1引言

1.1 課題背景及研究意義

按鍵開(kāi)關(guān)在如今的應(yīng)用是相當(dāng)?shù)膹V泛，不只在產(chǎn)品生產(chǎn)中，在生活中也是無(wú)所不在。例如：手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)電話、各類(lèi)遙控器、MP3/MP4、收音機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、學(xué)習(xí)機(jī)、游戲控制鍵盤(pán)、微波爐、汽車(chē)儀表板、望遠(yuǎn)鏡、玩具等。所以按鍵開(kāi)關(guān)的需求量也是非常的大，而批量生產(chǎn)按鍵開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，質(zhì)量檢測(cè)這個(gè)環(huán)節(jié)是相當(dāng)重要的，這里要用到一種儀器，叫“按鍵開(kāi)關(guān)荷重位移曲線儀”，就是二緯坐標(biāo)以X軸為行程,以Y軸為感應(yīng)力的大小變化形成的曲線測(cè)試儀器，專(zhuān)門(mén)來(lái)測(cè)量各種開(kāi)關(guān)，按鍵，彈片及一些帶有彈性的東西。而為什么叫荷重曲線儀呢？因?yàn)閮x器不單單是測(cè)試出各種需要測(cè)量的工件的力量，最主要的是可以看出開(kāi)關(guān)的受力過(guò)程，整個(gè)受力過(guò)程是通過(guò)曲線來(lái)表顯出來(lái)，非常直觀。但是，有關(guān)荷重曲線儀的資料非常少，所以在此我選擇了這個(gè)作為研究方向，為以后大家對(duì)“按鍵開(kāi)關(guān)荷重位移曲線儀”的相關(guān)信息有參考作用。

1.2按鍵開(kāi)關(guān)荷重位移曲線儀的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著電子技術(shù)與控制技術(shù)的快速發(fā)展，按鍵開(kāi)關(guān)荷重位移曲線儀也要跟上時(shí)代的步伐，從一開(kāi)始只能測(cè)出OF、OD和CK值發(fā)展到現(xiàn)在能同時(shí)測(cè)出23個(gè)參數(shù)，有PK，CK，RPK，RLK，LK等值，可以通過(guò)設(shè)定上下限來(lái)保護(hù)儀器被壓壞荷重感應(yīng)器。最小顯示行程也從1mm發(fā)展到現(xiàn)在的0.001mm，最小顯示荷重也從10克精度到現(xiàn)在的0.01克精度，界面設(shè)定也從嵌入式發(fā)展到現(xiàn)在利用WINDOWS中文視窗畫(huà)面設(shè)定，操作簡(jiǎn)單方便，且所有資料皆可儲(chǔ)存（試驗(yàn)條件、荷重曲線圖、測(cè)試結(jié)果、檢查報(bào)表…等等)。

現(xiàn)在按鍵開(kāi)關(guān)荷重位移曲線儀的特點(diǎn)：Peak Force、ReturnForce、Distance及Click率等皆可直接在圖上顯示數(shù)值，不須人工計(jì)算；測(cè)量曲線圖由電腦記憶，可隨時(shí)放大、縮小，一張A4紙可任意指定放置N個(gè)曲線圖；測(cè)定項(xiàng)目可輸入上、下限規(guī)格值，測(cè)定結(jié)果可自動(dòng)判定OK或NO；可輸入最大測(cè)定行程及荷重，電腦自動(dòng)控制；荷重單位顯示N、Ib、gf、kgf可自由切換；電腦直接列印及儲(chǔ)存荷重-行程曲線圖、檢查報(bào)表（不需要方格紙，一般A4紙即可）；測(cè)試資料儲(chǔ)存于硬盤(pán)（每一筆資料皆可儲(chǔ)存，不限次數(shù)）；測(cè)試條件皆由電腦畫(huà)面設(shè)定（含測(cè)試行程、速度、次數(shù)、空壓、暫停時(shí)間等等）；檢驗(yàn)報(bào)表抬頭內(nèi)容可隨時(shí)修改（中英文皆可）；檢驗(yàn)報(bào)表可自動(dòng)產(chǎn)生，不須再作輸入；檢驗(yàn)報(bào)表可轉(zhuǎn)換為Excel等文書(shū)報(bào)表格式。

按鍵開(kāi)關(guān)荷重位移曲線儀的原理：用高精度的伺服馬達(dá)保證顯示行程與儀器實(shí)際走的行程一一對(duì)應(yīng)；用高精度的力量傳感器感應(yīng)力大小的變化；并經(jīng)過(guò)電腦處理得到完全準(zhǔn)確的荷重曲線實(shí)驗(yàn)的儀器，由此也稱(chēng)全自動(dòng)荷重行程曲線測(cè)試儀。

