Roland Barth • SCHURTER AG Cho dù bạn đang thắp sáng bể bơi, rắc nhạc hay tạo bong bóng xoáy nước, bạn đều cần một công tắc cho các chức năng này. Tất cả các ứng dụng này đều có đặc điểm là gần với độ ẩm. Có một số công nghệ chuyển mạch có khả năng quản lý kiểu sử dụng này. Trước khi thảo luận về các thiết bị ứng cử viên này, có thể hữu ích nếu bạn xem xét ngắn gọn các tiêu chí thường hoạt động trong các ứng dụng có thể tiếp xúc với độ ẩm.
Công tắcđược thiết kế cho môi trường ẩm ướt thường có xếp hạng IP67. Nhãn này đề cập đến mã IP hoặc mã bảo vệ chống xâm nhập. Xếp hạng IP phân loại và đánh giá mức độ bảo vệ được cung cấp bởi vỏ cơ và điện, không chỉ chống nước mà còn chống lại sự xâm nhập, bụi và phơi nhiễm do tai nạn. Nó được xuất bản bởi Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC). Có tiêu chuẩn Châu Âu tương đương EN 60529.
Mục đích của tiêu chuẩn IP là cung cấp cho người dùng thông tin chi tiết hơn về hiệu suất so với những gì các thuật ngữ tiếp thị mơ hồ như “không thấm nước” gợi ý. Mỗi mã IP có thể có tối đa bốn chữ số. Chúng biểu thị việc tuân thủ các điều kiện nhất định. Con số đầu tiên biểu thị khả năng bảo vệ chống lại chất rắn vật rất nhỏ;số thứ hai biểu thị khả năng bảo vệ chống lại sự xâm nhập của chất lỏng. Cũng có thể có một hoặc hai số bổ sung để biểu thị các biện pháp bảo vệ khác. Nhưng phần lớn xếp hạng IP đều ở dạng một hoặc hai chữ số.
Đối với mục đích chung và các ứng dụng gần nơi ẩm ướt, công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất là công tắc cơ học có hành trình. Chúng ta gặp chúng hàng ngày, giống như chúng ta bật hoặc tắt đèn trong phòng. Chúng có nhiều điểm áp suất tác động, độ tin cậy cao và một loạt các sản phẩm.
Đối với các công tắc cơ sử dụng ngoài trời thì cần phải có xếp hạng IP67. Lý do rất đơn giản: các công tắc cơ hoạt động theo nguyên lý hành trình có các bộ phận chuyển động. Nước có thể thấm vào các khoảng trống giữa các bộ phận chuyển động. Khi có điểm băng, băng trên bộ truyền động ngăn không cho các tiếp điểm đóng lại. Điều tương tự cũng áp dụng đối với bụi bẩn, bụi bẩn, hơi nước và thậm chí cả chất lỏng bị đổ.
Trong trường hợp bàn phím và các giao diện người dùng khác, công tắc màng có thể được sử dụng khi có vấn đề về độ ẩm. Đây là những công tắc cơ học đặc biệt được làm bằng cao su silicon và các viên carbon dẫn điện hoặc bộ truyền động cao su không dẫn điện. Thông qua quá trình đúc nén, một lưới có góc cạnh được hình thành xung quanh bàn phím xẹp xuống mỗi khi người dùng nhấn phím, tạo ra sự tiếp xúc dẫn điện giữa các lớp bên trong của vật liệu bàn phím. Lớp ngoài của bàn phím là một miếng liên tục có thể được bịt kín để ngăn hơi ẩm xâm nhập vào lớp thực hiện các công tắc cơ khí.
Nhưng nhìn chung, một công tắc cơ thiếu xếp hạng IP67 sẽ không đặc biệt phù hợp với các khu vực ẩm ướt.
Công tắc điện dung hiện đang có tốc độ phát triển nhanh chóng, một phần là do chúng được sử dụng trong điện thoại thông minh. Không có đột quỵ, không có bộ phận chuyển động. Các tấm màn hình cảm ứng điện dung bao gồm một chất cách điện, chẳng hạn như kính, được phủ một chất dẫn trong suốt, thường là oxit thiếc indi (ITO) hoặc bạc. Vì cơ thể con người cũng là một chất dẫn điện nên việc dùng ngón tay chạm vào bề mặt màn hình sẽ làm biến dạng trường tĩnh điện của màn hình, trường tĩnh điện này có thể được đo bằng sự thay đổi điện dung. Có thể sử dụng các kỹ thuật khác nhau để xác định vị trí của thao tác chạm.
