Un interrupteur tactile est un appareil électrique permettant de contrôler un éclairage différent de la présence habituelle d'un capteur. Dans la pratique étrangère, les appareils sont appelés à juste titre électroniques. Et à juste titre, les réalisations de l'électronique à l'état solide sont activement utilisées dans la composition de l'interrupteur tactile.
Principales caractéristiques des commutateurs tactiles
Les commutateurs tactiles sont nommés pour être utilisés avec le capteur( Eng. - capteur).Capable d'enregistrer la chaleur de la main, marquer le toucher, se concentrer sur le son. De tels dispositifs s'appellent des détecteurs de présence et la commande d'éclairage pour eux est secondaire. Le plus souvent, des appareils électroniques complexes jouent le rôle de gardes de sécurité ou de contrôleurs de divers processus. Un exemple typique est les portes automatiques d'un supermarché.
Dans un commutateur de capteur, le capteur est physiquement incapable de générer un signal puissant à contrôler directement. Le niveau de tension( ou de courant) est en millivolts( milliampères).Cela ne suffit même pas pour transmettre un signal à la base du transistor. La deuxième caractéristique des commutateurs tactiles est la présence de dispositifs amplificateurs. Ce sont généralement des transistors ou d’autres représentants de l’électronique à semi-conducteurs, en cascade: le premier est très sensible, mais de faible puissance, puis plus grossier, mais capable de tirer une lourde charge. L'isolation galvanique des circuits est souvent utilisée à l'aide d'optocoupleurs, où le signal de commande est transmis par rayonnement optique( lumière).Cela sépare les capteurs fragiles de la partie alimentation du commutateur tactile.
Commutateur
moderne En plus de l'optique, une bande radio est également utilisée. Ensuite, le support de diffusion devient l’air en utilisant les protocoles de communication sans fil WiFi, BlueTooth, etc. La structure comprend des éléments actifs, qui ont besoin d’énergie pour les alimenter. Il se révèle à partir de piles ou de redresser la tension du secteur et de couper au niveau souhaité.L'exemple le plus simple serait un stabilisateur de type parallèle sur une diode Zener. Et très rarement, il est possible d’intégrer une alimentation à découpage complète.
Selon le type de capteur, l'éclairage répond à différents stimuli. Par exemple, tapez dans vos mains, une commande vocale, un geste de la main ou un SMS depuis un smartphone. Ce n'est pas une liste complète des services trouvés dans le système Smart Home. Dans ce dernier cas, il devient possible de gérer de manière réellement intelligente le remplissage électronique des bâtiments. Sinon, la lumière peut être allumée par un irritant et éteinte, par exemple, par une minuterie. Cela est peu pratique et ne contribue pas aux économies d’énergie.
Variétés de commutateurs tactiles
Les commutateurs tactiles sont distants ou locaux. Dans ce dernier cas, ils sont situés à proximité immédiate du circuit d'alimentation d'éclairage allumé.Dans le volume d'un sujet, il n'est pas possible d'examiner en détail tous les types de commutateurs tactiles. Le lecteur est utile pour se familiariser avec les systèmes d’alarme connus de nos jours. De nombreux interrupteurs tactiles ont emprunté le principe d'action au domaine de la protection. Capteurs infrarouges passifs
Le sujet des capteurs infrarouges passifs( PIR) dans les systèmes de sécurité fait maintenant l'objet de toutes les attentions. Ces capteurs répondent à la chaleur émise par le corps humain. Pour éviter les fausses alarmes, la largeur du spectre actif est ajustée des deux côtés. L'interrupteur est déclenché par le rayonnement maximal du corps avec une température d'environ 36 degrés Celsius. Habituellement, le système sensoriel comprend au moins deux récepteurs de rayonnement optique afin de déterminer la position angulaire de l'objet d'irritation: une personne entre dans la pièce ou en sort. Capteurs d'éclairage
Dans ce cas, les zones sensibles des photorésistances( phototransistors) sont dirigées différemment. Ensuite, le signal sur eux est différent, à en juger par la différence de position angulaire. Cela permet d'atteindre un objectif différent: l'appareil est conçu pour ne réagir qu'aux objets en mouvement, minimisant ainsi le risque de fausses alarmes. La personne ne reste généralement pas calme, alarmante( alarme).Il est facile de se protéger de tels systèmes en portant une combinaison spatiale ordinaire. Mais dans le système d'éclairage, de telles astuces ne sont pas pertinentes pour une raison évidente: le visiteur, au contraire, veut être remarqué.Grâce à la possibilité de déterminer la direction, les capteurs individuels fonctionnent en mode gradateur: vous ondulerez dans la première direction - la lumière devient plus brillante, dans la seconde, elle est assourdie( produits Leviton).
