여러 단조로운 작업이 지속적으로 자동화되고 있음에도 불구하고 인간 인터페이스는 일부 도구와 기계가 제대로 작동하기 위한 필수 사항이었으며 앞으로도 그러할 것입니다. 이러한 상호 작용을 수행하는 데 사용할 수 있는 기기 유형은 다양하지만, 사용자에게 촉각 피드백을 제공하는 기기는 극히 일부에 불과합니다. CUI Devices의 이 문서에서는 구조, 설계 시방서, 배선 등을 포함한 촉각 스위치에 대해 자세히 알아봅니다.
촉각 스위치의 시작은 주로 키보드와 키패드에 사용하기 위한 멤브레인 또는 화면 인쇄 스위치로 처음 등장했던 1980년대 초반으로 거슬러 올라갑니다. 그러나 초기에는 촉각 피드백이 부족하고 성능이 수준 이하였던 탓에 사용자들의 저항감이 상당했습니다. 이로 인해 개선의 필요성이 대두되었고, 1980년대 후반 설계의 일부로 금속 돔을 특징으로 하는 스위치가 도입되었습니다.
금속 돔의 통합으로 촉각 피드백이 눈에 띄게 향상되어 사용자에게 작동 시 뚜렷한 감각을 제공합니다. 또한 이러한 설계 수정을 통해 스위치 활성화 방법이 더욱 강력해지고 수명이 향상되어 이전의 내구성 문제가 해결되었습니다.
발전에 대한 증거로, 현대식 촉각 스위치는 이제 수많은 상업용 및 소비자 제품의 입력 기기로 널리 사용됩니다. 이처럼 광범위한 사용은 해당 스위치가 다양한 전자 기기 및 인터페이스에 가져오는 중요성과 가치를 입증합니다.
촉각 스위치 기본 사항
사용자가 촉각 스위치에 압력을 가하면 회로가 완성되어 전류가 흐릅니다. 이 동작으로 인해 스위치 작동을 확인하는 "촉각" 감각이 발생하며, 흔히 두드러지는 딸깍 소리나 촉각적 충격이 발생합니다. 압력을 해제하면 전류 흐름이 중단되어 스위치가 꺼집니다. 본질적으로 촉각 스위치는 터치를 통해 인지 가능한 피드백을 제공하여, 스위치가 작동했으며 신호가 전송되었음을 사용자에게 확인시키는 순간적인 동작 기기입니다. 또한 특정 촉각 스위치 모델은 "상시 닫힘" 스위치로 설계되었습니다. 즉, 누르면 전류가 비활성화되고 놓으면 다시 활성화됩니다. CUI Devices에서는 이러한 "상시 닫힘" 촉각 스위치도 제공합니다.
촉각 스위치를 설명할 때 흔히 푸시 버튼 스위치라는 용어를 사용하기도 하기 때문에 실제로 사용자 혼란이 발생할 수 있습니다. 두 유형 모두 공통적인 유사점이 있지만, 특성을 차별화하는 것이 중요합니다.
푸시 버튼 스위치는 작동기가 눌리고 지정된 거리를 이동할 때 회로 내에서 전류 흐름을 허용하도록 설계되었으며, 스위치를 다시 누르면 전류 흐름이 차단됩니다. 이 스위치는 패널에 장착하거나 인쇄 회로 기판(PCB)에 직접 장착할 수 있습니다. 푸시 버튼 스위치에 대해 더 자세히 알아보려면 CUI Devices의 푸시 버튼 스위치 101 블로그를 참조하십시오.
반면에 촉각 스위치는 작동기를 길게 누르면 전류 흐름이 허용되고 손을 떼면 전류 흐름이 중단되며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 작동기의 이동 거리는 최소입니다. 이러한 스위치는 "순간 동작" 스위치 범주에 속하며, 특정 푸시 버튼도 순간적 범주에 해당하기는 하지만 촉각 스위치는 전체가 이 분류에 속합니다. 특히 촉각 스위치는 일반적으로 푸시 버튼 스위치보다 훨씬 작으며, 설계로 인해 전압 및 전류 정격이 더 낮은 경우가 많습니다. 또한 청각 또는 촉각 피드백을 제공하며 PCB에 직접 장착하도록 독점적으로 설계되었습니다.
기본 구조
일반적인 촉각 스위치는 성형 수지 베이스(4), 접점 돔(3), 플런저(2), 덮개(1)와 같이 4가지 주요 부품으로만 구성됩니다. 움직이는 부품이 거의 없는 이러한 단순성 덕분에 촉각 스위치는 일반적으로 다른 기계식 스위치보다 수명이 더 깁니다.
접점 돔은 PCB 장착을 위한 단자와 접점을 수용하는 베이스에 맞는 아치형 모양입니다. 힘이 가해지면 돔이 휘어지거나 모양이 반전되어 딸깍 하는 독특한 청각 및 촉각 특성이 생성됩니다. 또한 돔을 구부리면 베이스 내의 2개의 고정 접점이 연결되어 효과적으로 회로가 완성됩니다. 힘이 해제되면 돔은 원래 모양을 되찾고 회로가 차단됩니다. 돔은 원하는 촉각 및 청각 피드백 수준에 따라 금속을 포함한 다양한 재료로 제작할 수 있습니다.
