觸摸彈簧

觸摸彈簧是指專用於電容式及單片機觸控螢幕電器的專用彈簧按鍵。觸摸彈簧又稱觸摸感應彈簧、按鍵彈簧、接觸彈簧。

基本介紹

• 中文名：觸摸彈簧
• 原材料：琴碳鋼絲、低碳鋼絲，高碳鋼
• 適用範圍：電磁爐，光波爐，電餅鐺
• 安裝要求：靈敏度較高

產品介紹

產品名稱

對於傳統機械開關而言是一種穩健的電容式感應替代方案。採用可伸縮式觸摸按鍵，無需更改殼模具即可實現觸摸按鍵控制產品，觸摸敏感度非常良好。

產品材料

琴碳鋼絲、低碳鋼絲，高碳鋼、錳鋼絲，鎳絲，60SizMNA，彈簧用不鏽鋼絲等材料。

表面鍍層

環保鎳、鍍無鎳白K、直上金、底金、銀色、青古銅、古銀等。

適用範圍

適用於電磁爐，光波爐，電餅鐺，消毒櫃，油煙機，熱水器，曖風機，洗菜機，點鈔機，按摩器，電烤箱，電子酒櫃，飲水機等一系列高檔智慧型觸摸小家電產品。

選型規格

觸摸按鍵產品,請提供以下幾個參數:A,圓形五金觸片直徑 . B,彈簧線徑 . C,彈簧高度 . D,彈簧圈數. E,彈簧外徑 . F,若為中空觸摸按鍵需提供內圓直徑。

注意事項

彈簧產品作為各大行業常用的五金零件，並不同等於【螺絲、螺母】標準件等；螺絲、螺母在所有的五金店均有銷售，但是彈簧卻很少，比如兩個廠家，產品外表都相差無幾，但是需要的彈簧尺寸、壓縮彈性、拉力、扭力卻截然不同。所以彈簧不具備做大量的庫存，還請各路好友諒解！

套用原理

利用彈簧構建電容式感應器電--容式感應相對於傳統機械開關而言是一種穩健的替代方案。不過，有些套用不能在覆蓋層下直接安置印刷電路板，也不能將印製電路板連線到設備外殼上。 　這類套用包括爐灶、洗衣機、電冰櫃、微波爐等家用電器以及收音機、電視調諧器、控制臺、座位上的乘員檢測系統等各種車輛電子裝置。

金屬彈簧感應器-可用來替代固態電導式感應器，這樣，PCB 的位置就可以遠離覆蓋層，並能在震動強烈或溫度急劇變化的工作條件下提供可靠的感應器連線。此外，彈簧還可提供背光照明、融合機械和電容按鈕等其它功能。

電場模擬

為了對比彈簧感應器與固態電導式感應器之間的行為，必須要對相關對象的電場進行建模。在對固態電導式感應器和彈簧感應器建模時，我們假定以下情況：

· 覆蓋層為無機玻璃：相對介電常數 e = 4.2；厚度 = 4 mm。

· 將手指建模為金屬橢圓體：高度 = 20 mm；直徑 = 10 mm。

· 固態電導式感應器為固態金屬環：直徑 = 10 mm；厚度 = 0.1 mm。

· 彈簧感應器用中空的金屬圓筒建模：高度 = 20 mm；直徑 = 10 mm；金屬厚度 = 1mm。

彈簧的靈敏度稍優於含有較厚覆蓋層的固態電導式感應器，因為彈簧感應器能形成較大的電場。

電容模擬

為了明確覆蓋層厚度對手指觸摸增加電容 (FTC) 的影響，我們仍用相同的固態電導式感應器和彈簧感應模擬器進行建模，但覆蓋層厚度從 1 毫米增加到了 10 毫米。

此外，為了明確彈簧的最佳物理尺寸，FTC 的相關性將根據其高度、直徑和彈簧線粗細等參數進行建模。當手指放在感應器上時，彈簧和固態電導式感應器的靈敏度相同。當手指位置稍偏感應器中心時，這兩種感應器的靈敏度都會下降，但彈簧感應器的靈敏度略強於電導式感應器。手指放置位置偏離時，彈簧感應器上信號較強是彈簧感應器的一大優勢，尤其是在滑塊套用），這種優勢則更加明顯。如果覆蓋層厚度為 2 毫米或更厚，彈簧感應器的靈敏度會更高。更適於獲得最佳電容特性的彈簧物理尺寸。

