Ce que les développeurs d'appareils et les ingénieurs concepteurs doivent savoir sur les claviers à membrane et les tablettes tactiles

L'évolution des périphériques d'entrée innovants est loin d'être terminée. Les nouvelles technologies et les nouveaux produits révolutionnent le marché en permanence.

Jens Kautzor | Hoffman + Krippner Inc.

Inventés il y a plus de 30 ans, les claviers et commutateurs à membrane ont d'abord été ridiculisés comme une technologie d'entrée peu coûteuse mais peu fiable. Cependant, après des décennies d'améliorations, le commutateur à membrane s'est maintenant imposé comme une solution efficace pour de nombreuses applications techniques différentes. Aujourd'hui, en raison d'avantages incontestables, il est devenu indispensable pour de nombreuses industries. Souvent ignoré des consommateurs, le simple clavier s'est maintenant transformé en un système high-tech sophistiqué.

Évolution des interrupteurs à membrane

Rangée du haut : l'utilisation d'encre conductrice, l'impression de circuits et les premiers interrupteurs à membrane

Rangée du bas : intégration de dômes métalliques pour un retour tactile, interrupteurs à membrane personnalisés en petite et grande quantité, interrupteur à membrane sur FR4 avec dômes à clé durables, solutions clés en main complètes, y compris

L'interrupteur à membrane est issu de la sérigraphie technique. Initialement, les membranes imprimées étaient utilisées simplement comme éléments décoratifs pour augmenter l'apparence des interrupteurs conventionnels ou comme couverture pour les touches à course courte.

Le premier véritable interrupteur à membrane est arrivé sur le marché au début des années quatre-vingt.

Le matériau d'origine utilisé était le polycarbonate, mais il a été rejeté en raison de la fragilité du matériau causée par de mauvaises propriétés de déformation mécanique, entraînant des fissures autour des touches.

Au départ, seuls les commutateurs à membrane sans retour tactile étaient disponibles. Il n'a pas été possible de calculer la distance exacte entre les couches et, par conséquent, le comportement de commutation était plutôt médiocre et a entraîné une qualité de qualité moindre.

En utilisant le polyester comme matériau de base et en modifiant la conception de l'interrupteur à membrane en ce qui concerne la composition et la structure, les problèmes de qualité des premières années ont été largement éliminés. À la fin des années 80, les premiers interrupteurs à membrane ont été fabriqués avec des touches bombées, introduisant des dômes métalliques pour une rétroaction tactile et une longévité améliorées.

Légende : Dôme métallique intégré pour fournir un retour tactile.

Une autre étape importante dans l'évolution de l'interrupteur à membrane a été l'introduction de la technologie LED. D'abord utilisées simplement pour le rétroéclairage des touches, les LED offrent aujourd'hui une grande variété d'options d'affichage intéressantes et efficaces pour les interrupteurs à membrane. La plus grande percée, cependant, a été l'augmentation des cycles de commutation à plus d'un million d'opérations en utilisant des dômes encliquetables en métal plaqué or.

Avec des avantages incontestables tels qu'une grande flexibilité de conception, un profil bas et une large gamme d'options d'indice de protection IP, le commutateur à membrane est devenu la norme d'entrée pour de nombreuses industries.

Au fil des ans, l'interrupteur à membrane s'est avéré être un véritable miracle d'intégration. Le montage direct sur circuit imprimé permet des conceptions beaucoup plus compactes. L'arrière du clavier peut être monté directement sur un circuit personnalisé. Affichage, écran tactile, tapis de souris, potentiomètre analogique, tous ces éléments peuvent être mis en œuvre très facilement.

La technologie capacitive et résistive peut être combinée avec la mécanique conventionnelle. Les films LED et EL permettent d'éclairer des touches individuelles ou des zones complètes pour un retour visuel, comme veilleuses ou simplement comme élément de design. Les possibilités de conception sont pratiquement illimitées.

La technologie tactile capacitive populaire d'aujourd'hui, couramment utilisée avec les téléphones intelligents et les tablettes, utilise une surface en verre qui résiste à l'acide, à la saleté, aux produits chimiques dangereux et à d'autres impuretés. Comme il n'y a pas de pièces mobiles, il n'y a pas d'usure mécanique des contacts. Le nettoyage est facile et garantit des normes d'hygiène maximales. L'absence de retour tactile d'un écran tactile peut être surmontée par des signaux optiques et/ou acoustiques. La technologie capacitive permet une conception plate et peut être insérée derrière du verre, du plastique ou d'autres surfaces non conductrices.

Les claviers tactiles capacitifs sont parfaits pour une utilisation dans des conditions de fonctionnement difficiles - protégés contre la température et l'humidité, ainsi que contre le vandalisme

Il existe une variété de défis impliqués dans la conception et la fabrication de dispositifs d'entrée de haute qualité pour les industries électroniques, industrielles et grand public.

