Interruttori tattili 101

Pubblicato il 24 maggio 2023

Un interruttore elettrico, nella definizione più semplice, è un dispositivo che accende o spegne la corrente elettrica. Se bastasse dire solo questo sugli interruttori, sarebbe una storia molto breve. Tuttavia, gli interruttori elettrici sono disponibili in migliaia di stili, dimensioni e classificazioni, e comprendono un numero ancora maggiore di funzionalità, specifiche e dimensioni.

Cosa sono gli interruttori tattili?

Un “interruttore tattile” è un tipo di interruttore ampiamente utilizzato che completa un circuito elettrico in genere quando viene applicata pressione al dispositivo da parte dell’utente, che quindi dà all’utente un “clic” percettibile o urto tattile in risposta, indicando il flusso di corrente. Il flusso di corrente viene disattivato quando l’interruttore viene rilasciato. Per dare una definizione più concisa, un interruttore tattile è un dispositivo ad azione momentanea il cui funzionamento è percepibile al tatto. Questa sensazione al tatto dà una certa garanzia all’utente che l’interruttore ha funzionato e il segnale è partito. Sono disponibili anche modelli di interruttori tattili che spengono la corrente quando l’interruttore viene premuto e la riaccendono quando viene rilasciato. Questi interruttori tattili “normalmente chiusi” sono disponibili anche da CUI Devices.

Esempi comuni di interruttori tattili

Gli interruttori di questo tipo iniziarono come interruttori a membrana o serigrafati nei primi anni ’80 per l’uso su tastiere e tastierini numerici. La loro mancanza di una feedback tattile e le scarse prestazioni sono state rapidamente accolte con resistenza fino all’introduzione di dispositivi con zone superiori a cupola metallica all’interno del design dell’interruttore alla fine degli anni’80. Il design a cupola ha fornito una sensazione tattile insieme a un metodo di attuazione più robusto e una migliore longevità. Oggi, gli interruttori tattili sono ampiamente utilizzati come dispositivi di immissione dati su migliaia di dispositivi commerciali e di consumo.

Interruttore tattile vs. Interruttore a pulsante

Ci può essere una certa confusione da parte dell’utente nella denominazione degli interruttori tattili in quanto sono spesso indicati come interruttori a pulsante. Un interruttore a pulsante è progettato per consentire il flusso di corrente in un circuito quando l’attuatore è premuto e percorre una distanza di viaggio specificata e arresta il flusso di corrente quando viene spinto di nuovo. Gli interruttori a pulsante possono essere montati su pannelli o direttamente su circuiti stampati (PCB).

D’altra parte, un interruttore tattile consente il flusso di corrente quando l’attuatore viene spinto e tenuto premuto e arresta il flusso di corrente quando viene rilasciato o viceversa. C’è una corsa minima dell’attuatore. Questi sono noti come interruttori ad “azione momentanea” e anche se alcuni pulsanti sono momentanei, tutti gli interruttori tattili lo sono. Gli interruttori tattili sono anche in genere molto più piccoli degli interruttori a pulsante e, a causa del loro design, spesso conducono valori di tensione e corrente inferiori. Offrono anche un feedback audio o tattile e sono progettati esclusivamente per essere montati direttamente sui PCB.

Caratteristiche e vantaggi degli interruttori tattili

Gli interruttori tattili offrono funzionalità importanti e utili che possono migliorare la percezione di un prodotto da parte dell’utente. In primo luogo, forniscono una connessione momentanea del circuito: la corrente scorre quando l’interruttore viene premuto ed è bloccata quando l’interruttore viene rilasciato o viceversa. Ciò consente un inserimento più rapido dei dati, come nella tastiera di un computer, e un funzionamento continuo fino a quando necessario, come in una tastierina di controllo di un motore.