物理尺寸

彈簧的高度應為 5 毫米或以上。超過這一範圍，敏感度則不會再隨著彈簧的高度增加而增強，但也不會導致性能下降；因此，電路板和覆蓋層之間的距離可以根據需要相應延長。如果彈簧的高度低於 5 毫米，彈性、敏感度和側面敏感度等特性就會受到影響。對於 4 毫米厚的覆蓋層，為了獲得最佳的彈簧靈敏度，彈簧的直徑不得小於 10 毫米。在特定情況下，如果彈簧的靈敏度相對於選定的覆蓋層而言已經足夠，則可選用直徑較小的彈簧。當 FTC 的變動範圍僅介於數百分之一皮法之間時，彈簧線的粗細不會對電容特性產生太大的影響。因此，彈簧線的粗細應由對彈簧所要求的強度來決定。總體來說，彈簧線的粗細應介於 0.3～1.5 毫米之間。根據模擬的中間結果，彈簧感應器的自身電容一般會大於相同直徑的固態電導式感應器。當採用 CSD 方法時，可通過保護電極來加以補償。

使用

在實際套用中可以使用不同形狀的彈簧。每種形狀都有其優缺點。常見的彈簧包括圓形彈簧、變直徑的圓形彈簧以及矩形彈簧等。

圖1顯示的是用於標準按鈕的圓形彈簧，這種圓形彈簧按鈕的製作非常簡單，中央的空間可用於背光或其它目的。圖2顯示的是敏感度更高的圓形彈簧。當覆蓋層接觸並壓下彈簧時，較寬的一頭會縮進，進而形成一個固態感應器，這不僅提高了感應靈敏度，而且還允許使用更厚的覆蓋層。圖3是構建滑塊更好的辦法是使用矩形彈簧。當把幾個矩形彈簧排成一行時，就能更有效地覆蓋滑塊感應區域。此外，矩形彈簧的寬度小於圓形彈簧，因此能構建包含更多彈簧感應器的滑塊 。如前所述，彈簧有一個較高的側面靈敏度。這種敏感度在滑塊套用中是一個優勢。如果覆蓋層較厚且使用內插法的話，在斷片數量和覆蓋層厚度相同的情況下，由彈簧構成的滑塊比固態電導式滑塊具有更好的線性度。由於相鄰斷片電場相互重疊的情況較多，所以彈簧滑塊斷片信號分布的偏差更大。在使用形心算法時，不同斷片間的電場分布的偏差越小，接觸位置計算的線性度就越好。

安裝要求

觸摸彈簧在 PCB的安裝要求，由於彈簧的側邊靈敏度較高，因此相鄰彈簧感應器彼此間的距離應該儘可能遠一些，以避免錯誤檢測。如果感應器間距較小，可增加一個比較層。彈簧感應區域的要求與固態按鈕的要求一樣。如果覆蓋層較厚，彈簧直徑必須比覆蓋層的厚度大至少 2 至 3 倍，且 PCB 和覆蓋層之間的距離必須為 5 毫米或更多。請勿在彈簧下面安放固態接地，因為這會加大彈簧焊接的複雜度，並增加感應器的原生電容。

附加功能

利用彈簧還能開發出更多附加功能，包括：背光的使用感應器通常需要背光。用彈簧作為感應器能在內部置入 LED 用於實現統一的前面板照明。可以實現兩種類型的背光照明：

一、LED 安裝在板的上部可提供擴散的背光效果，

二、LED 安裝在板的下部則能將光通過開口向上射出，實現聚光效果。

大範圍的散射光適用於前面板圖示的背光設計，而較窄的聚光適用於狀態指示燈的設計。雙色 LED 非常適用於許多既需要背光又需要按鈕狀態指示的套用。

觸摸這個按鈕僅能觸發感應器，而按壓該按鈕則將同時觸發感應器和機械按鈕。在此情況下，只有在感應器工作時才能提供背光、提示等預備動作。在兩個按鈕同時觸發時才能執行最終的動作。例如，在 GPS導航系統中，觸摸按鈕僅顯示提示信息，只有按壓按鈕才能進行操作。

設計範例

圖 16 顯示了家用電器套用項目的演示範例。 　在板和覆蓋層之間的空隙處，可用彈簧替代固態電導式感應器。在板的厚度大於幾毫米的情況下，彈簧的靈敏度並不低於標準感應器。同時，使用彈簧具有以下優勢：

· 在 PCB 和覆蓋層之間提供空隙。

· 可使安裝的按鈕與板之間保留不同的距離，從而更便於支持彎曲的覆蓋層。

· 由於彈簧具有彈性，因而能在震動或覆蓋層與板之間的距離有所改變的情況下（比如洗衣機中出現的情況）提供可靠的感應器功能。

· 非常適合較厚的覆蓋層。

· 在斷片數量和插值比率相同的情況下，可提供比固態導通滑塊更好的滑塊線性度。

· 便於創建感應器前面板背光。

· 電容感應能與機械按鈕組合使用，進一步改善用戶界面。