L'interrupteur tactile est configuré pour se déclencher sur le type de visiteurs choisi. Supposons qu'une personne assise dans un fauteuil roulant empêche l'enfant de se faire remarquer si le capteur est suspendu trop haut. Autorisé à fournir à la salle des inscriptions explicatives: passez votre main à travers la fenêtre. Cela est nécessaire si vous ne voulez pas dépenser de l'électricité sur les animaux domestiques. Malgré la présence de laine, la température de tous les êtres vivants diffère de celle de l'environnement.
Les capteurs infrarouges ne peuvent pas couvrir la pièce entière physiquement. Pour la simple raison, les commutateurs tactiles les plus efficaces basés sur eux sont pass-through. Placé au début et à la fin du couloir ou des escaliers. Lorsqu’on applique le délai, il devient possible d’utiliser des salles de stockage, des locaux techniques. Les systèmes de capteurs réellement utiles sur le rayonnement infrarouge passif sont associés à un contrôleur intelligent qui compte les personnes entrées et sorties de la pièce. Bien sûr, si l'on veut tromper un malin motivé par le hooliganisme, il est raisonnable de compléter l'interrupteur tactile et le contrôleur par des moyens auxiliaires.
Utilisation du commutateur tactile
Eléments piézo-électriques Les éléments piézo-électriques
des commutateurs tactiles sont de deux types, dont le principe est défini respectivement: Effet piézorésistif
- - modification de la résistance de l'échantillon sous l'action de charges mécaniques.
- Effet piézoélectrique - formation de différences de potentiel sur les faces d’un cristal sous l’action de la déformation mécanique.
Les deux effets ont été découverts au 19ème siècle. La chronologie coïncide avec l'ordre dans la liste. Capteurs piézorésistifs
Effet piézorésistif
( terme introduit en 1935 par John V. Cookson de l’Université du Wisconsin, du grec piézo-écrasement) décrit par Lord Kelvin( Journal de la Société royale, volume 8, pages 550-555, 1856-1857, note du 17 juin 1857 sur l’étude de la conductance des fils commerciaux du télégraphe) sur l’exemple du fer, du platine et du cuivre. Peut-être qu'une déclaration sur le sujet de l'augmentation de la résistance de l'échantillon dans les 0,5% en réponse à des courbures fortes et nombreuses sur toute la longueur n'est qu'un élément pertinent pour le sujet. Mais les historiens sont en désaccord. Lord Thomson a étudié les raisons des différences de conductivité des échantillons utilisés dans la marine et en a déduit une formule simple: le fournisseur de cuivre est important. Les déformations affectent la résistance dans une faible mesure, il est permis de négliger.
Thomson était conscient de l’effet de la tension mécanique. Et lors de la remise du prix de la Royal Society( Baker Lecture, 1856), il a relaté une expérience curieuse. Sur les épaules du pont de mesure Whitson, il y avait des conducteurs de cuivre ou de fer de même longueur, mais certains échantillons étaient étirés par des suspensions. L'appareil sur la diagonale a enregistré la différence. Thomson a expliqué cela par des déformations mécaniques. Mais on ne sait pas avec certitude si l’émergence de l’expérience est cohérente avec les recherches effectuées sur les fils télégraphiques. De plus, les lecteurs peuvent se familiariser avec l'ordre des nombres de changements de résistance( axe des abscisses) dans la figure extraite des Actes de l'IEEE pour 2009.
