VERBINDUNGEN ZWISCHEN MENSCH UND MASCHINE SCHAFFEN
Einführung in kapazitive Schalter
Kapazitive Schalter sind weit verbreitete Touch-Steuerungsschalter, die auf dem Prinzip der elektrischen Feldinduktion durch den menschlichen Körper basieren und vorwiegend herkömmliche mechanische Schalter ersetzen. Kapazitive Touch-Schalter von Herstellern wie LuphiTouch beispielsweise verfügen über integrierte hochauflösende Berührungserkennungsmodule und spezielle Signalverarbeitungsschaltungen. Sie erkennen und verfolgen automatisch Umgebungsänderungen, sind anpassungsfähig, verschleißfrei und können programmiert werden, um sich an die jeweilige Umgebung anzupassen. Im Vergleich zu mechanischen Schaltern bieten kapazitive Touch-Folienschalter folgende Vorteile: Vermeidung von physischem Kontakt, Unempfindlichkeit gegenüber Staub und Wasserdampf, höhere Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sowie ein besseres Touch-Gefühl. Darüber hinaus eignen sie sich für Fernbedienungen, Lampendimmung, diverse Schalter und Steuerungsschnittstellen in Fahrzeugen, Kleingeräten und Haushaltsgeräten und bieten 8 LED-Treiber sowie einen 16-stufigen optischen Controller. Kapazitive Touch-Folienschalter verbessern die Benutzerfreundlichkeit deutlich, sind nahezu unbegrenzt haltbar, minimieren Sicherheitsrisiken und überzeugen durch ein ansprechendes und modernes Design.
LuphiTouch ist seit vielen Jahren auf die Entwicklung und Fertigung kapazitiver Schalter spezialisiert. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung in dieser Branche und können kapazitive Membranschalter, kapazitive Sensorschaltungen, kapazitive Abdeckungen, kapazitive Frontplatten etc. individuell für unsere Endkunden aus den Bereichen Medizin, Kosmetik, IoT, Unterhaltungselektronik, intelligente Küchen, Smart Home etc. anpassen.
Kapazitive Touch-Schalter bieten viele Vorteile, wie z. B. hohe Langlebigkeit, einfache Bedienung, die Fähigkeit zur Mehrfingererkennung und Gestensteuerung. Stabilität und Kosten können jedoch ihre Verbreitung und Anwendung beeinträchtigen. Bei der Entwicklung und dem Einsatz kapazitiver Touch-Schalter ist daher auf die Materialauswahl, das Layout, die Installation und weitere Faktoren zu achten, um Stabilität und Lebensdauer zu gewährleisten.
- ● Kapazitive Berührungsschalter nutzen dieselbe Technologie wie Touchscreens von Smartphones. Sie erkennen Objekte in der Nähe des Schalters mithilfe eines elektrischen Feldes. Der Schalter misst die durch den Finger des Benutzers erzeugte Kapazitätsänderung, die den Schaltvorgang auslöst.Kapazitive Berührungsschalter bieten gegenüber herkömmlichen Drucktastenschaltern viele Vorteile. Ihre Funktion erfordert keine physische Betätigung, wodurch der Verschleiß beweglicher Teile entfällt. Ein weiterer Vorteil liegt in ihrer Anpassungsfähigkeit: Im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltern lassen sie sich so programmieren, dass sie sich an die jeweilige Umgebung anpassen.Die zunehmende Beliebtheit von Smart-Home-Technologien verdeutlicht die praktische Anwendbarkeit von Touch-Schaltern. Smart-Home-Steuergeräte lassen sich mit kapazitiven Touch-Schaltern ausstatten, um verschiedene Anwendungen wie Heizung, Beleuchtung und Sicherheitssysteme zu steuern. Die Funktion jedes Schalters kann je nach gesteuertem System variieren.● Berührungsschalter lassen sich mit verschiedenen Verfahren herstellen, entweder auf einer herkömmlichen Leiterplatte oder auf einer flexiblen Leiterplatte, beispielsweise aus Polyimid oder Polyester. Die Wahl des Substrats hängt von der vorgesehenen Anwendung ab und hat maßgeblichen Einfluss auf die Montage des Schalters.
