Roland Barth • SCHURTER AG Niezależnie od tego, czy oświetlasz basen, spryskujesz muzykę, czy wytwarzasz bąbelki w wannie z hydromasażem, potrzebujesz przełącznika do tych funkcji. Wszystkie te zastosowania charakteryzują się bliskością wilgoci. Istnieje kilka technologii przełączania, które umożliwiają zarządzanie tego typu zastosowań. Przed omówieniem tych potencjalnych urządzeń pomocny może być krótki przegląd kryteriów, które zwykle obowiązują w zastosowaniach, które mogą być narażone na wilgoć.
Przełącznikiprzeznaczone do środowisk wilgotnych, zazwyczaj mają stopień ochrony IP67. Ta etykieta odnosi się do kodu IP lub kodu ochrony przed wnikaniem. Stopnie IP klasyfikują i oceniają stopień ochrony zapewnianej przez obudowy mechaniczne i elektryczne, nie tylko przed wodą, ale także przed wtargnięciem, kurzem i przypadkowego narażenia. Został on opublikowany przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC). Istnieje równoważna norma europejska EN 60529.
Celem standardów IP jest zapewnienie użytkownikom bardziej szczegółowych informacji na temat wydajności, niż sugerują niejasne terminy marketingowe, takie jak „wodoodporność”. Każdy kod IP może składać się z maksymalnie czterech cyfr. Wskazują one na zgodność z określonymi warunkami. Pierwsza liczba oznacza ochronę przed ciałami stałymi cząstki;druga oznacza ochronę przed wnikaniem cieczy. Może również występować jedna lub dwie dodatkowe cyfry wskazujące inne zabezpieczenia. Jednak zdecydowana większość stopni ochrony IP jest jedno- lub dwucyfrowa.
Do zastosowań ogólnych i w zastosowaniach w pobliżu wilgoci najczęściej stosowaną technologią są przełączniki mechaniczne z przesuwem. Spotykamy się z nimi na co dzień, tak jak włączamy lub wyłączamy światła w pomieszczeniu. Charakteryzują się szerokim zakresem punktów nacisku uruchamiania, wysoką niezawodnością oraz szeroką gamę produktów.
W przypadku przełączników mechanicznych do użytku na zewnątrz wymagany jest stopień ochrony IP67. Powód jest prosty: przełączniki mechaniczne działające na zasadzie skoku mają ruchome części. Woda może przedostać się do przestrzeni pomiędzy ruchomymi częściami. W obecności punktu oblodzenia lód na siłowniku uniemożliwia zamknięcie styków. To samo tyczy się brudu, kurzu, pary, a nawet rozlanych cieczy.
W przypadku klawiatur i innych interfejsów użytkownika, gdy problemem jest wilgoć, można zastosować przełączniki membranowe. Są to specjalne przełączniki mechaniczne wykonane z gumy silikonowej i przewodzących granulek węgla lub siłowniki z nieprzewodzącej gumy. W procesie formowania tłocznego siatka pod kątem jest uformowana wokół klawiatury, która zapada się za każdym naciśnięciem klawisza przez użytkownika, tworząc przewodzący kontakt pomiędzy wewnętrznymi warstwami materiału klawiatury. Zewnętrzna warstwa klawiatury to ciągły element, który można uszczelnić, aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci do warstwy, która realizuje przełączniki mechaniczne.
Ogólnie rzecz biorąc, przełącznik mechaniczny pozbawiony stopnia ochrony IP67 nie nadaje się szczególnie do stosowania w wilgotnych obszarach.
Przełączniki pojemnościowe przeżywają obecnie szybki rozwój, częściowo ze względu na ich zastosowanie w smartfonach. Brak udarów i ruchomych części. Panele pojemnościowe z ekranami dotykowymi składają się z izolatora, takiego jak szkło, pokrytego przezroczystym przewodnikiem, zwykle tlenkiem indu i cyny (ITO) lub srebro. Ponieważ ciało ludzkie jest również przewodnikiem prądu elektrycznego, dotknięcie palcem powierzchni ekranu powoduje zniekształcenie pola elektrostatycznego ekranu, co można zmierzyć jako zmianę pojemności. Do określenia miejsca dotyku można zastosować różne techniki.
