Una guía completa sobre interruptores táctiles de Same Sky
A pesar de la continua automatización de muchas tareas monótonas, la interacción humana siempre ha sido (y siempre será) un requisito para que algunas herramientas y máquinas funcionen correctamente. Existen muchos tipos de dispositivos disponibles para lograr esta interacción, pero solo unos pocos proporcionan retroalimentación táctil al usuario. En este artículo de Same Sky, descubra más sobre los interruptores táctiles, incluyendo construcción, especificaciones de diseño, cableado y más.
El origen de los interruptores táctiles se remonta a principios de la década de 1980, cuando surgieron por primera vez como interruptores de membrana o impresos en pantalla, destinados principalmente para su uso en teclados y teclas numéricas. Sin embargo, su falta inicial de retroalimentación táctil y su rendimiento inferior enfrentaron una resistencia significativa por parte de los usuarios. Esto impulsó la necesidad de mejoras, lo que llevó a la introducción de interruptores con cúpulas metálicas como parte de su diseño a finales de la década de 1980. La incorporación de cúpulas metálicas trajo mejoras notables en la retroalimentación táctil, ofreciendo a los usuarios una sensación distintiva al ser accionados. Además, esta modificación al diseño resultó en un método más robusto de activación del interruptor y una mayor durabilidad, resolviendo los problemas de durabilidad anteriores. Como prueba de sus avances, los interruptores táctiles modernos se han vuelto ahora omnipresentes como dispositivos de entrada en numerosos productos comerciales y de consumo. Su uso generalizado refleja la importancia y el valor que aportan a una diversa gama de dispositivos y interfaces electrónicos.
Fundamentos del interruptor táctil
Cuando un usuario aplica presión a un interruptor táctil, este completa el circuito, permitiendo el flujo de corriente. Esta acción da como resultado una sensación "táctil", a menudo un clic perceptible o una pausa háptica, confirmando la operación del interruptor. Al liberar la presión, se interrumpe el flujo de corriente, apagando el interruptor. En esencia, un interruptor táctil es un dispositivo de acción momentánea que proporciona una retroalimentación perceptible a través del tacto, asegurando al usuario que el interruptor ha funcionado y que la señal ha sido transmitida. Además, ciertos modelos de interruptores táctiles están diseñados como interruptores "normalmente cerrados", lo que significa que desactivan la corriente cuando se presionan y la reactivan al soltar. Same Sky ofrece una selección de estos interruptores táctiles "normalmente cerrados" también.
Figura 1: Ejemplo de interruptores táctiles comunes (Fuente de la imagen: Same Sky)
La confusión del usuario puede surgir debido a la terminología utilizada para describir los interruptores táctiles, a menudo referidos como interruptores de botón pulsador. Si bien ambos tipos comparten similitudes, es esencial diferenciar sus características. Un interruptor de botón pulsador está diseñado para permitir el flujo de corriente dentro de un circuito cuando se presiona el actuador y recorre una distancia específica, y para interrumpir el flujo de corriente cuando se presiona nuevamente. Estos interruptores pueden montarse en paneles o directamente en placas de circuito impreso (PCBs). Para profundizar más en los interruptores de botón pulsador, consulta el blog Push Button Switches 101 de Same Sky. Por el contrario, un interruptor táctil permite el flujo de corriente cuando se presiona y mantiene el actuador, cesando el flujo de corriente al soltarlo, o viceversa. La distancia de recorrido del actuador es mínima. Tales interruptores se clasifican como interruptores de "acción momentánea", y aunque algunos botones pulsadores también son momentáneos, todos los interruptores táctiles caen en esta clasificación. Cabe destacar que los interruptores táctiles suelen ser mucho más pequeños que los interruptores de botón pulsador y, debido a su diseño, a menudo tienen clasificaciones de voltaje y corriente más bajas. Además, ofrecen retroalimentación audible o háptica y están diseñados exclusivamente para montaje directo en PCBs.
Construcción básica
Un interruptor táctil típico consta de solo cuatro partes principales: una base de resina moldeada (4), una cúpula de contacto (3), un émbolo (2) y una cubierta (1). Es gracias a esta simplicidad, con muy pocas partes móviles, que los interruptores táctiles suelen durar más que otros interruptores mecánicos.
Figura 2: Estructura típica de un interruptor táctil (Fuente de la imagen: Same Sky)
El domo de contacto posee una forma arqueada que se ajusta a la base, la cual alberga los terminales y contactos para el montaje en PCB. Cuando se somete a fuerza, el domo sufre una desviación o inversión de forma, lo que genera el característico clic auditivo y háptico distintivo. La flexión del domo también conecta dos contactos fijos dentro de la base, completando efectivamente el circuito. Una vez que se elimina la fuerza, el domo recupera su forma original, haciendo que el circuito se interrumpa. Los domos pueden fabricarse a partir de diversos materiales, incluidos metales, dependiendo del nivel deseado de retroalimentación háptica y audible. Colocado sobre el domo de contacto se encuentra el émbolo. Este sirve para presionar y flexionar el domo, activando el interruptor. Los émbolos pueden fabricarse con materiales como metal, caucho u otros, y pueden contar con un actuador plano o elevado. El material utilizado tanto para el émbolo como para el domo de contacto influye significativamente en la sensación táctil del clic y el sonido. Descansando sobre el émbolo está la cubierta, responsable de proteger el mecanismo interno del interruptor. La elección del material para la cubierta, que podría incluir metales u otros materiales, depende del uso previsto del interruptor y del nivel de protección deseado. Algunas cubiertas también pueden incorporar un terminal de tierra para mitigar los riesgos de descargas estáticas.
