Przełącznik membranowy
Przełącznik membranowy to niestandardowy zespół przełącznika, który może otwierać lub zamykać ścieżkę przewodzącą w obwodzie elektrycznym i wymaga co najmniej jednego styku wykonanego z elastycznego podłoża lub przymocowanego do niego. Jego montaż różni się od tradycyjnych przełączników mechanicznych: konstrukcja przełącznika membranowego składa się z różnych cienkich warstw połączonych ze sobą za pomocą samoprzylepnych klejów. Każda warstwa w zespole przełącznika membranowego służy do innego celu, a niestandardowe funkcje wymagają dodania specjalnych warstw. Typowe implementacje rozmieszczają wiele przełączników membranowych w warstwowej strukturze, tworząc interfejs klawiatury, który umożliwia interakcję człowieka w celu sterowania systemami elektronicznymi.
Unikalne dla przełączników membranowych, są jedynymi przełącznikami, które mogą wykorzystać zalety elastycznej drukowanej elektroniki. Obwody te są zwykle drukowane na podłożach z politereftalanu etylenu ( PET ) lub tlenku cyny indu ( ITO ). Atrament używany do drukowania obwodu jest zwykle wypełniony miedzią , srebrem lub grafitem , a zatem przewodzi prąd.
Budowa
ASTM definiuje przełącznik membranowy jako „chwilowe urządzenie przełączające, w którym co najmniej jeden styk znajduje się na elastycznym podłożu lub jest z niego wykonany” .
Przełącznik membranowy ma zwykle 5 lub więcej warstw wykonanych z elastycznego podłoża.
Wspólne warstwy przełączników membranowych
• Nakładka graficzna: Górną warstwą przełącznika membranowego jest nakładka graficzna. Ta warstwa służy jako interfejs użytkownika, ponieważ zwykle pokazuje użytkownikowi, jak obsługiwać urządzenie. Warstwa ta jest często wykonywana za pomocą druku cyfrowego lub sitodruku z tyłu twardo powlekanego PET lub poliwęglanu .
• Górny klej dystansowy: Górna warstwa samoprzylepna dystansowej zwykle znajduje się pod grafiką i przykleja grafikę do reszty membrany przełącznika.
•Komplet ustalający: Kopułkowy element ustalający znajduje się pod górną warstwą samoprzylepną elementu dystansowego. Warstwa podtrzymująca kopułę zawiera metalowe kopuły lub podkładki zwierające, które będą używane do aktywacji przełącznika. Ta warstwa jest zwykle wykonana z cienkiego, elastycznego PET .
•Klej dystansowy: Warstwa kleju dystansowego znajduje się pod elementem ustalającym kopuły. W tej warstwie znajdują się wycięcia wentylacyjne, które umożliwiają przepływ powietrza po uruchomieniu dotykowych przełączników.
• Warstwa obwodów: Zazwyczaj atramenty przewodzące są drukowane na cienkim, elastycznym PET w celu utworzenia warstwy obwodów. Najczęściej stosowane są atramenty srebrne i węglowe. Czasami zamiast tego używane są FPC lub PCB . Warstwa obwodu umożliwia działanie przełącznika membranowego. Gdy przełącznik nie jest uruchomiony, obwód jest otwarty i prąd nie płynie. Gdy użytkownik aktywuje przełącznik, naciskając metalową kopułę lub zwieracz, obwód zostaje zamknięty i prąd może płynąć, wyzwalając odpowiednią reakcję przełącznika membranowego.
•Klej montażowy: Dolna warstwa przełącznika membranowego to klej montażowy, który służy do mocowania przełącznika membranowego do żądanej aplikacji.
Warstwy przełącznika membranowego są zwykle montowane przy użyciu klejów samoprzylepnych, chociaż niedrogie konstrukcje można łączyć ze sobą za pomocą innych środków mechanicznych, takich jak obudowa klawiatury.
Podświetlenie
Istnieją trzy standardowe metody podświetlania przełączników membranowych.
Pierwszą opcją jest użycie diod elektroluminescencyjnych (LED) do podświetlenia. Diody LED mogą być montowane powierzchniowo do warstwy obwodu lub umieszczone na oddzielnej warstwie diod LED. Istnieją dwa rodzaje diod LED, które są zwykle stosowane w podświetlaniu przełączników membranowych. Górne diody przeciwpożarowe świecą bezpośrednio w górę i są odpowiednimi lampkami sygnalizacyjnymi. Diody LED Side Fire świecą na boki i idealnie nadają się do stosowania z folią światłowodową, aby równomiernie oświetlić duże obszary przełącznika membranowego.
Drugą opcją jest światłowód . W typowym projekcie stosuje się dwie lub więcej warstw tkanej tkaniny światłowodowej, aby utworzyć prostokątny obszar emitujący światło. Włókna wychodzące z jednego końca są następnie łączone w okrągłą skuwkę i łączone z jednym lub kilkoma źródłami światła LED. Zdalne źródła światła oferują od 10 000 do 100 000 godzin życia. Na włókna światłowodowe nie mają wpływu ekstremalne wartości wilgotności (od 0% do 100%) ani temperatury (od -40 do +85 stopni C).
Trzecią standardową opcją jest użycie lamp elektroluminescencyjnych (EL). Są tańsze w porównaniu do światłowodów i oferują dodatkową elastyczność projektowania. Kolor światła emitowanego przez lampę EL może się różnić w zależności od zastosowanych luminoforów. Niektóre popularne kolory to niebieski/zielony i żółto/zielony, biały, niebieski i pomarańczowy. Lampy EL mają okres półtrwania około 3000–8000 godzin, w zależności od jakości luminoforu. Po osiągnięciu okresu półtrwania jasność zaczyna szybko zanikać. Lampy EL nie są zatem dobrym wyborem, jeśli lampa jest włączona przez dłuższy czas. Blaknięcie lub miganie może podwoić żywotność lampy.
Aplikacje
Do klasycznych zastosowań przełączników membranowych należą panel kuchenki mikrofalowej , panel sterowania klimatyzacją , pilot do telewizora itp. Dotykowe sprzężenie zwrotne klawiszy można uzyskać poprzez wytłoczenie wierzchniej warstwy PET lub osadzenie metalowych zatrzasków, kopuł poliestrowych lub uformowanie warstwy graficznej.
Zaletą przełączników membranowych jest łatwość czyszczenia, szczelność i niski profil. Przełączniki membranowe mogą być używane razem z innymi systemami sterowania, takimi jak ekrany dotykowe, klawiatury, oświetlenie, a także mogą być skomplikowane, jak klawiatury membranowe i panele przełączników w telefonach komórkowych i komputerach. Są to niezawodne, efektywne i niedrogie interfejsy użytkownika, odpowiednie dla szerokiej gamy produktów i dostępne z wieloma kreatywnymi opcjami.
W zależności od branży i zastosowania przełączniki membranowe nazywane są również klawiaturami membranowymi i klawiaturami membranowymi.