Если вы когда-либо печатали на механической клавиатуре, нажимали кнопку микроволновой печи или подписывали данные на POS-терминале, вы использовали металлический купольный переключатель. За этим приятным щелчком скрывается диск точной формы из пружинной нержавеющей стали, который сжимается под действием силы и отскакивает. Тем не менее, для инженеров, определяющих эти компоненты, цифры в таблице данных -, рабочее усилие, ход, коэффициент моментального зацепления, допуск - могут сбить с толку. В этом руководстве объясняется, что на практике означает каждый параметр и как подобрать купол для вашего применения.
Что такое переключатель с металлическим куполом?
Металлический купольный переключатель (также называемыйзащелкивающийся купол) представляет собой неглубокий вогнутый диск, изготовленный из пружинной стали - почти всегда полутвердой нержавеющей стали SUS301-, предназначенной для использования с клавиатурами. Когда вы нажимаете на центр, купол с резким щелчком переворачивается и касается дорожки печатной платы внизу, замыкая цепь. Отпустите его, и сила пружины вернет его обратно. Весь механизм является механическим, поэтому купола выдерживают миллионы срабатываний без износа-самого контакта.
Купола бывают круглой, четырех-крестообразной, треугольной и прямоугольной формы. Наиболее распространенным является круглый купол диаметром - 6 мм, 8,4 мм, 12 мм и 20 мм, который используется в подавляющем большинстве потребительских, промышленных и медицинских клавиатур.
Чтение кривой силы-перемещения
У каждого купола есть кривая силы-смещения -, показывающая, какую силу вы прикладываете в зависимости от того, насколько далеко отклоняется купол. Понимание этой кривой — самый важный навык при выборе купола. Его определяют три цифры:
- Рабочая сила (Fo):Пиковая сила перед тем, как купол треснет. Это то, что ваш палец ощущает как сопротивление. Типичные значения варьируются от 180 г (легкое прикосновение, бытовые пульты) до 500 г (промышленные клавиши, работа в перчатках).
- Контактная сила (Fc):Сила в нижней части защелки, когда купол полностью перевернут и касается печатной платы. Это ниже, чем Fo -, разница создает ощущение щелчка.
- Расстояние поездки:Насколько далеко центр переходит от состояния покоя к полному разрушению. Круглые купола обычно перемещаются на 0,25–0,6 мм. Более короткое путешествие кажется четким и легким; длительное путешествие кажется обдуманным.
Отношение (Fo − Fc)/Fo называетсякоэффициент привязки. Высокий коэффициент щелчка (40–60 %) обеспечивает громкий тактильный щелчок -, который отлично подходит для промышленного оборудования и наружных клавиатур, где требуется звуковое подтверждение. Низкий коэффициент фиксации (20–30%) обеспечивает бесшумность и плавность хода - предпочтителен для медицинских устройств и тихих офисных помещений.
Почему нержавеющая сталь SUS301?
Практически во всех стандартных куполах используется полутвердая пружинная нержавеющая сталь SUS301 (AISI 301). Сочетание высокой прочности на разрыв (~ 1500 МПа), хорошей коррозионной стойкости и стабильных пружинящих свойств после многократного циклирования делает этот сплав идеальным. Купола формируются путем прецизионной штамповки и снятия напряжения-для стабилизации силовых характеристик в зависимости от температуры и жизненного цикла.
Для сложных условий купола могут бытьпозолоченный-покрытыйили никелированное-покрытие для уменьшения контактного сопротивления и повышения коррозионной стойкости. Позолота широко распространена в медицинских целях и приложениях, требующих высокой-надежности, где требуется стабильность контакта в течение 10+ лет.Круглые купола серии C-Например, от SUNAURA доступны с дополнительным золотым покрытием контактной поверхности.
