Grundlæggende om taktile kontakter

Den taktile kontakt er en velkendt type elektrisk kontakt, der ligesom de tilsvarende mekaniske kontakter lukker eller afbryder et elektrisk kredsløb via manuel aktivering. Disse typer af kontakter kom frem i begyndelsen af 1980'erne som membran- eller skærmprintede kontakter til tastaturer og keypads, men blev i begyndelsen mødt med modstand på grund af deres dårlige ydeevne og manglende taktile feedback. I slutningen af 1980'erne vandt versioner med metalkupler indarbejdet i designet imidlertid større udbredelse takket være deres forbedrede feedback, robuste aktivering og forbedrede levetid. Disse ændringer gav os de taktile kontakter, der almindeligvis anvendes og ses i dag i en lang række forbruger- og kommercielle applikationer.

Som nævnt ovenfor er en vigtig forskel ved taktile kontakter, at når der påføres tryk på aktuatoren, giver den et mærkbart "klik" eller et haptisk stød som svar på, at kontakten er blevet aktiveret med succes. Det er en anordning designet til øjeblikkelig handling. Når brugeren ikke længere trykker, udløses kontakten, og strømmen afbrydes. Mens de almindeligvis kommer som normalt åbne enheder, fås taktile kontakter også i normalt lukkede versioner, hvor strømmen slukkes, når aktuatoren trykkes ned, og begynder at strømme, når den trykkes ud.

Figur 1: Eksempel på almindelige taktile kontakter (billedkilde: Same Sky)

Taktil eller trykknap?

To typer af afbrydere, som ofte forveksles eller får deres navne brugt i flæng, er taktile kontakter og trykknapkontakter. Selv om de ligner hinanden i natur og funktion, fungerer trykknapkontakter ved at nedtrykke en aktuator en bestemt dybde for at starte strømmen og stoppe strømmen ved at trykke på den igen. I modsætning hertil starter/stopper taktile kontakter strømmen, når aktuatoren trykkes og holdes nede med minimal bevægelse af aktuatoren.

Selv om nogle trykknapper kan fungere som momentankontakter, er alle taktile kontakter momentankontakter. Taktile afbrydere har typisk mindre pakningsstørrelser end trykknapkontakter og generelt lavere spændings- og strømværdier. Deres lyd- eller haptiske feedback er også en vigtig forskel i forhold til trykknapper, og mens trykknapper kan monteres på paneler eller printplader, er taktile kontakter kun designet til direkte printplademontering. Hvis du vil vide mere om trykknapkontakter, kan du læse Same Sky blog om Trykknapkontakter 101.

Grundlæggende struktur og drift

Et nøgleområde, der fører til en taktile afbryderes enkelhed og robusthed sammenlignet med andre mekaniske kontakter, er det begrænsede antal interne komponenter, der er nødvendige for at opnå den tilsigtede funktion. Et typisk design af en taktile kontakt omfatter normalt fire dele, som er anført nedenfor:

1. Topdæksel: Det beskytter afbryderens indre mekanisme og kan være lavet af metal eller andre materialer, afhængigt af den tilsigtede funktion. Dæksler kan desuden have en jordterminal for at beskytte kontakten mod statisk afladning.
2. Stempel: Stemplet sidder under dækslet og oven på kontaktkuplen og er den komponent, som brugeren trykker på for at bøje kuplen og derved aktivere kontakten. Stempler kan være enten flade eller hævede.
3. Kontaktkuppel: Denne komponent med sin buede form passer ind i basen og bøjer eller vender formen, når den berøres af stemplet. Denne bøjningsproces skaber det hørbare og haptiske klik, mens den forbinder to faste kontakter i bunden for at fuldføre kredsløbet. Når kraften fjernes, vender kontaktkuplen tilbage til sin oprindelige form og afbryder kredsløbet. Det materiale, der anvendes til både kontaktkuglen og stemplet (metal, gummi osv.), er med til at bestemme, hvordan kontakten føles og dens lyd.
4. Støbt harpiksbase: Den sidste del af kontakten indeholder terminalerne og kontakterne, der forbinder kontakten med printpladen.

