¿Qué es un interruptor de membrana y cómo funciona?

Un interruptor de membrana es un dispositivo que se utiliza para proporcionar señales de entrada o salida de un circuito. A menudo se encuentran en entornos industriales o comerciales y se pueden utilizar para una variedad de propósitos. Los interruptores de membrana se componen de varios componentes diferentes, cada uno con su propia función única. Si tienes curiosidad acerca de cómo funcionan, ¡sigue leyendo para obtener más información!

Índice del contenido

¿Qué es un interruptor de membrana?

interruptor de membrana

Los interruptores de membrana son simples circuitos de encendido/apagado impresos en una hoja de plástico con tintas conductoras. Una capa de silicona con almohadillas conductoras cubre la capa del circuito y actúa como disparador. Cuando presiona la silicona contra la capa del circuito, se produce una conexión eléctrica momentánea, encendiendo o apagando el interruptor.

El circuito impreso es el interruptor de membrana real y el usuario interactúa con el interruptor de membrana a través de la capa superior de silicio. Los elementos de letras y diseño suelen estar impresos en la capa de silicona. Sin embargo, se puede personalizar aún más según los requisitos del cliente. Y usted puede mirar a través de este blog para aprender cómo interruptores de membrana de diseño.

Construcción de interruptores de membrana

El núcleo de los interruptores de membrana consta de capas de silicona y circuitos. El circuito y la silicona se pueden personalizar para crear varios interruptores de membrana diferentes. Pero la tecnología básica del interruptor de membrana sigue siendo la misma.

Entonces, para mantener esta sección simple y fácil de entender, centrémonos en los conceptos básicos de la construcción de interruptores de membrana.

Construcción de capas de circuito

El circuito del interruptor de membrana tiene dos elementos, tintas conductoras y bases no conductoras. La tinta se imprime en la base del circuito en un patrón único. Hay pequeñas roturas en el diseño impreso. Cada ruptura actúa como un circuito abierto; no fluye corriente a través de ellos. Al presionar la almohadilla conductora (tecla/botón) hacia abajo, se cierra el circuito y se permite el flujo de corriente.

Diminutas partículas de material conductor se dispersan por toda la tinta. El relleno más común utilizado para tintas conductoras es el siguiente.

  • Cobre
  • Silver
  • Grafito
placa de circuito de cobre

La tinta conductora de cobre rara vez se usa en los interruptores de membrana comerciales, mientras que la tinta conductora de grafito o plata está presente en casi todos los interruptores de membrana.

Dependiendo de la aplicación, las bases de los circuitos pueden estar hechas de materiales flexibles o rígidos. Estos son los materiales más populares utilizados para los circuitos de serigrafía.

Materiales Flexibles

  • PET (tereftalato de polietileno)
  • ITO (óxido de indio y estaño)

Materiales Rígidos

  • PCB (placa de circuito impreso)
  • FPC (electrónica flexible)

Tanto los circuitos flexibles como los rígidos pueden estar formados por múltiples capas apiladas una encima de la otra. Cuanto más complicado es un circuito, más capas se requieren. La mayoría de las capas de interruptores de membrana están ocultas debajo de la capa superior del circuito para minimizar el daño accidental.

Construcción de la capa de interfaz

La capa de interfaz también se puede personalizar utilizando materiales similares a la construcción del circuito. Por lo general, esta capa está hecha de silicona, un material suave al tacto no conductor.

La interfaz es una capa delgada no conductora con almohadillas conductoras en la parte inferior, responsable de encender/apagar el circuito. La capa de retención del domo es un nombre alternativo para esta capa porque algunos teclados de membrana usan una almohadilla conductora en forma de domo.

Los domos son responsables de la retroalimentación táctil de un interruptor de membrana. La retroalimentación táctil es la sensación de un pequeño clic que obtienes cuando presionas un botón en un interruptor de membrana.

