พื้นฐานของสวิตช์สัมผัส

สวิตช์แบบสัมผัสเป็นสวิตช์ไฟฟ้าที่เป็นที่รู้จักดี ซึ่งเหมือนกับสวิตช์แบบกลไกตัวอื่น ๆ ที่ทำหน้าที่ทำให้วงจรไฟฟ้าสมบูรณ์หรือแตกผ่านการทำงานแบบแมนนวล สวิตช์ประเภทนี้เริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ด้วยเมมเบรนหรือสวิตช์ที่พิมพ์หน้าจอสำหรับแป้นพิมพ์และแป้นกด สวิตช์ประเภทนี้ในขั้นต้นมีความต้านทานเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำและไม่มีการตอบสนองที่สัมผัสได้ อย่างไรก็ตาม ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 เวอร์ชันที่มีโดมโลหะรวมอยู่ในการออกแบบ ได้รับการนำไปใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้น เนื่องจากมีข้อเสนอแนะที่ได้รับการปรับปรุง การกระตุ้นที่แข็งแกร่ง และอายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้เรามีสวิตช์สัมผัสที่ใช้กันทั่วไปและพบเห็นได้ในหลากหลายรูปแบบในการใช้งานสำหรับผู้บริโภคและเชิงพาณิชย์

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ตัวสร้างความแตกต่างที่สำคัญของสวิตช์สัมผัสคือ เมื่อใช้แรงกดกับแอคทูเอเตอร์ จะมี "การคลิก" ที่สังเกตได้หรือการตอบสนองแบบสัมผัสเพื่อแสดงว่าสวิตช์ทำงานสำเร็จ เมื่อผู้ใช้ไม่ใช้แรงกดอีกต่อไป สวิตช์จะถูกปล่อยและกระแสไฟจะถูกตัดออก เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ดำเนินการชั่วขณะ แม้ว่าโดยทั่วไปจะพบเป็นอุปกรณ์เปิดตามปกติ สวิตช์แบบสัมผัสก็มีให้ในเวอร์ชันปิดตามปกติเช่นกัน โดยที่กระแสไฟจะถูกปิดเมื่อกดตัวกระตุ้นและเริ่มไหลเมื่อปล่อย

รูปที่ 1: ตัวอย่างสวิตช์สัมผัสทั่วไป (แหล่งรูปภาพ:Same Sky)

เลือกสัมผัสหรือปุ่มกดดีกว่า

สวิตช์สองประเภทที่มักสับสนหรือใช้ชื่อสลับกันคือ สวิตช์สัมผัส และ สวิตช์ปุ่มกด แม้จะมีลักษณะและการทำงานคล้ายคลึงกัน สวิตช์ปุ่มกดทำงานโดยการกดตัวกระตุ้นตามระยะการเดินทางที่กำหนดเพื่อเริ่มการไหลของกระแสและหยุดการไหลของกระแสโดยการกดอีกครั้ง ในทางตรงกันข้าม สวิตช์สัมผัสเริ่ม/หยุดการไหลของกระแสเมื่อกดตัวกระตุ้นและถือไว้โดยให้การเคลื่อนที่ของตัวกระตุ้นน้อยที่สุด

แม้ว่าปุ่มกดบางปุ่มจะทำงานเป็นสวิตช์ควบคุมชั่วขณะ แต่สวิตช์สัมผัสทั้งหมดจะทำงานชั่วขณะ สวิตช์แทคไทล์มักจะมีขนาดบรรจุภัณฑ์ที่เล็กกว่าสวิตช์ปุ่มกด พร้อมกับแรงดันไฟและกระแสไฟที่ต่ำกว่าโดยทั่วไป เสียงตอบรับหรือการตอบสนองแบบสัมผัสยังสร้างความแตกต่างที่สำคัญเมื่อเทียบกับปุ่มกด และในขณะที่ปุ่มกดมีรูปแบบการติดตั้งแผงหรือ PCB สวิตช์สัมผัสได้รับการออกแบบสำหรับการติดตั้ง PCB โดยตรงเท่านั้น หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสวิตช์ปุ่มกด โปรดอ่านบล็อกของ Same Sky เรื่องสวิตช์ปุ่มกด 101

