EMC en ESD bij membraanschakelaars

Hoe zorg je er voor dat je voldoet aan de normen

Membraanschakelaars hebben grote voordelen. Alleen al het feit dat een toetsenbord met een dergelijke schakelaar heel gemakkelijk is te monteren en aan te sluiten, maakt dat dit type schakelaars niet voor niets in veel applicaties toegepast wordt. Toch zijn er ook nadelen. Met name op het vlak van EMC en ESD kunt u met een membraanschakelaar veel ellende in huis halen als met een paar simpele ontwerpregels geen rekening gehouden wordt. Waar we het over hebben, gaan we hier uit de doeken doen.

Membraanschakelaars worden onder meer in de medische en industriële wereld veelvuldig toegepast. Dankzij het stof- en waterdichte membraan zijn de schakelaars geschikt voor gebruik onder omstandigheden waar andere typen schakelaars niet voldoen. Daarnaast bieden membraanschakelaars als groot voordeel dat ze te integreren zijn in de frontplaatfolie en er geen gaten geboord hoeven te worden waarin de schakelaars gemonteerd moeten worden. Hierdoor is de behuizing veel gemakkelijker stof- en vochtdicht te maken. Alleen de aansluitingen van de schakelaars (de staart) moeten door de behuizing heen naar binnen gevoerd worden.
Naast alle voordelen hebben membraanschakelaars ook een aantal nadelen, zeker als er niet één, maar meerdere schakelaars tot een toetsenbord zijn verwerkt. Eén van de nadelen waar we het hier over willen hebben is het EMC-gedrag. Ten opzichte van een normale schakelaar is het EMC-gedrag veel slechter. Waardoor dat veroorzaakt wordt, kunnen we duidelijk maken door te kijken naar de opbouw van een toetsenbord met membraanschakelaars.

Een folie met meer
De basis van een frontplaatfolie waarin membraanschakelaars verwerkt zijn, is een folie waarop geleidende banen zijn aangebracht die voeren naar de plekken waar de schakelaars moeten komen. In afbeelding 1 is een stukje van een dergelijke folie te zien. Op deze folie komen de klikkers (de onderdelen die bij het indrukken van de schakelaar het contact moeten maken en die tegelijkertijd ons het gevoel geven dat we de schakelaar indrukken) en eventuele signalerings-LED’s. Over deze onderdelen komen nog enkele folies waaronder de topfolie waarop de layout van de frontplaat gedrukt is.
Zoals op de foto al te zien is, zitten er behoorlijk veel, relatief lange geleidende sporen op de onderste laag en het zijn juist deze lange geleiders die voor de EMC-problemen zorgen. Elke geleidend spoor werkt namelijk ook als een antenne en door het ontbreken van een afscherming kunnen dus allerlei hoogfrequente signalen gemakkelijk opgepikt worden. Ook het omgekeerde is mogelijk. Ook hoogfrequente signalen die de schakeling opwekt, kunnen zo via het membraantoetsenbord naar buiten gestuurd worden.