Realizacje klawiatur o wysokiej szczelności

Od kilku lat na rynku rośnie zainteresowanie technologiami dotykowymi - znaną od lat rezystancyjną oraz pojemnościową. Ta druga weszła przebojem na rynek elektroniki konsumenckiej, stając się podstawą telefonów komórkowych oraz tabletów oraz zdobywa coraz większą popularność w sprzęcie AGD. Niemniej touchpanel rezystancyjny ma wciąż silną pozycję na rynku paneli HMI.

Posłuchaj
00:00

Sukces technologii pojemnościowej jest oparty na jej niezaprzeczalnej zalecie - braku elementów mechanicznych, które ulegałyby zużyciu. Ponadto brak elementów mechanicznych ułatwia zapewnienie szczelności i uzyskanie niemal dowolnego poziomu ochrony środowiskowej IP czy zdolności do pracy w atmosferze wybuchowej według ATEX. Dodatkowym atutem jest możliwość naniesienia kolorowej grafiki na szkło, poliwęglan i inne wytrzymałe materiały tworzące płytę frontową.

Było prawdopodobne, że ta technologia zdominuje rynek aplikacji przemysłowych - ma ona jednak do dziś niewyeliminowane wady, które pod znakiem zapytania stawiają jej przydatność w tym sektorze. Jest nią wciąż niewystarczająca niezawodność rozpoznania "naciśnięcia" oraz fakt, że klawisz musi być obsługiwany gołym palcem. O ile w tabletach, czy sprzęcie AGD nie są to istotne przeszkody, o tyle jednak pewność zadziałania ma kluczowe znaczenie w sterownikach przemysłowych. Na tym rynku wciąż prym wiodą klawiatury oparte na dojrzałych technologiach elektroniki i automatyki: mikroprzełącznikach, membranach foliowych i metalowych itp. Okazuje się, że nowe technologie nie niwelują ostatecznie problemów znanych i z dużą inwencją rozwiązywanych w "klasycznych" technikach.

Jak uzyskać dobrą szczelność?

Dla aplikacji przemysłowych w przypadku typowego panelu sterującego bazującego na mikroprzełącznikach i folii maskującej jednym z głównych problemów jest zapewnienie szczelności urządzenia.

Hermetyczność łatwo zapewnić przez odpowiednie zaprojektowanie obudowy urządzenia. W tym miejscu okazuje się, że słabym punktem wszelkich rozwiązań bazujących na naklejanych foliach jest ochrona ich brzegów. Popularne kleje przemysłowe renomowanych firm jak 3M, Tesa, Nitto-Denko mają świetne parametry adhezji i można dobrać odpowiedni klej do niemal każdej powierzchni, jednak niezabezpieczenie brzegu naraża warstwę klejową na penetrację wody, środków dezynfekcyjnych czy agresywnych środków czyszczących stosowanych w przemyśle spożywczym. Zaprojektowanie i wykonanie obudowy spełniającej wymagania technologiczne i środowiskowe nie jest dziś jednak zadaniem skomplikowanym.

Ponieważ klienci z branż przemysłowych stawiają na wysoką trwałość i niezawodność ponad dążeniem do ekstremalnej redukcji kosztów, rozwiązania firmy Irga bazują na dość specyficznych materiałach. Obwody elektryczne są realizowane na bazie typowych laminatów FR4+Cu oraz PET+Cu dla obwodów giętkich. Zapewnia to ich wysoką trwałość, choć rozwiązanie takie jest nieco droższe w produkcji.

Folie PET używane do produkcji klawiatur oraz wspomniane kleje zapewniają wysoką wytrzymałość i szczelność połączeń nawet w wyjątkowo niekorzystnych warunkach środowiskowych. Parametry te są na tyle dobre, że wiele opracowanych przez firmę Irga klawiatur to konstrukcje o specjalnym przeznaczeniu - klawiatury do urządzeń pracujących w kopalniach.

Klawiatura dla branży górniczej

Przykładem takiej aplikacji jest klawiatura pilota kombajnu górniczego (na zdjęciu). W trakcie kilkunastu lat współpracy z jednym z klientów firmy z tej branży wyewoluowała konstrukcja niemal niezniszczalna, mimo że w warstwie elektrycznej bazująca na typowym obwodzie PCB z laminatu FR4. Zastosowane metalowe membrany o sile nacisku ponad 700 g i dużym skoku zapewniają wysoką trwałość przycisku, a silikonowe pokrycie zapewnia ochronę frontowej folii PET. Wersje z wyświetlaczem mają pokrycia przezroczystymi warstwami ekranującymi. Taka konstrukcja umożliwia zaliczenie klawiatur do urządzeń górniczych kategorii M1 oraz zapewnia zachowanie stopnia ochrony przeciwwybuchowej Ex ia, ib.

Początkowo technologia klawiatury membranowej miała być lekarstwem na wysokie koszty stosowanych wcześniej konstrukcji oraz miała umożliwiać wejście z tanim, estetycznym i łatwym do aplikacji produktem na rynek masowy. Okazuje się jednak, że postęp w dziedzinie elektroniki umożliwił powstanie jeszcze bardziej elastycznych rozwiązań. Prawdopodobnie technologia membranowa w końcu odejdzie, na razie jednak broni się niezwykle skutecznie w zastosowaniach przemysłowych - także tych ekstremalnych - choć prawdopodobnie niewielu specjalistów spodziewało się takiego obrotu sprawy.

Marcin Rzechonek
P.P. IRGA

www.irga.com.pl

Powiązane treści
Przełączniki, przyciski i klawiatury
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Mikrokontrolery i IoT
Bezpieczny rozwój i produkcja systemów wbudowanych w obliczu niepewności geopolitycznej
Zasilanie
Wymiana baterii w hybrydzie po 100 tys. km – ile kosztuje i kiedy spada wydajność?
Projektowanie i badania
Ukryte koszty poprawek. Dlaczego naprawa projektu zawsze kosztuje więcej niż dobre planowanie - czyli im później wykryjesz błąd, tym drożej go naprawisz
Produkcja elektroniki
Koń trojański w układzie scalonym: Dlaczego europejski sektor zbrojeniowy musi uniezależnić się od chińskiej elektroniki
Optoelektronika
Przyszłość wyświetlaczy TFT z podświetleniem mini LED
Elektromechanika
Nauka w praktyce: Joy-Car Calliope od Joy-iT wzbogaca edukacyjną ofertę Conrad
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Magazyn
Listopad 2025
Informacje z firm
Grupa RENEX zaprasza na targi Evertiq EXPO Warszawa 2025
Magazyn
Październik 2025

Ukryte koszty poprawek. Dlaczego naprawa projektu zawsze kosztuje więcej niż dobre planowanie - czyli im później wykryjesz błąd, tym drożej go naprawisz

Większość projektów elektronicznych nie upada dlatego, że zabrakło budżetu na komponenty — lecz dlatego, że zbyt późno wykryto błędy projektowe. To one, a nie same materiały, generują największe koszty: dodatkowe prototypy, opóźnienia, ponowne testy, a często nawet przebudowę całych urządzeń.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów