Wandaloodporne przełączniki i klawiatury - zastosowanie i właściwości

| Technika

Wraz z rozwojem technologii w przestrzeni publicznej pojawia się coraz więcej urządzeń elektronicznych wyposażonych w interfejs HMI – parkomaty, biletomaty, kioski informacyjne oraz różnego rodzaju terminale. Nieodłącznym, a jednak prawdopodobnie niezbyt oczywistym komponentem każdego z tych urządzeń jest wandaloodporna klawiatura oraz/lub przełączniki. Warto zapoznać się z podstawowymi informacjami na temat tego typu produktów.

Wandaloodporne przełączniki i klawiatury - zastosowanie i właściwości

Każde urządzenie przeznaczone do interakcji z użytkownikiem musi mieć pewnego rodzaju interfejs, umożliwiający sterowanie oraz wprowadzanie danych. W przypadku produktów przeznaczonych do montażu w miejscach publicznych musi być on dodatkowo odporny zarówno na zmieniające się warunki atmosferyczne jak i złośliwą ingerencję ze strony użytkownika, np. poprzez akty wandalizmu. W takich aplikacjach nie sprawdzą się raczej klawiatury oraz przełączniki spotykane w laptopach lub znane ze sprzętów gospodarstwa domowego. Wzrasta zatem zainteresowanie i zapotrzebowanie rozwiązaniami wandaloodpornymi.

Czym są wandaloodporne przełączniki i klawiatury

Wandaloodporne przełączniki oraz klawiatury to specyficzny typ urządzeń, zaprojektowany z myślą o zastosowaniu w urządzeniach wystawionych na trudne warunki eksploatacji, obejmujące zarówno czynniki środowiskowe – kurz, wilgoć, wahania temperatur, jak i akty wandalizmu ze strony użytkowników – próby kradzieży oraz uszkodzenia.

Zapotrzebowanie na tego typu komponenty pojawiło się już w latach 80. XX wieku, wraz z upowszechnieniem się bankomatów oraz innego typu urządzeń elektronicznych przeznaczonych do użytku publicznego oraz wyposażonych w klawiatury. Pierwsze maszyny, zbudowane w oparciu o standardowe komponenty, były łatwym celem ataków. Napastnicy usuwali lub podmieniali klawisze, co skutkowało błędami w procesie autoryzacji, w efekcie zaś prowadziło np. do zablokowania dostępu do karty płatniczej użytkownika.

Zarówno ze względów bezpieczeństwa, jak i w celu przeciwdziałania i zapobiegania aktom wandalizmu rozpoczęto zatem prace nad konstrukcją klawiatur wyposażonych w płaskie przyciski, zabezpieczone przed nieautoryzowanym dostępem. Ta sama technologia znajduje zastosowanie również w przypadku konstrukcji pojedynczych przycisków i przełączników, używanych np. w windach.

 
Fot. 1. Przykład wandaloodpornego przycisku

Zasada działania

Istnieje wiele różnych sposobów konstrukcji wandaloodpornych komponentów, znakomita większość z nich ma jednak pewne cechy wspólne. Do najpowszechniejszych zaliczyć można:

  • wytrzymała obudowa – tego typu komponenty umieszczone są zazwyczaj w obudowie wykonanej z wytrzymałych oraz trwałych materiałów, takich jak stal nierdzewna, aluminium lub wzmocnione tworzywo sztuczne. Konstrukcja obudowy zabezpiecza elementy wewnętrzne (w tym układy elektroniczne) przed nieautoryzowanym dostępem, znacząco utrudnia też wszelkie próby uszkodzenia urządzenia.
  • wysoki poziom szczelności – większość wandaloodpornych układów charakteryzuje się również hermetycznością, zapewniającą odporność na czynniki środowiskowe, takie jak wilgoć oraz zapylenie.
  • konstrukcja odporna na próby nieuprawnionej ingerencji – układy wandaloodporne z definicji muszą charakteryzować się wysoką odpornością na próby nieuprawnionej manipulacji. Oznacza to, że bez specjalistycznych narzędzi bardzo trudno je uszkodzić lub wyłączyć. Odporność taką osiąga się m.in. poprzez stosowanie wspomnianych już wzmocnionych obudów oraz specjalistycznych metod montażu.
  • monostabilność – większość wandaloodpornych przełączników to przełączniki jednopozycyjne. Oznacza to, że zmieniają one swój stan w momencie naciśnięcia przycisku i powracają do stanu pierwotnego po jego zwolnieniu.
  • większa wartość siły uruchamiającej – ze względu na swoją konstrukcję przełączniki i klawiatury wandaloodporne wymagają zazwyczaj większej siły uruchamiającej. Jest to jeden z minusów tego typu rozwiązań, mogący utrudniać korzystanie z nich niektórym użytkownikom.
  • niski profil – przyciski wandaloodporne z reguły charakteryzują się małą wysokością. Jedynie nieznacznie (lub wcale) wystają ponad powierzchnię obudowy, co utrudnia wszelkiego typu manipulacje i modyfikacje ich konstrukcji.
  • oświetlenie –dodatkowe podświetlenie pozwala na korzystanie w warunkach ograniczonego oświetlenia zewnętrznego, jak również wyświetlające opis klawiszy w sposób uniemożliwiający zatarcie, zamazanie lub modyfikację poszczególnych znaków.

