Qu'est-ce qu'un interrupteur à membrane ?
Les interrupteurs à membrane sont de simples circuits marche/arrêt imprimés sur une feuille de plastique à l'aide d'encres conductrices. Une couche de silicone avec des pastilles conductrices recouvre la couche de circuit et agit comme déclencheur. Lorsque vous pressez le silicone contre la couche de circuit, une connexion électrique momentanée se produit, activant ou désactivant l'interrupteur.
Le circuit imprimé est le commutateur à membrane proprement dit et l'utilisateur s'interface avec le commutateur à membrane à travers la couche de silicium supérieure. Les éléments de lettrage et de conception sont généralement imprimés sur la couche de silicone. Cependant, il peut être personnalisé davantage en fonction des exigences du client. Et vous pouvez parcourir ce blog pour apprendre à concevoir des interrupteurs à membrane.
Construction de l'interrupteur à membrane
Le noyau des commutateurs à membrane est constitué de couches de silicone et de circuits. Le circuit et le silicone peuvent être personnalisés pour créer plusieurs interrupteurs à membrane différents. Mais la technologie de base des interrupteurs à membrane est restée la même.
Donc, pour que cette section reste simple et facile à comprendre, concentrons-nous sur les bases de la construction des interrupteurs à membrane.
Construction de la couche de circuit
Le circuit du commutateur à membrane comporte deux éléments, des encres conductrices et des bases non conductrices. L'encre est imprimée sur la base du circuit selon un motif unique. Il y a de petites ruptures dans la conception imprimée. Chaque coupure agit comme un circuit ouvert ; aucun courant ne les traverse. Une pression vers le bas sur la pastille conductrice (touche/bouton) ferme le circuit et permet la circulation du courant.
De minuscules particules de matériau conducteur sont dispersées dans l'encre. Le remplissage le plus couramment utilisé pour les encres conductrices est le suivant.
- Cuivre
- Argent
- Graphite
L'encre conductrice en cuivre est rarement utilisée dans les interrupteurs à membrane commerciaux, tandis que l'encre conductrice en graphite ou en argent est présente dans presque tous les interrupteurs à membrane.
Selon l'application, les bases de circuits peuvent être constituées de matériaux souples ou rigides. Voici les matériaux les plus populaires utilisés pour les circuits de sérigraphie.
Matériaux flexibles
- PET (polyéthylène téréphtalate)
- ITO (oxyde d'indium et d'étain)
Matériaux rigides
- PCB (carte de circuit imprimé)
- FPC (électronique flexible)
Les circuits flexibles et rigides peuvent être constitués de plusieurs couches empilées les unes sur les autres. Plus un circuit est compliqué, plus il faut de couches. La plupart des couches de commutateurs à membrane sont cachées sous la couche supérieure du circuit pour minimiser les dommages accidentels.
Construction de la couche d'interface
La couche d'interface peut également être personnalisée en utilisant des matériaux similaires à la construction du circuit. Typiquement, cette couche est en silicone, un matériau doux au toucher non conducteur.
L'interface est une fine couche non conductrice avec des pastilles conductrices sur le fond, responsables de la mise sous/hors tension du circuit. La couche de retenue du dôme est un nom alternatif pour cette couche car certains claviers à membrane utilisent un tampon conducteur en forme de dôme.
Les dômes sont responsables du retour tactile d'un interrupteur à membrane. La rétroaction tactile est la sensation de petit clic que vous obtenez lorsque vous appuyez sur un bouton d'un interrupteur à membrane.
Interrupteurs tactiles
Les interrupteurs tactiles utilisent des dômes pour donner une meilleure rétroaction à un interrupteur à membrane. Les couronnes ne sont pas essentielles pour faire fonctionner un interrupteur à membrane, mais sont généralement préférées car elles fournissent une rétroaction tactile pour une sensation supérieure.