In secondo luogo, e cosa più importante, gli interruttori tattili offrono un feedback tattile e audio all’operatore, confermando che l’interruttore è inserito e la potenza fluisce verso il circuito. Inoltre, come nel caso delle tastiere dei computer, gli interruttori forniscono una “sensazione” fisica appagante alla funzione di digitazione che può anche indicare colpi mancati o mancanza di inserimento.

In terzo luogo, gli interruttori tattili in genere funzionano a potenze e correnti inferiori. Ciò li rende meno costosi da produrre e meglio abbinati a dispositivi e sistemi a bassa tensione. La tensione più bassa significa anche meno piegamenti nei punti di contatto.

Infine, con pochissime parti mobili, gli interruttori tattili in genere durano più a lungo di altri interruttori meccanici. Ciò consente il loro utilizzo direttamente montato su circuiti stampati, con meno preoccupazioni per la rimozione per la riparazione. Significa anche che, rispetto ad altri tipi di interruttori, costano meno da usare in un prodotto.

Struttura e funzionamento dell’interruttore tattile di base

Gli interruttori tattili sono piuttosto eleganti nella loro semplicità, impiegando un numero molto limitato di componenti per soddisfare la funzione prevista. Il design di base dell’interruttore tattile incorpora in genere quattro componenti, incluso il componente più grande: una base in resina stampata(4) contenente terminali e contatti per collegare l’interruttore alla base PCB.

Struttura dell’interruttore tattile di base

Una cupola di contatto (3) con una forma arcuata si inserisce nella base e devia o inverte la forma sotto sforzo. Questo processo produce il clic udibile e tattile di un interruttore tattile. La cupola collega due contatti fissi nella base quando è flessa e quindi alimenta il circuito. Quando la forza operativa viene rimossa, la cupola ritorna alla sua forma originale e il circuito viene interrotto. Le cupole sono realizzate sia in metallo che in altri materiali a seconda della quantità del feedback tattile e audio richiesto.

Lo stantuffo (2) si trova sulla sommità della cupola di contatto e viene spinto per flettere la cupola e attivare l’interruttore. I pulsanti possono essere realizzati in metallo, gomma o altri materiali e possono essere piatti o offrire sporgenze rialzate, a seconda delle esigenze del prodotto complessivo. Il tipo di materiale utilizzato nello stantuffo e nella cupola di contatto determinerà anche la sensazione tattile e il suono del clic.

Sulla parte superiore del pulsante si trova il coperchio (1), che protegge il meccanismo interno dell’interruttore. Questo può essere realizzato in metallo o altri materiali, a seconda dell’uso previsto dell’interruttore e della quantità di protezione necessaria. Coperture specifiche possono anche includere un terminale di terra per proteggere da scariche statiche.

Specifiche dell’interruttore tattile

La selezione dell’interruttore tattile giusto per il proprio prodotto non è solo un processo di valutazione delle specifiche su una scheda tecnica del prodotto. Gli interruttori tattili, a causa della loro “sensazione” e “suono” possono influenzare la percezione dell’utente sulla qualità nel prodotto complessivo. Questa percezione può essere difficile da quantificare. La forza necessaria per attivare l’interruttore e la sensazione tattile che l’utente percepisce devono soddisfare l’applicazione e variano da consumatore a prodotti industriali.

È spesso saggio abbinare le caratteristiche di un particolare interruttore alla sua applicazione testando l’interruttore effettivo in uso con un prototipo. Ad esempio, un interruttore automobilistico può richiedere una maggiore forza di azionamento per evitare errori di inserimento causati dalle vibrazioni del veicolo. Un interruttore utilizzato su una stampante o un prodotto di gioco di consumo può essere meno sensibile. Naturalmente, in entrambi i casi l’interruttore deve anche funzionare in modo affidabile per tutta la durata del prodotto.

