Roland Barth • SCHURTER AG Uanset om du tænder op i en swimmingpool, drysser med musik eller laver bobler i boblebad, har du brug for en kontakt til disse funktioner. Alle disse applikationer er kendetegnet ved, at de er tæt på fugt. Der er adskillige koblingsteknologier, der kan styre denne type brug. Inden vi diskuterer disse kandidatenheder, kan det være nyttigt kort at gennemgå de kriterier, der typisk fungerer i applikationer, der kan blive udsat for fugt.
Afbryderedesignet til våde miljøer har typisk en IP67-klassificering. Denne etiket henviser til IP-koden eller indtrængningsbeskyttelseskoden. IP-klassificeringer klassificerer og vurderer graden af beskyttelse, som mekaniske og elektriske indkapslinger giver, ikke kun mod vand, men også mod indtrængen, støv og utilsigtet eksponering. Den er udgivet af International Electrotechnical Commission (IEC). Der er en tilsvarende europæisk standard EN 60529.
Pointen med IP-standarder er at give brugerne mere detaljerede oplysninger om ydeevne, end hvad vage markedsføringsbegreber som "vandtæt" antyder. Hver IP-kode kan have op til fire cifre. De angiver overholdelse af visse betingelser. Det første tal angiver beskyttelse mod solide partikler;den anden angiver beskyttelse mod væskeindtrængning. Der kan også være et eller to yderligere tal for at angive andre beskyttelser. Men langt de fleste IP-klassificeringer er på enkelt- eller tocifrede.
Til generelle formål og nær våde applikationer er den mest udbredte teknologi en mekanisk kontakt med rejse. Vi støder på dem hver dag, ligesom vi tænder eller slukker lyset i et rum. De har en bred vifte af aktiveringstrykpunkter, høj pålidelighed og en bred vifte af produkter.
For mekaniske kontakter til udendørs brug kræves en IP67-klassificering. Årsagen er enkel: mekaniske kontakter, der fungerer efter slagprincippet, har bevægelige dele. Vand kan sive ind i mellemrummene mellem bevægelige dele. I nærværelse af et ispunkt, is på aktuatoren forhindrer kontakterne i at lukke. Det samme gælder snavs, støv, damp og endda spildt væske.
I tilfælde af tastaturer og andre brugergrænseflader kan membrankontakter bruges, når fugt er et problem. Disse er specielle mekaniske kontakter lavet af silikonegummi og ledende carbon pellets eller ikke-ledende gummiaktuatorer. Gennem en kompressionsstøbningsproces, et vinklet mesh dannes omkring tastaturet, der kollapser hver gang brugeren trykker på en tast, hvilket skaber ledende kontakt mellem de indre lag af tastaturmaterialet. Det ydre lag af tastaturet er et kontinuerligt stykke, der kan forsegles for at forhindre fugt i at trænge ind i det lag, der implementerer de mekaniske kontakter.
Men alt i alt er en mekanisk kontakt, der mangler en IP67-klassificering, ikke særlig velegnet til våde områder.
Kapacitive kontakter oplever i øjeblikket hurtig vækst, delvist på grund af deres brug i smartphones. Ingen slagtilfælde, ingen bevægelige dele. Kapacitive touchscreen-paneler består af en isolator, såsom glas, belagt med en gennemsigtig leder, normalt indiumtinoxid (ITO) eller sølv.Fordi den menneskelige krop også er en elektrisk leder, forvrænges skærmens elektrostatiske felt, hvis man rører ved skærmens overflade med en finger, hvilket kan måles som en ændring i kapacitansen. Forskellige teknikker kan bruges til at bestemme placeringen af berøringen.
Men kapacitive berøringskontakter er ikke førstevalget til alle applikationer. Nogle kapacitive berøringsskærme kan ikke bruges til at registrere fingre gennem elektrisk isolerende materialer såsom handsker. For eksempel kan høj luftfugtighed eller vanddråber også forstyrre berøringsskærmens elektrostatiske felt. Derfor kapacitiv afbrydere er generelt ikke egnede til brug i nærheden af svømmebassiner eller spabade.
Piezo-baserede kontakter genererer en elektrisk ladning under tryk. Det komprimerende tryk fra fingerskubbet får det (normalt skiveformede) piezoelektriske element til at bøje lidt som et trommehoved. Piezo-kontakter producerer en enkelt, kort "on"-impuls, der typisk bruges til at tænd for halvledere, såsom felteffekttransistorer (FET'er).I modsætning til mekaniske kontakter har piezoelektriske kontakter ingen bevægelige dele.Den kan forsegles og IP-klassificeres op til IP69K. Denne funktion forudbestemmer den til at blive brugt under de mest ugunstige forhold.
Afbrydere baseret på det piezoelektriske princip er særligt robuste. Piezoelektriske elementer (normalt keramik indeholdende blyzirkonatitanat eller PZT, bariumtitanat eller blytitanat) genererer en elektrisk ladning under tryk. Det komprimerende tryk fra fingerskub forårsager den (normalt skiveformede) piezoelektrisk element til at bøje lidt som et trommehoved.
Den piezoelektriske omskifter producerer således en enkelt, kort "on"-impuls, der varierer med mængden af påført tryk. Denne impuls bruges typisk til at tænde halvledere, såsom felteffekttransistorer (FET'er). Efter spændingsimpulsen forsvinder, vil FET'en slukker. Kondensatorer kan bruges til at lagre den resulterende ladning for at øge portens tidskonstant og forlænge den resulterende puls.
I modsætning til mekaniske kontakter,piezoelektriske afbryderehar ingen bevægelige dele. Den kan forsegles og IP-klassificeret op til IP69K. Denne funktion forudbestemmer den til at blive brugt under de mest ugunstige forhold.
Dette bringer os til pneumatiske kontakter. I årtier har disse kontakter været det foretrukne valg for pool- og spabyggere, fordi de ikke håndterer elektricitet. De består normalt af et fjederbelastet stempel, der åbner eller lukker luftpassagen, når operatøren trykker på en knap. En ulempe ved pneumatiske knapper er, at deres interne mekanik skal være relativt præcis, hvilket afspejles i prisen.
Ligesom mekaniske kontakter har pneumatiske kontakter bevægelige dele, der til sidst slides. Da de håndterer trykluft, kræver pneumatiske kontakter særlig opmærksomhed på tætning. Det skal også nævnes her, at disse typer kontakter ikke bruger optisk feedback gennem punkt- eller ringbelysning.
Et stigende antal pool- og spadesignere har anerkendt fordelene ved piezoelektriske kontakter. Disse enheder er relativt billige og meget holdbare. De kan håndtere aggressive kemikalier, der ofte bruges i våde områder. Deutsche Welle
Gennemse de seneste numre af Design World og tidligere udgaver i et brugervenligt højkvalitetsformat. Rediger, del og download i dag med det førende designingeniørmagasin.