Les interrupteurs à membrane tactiles utilisent généralement des dômes non métalliques pour réduire les coûts. Les dômes métalliques ont une meilleure réponse tactile et une meilleure durabilité, mais ont un coût supplémentaire. Un interrupteur à membrane tactile aura un profil légèrement plus épais qu'un interrupteur non tactile.
Contacts à membrane non tactiles
Les commutateurs non tactiles utilisent une simple entretoise entre le circuit et l'interface au lieu d'un dôme. Un interrupteur non tactile est légèrement moins cher et à peine plus fin qu'un interrupteur tactile. Il y a un avantage minime à un interrupteur non tactile, et il est généralement considéré comme un interrupteur à membrane inférieur.
Couches supplémentaires
Superpositions graphiques
La superposition graphique est constituée de fines couches de polycarbonate ou de PET, avec un lettrage imprimé sur le dessus. La superposition graphique est une alternative à la sérigraphie silicone.
Certains fours à micro-ondes utilisent des interrupteurs à membrane avec une superposition graphique. Mais la plupart des produits sautent la couche visuelle au profit de la sérigraphie silicone ou de l'impression numérique.
Couche d'espacement
La couche d'espacement est une couche de support principalement utilisée en conjonction avec des commutateurs à dôme. Lorsque l'interrupteur du dôme est enfoncé, l'air à l'intérieur est expulsé des trous de ventilation découpés dans la couche d'espacement.
Couche adhésive
Des couches adhésives sont présentes entre toutes les deux couches d'un interrupteur à membrane. Une couche adhésive maintient fermement la superposition graphique, les dispositifs de retenue du dôme et le circuit.
L'adhésif de montage fait référence à l'utilisation d'une couche adhésive pour fixer fermement le commutateur à membrane à un appareil électrique.
Voyants
La LED (diode électroluminescente) est un petit luminaire qui peut être ajouté derrière l'interrupteur à membrane. Cette lumière peut être utilisée comme rétroéclairage passif pour éclairer les commandes dans des environnements sombres. Les LED servent également d'indicateurs de confirmation pour les pressions sur les boutons/touches.
Comment fonctionnent les interrupteurs à membrane ?
L'objectif principal d'un interrupteur à membrane est de créer une interface homme-machine. Les interrupteurs à membrane utilisent une sérigraphie à circuit ouvert imprimée sur une feuille de PET flexible. Lorsqu'il est connecté à une batterie, le courant circule dans les chemins conducteurs mais s'arrête à des points de rupture spécifiques. Ces points d'arrêt sont des circuits ouverts ; aucun courant ne circulera jusqu'à ce que le cours soit terminé.
Des clés à fond conducteur sont utilisées pour les actionneurs. L'appui sur une touche pousse le fond conducteur contre le circuit ouvert, complétant le chemin conducteur. Maintenant, le courant peut circuler à travers le parcours.
Un microcontrôleur est responsable du décodage des pressions sur les touches. Une fois que le courant commence à circuler dans le circuit, il passera par le microprocesseur. Le microprocesseur informera l'appareil principal de la touche qui a été enfoncée sur l'interrupteur à membrane.
Exemple
Considérez un téléviseur avec des interrupteurs à membrane fixés à l'avant. Il dispose de cinq touches, une pour la fonctionnalité marche/arrêt, deux pour le contrôle du volume et deux pour changer de chaîne. Le circuit derrière les interrupteurs à membrane est imprimé sur une feuille de PET et connecté au microprocesseur du téléviseur.
Voici un schéma de circuit simplifié des interrupteurs à membrane.
Lorsque vous branchez le téléviseur, il reçoit un petit courant électrique, mais il ne s'allume pas. Pour allumer le téléviseur, vous devez appuyer sur la touche Marche/Arrêt de l'interrupteur à membrane. Lorsque la touche est enfoncée, le dôme en dessous s'effondre et la pastille conductrice à l'intérieur du dôme entre en contact avec les circuits de l'interrupteur à membrane. La pastille conductrice a comblé l'espace entre les chemins imprimés et fermé le circuit.