Detto questo, ci sono molte specifiche di progettazione applicabili agli interruttori tattili, tra cui:

  • Valutazione del voltaggio: (talvolta chiamata potenza nominale) indica la tensione massima che l’interruttore può sopportare quando è aperto o chiuso. Le tensioni nominali sugli interruttori tattili sono tipicamente basse.
  • Classificazione della corrente: la corrente massima in ampere che un interruttore può trasportare prima del danno.
  • Forza di attivazione: (detta anche forza operativa) la quantità di forza o pressione (espressa in grammi di forza o gf) necessaria per spostare un attuatore su un interruttore.
  • Deflessione: (chiamata anche corsa dell’attuatore) la distanza di corsa complessiva di un interruttore premuto.
  • Forza di contatto: la quantità di forza o pressione (espressa in grammi) necessaria all’interruttore per collegare i terminali e far fluire la potenza.
  • Altezza attuatore: l’altezza dell’attuatore sopra il corpo dell’interruttore.
  • Intervallo del ciclo di vita: la durata prevista di un interruttore in condizioni operative normali.
  • Intervallo di temperatura: l’intervallo di temperature entro il quale l’interruttore funzionerà secondo le specifiche.
  • Stile di montaggio: il metodo utilizzato per montare l’interruttore sul PCB, tramite foro o montaggio superficiale.
  • Valutazione IP: uno standard internazionale che classifica i gradi di protezione di un interruttore (o altro prodotto) contro l’intrusione di polvere e liquidi.

Esempi di altezze comuni dell’attuatore del commutatore tattile

Tipi di interruttori tattili

Gli interruttori tattili sono disponibili in due tipi principali, standard (o aperti) o sigillati. Il tipo standard di interruttore tattile non è sigillato a elementi esterni come polvere, gas o acqua. Il tipo sigillato ha elementi meccanici per proteggere le parti interne dall’ingresso di polvere e acqua in ambienti difficili.

Alcuni dei diversi tipi di interruttori tattili disponibili includono:

  • Rotondo/Quadrato/Rettangolare
  • Flush
  • Illuminato
  • Miniatura
  • Micro
  • Angolo retto
  • Allungato
  • A 5 vie
  • Array e tastierini con interruttori

Come collegare un interruttore tattile

Gli interruttori tattili in genere contengono 4 pin. Questi pin sono collegati internamente in 2 tipi. Lo scopo di utilizzare 4 pin è quello di fornire stabilità quando il dispositivo è montato su una scheda di circuito. Durante il cablaggio, tecnicamente è necessario utilizzare solo 2 dei cavi, ma è consigliabile allenarsi ad utilizzare tutti i pin possibili, e rendersi conto che le coppie sono collegate internamente. Gli interruttori tattili sono disponibili anche con soli 2 pin. Ci sono anche interruttori tattili a 5 pin disponibili per consentire un controllo simile a un joystick in un package molto piccolo.

Tipica configurazione del pin dell’interruttore tattile

Applicazioni interruttori tattili

A causa delle loro piccole dimensioni, bassa altezza e lunga durata, gli interruttori tattili si adattano a molte esigenze in vari tipi di prodotti di consumo e industriali. Un elenco di alcune delle applicazioni tipiche includono:

  • Tastiere e tastierini numerici
  • Telecomandi
  • Controller di gioco
  • Telefoni
  • Giocattoli
  • Strumenti musicali
  • Computer portatili
  • Elettrodomestici
  • Elettronica di sicurezza
  • Controlli industriali
  • Strumenti elettrici ed elettronici
  • Attrezzature portatili
  • Attrezzature Mediche

Alcune delle applicazioni più recenti che sfruttano l’ingombro ridotto, la leggerezza e la durata degli interruttori tattili includono la tecnologia indossabile, le armature intelligenti e le fotocamere per il corpo.

Conclusioni

Gli interruttori tattili sono una scelta intelligente quando è richiesto un controllo a basso consumo e ad azione momentanea o l’inserimento di dati in un prodotto e dove il feedback tattile e audio è una caratteristica desiderabile. CUI Devices offre una linea di interruttori tattili con package compatti, una gamma di altezze dell’attuatore e più opzioni di configurazione.



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