Roland Barth • SCHURTER AG Of u nu een zwembad verlicht, muziek besprenkelt of whirlpoolbellen maakt, voor deze functies heeft u een schakelaar nodig. Al deze toepassingen worden gekenmerkt door de nabijheid van vocht. Er zijn verschillende schakeltechnologieën die in staat zijn om Voordat u deze kandidaat-apparaten bespreekt, kan het nuttig zijn om kort de criteria door te nemen die doorgaans functioneren in toepassingen die mogelijk worden blootgesteld aan vocht.
Schakelaarsontworpen voor natte omgevingen hebben doorgaans een IP67-classificatie. Dit label verwijst naar de IP-code of de beschermingscode. IP-classificaties classificeren en beoordelen de mate van bescherming die wordt geboden door mechanische en elektrische behuizingen, niet alleen tegen water, maar ook tegen indringing, stof en accidentele blootstelling. Het is gepubliceerd door de Internationale Elektrotechnische Commissie (IEC). Er bestaat een gelijkwaardige Europese norm EN 60529.
Het doel van IP-standaarden is om gebruikers meer gedetailleerde informatie over de prestaties te bieden dan wat vage marketingtermen als ‘waterdicht’ suggereren. Elke IP-code kan uit maximaal vier cijfers bestaan. Ze geven aan dat aan bepaalde voorwaarden wordt voldaan. Het eerste getal geeft bescherming tegen vaste stoffen aan. deeltjes;de tweede geeft bescherming tegen het binnendringen van vloeistoffen aan. Er kunnen ook een of twee extra cijfers zijn om andere beschermingen aan te geven. Maar de overgrote meerderheid van de IP-classificaties bestaat uit enkele of dubbele cijfers.
Voor algemene en bijna natte toepassingen is de meest gebruikte technologie een mechanische schakelaar met veerweg. We komen ze elke dag tegen, alsof we de lichten in een kamer aan of uit doen. Ze beschikken over een breed scala aan bedieningsdrukpunten, hoge betrouwbaarheid en een breed scala aan producten.
Voor mechanische schakelaars voor buitengebruik is een IP67-classificatie vereist. De reden is simpel: mechanische schakelaars die volgens het slagprincipe werken, hebben bewegende delen. Water kan in de ruimtes tussen bewegende delen sijpelen. Bij aanwezigheid van een ijspunt kan ijs op de actuator voorkomt dat de contacten sluiten. Hetzelfde geldt voor vuil, stof, stoom en zelfs gemorste vloeistoffen.
Bij toetsenborden en andere gebruikersinterfaces kunnen membraanschakelaars worden gebruikt als vocht een probleem is. Dit zijn speciale mechanische schakelaars gemaakt van siliconenrubber en geleidende koolstofpellets of niet-geleidende rubberen actuatoren. Via een compressiegietproces wordt een schuin gaas is gevormd rond het toetsenbord en klapt in elke keer dat de gebruiker een toets indrukt, waardoor geleidend contact ontstaat tussen de binnenste lagen van het toetsenbordmateriaal. De buitenste laag van het toetsenbord is een doorlopend stuk dat kan worden afgedicht om te voorkomen dat vocht de laag binnendringt die het toetsenbord implementeert de mechanische schakelaars.
Maar al met al is een mechanische schakelaar zonder IP67-classificatie niet bijzonder geschikt voor natte ruimtes.
Capacitieve schakelaars maken momenteel een snelle groei door, mede door het gebruik ervan in smartphones. Geen slag, geen bewegende delen. Capacitieve touchscreenpanelen bestaan uit een isolator, zoals glas, bekleed met een transparante geleider, meestal indiumtinoxide (ITO) of zilver. Omdat het menselijk lichaam ook een elektrische geleider is, vervormt het aanraken van het oppervlak van het scherm met een vinger het elektrostatische veld van het scherm, wat kan worden gemeten als een verandering in de capaciteit. Er kunnen verschillende technieken worden gebruikt om de locatie van de aanraking te bepalen.
