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    常見的觸摸開關,你了解多少?

    發布時間:2022-09-13 來源:DigiKey 責任編輯:wenwei

    【導讀】觸摸開關是一種公認的電氣開關,與同類機械開關一樣通過手動操作接通或斷開電路。這種開關最初在20世紀80年代初是用作鍵盤和鍵盤的薄膜或絲網印刷開關的,由于其性能不盡如人意且缺乏觸覺反饋,在推廣之處遇到了阻力。然而,在20世紀80年代末,在設計中納入金屬拱頂的版本獲得了更廣泛的普及,這要歸功于其經過改善的觸覺反饋效果、強大的致動力和更長的使用壽命。正是這些變化成就了今天在廣泛的消費和商業應用中普遍使用的、極為常見的觸摸開關。


    如上所述,觸摸開關的關鍵特色是,當致動器受到壓力時,會提供可感知的“咔噠”或觸覺撞擊反饋,以表明開關已成功完成操作。作為瞬動器件,只要用戶不再施加壓力,開關就會釋放,進而切斷電流。雖然通常情況下用作常開器件,但觸摸開關也有常閉版本,在按下致動器時電流切斷,釋放后電流即刻導通。


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    圖1:常見的觸摸開關(圖片來源:CUI Devices)


    觸摸式vs.按鈕式


    觸摸開關和按鈕開關是兩種經常被混為一談或名稱可以互換的開關。雖然性質和功能相似,但按鈕開關的操作方式是在一定行程內按下致動器來啟動電流,并通過再次按下執行器切斷電流。相比之下,只需在最小的致動器行程內按下致動器并保持,觸摸開關即可接通和切斷電流。


    雖然有些按鈕可以用作瞬動開關,但所有的觸摸開關都屬于瞬動型。觸摸開關通常具有比按鈕開關更小的封裝、更小的額定電壓、電流。與按鈕開關相比,觸摸開關的聲音或觸覺反饋也是一個關鍵的區別,雖然按鈕提供面板或PCB安裝款式,但觸摸開關只用于直接在PCB上安裝。如需詳細了解按鈕開關,請閱讀CUI Devices的按鈕開關101博客文章。


    基本結構和操作


    觸摸開關在簡單性、堅固性方面優于機械開關的一個關鍵因素是其數量有限的內部器件,使其能夠實現預期功能。典型的觸摸開關設計通常包括以下四個器件:


    1. 頂蓋:該部件保護開關的內部機構,可以由金屬或其他材料組成,具體取決于預期功能。頂蓋還可以作為接地端子,以保護開關免受靜電放電的危害。


    2. 柱塞:位于頂蓋下方和拱形觸頭的上方,柱塞是用戶操作部件,以使拱形觸頭彎曲,激活開關。柱塞采用平坦結構或者凸起結構。


    3. 拱形觸頭:該部件外形呈弧形,與底座相配合,當與柱塞接觸時,會發生偏轉或反轉。這種彎曲過程會產生咔噠聲和咔噠觸感,同時與底座上的兩個固定觸頭連接,接通電路。一旦按壓力消失,拱形觸頭就會恢復原來的形狀并斷開電路。拱形觸頭和柱塞的材料(金屬、橡膠等)將有助于決定開關的觸感和聲音。


    4. 模制樹脂底座:這是觸摸開關的最后一個部件,含有將開關與PCB相連接的端子和觸頭。


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    圖2:典型觸摸開關的結構(圖片來源:CUI Devices)


    主要優點和規格


    觸摸開關的正確選擇不能只停留在評估產品數據表上的規格。除了諸如瞬動、較低的額定功率和電流、因較少運動活動而具有的堅固性以及較低成本等一些常見特性和有優點之外,觸摸開關的可感知觸覺和聲音對其選型有很大的影響。這可能是一個難以量化的特性,因為激活開關所需的壓力及其觸覺反饋會根據預期用途和功能而發生變化。例如,相比在家庭或辦公室環境中使用的開關,汽車應用中使用的觸摸開關可能需要更大的致動力,以避免振動造成意外輸入。通常,確定開關具有正確特性的最佳途徑是通過原型開發和測試。


    總之,這里有幾個關鍵的規格在選擇過程中仍需牢記:


    ●   額定電壓:開關在接通或斷開時能承受的最大電壓。

    ●   額定電流:開關能夠承載且不會因此受損的最大電流。

    ●   激活力(或操作力):在開關上使致動器移動所需的作用力或壓力(以克力或gf為單位表示)。

    ●   撓度(或致動器行程):壓下開關所需的總行程。

    ●   接觸力:開關連接端子所需的作用力或壓力(以克為單位)。

    ●   致動器高度:致動器在開關本體上方的高度。(見圖3)

    ●   生命周期:開關在正常工作條件下的預期使用壽命。

    ●   溫度范圍:指工作溫度范圍,在此溫度范圍內,開關的各項性能符合規格要求。

    ●   安裝方式:開關在PCB上的安裝方法,分為通孔安裝或表面貼裝。

    ●   IP等級:對開關(或其他產品)的防塵、防止液體侵入等性能進行級別劃分的國際標準。請參閱CUI Devices的IP67級觸摸開關。


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    圖3:觸摸開關的常見致動器高度(圖片來源:CUI Devices)


    觸摸開關的接線


    大多數觸摸開關包含四個引腳,用于在PCB上安裝期間起穩定作用。這四個引腳內部連接成兩組。雖然從技術上講,只有兩根導線需要用于布線,但最佳做法是使用所有可能的引腳。此外,有些觸摸開關只有兩個可用引腳,也有5引腳版本,這種版本可在非常小的封裝中實現類似操縱桿的控制功能。


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    圖4:常見的4引腳觸摸開關的配置(圖片來源:CUI Devices)


    本文小結


    憑借體積小、高度低、使用壽命長,觸摸開關能夠滿足各種消費和工業產品的許多需求,包括可穿戴技術等方面的最新應用。當需要低功耗、瞬動性能時,觸摸開關仍將是一種能夠提供觸覺和聽覺反饋的必備開關解決方案。為了幫助用戶選擇觸摸開關,CUI Devices提供了一系列封裝緊湊且致動器高度和配置選擇多樣的觸摸開關。



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