Przełączniki, przyciski i klawiatury – użyteczne i niezbędne

Kiepskiej jakości przełącznik lub klawiatura są w stanie skutecznie popsuć opinię o producencie urządzenia wśród wielu klientów, a firmę wpędzić w kosztowny serwis. W miarę upływu lat coraz więcej osób jest świadomych takiego ryzyka i co jest również, ważne, ma obecnie fundusze na to, aby go minimalizować. Temat jakości elementów elektromechanicznych zawsze w omawianym sektorze był istotny i dyskutowany.

Dystrybutorzy i producenci wkładają od lat wiele wysiłku w promocję elementów markowych wśród firm elektronicznych, cierpliwie pracując nad zmianą podejścia klientów do zakupów. Te ich działania przynoszą na szczęście efekty. W ostatnich latach jakość przełączników i przycisków znacznie się poprawiła, a udział tandety jest wyraźnie mniejszy. Wytwórcy udoskonalili technologię, poprawili precyzję działania tych elementów i sięgnęli po nowe, lepsze materiały, aby zdjąć z elementów elektromechanicznych piętno najsłabszego ogniwa.

Najważniejsze cechy przełączników, przycisków i klawiatur brane pod uwagę przy kupnie

 

Zestawienie najważniejszych elementów oferty handlowej branych pod uwagę przy wyborze dostawcy produktu jest bardzo typowe, bo na górnych pozycjach znalazły się cena, jakość i parametry techniczne. Ale nie tylko kryteria w obrębie czołowej trójki są standardowe, ale także ich kolejność, dzięki czemu zestawienie można uznać za modelowe dla krajowego rynku. Czwarta pozycja, a więc krótki termin dostawy, to znak obecnych czasów. Ona nigdy wcześniej nie była tak wysoko w podobnych zestawieniach. Z kolei kryteria powiązane relacjami z dostawcą (długotrwała współpraca, kompetencje techniczne) wypadły słabo. Usługi personalizacji w przypadku przycisków też są marginalne.

DOTYK KONTRA NACISK

Obszar określany terminem interfejs człowiek-maszyna (Human Machine Interface, HMI) to sfera zagadnień związanych z dwukierunkową komunikacją z urządzeniami. Są to nie tylko aspekty techniczne, gdyż wiele uwagi poświęca się zagadnieniom takim, jak percepcja przez człowieka komunikatów płynących od urządzeń, wygoda i intuicyjność sterowania nimi, a także temu, aby mechanizmy wymiany informacji były jednoznaczne i spójne.

Przełączniki i klawiatury są bardzo istotną częścią HMI, ale w kontekście rozwoju rynku przy ich omawianiu zawsze pojawia się temat technologii dotykowych, a więc rozwiązań pozbawionych elementów mechanicznych. Są one dostępne w postaci pojedynczych elementów, czasem nawet w wersjach identycznych jak rozwiązania mechaniczne (tzw. zamienniki) oraz wykonywane na bazie wyświetlaczy z ekranem dotykowym.

Ta nowa technologia zdobyła uznanie w wielu aplikacjach mobilnych oraz grupie specyficznych rozwiązań takich jak automaty sprzedaży, punkty informacyjne. Ale mimo sporego potencjału technicznego nie widać, aby po początkowej fazie szybkiej ekspansji technologii zdobywała dalej szybko rynek i pojawiała się w kolejnych grupach aplikacji.

Podejście klientów do jakości

 

Jakość jest pojęciem, o którym się obecnie wiele mówi i przykłada dużą wagę i które po wielu latach zaczyna być kluczem do sukcesu w biznesie. W ciągu ostatniej dekady wiele zmieniło się na korzyść, a dane na pokazanym wykresie jednoznacznie przekonują, że staje się ona poszukiwaną wartością. Niemniej w podobnym badaniu wykonywanym przez nas trzy lata temu proporcje były prawie identyczne, a dopiero 6 lat temu czerwone pole było większe i obejmowało 33% firm. Oznacza to, że dynamika tych procesów nie jest duża, nawet niewielkie zmiany zabierają lata, a na dodatek doszliśmy do stanu równowagi z proporcjami, jak na widocznym wyżej zestawieniu.

