Ein umfassender Leitfaden zu taktilen Schaltern von Same Sky

Trotz der fortschreitenden Automatisierung vieler monotoner Aufgaben war (und wird immer) eine menschliche Schnittstelle erforderlich, damit einige Werkzeuge und Maschinen ordnungsgemäß funktionieren. Es gibt viele Arten von Geräten, die diese Interaktion ermöglichen, aber nur wenige bieten dem Nutzer taktiles Feedback. In diesem Artikel von Same Sky erfahren Sie mehr über taktile Schalter, einschließlich Aufbau, Designspezifikationen, Verdrahtung und mehr.

Die Entstehung taktiler Schalter lässt sich bis in die frühen 1980er Jahre zurückverfolgen, als sie erstmals als Membran- oder Siebdruckschalter auf den Markt kamen, hauptsächlich für den Einsatz in Tastaturen und Keypads. Allerdings stießen sie aufgrund ihres anfänglichen Mangels an taktilem Feedback und ihrer unterdurchschnittlichen Leistung auf erheblichen Widerstand bei den Nutzern. Dies führte zu einem Bedarf an Verbesserungen, der schließlich in den späten 1980er Jahren zur Einführung von Schaltern mit Metallkuppeln in ihrem Design führte.   Die Integration von Metallkuppeln brachte bemerkenswerte Verbesserungen im taktilen Feedback mit sich, indem sie den Nutzern ein deutliches Gefühl bei der Betätigung bot. Darüber hinaus resultierte diese Designänderung in einer robusteren Methode der Schalteraktivierung und einer verbesserten Langlebigkeit, wodurch die vorherigen Haltbarkeitsprobleme adressiert wurden.   Als Beleg für ihre Fortschritte sind moderne taktile Schalter heute allgegenwärtig als Eingabegeräte in zahlreichen gewerblichen und Verbraucherprodukten. Ihre weitverbreitete Verwendung bezeugt die Bedeutung und den Wert, den sie einer Vielzahl elektronischer Geräte und Schnittstellen verleihen.

Grundlagen von Taktile Schaltern

Wenn ein Benutzer Druck auf einen taktilen Schalter ausübt, schließt dieser den Stromkreis und ermöglicht so den Stromfluss. Diese Aktion führt zu einer “taktilen” Empfindung, oft in Form eines spürbaren Klicks oder eines haptischen Widerstands, der die Funktion des Schalters bestätigt. Beim Loslassen des Drucks wird der Stromfluss unterbrochen, wodurch der Schalter ausgeschaltet wird. Im Wesentlichen ist ein taktiler Schalter ein Gerät mit momentaner Funktion, das spürbares Feedback durch Berührung bietet, um den Benutzer zu versichern, dass der Schalter funktioniert hat und das Signal übertragen wurde. Darüber hinaus sind bestimmte Modelle taktiler Schalter als "normalerweise geschlossene" Schalter konstruiert, was bedeutet, dass sie den Strom ausschalten, wenn sie gedrückt werden, und ihn wieder aktivieren, wenn sie losgelassen werden. Same Sky bietet auch eine Auswahl dieser "normalerweise geschlossenen" taktilen Schalter an.

Benutzerverwirrung kann tatsächlich durch die Terminologie entstehen, die zur Beschreibung von Tastswitches verwendet wird, da diese oft als Drucktastenschalter bezeichnet werden. Obwohl beide Typen Gemeinsamkeiten aufweisen, ist es wichtig, ihre Eigenschaften voneinander zu unterscheiden.   Ein Drucktastenschalter ist so konstruiert, dass er den Stromfluss in einem Stromkreis erlaubt, wenn der Betätiger gedrückt wird und eine bestimmte Distanz zurücklegt. Beim erneuten Drücken wird der Stromfluss unterbrochen. Diese Schalter können entweder auf Panels oder direkt auf Leiterplatten (PCBs) montiert werden. Um mehr über Drucktastenschalter zu erfahren, werfen Sie einen Blick auf Same Skys Push Button Switches 101 Blog.   Im Gegensatz dazu erlaubt ein Tastswitch den Stromfluss, wenn der Betätiger gedrückt und gehalten wird, und unterbricht den Stromfluss beim Loslassen oder umgekehrt. Die Betätigungsdistanz ist minimal. Solche Schalter gehören zur Kategorie der sogenannten „momentanen Schalter“, und während bestimmte Drucktasten ebenfalls momentanen Charakter haben, fallen alle Tastswitches in diese Klassifikation. Bemerkenswert ist, dass Tastswitches in der Regel deutlich kleiner als Drucktastenschalter sind und aufgrund ihres Designs oft niedrigere Spannungs- und Stromstärken aufweisen. Darüber hinaus bieten sie hörbares oder haptisches Feedback und sind ausschließlich für die direkte Montage auf Leiterplatten konzipiert.

Grundkonstruktion

Ein typischer Taktile-Schalter besteht aus nur vier Hauptteilen: einer geformten Harzbasis (4), einer Kontaktdomkuppel (3), einem Kolben (2) und einer Abdeckung (1). Es ist diese Einfachheit, mit sehr wenigen beweglichen Teilen, die es Taktilschaltern ermöglicht, in der Regel länger zu halten als andere mechanische Schalter.

