Roland Barth • SCHURTER AG ไม่ว่าคุณจะส่องสว่างสระว่ายน้ำ สาดเสียงดนตรี หรือสร้างฟองสบู่ คุณต้องมีสวิตช์สำหรับฟังก์ชันเหล่านี้ การใช้งานทั้งหมดเหล่านี้มีลักษณะพิเศษคืออยู่ใกล้ความชื้น มีเทคโนโลยีสวิตช์หลายอย่างที่สามารถจัดการได้ การใช้งานประเภทนี้ ก่อนที่จะพูดถึงอุปกรณ์ตัวเลือกเหล่านี้ การพิจารณาโดยย่อเกี่ยวกับเกณฑ์ที่โดยทั่วไปจะใช้ในการใช้งานที่อาจสัมผัสกับความชื้นอาจเป็นประโยชน์
สวิตช์ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมที่เปียกโดยทั่วไปจะมีระดับ IP67 ป้ายนี้อ้างอิงถึงรหัส IP หรือรหัสป้องกันน้ำเข้า พิกัด IP จัดประเภทและให้คะแนนระดับการป้องกันที่ได้รับจากโครงสร้างเครื่องกลและไฟฟ้า ไม่เพียงแต่กันน้ำเท่านั้น แต่ยังป้องกันการบุกรุก ฝุ่น และ การสัมผัสโดยไม่ได้ตั้งใจเผยแพร่โดย International Electrotechnical Commission (IEC) มีมาตรฐานยุโรปเทียบเท่า EN 60529
จุดประสงค์ของมาตรฐาน IP คือการให้ข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับประสิทธิภาพแก่ผู้ใช้มากกว่าคำศัพท์ทางการตลาดที่คลุมเครือ เช่น "กันน้ำ" ที่แนะนำ รหัส IP แต่ละรหัสสามารถมีตัวเลขได้สูงสุดสี่หลัก ซึ่งบ่งบอกถึงการปฏิบัติตามเงื่อนไขบางประการ ตัวเลขแรกบ่งบอกถึงการป้องกันของแข็ง อนุภาค;ส่วนที่สองแสดงถึงการป้องกันของเหลวเข้า อาจมีตัวเลขเพิ่มเติมหนึ่งหรือสองตัวเพื่อระบุการป้องกันอื่นๆ แต่การจัดอันดับ IP ส่วนใหญ่จะอยู่ในตัวเลขหลักเดียวหรือสองหลัก
สำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปและการใช้งานในบริเวณใกล้เปียก เทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือสวิตช์เชิงกลพร้อมการเคลื่อนที่ เราพบสวิตช์เหล่านี้ทุกวันเหมือนกับที่เราเปิดหรือปิดไฟในห้อง โดยมีจุดกดกดสั่งการที่หลากหลาย มีความน่าเชื่อถือสูง และผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย
สำหรับสวิตช์เชิงกลสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง ต้องมีระดับ IP67 เหตุผลง่ายๆ ก็คือ สวิตช์เชิงกลที่ทำงานตามหลักจังหวะมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว น้ำสามารถซึมเข้าไปในช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ ในกรณีที่มีจุดน้ำแข็ง น้ำแข็ง บนแอคชูเอเตอร์จะป้องกันไม่ให้หน้าสัมผัสปิด เช่นเดียวกับสิ่งสกปรก ฝุ่น ไอน้ำ และแม้กระทั่งของเหลวที่หกหก
ในกรณีของคีย์บอร์ดและอินเทอร์เฟซผู้ใช้อื่นๆ สามารถใช้สวิตช์เมมเบรนได้เมื่อมีปัญหาความชื้น ซึ่งเป็นสวิตช์เชิงกลพิเศษที่ทำจากยางซิลิโคนและเม็ดคาร์บอนนำไฟฟ้า หรือแอคชูเอเตอร์ยางที่ไม่นำไฟฟ้า ผ่านกระบวนการอัดขึ้นรูป ตาข่ายที่ทำมุม เกิดขึ้นรอบๆ คีย์บอร์ดที่ยุบตัวทุกครั้งที่ผู้ใช้กดคีย์ทำให้เกิดหน้าสัมผัสที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าระหว่างชั้นในของวัสดุคีย์บอร์ด ชั้นนอกของคีย์บอร์ดเป็นชิ้นต่อเนื่องที่สามารถปิดผนึกเพื่อป้องกันความชื้นเข้าสู่ชั้นที่นำไปใช้ สวิตช์เชิงกล
แต่โดยรวมแล้ว สวิตช์เชิงกลที่ไม่มีระดับ IP67 ไม่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่เปียกชื้น
ปัจจุบันสวิตช์แบบคาปาซิทีฟกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากการใช้งานในสมาร์ทโฟน ไม่มีจังหวะ ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว แผงหน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟประกอบด้วยฉนวน เช่น แก้ว ที่เคลือบด้วยตัวนำโปร่งใส ซึ่งมักจะเป็นอินเดียมทินออกไซด์ (ITO) หรือ สีเงิน เนื่องจากร่างกายมนุษย์ก็เป็นตัวนำไฟฟ้าเช่นกัน การใช้นิ้วสัมผัสพื้นผิวหน้าจอจะบิดเบือนสนามไฟฟ้าสถิตของหน้าจอ ซึ่งสามารถวัดได้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงของความจุไฟฟ้า เทคนิคต่างๆ สามารถใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งของการสัมผัสได้
