Noções básicas de interruptores tácteis

O interruptor táctil é um tipo bem reconhecido de interruptor elétrico que, como seus pares de interruptores mecânicos, completa ou pára um circuito elétrico através de acionamento manual. Originalmente começando no início dos anos 80 como interruptores de membrana ou impressos por serigrafia para teclados alfanuméricos e números, estes tipos de interruptores foram inicialmente enfrentados com resistência devido ao seu fraco desempenho e falta de resposta táctil. Entretanto, no final dos anos 80, as versões com cúpulas metálicas incorporadas ao projeto ganharam uma adoção mais difundida graças a sua resposta melhorada, atuação robusta e maior longevidade. Estas mudanças nos deram os interruptores tácteis comumente usados e vistos hoje em dia em uma ampla gama de aplicações comerciais e de consumo.

Como mencionado acima, um diferenciador principal dos interruptores tácteis é que quando a pressão é aplicada ao atuador, ele proporciona um "clique" perceptível ou um choque háptico em resposta, para indicar que o interruptor funcionou com sucesso. Como dispositivos de ação momentânea, uma vez que a pressão não é mais aplicada pelo usuário, o interruptor é liberado, e o fluxo de corrente é cortado. Embora comumente encontrados como dispositivos normalmente abertos, os interruptores tácteis também estão disponíveis em versões normalmente fechadas onde a corrente é desligada quando o atuador é pressionado e começa a fluir uma vez liberado.

Figura 1: Exemplo de interruptores tácteis comuns (Fonte da imagem: Same Sky)

Botão táctil ou botão de pressão?

Dois tipos de interruptores que muitas vezes se misturam ou têm seus nomes utilizados de forma intercambiável são os interruptores tácteis e os interruptores pushbutton. Embora sejam semelhantes na natureza e função, os interruptores pushbutton – ou botão de pressão –, operam pressionando um atuador a uma distância de curso especificado para iniciar o fluxo de corrente e interromper o fluxo de corrente, pressionando novamente. Em contraste, os interruptores tácteis iniciam/param o fluxo de corrente quando o atuador é empurrado e mantido com um curso mínimo do atuador.

Embora alguns pushbutton possam operar como interruptores de ação momentânea, todos os interruptores tácteis são momentâneos. Os interruptores tácteis normalmente oferecem invólucros menores do que os interruptores pushbutton, junto com dimensionamentos de tensão e corrente geralmente mais baixos. Sua resposta audível ou háptica é também um diferenciador principal em comparação com pushbuttons e, enquanto os pushbuttons oferecem estilos de montagem em painel ou PCI, os interruptores tácteis são projetados apenas para montagem direta em PCI. Para saber mais sobre interruptores pushbutton, leia o blog Interruptores pushbutton 101 da Same Sky.

Estrutura básica e operação

Uma área crucial que leva à simplicidade e robustez de um interruptor táctil em comparação com outros interruptores mecânicos é seu número limitado de componentes internos para atingir sua função pretendida. Um projeto típico de interruptor táctil geralmente inclui quatro partes totais listadas abaixo:

1. Tampa superior: protege o mecanismo interno do interruptor e pode consistir de metal ou outros materiais, dependendo da função pretendida. As tampas podem ainda oferecer um terminal de terra para proteger o interruptor contra descarga estática.
2. Êmbolo: assentado sob a tampa e em cima da cúpula de contato, o êmbolo é o componente que é pressionado pelo usuário para flexionar a cúpula, ativando assim o interruptor. Os êmbolos podem ser planos ou levantados.
3. Cúpula de contato: este componente com sua forma arqueada se encaixa na base e deflete ou inverte a forma quando contatado pelo êmbolo. Este processo de flexão cria o clique audível e háptico enquanto conecta dois contatos fixos na base para completar o circuito. Uma vez removida a força, a cúpula de contato volta à sua forma original e desconecta o circuito. O material utilizado tanto para a cúpula de contato quanto para o êmbolo (metal, borracha, etc.) ajudará a determinar a sensação táctil e o som do interruptor.
4. Base de resina moldada: a peça final do interruptor abriga os terminais e contatos para conectar o interruptor à PCI.

