촉각 스위치에 대한 기본 사항

촉각 스위치는 유사한 기계식 스위치 대응 부품과 같이 수동 작동을 통해 전기 회로를 완성하거나 개방하는 전기 스위치의 잘 알려진 유형입니다. 원래 1980년대 초에 키보드 및 키패드용 멤브레인 또는 스크린 프린트 스위치로 시작된 이러한 유형의 스위치는 처음에 성능이 좋지 않고 촉각 피드백이 부족하여 저항에 부딪혔습니다. 그러나 1980년대 후반, 설계에 금속 돔이 통합된 버전은 개선된 피드백, 강력한 작동 및 향상된 수명 덕분에 더 광범위하게 채택되었습니다. 이러한 변경으로 인해 오늘날 광범위한 소비자용 및 상업용 응용 제품에 촉각 스위치가 일반적으로 사용되게 되었습니다.

위에서 언급했듯이 촉각 스위치의 주요 차별화 요인은 액추에이터에 압력이 가해지면 스위치가 성공적으로 작동했음을 나타내는 응답으로 지각할 수 있는 '딸깍' 또는 햅틱 범프를 제공한다는 것입니다. 순간 동작 장치로서, 사용자가 더 이상 압력을 가하지 않으면 스위치가 해제되고 전류 흐름이 차단됩니다. 일반적으로 상시 개방 장치로 사용되는 촉각 스위치는 액추에이터를 누르면 전류가 꺼지고 놓으면 전류가 흐르기 시작하는 상시 폐쇄 버전에서도 사용할 수 있습니다.

그림 1: 공통 촉각 스위치 예(이미지 출처: Same Sky)

촉각 또는 푸시 버튼?

종종 혼동을 일으키거나 이름이 구별없이 공용되고 있는 두 가지 유형의 스위치는 촉각 스위치와 푸시 버튼 스위치입니다. 두 스위치는 특성과 기능이 유사하지만 푸시 버튼 스위치는 액추에이터를 지정된 이동 거리까지 눌러서 전류 흐름을 시작하고 다시 눌러서 전류 흐름을 중지하는 방식으로 작동합니다. 반대로, 촉각 스위치는 액추에이터를 누르고 유지하여(이동 거리 최소호) 전류 흐름을 시작/중지합니다.

일부 푸시 버튼은 순간 동작 스위치로 작동할 수 있지만 촉각 스위치는 모두 순간 동작 스위치입니다. 촉각 스위치는 일반적으로 낮은 전압 및 전류 정격과 함께, 푸시 버튼 스위치보다 작은 패키지 크기를 제공합니다. 오디오 또는 햅틱 피드백은 푸시 버튼과 비교하여 핵심적인 차별화 요소이며 푸시 버튼은 패널 또는 PCB 실장 유형을 제공하지만 촉각 스위치는 직접 PCB 실장용으로만 설계되었습니다. 푸시 버튼 스위치에 대한 자세한 내용은 Same Sky의 Pushbutton Switches 101 블로그를 참조하세요.

기본 구조 및 작동

다른 기계 스위치와 비교하여 촉각 스위치의 단순성과 견고성을 이끄는 핵심 영역 중 하나는 의도한 기능을 달성하기 위한 내부 부품의 개수가 제한되어 있다는 것입니다. 일반적인 촉각 스위치 설계에는 대개 아래 나열된 총 4개의 부품이 포함됩니다.

1. 상단 덮개: 스위치의 내부 메커니즘을 보호하며 의도한 기능에 따라 금속 또는 기타 재료로 구성될 수 있습니다. 추가적으로 덮개는 정전기 방전으로부터 스위치를 보호하기 위해 접지 단자를 제공할 수 있습니다.
2. 플런저: 덮개 아래, 접촉 돔 위에 위치한 플런저는 사용자가 누르면 돔을 구부려 스위치를 활성화하는 부품입니다. 플런저는 평면이거나 레이즈형일 수 있습니다.
3. 접촉 돔: 아치형의 이 부품은 베이스에 끼워지며 플런저와 접촉할 때 모양이 변형되거나 반전됩니다. 이 굽힘 과정은 베이스에 두 개의 고정 접점을 연결하여 회로를 완성하는 동안 가청 및 햅틱 클릭을 생성합니다. 힘이 제거되면 접촉 돔은 원래 모양으로 돌아가 회로를 분리시킵니다. 접촉 돔과 플런저에 사용되는 재료(금속, 고무 등)는 스위치의 촉감과 소리를 결정하는 데 도움이 됩니다.
4. 성형 수지 베이스: 스위치의 마지막 부분에는 스위치를 PCB에 연결하기 위한 단자와 접점이 있습니다.