Maar capacitieve aanraakschakelaars zijn niet voor alle toepassingen de eerste keuze. Sommige capacitieve touchscreens kunnen niet worden gebruikt om vingers te detecteren via elektrisch isolerende materialen zoals handschoenen. Ook een hoge luchtvochtigheid of waterdruppels kunnen het elektrostatische veld van het touchscreen verstoren. Daarom is capacitief schakelaars zijn over het algemeen niet geschikt voor gebruik in de buurt van zwembaden of whirlpools.
Op piëzo gebaseerde schakelaars genereren een elektrische lading onder druk. De compressiedruk van de vingerdruk zorgt ervoor dat het (meestal schijfvormige) piëzo-elektrische element lichtjes buigt als een trommelvel. Piëzoschakelaars produceren een enkele, korte ‘aan’-puls, meestal gebruikt om schakel halfgeleiders in, zoals veldeffecttransistors (FET's). In tegenstelling tot mechanische schakelaars hebben piëzo-elektrische schakelaars geen bewegende delen. Ze kunnen worden afgedicht en hebben een IP-classificatie tot IP69K. Deze functie is voorbestemd om te worden gebruikt in de meest ongunstige omstandigheden.
Schakelaars op basis van het piëzo-elektrische principe zijn bijzonder robuust. Piëzo-elektrische elementen (meestal keramiek met loodzirkonaattitanaat of PZT, bariumtitanaat of loodtitanaat) genereren onder druk een elektrische lading. De drukdruk van de vingerdruk veroorzaakt de (meestal schijfvormige) piëzo-elektrisch element dat lichtjes buigt als een trommelvel.
De piëzo-elektrische schakelaar produceert dus een enkele, korte ‘aan’-puls die varieert met de hoeveelheid uitgeoefende druk. Deze puls wordt doorgaans gebruikt om halfgeleiders in te schakelen, zoals veldeffecttransistors (FET’s). Nadat de spanningspuls is verdwenen, wordt de FET wordt uitgeschakeld. Condensatoren kunnen worden gebruikt om de resulterende lading op te slaan om de tijdconstante van de poort te vergroten en de resulterende puls te verlengen.
In tegenstelling tot mechanische schakelaars,piëzo-elektrische schakelaarsheeft geen bewegende delen. Het kan worden afgedicht en heeft een IP-classificatie tot IP69K. Deze functie maakt het voorbestemd om te worden gebruikt in de meest ongunstige omstandigheden.
Dit brengt ons bij pneumatische schakelaars. Decennia lang zijn deze schakelaars de favoriet geweest voor zwembad- en spa-bouwers omdat ze niet met elektriciteit overweg kunnen. Ze bestaan meestal uit een veerbelaste plunjer die de luchtdoorgang opent of sluit wanneer de operator drukt op een knop. Een nadeel van pneumatische knoppen is dat hun interne mechaniek relatief nauwkeurig moet zijn, wat tot uiting komt in de prijs.
Net als mechanische schakelaars hebben pneumatische schakelaars bewegende delen die uiteindelijk verslijten. Omdat ze met perslucht werken, vereisen pneumatische schakelaars speciale aandacht voor de afdichting. Hier moet ook worden vermeld dat dit soort schakelaars geen gebruik maken van optische feedback via punt- of ringverlichting.
Een groeiend aantal zwembad- en spa-ontwerpers heeft de voordelen van piëzo-elektrische schakelaars onderkend. Deze apparaten zijn relatief goedkoop en zeer duurzaam. Ze kunnen omgaan met agressieve chemicaliën die vaak in natte ruimtes worden gebruikt. Deutsche Welle
Blader door de nieuwste nummers van Design World en eerdere nummers in een gebruiksvriendelijk formaat van hoge kwaliteit. Bewerk, deel en download vandaag nog met het toonaangevende tijdschrift voor ontwerptechniek.