Le courant circulera de la source d'alimentation vers le circuit et à travers le microprocesseur. Le microprocesseur déterminera que la touche Marche/Arrêt a été enfoncée et allumera le téléviseur en conséquence.
Les télécommandes de télévision contiennent le même circuit de commutation à membrane à l'intérieur. La seule différence ici est que le microprocesseur envoie les instructions à l'émetteur IR (infrarouge) de la télécommande, qui envoie le signal au récepteur IR du téléviseur.
Avantages des interrupteurs à membrane
L'utilisation d'un interrupteur à membrane présente plusieurs avantages. Mais les trois avantages les plus importants sont les suivants.
- Durabilité
- Entretien facile
- Accessibilité
- Résistance à l'eau
- Low Profile
- Coût-efficace
- Personnalisation facile
Un interrupteur à membrane peut être scellé à l'aide d'un adhésif étanche, et il peut être recouvert d'un revêtement protecteur tout en fonctionnant parfaitement bien. Malgré toutes les couches supplémentaires, les claviers à membrane conservent toujours un profil mince, ce qui les rend excellents pour les petits appareils électroniques. Les interrupteurs à membrane montés en surface ne sont possibles qu'en raison de ce profil mince.
Les technologies des interrupteurs à membrane se sont améliorées au cours des dernières décennies. Les interrupteurs à membrane n'ont pas la sensation tactile des interrupteurs mécaniques. Mais avec les interrupteurs à dôme métallique, cet inconvénient est généralement négligeable. Nous voyons des interfaces homme-machine plus polyvalentes utilisant une nouvelle conception de commutateur à membrane.
Mécanique vs écran tactile vs interrupteurs à membrane
Les interrupteurs à membrane, les interrupteurs mécaniques et les écrans tactiles offrent des avantages par rapport aux autres. Les trois types de commandes peuvent avoir des éléments sensibles à la pression, adhésifs et tactiles. Cela signifie que vous pouvez modifier n'importe lequel d'entre eux pour l'adapter à l'application souhaitée.
Voici un tableau simple décrivant les propriétés des interrupteurs mécaniques, des écrans tactiles et des interrupteurs à membrane.
| Biens immobiliers | Interrupteurs mécaniques | Écran tactile | Commutateurs à membrane |
| Durabilité | Bon | Mauvais | Excellent |
| Entretien facile | Bon | X | Excellent |
| Accessibilité | Bon | Excellent | Excellent |
| Eau Résistance | Mauvais | Excellent | Excellent |
| Low Profile | Non | Oui | Oui |
| Coût-efficace | Non | Non | Oui |
| Personnalisation facile | Excellent | Excellent | Excellent |
| Versatilité | Bon | Excellent | Mauvais |
Les commutateurs mécaniques sont préférés pour leur excellente sensation tactile, leurs temps de réponse rapides et leur meilleure conception de circuit électrique. Mais les cils mécaniques sont plus épais et plus sujets aux dommages causés par la poussière et l'eau.
Les écrans tactiles sont préférés pour leur polyvalence car vous pouvez afficher une interface utilisateur plus complexe. Mais les écrans tactiles haute résolution sont chers et plus sujets aux chocs et aux rayures.
Un interrupteur à membrane est idéal pour les formes et tailles personnalisées. Vous pouvez modifier la conception de votre interrupteur à membrane existant pour qu'il soit compatible avec un circuit imprimé ou un interrupteur à membrane flexible. La technologie des interrupteurs à membrane nécessite très peu de composants électriques, elle est donc fragile et économique.
Cependant, les interrupteurs à membrane nécessitent des applications particulières pour être efficaces. Ils n'ont pas le même large potentiel que les écrans tactiles LCD.
Conclusion
Les interrupteurs à membrane sont un type d'interrupteur utilisé dans de nombreuses applications différentes. Ils offrent plusieurs avantages, tels que la durabilité et le faible coût. Si vous voulez un interrupteur fiable et abordable, les interrupteurs à membrane peuvent être le bon choix.
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