Miglioramento dell’interruttore tattile: azionamento e ciclo di vita

Metodi di produzione avanzati hanno creato nuovi concetti di interruttore che si differenziano dalla massa. Molti di noi premono interruttori tattili decine di volte al giorno senza fermarsi a pensare a questi dispositivi, finché funzionano correttamente. Ma un interruttore che non risponde o uno con caratteristiche di forza errate ottiene la massima attenzione.

Introduzione

Nonostante sembrino componenti di scarsa importanza in uno smartphone, un cruscotto di un'auto o un dispositivo di elettronica di consumo, gli interruttori tattili sono in grado di influenzare la percezione della qualità. Nella mente di molti consumatori, un interruttore che funziona male equivale a un dispositivo di bassa qualità anche se non sempre questo non corrisponde alla realtà. Selezionare l'interruttore appropriato può quindi rivelarsi cruciale per evitare che il dispositivo venga bollato come di scarsa qualità. Ma cosa rende un interruttore tattile veramente idoneo a una funzione? Per prima cosa, deve presentare una forza di azionamento e caratteristiche di deflezione tali da rispettare i requisiti dell'applicazione. Dopodiché deve funzionare in modo affidabile per l'intera durata utile del dispositivo elettronica. Molti tecnici progettisti ritengono erroneamente che gli interruttori siano elementi intercambiabili, che possono semplicemente essere selezionati esaminando una scheda dati. In realtà, scegliere un interruttore durevole con le caratteristiche giuste richiede molto di più di uno sguardo alle specifiche.

CARATTERISTICHE DI AZIONAMENTO

Uno dei primi aspetti da comprendere sugli interruttori tattili riguarda il valore e i limiti delle specifiche della forza di azionamento.

Dove Fact è la forza di azionamento, e Fcli è la forza punto di clic.

Tutti gli interruttori tattili presentano caratteristiche di forza di azionamento che possono essere ricondotte a un rapporto di clic per esprimere la relazione fra le forze di azionamento e quelle di contatto dell'interruttore. Un rapporto più elevato indica una sensazione netta di scatto dell'interruttore. Anche la corsa, o deflessione, di un interruttore premuto contribuisce alla sensazione complessiva. Le specifiche di forza e corsa, normalmente disponibili in una scheda dati, possono essere un buon punto di partenza per la ricerca di un interruttore "ideale" per le applicazioni previste. Non dimenticare che la sensazione ideale premendo un interruttore cambia con l'applicazione. Ad esempio, i dispositivi portatili di elettronica di consumo richiedono interruttori tattili con una sensazione netta di pressione, rapporto di clic elevato e corse più brevi. Gli interruttori tattili per il settore automotive al contrario tendono a presentare rapporti di clic più bassi e corse più lunghe, per impedirne l'azionamento accidentale durante la guida. In generale, ciascuna applicazione elettronica deve ottenere un equilibrio diverso fra forze di azionamento e corsa (vedere Figura 1).

Figura 1: sensazione di tocco leggero dell'interruttore

La scelta della migliore sensazione in un'interruttore per l'applicazione che si sta progettando inizia sempre con una revisione accurata delle specifiche di forza e corsa, ma questo non è sufficiente. In effetti, uno degli errori più comuni dei tecnici è tentare di selezionare un interruttore tattile solo sulla base delle specifiche, senza considerare la sensazione soggettiva in un dispositivo fisico. Un metodo di selezione migliore prevede di utilizzare le specifiche per restringere la rosa di candidati a pochi interruttori. Quindi provare questi candidati nei propri dispositivi/prototipi e individuare quello che trasmette la sensazione giusta come interruttore. Con i sensori tattili, provare sempre prima di acquistare.

MIGLIORAMENTO DELL'AFFIDABILITÀ

Una sensazione ottimale per un interruttore non è molto importante se l'interruttore non funziona in modo affidabile per l'intera durata del dispositivo.

I migliori interruttori di solito presentano un'aspettativa di vita, da 100.000 a oltre un milione di cicli premi e rilascia. Come accade per le specifiche di forza e corsa, il ciclo di vita previsto per ciascun interruttore è prontamente disponibile nella relativa scheda dati.  Il punto è se l'interruttore raggiunge effettivamente quel ciclo di vita. La qualità di produzione e la protezione contro i liquidi e altri contaminanti degli interruttori tattili variano molto.