그림 2: 일반적인 촉각 스위치 구조(이미지 출처: Same Sky)

주요 이점 및 사양

적절한 촉각 스위치를 선택하는 것은 단순히 제품 규격서의 사양을 평가하는 그 이상입니다. 순간 작동, 더 낮은 전력 및 전류 정격, 감소된 가동 부품으로 인해 제공되는 견고성, 더 낮은 비용과 같은 몇 가지 일반적인 기능 및 이점 외에도 촉각 스위치의 인지할 수 있는 느낌과 소리는 부품 선택에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 의도한 용도와 기능에 따라 스위치를 활성화하는 데 필요한 힘과 햅틱 피드백이 다르기 때문에 이는 정량화하기 어려운 기능입니다. 예를 들어, 자동차 응용 제품에 사용되는 촉각 스위치는 가정이나 사무실 환경에서 사용되는 스위치에 비해 진동으로 인한 우발적인 입력을 피하기 위해 더 많은 작동력이 필요할 수 있습니다. 스위치의 적절한 특성을 결정하는일반적인 가장 좋은 방법은 시제품 제작과 테스트를 사용하는 것입니다.

이 외에, 선택 과정에서 계속적으로 염두에 두어야 할 몇 가지 주요 사양은 다음과 같습니다.

• 전압 정격: 스위치가 열리거나 닫힐 때 견딜 수 있는 최대 전압입니다.
• 전류 정격: 스위치가 손상되기 전까지 전달할 수 있는 최대 전류(암페어)입니다.
• 활성력(또는 작동력): 스위치에서 액추에이터를 이동하는 데 필요한 힘 또는 압력의 크기입니다(그램 힘 또는 gf로 표시됨).
• 굴절(또는 액추에이터 이동): 눌린 스위치의 전체 이동 거리입니다.
• 접촉력: 스위치가 단자를 연결하는 데 필요한 힘 또는 압력의 크기입니다(그램으로 표시됨).
• 액추에이터 높이: 스위치 본체 위의 액추에이터 높이입니다. (그림 3 참조)
• 수명 주기 범위: 정상 작동 조건에서 예상되는 스위치의 지속 시간입니다.
• 온도 범위: 스위치가 사양에 따라 성능을 발휘하는 작동 온도입니다.
• 실장 유형: 스루홀 또는 표면 실장으로 PCB에 스위치를 실장하는 데 사용되는 방법입니다.
• IP 등급: 먼지 및 액체 침투에 대한 스위치(또는 기타 제품)의 보호 등급을 분류하는 국제 표준입니다. Same Sky의 IP67 정격 촉각 스위치를 참조하세요.

그림 3: 촉각 스위치의 공통 액추에이터 높이(이미지 출처: Same Sky)

촉각 스위치 배선

대부분의 촉각 스위치에는 PCB 실장 중 안정성을 제공하는 데 도움이 되는 4개의 핀이 있습니다. 이 4개 핀은 내부적으로 2개 세트로 연결됩니다. 기술적인 면에서 배선에는 두 개의 리드만 있으면 되지만, 가능한 모든 핀을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 또한 사용 가능한 핀이 2개뿐인 촉각 스위치 모델과, 초소형 패키지에서 조이스틱과 같은 제어가 가능한 5핀 버전도 있습니다.

그림 4: 공통 4핀 촉각 스위치 구성(이미지 출처: Same Sky)

결론

작은 크기, 낮은 높이 및 긴 수명으로 인해 촉각 스위치는 웨어러블 기술 등의 최신 응용 제품을 포함하여 다양한 소비자 및 산업 제품의 많은 요구 사항을 충족합니다. 저전력, 순간 작동이 필요한 경우 촉각 스위치는 촉각 및 청각 피드백의 이점이 추가된 스위치 솔루션으로 계속 남을 것입니다. 선택 과정에 도움을 주기 위해 Same Sky는 콤팩트한 패키지, 다양한 액추에이터 높이, 다양한 구성 옵션을 갖춘 촉각 스위치 제품군을 제공합니다.