Powodów jest co najmniej kilka. Przełączniki mechaniczne i klawiatury zapewniają dzisiaj dużą trwałość mechaniczną i elektryczną oraz mają interesujące wzornictwo, a także dużą funkcjonalność. Ich zastąpienie przez elementy dotykowe, nawet gdy są to zamienniki 1:1, nie przynosi wielkiego skoku jakościowego.

Elementy dotykowe słabo działają, gdy ręka jest uzbrojona w rękawiczkę. Ich reakcja jest wówczas opóźniona i nieprzewidywalna. Brakuje mechanicznej sygnalizacji potwierdzającej naciśnięcie, a ta realizowana przez podświetlenie bywa słabo dostrzegalna w przypadku, gdy na przycisk bezpośrednio świeci słońce. W aplikacjach wandaloodpornych, które są dobrze dopasowane do funkcjonalności, którą zapewniają technologie dotykowe, jest na rynku wiele specjalizowanych rozwiązań mechanicznych, o dużej odporności na dewastację. Tutaj także korzyść z eliminacji części mechanicznych nie tworzy przełomu.

Kolejny problem z dotykiem to to, że takie przyciski zawsze wymagają zasilania, dodatkowej logiki lub wręcz integracji z mikrokontrolerem. Nie da się ponadto poznać stanu przycisku przed włączeniem zasilania. Takich drobnostek jest wiele, a do tego dochodzi inżynierska inercja i ogólna niechęć do eksperymentów z nowym, przez co na rynku mamy wypracowany kompromis i stan równowagi.

NOWOŚCI W HMI

W zakresie interfejsu HMI sporo się dzieje i istnieje spora szansa na to, że w kolejnych latach równowaga ta może zostać naruszona. Rozwiązania dotykowe stają się coraz lepsze i wiele z nowych kontrolerów pozwala na obsługę w rękawiczce, bez problemów z szybkością detekcji i pewnością wykrywania dotyku. Są też takie, gdzie istnieje możliwość wykrycia siły nacisku palca na przycisk (poprzez ocenę wielkości dotkniętego pola), co daje możliwość zapewnienia lepszej responsywności interfejsu.

Widoczny jest też rozwój technologii haptycznych, a więc takich, w których urządzenie komunikuje się z operatorem za pomocą dotyku. Na razie sprowadza się to do potwierdzenia stanu za pomocą wibracji, co już w przypadku przycisków dotykowych i klawiatur ekranowych jest wykorzystywane do zapewnienia wspomnianego potwierdzenia zadziałania, ale zapewne niedługo aktuatory haptyczne zostaną też wbudowane do przycisków.

Co się liczy od strony funkcjonalności?

 

W przełącznikach i klawiaturach liczy się głównie trwałość mechaniczna i elektryczna, a w drugiej kolejności odporność środowiskowa. Cała reszta zagadnień łącznie z ergonomią i wzornictwem w hierarchii potrzeb klientów lokuje się znacznie niżej niż wymienione zagadnienia jakościowe. Jest to znakiem, że dominuje praktyczne, utylitarne wręcz podejście do wybierania oraz oceny potencjału technicznego tych rozwiązań. Na samym dole zestawienia znalazła się miniaturyzacja, która w obszarze rozwiązań z obszaru GUI ma mniejsze znaczenie niż gdzie indziej, bo dłonie i oczy operatorów stawiają tutaj twarde ograniczenia na minimalną wielkość.

Kolejna innowacja, jaka czeka w kolejce, to optyczne czujniki zbliżeniowe, które wykorzystują do wykrywania obiektu (palca) impuls światła generowany przez laser lub LED i mierzą czas, po jakim wróci sygnał odbity od przedmiotu (jest to metoda o nazwie Time of Flight, ToF). Elementy dotykowe z czujnikiem ToF rozwiązują całkowicie problem rękawiczki, pozwalają na aktywację (wybudzenie urządzenia) przy zbliżeniu się osoby do czujnika. W wersji z laserem czujniki ToF mogą dokonywać wielu pomiarów odległości jednocześnie, tworząc mapę trójwymiarową zbliżającego się obiektu i w ten sposób zapewniają niewrażliwość na zakłócenia.

