觸摸開關(guān)是一種公認(rèn)的電氣開關(guān),與同類機(jī)械開關(guān)一樣通過手動(dòng)操作接通或斷開電路。這種開關(guān)最初在20世紀(jì)80年代初是用作鍵盤和鍵盤的薄膜或絲網(wǎng)印刷開關(guān)的,由于其性能不盡如人意且缺乏觸覺反饋,在推廣之處遇到了阻力。然而,在20世紀(jì)80年代末,在設(shè)計(jì)中納入金屬拱頂?shù)陌姹精@得了更廣泛的普及,這要?dú)w功于其經(jīng)過改善的觸覺反饋效果、強(qiáng)大的致動(dòng)力和更長的使用壽命。正是這些變化成就了今天在廣泛的消費(fèi)和商業(yè)應(yīng)用中普遍使用的、極為常見的觸摸開關(guān)。
如上所述,觸摸開關(guān)的關(guān)鍵特色是,當(dāng)致動(dòng)器受到壓力時(shí),會(huì)提供可感知的“咔噠”或觸覺撞擊反饋,以表明開關(guān)已成功完成操作。作為瞬動(dòng)器件,只要用戶不再施加壓力,開關(guān)就會(huì)釋放,進(jìn)而切斷電流。雖然通常情況下用作常開器件,但觸摸開關(guān)也有常閉版本,在按下致動(dòng)器時(shí)電流切斷,釋放后電流即刻導(dǎo)通。
觸摸式vs.按鈕式
觸摸開關(guān)和按鈕開關(guān)是兩種經(jīng)常被混為一談或名稱可以互換的開關(guān)。雖然性質(zhì)和功能相似,但按鈕開關(guān)的操作方式是在一定行程內(nèi)按下致動(dòng)器來啟動(dòng)電流,并通過再次按下執(zhí)行器切斷電流。相比之下,只需在最小的致動(dòng)器行程內(nèi)按下致動(dòng)器并保持,觸摸開關(guān)即可接通和切斷電流。
雖然有些按鈕可以用作瞬動(dòng)開關(guān),但所有的觸摸開關(guān)都屬于瞬動(dòng)型。觸摸開關(guān)通常具有比按鈕開關(guān)更小的封裝、更小的額定電壓、電流。與按鈕開關(guān)相比,觸摸開關(guān)的聲音或觸覺反饋也是一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別,雖然按鈕提供面板或PCB安裝款式,但觸摸開關(guān)只用于直接在PCB上安裝。如需詳細(xì)了解按鈕開關(guān),請閱讀CUI Devices的按鈕開關(guān)101博客文章。
基本結(jié)構(gòu)和操作
觸摸開關(guān)在簡單性、堅(jiān)固性方面優(yōu)于機(jī)械開關(guān)的一個(gè)關(guān)鍵因素是其數(shù)量有限的內(nèi)部器件,使其能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能。典型的觸摸開關(guān)設(shè)計(jì)通常包括以下四個(gè)器件:
頂蓋:該部件保護(hù)開關(guān)的內(nèi)部機(jī)構(gòu),可以由金屬或其他材料組成,具體取決于預(yù)期功能。頂蓋還可以作為接地端子,以保護(hù)開關(guān)免受靜電放電的危害。
柱塞:位于頂蓋下方和拱形觸頭的上方,柱塞是用戶操作部件,以使拱形觸頭彎曲,激活開關(guān)。柱塞采用平坦結(jié)構(gòu)或者凸起結(jié)構(gòu)。
拱形觸頭:該部件外形呈弧形,與底座相配合,當(dāng)與柱塞接觸時(shí),會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。這種彎曲過程會(huì)產(chǎn)生咔噠聲和咔噠觸感,同時(shí)與底座上的兩個(gè)固定觸頭連接,接通電路。一旦按壓力消失,拱形觸頭就會(huì)恢復(fù)原來的形狀并斷開電路。拱形觸頭和柱塞的材料(金屬、橡膠等)將有助于決定開關(guān)的觸感和聲音。
模制樹脂底座:這是觸摸開關(guān)的最后一個(gè)部件,含有將開關(guān)與PCB相連接的端子和觸頭。
主要優(yōu)點(diǎn)和規(guī)格
觸摸開關(guān)的正確選擇不能只停留在評估產(chǎn)品數(shù)據(jù)表上的規(guī)格。除了諸如瞬動(dòng)、較低的額定功率和電流、因較少運(yùn)動(dòng)活動(dòng)而具有的堅(jiān)固性以及較低成本等一些常見特性和有優(yōu)點(diǎn)之外,觸摸開關(guān)的可感知觸覺和聲音對其選型有很大的影響。這可能是一個(gè)難以量化的特性,因?yàn)榧せ铋_關(guān)所需的壓力及其觸覺反饋會(huì)根據(jù)預(yù)期用途和功能而發(fā)生變化。例如,相比在家庭或辦公室環(huán)境中使用的開關(guān),汽車應(yīng)用中使用的觸摸開關(guān)可能需要更大的致動(dòng)力,以避免振動(dòng)造成意外輸入。通常,確定開關(guān)具有正確特性的最佳途徑是通過原型開發(fā)和測試。
總之,這里有幾個(gè)關(guān)鍵的規(guī)格在選擇過程中仍需牢記:
額定電壓:開關(guān)在接通或斷開時(shí)能承受的最大電壓。
額定電流:開關(guān)能夠承載且不會(huì)因此受損的最大電流。
激活力(或操作力):在開關(guān)上使致動(dòng)器移動(dòng)所需的作用力或壓力(以克力或gf為單位表示)。
撓度(或致動(dòng)器行程):壓下開關(guān)所需的總行程。
接觸力:開關(guān)連接端子所需的作用力或壓力(以克為單位)。
致動(dòng)器高度:致動(dòng)器在開關(guān)本體上方的高度。
生命周期:開關(guān)在正常工作條件下的預(yù)期使用壽命。
溫度范圍:指工作溫度范圍,在此溫度范圍內(nèi),開關(guān)的各項(xiàng)性能符合規(guī)格要求。
安裝方式:開關(guān)在PCB上的安裝方法,分為通孔安裝或表面貼裝。
IP等級:對開關(guān)(或其他產(chǎn)品)的防塵、防止液體侵入等性能進(jìn)行級別劃分的國際標(biāo)準(zhǔn)。請參閱CUI Devices的IP67級觸摸開關(guān)。
觸摸開關(guān)的接線
大多數(shù)觸摸開關(guān)包含四個(gè)引腳,用于在PCB上安裝期間起穩(wěn)定作用。這四個(gè)引腳內(nèi)部連接成兩組。雖然從技術(shù)上講,只有兩根導(dǎo)線需要用于布線,但最佳做法是使用所有可能的引腳。此外,有些觸摸開關(guān)只有兩個(gè)可用引腳,也有5引腳版本,這種版本可在非常小的封裝中實(shí)現(xiàn)類似操縱桿的控制功能。
本文小結(jié)
憑借體積小、高度低、使用壽命長,觸摸開關(guān)能夠滿足各種消費(fèi)和工業(yè)產(chǎn)品的許多需求,包括可穿戴技術(shù)等方面的最新應(yīng)用。當(dāng)需要低功耗、瞬動(dòng)性能時(shí),觸摸開關(guān)仍將是一種能夠提供觸覺和聽覺反饋的必備開關(guān)解決方案。為了幫助用戶選擇觸摸開關(guān),CUI Devices提供了一系列封裝緊湊且致動(dòng)器高度和配置選擇多樣的觸摸開關(guān)。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:常見的觸摸開關(guān),你了解多少?
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