โครงสร้างพื้นฐานและการใช้งาน

ประเด็นสำคัญประการหนึ่งที่นำไปสู่ความเรียบง่ายและความทนทานของสวิตช์สัมผัสเมื่อเปรียบเทียบกับสวิตช์ทางกลอื่น ๆ คือส่วนประกอบภายในจำนวนจำกัดเพื่อให้ทำงานได้ตามที่ตั้งใจไว้ การออกแบบสวิตช์สัมผัสทั่วไปมักประกอบด้วยสี่ส่วนทั้งหมดที่แสดงด้านล่าง:

1. ฝาครอบด้านบน: ซึ่งจะช่วยปกป้องกลไกภายในของสวิตช์ และอาจประกอบด้วยโลหะหรือวัสดุอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับฟังก์ชันที่ต้องการ ฝาครอบสามารถนำเสนอขั้วต่อกราวด์เพื่อป้องกันสวิตช์จากไฟฟ้าสถิตย์
2. ลูกสูบ: อยู่ใต้ฝาครอบและด้านบนของโดมหน้าสัมผัส ลูกสูบเป็นส่วนประกอบที่ผู้ใช้กดเพื่องอโดม จึงเป็นการเปิดใช้งานสวิตช์ ลูกสูบสามารถเป็นแบบแบนหรือแบบยกขึ้นมาก็ได้
3. หน้าสัมผัสแบบโดม: ส่วนประกอบที่มีรูปร่างโค้งมนนี้จะพอดีกับฐานและเบนออกหรือกลับรูปเมื่อสัมผัสกับลูกสูบ กระบวนการที่โค้งงอนี้จะสร้างเสียงคลิกและเสียงคลิกขณะเชื่อมต่อหน้าสัมผัสคงที่สองตัวในฐานเพื่อทำให้วงจรสมบูรณ์ เมื่อแรงถูกขจัดออกไป โดมสัมผัสจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมและตัดการเชื่อมต่อวงจร วัสดุที่ใช้สำหรับทั้งโดมหน้าสัมผัสและลูกสูบ (โลหะ, ยาง ฯลฯ) จะช่วยกำหนดความรู้สึกสัมผัสและเสียงของสวิตช์ได้
4. ฐานเรซินขึ้นรูป: ส่วนสุดท้ายของสวิตช์มีขั้วต่อและหน้าสัมผัสเพื่อเชื่อมต่อสวิตช์กับ PCB

รูปที่ 2: โครงสร้างสวิตช์สัมผัสทั่วไป (แหล่งรูปภาพ: อุปกรณ์ CUI)

ประโยชน์และข้อมูลจำเพาะที่สำคัญ

การเลือกสวิตช์สัมผัสที่เหมาะสมเป็นมากกว่าการประเมินข้อกำหนดในเอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ นอกเหนือจากคุณสมบัติและคุณประโยชน์ทั่วไปหลายประการ เช่น การสั่งงานชั่วขณะ ระดับพลังงานและกระแสไฟที่ต่ำกว่า ความทนทานเนื่องจากชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยลง และต้นทุนที่ต่ำลง ความรู้สึกและเสียงที่สัมผัสได้ของสวิตช์สัมผัสสามารถมีอิทธิพลอย่างมากต่อการเลือกส่วนประกอบ นี่อาจเป็นคุณลักษณะที่ยากในการวัดปริมาณ เนื่องจากแรงที่จำเป็นในการเปิดใช้งานสวิตช์ตลอดจนการตอบสนองแบบสัมผัสจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งานและฟังก์ชันที่ตั้งใจไว้ ตัวอย่างเช่น สวิตช์สัมผัสที่ใช้ในแอปพลิเคชันยานยนต์อาจต้องใช้แรงกระตุ้นมากขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงการป้อนข้อมูลโดยไม่ได้ตั้งใจจากการสั่นสะเทือนเมื่อเทียบกับสวิตช์ที่ใช้ในการตั้งค่าที่บ้านหรือที่ทำงาน วิธีที่ดีที่สุดในการตรวจสอบคุณลักษณะที่เหมาะสมของสวิตช์มักเป็นการอาศัยการสร้างต้นแบบและการทดสอบ

