Rückmeldung, Zuverlässigkeit, Stellungsanzeige Worauf es bei taktilen Miniaturschaltern ankommt

Schalter sind vermeintlich einfache Bauteile, übernehmen jedoch eine „Doppelrolle“: Sie sollen nicht nur mechanisch und elektrisch funktionieren, sondern auch dem Benutzer zurückmelden, dass der Schaltvorgang stattgefunden hat. Zu diesem Zweck enthalten moderne Schalter taktile, hörbare oder sichtbare Rückmeldungen.

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Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

CTX Thermal Solutions GmbH

Die Schalterentwicklung wird durch drei Trends angetrieben: Miniaturisierung, Steigerung der Zuverlässigkeit und Verbesserung der Rückmeldung. Die Miniaturisierung dürfte der augenfälligste dieser Trends sein. Bei fast allen Anwendungen verringert sich der für die Bauteile verfügbare Platz, was bei elektromechanischen Bauteilen problematisch sein kann, da diese einen Strom leiten, durch den bestimmte Mindestabmessungen vorgegeben sind.

Doch auch bei diesen Bauteilen gab es in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte. Noch vor wenigen Jahren galten taktile Schalter mit einer Größe von 12 mm x 12 mm als winzig. Aktuelle Schalter dieser Bauform haben z.B. Abmessungen von 2,6 mm x 3 mm.

Die Schalter der Serie KMT sind wohl die kleinsten und flachsten Schalter dieser Art, die von oben zu betätigen sind und ein integriertes Betätigungselement besitzen. Sie haben eine Lebensdauer von 150.000 Zyklen, sind in vergoldeten und versilberten Ausführungen erhältlich, bieten eine taktile Rückmeldung, sind 0,65 mm hoch (Korpushöhe 0,45 mm, Betätigungselement 0,20 mm, Betätigungsweg 0,13 mm). Typische Anwendungen für diese Schalter sind Hörgeräte und Headsets.

Schiebeschalter sind sogar noch kleiner. So haben die einpoligen Schiebeschalter der Serie JSM Betätigungselemente mit einer Höhe von 2,5 mm (Bild 1). Diese für 0,3 A bei 4 VDC ausgelegten SMD-Schalter sind in Ausführungen mit einem, zwei oder drei Umschaltkontakten erhältlich und werden in Tape-and-Reel-Verpackung geliefert.

Eine weitere Möglichkeit, Platz zu sparen, ist die Verwendung multifunktionaler Schalter wie z.B. Kombinationen aus Druckschiebeschalter und Druckdrehschalter.

Zuverlässigkeit – ein Muss nicht nur für sicherheitsrelevante Anwendungen

Hohe Zuverlässigkeit ist ein absolutes Muss, nicht nur in ausfallkritischen Anwendungen wie Medizintechnik oder Luft-/Raumfahrt, sondern auch deshalb, weil das Verhalten von Schaltern mit entscheidend dafür ist, wie der Benutzer das Endprodukt wahrnimmt.

C&K fertigt Massenprodukte in Dole, Frankreich. Das derzeitige Qualitätsniveau liegt bei Ausfallraten im einstelligen ppm-Bereich. Die Ausfallraten werden innerhalb der nächsten fünf Jahre auf Werte im unteren ppb-Bereich sinken.

Zuverlässigkeit ist heute für die meisten Anwender von elektronischen Consumerprodukten ein ganz wichtiges Kriterium. Die taktilen Miniaturschalter der Serie KSR (6 mm x 3,8 mm x 1,75 mm), vorgesehen für Automobil- und Unterhaltungselektronik, haben jetzt eine Lebensdauer von bis zu 200.000 Schaltzyklen. Die für industrielle Anwendungen vorgesehenen taktilen Schalter der Serie KSC (Bild 2), die mit 6,2 mm x 6,2 mm x 2,5 mm nur wenig größer sind, weisen eine Lebensdauer bis zu 1.000.000 Schaltzyklen – das entspricht 274 Betätigungen pro Tag über zehn Jahre.

Rückmeldung: taktil, akustisch und visuell

Weil Schalter von Menschen betätigt werden, kommt den Rückmeldungsmechanismen eine immer höhere Bedeutung zu. Es reicht nicht, dass ein Schalter funktioniert – man muss auch wissen, dass er wirksam betätigt wurde. Deshalb werden Schalter mit taktilen, hörbaren oder – immer häufiger – sichtbaren Rückmeldungsmechanismen ausgestattet.

Die Konsistenz der Rückmeldung ist eine wichtige Voraussetzung für das Vertrauen des Anwenders in die Zuverlässigkeit des Endprodukts. Eine konsistente Rückmeldung trägt zu einem positiven Image des Herstellers bei. Einige Automobilhersteller fordern beispielsweise, dass alle Schalter im Armaturenbrett gleich „klingen“ müssen. Dabei favorisieren die unterschiedlichen Hersteller verschiedene Schaltgeräuschfrequenzen.

Das taktile Gefühl ist ein weiterer wichtiger Punkt. Höherwertige taktile Schalter haben meist einen metallenen Domeinsatz, zu dessen Betätigung stets der gleiche Druck ausgeübt werden muss, und schnappen stets in die gleiche Position zurück; das ergibt eine konsistente Rückmeldung.

Leuchtende Schalter werden immer populärer

Auch eine Leuchtanzeige der Schalterstellung wird immer populärer; seit einiger Zeit sind auch Miniaturversionen solcher Schalter verfügbar. Die rechtwinkligen, LED-beleuchteten Druckschalter der Serie ELUM sind 6 mm hoch (Bild 3). Dadurch ist ein separates Beleuchtungssystem, bestehend aus einer LED auf der Leiterplatte und einem Lichtwellenleiter, überflüssig.

Dies ist die einzige Druckschalterserie, bei der die LED mit dem Betätigungselement mitbewegt wird; dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Lichtverteilung. Optional werden Snap-on-Kappen angeboten, die mit Standardsymbolen (beispielsweise dem Ein/Aus-Symbol) oder mit einer kundenspezifischen Grafik (beispielsweise einem Firmenlogo), bedruckt werden können.

Jean-Michel Bourin und Gary Mountford arbeiten als Product Directors bei C&K in Dole, Frankreich und Newton, USA. C&K Components ist der neue Name des früheren Geschäftsbereichs Schalterprodukte von ITT. Die Firma gehört zu CoActive Technologies, einer Division des US-amerikanischen Techologieunternehmens Littlejohn & Co.

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