触摸开关,是科技发展进步的一种新兴产品。他一般是指应用触摸感应芯片原理设计的一种墙壁开关,是传统机械按键式墙壁开关的换代产品。能实现更智能化、操作更方便的触摸开关有传统开关不可比拟的优势,是家居产品的非常流行的一种装饰性开关。
这种开关最初在20世纪80年代初是用作键盘和键盘的薄膜或丝网印刷开关的,由于其性能不尽如人意且缺乏触觉反馈,在推广之处遇到了阻力。然而,在20世纪80年代末,在设计中纳入金属拱顶的版本获得了更广泛的普及,这要归功于其经过改善的触觉反馈效果、强大的致动力和更长的使用寿命。正是这些变化成就了今天在广泛的消费和商业应用中普遍使用的、极为常见的触摸开关。
触摸开关按开关原理分类有电阻式触摸开关和电容式触摸开关,按接线方式分为单火线触摸开关和双线制触摸开关(火线和零线)。从全球范围内来看,绝大多数国家都是采用单火线制布线规则,因此,早期触摸开关以单火控制为主导,随着应用的深入,零、火线控制的稳定性更高,开关的负载更大。市面上是以零、火线控制为主导。
触摸式vs.按钮式
触摸开关和按钮开关是两种经常被混为一谈或名称可以互换的开关。虽然性质和功能相似,但按钮开关的操作方式是在一定行程内按下致动器来启动电流,并通过再次按下执行器切断电流。相比之下,只需在最小的致动器行程内按下致动器并保持,触摸开关即可接通和切断电流。
虽然有些按钮可以用作瞬动开关,但所有的触摸开关都属于瞬动型。触摸开关通常具有比按钮开关更小的封装、更小的额定电压、电流。与按钮开关相比,触摸开关的声音或触觉反馈也是一个关键的区别,虽然按钮提供面板或PCB安装款式,但触摸开关只用于直接在PCB上安装。
触摸感应面板
触摸感应的操作面板因为其坚固、耐磨损、可以绝缘、隔尘、隔水,而且外观美观新颖而迅速在很多领域被应用,成为热门技术。但很多采用了触摸感应面板的产品都遇到了诸如生产调试困难,触摸感应面板工作不稳定,在潮湿,强干扰环境下容易误动,造成客户退货的难题。
生产调试困难,无法上批量生产。触摸感应面板工作不稳定。在潮湿,强干扰环境下容易误动,造成客户退货。产品长期工作稳定性差,生产线调试好的产品,经过运输或长期工作以后灵敏度变化或经常误动而增加了很大的售后成本。
这些原因造成了很多厂家既希望采用这一新技术,又对采用了这个技术的产品是否能稳定工作心存疑虑。因为触摸感应面板简单的试用往往无法发现有什么不妥。经常要等到发货后顾客使用一段时间才会出现形形色色的问题。这时不可避免的会给厂家带来成本和声誉上的损失。
顾客遇到触摸感应面板的突出问题就是灵敏度和可靠性(无误动)各种环境下很难保持稳定,尤其是长期工作的情况。
触摸感应面板主流的技术是采用电容感应技术来实现。因为手指在感应盘上带来的电容变化极小,而且随着隔离的绝缘面板厚度增加,电容的大小会成指数降低。大概隔5mm的钢化玻璃后,人的手指触摸只能带来不到0.5PF的电容变化。对于这样微小的测量量,湿度、温度的变化、电磁干扰、电源干扰等都会极大的影响测量电路的测量结果。如果没有特殊、专业的处理办法很难保证触摸感应面板的工作稳定尤其是各种恶劣环境下的长期稳定性。
主要优点和规格
触摸开关的正确选择不能只停留在评估产品数据表上的规格。除了诸如瞬动、较低的额定功率和电流、因较少运动活动而具有的坚固性以及较低成本等一些常见特性和有优点之外,触摸开关的可感知触觉和声音对其选型有很大的影响。这可能是一个难以量化的特性,因为激活开关所需的压力及其触觉反馈会根据预期用途和功能而发生变化。例如,相比在家庭或办公室环境中使用的开关,汽车应用中使用的触摸开关可能需要更大的致动力,以避免振动造成意外输入。通常,确定开关具有正确特性的最佳途径是通过原型开发和测试。
总之,这里有几个关键的规格在选择过程中仍需牢记:
• 额定电压:开关在接通或断开时能承受的最大电压。
• 额定电流:开关能够承载且不会因此受损的最大电流。
• 激活力(或操作力):在开关上使致动器移动所需的作用力或压力(以克力或gf为单位表示)。
• 挠度(或致动器行程):压下开关所需的总行程。
• 接触力:开关连接端子所需的作用力或压力(以克为单位)。
• 致动器高度:致动器在开关本体上方的高度。(见图3)
• 生命周期:开关在正常工作条件下的预期使用寿命。
• 温度范围:指工作温度范围,在此温度范围内,开关的各项性能符合规格要求。
• 安装方式:开关在PCB上的安装方法,分为通孔安装或表面贴装。
• IP等级:对开关(或其他产品)的防尘、防止液体侵入等性能进行级别划分的国际标准。请参阅CUI Devices的IP67级触摸开关。
触摸开关的接线
大多数触摸开关包含四个引脚,用于在PCB上安装期间起稳定作用。这四个引脚内部连接成两组。虽然从技术上讲,只有两根导线需要用于布线,但最佳做法是使用所有可能的引脚。此外,有些触摸开关只有两个可用引脚,也有5引脚版本,这种版本可在非常小的封装中实现类似操纵杆的控制功能。
触摸开关是一种智能控制的墙壁开关,本身需要消耗一定的电能,在待机时,由于单火智能开关待机取电是通过流过电子镇流器的电流给智能墙壁开关控制电路供电的,如果待机输入电流小就会导致待机电路不能工作,如果待机输入电流大就会导致电子镇流灯关后会有冷闪光白炽灯关闭后红丝等问题。在工作时,由于单火智能开关工作时取电是通过开关断开时的两端压差来取电的,当开关闭合时就没有了压差无法取电,这样就会导致控制电路开时失电失控问题。因此单火线触摸开关取电的技术难题一直存在,微功耗单火线待机和工作电源电路的研发难度非常大,这是国内外限制单火线触摸开关发展的最主要技术瓶颈。
实现真正电容感应式触摸开关,需要稳定的单火线电源处理以及稳定可靠的触摸感应芯片,做到防误触发、防各种电磁干扰、负载干扰、环境干扰、甚至需要防水防尘功能等智能触摸开关功能要求,集成感应触摸功能的系统解决方案更是行业内的技术难题。
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