Procédure de mesure
Ensuite, de nombreux travaux de même nature ont suivi. Au 19ème siècle, c'étaient des notes de Tomlinson et au 20ème siècle, Bridgman et Rolnik. Les premiers résultats intéressants ont été obtenus en 1932 par Allen, qui a établi l'anisotropie des changements dans les cristaux de zinc, de cadmium, d'antimoine, de bismuth et d'étain. Comme pour d’autres études, les idées de Bridgman ont conduit à la création d’équations de tenseurs décrivant le processus. En 1938, grâce aux efforts de nombreux scientifiques, les premiers capteurs sont nés. Comme ceux qui sont utilisés aujourd'hui dans les balances au sol et transforment la déformation en changement de résistance. Déjà en 1950, Bardin et Shockley avaient prédit un effet piézorésistif important dans les structures cristallines classiques trois ans avant la découverte.
Sous sa forme actuelle, l'effet piézorésistif est né le 30 décembre 1953, grâce à l'ingénieur du nom de famille Smith de Bell Laboratories, qui a décrit le comportement curieux des cristaux de silicium et du germanium des deux types de conductivité.En raison d'effets mécaniques, les échantillons ont changé de résistance. Le maître de l’Université du Connecticut Western Réservation s’intéressait activement aux propriétés anisotropes des semi-conducteurs et aux travaux de Bardeen et Shockley. De nouveaux capteurs sont apparus dès 1950 avec une sensibilité 50 fois supérieure à celle des analogues de métaux purs.
Kulite Semiconductor, fondée en 1958, est devenue la première entreprise spécialisée dans la production de capteurs piézorésistifs. Dans les modèles modernes, les boutons sont créés à partir d'une fine membrane semi-conductrice. Lorsque vous appuyez sur le centre des bords, il se produit une forte tension qui modifie la conductivité du site. La mesure est effectuée par le circuit de pont ou d'autres méthodes. La tension de déséquilibre est amplifiée et sert à contrôler l'allumage et l'extinction de la lumière. Capteurs piézoélectriques
L'effet piézoélectrique a été découvert en 1880 par les frères Jacques et Pierre Curie. Comme dans le cas précédent, le phénomène avait été prédit à l'avance. Sur la base du contexte théorique, René-Just Gauy et Antoine César Becquerel ont suggéré un lien possible entre électricité et déformations mécaniques. Les premières expériences réussies ont été réalisées sur des cristaux de quartz, de tourmaline, de topaze, de canne à sucre et de segnevtha. Oui, de nombreuses substances présentent des propriétés piézoélectriques:
- Os et tendons humains.
- molécules d'ADN.
- Dentine et émail dentaire.
Un an plus tard, Gabriel Jonas Lippmann a suggéré, sur la base des bases de la thermodynamique, l’existence de l’effet inverse: la déformation des cristaux sous l’action d’un champ électrique. Cette hypothèse a été confirmée en 1882 par Jacques et Pierre Curie, qui ont créé en même temps un compteur piézoélectrique utilisé pour étudier les éléments radioactifs. En 1910, Voldemar Voigt a publié un manuel sur la physique des cristaux.
L'effet a provoqué une attention particulière des scientifiques. En 1917, un sonar pour sous-marins( Paul Langevin) apparaît sur le fond de la Première Guerre mondiale et, en 1921, le premier résonateur à quartz( Walter Gayton Cady) fait son apparition. Le développement de la recherche a conduit à la découverte du titanate de baryum en 1946( Arthur von Hippel).Dans l'après-guerre, de nombreuses applications de l'effet piézoélectrique sont apparues, mais toutes étaient peu liées au sujet à l'étude. En ce qui concerne les dispositifs de contrôle, nous en relevons deux, dans les deux cas utilisant des films polymères comme éléments sensibles:
- US3935485 sur le clavier piézoélectrique. L’objet de l’appareil n’est pas précisé, mais si l’on examine les noms des demandeurs( Kureha Kagaku, Kogyo Kabushiki, Kaisha) et l’année( 1976), on suppose que l’assemblage était destiné à commander des chaînes de montage automatisées sur des convoyeurs.
- Déclaré dans le document US4343975( 1980), n'importe qui peut encore voir un échantillon sur une balance électronique en magasin. Il s’agit d’un clavier rétro-éclairé, ce qui facilite beaucoup le travail de l’opérateur.
