Interruttore tattile

Un interruttore tattile è un dispositivo elettrico per il controllo dell'illuminazione che è diverso dalla normale presenza di un sensore. Nella pratica straniera, i dispositivi sono giustamente chiamati elettronici. E giustamente, i risultati dell'elettronica allo stato solido vengono utilizzati attivamente nella composizione dell'interruttore tattile.

Caratteristiche principali dei commutatori tattili

Gli interruttori tattili sono denominati per l'uso come parte del sensore( Ing. - sensore).In grado di registrare il calore della mano, segnare il tocco, concentrarsi sul suono. Tali dispositivi sono chiamati sensori di presenza e il controllo dell'illuminazione per loro è secondario. Più spesso, dispositivi elettronici complessi assumono il ruolo di guardie o controllori di sicurezza di vari processi. Un tipico esempio sono le porte automatiche di un supermercato.

In un interruttore del sensore, il sensore non è fisicamente in grado di generare un segnale forte da controllare direttamente. Il livello di tensione( o corrente) è in millivolt( milliampere).Questo non è ancora abbastanza per trasmettere un segnale alla base del transistor. La seconda caratteristica degli interruttori tattili è la presenza di dispositivi di amplificazione. Di solito, questi sono transistor o altri rappresentanti dell'elettronica allo stato solido, a cascata: il primo è altamente sensibile, ma a bassa potenza, quindi più ruvido, ma in grado di tirare un carico pesante. Spesso l'isolamento galvanico dei circuiti viene utilizzato con l'ausilio di optoaccoppiatori, in cui il segnale di controllo viene trasmesso attraverso la radiazione ottica( luce).Questo separa i sensori fragili dalla sezione di potenza dell'interruttore tattile.

switch Oltre all'ottico, viene utilizzata anche una banda radio. Quindi il mezzo di trasmissione diventa l'aria utilizzando i protocolli di comunicazione wireless WiFi, BlueTooth, ecc. La struttura include elementi attivi e hanno bisogno di energia per alimentarli. Risulta dalle batterie o raddrizzare la tensione di rete e il taglio al livello desiderato. L'esempio più semplice sarebbe uno stabilizzatore di tipo parallelo su un diodo zener. E molto raramente c'è la possibilità di incorporare un vero e proprio alimentatore switching.

A seconda del tipo di sensore, l'illuminazione risponde a stimoli diversi. Ad esempio, battere le mani, comando vocale, un cenno della mano o SMS da uno smartphone. Questo non è un elenco completo di servizi trovati nel sistema Smart Home. In quest'ultimo caso, diventa possibile una gestione veramente intelligente del riempimento degli edifici elettronici. Altrimenti, la luce può essere accesa da una sostanza irritante e spenta, ad esempio, da un timer. Ciò è inopportuno e non contribuisce al risparmio energetico.

Varietà di interruttori tattili

Gli interruttori tattili sono remoti o locali. In quest'ultimo caso, si trovano in prossimità del circuito di alimentazione a illuminazione commutata. Nel volume di un argomento non è possibile esaminare in dettaglio tutti i tipi di interruttori tattili.È utile per il lettore familiarizzare con i sistemi di allarme conosciuti oggi. Molti interruttori tattili hanno preso in prestito il principio di azione dal campo di protezione. Sensori a infrarossi passivi

Ora molta attenzione è dedicata al tema dei sensori a infrarossi passivi( PIR) nei sistemi di sicurezza. Questi sensori rispondono al calore emesso dal corpo umano. Per evitare falsi allarmi, la larghezza dello spettro attivo viene ritagliata su entrambi i lati. L'interruttore viene attivato dalla radiazione di picco del corpo con una temperatura di circa 36 gradi Celsius. Di solito, il sistema sensoriale consiste di almeno due ricevitori di radiazioni ottiche per determinare la posizione angolare dell'oggetto di irritazione: una persona entra nella stanza o esce. Sensori di illuminazione

In questo caso, le aree sensibili dei fotoresistori( fototransistor) vengono indirizzate in modo diverso. Quindi il segnale su di loro è diverso, a giudicare dalla differenza della posizione angolare. Ciò raggiunge un obiettivo diverso: il dispositivo è progettato per rispondere solo agli oggetti in movimento, riducendo al minimo la possibilità di falsi allarmi. La persona di solito non rimane calma, allarmante( allarme).È facile proteggersi da tali sistemi indossando una normale tuta spaziale. Ma nel sistema di illuminazione, tali trucchi non sono rilevanti per una ragione ovvia: il visitatore, al contrario, vuole essere notato. A causa della possibilità di determinare la direzione, i singoli sensori funzionano in modalità dimmer: ondulerai nella prima direzione - la luce diventa più luminosa, nella seconda - è attenuata( prodotti Leviton).

