1引言

1.1 课题背景及研究意义

按键开关在如今的应用是相当的广泛，不只在产品生产中，在生活中也是无所不在。例如：手机、网络电话、各类遥控器、MP3/MP4、收音机、数码相机、学习机、游戏控制键盘、微波炉、汽车仪表板、望远镜、玩具等。所以按键开关的需求量也是非常的大，而批量生产按键开关的过程中，质量检测这个环节是相当重要的，这里要用到一种仪器，叫“按键开关荷重位移曲线仪”，就是二纬坐标以X轴为行程,以Y轴为感应力的大小变化形成的曲线测试仪器，专门来测量各种开关，按键，弹片及一些带有弹性的东西。而为什么叫荷重曲线仪呢？因为仪器不单单是测试出各种需要测量的工件的力量，最主要的是可以看出开关的受力过程，整个受力过程是通过曲线来表显出来，非常直观。但是，有关荷重曲线仪的资料非常少，所以在此我选择了这个作为研究方向，为以后大家对“按键开关荷重位移曲线仪”的相关信息有参考作用。

1.2按键开关荷重位移曲线仪的发展现状

随着电子技术与控制技术的快速发展，按键开关荷重位移曲线仪也要跟上时代的步伐，从一开始只能测出OF、OD和CK值发展到现在能同时测出23个参数，有PK，CK，RPK，RLK，LK等值，可以通过设定上下限来保护仪器被压坏荷重感应器。最小显示行程也从1mm发展到现在的0.001mm，最小显示荷重也从10克精度到现在的0.01克精度，界面设定也从嵌入式发展到现在利用WINDOWS中文视窗画面设定，操作简单方便，且所有资料皆可储存（试验条件、荷重曲线图、测试结果、检查报表…等等)。

现在按键开关荷重位移曲线仪的特点：Peak Force、ReturnForce、Distance及Click率等皆可直接在图上显示数值，不须人工计算；测量曲线图由电脑记忆，可随时放大、缩小，一张A4纸可任意指定放置N个曲线图；测定项目可输入上、下限规格值，测定结果可自动判定OK或NO；可输入最大测定行程及荷重，电脑自动控制；荷重单位显示N、Ib、gf、kgf可自由切换；电脑直接列印及储存荷重-行程曲线图、检查报表（不需要方格纸，一般A4纸即可）；测试资料储存于硬盘（每一笔资料皆可储存，不限次数）；测试条件皆由电脑画面设定（含测试行程、速度、次数、空压、暂停时间等等）；检验报表抬头内容可随时修改（中英文皆可）；检验报表可自动产生，不须再作输入；检验报表可转换为Excel等文书报表格式。

按键开关荷重位移曲线仪的原理：用高精度的伺服马达保证显示行程与仪器实际走的行程一一对应；用高精度的力量传感器感应力大小的变化；并经过电脑处理得到完全准确的荷重曲线实验的仪器，由此也称全自动荷重行程曲线测试仪。

1.3 开关发展历史及发展历程

我们接触过的开关所发展的历史，大致经历了拉线、小按钮、大翘板、电子式四类。不论拉线开关、小按钮开关还是大翘板开关，都属于机械式开关，通过机械控制导体接触分断而实现开关的功能。而电子式开关，一般是以弱电信号进行控制，现在的应用也越来越广。一方面电子式开关接触到的电流极微，对用户安全有保证；另一方面电子式也较能和今后家居网络智能化系统兼容。

1.4 开关的种类与按键开关的结构

开关分为轻触开关、滑动开关、多向开关、按键开关、感应开关、拨码开关等，种类异常繁多，在各个领域里各施其职。本文主要讨论的是针对按键开关的荷重位移曲线仪，所以下面重点说说按键开关的结构原理。如图1.1按键开关结构3D立体图所示，从上到下的构件分别为：第一个是金属固定架，材质一般为不锈钢，作用是固定好按键帽与圆形金属弹片（也叫锅仔片）；第二个是按键帽，材质一般为塑料，作用是方便按键动作的操作，只需在上面一按开关即可闭合；第三个是按键开关结构里面最重要的构件，叫金属弹片（也叫锅仔片），一个按键使用的寿命的长短和质量的好坏都与锅仔片有直接关系，目前的金属弹片根据其形状主要分为四大类：圆形、十字形/四角、三角形和腰圆/椭圆，直径从3mm,4mm,5mm等常规，同时也有各种特殊规格如十字形7mm、14mm、20mm等，力度从80克到500克。图1.2所示的是三角形锅仔片的结构图。圆形锅仔片（金属弹片）是最普遍的弹片开关，按通用材质分为两种：不锈钢（SUS301/SUS304）和磷青铜（单面附银）。目前最小可以做到3MM，最大可以做到12MM，其他常用直径为：3mm-12mm。力度可做到80G-500G。因其结构较为规则，产品在冲压过程中受破坏性比较小，因此寿命能够达到较为理想状态（100万次)。

 通过对弹片进行不同程度的表面处理，能够达到不同程度的阻抗效力，依其达到阻抗力由小到大的表面处理方式依次为：不锈钢原材料，电镀镍，电镀银，电镀金。  

圆形系列锅仔片/金属弹片分为两种：无中米和有中米（中米也叫“点”—Dimple），其特点依次为：

一、无中米结构是早期常见和应用的一种，广泛应用于手机、轻触开关等精密电子仪器按键开关之内

二、有中米结构是无中米升级版，这种结构的诞生很好地解决了无米位导通不稳定时发生的各种不良现象。其外形特点表现为以无中米结构为原型的圆形弹片主界面中心位置增加一个垂直向下的凹点（也即是Dimple）。凹点的存在很好地加强了弹片与主体产品界面的接触性，从而达到了更稳定的导通效果。该产品同样被广泛应用于手机、轻触开关、遥控器、MP4、数码相机、薄膜开关等按键开关之内；第四个是按键开关的底座，决定该开关尺寸大小和框定开关的作用，底座内往往装有FPC（软性线路板）线路板，当受到按压时，弹片的中心点下凹，接触到FPC上的线路,从而形成回路，电流通过。