Figura 2: Estrutura típica de interruptor táctil (Fonte da imagem: Same Sky)

Principais benefícios e especificações

A seleção adequada do interruptor táctil é mais do que apenas avaliar as especificações em uma ficha técnica do produto. Fora de várias características e benefícios gerais, tais como acionamento momentâneo, menor potência e corrente nominal, robustez devido a menos peças móveis e menor custo, a sensação e o som perceptível de um interruptor táctil pode ter uma grande influência na seleção de componentes. Esta pode ser uma característica difícil de quantificar porque a força necessária para ativar o interruptor, bem como sua resposta táctil, variará dependendo do uso e função pretendidos. Por exemplo, um interruptor táctil utilizado em uma aplicação automotiva pode precisar de mais força de acionamento para evitar entradas acidentais de vibração em comparação com um interruptor utilizado em um ambiente doméstico ou de escritório. Muitas vezes, a melhor maneira de determinar as características adequadas de um interruptor é através de protótipos e testes.

Com tudo isso dito, aqui estão várias especificações principais para ainda ter em mente durante o processo de seleção:

• Tensão nominal: máxima tensão que o interruptor pode suportar quando aberto ou fechado.
• Corrente nominal: corrente máxima em amperes que um interruptor pode carregar antes de ser danificado.
• Força de ativação (ou força operacional): quantidade de força ou pressão (expressa em gramas-força ou gf) que é necessária para mover um atuador em um interruptor.
• Deflexão (ou curso do atuador): distância total do curso de um interruptor pressionado.
• Força de contato: quantidade de força ou pressão (expressa em gramas) necessária para que o interruptor possa conectar os terminais.
• Altura do atuador: a altura do atuador acima do corpo do interruptor. (Ver figura 3)
• Faixa de ciclo de vida: duração prevista de um interruptor em condições normais de operação.
• Faixa de temperatura: temperaturas de operação dentro das quais o interruptor funcionará de acordo com as especificações.
• Estilo de montagem: o método usado para montar o interruptor na PCI, seja por furo passante ou por montagem em superfície.
• Classificação IP: uma norma internacional que classifica os graus de proteção de um interruptor (ou outro produto) contra a intrusão de poeira e líquidos. Veja os interruptores tácteis com classificação IP67 da Same Sky.

Figura 3: Alturas comuns de atuadores de interruptores tácteis (Fonte da imagem: Same Sky)

Fiação do interruptor táctil

A maioria dos interruptores tácteis contém quatro pinos para ajudar a fornecer estabilidade durante a montagem na PCI. Estes quatro pinos são conectados internamente em dois conjuntos. Embora tecnicamente apenas dois dos terminais sejam necessários para a fiação, é a melhor prática usar todos os pinos possíveis. Há também modelos de interruptor táctil com apenas dois pinos disponíveis, bem como versões de 5 pinos que permitem um controle do tipo joystick em um invólucro minúsculo.

Figura 4: Configuração comum de interruptor táctil de 4 pinos (Fonte da imagem: Same Sky)

Conclusão

Devido ao seu tamanho pequeno, altura baixa e longa vida útil, os interruptores tácteis se adaptam a muitas necessidades em uma variedade de produtos de consumo e industriais, incluindo novas aplicações em tecnologia vestível e muito mais. Quando for necessária uma atuação momentânea e de baixa potência, os interruptores tácteis continuarão a ser uma solução preferida com o benefício adicional de resposta táctil e auditiva. Para auxiliar no processo de seleção, a Same Sky oferece uma linha de interruptores tácteis com invólucros compactos, uma gama de alturas de atuadores e múltiplas opções de configuração.