แต่สวิตช์สัมผัสแบบคาปาซิทีฟไม่ใช่ตัวเลือกแรกสำหรับทุกการใช้งาน หน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟบางตัวไม่สามารถใช้ตรวจจับนิ้วมือผ่านวัสดุฉนวนไฟฟ้า เช่น ถุงมือได้ ตัวอย่างเช่น ความชื้นในอากาศสูงหรือหยดน้ำก็สามารถรบกวนสนามไฟฟ้าสถิตของหน้าจอสัมผัสได้ ดังนั้น หน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟ สวิตช์โดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับการใช้งานใกล้สระว่ายน้ำหรืออ่างน้ำวน
สวิตช์แบบพายโซจะสร้างประจุไฟฟ้าภายใต้แรงกด แรงกดอัดของการกดด้วยนิ้วทำให้ส่วนประกอบเพียโซอิเล็กทริก (โดยปกติจะเป็นรูปทรงดิสก์) โค้งงอเล็กน้อยเหมือนหัวกลอง สวิตช์แบบพายโซจะสร้างพัลส์ "เปิด" สั้นๆ จังหวะเดียว ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้เพื่อ เปิดเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม (FET) ตรงกันข้ามกับสวิตช์เชิงกล สวิตช์เพียโซอิเล็กทริกไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว สามารถปิดผนึกได้และมีระดับ IP สูงถึง IP69K คุณลักษณะนี้กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อใช้ในสภาวะที่เลวร้ายที่สุด
สวิตช์ที่ใช้หลักการเพียโซอิเล็กทริกมีความทนทานเป็นพิเศษ องค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริก (โดยปกติจะเป็นเซรามิกที่มีลีดเซอร์โคเนตไททาเนตหรือ PZT, แบเรียมไททาเนตหรือลีดไททาเนต) สร้างประจุไฟฟ้าภายใต้ความกดดัน แรงอัดของการกดด้วยนิ้วทำให้เกิด (โดยปกติจะเป็นรูปทรงแผ่นดิสก์) องค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกจะโค้งงอเล็กน้อยเหมือนหัวกลอง
ดังนั้นสวิตช์เพียโซอิเล็กทริกจึงสร้างพัลส์ "เปิด" สั้นๆ จังหวะเดียวซึ่งจะแปรผันตามปริมาณของแรงกดที่ใช้ โดยทั่วไปพัลส์นี้จะใช้เพื่อเปิดเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม (FET) หลังจากที่พัลส์แรงดันไฟฟ้ากระจายไป FET ปิดตัวเก็บประจุสามารถใช้เพื่อเก็บประจุผลลัพธ์เพื่อเพิ่มค่าคงที่เวลาของเกตและยืดอายุพัลส์ผลลัพธ์
ตรงกันข้ามกับสวิตช์เชิงกลสวิตช์เพียโซอิเล็กทริกไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว สามารถปิดผนึกได้และได้รับการจัดอันดับ IP สูงถึง IP69K คุณลักษณะนี้กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อใช้ในสภาวะที่เลวร้ายที่สุด
สิ่งนี้นำเราไปสู่สวิตช์แบบนิวแมติก เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่สวิตช์เหล่านี้เป็นที่นิยมสำหรับผู้สร้างสระว่ายน้ำและสปา เนื่องจากไม่ต้องใช้ไฟฟ้า สวิตช์เหล่านี้มักจะประกอบด้วยลูกสูบที่มีสปริงซึ่งจะเปิดหรือปิดทางเดินอากาศเมื่อผู้ปฏิบัติงาน กดปุ่ม ข้อเสียประการหนึ่งของปุ่มนิวแมติกคือกลไกภายในจะต้องมีความแม่นยำซึ่งสะท้อนให้เห็นในราคา
เช่นเดียวกับสวิตช์เชิงกล สวิตช์นิวแมติกส์มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวซึ่งจะเสื่อมสภาพในที่สุด เนื่องจากสวิตช์เหล่านี้จัดการกับอากาศอัด สวิตช์นิวแมติกจึงต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษในการปิดผนึก นอกจากนี้ควรกล่าวถึงในที่นี้ด้วยว่าสวิตช์ประเภทนี้ไม่ใช้การตอบสนองด้วยแสงผ่านไฟจุดหรือวงแหวน
นักออกแบบสระว่ายน้ำและสปาจำนวนมากขึ้นตระหนักถึงประโยชน์ของสวิตช์เพียโซอิเล็กทริก อุปกรณ์เหล่านี้มีราคาไม่แพงและทนทานมาก สามารถจัดการกับสารเคมีที่รุนแรงซึ่งมักใช้ในพื้นที่เปียกได้ Deutsche Welle
เรียกดูฉบับล่าสุดของ Design World และฉบับย้อนหลังในรูปแบบที่ใช้งานง่ายและมีคุณภาพสูง แก้ไข แบ่งปัน และดาวน์โหลดได้แล้ววันนี้กับนิตยสารวิศวกรรมการออกแบบชั้นนำ