Tuy nhiên, công tắc cảm ứng điện dung không phải là lựa chọn hàng đầu cho tất cả các ứng dụng. Một số màn hình cảm ứng điện dung không thể được sử dụng để phát hiện ngón tay thông qua các vật liệu cách điện như găng tay. Ví dụ: độ ẩm không khí cao hoặc các giọt nước cũng có thể ảnh hưởng đến trường tĩnh điện của màn hình cảm ứng. Do đó, công tắc cảm ứng điện dung công tắc thường không thích hợp để sử dụng gần bể bơi hoặc xoáy nước.
Công tắc áp điện tạo ra điện tích dưới áp suất. Áp suất nén khi ấn ngón tay làm cho phần tử áp điện (thường có hình đĩa) hơi uốn cong giống như đầu trống. Công tắc Piezo tạo ra một xung “bật” đơn, ngắn, thường được sử dụng để bật chất bán dẫn, chẳng hạn như bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET). Ngược lại với các công tắc cơ học, công tắc áp điện không có bộ phận chuyển động. Nó có thể được niêm phong và xếp hạng IP lên tới IP69K. Tính năng này định trước nó sẽ được sử dụng trong những điều kiện bất lợi nhất.
Công tắc dựa trên nguyên lý áp điện đặc biệt chắc chắn. Các phần tử áp điện (thường là gốm chứa chì zirconat titanat hoặc PZT, bari titanat hoặc chì titanat) tạo ra điện tích dưới áp suất. Áp suất nén khi ấn ngón tay gây ra (thường có hình đĩa) Phần tử áp điện uốn cong nhẹ như mặt trống.
Do đó, công tắc áp điện tạo ra một xung “bật” ngắn, đơn, thay đổi tùy theo lượng áp suất đặt vào. Xung này thường được sử dụng để bật các chất bán dẫn, chẳng hạn như bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET). Sau khi xung điện áp tiêu tan, FET tắt. Tụ điện có thể được sử dụng để lưu trữ điện tích thu được nhằm tăng hằng số thời gian của cổng và kéo dài xung thu được.
Ngược lại với các công tắc cơ học,công tắc áp điệnkhông có bộ phận chuyển động. Nó có thể được niêm phong và xếp hạng IP lên tới IP69K. Tính năng này định trước nó sẽ được sử dụng trong những điều kiện bất lợi nhất.
Điều này đưa chúng ta đến với công tắc khí nén. Trong nhiều thập kỷ, những công tắc này là lựa chọn phù hợp cho những người xây dựng bể bơi và spa vì chúng không xử lý điện. Chúng thường bao gồm một pít tông lò xo để mở hoặc đóng đường dẫn khí khi người vận hành nhấn một nút. Một nhược điểm của nút khí nén là cơ chế bên trong của chúng phải tương đối chính xác, điều này được phản ánh qua giá cả.
Giống như công tắc cơ, công tắc khí nén có các bộ phận chuyển động mà cuối cùng sẽ bị hao mòn. Vì chúng xử lý khí nén nên công tắc khí nén cần đặc biệt chú ý đến việc bịt kín. Ở đây cũng cần đề cập rằng các loại công tắc này không sử dụng phản hồi quang học thông qua chiếu sáng điểm hoặc vòng.
Ngày càng nhiều nhà thiết kế hồ bơi và spa đã nhận ra lợi ích của công tắc áp điện. Những thiết bị này tương đối rẻ tiền và rất bền. Chúng có thể xử lý các hóa chất mạnh thường được sử dụng ở những khu vực ẩm ướt.Deutsche Welle
Duyệt qua các số mới nhất của Design World và quay lại các số ở định dạng dễ sử dụng, chất lượng cao. Chỉnh sửa, chia sẻ và tải xuống ngay hôm nay với tạp chí kỹ thuật thiết kế hàng đầu.