Krzysztof Przymęcki

Qwerty

  • Jakie właściwości i parametry liczą się w przypadku klawiatur, przycisków i przełączników wandaloodpornych?

Wandaloodporność to zbiór parametrów dzięki którym, maksymalizujemy bezpieczeństwo i ochronę przed działaniem z zewnątrz. W przypadku zastosowania klawiatur tego typu najważniejszym czynnikiem jest odporność materiału użytego jako warstwa wierzchnia klawiatury. W Qwerty głównym materiałem wierzchnim, który traktujemy jako wandaloodporny jest pleksa udaroodporna. Pleksa ta ma udarność 10 kJ/m² w skali wg Charpy’ego. Dzięki temu jest odporna na uderzenia młotkiem.

  • O ile są to elementy droższe od reszty typowych rozwiązań?

Rozwiązanie tego typu jest droższe niż standardowa klawiatura membranowa, ponieważ sam materiał jest droższy. Natomiast należy patrzeć na problem ceny w szerszej perspektywie. Wytrzymałość dzięki zastosowaniu takiego materiału jest większa, przez co takich elementów nie trzeba wymieniać tak często jak standardowej klawiatury.

  • Jak dobrze wybierać takie komponenty, co brać pod uwagę?

Przede wszystkim należy brać pod uwagę odporność materiału wierzchniego, ponieważ to najczęściej on ma styczność z człowiekiem. Zastosowanie bezpiecznego szkła hartowanego bądź pleksiglasu z utwardzoną powłoką wpłynie na wytrzymałość całego urządzenia. Można zastosować też poliwęglan, który jest niepalny. Parametr IK (klasyfikacja wytrzymałości mechanicznej) jest określony europejską i między narodową normą. Jest to główny parametr, który mówi jak bardzo urządzenia są odporne na uderzenia i inne uszkodzenia mechaniczne.

  • Czy jest jedna dominująca technologia przełączania lub która jest najważniejsza (mechaniczna, piezoelektryczna, pojemnościowa)?

Głównie stosuje się technologię pojemnościową. W Qwerty do frontu z pleksi lub szkła hartowanego korzystając z technologii bondingu możemy przytwierdzić wyświetlacz z touch panelem. Dzięki temu uzyskujemy możliwość obsługi takiego urządzenia, a warstwa wierzchnia chroni nam elektronikę wewnątrz urządzenia. Bonding zwiększa też wytrzymałość całego produktu, ponieważ zastosowane w tej metodzie kleje poprawiają ogólną odporność na uderzenia.

  • Po czym poznać, że dany przycisk/klawiatura jest wandaloodporna, jakie kryteria się stosuje?

Moim zdaniem na pierwszy rzut oka, przy zastosowaniu technologii pojemnościowej, ciężko zauważyć, że urządzenie jest wandaloodporne. Szczególnie, gdy front umieszczona jest we wpuście całej obudowy.

  • Jakie są główne aplikacje i obszary zastosowań?

Głównymi miejscami, gdzie można zastosować tego typu rozwiązania to wszelkiego rodzaju elementy użyteczności publicznej takie jak np. przystanki autobusowe, parkometry czy automaty sprzedaży. Coraz częściej spotkać można tego typu wyroby w ładowarkach samochodów.

 

Wady i zalety

Przycisku wandaloodporne wykonane są z reguły z trwałych i wytrzymałych materiałów, co przekłada się na wysoką żywotność tego typu konstrukcji. Są one ponadto odporne na szeroki zakres warunków środowiskowych, dzięki czemu dobrze nadają się m.in. do zastosowań przemysłowych.

Do głównych wad tego typu urządzeń zaliczyć można zauważalnie wyższy koszt niż w przypadku standardowych rozwiązań, jak również większą wymaganą wartość siły uruchamiającej. Korzystanie z wandaloodpornych przycisków wymaga od użytkownika nieco większej siły, co w niektórych sytuacjach może być kłopotliwe – szczególnie gdy przyciski te będą musiały być stosunkowo często używane przez osoby o ograniczonej sprawności fizycznej. Konstrukcje te mogą być ponadto nieco trudniejsze w montażu oraz późniejszej konserwacji – jakiekolwiek prace serwisowe wymagać będą dostępu do specjalistycznych narzędzi, co może niekiedy sprawiać problemy, np. w razie zaistnienia sytuacji awaryjnych.