Interruptores Táctiles

Los interruptores táctiles usan cúpulas para brindar una mejor respuesta a un interruptor de membrana. Las coronas no son esenciales para hacer funcionar un interruptor de membrana, pero por lo general se prefieren, ya que brindan una respuesta táctil para una sensación superior.

Los interruptores de membrana táctiles suelen utilizar cúpulas no metálicas para reducir costes. Los domos de metal tienen una mejor respuesta táctil y durabilidad, pero tienen un costo adicional. Un interruptor de membrana táctil tendrá un perfil ligeramente más grueso que un interruptor no táctil.

Interruptores de membrana no táctiles

Los interruptores no táctiles usan un espaciador simple entre el circuito y la interfaz en lugar de una cúpula. Un interruptor no táctil es un poco más barato y apenas más delgado que uno táctil. Hay una ventaja mínima en un interruptor no táctil, y generalmente se lo considera un interruptor de membrana inferior.

Capas adicionales

Superposiciones gráficas

La superposición gráfica son capas delgadas de policarbonato o PET, con letras impresas en la parte superior. El uso de superposición gráfica es una alternativa a la serigrafía de silicona.

Algunos hornos de microondas usan interruptores de membrana con una superposición gráfica. Pero la mayoría de los productos se saltan la capa visual en favor de la serigrafía de silicona o la impresión digital.

Capa espaciadora

La capa espaciadora es una capa de soporte que se usa principalmente junto con los interruptores de domo. Cuando se presiona el interruptor del domo, el aire del interior es forzado a salir por los orificios de ventilación cortados en la capa espaciadora.

Capa adhesiva

Las capas adhesivas están presentes entre cada dos capas de un interruptor de membrana. Una capa adhesiva mantiene la superposición gráfica, los retenedores del domo y el circuito unidos firmemente.

El adhesivo de montaje se refiere al uso de una capa adhesiva para unir firmemente el interruptor de membrana a un dispositivo eléctrico.

Los indicadores LED

El LED (diodo emisor de luz) es una pequeña lámpara que se puede agregar detrás del interruptor de membrana. Esta luz se puede utilizar como retroiluminación pasiva para iluminar los controles en entornos oscuros. Los LED también actúan como indicadores de confirmación para presionar botones/teclas.

¿Cómo funcionan los interruptores de membrana?

Interruptor de membrana con fondo de silicona

El objetivo principal de un interruptor de membrana es crear una interfaz hombre-máquina. Los interruptores de membrana utilizan una pantalla de circuito abierto impresa en una lámina de PET flexible. Cuando se conecta a una batería, la corriente fluye a través de las rutas conductoras pero se detiene en puntos de interrupción específicos. Estos puntos de interrupción son circuitos abiertos; no fluirá corriente hasta que se complete el curso.

Las llaves con fondos conductores se utilizan para actuadores. Presionar una tecla empuja el fondo conductor contra el circuito abierto, completando el camino conductor. Ahora bien, la corriente puede fluir a través del curso.

Un microcontrolador se encarga de decodificar las pulsaciones de teclas. Una vez que la corriente comience a fluir a través del circuito, pasará por el microprocesador. El microprocesador informará al dispositivo principal qué tecla se ha presionado en el interruptor de membrana.

Ejemplo

Considere un televisor con interruptores de membrana conectados al frente. Tiene cinco teclas, una para la función de encendido/apagado, dos para el control de volumen y dos para cambiar de canal. El circuito detrás de los interruptores de membrana está impreso en una hoja de PET y conectado al microprocesador del televisor.

Interruptor de membrana para pantalla

Aquí hay un diagrama de circuito simplificado de los interruptores de membrana.

Interruptor de membrana conductora

Cuando conecte el televisor, recibirá una pequeña corriente eléctrica, pero no se encenderá. Para encender el televisor, debe pulsar la tecla de encendido/apagado del interruptor de membrana. Cuando se presiona la tecla, el domo debajo se colapsa y la almohadilla conductora dentro del domo entra en contacto con el circuito del interruptor de membrana. La almohadilla conductora ha cerrado el espacio entre las rutas impresas y cerrado el circuito.