- ●Der erste kapazitive Berührungsschalter nutzte Indiumzinnoxid (ITO), eine leitfähige Legierung, die als transparenter Film aufgebracht werden kann. Dadurch eignet sie sich ideal für Berührungsschalter mit LED-Hintergrundbeleuchtung. Mit dem zunehmenden Fokus auf kapazitive Berührungsschalter traten die Nachteile von ITO jedoch immer deutlicher zutage. Zum einen ist es spröde und unflexibel. Dies erschwert die Anpassung an die komplexen Formen, die in modernen Endgeräten häufig anzutreffen sind.●Zweitens wird bei ITO das Subtraktionsverfahren angewendet, was die Herstellungskosten erhöht. Bei diesem Verfahren wird die abgeschiedene ITO-Schicht chemisch geätzt, um die für den Schalter benötigte Schaltung zu erzeugen. Dies führt zu Materialverschwendung und erfordert zusätzliche Produktionsschritte.●Aufgrund der systembedingten Einschränkungen von ITO bei der Entwicklung kapazitiver Berührungsschalter suchten Hersteller nach alternativen Lösungen, die eine gute Transparenz und Leitfähigkeit bieten und gleichzeitig ein kostengünstigeres und einfacher zu verarbeitendes Produkt ermöglichen sollten. Eine dieser Alternativen sind Verbundwerkstoffe mit leitfähigen Polymeren.
Organisches Polymer
PEDOT ist ein Polymer aus EDOT (3,4-Ethylendioxythiophen), einem Material, das sich als einer der aussichtsreichsten Kandidaten im Wettlauf um den Ersatz von ITO in kapazitiven Berührungsschaltern herauskristallisiert hat.
PEDOT ist ein organisches Polymer, das gegenüber ITO mehrere Vorteile bietet, darunter eine einfache Molekularstruktur, eine geringe Bandlücke und eine hohe Leitfähigkeit.
Im Gegensatz zur Subtraktionsmethode, die zur Herstellung von ITO-Schaltungen verwendet wird, wird PEDOT mittels additiver Methode auf eine billige Polyesterfolie aufgebracht. Dies ist eine effizientere Nutzung des Materials und eine umweltfreundlichere Methode, wodurch die Kombination aus Leitfähigkeit und Transparenz von PEDOT anderen Polymeren in Schaltanwendungen überlegen ist.
Die Weiterentwicklung von PEDot-basierten Bauelementen zur ultimativen Innovation beruht jedoch auf einem Fortschritt im Bereich des Niedertemperaturschweißens. Herkömmliche Schweißverfahren, die mit hohen Temperaturen arbeiten, sind für die Verbindung von Chips und anderen elektronischen Bauteilen mit Polyester-Schaltungen völlig ungeeignet. Dank der Niedertemperaturtechnologie können solche Bauelemente nun direkt und nahtlos mit Polyester-Substraten verbunden werden.
PEDOT-Materialien weisen jedoch Einschränkungen auf. Es wird empfohlen, PEDOT nur auf transparenten Bereichen von Polyestersubstraten zu verwenden. PEDOT-Schaltungen lassen sich jedoch in Kombination mit leitfähigen Silberfarben in einem ähnlichen additiven Fertigungsverfahren herstellen. PEDOT und Silberfarbe können zu einer vollständigen Schaltung kombiniert werden. Dank dieser Flexibilität lassen sich verschiedene Funktionen in einem einzigen Gerät integrieren, darunter diskrete Schalter, Schiebeschalter und Drehknöpfe. So kann ein einzelner kapazitiver Schalter die Funktionen mehrerer mechanischer Schalter übernehmen.
Ein Vorteil kapazitiver Berührungsschalter ist die Möglichkeit, sie mit LED-hintergrundbeleuchteten Displays zu kombinieren. LEDs sind leicht verfügbar und erzeugen kaum Wärme, wodurch sie sich ideal für die Hintergrundbeleuchtung von Berührungsschaltern eignen. Sie ermöglichen die Gestaltung ansprechender, intuitiver Displays, die ein positives Nutzererlebnis bieten.
Der hintergrundbeleuchtete kapazitive Touch-Schalter und seine einfach konfigurierbaren Funktionen bieten eine kostengünstige Alternative zu teureren Touchscreen-Oberflächen und sparen gleichzeitig Platz durch die Verwendung mehrerer mechanischer Schalter und Tasten.