire pinnene er internt tilkoblet i to sett. Selv om teknisk sett bare to av ledningene trengs for kabling, er beste praksis å bruke alle tilgjengelige pinner. Det finnes også taktile brytermodeller med bare to tilgjengelige pinner, samt 5-pinners versjoner som gir mulighet for joystick-lignende styring i en svært liten kapsling.

Figur 4: Vanlig 4-pinners taktilbryterkonfigurasjon (Bildekilde: Same Sky)

Konklusjon

Takket være deres lille størrelse, lave høyde og lange levetid, er taktilbrytere egnet i en rekke forbruker- og industriprodukter, som inkluderer nyere bruksområder som bærbar teknologi og mer. Når det er behov for momentanbevegelse med liten kraft, vil taktilbrytere være en foretrekt bryterløsning, og disse har også den ekstra fordelen av å ha taktil- og lydfeedback. For å hjelpe til med valgprosessen, tilbyr Same Sky en rekke taktilbrytere med kompakte kapslinger, forskjellige aktuatorhøyder og flere konfigurasjonsalternativer.