Figura 2: struttura interruttore tattile

Figura 3: struttura interruttore tattile

L'ingresso di contaminanti rappresenta una importante causa di guasto per gli interruttori, quindi gli interruttori tattili per applicazioni consumer e automotive devono rispettare gli standard IP67 sulla protezione da infiltrazioni di polvere e liquidi. Gli odierni dispositivi indossabili, ad esempio, richiedono quasi sempre interruttori tattili IP67 in grado di resistere all'esposizione alle creme solari, alle lozioni e all'acqua.  La protezione degli interruttori tattili a livelli IP67 consente anche di prolungarne la vita utile, con qualche compromesso. La maggior parte dei fornitori implementa la protezione IP67 semplicemente incollando una membrana in elastomero di silicone all'interruttore, fra la cupola metallica interna e il pulsante esterno dell'attuatore (vedere Figura 2).

Questa soluzione sigilla efficacemente l'interruttore ma lo scatto avvertito non è così netto. Se si confrontano due interruttori tattili con forze di spinta identiche, uno dotato di membrana IP67 e l'altro privo di tale elemento, l'interruttore con la membrana risulta leggermente più "morbido" alla pressione. La sigillatura degli interruttori tramite membrana lascia l'attuatore nel punto più alto dell'interruttore, esponendolo a carichi laterali - altra comune causa di guasti per gli interruttori tattili.   La longevità garantita dalla protezione IP67 di norma bilancia i compromessi di sensazione, anche considerando la maggiore esposizione ai carichi laterali. È importante essere consapevoli di questi aspetti quando si seleziona un interruttore tattile con membrana in silicone, specie se si sta tentando di ottimizzare la sensazione trasmessa dall'interruttore.  Un altro approccio alla sigillatura degli interruttori per la conformità IP67 è emerso lo scorso anno.

Anziché fissare una membrana in silicone sotto all'attuatore, questo nuovo metodo brevettato effettua la saldatura a laser di una pellicola sottile in nylon sopra all'attuatore (vedere Figura 3). Il nuovo metodo offre chiaramente un vantaggio rispetto alla tradizionale struttura a membrana per quanto riguarda la sensazione trasmessa dall'interruttore e la protezione dai carichi.  Indipendentemente dal tipo di interruttore sigillato selezionato, è importante ricordare che la protezione IP67 non significa che l'interruttore sia sigillato in modo ermetico sulla scheda.  Nemmeno che sia in grado di sopportare un lavaggio della scheda.  Senza dimenticare questa osservazione, gli interruttori IP67 di solitamente mostrano una durata maggiore sul campo. E, se vengono selezionati con cura, possono proteggere senza sacrificare la sensazione associata alla pressione dell'interruttore.

UN NUOVO MODO DI SIGILLARE GLI INTERRUTTORI TATTILI

Gli interruttori tattili per l'elettronica di consumo e le applicazioni mediche richiedono con sempre maggiore frequenza la protezione IP67 contro l'ingresso di liquidi e altri contaminanti. Si tratta di un'ottima soluzione, poiché gli interruttori tattili sigillati offrono una maggiore probabilità di raggiungere il massimo del ciclo di vita. Finora per sigillare gli interruttori è stata utilizzata una membrana in silicone fissata con un adesivo (vedere Figura 2).

Il nuovo metodo di produzione Panasonic per gli interruttori tattili IP67 impiega un processo brevettato di saldatura laser per sigillare gli interruttori con una sottile pellicola di nylon che ricopre l'attuatore anziché essere posizionata al di sotto di esso.  La nuova procedura di produzione offre alcuni vantaggi rispetto alla membrana in silicone:

  • Conserva la sensazione di scatto netto per l'interruttore. La pellicola in nylon saldata a laser esercita un effetto quasi irrilevante sulla forza di azionamento e il rapporto di clic. Ad esempio, il rapporto di clic passa da 70,15% senza la pellicola a saldatura laser a 68,28% con la pellicola, meno del 2% di variazione (vedere Figura 4).
  • Protegge dai carichi laterali. Posizionare la pellicola sopra all'attuatore offre l'ulteriore vantaggio di proteggere in qualche misura dai carichi laterali, contribuendo a prevenire danni all'interruttore. La struttura tradizionale della membrana lascia esposto l'attuatore a danni derivanti dai carichi laterali.

Il processo di saldatura laser è disponibile per una vasta gamma di robusti interruttori tattili a tocco leggero Panasonic (figura 5). Per ulteriori informazioni, visitare il sito Web https://na.industrial.panasonic.com/products/electromechanical/switches.

Figura 4: sensazione di scatto netto

 

Figura 5: un processo laser proprietario (Brevetto U.S.A. 8835787) salda in modo permanente una pellicola sottile in nylon sull'attuatore

 

Per ulteriori informazioni sugli interruttori tattili Panasonic, visitare il seguente link.

 

 

Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 27 marzo 2017

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