Jednak pojemnościowe przełączniki dotykowe nie są najlepszym wyborem do wszystkich zastosowań. Niektórych pojemnościowych ekranów dotykowych nie można używać do wykrywania palców przez materiały izolujące elektrycznie, takie jak rękawiczki. Na przykład wysoka wilgotność powietrza lub kropelki wody mogą również zakłócać pole elektrostatyczne ekranu dotykowego. Dlatego pojemnościowe przełączniki z reguły nie nadają się do stosowania w pobliżu basenów lub wanien z hydromasażem.
Przełączniki piezoelektryczne wytwarzają ładunek elektryczny pod ciśnieniem. Nacisk nacisku palca powoduje, że element piezoelektryczny (zwykle w kształcie dysku) wygina się lekko jak naciąg bębna. Przełączniki piezoelektryczne wytwarzają pojedynczy, krótki impuls „włączenia”, zwykle używany do włączają półprzewodniki, takie jak tranzystory polowe (FET). W przeciwieństwie do przełączników mechanicznych, przełączniki piezoelektryczne nie mają ruchomych części. Można je uszczelnić i posiadają stopień ochrony IP do IP69K. Ta cecha predestynuje go do stosowania w najbardziej niesprzyjających warunkach.
Przełączniki oparte na zasadzie piezoelektrycznej są szczególnie wytrzymałe. Elementy piezoelektryczne (zwykle ceramika zawierająca tytanian cyrkonu ołowiu lub PZT, tytanian baru lub tytanian ołowiu) wytwarzają ładunek elektryczny pod ciśnieniem. Nacisk nacisku palca powoduje (zwykle w kształcie dysku) element piezoelektryczny, który wygina się lekko jak naciąg bębna.
W ten sposób przełącznik piezoelektryczny wytwarza pojedynczy, krótki impuls „włączenia”, który zmienia się w zależności od wielkości przyłożonego ciśnienia. Impuls ten jest zwykle używany do włączania półprzewodników, takich jak tranzystory polowe (FET). Po rozproszeniu impulsu napięcia tranzystor FET wyłącza się. Kondensatory można wykorzystać do przechowywania powstałego ładunku w celu zwiększenia stałej czasowej bramki i przedłużenia powstałego impulsu.
W odróżnieniu od przełączników mechanicznych,przełączniki piezoelektrycznenie mają ruchomych części. Może być uszczelniony i posiada stopień ochrony IP do IP69K. Ta cecha predestynuje go do stosowania w najbardziej niesprzyjających warunkach.
To prowadzi nas do przełączników pneumatycznych. Przez dziesięciolecia przełączniki te były wybierane przez konstruktorów basenów i spa, ponieważ nie obsługują prądu. Zwykle składają się z tłoka obciążonego sprężyną, który otwiera lub zamyka kanał powietrza, gdy operator naciska przycisk. Wadą przycisków pneumatycznych jest to, że ich wewnętrzna mechanika musi być stosunkowo precyzyjna, co ma swoje odzwierciedlenie w cenie.
Podobnie jak przełączniki mechaniczne, przełączniki pneumatyczne mają części ruchome, które ostatecznie ulegają zużyciu. Ponieważ obsługują sprężone powietrze, przełączniki pneumatyczne wymagają szczególnej uwagi przy uszczelnianiu. Należy również wspomnieć, że tego typu przełączniki nie wykorzystują optycznego sprzężenia zwrotnego poprzez oświetlenie punktowe lub pierścieniowe.
Coraz większa liczba projektantów basenów i spa dostrzega zalety przełączników piezoelektrycznych. Urządzenia te są stosunkowo niedrogie i bardzo trwałe. Poradzą sobie z agresywnymi chemikaliami, często używanymi w wilgotnych obszarach.Deutsche Welle
Przeglądaj najnowsze wydania Design World i poprzednie wydania w łatwym w użyciu formacie wysokiej jakości. Edytuj, udostępniaj i pobieraj już dziś dzięki wiodącemu magazynowi poświęconemu projektowaniu.