Rozwój technologii dotykowych a rynek podzespołów elektromechanicznych

 

Dotykowe rozwiązania interfejsu użytkownika są konkurencją techniczną dla tradycyjnych rozwiązań mechanicznych i z pewnością mają wiele zalet. Ale co do siły ich oddziaływania na rynek elementów elektromechanicznych zdania są już podzielone. Zdaniem pytanych specjalistów dotykowy interfejs użytkownika to domena niektórych wybranych rozwiązań i tym samym sektorów rynku elektroniki. Dotykowo nie przełącza się obwodów dużej mocy, gdzie wymagana jest pewność działania lub możliwość obsługi w rękawiczkach. To samo dotyczy aplikacji związanych z bezpieczeństwem, gdzie stan urządzenia musi być znany przed włączeniem zasilania i wielu innych. Tych wyjątków jest na tyle dużo, że naturalnie hamuje to proces przechodzenia "na dotyk".

Na koniec warto wspomnieć, że do interfejsu HMI dodawane będzie rozpoznawanie gestów. Umożliwią to właśnie wielopunktowe czujniki ToF, które tworząc trójwymiarowy model obiektu, dostarczą danych dla komputera, który na podstawie serii pomiarów wykryje gest, czyli w praktyce ruchy dłoni.

JAKOŚĆ I WZORNICTWO

Ciągłym trendem w branży jest poprawiająca się jakość rozwiązań elektromechanicznych i ich wygląd, czyli wzornictwo. Żywe kolory tworzyw sztucznych, kształty wykraczające daleko poza nudne prostopadłościany lub podświetlenia ledowe są z pewnością przykładem zachodzących zmian w omawianym sektorze. Jest to wynik tego, że producenci mają dzisiaj do dyspozycji lepsze materiały i urządzenia produkcyjne zapewniające większą dokładność, ale także z tego, że zaawansowane technologie produkcyjne są coraz bardziej przystępne. Druk cyfrowy o wysokiej rozdzielczości znakowarki i obrabiarki laserowe nie są już dzisiaj luksusem dostępnym dla największych firm i coraz częściej są wykorzystywane do personalizacji produktów, wykonywania produkcji małoseryjnej i innych operacji. Obrabiarki laserowe zapewniają wszystko co jest dzisiaj potrzebne do zapewnienia jakości, a więc wysoką precyzję wykonywania oznaczeń, trwałość oraz szybkość. Całkowite koszty posiadania stają się także efektywne kosztowo, gdyż nawet jak inwestycja wymaga większych nakładów na początku, to potem jest to równoważone małymi kosztami użytkowania.

Takie urządzenia pozwalają zapewnić możliwość wytwarzania produktów o wysokiej jakości technicznej i wizualnej w małej skali, bez konieczności sięgania po kompromisy. W warunkach krajowych jest to bardzo cenne.

OGROMNY ASORTYMENT

Przełączników i przycisków na rynku jest mnóstwo, tak samo jak producentów i firm, które mają je w ofertach. Czołowi producenci mają licznych naśladowców, wiele innych firm korzysta z tego, że rynek jest chłonny i proponuje wielowariantowe rozwiązania, które w zamyśle mają pokryć większość potrzeb klientów. Brakuje standaryzacji, bo w praktyce dotyczy ona tylko tych najpopularniejszych produktów, które ma wielu producentów i tym samym standardem staje się to, co jest popularne. Doskonałym przykładem są przyciski membranowe do PCB.

Główne zjawiska techniczne widoczne na rynku

 

Patrząc na rozwój rynku pod kątem zjawisk technicznych, widzimy że za najbardziej istotne czynniki wybrano dostępny szeroki asortyment wyrobów gotowych. Pozwala on wybrać do aplikacji dobrze pasujący produkt, bez konieczności godzenia się na kompromisy. Przekrojowa oferta, razem ze znajdującą się na drugim miejscu miniaturyzacją, zapewnia możliwość sprostania przez konstruktorów oczekiwaniom klientów i wpasowanie się w uniwersalne trendy zmieniające elektronikę. Taką hipotezę potwierdzają też dwie kolejne pozycje, a więc dostępność wersji specjalistycznych, bardziej zaawansowanych, funkcjonalnych i tym samym użytecznych.

