Verstehen der Kraftkurven von Metallkuppelschaltern: Ein Einkaufsleitfaden zur Auswahl von SUS301-Schnappkuppeln

Wenn Sie jemals eine angegeben habenSchnappkuppelBei einem Tastaturprojekt haben Sie wahrscheinlich eine Kraft-Verschiebungskurve gesehen: eine Linie, die steil ansteigt, scharf zurückspringt und sich auf eine niedrigere Kontaktkraft einstellt. Diese Kurve ist die wichtigste technische Information über eine Kuppel, wird aber auch am meisten missverstanden. In diesem Leitfaden wird erklärt, wie man es liest, was die Zahlen bedeuten und wie man eine Kurve in die richtige Teilenummer für Ihre Anwendung übersetzt.

Shanyohat gestempeltKuppeln aus Edelstahl SUS301für Tastaturhersteller seit 2004. In dieser Zeit haben wir Ingenieure gesehen, die die Kraft ohne Angabe von Gründen zu stark spezifizierten, sie zu niedrig-angaben und Beschwerden über doppeltes Tippen- erhielten und Kurven falsch interpretierten, die auf dem Papier identisch aussahen, sich aber in der Produktion anders anfühlten. Die folgenden Hinweise erläutern, was unsere Anwendungsingenieure tatsächlich tun, wenn uns ein Kunde eine Tastaturspezifikation sendet.

Was eine Kraftkurve tatsächlich zeigt

Eine Kraftkurve zeigt die nach unten gerichtete Kraft (in Gramm-Kraft, gf) gegen die Kolbenverschiebung (in Millimetern). Wenn Sie auf eine Kuppel drücken, steigt die Kraft, da sich die Kuppelkrone verformt. Am Einrastpunkt kehrt sich die Kuppel um: Die Kraft nimmt stark ab und die Kuppel kollabiert. Der Kontakt schließt am unteren Ende dieses Tropfens. Wenn Sie loslassen, springt die Kuppel zurück, jedoch mit einer geringeren Kraft als der Einrastpunkt.

Drei Zahlen definieren die Kurve:Betätigungskraft (F1), die Spitzenkraft beim Einrasten;Kontaktkraft (F2), die Kraft, wenn die Kuppel vollständig umgedreht ist und den Schaltkreis berührt; UndRückstellkraft (F3), die Kraft, mit der die Kuppel beim Loslassen zurückspringt. Das Verhältnis (F1-F2)/F1 ist das taktile Verhältnis, normalerweise ausgedrückt als Prozentsatz. Eine gut gestaltete Kuppel hat ein taktiles Verhältnis von 40–60 %. Unter 30 % fühlt es sich matschig an; Bei über 70 % ist die Kuppel laut und kann klappern.

Auswahl der richtigen Betätigungskraft

Der häufigste Fehler besteht darin, F1 aus Gewohnheit und nicht aus Anwendung auszuwählen. So denken die Ingenieure von Shanyo darüber:

• 60–160 gf:Federleicht-für Verbraucherfernbedienungen, TV-Tastaturen und tragbare Tasten. Am besten für unbehandschuhte Finger geeignet. Zu leicht für den Einsatz mit Handschuhen oder für den industriellen Einsatz.
• 180–250 gf:Universeller-Zweck, für Gamecontroller, Taschenrechner und Bürogeräte. Das beliebteste Sortiment fürKuppeln für Unterhaltungselektronik-.
• 250–350 gf:Industrie- und Automobilbereich. Wird für Lenkradschalter, Türsteuerungen und Maschinen-HMI verwendet. Dies ist der ideale Ort für die Bedienung mit Handschuhen.
• 400–500 gf:Robust-für Sicherheitsverriegelungen, Ladeanschlüsse-für Elektrofahrzeuge und Außengeräte. Diese Kuppeln haben einen kürzeren Hub und ein festeres Gefühl.

Bei medizinischen Geräten hängt die Wahl davon ab, ob der Benutzer Handschuhe trägt. Blutzuckermessgeräte und Thermopaneele ohne Handschuhe verbrauchen 160–250 gf. Infusionspumpen und chirurgische Geräte, bei denen Ärzte Handschuhe tragen, benötigen 280–350 gf. Siehe unseren Artikel überDesign einer medizinischen Tastaturfür den vollständigen Vergleich.

Durchmesser und Hub: Passend zum Kolben

Kuppeldurchmesser und Kolbenweg hängen zusammen, jedoch nicht in der von den meisten Konstrukteuren angenommenen Weise. Eine 4-mm-Kuppel bewegt sich etwa 0,15 mm; Eine 12-mm-Kuppel bewegt sich etwa 0,30 mm. Der Kolben (der Gummi- oder Silikonknopf, der die Kuppel drückt) muss so dimensioniert sein, dass er die Krone berührt, ohne über die Kuppelbeine hinauszuragen. Wenn der Kolben zu groß ist, berührt er die Beine und verändert die Kraft. Wenn es zu klein ist, wandert es aus der Mitte und verursacht eine inkonsistente Betätigung.