Die Kontaktdome besitzen eine gewölbte Form, die in die Basis passt, welche die Anschlüsse und Kontakte für die PCB-Montage (Leiterplattenmontage) beherbergt. Wenn Kraft ausgeübt wird, erfährt der Dome eine Durchbiegung oder Formumkehr, die das charakteristische hör- und fühlbare Klicken erzeugt. Das Verbiegen des Domes verbindet außerdem zwei feste Kontakte innerhalb der Basis, wodurch der Stromkreis effektiv geschlossen wird. Sobald die Kraft entfernt wird, nimmt der Dome seine ursprüngliche Form wieder an, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird. Dome können aus verschiedenen Materialien, einschließlich Metallen, hergestellt werden, je nach gewünschtem Niveau an haptischem und akustischem Feedback.   Oberhalb des Kontaktdoms befindet sich der Stößel. Dieser dient dazu, den Dome zu drücken und zu biegen, um den Schalter zu aktivieren. Stößel können aus Materialien wie Metall, Gummi oder anderen gefertigt werden und können eine flache oder erhöhte Betätigungsfläche aufweisen. Das verwendete Material für sowohl den Stößel als auch den Kontaktdom beeinflusst maßgeblich das fühlbare Klicken und das Geräusch.   Über dem Stößel befindet sich die Abdeckung, die dafür verantwortlich ist, den internen Mechanismus des Schalters zu schützen. Die Wahl des Materials für die Abdeckung, das Metalle oder andere Materialien umfassen kann, hängt von der vorgesehenen Nutzung des Schalters und dem gewünschten Schutzlevel ab. Bestimmte Abdeckungen können auch ein Erdungsterminal enthalten, um das Risiko von statischer Entladung zu verringern.

Wichtige Spezifikationen

Die Auswahl des am besten geeigneten Tastschalters für Ihr Produkt erfordert mehr als nur die Überprüfung von Spezifikationen in einem Datenblatt. Tastsensoren, mit ihrem charakteristischen "Gefühl" und "Klang", können die Wahrnehmung der Gesamtqualität eines Produkts durch den Benutzer erheblich beeinflussen. Obwohl schwer zu quantifizieren, spielt diese Wahrnehmung eine entscheidende Rolle für die Zufriedenheit des Nutzers.   Die zum Aktivieren des Schalters erforderliche Kraft und das haptische Feedback, das der Benutzer wahrnimmt, müssen mit der spezifischen Anwendung übereinstimmen. Dies kann jedoch je nach Verbrauchs- und Industrieprodukten erheblich variieren. Dementsprechend ist es ratsam, den tatsächlichen Schalter in einem Prototyp zu testen, um sicherzustellen, dass seine Eigenschaften mit der beabsichtigten Anwendung übereinstimmen. Beispielsweise könnte ein Schalter im Automobilbereich eine höhere Betätigungskraft erfordern, um Eingabefehler aufgrund von Fahrzeugvibrationen zu vermeiden, während ein Schalter, der in einem Drucker oder einem Gaming-Produkt für den Endverbraucher verwendet wird, weniger empfindlich sein könnte. Ungeachtet der Anwendung muss der Schalter jedoch über die gesamte Lebensdauer des Produkts eine zuverlässige Funktionalität gewährleisten.   Verschiedene Design-Spezifikationen sind bei Tastsensoren relevant, einschließlich:

Verkabelung des Tastschalters

Taktilschalter bestehen üblicherweise aus 4 Pins, die intern in 2 Gruppen verbunden sind. Die Verwendung von 4 Pins dient dazu, die Stabilität des Geräts bei der Montage auf einer Leiterplatte zu verbessern. Aus Sicht der Verdrahtung benötigen Sie technisch gesehen nur 2 der Anschlüsse, es gilt jedoch als beste Praxis, alle verfügbaren Pins zu nutzen, während man versteht, dass die Paare intern miteinander verbunden sind. Zudem gibt es auch taktile Schalter mit nur 2 Pins. Darüber hinaus sind 5-Pin-Taktilschalter erhältlich, die speziell dafür entwickelt wurden, eine joystickähnliche Steuerung in einem kompakten Design zu ermöglichen.

Zusammenfassung

Taktilschalter haben ihre Beliebtheit aufgrund ihrer kompakten Größe, geringen Bauhöhe und langen Lebensdauer erlangt, was sie für eine breite Palette von Verbraucher- und Industrieprodukten gut geeignet macht. Außerdem finden Taktilschalter mit den Fortschritten in der Technologie mittlerweile auch in neueren Anwendungen ihren Platz, wie zum Beispiel in Wearables, die von ihrem kleinen Formfaktor, ihrem geringen Gewicht und ihrer Haltbarkeit profitieren. Taktilschalter erweisen sich letztendlich als kluge Wahl, wenn ein Produkt eine stromsparende, momentane Steuerung oder Dateneingabe erfordert und taktiles sowie akustisches Feedback eine wünschenswerte Eigenschaft darstellt. Same Sky bietet eine umfassende Palette von Taktilschaltern, die in kompakten Gehäusen, mit verschiedenen Betätigungshöhen und mehreren Konfigurationsoptionen verfügbar sind, und somit vielseitige Lösungen für unterschiedliche Designanforderungen bereitstellen.