Zastosowanie

Obszar zastosowań przycisków wandaloodpornych jest niezwykle szeroki i obejmuje w zasadzie wszelkiego typu instalacje obecne w przestrzeni publicznej. Do głównych odbiorców tej technologii zaliczyć można:

  • Automaty sprzedażowe oraz parkometry,
  • Urządzenia kontroli dostępu,
  • Maszyny przemysłowe,
  • Urządzenia medyczne,
  • Transport zbiorowy i windy.

Nietypowym (aczkolwiek bardzo rozpowszechnionym) przykładem przycisku wandaloodpornego może być stacyjka samochodowa. Zawiera ona rozwiązania mające utrudnić potencjalnym włamywaczom uruchomienie pojazdu bez posiadania odpowiedniego klucza.

 
Fot. 2. Wandaloodporne konstrukcje wykonane są najczęściej z metalu

Paweł Leśniewski

menadżer sprzedaży w firmie Eltronika

  • Jakie właściwości i parametry liczą się w przypadku przycisków i przełączników wandaloodpornych? Czy są jakieś metody klasyfikacji takich produktów lub cechy charakterystyczne?

W tych produktach zwracamy uwagę na rodzaj metalu z jakiego są przyciski wykonane, klasę odporności mechanicznej a także przy zastosowaniach zewnętrznych na szczelność w części panelowej. Możemy także przyciski podzielić na mechaniczne oraz o działaniu na dotyk. W mechanicznych mamy zdecydowanie wyczuwalne naciśnięcie, różnice będą też w wysokości samego skoku (głębokości wciśnięcia). Piezoelektryczne działają dotykowo, impuls elektryczny wędruje do systemu po dotknięciu płaskiej powierzchni przycisku. W niektórych aplikacjach dla przełączników metalowych ważna jest odporność na sól lub środki chemiczne. Często spotykamy w wielu modelach podświetlenie pierścieniowe lub punktowe, tu także zwracamy uwagę na intensywność świecenia LED.

  • Czy elektronizacja elementów elektromechanicznych, np. przez funkcje dotykowe, zmienia funkcjonalność tych produktów?

Tak i tutaj skupiamy się na najlepszym przyszłym działaniu całego urządzenia. Ma ono być przyjazne dla użytkownika, zatem w wielu przypadkach panel sterowania będzie się składał z przełączników mechanicznych natomiast do innych potrzeb będziemy polecać tylko dotykowe. W konkretnych zastosowaniach to użytkownik i jego zachowanie przy obsłudze determinuje rodzaj przełącznika. Nie zawsze można zastosować przyciski z zaawansowaną delikatną elektroniką, a także z drugiej strony w niektórych urządzeniach zastosowanie przełączników mechanicznych nie zda zupełnie egzaminu. Wszystko zależy od pełnionej funkcji, miejsca, warunków środowiska, operatora itd.

  • Jak dobrze wybierać takie komponenty, co brać po uwagę?

Przełączniki to tylko i zarazem aż część całego systemu, spójrzmy na wybór przełączników przez pryzmat urządzenia, jak ono ma działać, co ma zapewniać użytkownikowi, jakie dawać mu możliwości

Często widujemy w gotowych pulpitach nie do końca trafnie dobrane komponenty (także gorszej jakości) do realizowanej funkcji urządzenia, to trochę tak jakby ciasto na uroczystość piec ze spontanicznie wybranych składników i zrezygnować przy tym np. z lepszej mąki. Coś z tego wyjdzie, ale końcowy efekt może nie być dobry. Weźmy więc pod uwagę te cechy, na których nam i późniejszemu użytkownikowi najbardziej będzie zależało. Wybierzmy przełącznik, który wszystkie nasze założenia spełni. Bierzmy pod uwagę wysoką jakość, aby praca urządzenia była niezawodna i klient końcowy zadowolony.

Podsumowanie

Wandaloodporne przyciski są niezbędnym elementem wielu urządzeń, w szczególności przeznaczonych do użytku w miejscach publicznych. To specjalistyczne komponenty zaprojektowane do pracy w trudnych warunkach, chroniące przed nieautoryzowanym dostępem i uszkodzeniem. Cechują się wysoką żywotnością, trwałością oraz odpornością na uszkodzenia. Do ich głównych wad zaliczyć można wyższy koszt oraz bardziej skomplikowany montaż.

 

Damian Tomaszewski