Interruptor de membrana conductora

La corriente fluirá desde la fuente de poder al circuito ya través del microprocesador. El microprocesador determinará que se ha presionado la tecla de encendido/apagado y encenderá el televisor en consecuencia.

Los controles remotos de TV contienen el mismo circuito de interruptor de membrana en su interior. La única diferencia aquí es que el microprocesador envía las instrucciones al transmisor IR (infrarrojos) del control remoto, que envía la señal al receptor IR del televisor.

Beneficios de los interruptores de membrana

Hay varios beneficios al usar un interruptor de membrana. Pero las tres ventajas más importantes son las siguientes.

  • Durabilidad
  • Facil mantenimiento
  • Accesibilidad
  • resistencia al agua
  • Perfil bajo
  • Rentable
  • fácil personalización

Un interruptor de membrana se puede sellar con adhesivo a prueba de agua, y puede tener una capa protectora encima y seguir funcionando perfectamente bien. A pesar de todas las capas adicionales, los teclados de membrana aún mantienen un perfil delgado, lo que los hace excelentes para dispositivos electrónicos pequeños. Los interruptores de membrana montados en superficie solo son posibles debido a este perfil delgado.

Las tecnologías de interruptores de membrana han mejorado en las últimas décadas. Los interruptores de membrana carecen de la sensación táctil de los interruptores mecánicos. Pero con los interruptores de cúpula de metal, este inconveniente es casi insignificante. Vemos interfaces hombre-máquina más versátiles utilizando un nuevo diseño de interruptor de membrana.

Interruptores mecánicos, de pantalla táctil y de membrana

Interruptor de membrana

Los interruptores de membrana, los interruptores mecánicos y las pantallas táctiles ofrecen ventajas sobre otros. Los tres tipos de controles pueden tener elementos sensibles a la presión, adhesivos y táctiles. Esto significa que puede modificar cualquiera de estos para que se ajuste a su aplicación deseada.

Aquí hay una tabla simple que analiza las propiedades de los interruptores mecánicos, las pantallas táctiles y los interruptores de membrana.

PropiedadesInterruptores MecánicosTouch ScreenInterruptores de membrana
DurabilidadBuenoPobreExcelente
Facil mantenimientoBuenoXExcelente
AccesibilidadBuenoExcelenteExcelente
Agua ResistenciaPobreExcelenteExcelente
Perfil bajoNo
RentableNoNo
fácil personalizaciónExcelenteExcelenteExcelente
VersatilidadBuenoExcelentePobre

Se prefieren los interruptores mecánicos por su excelente sensación táctil, tiempos de respuesta rápidos y mejor diseño de circuito eléctrico. Pero las pestañas mecánicas son más gruesas y más propensas a sufrir daños por la entrada de polvo y agua.

Se prefieren las pantallas táctiles por su versatilidad, ya que puede mostrar una interfaz de usuario más compleja. Pero las pantallas táctiles de alta resolución son caras y más propensas a sufrir daños por golpes y arañazos.

Un interruptor de membrana es ideal para formas y tamaños personalizados. Puede modificar el diseño de su interruptor de membrana existente para que sea compatible con una PCB o un interruptor de membrana flexible. La tecnología de interruptores de membrana requiere muy pocos componentes eléctricos, por lo que es frágil y rentable.

Sin embargo, los interruptores de membrana requieren aplicaciones particulares para ser efectivos. No tienen el mismo potencial amplio que las pantallas táctiles LCD.

Conclusión

Los interruptores de membrana son un tipo de interruptor que se utiliza en muchas aplicaciones diferentes. Ofrecen varios beneficios, como durabilidad y bajo costo. Si desea un interruptor confiable y asequible, los interruptores de membrana pueden ser la opción correcta.

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David

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