L'interruttore tattile è impostato per attivare il tipo di visitatori prescelto. Supponiamo che una persona seduta su una sedia a rotelle, un bambino non sarà notato se il sensore è sospeso troppo alto. Autorizzato a fornire alla stanza delle scritte esplicative: agita la mano attraverso la finestra. Questo è necessario se non vuoi spendere elettricità per gli animali domestici. Nonostante la presenza della lana, tutti gli esseri viventi si differenziano per la temperatura dall'ambiente. I sensori a infrarossi

non sono in grado di coprire fisicamente l'intera stanza. Per la banale ragione, i touch switch più efficaci basati su di essi sono pass-through. Collocato all'inizio e alla fine del corridoio o delle scale. Quando si applica il ritardo, diventa possibile utilizzare in magazzini, locali di servizio. I sistemi di sensori veramente utili sulle radiazioni infrarosse passive sono abbinati a un controller intelligente che conterrà le persone che sono entrate e sono uscite dalla stanza. Ovviamente, qualsiasi intelligente motivo di teppismo cercherà di ingannare un tale tandem, è ragionevole integrare l'interruttore tattile e il controller con mezzi ausiliari.

Elementi piezoelettrici

Gli elementi piezoelettrici negli interruttori tattili sono di due tipi, il cui principio è definito rispettivamente:

• Effetto piezoresistivo: modifica della resistenza del campione sotto l'azione di carichi meccanici.
• Effetto piezoelettrico - la formazione di potenziali differenze sulle facce di un cristallo sotto l'azione della deformazione meccanica.

Entrambi gli effetti sono stati scoperti nel 19 ° secolo. La cronologia coincide con l'ordine nella lista. Sensori piezoresistivi

Interruttori Effetto piezoresistivo

( termine introdotto nel 1935 da John V. Cookson dell'Università del Wisconsin, dal greco piezo-crush) descritto da Lord Kelvin( Journal of the Royal Society, volume 8, pagine 550-555, 1856-1857), nota dal 17 giugno 1857 sullo studio della conduttanza di fili commerciali per il telegrafo) sull'esempio di ferro, platino e rame. Forse una dichiarazione sull'argomento di aumentare la resistenza del campione entro lo 0,5% in risposta a forti e numerose curve lungo l'intera lunghezza è solo un tratto di pertinenza dell'argomento. Ma gli storici non sono d'accordo. Lord Thomson ha studiato le ragioni delle differenze di conduttività dei campioni utilizzati in marina e ha ricavato una formula semplice: il fornitore di rame è importante. Le deformazioni influiscono in piccola misura sulla resistenza, è lecito trascurare.

Thomson era consapevole dell'effetto della tensione meccanica. E alla presentazione del Royal Society Prize( Baker Lecture, 1856), riferì di un curioso esperimento. Sulle spalle del ponte di misurazione di Whitson, includeva conduttori di rame o ferro della stessa lunghezza, ma alcuni campioni venivano allungati da sospensioni. Il dispositivo sulla diagonale ha registrato la differenza. Thomson lo spiegò con deformazioni meccaniche. Ma non è noto con certezza se l'emergenza dell'esperimento sia coerente con le indagini condotte rispetto ai fili del telegrafo. Inoltre, i lettori possono familiarizzare con l'ordine dei numeri delle variazioni di resistenza( asse delle ascisse) nella figura presa dagli atti dell'IEEE per il 2009.Procedura di misurazione