จากทั้งหมดที่กล่าวมา ต่อไปนี้เป็นข้อกำหนดสำคัญหลายประการที่ต้องคำนึงถึงในระหว่างกระบวนการคัดเลือก:

• พิกัดแรงดันไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สวิตช์สามารถทนได้เมื่อเปิดหรือปิด
• พิกัดกระแสไฟ: กระแสไฟสูงสุดเป็นแอมป์ที่สวิตซ์รับได้ก่อนเกิดความเสียหาย
• แรงกระตุ้น (หรือแรงปฏิบัติการ): ปริมาณของแรงหรือแรงดัน (แสดงเป็นหน่วยกรัมหรือ gf) ที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนตัวกระตุ้นบนสวิตช์
• การโก่งตัว (หรือการเคลื่อนที่ของตัวกระตุ้น): ระยะการเดินทางโดยรวมของสวิตช์กด
• แรงสัมผัส: ปริมาณแรงหรือแรงดัน (แสดงเป็นกรัม) ที่จำเป็นสำหรับสวิตช์เพื่อเชื่อมต่อขั้ว
• ความสูงของแอคทูเอเตอร์: ความสูงของแอคทูเอเตอร์เหนือตัวสวิตช์ (ดูรูปที่ 3)
• ช่วงอายุการใช้งาน: ระยะเวลาที่คาดไว้ของสวิตช์ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ
• ช่วงอุณหภูมิ: อุณหภูมิในการทำงานซึ่งสวิตช์จะทำงานตามข้อกำหนด
• รูปแบบการติดตั้ง: วิธีที่ใช้ในการยึดสวิตช์บน PCB ทั้งแบบ through-hole หรือแบบติดบนพื้นผิว
• IP Rating: มาตรฐานสากลที่จำแนกระดับการป้องกันสวิตช์ (หรือผลิตภัณฑ์อื่นๆ) จากการรบกวนของฝุ่นละอองและของเหลว ดู สวิตช์สัมผัสที่ได้รับการจัดอันดับ IP67 จาก Same Sky

รูปที่ 3: ความสูงของตัวกระตุ้นทั่วไปของสวิตช์สัมผัส (แหล่งรูปภาพ: Same Sky)

การเดินสายสวิตช์สัมผัส

สวิตช์สัมผัสส่วนใหญ่จะมีสี่พินเพื่อช่วยให้การติดตั้งบน PCB มีประสิทธิภาพ พินทั้งสี่นี้มีการเชื่อมต่อภายในเป็นสองชุด แม้ว่าในทางเทคนิคแล้วต้องใช้ลีดเพียงสองตัวในการเดินสาย แต่ในทางปฏิบัติที่ดีที่สุดคือการใช้พินที่เป็นไปได้ทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีรุ่นสวิตช์สัมผัสที่มีเพียงสองพินเท่านั้น เช่นเดียวกับรุ่น 5 พินที่อนุญาตให้ควบคุมเหมือนจอยสติ๊กในแพ็คเกจที่น้อยมาก

รูปที่ 4: การกำหนดค่าสวิตช์สัมผัสแบบ 4 พินทั่วไป (แหล่งรูปภาพ: Same Sky)

บทสรุป

ด้วยขนาดที่เล็ก ความสูงที่น้อย และอายุการใช้งานยาวนาน สวิตช์แบบสัมผัสจึงตอบสนองความต้องการมากมายในผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคและอุตสาหกรรมที่หลากหลาย รวมถึงการใช้งานที่ใหม่กว่าในเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ และอื่น ๆ เมื่อต้องการใช้พลังงานต่ำและกระตุ้นการทำงานชั่วขณะ สวิตช์แบบสัมผัสจะยังคงเป็นโซลูชันสวิตช์ที่ใช้งานได้จริง พร้อมประโยชน์เพิ่มเติมของการตอบสนองแบบสัมผัสและการได้ยิน เพื่อช่วยในกระบวนการคัดเลือก Same Sky ขอเสนอ สวิตช์สัมผัส นำเสนอแพ็คเกจขนาดกะทัดรัด ช่วงความสูงของแอคทูเอเตอร์ และตัวเลือกการกำหนดค่าที่หลากหลาย