1.3 開(kāi)關(guān)發(fā)展歷史及發(fā)展歷程

我們接觸過(guò)的開(kāi)關(guān)所發(fā)展的歷史，大致經(jīng)歷了拉線、小按鈕、大翹板、電子式四類(lèi)。不論拉線開(kāi)關(guān)、小按鈕開(kāi)關(guān)還是大翹板開(kāi)關(guān)，都屬于機(jī)械式開(kāi)關(guān)，通過(guò)機(jī)械控制導(dǎo)體接觸分?jǐn)喽鴮?shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的功能。而電子式開(kāi)關(guān)，一般是以弱電信號(hào)進(jìn)行控制，現(xiàn)在的應(yīng)用也越來(lái)越廣。一方面電子式開(kāi)關(guān)接觸到的電流極微，對(duì)用戶(hù)安全有保證；另一方面電子式也較能和今后家居網(wǎng)絡(luò)智能化系統(tǒng)兼容。

1.4 開(kāi)關(guān)的種類(lèi)與按鍵開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)

開(kāi)關(guān)分為輕觸開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)、多向開(kāi)關(guān)、按鍵開(kāi)關(guān)、感應(yīng)開(kāi)關(guān)、撥碼開(kāi)關(guān)等，種類(lèi)異常繁多，在各個(gè)領(lǐng)域里各施其職。本文主要討論的是針對(duì)按鍵開(kāi)關(guān)的荷重位移曲線儀，所以下面重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)按鍵開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)原理。如圖1.1按鍵開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)3D立體圖所示，從上到下的構(gòu)件分別為：第一個(gè)是金屬固定架，材質(zhì)一般為不銹鋼，作用是固定好按鍵帽與圓形金屬?gòu)椘ㄒ步绣佔(zhàn)衅坏诙€(gè)是按鍵帽，材質(zhì)一般為塑料，作用是方便按鍵動(dòng)作的操作，只需在上面一按開(kāi)關(guān)即可閉合；第三個(gè)是按鍵開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)里面最重要的構(gòu)件，叫金屬?gòu)椘ㄒ步绣佔(zhàn)衅粋€(gè)按鍵使用的壽命的長(zhǎng)短和質(zhì)量的好壞都與鍋?zhàn)衅兄苯雨P(guān)系，目前的金屬?gòu)椘鶕?jù)其形狀主要分為四大類(lèi)：圓形、十字形/四角、三角形和腰圓/橢圓，直徑從3mm,4mm,5mm等常規(guī)，同時(shí)也有各種特殊規(guī)格如十字形7mm、14mm、20mm等，力度從80克到500克。圖1.2所示的是三角形鍋?zhàn)衅慕Y(jié)構(gòu)圖。圓形鍋?zhàn)衅ń饘購(gòu)椘┦亲钇毡榈膹椘_(kāi)關(guān)，按通用材質(zhì)分為兩種：不銹鋼（SUS301/SUS304）和磷青銅（單面附銀）。目前最小可以做到3MM，最大可以做到12MM，其他常用直徑為：3mm-12mm。力度可做到80G-500G。因其結(jié)構(gòu)較為規(guī)則，產(chǎn)品在沖壓過(guò)程中受破壞性比較小，因此壽命能夠達(dá)到較為理想狀態(tài)（100萬(wàn)次)。

 通過(guò)對(duì)彈片進(jìn)行不同程度的表面處理，能夠達(dá)到不同程度的阻抗效力，依其達(dá)到阻抗力由小到大的表面處理方式依次為：不銹鋼原材料，電鍍鎳，電鍍銀，電鍍金。  

圓形系列鍋?zhàn)衅?金屬?gòu)椘譃閮煞N：無(wú)中米和有中米（中米也叫“點(diǎn)”—Dimple），其特點(diǎn)依次為：

一、無(wú)中米結(jié)構(gòu)是早期常見(jiàn)和應(yīng)用的一種，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、輕觸開(kāi)關(guān)等精密電子儀器按鍵開(kāi)關(guān)之內(nèi)

二、有中米結(jié)構(gòu)是無(wú)中米升級(jí)版，這種結(jié)構(gòu)的誕生很好地解決了無(wú)米位導(dǎo)通不穩(wěn)定時(shí)發(fā)生的各種不良現(xiàn)象。其外形特點(diǎn)表現(xiàn)為以無(wú)中米結(jié)構(gòu)為原型的圓形彈片主界面中心位置增加一個(gè)垂直向下的凹點(diǎn)（也即是Dimple）。凹點(diǎn)的存在很好地加強(qiáng)了彈片與主體產(chǎn)品界面的接觸性，從而達(dá)到了更穩(wěn)定的導(dǎo)通效果。該產(chǎn)品同樣被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、輕觸開(kāi)關(guān)、遙控器、MP4、數(shù)碼相機(jī)、薄膜開(kāi)關(guān)等按鍵開(kāi)關(guān)之內(nèi)；第四個(gè)是按鍵開(kāi)關(guān)的底座，決定該開(kāi)關(guān)尺寸大小和框定開(kāi)關(guān)的作用，底座內(nèi)往往裝有FPC（軟性線路板）線路板，當(dāng)受到按壓時(shí)，彈片的中心點(diǎn)下凹，接觸到FPC上的線路,從而形成回路，電流通過(guò)。