Zwei Arten von geformten Silikonkautschuk-Tastaturen
Silikonkautschuk-Tastaturen sind Tastenschalter aus Silikonkautschuk. Sie dienen dazu, dem Benutzer beim Drücken einer Taste ein haptisches Feedback zu geben und werden häufig in verschiedenen Unterhaltungselektronikgeräten wie Fernbedienungen, Taschenrechnern und Tastaturen eingesetzt.
Geformte Silikonkautschuk-Tastaturen sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich und bieten zahlreiche Vorteile . Hier vergleichen wir die beiden Grundtypen und stellen die verfügbaren Designs detailliert vor.
Leitfähige Gummitastatur
Die leitfähige Gummitastatur verfügt über einen Puck auf der Rückseite oder eine integrierte halbleitende Zelle . Die Zelle besteht aus leitfähigen Partikeln und Silikonkautschuk.
Beim Drücken der Tastatur kommt die halbleitende Kapsel mit den freiliegenden, ineinandergreifenden Leiterbahnen auf der Leiterplatte in Kontakt. Die leitfähige Gummitastatur schließt den Schalter, und der Vorgang wird ausgeführt.
Die Pille ahmt einen mechanischen Aktor nach. Das heißt, sie funktioniert durch Öffnen und Schließen eines Stromkreises . Tastaturen aus leitfähigem Gummi sind einfach herzustellen und aufgrund ihrer Einzigartigkeit bei Tastaturdesignern besonders beliebt .
Nichtleitende Gummitastatur
Die nichtleitende Gummitastatur basiert auf einem Schnappkuppel-Schaltmechanismus aus Metall.
Schnappkuppelschalter aus Metall, auch Schnappkuppeln genannt , sind kurzzeitig öffnende Kontakte. Sie bestehen aus Edelstahl. In Verbindung mit einer Leiterplatte vermitteln sie beim Drücken des Knopfes ein haptisches Feedback .
Die Kuppel erzeugt beim Drücken ein hörbares Geräusch und einen spürbaren Widerstand . Diese taktile Wahrnehmung wird als Tastsinn bezeichnet. Sobald der Druck nachlässt, schnellt die Kuppel zurück.
Nichtleitende Tastaturen sind mit einer dickeren Materialschicht zwischen den Tastenoberflächen und der Basis gefertigt. Dadurch ist die Tastenoberfläche bei Bewegung weniger anfällig für Beschädigungen . Da kein Kraftkegel die Bewegung behindert, wird die Bewegungsfreiheit der Tastenoberfläche verbessert.
Sie verwenden eine Metall-Schnappkuppel, die eine hohe Betätigungskraft und ein gutes Tastgefühl ermöglicht . Außerdem verschleißen sie nicht so schnell, da ihr Schaltergehäuse abgedichtet werden kann.
| Leitfähige Gummitastatur | Nichtleitende Gummitastatur |
|---|---|
| Enthält eine halbleitende Pille. | Es besteht aus einem Metallkuppelschalter. |
| Die Pille besteht aus Kohlenstoffpartikeln und Silikonkautschuk. | Die Kuppel ist aus Edelstahl gebaut. |
| Die Pille stellt Kontakt mit den Leitern der Leiterplatte her, um den Stromkreis zu schließen. | Der Metallkuppelschalter schließt den Stromkreis. |
| Es verwendet ein dünnes Gewebematerial, das als Zwangskegel bezeichnet wird, zwischen der Tastenoberseite und der Basis. | Es wird ein dickeres Gurtmaterial verwendet. |
| Das dünne Material ermöglicht es dem Treibkegel, sich zu biegen, damit er nicht reißt. | Das dickere Gurtmaterial biegt sich nicht und neigt nicht zum Reißen. |
| Der Zwangskegel wird zusammengedrückt, um das Schnappgefühl bereitzustellen. | Die Metallkuppel schließt sich kurzzeitig, um ein Schnappgefühl zu vermitteln. |
| Der Kraftkegel besteht aus weichem Gummi, um ein spürbares Berührungsgefühl zu vermitteln. | Es wird Hartgummi verwendet, da die Schnappscheibe ausreicht, um ein spürbares Tastgefühl zu vermitteln. |
Wie werden geformte Gummitastaturen hergestellt?