접촉 돔 상단에는 플런저가 있습니다. 플런저는 돔을 밀고 구부려 스위치를 활성화하는 역할을 합니다. 금속, 고무 등의 재료로 제작할 수 있으며 평면 또는 돌출형 작동기가 포함되어 있을 수 있습니다. 플런저와 접촉 돔에 사용되는 소재는 딸깍 하는 촉각적인 느낌 및 소리에 큰 영향을 미칩니다.
플런저 위에는 스위치의 내부 메카니즘을 보호하는 덮개가 있습니다. 금속이나 기타 재료를 포함할 수 있는 덮개 재료 중 무엇을 선택할지는 스위치의 용도와 원하는 보호 수준에 따라 달라집니다. 특정 덮개에는 정전기 방전 위험을 완화하기 위해 지반 단자가 통합될 수도 있습니다.
주요 시방서
제품에 가장 적합한 촉각 스위치를 선택하려면 단순히 데이터시트의 시방서를 면밀히 조사하는 것 이상이 필요합니다. "느낌"과 "소리"가 뚜렷한 촉각 스위치는 전체 제품 품질에 대한 사용자의 인식에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 정량화하기는 어렵지만 이러한 인식은 사용자 만족도에 중요한 역할을 합니다.
스위치를 활성화하는 데 필요한 힘과 사용자가 인지하는 촉각 피드백은 특정 용도와 일치해야 하며, 이는 소비자 제품과 산업용 제품에 따라 크게 다를 수 있습니다. 따라서 프로토타입 사용 시 실제 스위치를 테스트하여 특성이 의도한 용도와 일치하는지 확인하는 것이 좋습니다. 예를 들어 자동차 스위치는 차량 진동으로 인한 입력 오류에 대응하기 위해 필요한 활성화력이 더 높을 수 있는 반면, 프린터나 소비자 게임 제품에 사용되는 스위치는 덜 민감해도 됩니다. 이와 별개로 스위치는 용도에 관계없이 제품 수명 기간 동안 안정적인 기능을 유지해야 합니다.
다음을 포함하여 촉각 스위치와 관련된 다양한 설계 시방서가 있습니다.
- 전압 정격: 스위치가 열리거나 닫힐 때 견딜 수 있는 최대 전압을 나타냅니다. 촉각 스위치는 일반적으로 전압 정격이 낮습니다.
- 전류 정격: 스위치가 손상 없이 안전하게 전달할 수 있는 최대 전류(암페어)를 지정합니다.
- 활성화력: 작동력이라고도 하며 스위치를 작동하는 데 필요한 힘 또는 압력의 양(그램중(gf))을 나타냅니다.
- 편향: 눌린 스위치의 전체 이동 거리를 나타내며 흔히 작동기 이동이라고도 합니다.
- 접촉력: 스위치가 단자 사이를 연결하고 전원 흐름을 허용하는 데 필요한 힘 또는 압력(그램)을 나타냅니다.
- 작동기 높이: 스위치 본체에서 위쪽으로의 작동기 높이로, 사용자의 촉각 경험에 영향을 미칩니다. 그림 3을 참조하십시오.
- 수명 주기 범위: 정상적인 작동 조건에서 스위치의 예상 지속 시간으로, 내구성 평가에 필수적입니다.
- 온도 범위: 스위치가 최적으로 작동하며 시방서를 준수하는 온도 범위를 지정합니다.
- 장착 형태: 스위치를 PCB에 장착하는 방법(스루홀 또는 표면 장착)을 설명합니다.
- IP 정격: 먼지와 액체의 유입에 대한 스위치(또는 기타 제품)의 보호 정도를 분류하는 국제 표준으로, 특정 환경 조건에 대한 귀중한 정보를 제공합니다.
- 조명: 촉각 스위치는 다양한 조명 LED 색상 옵션으로 제공되어 사용자에게 용도에 대한 추가 시각적 식별 및 피드백을 제공합니다..>
촉각 스위치 배선
촉각 스위치는 일반적으로 4핀으로 구성되며 내부적으로 2세트로 연결됩니다. 4개의 핀이 포함되어 있어 회로 기판에 장착할 때 기기의 안정성을 향상시키는 역할을 합니다. 배선 관점에서 볼 때 기술적으로 전극선 중 2개만 활용하면 되지만, 쌍이 내부적으로 상호 연결되어 있다는 점을 이해하면서 사용 가능한 모든 핀을 활용하는 것이 모범 사례로 간주됩니다. 또한 촉각 스위치는 단 2개의 핀으로 구성되어 있을 수도 있습니다. 또한 소형 패키지 내에서 조이스틱과 같은 제어가 가능하도록 특별히 설계된 5핀 촉각 스위치도 있습니다.
요약
촉각 스위치는 작은 크기, 낮은 높이, 긴 수명으로 인해 인기를 얻었으며 광범위한 소비자 및 산업용 제품에 적합합니다. 또한 기술이 발전함에 따라 촉각 스위치는 이제 작은 설치 공간, 가벼운 특성 및 내구성을 활용하는 웨어러블과 같은 새로운 용도로 진출하고 있습니다. 촉각 스위치는 제품에 저전력, 순간 동작 전력 제어 또는 데이터 입력이 필요하며 촉각 및 청각 피드백이 바람직한 기능인 경우 궁극적으로 현명한 선택임이 입증되었습니다. CUI Devices는 소형 패키지, 다양한 작동기 높이, 다양한 구성 옵션으로 제공되는 포괄적인 촉각 스위치 라인을 제공하여 다양한 설계 요건에 맞는 다양한 솔루션을 제공합니다.