Przełączniki, przyciski i klawiatury

Przełączniki, przyciski i klawiatury to grupa popularnych podzespołów, łączących w całość wiele branż i aplikacji, będących najważniejszym ogniwem interfejsu człowiek-maszyna w technice. Wprawdzie zmiany technologiczne prowadzą powoli do ograniczenia zapotrzebowania na klasyczne klawiatury i elementy przełączające, niemniej rozwój przemysłu elektronicznego i wzrost liczby krajowych producentów elektroniki oraz stały trend elektronizacji niemalże każdej dziedziny techniki powodują, że wypadkowe zapotrzebowanie na elementy elektromechaniczne stale wzrasta.

Jednym z ważniejszych zjawisk widocznych na rynku elementów elektromechanicznych jest miniaturyzacja. Urządzenia i aplikacje elektroniczne stają się coraz mniejsze. Do tego się już przyzwyczailiśmy i traktujemy to jako coś oczywistego i naturalnego. Niemniej nie jest to trend ograniczony wyłącznie do elektroniki mobilnej ani nawet konsumenckiej, stąd rozwiązania elektromechaniczne, a więc przyciski, złącza, przekaźniki, z każdą generacją stają się coraz bardziej kompaktowe.

W przypadku klawiatur miniaturyzacja dotyczy większej skali integracji przełączników z podświetleniem, ekranami, opisami itp. Jest konieczna, gdyż bez niej możliwości aplikacyjne takich komponentów z czasem by malały, niemniej warto dostrzec, że proces ten nie ma wpływu na jakość rozwiązań, np. trwałość mechaniczną lub obciążalność i trwałość elektryczną.

Pozycja w biznesie przełączników, przycisków i klawiatur

Co trzecia firma postrzega przełączniki, przyciski i klawiatury jako produkty bardzo ważne dla jej biznesu. W takiej grupie znajdują się wszyscy producenci przełączników i klawiatur, a także wąsko wyspecjalizowane firmy dystrybucyjne. Co piąta firma aktywna w tym obszarze rynku postrzega przełączniki i klawiatury jako jedną z kilku istotnych pozycji w ofercie, a dla blisko połowy jest to dodatek co innej większej reszty. Ta pierwsza niebieska na wykresie grupa jest stosunkowo duża w porównaniu do innych naszych zestawień poświęconych komponentom elektronicznym i potwierdzeniem atrakcyjności biznesowej i popularności rozwiązań elektromechanicznych w technice.

Z przełączników nie rezygnuje się bez powodu ani też nie szuka na siłę zastępczych technologii, bo z każdą kolejną generacją poprawiają się ich parametry: trwałość mechaniczna i elektryczna, a następnie odporność środowiskowa. Poprawia się wzornictwo, rośnie liczba dostępnych typów, kolorystyki i opcji oraz akcesoriów. Innymi słowy, producenci pracują nad tym, aby kwestia wyboru od strony technicznej (mechaniczny czy elektroniczny) oraz jakościowej była jak najbardziej neutralna.

W przypadku przełączników przemysłowych, a więc tam, gdzie miniaturyzacja ma mniejsze znaczenie, rozwój technologii kieruje się często w stronę modułowości. W systemach takich, w ramach jednego rdzenia i pola przełączającego, można zmieniać fronty, kształty klawiszy, podświetlenie, kolor, a także spinać kilka oddzielnych przycisków w bloki. To samo dotyczy zgodności akcesoriów, które zwykle są wspólne dla wielu różnych elementów. Zapewnia to możliwość komponowania rozwiązań przez klientów, a producentom pozwala nieco ograniczyć liczbę wersji, bo np. element przełączający może być wspólny dla całej grupy.

Kolejne zjawisko to elektronizacja przycisków i integrowanie w nich technologii dotykowych, np. piezoelektrycznych, pojemnościowych lub indukcyjnych. Dotykowe przyciski tego typu, jako wydzielone, pojedyncze elementy stanowiące odrębną całość, zostały zbudowane już ładnych parę lat temu, niemniej dopiero niedawno można je dostrzec w ofertach wielu producentów. Takie technologie są najczęściej wykorzystywane w aplikacjach narażonych na wandalizm, gdyż zapewniają bardzo dużą trwałość mechaniczną. Coraz częściej takie przyciski dotykowe pozwalają też na obsługę ręką w rękawiczce, co pomaga w popularyzacji "dotyku".