Geformte Gummitastaturen werden aus hochwertigem, geformtem Silikonkautschuk hergestellt. Sie bestehen aus sichtbaren Tastenköpfen, die auf einer Grundmatte aufliegen, welche wiederum auf der Leiterplatte aufliegt. Zwischen den Tastenköpfen und der Grundmatte befindet sich eine dünne Gummischicht.
Hochwertige geformte Silikontastaturen werden mit zwei Verfahren hergestellt:
- Niedriger Druck Formpressen
- Hoher Druck flüssiges Silikonkautschuk-Spritzgießen
Gummitastaturen werden im Allgemeinen als Silikontastaturen oder als komplette Tastaturbaugruppe bezeichnet . Die Leiterplatte und manchmal auch die Zierblende (Tastaturränder) sind in der Baugruppe enthalten.
Allerdings handelt es sich bei einer geformten Gummitastatur nicht um eine eigenständige Komponente, sondern sie sollte als Teil einer größeren Tastaturbaugruppe mit interaktiven Funktionen betrachtet werden.
Ein wesentliches Merkmal dieser Gummitastaturen ist die Vielfalt an Farben, sowohl deckenden als auch transparenten, wobei deckende Farben in abgegrenzten Bereichen kombiniert werden. Darüber hinaus gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Gestaltung der Tastenbeschriftung, also der Gravuren auf den Tastenkappen.
- Verwenden Sie Laserätzung für durchscheinende Silikonkautschuk-Tastaturen die mit einer oder mehreren Schichten Silikonfarbe besprüht wurden.
- Verwenden Sie abgeschirmte Silikontinte für einfarbige Gummitastaturen.
Bewertung der Silikonbeschichtung
Entscheidend ist, dass die meisten Silikonkautschuk-Tastaturen nicht die Brandschutzklasse UL 94 V-0 erfüllen . Um die Brandschutzklasse UL 94V0 zu erreichen, muss das Material auch bei starker Hitzeeinwirkung seine Form behalten .
Silikonkautschuke sind schwer entflammbar, das heißt, sie halten kurzzeitig Hitze stand . Durch die Zugabe von Hitzeblockern wie Dimethylpolysiloxan und einer Platinverbindung können sie flammhemmend wirken.
Nur wenige Silikonkautschuk-Tastaturen benötigen eine UL 94 V-0-Zertifizierung, was dem Entwickler zusätzliche Vorlaufzeit erspart . Außerdem sinken die Kosten bei größeren Stückzahlen.
Für die Vorderseite der Gummitasten wird häufig eine verschleißfeste Beschichtung, ähnlich wie Polyurethan, verwendet . Diese Beschichtungen sind in verschiedenen Oberflächenstrukturen erhältlich, darunter matt, seidenmatt und glänzend.
Ebenso sind weitere ästhetische Oberflächenbehandlungen erhältlich, darunter Epoxidharz und Tasten mit zwei Härtegraden. Hierbei dient die Oberflächenbehandlung rein ästhetischen Zwecken und hat keinen Einfluss auf die Konstruktion oder die Betriebsparameter.
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Vergleich von leitfähigen und nicht leitfähigen Silikonkautschuk-Tastaturen
Sobald Sie die beiden Arten von Silikonkautschuk-Tastaturen kennen, können wir fortfahren. Im nächsten Schritt vergleichen wir nichtleitende und leitende Gummitastaturen detailliert, um die für Sie passende Variante zu ermitteln.
Hier sind die wichtigsten Unterschiede zwischen den einzelnen Funktionen:
1. Versiegelung wechseln
Die Abdichtung der Schalter ist für alle Arten von Gummitastaturen von größter Wichtigkeit. Sie bedeutet, den Raum zwischen zwei Schalterkontakten und das umgebende Luftvolumen abzudichten.
