静電容量式スイッチに関する詳しい解説

静電容量とは

静電容量を一言で表すと、どれだけの電荷を蓄えられるか、という能力の大きさのことです。単位はファラド（F）を用います。

静電容量の仕組みは2枚の金属板（電極）をわずかな隙間をあけて向かい合わせたモデルで説明します。隙間は絶縁物（誘電体）で満たされています。この2枚の電極に電圧をかけると一方の電極にプラスの電荷が、他方にマイナスの電荷が集まることで『電気が貯まった状態』を作り出しています。

静電容量の大きさは以下の公式で表されます。

面積（S） ：電極の面積が大きいほど、多くの電荷を貯められます。
距離（d） ：電極間の距離を縮めることで、多くの電荷を貯められます。
誘電率（ε） ：電極間の素材がどれだけ電荷を蓄えやすいかを表す指標です。

静電容量のしくみを応用した製品は私たちの身の回りに多数存在しますが、ここではスイッチについて紹介します。

静電容量式スイッチ

基本原理は、文字通り静電容量の変化を検知することにあります。スイッチの電極に電圧を加えると、周囲に微弱な電界が発生します。ここに「人間の指」が近づくと、指と電極の間に新たな静電容量が発生し、全体の容量が変化します。この変化をICが読み取ることでタッチの有無を検知しています。

静電容量式スイッチのメリットとデメリット

静電容量式スイッチには高い耐久性がある一方、水滴やノイズによる誤作動が起きやすいというデメリットがあります。主なメリットとデメリットを表にまとめてみました。

静電容量式スイッチの採用例

静電容量式スイッチは、その特性を生かして様々な分野で採用されています。

-スマート家電・キッチン用品
汚れがふき取りやすく、故障のリスクが少ない。

-車載
公共交通機関におけるドア開閉や操作パネルなど。

最後に

産業用コネクタ＆コンポーネンツでは「水滴」や「手袋をした状態」でも安定した動作を可能にした、静電容量式スイッチをラインナップしています。

【ドイツ　CAPTRON社】 静電容量式タッチセンサスイッチ

CAPTRON社の静電容量式タッチセンサスイッチは、摩耗のないメンテナンスフリーの電子回路構造と高い堅牢性、防水・防塵・耐油設計により、過酷な環境や汚れ・ほこり・薬品などの存在する環境下でも安定してご使用いただけるスイッチです。形状・素材・接続方式・取付方法などのバリエーションが豊富で、用途に応じた柔軟な選択が可能です。

〈製品特徴〉
・動作保証回数：1億回以上
・防水・防塵・耐油：IP69K/IP6K9K
・耐衝撃：IK08/IK07
・EHEDG・FDA などに準拠した衛生設計対応モデルをラインナップ
・7セグメント及び16セグメントディスプレイやシンボル表示（カスタマイズ可）による高い視認性
・約1600万色の表示が可能なRGB LEDを搭載
・指先だけでなく、ひじや手袋越しの操作でも安定して反応するよう設計
・濡れた状態などでも環境要因による誤動作を抑制できる設定が可能
・IO-Linkでスイッチ動作や表示に関する各種パラメータを外部から容易に設定・変更可能

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