RÓŻNORODNY RYNEK

Duża liczba zajmujących się produkcją i sprzedażą przełączników, przycisków i klawiatur dowodzi atrakcyjności biznesowej, napędzanej ogólnym rozwojem rynku elektroniki, automatyki i wzrostem liczby urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Rozwój rynku napędzają także inwestycje, modernizacje starych linii produkcyjnych, urządzeń infrastruktury, postępująca automatyzacja i obowiązki prawne związane z zapewnieniem bezpieczeństwa użytkowania oraz także rozwój usług montażu kontraktowego. Poprawia się koniunktura na rynku profesjonalnym: wojskowym, kolejowym, komunikacji bezprzewodowej.

Najważniejsze cechy elementów elektromechanicznych brane pod uwagę przy zakupach

W zestawieniu cech oferty handlowej, które w największym stopniu decydują o kupnie przycisków i klawiatur, oczywiście na pierwszym miejscu ulokowała się cena, co jest praktycznie zawsze regułą dla tego typu rankingów. Kryterium ceny zawsze towarzyszyło i zapewne będzie towarzyszyć zakupom komponentów w branży elektronicznej, zwłaszcza w obszarze, gdzie na rynku można wybierać spośród wielu dostawców i popularnych podzespołów. Kolejne dwa miejsca zajęły jakość i parametry techniczne, czyli pierwsza trójka wygląda jak najbardziej typowo. Zaskakująca jest natomiast czwarta pozycja, a więc krótki termin dostawy, co pokazuje skalę przeobrażeń, jakie zaszły w łańcuchu dostaw w ostatnich latach. Elementy elektromechaniczne są nierzadko dość drogie, stąd w trudniejszych czasach nabywcy wolą nie kupować ich na zapas, ale raczej szukają dostawcy, który będzie mógł szybko dostarczać potrzebne w danej chwili ilości. Taki trend preferuje znaczenie szybkiej dostawy.

Natomiast przyczyny ograniczające tempo rozwoju rynku leżą zwykle po stronie ekonomicznej. Są to także przyzwyczajenia klientów, silna miniaturyzacja ograniczająca miejsce dostępne dla przełączników i klawiatury, no i oczywiście interfejsy użytkownika bazujące na technologiach dotykowych. Warto dodać, że te wymienione czynniki nie zmieniają się od co najmniej 5 lat, przez co biznes w praktyce determinuje ogólny klimat w gospodarce.

EKRAN DOTYKOWY ZAMIAST PRZYCISKU

Dzisiaj coraz trudniej znaleźć na płytce drukowanej potencjometr, liczba złączy też raczej jest ograniczana do co najwyżej dwóch-trzech, a wiele przycisków, które do niedawna wypełniały płyty czołowe, zastępuje się odpowiednikami dotykowymi. Klawiatury zastępowane są wyświetlaczami graficznymi połączonymi w funkcjonalną całość z ekranami pojemnościowymi.

Rozwiązania dotykowe opierające się na ekranach połączonych z wyświetlaczami, na pojedynczych przyciskach bazujących na takich technologiach, pojawiają się w coraz większej liczbie urządzeń elektronicznych i w konsekwencji rodzą pytania o wpływ takich technologii i zakres oddziaływania na rynek.

Przegląd ofert krajowych dostawców przełączników, przycisków i klawiatur

Pozwalają one na wyeliminowanie najbardziej dotkliwych wad rozwiązań tradycyjnych - ograniczonej trwałości i podatności na wpływ środowiska. Umieszczenie sensora dotykowego nawet za grubą warstwą ochronną, na przykład za kilkumilimetrowej grubości taflą szkła lub poliwęglanu, zapewnia nieporównywalnie większą odporność nie tylko na zużycie, ale także pozwala na mycie agresywnymi środkami chemicznymi wymagane np. w przemyśle spożywczym.

