Энергоэффективность и широта использования кнопок на основе пьезоэлементов обеспечиваются отсутствием необходимости в электропитании. Однако это их преимущество – не единственное. Пьезокнопки характеризуются вандалозащищенностью и взрывобезопасностью, что актуально во многих ситуациях. Эксплуатационно-технические характеристики пьезокнопок:
- напряжение – до 24 В;
- постоянный или переменный ток – до 1 А;
- сопротивление контакта «выкл» – выше 5 МОм;
- сопротивление контакта «вкл» составляет 0,01 Ом;
- ёмкость (2,5*1013 Ф);
- более 50 млн коммутационных циклов;
- рабочая температура – от -50°C до +75°С;
- усилие нажатия составляет от 3 до 5 Н;
- размеры – от 16 мм в диаметре, резьба М16 до 40 мм, длина 30-35 мм;
- корпус может быть изготовлен из алюминия, пластмассы, латуни, нержавеющей стали и других материалов.
Принцип работы
Принцип работы устройства – прямой физический пьезоэффект. При осуществлении давления на пьезоэлемент он деформируется, а на электродах возникает напряжение, которого достаточно, чтобы управлять транзисторными ключами.
Конструкция пьезокнопки
Пьезокнопка состоит из корпуса, мембраны, токосъёмника, пьезоэлемента, печатной платы с управляющей схемой, герметика и выводов. Надпись на кнопке обычно гравируется или наносится фотохимическим способом. На корпусе кнопки находится пьезоэлемент, с его выводов напряжение идёт на печатную плату, где его снимает резиновый токосъемник.
На печатной плате расположена электронная схема, которая коммутирует ток в нагрузке. Конструкцию заливают герметиком, выводы выполняются в виде проводов, разъёма или кабеля.
Типы пьезокнопок
Различают следующие типы пьезокнопок:
Импульсные – нормально-замкнутые или нормально-разомкнутые. При нажатии контакт размыкается (замыкается) на 150-200 мс. Длительного действия. При нажатии контакт размыкается/замыкается на 30 с и более.
Интегрированные. Для функционирования нужно дополнительное питание, но их функционал шире. Добавляя дополнительную электронику, есть возможность оснастить многоканальную пьезокнопку, установить таймеры на «вкл-выкл» и циклические программы.
После выхода на рынок программируемых микроконтроллеров по низкой цене появилась возможность создания программируемых и перепрограммируемых пьезокнопок. Развивается производство кнопок, имеющих «высокую секретность», защиту от случайных срабатываний, слайд-кнопок, срабатывающих при движении пальца в каком-то конкретном направлении или с заданной скоростью и др.
Интегрированные пьезокнопки могут:
- иметь продолжительное действие (в таком случае замыкание / размыкание контакта может продолжаться 30 секунд и больше);
- оснащаться таймером времени (включение / отключение производится на определенный период времени);
- оснащаться таймером времени с возможностью прерывания выдержки (включение-отключение производится на определенный промежуток времени);
Также интегрированные пьезокнопки бывают:
- Программируемыми 1 раз с помощью программатора (можно задать любую сложную программу для однократного или циклического включения-отключения нагрузки, задать выдержки на включение-отключение). К примеру, можно, нажав на кнопку, активировать нагрузку 1 раз за 5 минут, установить запрет на прерывание программы в течение 6 минут, после 5 минут выдержки и через сутки активировать нагрузку 2 раза на 3 минуты, а затем повтор программы будет осуществляться каждые 2 суток.
- Программируемыми несколько раз (при этом есть возможность записи новой версии либо иной программы).
- Мультипрограммными (записывают 5 сложных программ (и более), можно осуществить выбор и активацию необходимой программы, используя несложные манипуляции).
- Перепрограммируемыми (возможна запись и перезапись программы в память микроконтроллера без программатора (это бывает актуально в полевых условиях эксплуатации)).
- Специальными (осуществляется запись спецпрограмм для преобразования функции периода нажатия в стандартный сигнал. Включение нагрузки случится после заданной комбинации нажатий на кнопку и пауз. К специальным кнопкам относят слайд-кнопки).
Сферы применения
Благодаря современному дизайну и компактным размерам, пьезокнопки можно с успехом использовать как в банковском офисе, так и на прокатном стане. Их задействуют для управления техпроцессами в тяжелых условиях эксплуатации: при высокой влажности, запыленности в химически агрессивной среде, при больших перепадах температур, в пожаро- и взрывоопасной средах.
Пьезокнопки применяют в приборостроении и электротехнике, нефтепроме, газовой промышленности и химпроме, на морском, авиа- и ж/д транспорте, в автопроме, оборудовании для АЗС, шахт и лифтов, в телекоме, пищепроме и зерноперерабатывающей промышленности.