Die Schalterkammer der leitfähigen Gummitastaturen kann konstruktionsbedingt nicht abgedichtet werden, da die Luft beim Drücken der Taste frei zirkulieren muss. Diese Tastaturen könnten so konstruiert werden, dass die Luft nicht durch oder um die Tastatur herumströmen kann .
Neue Tastaturen weisen einen Schaltwiderstand von unter 50 Ohm auf , der sich mit der Zeit durch die Nutzung aufgrund von Verunreinigungen, die die Oberfläche der Kontaktfläche angreifen, erhöht. Derselbe Belag findet sich auch auf der Rückseite leitfähiger Gummitastaturen. Eine Erhöhung des Schaltwiderstands auf 1,000 bis 10,000 Ohm verlangsamt diesen Zersetzungsprozess.
Dies trifft jedoch nicht auf nichtleitende Gummitastaturen zu, da deren Schalterkammern entweder umweltbedingt oder konstruktionsbedingt abgedichtet werden können.
Bei nichtleitendem Gummi fungieren die Tastenfelder als Betätigungselemente für Metall-Schnappkuppeln und beeinflussen den Schaltwiderstand nicht . Die Leiterplatte steuert den Schaltwiderstand, die Kontaktfläche der Metallkuppeln und die Abdichtung des Schaltergehäuses.
2. Bounce umschalten
Das Prellen der Tasten ist das nächste Merkmal, anhand dessen man diese beiden Gummitastaturen vergleichen kann. Es hängt vom ausgeübten Druck und davon ab, wie die Taste gegen die Platine drückt.
Leitfähige Gummitastaturen weisen ein hohes Prellen der Schalter auf. Wird die Kraft in der Mitte anstatt am Rand oder an einer Ecke ausgeübt, verringert sich der Kontakt zwischen der Oberfläche des Kontaktplättchens und der Leiterplatte. Das Kontaktplättchen wird gegen die Leiterplatte gedrückt, wodurch der Kontaktwiderstand steigt und das Prellen der Schalter verursacht wird.
Im Gegensatz dazu wird das Prellen des Schalters bei nichtleitenden Gummitastaturen durch die Konstruktion, die Kontaktflächen und die Leiterplatte des Metall-Schnappkuppelschalters kontrolliert. Metallkuppeln weisen einen deutlich geringeren Schaltwiderstand als leitfähige Gummitastaturen auf, wodurch das Prellen erheblich reduziert wird.
3. Betriebskraft
Um haptisches Feedback zu erzeugen, nutzen die leitfähigen Gummitastaturen einen Kraftkegel am Rand der Tastenoberfläche. Allerdings gibt es praktische Einschränkungen, die verhindern, dass dieser Kraftkegel innerhalb der üblichen Lebensdauer des Schalters eine hohe Betätigungskraft entfaltet.
Die Betätigungskraft ist der Druck, der zum Drücken der Taste erforderlich ist , und liegt bei leitfähigen Gummitastaturen zwischen 60 und 200 Gramm.
Die Betätigungskraft einer nichtleitenden Gummitastatur ist hingegen passiv und trägt nur geringfügig zur Betätigungskraft des Schalters bei. Die resultierende Betätigungskraft setzt sich aus der linearen Verschiebung und dem Betätigungsdruck des Metall-Schnappkuppelschalters zusammen.
Eine nichtleitende Gummitastatur hat eine Betätigungskraft, die je nach Ausführung des Kuppelschalters zwischen 240 Gramm und 2000 Gramm liegt.
4. Intermittierender Schalterbetrieb
Ein zeitweises Aussetzen des Schalters ist eine Unregelmäßigkeit, die ausschließlich bei leitfähigen Gummitastaturen auftritt. Dies geschieht, wenn die Oberfläche der Tastatur mit einer nichtleitenden Verunreinigung beschichtet ist. Diese Anomalie verhindert das Abdichten des Schalterhohlraums, in dem die Tastatur mit den freiliegenden, ineinandergreifenden Leitern der Leiterplatte interagiert.
Beim Loslassen der Taste lagern sich Staub und Flusen, die in den Schalterhohlraum gesaugt wurden, auf den freiliegenden Kontaktflächen des Schalters und der Leiterplatte ab. Dies kann mit der Zeit zu einer Verschlechterung des Schalters führen.
