Guide complet de CUI Devices sur les interrupteurs tactiles

L’origine des interrupteurs tactiles remonte au début des années 80, lorsqu’ils sont apparus sous la forme d’interrupteurs à membrane ou sérigraphiés, principalement destinés à être utilisés dans les claviers et les pavés numériques. Cependant, leur manque initial de retour tactile et leurs faibles performances ont suscité une forte résistance de la part des utilisateurs. C’est ainsi qu’à la fin des années 80, des interrupteurs à coupole métallique ont été introduits sur le marché.

L’incorporation de dômes métalliques a permis d’améliorer considérablement le retour d’information tactile, offrant aux utilisateurs une sensation distincte lors de l’actionnement. En outre, cette modification de la conception a permis de mettre au point une méthode plus robuste d’activation de l’interrupteur et d’améliorer la longévité, ce qui a permis de résoudre les problèmes de durabilité antérieurs.

En témoignage de leurs progrès, les interrupteurs tactiles modernes sont aujourd’hui omniprésents en tant que dispositifs d’entrée dans de nombreux produits commerciaux et de consommation. Leur utilisation généralisée témoigne de l’importance et de la valeur qu’ils apportent à de nombreux appareils et interfaces électroniques.

Notions de base sur les interrupteurs tactiles

Lorsqu’un utilisateur exerce une pression sur un interrupteur tactile, le circuit est fermé et le courant circule. Cette action se traduit par une sensation « tactile », souvent un clic perceptible ou un choc haptique, qui confirme le fonctionnement de l’interrupteur. En relâchant la pression, le flux de courant est interrompu, ce qui éteint l’interrupteur. Par essence, un interrupteur tactile est un dispositif à action momentanée qui fournit un retour d’information perceptible par le toucher, rassurant l’utilisateur sur le fait que l’interrupteur a fonctionné et que le signal a été transmis. En outre, certains modèles d’interrupteurs tactiles sont conçus comme des interrupteurs « normalement fermés », ce qui signifie qu’ils désactivent le courant lorsqu’ils sont actionnés et le réactivent lorsqu’ils sont relâchés. CUI Devices propose aussi une sélection de ces interrupteurs tactiles « normalement fermés ».

La terminologie utilisée pour décrire les interrupteurs tactiles, souvent appelés interrupteurs à bouton-poussoir, peut en effet prêter à confusion pour l’utilisateur. Bien que ces deux types présentent des similitudes, il est essentiel de différencier leurs caractéristiques.

Un interrupteur à bouton-poussoir est conçu pour permettre le passage du courant dans un circuit lorsque l’actionneur est enfoncé et parcourt une distance donnée, et il interrompt le passage du courant lorsqu’il est enfoncé à nouveau. Ces interrupteurs peuvent être montés sur des panneaux ou directement sur des cartes de circuits imprimés (PCB). Pour en savoir plus sur les interrupteurs à bouton poussoir, consultez le blog Principes de base des interrupteurs à bouton poussoir de CUI Devices.

Au contraire, un interrupteur tactile permet le passage du courant lorsque l’actionneur est pressé et maintenu, et interrompt le passage du courant lorsqu’il est relâché, ou vice versa. La distance de déplacement de l’actionneur est minime. Ces interrupteurs entrent dans la catégorie des interrupteurs « à action momentanée » et, bien que certains boutons-poussoirs soient également à action momentanée, tous les interrupteurs tactiles entrent dans cette catégorie. En particulier, les interrupteurs tactiles sont généralement beaucoup plus petits que les interrupteurs à bouton-poussoir et présentent souvent une tension et un courant nominal plus faibles en raison de leur conception. En outre, ils offrent un retour d’information sonore ou haptique et sont exclusivement conçus pour être montés directement sur des circuits imprimés.

Construction de base

Un interrupteur tactile typique ne comporte que quatre parties principales : une base en résine moulée (4), un dôme de contact (3), un poussoir (2) et un couvercle (1). C’est cette simplicité, avec très peu de pièces mobiles, qui permet aux interrupteurs tactiles de durer généralement plus longtemps que les autres interrupteurs mécaniques.

Le dôme de contact possède une forme arquée qui s’insère dans la base, laquelle abrite les bornes et les contacts pour le montage sur circuit imprimé. Lorsqu’il est soumis à une force, le dôme subit une déviation ou une inversion de forme, ce qui génère le clic audible et haptique caractéristique. La flexion du dôme relie également deux contacts fixes à l’intérieur de la base, complétant ainsi le circuit. Une fois la force retirée, le dôme reprend sa forme initiale, ce qui entraîne la rupture du circuit. Les dômes peuvent être fabriqués avec différents matériaux, y compris des métaux, en fonction du niveau souhaité de retour haptique et sonore.

Le plongeur se trouve au sommet du dôme de contact. Il sert à pousser et à fléchir le dôme, activant ainsi l’interrupteur. Les poussoirs peuvent être fabriqués à partir de matériaux tels que le métal, le caoutchouc ou autres, et peuvent être dotés d’un actionneur plat ou surélevé. Le matériau utilisé pour le piston et le dôme de contact influe considérablement sur la sensation et le son du clic tactile.