Выбор подходящего купола для вашего применения
Бытовая электроника (пульты дистанционного управления, телевизоры, телеприставки):Небольшое рабочее усилие (180–250 г), малый диаметр (6–8,4 мм), низкий коэффициент защелкивания. Затраты-чувствительны; стандартного SUS301 без покрытия достаточно. Посмотрите нашкупольные массивы с дистанционным управлением.
Промышленный HMI и машинные панели:Среднее усилие (300–400 г), средний коэффициент щелчка для звуковой обратной связи. Купола должны выдерживать 1–5 миллионов срабатываний и переносить экстремальные температуры. Учитыватьслои промышленного куполас защитой от ЭСР.
Медицинские приборы:Стабильная сила (допуск ±15 г), биосовместимые материалы, сборка в чистом-помещении.Купола медицинского-классачасто имеют позолоченное покрытие и полную отслеживаемость. Сопряжение спечатная плата панели для медицинского оборудованиярешения для комплексных сборок.
Автомобильные внутренние выключатели:Высокая термостойкость (от -40 до 85 градусов), виброустойчивость, срок службы 10 лет.Автомобильные купольные массивыиспользуйте специальные клеи и удерживающие конструкции, чтобы предотвратить миграцию купола при вибрации.
Распространенные ошибки при выборе купола
После десятилетий работы с инженерными командами OEM мы неоднократно сталкиваемся с одними и теми же ловушками:
- Выбор только по размеру.Два купола толщиной 8,4 мм могут ощущаться совершенно по-разному в зависимости от характера материала и коэффициента защелкивания. Всегда запрашивайте кривую силы, а не просто таблицу размеров.
- Игнорирование толерантности.Купол, рассчитанный на 300 г ± 50 г, означает, что фактическая сила варьируется от 250 г до 350 г в зависимости от производства. Для обеспечения единообразия ощущений в потребительских товарах укажите допуск ±15 г.
- С учетом температуры.Усилие пружины падает при высокой температуре. Купол, который кажется правильным при 25 градусах, может показаться мягким при 85 градусах. Для автомобильного и промышленного применения проверяйте силу при максимальной рабочей температуре.
- Указание обшивки без причины.Позолота увеличивает стоимость. Указывайте его только в том случае, если вам требуется низкое контактное сопротивление, долгосрочная-стойкость к коррозии или надежность медицинского-класса.
Сочетание куполов с подходящей подложкой
Купол не работает изолированно. Он сидит намассив листов куполас подложкой из ПЭТ или полиимида, клеевым слоем и иногда соединителем FPC. Толщина подложки, тип клея и конструкция удерживающего кольца — все это влияет на конечный результат. Для продуктов больших-серий мы рекомендуем создать прототип с 2–3 вариантами куполов на реальной подложке, прежде чем фиксировать дизайн.
Для полных сборок клавиатуры см.изготовленные на заказ мембранные переключателиинтегрируйте купола, наложенную графику, светодиодную подсветку и разъемы в единый узел, снижая стоимость сборки и улучшая согласованность.
Выберите правильный купол для вашего дизайна
SUNAURA производит круглые, крестообразные, треугольные и прямоугольные купола из нержавеющей стали SUS301, доступные в виде отдельных куполов или предварительно-собранных массивов листов купола. Мы предоставляем бесплатные образцы, таблицы характеристик кривых силы и техническую поддержку для индивидуальных макетов. Свяжитесь с нашей командой инженеров в Циндао и сообщите требования к рабочей силе, поездкам и жизненному-циклу, и мы порекомендуем купол, который лучше всего подойдет для вашего применения.
О SUNAURA (Shanyo Precision Electronics):Компания SUNAURA со штаб-квартирой в Циндао, Китай, является сертифицированным производителем металлических куполов, купольных массивов, схем FPC, силиконовых клавиатур и мембранных переключателей по стандарту IATF 16949 и ISO 13485 и обслуживает OEM-производителей медицинской, автомобильной, промышленной и бытовой электроники по всему миру.
