Un guide complet sur les interrupteurs tactiles de Same Sky
Malgré l'automatisation continue de nombreuses tâches monotones, l'interface humaine a toujours été (et sera toujours) une exigence pour que certains outils et machines fonctionnent correctement. Il existe de nombreux types de dispositifs disponibles pour accomplir cette interaction, mais seuls quelques-uns fournissent un retour tactile à l'utilisateur. Dans cet article de Same Sky, découvrez-en plus sur les interrupteurs tactiles, y compris la construction, les spécifications de conception, le câblage et plus encore.
L'apparition des interrupteurs tactiles remonte au début des années 1980 lorsqu'ils sont d'abord apparus sous forme d'interrupteurs à membrane ou sérigraphiés, principalement destinés à une utilisation dans les claviers et claviers numériques. Cependant, leur manque initial de retour tactile et leurs performances médiocres ont rencontré une résistance significative de la part des utilisateurs. Cela a suscité le besoin d'amélioration, menant à l'introduction d'interrupteurs intégrant des dômes métalliques dans leur conception à la fin des années 1980. L'incorporation de dômes métalliques a entraîné des améliorations notables en termes de retour tactile, offrant aux utilisateurs une sensation distincte lors de l'activation. De plus, cette modification de conception a abouti à une méthode d'activation plus robuste et à une longévité améliorée, répondant aux problèmes de durabilité antérieurs. En témoignage de leurs avancées, les interrupteurs tactiles modernes sont désormais omniprésents en tant que dispositifs d'entrée dans de nombreux produits commerciaux et de consommation. Leur utilisation répandue atteste de l'importance et de la valeur qu'ils apportent à une large gamme de dispositifs et d'interfaces électroniques.
Principes de base des interrupteurs tactiles
Lorsqu'un utilisateur exerce une pression sur un interrupteur tactile, cela complète le circuit, entraînant un flux de courant. Cette action produit une sensation "tactile", souvent un clic ou une bosse haptique notable, confirmant le fonctionnement de l'interrupteur. Lorsqu'on relâche la pression, le flux de courant est interrompu, éteignant l'interrupteur. En substance, un interrupteur tactile est un dispositif à action momentanée qui fournit un retour perceptible par le toucher, rassurant l'utilisateur sur le fait que l'interrupteur a fonctionné et que le signal a été transmis. De plus, certains modèles d'interrupteurs tactiles sont conçus comme des interrupteurs "normalement fermés", ce qui signifie qu'ils désactivent le courant lorsqu'on appuie et le réactivent lorsqu'on relâche. Same Sky propose également une sélection de ces interrupteurs tactiles "normalement fermés".
Figure 1 : Exemple d'interrupteurs tactiles courants (Source de l'image : Same Sky)
La confusion des utilisateurs peut effectivement provenir de la terminologie utilisée pour décrire les interrupteurs tactiles, souvent appelés interrupteurs à bouton-poussoir. Bien que les deux types partagent des similitudes, il est essentiel de différencier leurs caractéristiques. Un interrupteur à bouton-poussoir est conçu pour permettre le passage du courant dans un circuit lorsque l'actionneur est enfoncé et parcourt une distance spécifiée, et il interrompt le passage du courant lorsque l'on appuie à nouveau. Ces interrupteurs peuvent être montés soit sur des panneaux, soit directement sur des circuits imprimés (PCBs). Pour en savoir plus sur les interrupteurs à bouton-poussoir, consultez le blog Push Button Switches 101 de Same Sky. En revanche, un interrupteur tactile permet le passage du courant lorsque l'actionneur est pressé et maintenu, interrompant le passage du courant à la libération, ou vice versa. La distance de parcours de l'actionneur est minimale. Ces interrupteurs font partie de la catégorie des interrupteurs à "action momentanée", et bien que certains boutons-poussoirs soient également momentanés, tous les interrupteurs tactiles appartiennent à cette classification. Notamment, les interrupteurs tactiles sont généralement beaucoup plus petits que les interrupteurs à bouton-poussoir et ont souvent des valeurs de tension et de courant inférieures en raison de leur conception. De plus, ils offrent un retour sonore ou haptique et sont exclusivement conçus pour un montage direct sur des PCBs.
Construction de base
Un commutateur tactile typique se compose de seulement quatre parties principales : une base en résine moulée (4), un dôme de contact (3), un poussoir (2), et un couvercle (1). C'est grâce à cette simplicité, avec très peu de pièces mobiles, que les commutateurs tactiles durent généralement plus longtemps que les autres commutateurs mécaniques.
Figure 2 : Structure typique d'un interrupteur à bouton-poussoir (Source de l'image : Same Sky)
Le dôme de contact possède une forme arquée qui s'adapte à la base, laquelle abrite les bornes et contacts pour le montage sur le PCB. Lorsqu'il est soumis à une force, le dôme subit une déflexion ou un renversement de forme, ce qui génère le clic audible et haptique distinctif. La flexion du dôme relie également deux contacts fixes à l'intérieur de la base, complétant ainsi efficacement le circuit. Une fois la force retirée, le dôme retrouve sa forme originale, provoquant l'interruption du circuit. Les dômes peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux, y compris des métaux, selon le niveau de retour haptique et audible souhaité. Positionné au-dessus du dôme de contact se trouve le plongeur. Celui-ci sert à pousser et fléchir le dôme, activant l'interrupteur. Les plongeurs peuvent être fabriqués à partir de matériaux tels que le métal, le caoutchouc, ou d'autres, et peuvent comporter un actionneur plat ou surélevé. Le matériau utilisé pour le plongeur et le dôme de contact influence de manière significative la sensation tactile et sonore du clic. Reposant sur le plongeur se trouve le couvercle, responsable de la protection du mécanisme interne de l'interrupteur. Le choix du matériau pour le couvercle, qui pourrait inclure des métaux ou d'autres matériaux, dépend de l'utilisation prévue de l'interrupteur et du niveau de protection souhaité. Certains couvercles peuvent également incorporer une borne de mise à la terre pour atténuer les risques de décharge statique.