Le couvercle, qui repose sur le poussoir, est chargé de protéger le mécanisme interne de l’interrupteur. Le choix du matériau du couvercle, qui peut comprendre des métaux ou d’autres matériaux, dépend de l’utilisation prévue de l’interrupteur et du niveau de protection souhaité. Certains couvercles peuvent également comporter une borne de masse pour atténuer les risques de décharge statique.

Spécifications clés

La sélection de l’interrupteur tactile le mieux adapté à votre produit ne se limite pas à l’examen minutieux des spécifications d’une fiche technique. Les interrupteurs tactiles, avec leur « sensation » et leur « son » distincts, peuvent avoir un impact significatif sur la perception qu’a l’utilisateur de la qualité globale du produit. Bien que difficile à quantifier, cette perception joue un rôle crucial dans la satisfaction de l’utilisateur.

La force nécessaire pour activer l’interrupteur et le retour haptique perçu par l’utilisateur doivent être adaptés à l’application spécifique, et cela peut varier considérablement d’un produit de consommation à l’autre et d’un produit industriel à l’autre. Il est donc prudent de tester l’interrupteur réel dans un prototype, afin de s’assurer que ses caractéristiques correspondent à l’application prévue. Par exemple, un interrupteur automobile peut nécessiter une force d’actionnement plus élevée pour compenser les erreurs de saisie dues aux vibrations du véhicule, tandis qu’un interrupteur utilisé dans une imprimante ou un produit de jeu grand public peut être moins sensible. Néanmoins, quelle que soit l’application, l’interrupteur doit conserver une fonctionnalité fiable pendant toute la durée de vie du produit.

Plusieurs spécifications de conception sont pertinentes pour les interrupteurs tactiles, notamment :

• Tension nominale : indique la tension maximale que l’interrupteur peut supporter lorsqu’il est ouvert ou fermé. Les interrupteurs tactiles ont généralement une faible tension nominale.
• Courant nominal : indique le courant maximal (en ampères) qu’un interrupteur peut supporter en toute sécurité sans être endommagé.
• Force d’activation : également appelée force de fonctionnement, elle représente la quantité de force ou de pression (mesurée en gramme de force ou gf) nécessaire pour actionner l’interrupteur.
• Déflexion : désigne la distance totale de déplacement d’un interrupteur enfoncé, souvent appelée déplacement de l’actionneur.
• Force de contact : indique la force ou la pression (en grammes) nécessaire pour que l’interrupteur établisse une connexion entre ses bornes et permette le passage du courant.
• Hauteur de l’actionneur : la hauteur de l’actionneur au-dessus du corps de l’interrupteur, qui influence l’expérience tactile de l’utilisateur. Voir image 3.
• Gamme de cycle de vie : la durée prévue d’un interrupteur dans des conditions normales d’utilisation, essentielle pour évaluer la durabilité.
• Plage de température : indique la plage de température dans laquelle l’interrupteur fonctionne de manière optimale et est conforme aux spécifications.
• Style de montage : décrit la manière dont l’interrupteur est monté sur le circuit imprimé, qui peut être soit traversant, soit monté en surface.
• IP nominale : norme internationale qui classe le degré de protection d’un interrupteur (ou d’autres produits) contre la pénétration de poussières et de liquides, ce qui fournit des informations précieuses pour des conditions environnementales spécifiques.
• Éclairage : les interrupteurs tactiles sont disponibles dans plusieurs couleurs de voyant lumineux, offrant aux utilisateurs une identification visuelle supplémentaire et un retour d’information dans leur application.

Câblage des interrupteurs tactiles

Les interrupteurs tactiles sont généralement constitués de 4 broches, qui sont connectées en interne en deux ensembles. L’inclusion de 4 broches permet d’améliorer la stabilité de l’appareil lorsqu’il est monté sur un circuit imprimé. Du point de vue du câblage, vous ne devez techniquement utiliser que deux des fils, mais la meilleure pratique consiste à utiliser toutes les broches disponibles, tout en sachant que les paires sont interconnectées en interne. En outre, il est possible de trouver des interrupteurs tactiles avec seulement 2 broches. En outre, des interrupteurs tactiles à 5 broches sont disponibles, spécialement conçus pour permettre un contrôle de type leviers de commande dans un boîtier compact.

Récapitulatif

Les interrupteurs tactiles ont gagné leur popularité grâce à leur taille compacte, leur faible hauteur et leur longue durée de vie, ce qui les rend bien adaptés à une large gamme de produits de consommation et industriels. En outre, grâce aux progrès technologiques, les interrupteurs tactiles trouvent aujourd’hui leur place dans de nouvelles applications, telles que les vêtements, qui tirent parti de leur faible encombrement, de leur légèreté et de leur durabilité. Les interrupteurs tactiles s’avèrent en fin de compte un choix judicieux lorsqu’un produit exige une faible puissance, un contrôle de l’alimentation par action momentanée ou la saisie de données, et lorsque le retour d’information tactile et auditif est une caractéristique souhaitable. CUI Devices propose une gamme complète d’interrupteurs tactiles dans des boîtiers compacts, avec différentes hauteurs d’actionneur et de multiples options de configuration, offrant ainsi des solutions polyvalentes pour diverses exigences de conception.