Comprensió de les corbes de força del commutador de cúpula metàl·lica: una guia del comprador per a la selecció de cúpula SUS301 Snap

Si mai heu especificat acúpula a pressióper a un projecte de teclat, probablement heu vist una corba de força-desplaçament: una línia que s'eleva abruptament, torna bruscament enrere i s'instal·la en una força de contacte més baixa. Aquesta corba és la peça més important de dades d'enginyeria sobre una cúpula, però també és la més mal entesa. Aquesta guia explica com llegir-la, què signifiquen els números i com traduir una corba al número de peça adequat per a la vostra aplicació.

Shanyoha estat estampantCúpules d'acer inoxidable SUS301per als fabricants de teclats des de l'any 2004. En aquell temps, hem vist enginyers que -especificaven força sense cap motiu, menys-especificaven i rebien queixes de doble-toc, i malinterpretaven corbes que semblaven idèntiques al paper però que se sentien diferents en producció. Les notes següents destil·len el que fan els nostres enginyers d'aplicacions quan un client ens envia una especificació del teclat.

Què mostra realment una corba de força

Una corba de força representa la força cap avall (en grams-força, gf) contra el desplaçament de l'èmbol (en mil·límetres). Quan premeu una cúpula, la força augmenta a mesura que la corona de la cúpula es deforma. En el punt de fixació, la cúpula s'inverteix: la força baixa bruscament i la cúpula s'enfonsa. El contacte es tanca a la part inferior d'aquesta gota. Quan l'alliberes, la cúpula torna a aparèixer, però amb una força inferior a la del punt de fixació.

Tres números defineixen la corba:força d'accionament (F1), la força màxima a l'encaix;força de contacte (F2), la força quan la cúpula està totalment invertida i toca el circuit; iforça de retorn (F3), la força amb la qual la cúpula torna a aparèixer en llançar-se. La proporció (F1-F2)/F1 és la relació tàctil, normalment expressada com a percentatge. Una cúpula ben dissenyada té una relació tàctil del 40-60%. Per sota del 30%, la sensació és blanda; per sobre del 70%, la cúpula fa soroll i pot sonar.

Selecció de la força d'accionament adequada

L'error més comú és escollir F1 per hàbit en lloc de per aplicació. Així és com pensen els enginyers de Shanyo sobre això:

• 60-160 gf:Llum-plum, per a comandaments a distància, teclats de TV i botons portàtils. El millor per als dits sense guants. Massa lleuger per a ús industrial o amb guants.
• 180-250 gf:Propòsit general-, per a controladors de joc, calculadores i equips d'oficina. La gamma més popular percúpules{0}}electròniques de consum.
• 250-350 gf:Gamma industrial i d'automoció. S'utilitza per a interruptors de volant-, controls de portes i HMI de maquinària. Aquest és el punt dolç per a l'operació amb guants.
• 400-500gf:Resistents-per a enclavaments de seguretat, botons de port-de càrrega de vehicles elèctrics i equips exteriors. Aquestes cúpules tenen un recorregut més curt i una sensació més ferma.

Per als dispositius mèdics, l'elecció depèn de si l'usuari porta guants. Els mesuradors de glucosa sense guants i els termopans utilitzen 160-250 gf. Les bombes d'infusió i els equips quirúrgics, on els metges porten guants, necessiten 280-350 gf. Consulteu el nostre article sobredisseny de teclat mèdicper a la comparació completa.

Diàmetre i desplaçament: coincidint amb l'èmbol

El diàmetre de la cúpula i el recorregut de l'èmbol estan relacionats, però no de la manera que la majoria dels dissenyadors assumeixen. Una cúpula de 4 mm recorre uns 0,15 mm; una cúpula de 12 mm recorre uns 0,30 mm. L'èmbol (la punta de goma o silicona que empeny la cúpula) s'ha de dimensionar per contactar amb la corona sense estendre's més enllà de les potes de la cúpula. Si l'èmbol és massa gran, entra en contacte amb les cames i canvia la força; si és massa petit, es desvia-del centre i provoca un accionament inconsistent.

