轻触开关基础知识概述

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2024-10-16 16:50:31 574

轻触开关是一种广泛认可的电气开关类型，类似于其他机械开关，通过手动操作来完成电路的打开或关闭。这种类型的开关起源于1980年代初期，最初用于键盘和薄膜开关。由于性能较差和缺乏触觉反馈，它们在初期遇到了一些挑战。然而，随着1980年代后期对反馈机制的改进、更强的驱动能力和更长的使用寿命，设计中加入金属圆顶的版本开始获得更广泛的应用。这些改进使得轻触开关在如今的消费和商业应用中得到了广泛使用。

如上所述，轻触开关的一个关键区别在于，当对执行器施加压力时，它会发出可感知的“咔嗒”声或触觉颠簸，以表明开关已成功运行。作为瞬时动作装置，一旦用户不再施加压力，开关就会松开，电流就会被切断。虽然通常作为常开设备使用，但轻触开关也提供常闭版本，当执行器被按下时电流关闭，一旦松开就开始流动。

图 1：常见轻触开关示例

触觉还是按钮？

经常混淆或互换使用名称的两种类型的开关是轻触开关和按钮开关。虽然在性质和功能上相似，但按钮开关采用传统的开关接触机制制造。相比之下，轻触开关在其结构中使用薄膜开关型触点。

虽然大多数按钮可以作为瞬时动作开关运行，但所有轻触开关都是瞬时开关。轻触开关通常比按钮开关提供更小的封装尺寸，并且通常具有较低的额定电压和电流。与按钮相比，它们的音频或触觉反馈也是一个关键的区别因素，虽然按钮提供面板或 PCB 安装方式，但轻触开关仅设计用于直接 PCB 安装。要了解有关按钮开关的更多信息，请阅读 CUI Devices 的按钮开关 101 博客。

基本结构和操作

与其他机械开关相比，轻触开关具有简单性和坚固性的一个关键方面是其实现其预期功能的内部组件数量有限。典型的轻触开关设计通常包括下面列出的四个总部件：

1.顶盖：这可以保护开关的内部机构，并且可以由金属或其他材料组成，具体取决于预期的功能。盖板可以进一步提供接地端子，以保护开关免受静电放电的影响。

2.柱塞：柱塞位于盖子下方和接触圆顶顶部，是用户按下以弯曲圆顶的组件，从而激活开关。柱塞可以是扁平的，也可以是凸起的。

3.接触圆顶：该组件呈拱形，可安装在底座中，当与柱塞接触时会偏转或反转形状。这种弯曲过程会产生声音和触觉咔嗒声，同时连接底座中的两个固定触点以完成电路。一旦力被移除，接触圆顶就会恢复到原来的形状并断开电路。接触圆顶和柱塞使用的材料（金属、橡胶等）将有助于确定开关的触感和声音。

4.模压树脂底座：开关的最后一部分装有端子和触点，用于将开关连接到 PCB。

图 2：典型的轻触开关结构

主要优点和规格

正确选择轻触开关不仅仅是评估产品数据表上的规格。除了瞬时驱动、较低的额定功率和电流、更少的运动部件带来的坚固性和更低的成本等一些一般特性和优势外，轻触开关的可感知感觉和声音也会对组件选择产生重大影响。这可能是一个难以量化的特征，因为激活开关所需的力及其触觉反馈将根据预期用途和功能而有所不同。例如，与家庭或办公室环境中使用的开关相比，汽车应用中使用的轻触开关可能需要更多的驱动力来避免振动引起的意外输入。通常，确定开关正确特性的最佳方法是通过原型设计和测试。

综上所述，在选择过程中仍需牢记以下几个关键规格：

·额定电压：开关在打开或关闭时可以承受的最大电压。

·额定电流：开关在损坏前可以承载的最大电流（以安培为单位）。

·激活力（或操作力）：在开关上移动执行器所需的力或压力（以克力或 gf 表示）。

·偏转（或执行器行程）：按下开关的总行程距离。

·接触力：开关连接端子所需的力或压力（以克为单位）。

·执行器高度：执行器在开关体上方的高度。（见图3）

·生命周期范围：在正常工作条件下交换机的预期持续时间。

·温度范围：开关将按照规格运行的工作温度。

·安装方式：用于将开关安装在PCB上的方法，通孔或表面贴装。

·IP 等级：一种国际标准，用于对开关（或其他产品）的防尘和液体侵入的防护等级进行分类。查看 CUI Devices 的 IP67 级轻触开关。

图 3：轻触开关的常用执行器高度

轻触开关接线

大多数轻触开关包含四个引脚，以帮助在 PCB 安装过程中提供稳定性。这四个引脚内部连接成两组。虽然从技术上讲，接线只需要两根引线，但最佳做法是使用所有可能的引脚。还有只有两个可用引脚的轻触开关型号，以及 5 引脚版本，允许在非常小的封装中实现类似操纵杆的控制。

图 4：常见的 4 针轻触开关配置

结论

由于其体积小、高度低、寿命长，轻触开关可满足各种消费和工业产品的许多需求，包括可穿戴技术等领域的新应用。当需要低功耗、瞬时驱动时，轻触开关仍将是首选的开关解决方案，并具有触觉和听觉反馈的额外优势。为了协助选择过程，CUI Devices 提供了一系列轻触开关，这些开关具有紧凑的封装、一系列执行器高度和多种配置选项。

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