Najnowsze rozwiązania pozbawione są już wielu dokuczliwych wad (obsługa w rękawiczce, brak opóźnienia i brak pewności zadziałania) i trafiają poza rozwiązaniami ściśle konsumenckimi do obszarów półprofesjonalnych (sprzęt audio, AGD) lub też aplikacji, gdzie liczy się wygląd i dobre parametry, jak chociażby medycyna.

W praktyce przyciski dotykowe przeznaczone są przede wszystkim do realizacji interfejsu użytkownika. Nie nadają się do przełączania napięć zasilających, bo same wymagają zasilania, wysokich napięć ani też czułych sygnałów z sensorów. Nie da się ich używać w aplikacjach wymagających absolutnej pewności działania (tzw. aplikacje bezpieczeństwa), w warunkach silnych zaburzeń elektromagnetycznych, na przykład blisko pracujących urządzeń do zgrzewania indukcyjnego, suszarek mikrofalowych lub w sąsiedztwie działających nadajników radiowych.

Niemniej sytuacja zmienia się dynamicznie i kolejne pomysły przynoszą sporo zmian, bo wiele negatywnych opinii dotyczy tych pierwszych konstrukcji bazujących na technologii pojemnościowej. Aktualnie na rynku są też rozwiązania piezoelektryczne (bazują na minimalnym ugięciu płytki ceramicznej) oraz indukcyjne, które rozszerzają możliwości aplikacyjne.

Ale droga do tego, aby trwale i całkowicie zmienić branżę elektromechaniczną, jest jeszcze bardzo daleka.

W TYM OBSZARZE JAKOŚĆ TO PODSTAWA

Kiepskiej jakości przełącznik lub klawiatura jest w stanie skutecznie popsuć opinię o producencie urządzenia wśród klientów, a firmę wpędzić w kosztowny serwis. W miarę upływu lat coraz więcej osób jest świadomych tego ryzyka i co jest również ważne, ma obecnie pieniądze na to, aby je minimalizować.

Podejście klientów do jakości

Wzrost zainteresowania przez klientów wyrobami markowymi o wysokiej jakości to cecha pożądana przez wszystkich dostawców, gdyż świadczy ona o dojrzałości rynku. Im większe znaczenie jakości, tym dojrzalsze relacje na rynku i odwrotnie, dlatego pytanie to jest takie ważne. Na produkty wysokiej jakości nie tylko klientów musi być stać, ale też muszą oni umieć ocenić poszczególne rozwiązania od tej strony, by wybierać wartościowe pozycje. Warto zatem odnotować, że ponad dwie trzecie pytanych osób wskazało, że jakość elementów elektromechanicznych ma znaczenie dla kupujących i jest brana pod uwagę przy kupnie.

W branży elementów elektromechanicznych funkcjonuje wielu producentów, zwłaszcza w zakresie wersji standardowych. Terminem tym określa się często rozwiązania najpopularniejsze, gdzie poza oryginalnym pomysłodawcą jest wielu naśladowców tworzących odpowiedniki, zamienniki, a jeśli konstrukcja oryginalna jest chroniona, to nierzadko dostępne są też jej podróbki. Zamienniki zawsze są tańsze, ale często ich jakość jest słaba.

Dla wielu producentów kontakt z takimi produktami ma walory edukacyjne i pogłębia zainteresowanie jakością. Ale wykorzystywanie chińskich podróbek jako zamienników wyrobów markowych spędza sen z oczu autoryzowanym dystrybutorom, bo nie tylko degraduje sprzedaż, ale niszczy prawidłowe relacje wiążące markę z jakością. Z roku na rok sytuacja się poprawia, niemniej w praktyce najwięcej pozytywnych zmian wynika z coraz większej świadomości klientów i ich rosnącego potencjału zakupowego.

Co się liczy od strony funkcjonalności?