Spécifications clés
Choisir l'interrupteur tactile le plus adapté pour votre produit implique plus que de simplement examiner les spécifications sur une fiche technique. Les interrupteurs tactiles, avec leur "sensation" et leur "son" distincts, peuvent avoir un impact significatif sur la perception qu’a l'utilisateur de la qualité globale du produit. Bien que difficile à quantifier, cette perception joue un rôle crucial dans la satisfaction de l'utilisateur. La force requise pour activer l'interrupteur et le retour haptique perçu par l'utilisateur doivent être en adéquation avec l'application spécifique, et cela peut varier considérablement entre les produits de consommation et industriels. Il est donc prudent de tester l'interrupteur réel dans l'utilisation de prototypes, afin de s'assurer que ses caractéristiques correspondent à l'application souhaitée. Par exemple, un interrupteur automobile pourrait nécessiter une force d'actionnement plus élevée pour contrer les erreurs d'entrée dues aux vibrations du véhicule, tandis qu'un interrupteur utilisé dans une imprimante ou un produit de jeu grand public pourrait être moins sensible. Néanmoins, quelle que soit l'application, l'interrupteur doit maintenir une fonctionnalité fiable pendant toute la durée de vie du produit. Différentes spécifications de conception sont pertinentes pour les interrupteurs tactiles, notamment :
Indice de tension: Indique la tension maximale que l'interrupteur peut supporter lorsqu'il est ouvert ou fermé. Les interrupteurs à bouton-poussoir ont généralement des indices de tension faibles.
Intensité nominale : Spécifie le courant maximum (en ampères) qu'un interrupteur peut transporter sans danger.
Force d'activation : Également connue sous le nom de force de fonctionnement, cela représente la quantité de force ou de pression (mesurée en grammes-force ou gf) nécessaire pour actionner l'interrupteur.
Déflexion : Se réfère à la distance totale parcourue par un interrupteur enfoncé, souvent appelée course de l'actionneur.
Force de contact : Indique la force ou la pression (en grammes) nécessaire pour que l'interrupteur établisse une connexion entre ses bornes et permette le passage du courant.
Hauteur de l'actionneur : La hauteur de l'actionneur au-dessus du corps de l'interrupteur, influençant l'expérience tactile de l'utilisateur. Voir Figure 3.
Plage de cycle de vie : La durée prévue d'un interrupteur dans des conditions de fonctionnement normales, essentielle pour évaluer la durabilité.
Plage de température : Indique la plage de température dans laquelle l'interrupteur fonctionne de manière optimale et respecte les spécifications.
Style de montage : Décrit comment l'interrupteur est monté sur le PCB, ce qui peut être soit traversant, soit en montage en surface.
Indice de protection (IP) : Une norme internationale qui classe le degré de protection d'un interrupteur (ou d'autres produits) contre la pénétration de poussière et de liquides, fournissant des informations précieuses pour des conditions environnementales spécifiques.
Éclairage : Les commutateurs tactiles sont disponibles dans une variété d'options de couleurs LED illuminées, offrant aux utilisateurs une identification visuelle supplémentaire et un retour d'information dans leur application.
Figure 3 : Hauteurs courantes des actionneurs de commutateurs tactiles (Source de l'image : Same Sky)
Câblage de l'interrupteur tactile
Les commutateurs tactiles se composent généralement de 4 broches, qui sont connectées en interne en 2 ensembles. L'inclusion de 4 broches sert à améliorer la stabilité de l'appareil lorsqu'il est monté sur une carte de circuit imprimé. Du point de vue du câblage, vous avez techniquement besoin d'utiliser seulement 2 des broches, mais il est considéré comme une bonne pratique d'utiliser toutes les broches disponibles tout en comprenant que les paires sont interconnectées en interne. De plus, on peut également trouver des commutateurs tactiles avec seulement 2 broches. En outre, il existe des commutateurs tactiles à 5 broches, spécialement conçus pour permettre un contrôle de type joystick dans un format compact.
Figure 4 : Configuration commune d'un interrupteur tactile à 4 broches (Source de l'image : Same Sky)
Résumé
Les commutateurs tactiles ont gagné en popularité grâce à leur taille compacte, leur faible hauteur et leur longue durée de vie, les rendant adaptés à une large gamme de produits de consommation et industriels. De plus, avec les avancées technologiques, les commutateurs tactiles trouvent maintenant leur place dans de nouvelles applications, telles que les objets connectés, qui tirent parti de leur petite empreinte, de leur légèreté et de leur durabilité. Les commutateurs tactiles s'avèrent finalement être un choix judicieux lorsqu'un produit exige un contrôle de puissance momentané à faible consommation ou une saisie de données, et où le retour tactile et auditif est une caractéristique souhaitable. Same Sky propose une gamme complète de commutateurs tactiles disponibles dans des boîtiers compacts, avec différentes hauteurs d'actionneurs et de multiples options de configurations, offrant des solutions polyvalentes pour divers besoins de conception.
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