Figur 2: Typisk struktur for taktile kontakter (billedkilde: Same Sky)

Primære fordele og specifikationer

Korrekt valg af taktile kontakter er mere end blot at evaluere specifikationerne på et produktdatablad. Ud over flere generelle funktioner og fordele, såsom øjeblikkelig aktivering, lavere effekt- og strømværdier, robusthed på grund af færre bevægelige dele og lavere omkostninger, kan den måde en taktil kontakt føles og dens lyd have stor indflydelse på komponentvalget. Dette kan være en vanskelig funktion at kvantificere, fordi den kraft, der er nødvendig for at aktivere kontakten og den haptiske feedback, varierer afhængigt af den tilsigtede anvendelse og funktion. F.eks. kan en taktile kontakt, der anvendes i en bilapplikation, have brug for større aktiveringskraft for at undgå utilsigtede aktiveringer på grund af vibrationer sammenlignet med en kontakt, der anvendes i et hjem eller på et kontor. Ofte er prototyper og test den bedste måde at bestemme de rigtige egenskaber for en kontakt på.

Når alt dette er sagt, er der her flere vigtige specifikationer, som du stadig skal huske på under udvælgelsesprocessen:

• Spændingsværdi: Den maksimale spænding, som kontakten kan modstå, når den er åben eller lukket.
• Strømstyrke: Den maksimale strømstyrke i ampere, som en kontakt kan tåle, før den beskadiges.
• Aktiveringskraft (eller betjeningskraft): den kraft eller det tryk (udtrykt i gramkraft eller gf), der er nødvendigt for at bevæge en aktuator på en kontakt.
• Afbøjning (eller aktuatorens vandring): den samlede vandringsafstand for en nedtrykket kontakt.
• Kontaktkraft: den kraft eller det tryk (udtrykt i gram), der kræves, for at kontakten kan forbinde terminalerne.
• Aktuatorhøjde: højden af aktuatoren over kontakthuset. (se figur 3)
• Livscyklusinterval: forventet varighed af en kontakt under normale driftsbetingelser.
• Temperaturområde: Driftstemperaturer, inden for hvilke kontakten fungerer efter specifikationerne.
• Monteringsstil: den metode, der anvendes til at montere kontakten på printpladen, enten ved hulmontering eller overflademonteret.
• IP-klassificering: En international standard, der klassificerer en kontakts (eller et andet produkts) grad af beskyttelse mod indtrængen af støv og væsker. Se Same Sky IP67-klassificerede taktile kontakter.

Figur 3: Almindelige højder på taktile kontakter (Billedkilde: Same Sky)

Ledninger til taktile kontakter

De fleste taktile kontakter har fire ben for at give stabilitet ved printplademontering. Disse fire ben er internt forbundet i to sæt. Teknisk set er kun to af ledningerne nødvendige for ledningsføringen, men det er bedst at bruge alle de mulige ben. Der findes også modeller med taktile kontakter med kun to tilgængelige ben samt 5-ben-versioner, der giver mulighed for joystick-lignende kontrol i en meget minimal pakke.

Figur 4: Almindelig konfiguration af 4-ben taktil kontakt (Billedkilde: Same Sky)

Konklusion

På grund af deres lille størrelse, lave højde og lange levetid passer taktile kontakter til mange behov i en række forbruger- og industriprodukter, herunder nyere anvendelser inden for bærbar teknologi med mere. Når der er behov for øjeblikkelig aktivering med lav effekt, vil taktile kontakter fortsat være en løsning med den ekstra fordel af taktil og auditiv feedback. Same Sky tilbyder en række taktile kontakter med kompakte pakninger, forskellige aktuatorhøjder og flere konfigurationsmuligheder for at hjælpe med udvælgelsesprocessen.