Im Vergleich dazu kann der Schalterraum von nichtleitenden Gummitastaturen vollständig abgedichtet werden . Metallene Schnappkuppelschalter können so konstruiert werden, dass sie in einem umweltgeschützten Schalterraum funktionieren, um den Einfluss von Verunreinigungen und zeitweilige Schaltaussetzer zu vermeiden.
5. Keytop Wackeln
Das Wackeln der Tasten hängt mit der Konstruktion zusammen. Eine der Hauptursachen dafür ist das geringe Spiel des Schalterstifts im Schaltergehäuse.
Bei leitfähigen Gummitastaturen neigen diese zum Wackeln, wenn die auf die Tastenoberfläche einwirkende Kraft nicht mittig wirkt. Grund dafür ist der sich zusammenziehende Kraftkegel, der die Tastenoberfläche umgibt. Dieser Kraftkegel ist die Hauptursache für das taktile Feedback; zieht er sich zusammen, kann dies zum Wackeln der Tastenoberfläche führen.
Einige Benutzer können das Wackeln mit dem Schließen des Schalters korrelieren, obwohl der Schalter möglicherweise nicht elektrisch geschlossen wurde.
Nichtleitende Gummitastaturen bestehen hingegen aus einem härteren Gummi , der den Schalter auch dann schließt, wenn die Taste nicht mittig gedrückt wird. Dadurch kann es zu leichten Ungenauigkeiten bei der Tastenbewegung und dem Schließen des Schalters kommen. Außerdem verzichten nichtleitende Tastaturen auf Druckkegel für ein spürbares Einrasten.
6. Tastenhub
Der Tastenhub ist der Abstand zwischen der Ruheposition und der gedrückten Position , also wie weit die Taste gedrückt werden kann. Er steht in einem linearen Verhältnis zum taktilen Gefühl.
Bei leitfähigen Gummitastaturen ist ein längerer Tastenhub erforderlich, damit sich der Kraftkegel zusammenfalten kann und ein taktiles Feedback entsteht.
Sowohl der Tastenhub als auch das taktile Feedback vermitteln den Eindruck eines geschlossenen Schalters. Ein längerer Tastenhub verkürzt die Lebensdauer des Kraftkegels, ein kürzerer kann das taktile Feedback beim Tastendruck beeinträchtigen. Bei leitfähigen Gummitastaturen liegt der Tastenhub zwischen 0.03 mm und 0.07 mm.
Andererseits bieten nichtleitende Gummitastaturen dank des Metall-Schnappkuppelschalters ein stärkeres taktiles Feedback . Sie ermöglichen zudem eine höhere Betätigungskraft. Der Tastenhub ist je nach Art der Metallkuppel auf maximal 0.022 Zoll begrenzt .
Der Tastenhub kann je nach Durchmesser der Kuppel, Betätigungskraft und Konstruktion des Gummibetätigers bis zu 0.4 mm betragen. Beim Drücken addiert sich die Kompression der Taste zum Hub des Kuppelschalters. Daher ist der Tastenhub aussagekräftiger als der Hub des Kuppelschalters allein.
7. Arbeitspunkte und Nachlauf umschalten
Der Betätigungspunkt des Schalters ist die Position, in der ein Tastendruck erkannt wird. Der Überhub ist der Weg, den die Taste vom Betätigungspunkt (Schalterpunkt) bis zum Anschlag zurücklegt. Sie müssen die Taste nicht weiter drücken, wenn Sie den Betätigungspunkt bereits überschritten haben. Die Taste erreicht je nach ihren Eigenschaften und dem Benutzer den Anschlag.
Solange die Taste am Ende ihres Tastenhubs nicht die freiliegenden Leiterbahnen auf der Leiterplatte berührt, besteht bei leitfähigen Gummitastaturen kein elektrischer Kontakt. Beim Drücken der Taste wird der Schalter durch die Kompression des Tastenkopfes geschlossen, und Sie spüren einen kurzen Überhub.