Especificaciones clave
Selecting the most suitable tactile switch for your product entails more than just scrutinizing specifications on a datasheet. Tactile switches, with their distinct "feel" and "sound," can significantly impact the user's perception of the overall product's quality. Although challenging to quantify, this perception plays a crucial role in user satisfaction.
The force required to activate the switch and the haptic feedback perceived by the user must align with the specific application, and this may vary significantly across consumer and industrial products. Hence, it is prudent to test the actual switch in prototype use, ensuring its characteristics match the intended application. For example, an automotive switch might necessitate a higher actuation force to counteract input errors due to vehicle vibrations, while a switch used in a printer or consumer gaming product could be less sensitive. Nonetheless, regardless of the application, the switch must maintain reliable functionality over the product's lifetime.
Various design specifications are relevant to tactile switches, including:
- Clasificación de voltaje: Indica el voltaje máximo que el interruptor puede soportar cuando está abierto o cerrado. Los interruptores táctiles típicamente tienen clasificaciones de voltaje bajas.
- Clasificación de corriente: Especifica la corriente máxima (en amperios) que un interruptor puede transportar de manera segura sin dañarse.
- Fuerza de activación: También conocida como fuerza operativa, representa la cantidad de fuerza o presión (medida en gramos-fuerza o gf) requerida para accionar el interruptor.
- Deflexión: Se refiere a la distancia total de recorrido de un interruptor presionado, a menudo llamada recorrido del actuador.
- Fuerza de contacto: Indica la fuerza o presión (en gramos) necesaria para que el interruptor establezca una conexión entre sus terminales y permita el flujo de energía.
- Altura del actuador: La altura del actuador por encima del cuerpo del interruptor, que influye en la experiencia táctil del usuario. Ver Figura 3.
- Rango de ciclo de vida: La duración anticipada de un interruptor bajo condiciones normales de operación, esencial para evaluar la durabilidad.
- Rango de temperatura: Especifica el rango de temperatura en el cual el interruptor opera de manera óptima y cumple con las especificaciones.
- Estilo de montaje: Describe cómo se monta el interruptor en la PCB, que puede ser de orificio pasante o montaje en superficie.
- Clasificación IP: Un estándar internacional que clasifica el grado de protección de un interruptor (u otros productos) contra la entrada de polvo y líquidos, proporcionando información valiosa para condiciones ambientales específicas.
- Iluminación: Los interruptores táctiles están disponibles en una variedad de opciones de colores de LED iluminados, proporcionando a los usuarios identificación visual adicional y retroalimentación en su aplicación.
Figura 3: Alturas comunes de los actuadores de interruptores táctiles (Fuente de la imagen: Same Sky)
Cableado de interruptor táctil
Los interruptores táctiles comúnmente consisten en 4 pines, que están conectados internamente en 2 conjuntos. La inclusión de 4 pines sirve para mejorar la estabilidad del dispositivo cuando está montado en una placa de circuito. Desde una perspectiva de cableado, técnicamente solo necesitas utilizar 2 de los terminales, pero se considera una buena práctica hacer uso de todos los pines disponibles, entendiendo que los pares están internamente interconectados. Además, los interruptores táctiles también se pueden encontrar con solo 2 pines. Por otra parte, existen interruptores táctiles de 5 pines disponibles, diseñados específicamente para permitir un control similar a un joystick en un paquete compacto.
Figura 4: Configuración común de interruptor táctil de 4 pines (Fuente de la imagen: Same Sky)
Resumen
Los interruptores táctiles han ganado popularidad debido a su tamaño compacto, baja altura y larga vida útil, lo que los hace ideales para una amplia gama de productos de consumo e industriales. Además, con los avances en tecnología, los interruptores táctiles están encontrando su camino hacia aplicaciones más nuevas, como los dispositivos wearables, que aprovechan su diseño de tamaño reducido, peso ligero y durabilidad. Los interruptores táctiles demuestran ser una elección inteligente cuando un producto requiere un control de potencia de baja energía, acción momentánea o entrada de datos, y donde la retroalimentación táctil y auditiva es una característica deseable. Same Sky ofrece una línea completa de interruptores táctiles que vienen en paquetes compactos, varias alturas de actuadores y múltiples opciones de configuración, proporcionando soluciones versátiles para diversos requisitos de diseño.
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