Regla general: el diàmetre de l'èmbol ha de ser del 50-70% del diàmetre de la cúpula. Per a una cúpula de 6 mm, utilitzeu un émbol de 3-4 mm. Per a una cúpula de 12 mm, utilitzeu un émbol de 6-8 mm. L'alçada de l'èmbol s'ha d'ajustar de manera que la cúpula estigui al 50-70% del camí per encaixar en repòs, deixant espai per al clic.

Per a teclats densos on l'espai entre els pistons és reduït,matrius de làmines de cúpulaamb quatre-cúpules de creu o triangulars solen ser millors que les cúpules circulars, perquè les potes proporcionen un posicionament més estable. Mireucúpules a pressió d'automòbilper exemples de configuracions de cames.

Revestiment: or vs níquel vs nu

El material de la cúpula és gairebé sempre d'acer inoxidable SUS301. El revestiment del costat de contacte determina la resistència de contacte i la resistència a la corrosió:

• Nu (sense revestiment):Cost més baix, resistència de contacte 50-200 ohms. Bé per a aplicacions de consum de baixa-tensió i senyal baix. No recomanat per a ambients humits o corrosius.
• Níquel-:Resistència de contacte 20-50 ohms, millor resistència a la corrosió. Estàndard per a ús automotriu i industrial.
• Xapat-daurat:Resistència de contacte inferior a 10 ohms, millor resistència a la corrosió i al desgast. Necessari per a aplicacions mèdiques, aeroespacials i de baix-senyal.

El xapat daurat afegeix cost, però per als dispositius mèdics gairebé sempre val la pena. La diferència de resistència de contacte entre una cúpula nua i una-daurada pot significar la diferència entre una lectura estable del sensor i una de sorollosa. Per a una comparació més profunda, llegiuGuia de cúpula metàl·lica daurada i niquelada.

Tolerància: Fins a quin punt és prou ajustat?

Les cúpules de grau-domèstic solen mantenir-se a +/-30 gf a la F1. El grau d'automoció és de +/-15 gf. Les especificacions mèdiques i aeroespacials poden arribar a +/-10 gf. Una tolerància més estricta costa més, però és més important del que pensen la majoria dels dissenyadors. Si la cúpula F1 varia en +/-30 gf en un nominal de 250 gf, el rang real és de 220-280 gf. Un usuari que prem una cúpula de 280 gf en un matí fred notarà la diferència i pot pensar que el teclat és defectuós.

Shanyo manté les cúpules de grau-automòbil a +/-15 gf a la F1 en tirades de producció completes, amb un mostreig de corba de força-del 100% a cada bobina. Oferim gràfics de corba de força amb cada enviament perquè els clients puguin verificar el lot.

Errors comuns d'aplicació

Després de 22 anys d'estampació de cúpules, veiem els mateixos errors repetidament. Utilitzant una cúpula de 12 mm on ho faria una de 6 mm: les cúpules més grans tenen més recorregut i un F1 més baix per gram de material. Ignorant la temperatura: la força SUS301 augmenta aproximadament un 5% a -40 °C i baixa un 8% a 85 °C. Passant per alt la coplanaritat de les cames: si les potes de la cúpula no són planes al circuit, la cúpula es balanceja i el clic se sent desigual. Especificar una cúpula sense mostreig: una corba de força en un full de dades no és el mateix que una sensació a la mà. Sol·liciteu sempre mostres i feu la vostra pròpia prova d'actuació abans d'aprovar una peça.

Treballant amb Shanyo

Si seleccioneu una cúpula ràpida per a un teclat nou, envieu-nos els requisits de l'aplicació: objectiu F1, viatge, entorn (temperatura, humitat, rentat), tipus de circuit (FPCvs PET vs PCB rígid) i volum esperat. El nostre equip d'enginyers recomanarà tres opcions de cúpula amb gràfics de corba de força-i mostres en un termini de 48 hores. Subministremmatrius de cúpula, cúpules soltes iteclats de siliconaintegrat amb cúpules per a programes clau en mà.

Sol·liciteu mostres a través delpàgina de contacte. Normalment enviem mostres en tres dies laborables des de les nostres instal·lacions de Qingdao.

Sobre Shanyo: Shanyo Precision Electronic Technology Co., Ltd. és un fabricant decúpules metàl·liques, matrius de cúpula, teclats FPC, teclats de silicona ibarres de coureper a clients d'automoció, metges i industrials. Visitawww.yo-shan.com.