Normalerweise liegt der Auslösepunkt von leitfähigen Gummitastaturen bei etwa 90 % des Tastenhubs , einschließlich des Überhubs. Man kann die Tastatur „reizen“, indem man die Taste langsam bis zu einem spürbaren Widerstand drückt, aber nicht so weit, dass der Schalter schließt.
Nichtleitende Gummitastaturen stellen den elektrischen Kontakt her, wenn der Metallkuppelschalter einknickt. Der Einknickpunkt liegt bei etwa 70 % des Tastenhubs. Beim Drücken der Taste verstärkt die Kompression den Überhub. Normalerweise liegt der Auslösepunkt bei etwa 60 % des Tastenhubs.
Wenn die nichtleitenden Gummitastaturen angemessen gestaltet sind, ist es unmöglich, das Einrasten zu fühlen, ohne den Schalter zu schließen, wenn die Kuppel zusammenbricht.
| Eigenschaften | Leitfähig | Nicht leitend |
|---|---|---|
| Schalterversiegelung | Der Schalterraum kann nicht abgedichtet werden. | Der Schalterraum kann abgedichtet werden. |
| Bounce wechseln | Höherer Schaltersprung. | Unteres Schalterprellen. |
| Betätigungskraft | Der Abdrückkegel schränkt das Aufbringen höherer Kräfte ein. (60-200 Gramm) | Die Betätigungskraft hängt von der Konstruktion der Metallkuppel ab und ist passiv. (240-2000 Gramm) |
| Intermittierender Schalterbetrieb | Zeigt häufig unregelmäßige Schaltvorgänge, da der Schalterhohlraum nicht abgedichtet werden kann. | Keine Chance für Unregelmäßigkeiten, da der Schalterraum abgedichtet werden kann. |
| Keytop Wackeln | Wenn sie außermittig gedrückt wird, wackelt der Tastenkopf aufgrund des Zwangskegels. | Es verwendet eine Metallkuppel, so dass der Tastenkopf auch dann nicht wackelt, wenn er außermittig gedrückt wird. |
| Keytop-Reise | Erfordert einen längeren Tastenkopfhub. Der typische Tastenhub beträgt 0.03 bis 0.07 Zoll. | Der Tastenhub ist geringer und hängt vom Kuppelschalter ab. Begrenzt auf 0.022 Zoll. |
| Arbeitspunkt wechseln | Der Arbeitsschaltpunkt liegt bei etwa 90 % des Tastenhubs. | Der Arbeitsschaltpunkt liegt bei etwa 60 % des Tastenhubs. |
Fazit
Bei der Planung Ihres Projekts für Gummitastaturen haben Sie die Wahl zwischen zwei grundlegenden Arten von geformten Gummitastaturen. Je nach den Anforderungen Ihres Projekts können Sie leitfähige oder nichtleitende Gummitastaturen auswählen.
Vereinfacht gesagt: Für Projekte in feuchten oder schmutzigen Umgebungen sind nichtleitende Gummitastaturen eine gute Wahl. Ihre Schalterkammern lassen sich leicht abdichten und so vor Verschmutzung schützen . Wer hingegen Wert auf einfache Konstruktion und ein einzigartiges Design legt, für den sind leitfähige Gummitastaturen bei Designern besonders beliebt.
Es ist jedoch unerlässlich, die Grundlagen, den Aufbau und die Unterschiede der verschiedenen Arten von Gummitastaturen zu verstehen. Wenn Sie mehr über die jeweiligen Einschränkungen der einzelnen Tastaturtypen wissen, können Sie besser entscheiden, welche Art Sie für Ihr Projekt benötigen.
Fazit
Geformte Tastaturen aus Silikonkautschuk sind aufgrund ihrer vielfältigen Vorteile seit über 30 Jahren die erste Wahl der Kunden. Es gibt sie in zwei grundlegenden Ausführungen: leitfähige und nichtleitende Gummitastaturen, mit denen Sie Ihre individuelle Tastatur herstellen können. Achten Sie jedoch darauf, ein Design zu wählen, das in einer bestimmten Umgebung die gewünschten Ergebnisse liefert.
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