W przełącznikach i przyciskach nie funkcjonuje system modułowy, który pozwala na ograniczenie liczby części składowych, taki, jakie spotyka się w złączach. Przeciwnie, wiele produktów daje możliwość kompozycji spośród wielu typów. Za jedną pozycją kryją się dziesiątki wersji różniących się kształtem dźwigni, kapturkiem, stopniem ochrony, końcówkami łączeniowymi, kolorem podświetlenia. Utrudnia to dokonywanie wyborów, także zmianę produktu na inne pochodzące od innego producenta, a także utrudnia promocję nowych rozwiązań.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku

Z

 

Zestawienie czynników najbardziej przeszkadzających rozwojowi rynku przełączników i klawiatur otwiera silna konkurencja, na którą wskazało ponad połowa pytanych. Duże negatywne oddziaływanie zamienników i podróbek wyrobów markowych, które znalazło się na drugim miejscu i zostało wskazane przez odrobinę mniejszą liczbę pytanych specjalistów, też wiąże się z silną konkurencją, gdyż to właśnie takie produkty silnie wpływają na warunki biznesowe w tym obszarze rynku i od lat stanową branżowy problem. Trzecie miejsce, a więc długie czasy dostaw, to znak obecnych czasów, który pokazuje, że problemy z zaopatrzeniem nie dotyczą jedynie kondensatorów i podzespołów dyskretnych, ale w pewnym stopniu także innych grup produktowych. Na pewno alokacja prowadzi do zakłóceń w łańcuchu dostaw, bo wiele projektów (oraz zakupów z nimi związanych) jest przesuwanych na później, do czasu aż uda się kupić potrzebne kluczowe elementy.

KLAWIATURY

Klawiatury membranowe lub inaczej foliowe znajdują szerokie zastosowanie w urządzeniach powszechnego użytku, sprzęcie kontrolno-pomiarowym, rozwiązaniach przemysłowych, motoryzacji, urządzeniach medycznych oraz sprzęcie AGD. Ich duża popularność wynika z dobrej dostępności i niewielkiego skomplikowania technologii produkcji, co przekłada się na niskie ceny uruchomienia produkcji i jednostkowe, oraz dobrych własności użytkowych i jakości. Kolejny atut to taki, że jest to produkt elastyczny, który można dopasować do wielu specyficznych wymagań aplikacyjnych. Klawiatury mogą być z klikiem klawiszy, podświetleniem, z frontem silikonowym lub foliowym, z polami przezroczystymi lub kolorowym filtrem pod wyświetlacz itd. Wraz z warstwami realizującymi ekranowanie elektromagnetyczne konstrukcja jest zabezpieczana przed wpływem czynników środowiskowych lakierami i warstwami ochronnymi. Możliwości jest wiele, a rynek szeroki i chłonny.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku

 

Za najbardziej istotny czynnik sprzyjający rozwojowi rynku komponentów elektromechanicznych uznano wzrost nacisku na jakość, który sprawia, że ciężar rynkowej konkurencji przenosi się na inne elementy oferty niż cena. Na drugiej pozycji znalazł się szeroki asortyment produktów, który pozwala na kompleksowe zaopatrzenie w jednym miejscu z możliwością wielowariantowego wyboru wykraczającego poza jedną markę. Pozostałe kryteria oceniono jako znacznie mniej istotne, na co wskazują nie tylko mniejsze wskaźniki procentowe, ale także to, że słupki są mniej więcej takiej samej wielkości.

O atrakcyjności klawiatur przekonuje to, że w miarę upływu lat liczba firm zajmujących się ich wytwarzaniem (we własnym zakresie lub w kooperacji) rośnie. Nie jest to dynamiczny przyrost, ale dostrzegalny, najbardziej u producentów obudów, którzy rozszerzają ofertę o klawiatury.

Producenci klawiatur cały czas inwestują w rozwój technologii, w nowe trwałe materiały, zapewniające odporność środowiskową i długotrwałe działanie, wykorzystują druk cyfrowy po to, aby dać możliwość pełnej indywidualizacji projektów, także tych określanych jako małe serie oraz łączą w ramach jednej oferty wiele rozwiązań przełączających, podświetleń i całego know-how, aby mieć ofertę dla każdego klienta.