Irga

Postęp techniczny nieustannie przyspiesza. Powstają coraz nowsze technologie, a nieco starsze stają się tanie i coraz szerzej dostępne. Obserwujemy to zjawisko także w dziedzinie interfejsów (styk automatyki i człowieka-operatora). Powstają systemy biometryczne (rozpoznawanie głosu, wydawanie poleceń głosem) oraz rozmaite rozwiązania integrujące obraz z możliwością wskazywania (touchscreen / touchpanel). Wciąż jednak najpopularniejsza i najbardziej przyjazna człowiekowi jest klawiatura. Ten stary jak na  dzisiejsze czasy wynalazek przeszedł olbrzymią ewolucję dzięki czemu możliwe stało się dostosowanie funkcjonalne tego komponentu do niemal każdego typu urządzenia. Postęp w dziedzinie technologii materiałowej i elektronicznej pozwolił wykonywać ten podzespół stosunkowo tanio.

1. Klasyfikacja

Różni producenci w rozmaity sposób klasyfikują rozwiązania techniczne klawiatur, przeważnie dokonując podziału na bazie własnych ofert. Ze wszystkich niemal prób systematyki przebija się jednak jeden podział, który jest kompromisem między rozróżnieniem ze względu na technologię a rozróżnieniem z punktu widzenia użytkownika:

Nasza firma wykonuje klawiatury membranowe na podłożu PCB, folie maskujące do klawiatur microswitch, a także całe panele do montowania klawiatur microswitch.

Powyższe rozwiązania są typowymi układami stykowymi. Ponadto wchodzą na rynek dwa dodatkowe typy klawiatur, nierozróżnialne dla użytkownika, lecz o zupełnie innej technologii wykonania:

Wykonania te wymagają specjalizowanego sterownika rejestrującego powyższe zjawiska fizyczne i generującego sygnały logiczne.

2. Wersje klawiatur membranowych

Klawiatura membranowa ma wiele podtypów różniących się technologią wykonania a co za tym idzie kosztami oraz trwałością w finalnym zastosowaniu.

klawiatura "czysto" foliowa:

Wszystkie warstwy są wykonane metodą sitodruku na foliach poliestrowych. Także warstwy przewodzące; stosuje się do tego specjalne pasty z mikrodrobin srebra zawieszonych w żywicznych lepiszczach. Styk jest realizowany przez ugięcie górnej folii, co powoduje zetknięcie pól srebrowych na dwóch foliach. Wierzchnia warstwa zawiera dowolną grafikę z opisem klawiszy.

klawiatura foliowa z blaszkami:

Jest to modyfikacja powyższej konstrukcji mająca na celu podniesienie trwałości styku elektrycznego. Kontakt między foliami z pastą srebrową jest realizowany poprzez sprężynującą blaszkę stalową (zwykle złoconą, w tanich rozwiązaniach jedynie niklowaną).

klawiatura na podłożu PCB ze stykami foliowymi:

Konstrukcje na podłożu PCB stanowią rozwinięcie powyższych typów. Zamiast warstw foliowych stosuje się laminat pokryty metaliczną warstwą miedzi. Pozwala to na zaprojektowanie znacznie cieńszych ścieżek o lepszej przewodności (rezystywność miedzi 1,7*10E-8 [Ωm] , pasty srebrowej około 40*10E-8 [Ωm]) oraz praktyczne uniezależnienie rezystancji finalnej styku od siatki połączeń wewnątrz klawiatury. Sam element stykowy jest wykonany jako grzebień miedzi pastą węglową lub srebrową zwierany polem srebrowym nadrukowanym na folii – jest to rozwiązanie tańsze w produkcji niż stosowanie blaszek.

klawiatura na podłożu PCB z blaszkami:

Zastosowanie połączenia PCB i blaszek kontaktowych (złoconych) definitywnie eliminuje wady klawiatury foliowej związane ze stosowaniem past srebrowych (utlenianie, zależność rezystancji od siatki połączeń, awaryjność taśm wyprowadzeń). Miedziane pole stykowe może być zabezpieczane przed korozją warstwą niskoomową węglową poprawiającą poślizg pracującej sprężynki albo złocone gdy zachodzi konieczność uzyskania minimalnych rezystancji finalnych.

Obie wersje klawiatur na podłożu PCB umożliwiają lutowanie diod LED zamiast ich klejenia do pasty srebrowej, co jest bardziej odporne na nieprawidłowości montażu i urazy mechaniczne. Ponadto spodnia strona klawiatury może zawierać również przylutowane dowolne elementy elektroniczne, co jest szczególnie przydatne gdy zachodzi konieczność miniaturyzacji urządzenia.

Produkcja klawiatur PCB jest główną gałęzią działania naszej firmy. Projektujemy grafikę, układ elektryczny, montujemy diody LED, wykonujemy rezystory grubowarstwowe, aplikujemy wyprowadzenia elektryczne. Dostarczamy gotowy moduł, który wystarczy zamontować w obudowie (przykleić lub przykręcić) i podłączyć do elektroniki własnego projektu.

3. Klawiatura typu microswitch z folią dekoracyjną

Mimo nieco trudniejszej aplikacji mechanicznej wciąż bardzo popularne są klawiatury oparte o mikrostyki. Szczególnie lubią to rozwiązanie projektanci nisko seryjnych urządzeń oraz wszyscy ci, którzy planują ewolucję urządzenia (dodawanie nowych funkcji, liftingi obudowy). Ponieważ kolejne wersje i tak wymagają nowego projektu płyt PCB, nie jest korzystne przywiązywanie się do osobno zaprojektowanego obwodu klawiatury membranowej.

Nasza firma służy Klientom doradztwem także w aplikacji tego typu rozwiązań. Wykonujemy nie tylko folie maskujące przyciski, ale również frezujemy otwory w obudowach oraz wykonujemy kompletne panele (na podłożu metalowym lub z tworzywa) do podwieszania modułów microswitch.

4. Porównanie konstrukcji – wady i zalety.

Poniższa tabela zawiera podstawowe różnice między omówionymi typami klawiatur. Rozważenie możliwości i ograniczeń poszczególnych technologii nierzadko w znacznie większym stopniu niż koszty produkcji rzutuje na wybór danego rozwiązania.