Zdaniem pytanych w ankietach specjalistów zdecydowanie najważniejszym czynnikiem determinującym funkcjonalność elementów elektromechanicznych jest wysoka trwałość mechaniczna, zapewniająca wieloletnie działanie tych elementów. Drugi czynnik, a więc ochrona środowiskowa, w pewnym stopniu jest powiązana z pierwszym, gdyż determinuje możliwość zastosowania elementu w przemyśle. Można zatem stwierdzić, że specjaliści podchodzą do kupowania elementów elektromechanicznych w sposób utylitarny, a więc poprzez rzeczową analizę potrzeb, możliwości i oczywiście kosztów, a kupowane przełączniki i klawiatury mają być niezawodne w każdych warunkach i długim czasie. Co trzeci pytany wskazał też na duże znaczenie modułowości konstrukcji dostępnej w wielu nowych podzespołach, pozwalającej na tworzenie indywidualnych wykonań.

W ostatniej dekadzie trwałość tradycyjnych przełączników i przycisków znacznie się też poprawiła. Producenci poprawili precyzję działania i sięgnęli po nowe, lepsze materiały, aby zdjąć z elementów elektromechanicznych odium najsłabszego ogniwa. Ponieważ w wielu aplikacjach przełączniki i przyciski pracują z niskimi napięciami i prądami, coraz częściej w kartach katalogowych rozgranicza się wytrzymałość mechaniczną od elektrycznej, co pozwala lepiej dobrać konkretny element do aplikacji.

W KLAWIATURACH ZMIANY SĄ NIEWIELKIE

Mimo upływu lat największe znaczenie na rynku mają klawiatury foliowe. Są one dość tanie i jednocześnie trwałe, niewielkiej głębokości i dające duże możliwości indywidualizacji. Klawiatury foliowe wybijają się na rynku także swoją elastycznością technologiczną, gdyż mogą być wykonywane w wielu różnych opcjach związanych z kształtem klawiszy, sygnalizacją naciśnięcia, a nawet pozwalają na instalację podświetlenia dla całości klawiatury lub selektywnej iluminacji przycisków.

Możliwe jest też łączenie klawiatury z oknem dla wyświetlacza, przez co w ten sposób daje się opracować cały panel frontowy urządzenia. Wraz z warstwami realizującymi ekranowanie elektromagnetyczne, konstrukcja jest zabezpieczana przed wpływem czynników środowiskowych lakierami i warstwami ochronnymi. Nowe materiały bazowe, trwałe tworzywa sztuczne i silikony dają możliwość stworzenia trwałych klawiatur do wielu aplikacji.

Rozwój technologii dotykowych a rynek tradycyjnych elementów elektromechanicznych

Zdaniem połowy pytanych w ankietach specjalistów technologie dotykowe silnie oddziałują na rynek elementów elektromechanicznych i prowadzą do eliminacji rozwiązań mechanicznych, ale dzieje się to tylko w wybranych sektorach rynku, takich jak na przykład elektronika konsumencka. W rozwiązaniach profesjonalnych, a więc przemysłowych, wojskowych, medycznych, ten wpływ jest znacznie słabszy. Rozwiązania elektromechaniczne w tych obszarach zapewniają pewność zadziałania, dużą trwałość, możliwość indywidualizacji, wizualizację stanu oraz ładne wzornictwo. Są to silne atuty gwarantujące zainteresowanie klientów, rozwój rynku i dobre perspektywy.

Warto zauważyć, że technologie produkcji klawiatur częściowo przenikają się i oprócz podstawowych wersji są jeszcze wykonania pośrednie i hybrydowe, w których gumowe klawisze współpracują z zestykami foliowymi lub mikroprzełącznikami, co dowodzi, że w praktyce technologia wykonania styków jest luźno powiązana z klawiszem. Zapewnia to niewątpliwie wysoką elastyczność konfiguracji i możliwość dopasowania się do mniej typowych wymagań. Są nawet rozwiązania wykorzystujące technologie dotykowe, a wersje silikonowe stają się dostępne nie tylko dla dużych serii.

Producenci klawiatur inwestują w produkcję bazującą na trwałych materiałach, wykorzystują druk cyfrowy po to, aby dać możliwość pełnej indywidualizacji projektów i łączą w ramach jednej oferty wiele technologii przełączających, podświetleń.