Les dispositifs résistifs nécessitent une conception très compacte puisque les dômes mesurent déjà 7 mm de haut. En raison de l'apparition d'entrefers même minuscules qui peuvent admettre de la poussière, de l'humidité et des produits chimiques agressifs, il est essentiel de concevoir correctement l'écran, les disques filtrants et la solution tactile capacitive elle-même. L'intégration de périphériques d'entrée sur des surfaces courbes est particulièrement difficile.

Cependant, avec un équipement et une ingénierie de pointe, ces défis peuvent être surmontés pour produire des solutions de haute qualité.

Les couches de placement pour les dômes clés sont également importantes pour la durabilité. De nombreux fabricants poseront simplement les dômes métalliques en place, puis les colleront sur une feuille supérieure (décorative). Cela peut compromettre la qualité car les dômes métalliques peuvent bouger. L'interrupteur à membrane échouera si une clé n'a plus de contact. Les dômes métalliques doivent être directement au-dessus des contacts argentés imprimés. Une fois en place, ils doivent être collés avec une feuille de placement transparente sur les dômes. La feuille décorative supérieure est ensuite collée sur la couche de placement. Cela empêche les dômes de bouger. Ce processus est une couche de protection supplémentaire importante qui augmente avec succès la longévité.

Les développeurs de produits doivent savoir qu'un périphérique d'entrée innovant dispose de nombreuses options de conception pour faire ressortir leur produit. Cela inclut les touches éclairées, l'écran tactile intégré, les touches surélevées (en forme de dôme), le toucher capacitif et la liaison optique de l'écran tactile à la vitre avant ou à l'écran. Les fabricants exigent également une longue durée de vie, avec des composants internes qui ne s'useront pas, avec un grand nombre de cycles de commutation. Les ingénieurs concepteurs doivent rechercher une garantie de plus d'un million d'opérations dans diverses conditions environnementales.

La liaison optique est une caractéristique technique importante qui offre une vision claire dans des environnements lumineux, ainsi qu'une durée de vie et une sécurité supplémentaires pour l'utilisateur.

Le collage optique fait référence au collage de l'écran avec l'écran tactile, ou au collage de l'écran tactile avec la vitre frontale à l'aide d'un adhésif liquide hautement transparent. Il peut fournir une image claire et brillante, même après des années de fonctionnement. La liaison optique élimine les vides d'air, empêchant l'humidité et la saleté de s'accumuler et de se condenser. La liaison optique garantit également que le système résiste aux fluctuations de température et aux contraintes mécaniques. Enfin, une fissure dans la vitre frontale ne se brisera pas immédiatement. Il est maintenu par l'adhésif, ce qui minimise le risque de blessure pour l'opérateur.

Une bonne opérabilité - IE - un bon comportement de commutation tactile est extrêmement important pour l'acceptation par l'utilisateur. La technologie des interrupteurs à membrane doit être complètement étanche et facile à nettoyer avec une variété de produits de nettoyage, y compris des liquides. Enfin, le commutateur à membrane doit être facilement installable et prendre en charge une gamme d'options de connectivité.

L'évolution des périphériques d'entrée innovants est loin d'être terminée. Les nouvelles technologies et les nouveaux produits révolutionnent le marché en permanence. Tout comme la technologie capacitive décrite ci-dessus, par exemple, qui a longtemps été réservée aux gadgets électroniques de l'électronique de divertissement, a lentement trouvé son acceptation dans l'industrie - tout comme il y a de nombreuses années, le clavier l'a fait.

À propos de Hoffman + Krippner Keyboard Technologies : Hoffmann + Krippner conçoit des interrupteurs à membrane en trouvant la meilleure combinaison parmi les différentes technologies disponibles et les intègre dans un interrupteur à membrane de haute qualité. Une couche de placement est standard chez Hoffmann + Krippner pour assurer une longévité ultime. Hoffman + Krippner offre des capacités de conception personnalisées, des capacités parfaites d'impression sur feuille avant et d'impression numérique, ainsi qu'une fabrication interne entièrement verticale.

Les technologies de feuille Hoffmann + Krippner SENSOTOUCH permettent des solutions d'écran tactile hautes performances, fiables et robustes (capacitif et résistif) qui répondent à toutes les exigences particulières des derniers systèmes d'entrée et unités de commande. La solution parfaite pour chaque industrie - Hoffmann + Krippner offre une expérience de travail efficace, précise et professionnelle au plus haut niveau pour presque tous les environnements industriels. De plus, H+K développe des conceptions d'écrans tactiles résistifs et capacitifs personnalisés selon les spécifications du client.

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