Successivamente sono seguiti numerosi lavori di natura simile. Nel 19 ° secolo, queste erano note di Tomlinson e, nel 20 ° secolo, Bridgman e Rolnik. I primi risultati interessanti furono ottenuti nel 1932 da Allen, che stabilì l'anisotropia dei cambiamenti nei cristalli di zinco, cadmio, antimonio, bismuto e stagno. Come per altri studi, le idee di Bridgman hanno portato alla creazione di equazioni tensoriali che descrivono il processo. Nel 1938, grazie agli sforzi di molti scienziati, nacquero i primi sensori. Come quelli che sono usati oggi nelle bilance da pavimento e trasformano la deformazione in un cambiamento di resistenza. Già nel 1950, Bardin e Shockley predissero un significativo effetto piezoresistivo nelle normali strutture cristalline tre anni prima della scoperta.

Nella sua forma attuale, l'effetto piezoresistivo è nato il 30 dicembre 1953, grazie all'ingegnere con il cognome Smith dei Bell Laboratories, che descriveva il curioso comportamento dei cristalli di silicio e del germanio di entrambi i tipi di conduttività.A causa di effetti meccanici, i campioni hanno cambiato resistenza. La Western Reservation del Master of University of Connecticut era attivamente interessata alle proprietà anisotropiche dei semiconduttori e al lavoro di Bardeen e Shockley. Nuovi sensori apparvero già nel 1950 con una sensibilità 50 volte superiore rispetto agli analoghi dei metalli puri.

Kulite Semiconductor, fondata nel 1958, è diventata la prima azienda impegnata nella produzione di sensori piezoresistivi. Nei modelli moderni, i pulsanti sono creati sulla base di una sottile membrana semiconduttrice. Quando premi il centro ai bordi, c'è una forte tensione che cambia la conduttività del sito. La misurazione viene eseguita dal circuito del ponte o da altri metodi. La tensione di squilibrio è amplificata e serve a controllare l'accensione e lo spegnimento della luce.

Interruttore sensore piezoelettrico

L'effetto piezoelettrico è stato scoperto nel 1880 dai fratelli Jacques e Pierre Curie. Come nel caso precedente, il fenomeno è stato previsto in anticipo. Sulla base del background teorico, René-Just Gauy e Antoine César Becquerel hanno suggerito una possibile connessione tra elettricità e deformazioni meccaniche. I primi esperimenti di successo furono fatti su cristalli di quarzo, tormalina, topazio, canna da zucchero e sale segnevite. Sì, molte sostanze presentano proprietà piezoelettriche:

1. Ossa e tendini umani.
2. molecole di DNA.
3. Dentin e smalto dei denti.

Un anno dopo, Gabriel Jonas Lippmann suggerì, basandosi sulle basi della termodinamica, l'esistenza dell'effetto opposto: la deformazione dei cristalli sotto l'azione di un campo elettrico. Questa congettura fu confermata nel 1882 da Jacques e Pierre Curie, lungo il loro modo di creare un piezoelettrometro, usato per studiare gli elementi radioattivi. Nel 1910, un libro di testo sulla fisica dei cristalli fu pubblicato da Voldemar Voigt.

L'effetto ha causato una grande attenzione degli scienziati. Nel 1917 apparve sullo sfondo della Prima Guerra Mondiale un sonar per sottomarini( Paul Langevin) e nel 1921 apparve il primo risuonatore al quarzo( Walter Gayton Cady).Lo sviluppo della ricerca portò alla scoperta del titanato di bario nel 1946( Arthur von Hippel).Nel dopoguerra apparvero molte applicazioni dell'effetto piezoelettrico, ma tutte erano poco legate all'argomento in esame. Per quanto riguarda i dispositivi di controllo, ne rileviamo due, in entrambi i casi utilizzando film polimerici come elementi sensibili:

1. US3935485 sulla tastiera piezoelettrica. Lo scopo del dispositivo non è specificato, ma guardando i nomi dei richiedenti( Kureha Kagaku, Kogyo Kabushiki, Kaisha) e l'anno( 1976), supponiamo che l'assemblaggio fosse destinato a controllare linee di assemblaggio automatizzate su trasportatori.
2. Dichiarato in US4343975( 1980), un campione può essere visto da chiunque persino oggi su bilance elettroniche in un negozio. Questa è una tastiera retroilluminata, che semplifica notevolmente il lavoro dell'operatore.