Allgemeine Regel: Der Kolbendurchmesser sollte 50–70 % des Kuppeldurchmessers betragen. Verwenden Sie für eine 6-mm-Kuppel einen 3-4-mm-Kolben. Verwenden Sie für eine 12-mm-Kuppel einen 6-8-mm-Kolben. Die Kolbenhöhe sollte so eingestellt werden, dass die Kuppel im Ruhezustand zu 50–70 % einrastet und Platz für das Klicken bleibt.

Für dichte Tastaturen, bei denen der Abstand zwischen den Stößeln gering ist,Kuppelplattenanordnungenmit vier -Leiterkreuz- oder Dreieckskuppeln sind oft besser als runde Kuppeln, da die Beine eine stabilere Positionierung ermöglichen. SehenAutomobil-SchnappkuppelnBeispiele für Beinkonfigurationen.

Beschichtung: Gold vs. Nickel vs. blank

Das Kuppelmaterial ist fast immer Edelstahl SUS301. Die Beschichtung auf der Kontaktseite bestimmt den Kontaktwiderstand und die Korrosionsbeständigkeit:

• Blank (keine Beschichtung):Niedrigste Kosten, Kontaktwiderstand 50-200 Ohm. Gut geeignet für Verbraucheranwendungen mit niedriger -Spannung und geringem Signal. Nicht für feuchte oder korrosive Umgebungen empfohlen.
• Vernickelt-:Kontaktwiderstand 20–50 Ohm, bessere Korrosionsbeständigkeit. Standard für Automobil- und Industrieanwendungen.
• Vergoldet-plattiert:Kontaktwiderstand unter 10 Ohm, beste Korrosions- und Verschleißfestigkeit. Erforderlich für Anwendungen in der Medizin, Luft- und Raumfahrt sowie bei Schwachsignalanwendungen.

Eine Vergoldung ist mit zusätzlichen Kosten verbunden, bei medizinischen Geräten lohnt sie sich jedoch fast immer. Der Unterschied im Kontaktwiderstand zwischen einer blanken Kuppel und einer vergoldeten Kuppel kann den Unterschied zwischen einem stabilen und einem verrauschten Sensormesswert ausmachen. Für einen tieferen Vergleich lesen SieGold vs. vernickelte Metallkuppelführung.

Toleranz: Wie eng ist eng genug?

Inländische-Kuppeln werden normalerweise auf +/-30 gf auf F1 gehalten. Die Automobilqualität beträgt +/-15 gf. Die Spezifikationen für Medizin und Luft- und Raumfahrt können bis zu +/-10 gf betragen. Eine engere Toleranz kostet mehr, ist aber wichtiger, als die meisten Designer denken. Wenn Ihr Dome F1 bei einem Nennwert von 250 gf um +/- 30 gf variiert, liegt der tatsächliche Bereich bei 220–280 gf. Ein Benutzer, der an einem kalten Morgen eine 280-gf-Kuppel drückt, wird den Unterschied bemerken und möglicherweise denken, dass die Tastatur defekt ist.

Shanyo hält Kuppeln in Automobilqualität auf +/-15 gf auf F1 über die gesamten Produktionsläufe hinweg, mit 100 % Kraftkurvenabtastung auf jeder Walze. Wir stellen jeder Lieferung Kraftkurvendiagramme zur Verfügung, damit Kunden die Charge überprüfen können.

Häufige Anwendungsfehler

Nach 22 Jahren des Stempelns von Kuppeln sehen wir immer wieder dieselben Fehler. Verwenden Sie eine 12-mm-Kuppel anstelle einer 6-mm-Kuppel: Größere Kuppeln haben mehr Hub und einen geringeren F1 pro Gramm Material. Temperatur ignorieren: Die SUS301-Kraft steigt bei -40 °C um etwa 5 % und sinkt bei 85 °C um etwa 8 %. Übersehen Sie die Koplanarität der Beine: Wenn die Kuppelbeine nicht flach auf der Schaltung liegen, wackelt die Kuppel und das Klicken fühlt sich ungleichmäßig an. Spezifizierung einer Kuppel ohne Probenahme: Eine Kraftkurve auf einem Datenblatt ist nicht dasselbe wie ein Gefühl in der Hand. Fordern Sie immer Muster an und führen Sie Ihren eigenen Betätigungstest durch, bevor Sie ein Teil genehmigen.

Zusammenarbeit mit Shanyo

Wenn Sie eine Snap-Dome für eine neue Tastatur auswählen, senden Sie uns Ihre Anwendungsanforderungen: Ziel F1, Hub, Umgebung (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Abwaschbarkeit), Schaltungstyp (FPCvs. PET vs. starre Leiterplatte) und erwartetes Volumen. Unser Technikteam wird Ihnen innerhalb von 48 Stunden drei Kuppeloptionen mit Kraftkurvendiagrammen und Mustern empfehlen. Wir liefernKuppelarrays, lose Kuppeln undSilikontastaturenintegriert mit Kuppeln für schlüsselfertige Programme.

Fordern Sie Muster über die anKontaktseite. Wir versenden Muster in der Regel innerhalb von drei Werktagen von unserem Standort in Qingdao aus.

Über Shanyo: Shanyo Precision Electronic Technology Co., Ltd. ist ein Hersteller vonMetallkuppeln, Dome-Arrays, FPC-Tastaturen, Silikontastaturen undSammelschienen aus Kupferfür Automobil-, Medizin- und Industriekunden. Besuchenwww.yo-shan.com.