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磐石测控:按键的【力量-行程】曲线图 详解

发布时间:2018-05-10 17:31:00

如果你曾经研究过按键,你应该看过下面这个图表,这是一个按键的【力量-行程】曲线图,横轴(X)代表行程,也就是按键下压的距离,纵轴(Y)代表力量,表示需要使用多少力量来按压按键,整个图表可用来表示当我们按下一个按键时,按键因为承受【力量】变化与按键下降的相对应【行程】距离图。


参考曲线箭头的方向及数字顺序,当按键在未受力的状态时,曲线停留在原点的位置(左下角),当按键开始受力下降时,曲线往右上方开始移动,所受到的力量越大往下的行程就越大,按键下降的距离也就越多,当到达F1】顶点时称之为【Actuation Force】或【Peak Force (峰值力),这是按键斜壁(Web)所能承受的最大力量。

过了这个【点1】之后,按键所能承受的力量就突然往下急掉,这是因为按键的斜壁开始弯曲而承受不住按压的力量,使得按键急速下降直至接触到底板F2】,称之为【Make Force】或【Contact Force (接触力),这时按键与电路板接触启动电路开关,这时如果继续施力,力量则会快速的上升,但按键却压不太下去(行程很短),这是因为按键的行程几乎已经结束,继续施加的力量只在压缩橡胶(Silicone)而已,所以End Force理论上可以无限大。

当施加在按键上的力量开始松开时,会先释放原先压缩在橡胶上的力量,直至F3】称为【Rebound Force】或【Return Force (回弹力),回到按键与底板刚好接触的地方。

过了【点3】之后按键开始反弹,会感觉到有一股反弹的力量,越来越大,直到按键斜壁不再弯曲为止,到了F4】称为【Return Peak Force (回弹峰力),过了这个点之后,按键的反弹力几乎成线性的越来越小,直至回到原点。

另外,我们在感觉按键好不好按,就是根据这个曲线来定义的。一般来说,我们会定义按键的【峰值力(Peak Force)】大小,及【峰值力与接触力(Contact Force)的比值 (ratio)】,这个比值通称为 Click Ratio  Snap Ratio (按键压力比),另外 按键下降的【Stroke(行程)】距离多寡也会影响。

峰值力(Peak Force) 的大小

 F1 (Peak Force) 的力量太大时(超过200g),按键按起来会觉得硬硬的;相对的,当 F1 (Peak Force) 的力量太小时(小于40g),按键按起来就会觉得很轻、很软。

习惯上,需要常常操作按键的产品,我们会设计比较小的F1,这样才不会让连续敲击按键的人一直出很大的力气而觉得累;对于较不常使用按键的产品,我们会设计比较大的F1,因为触感比较好,但较不好按。

不同产品别通常会有不同的F1设计值,比如说小型计算器(Calculator) F1 就只有约 3080g 左右,而一般的电话按钮则约在 70200g 之间,计算机键盘则在 4090g 之间。

按键压力比(Click ratio or Snap ratio)

按键的感觉好不好还要取决于 F2 (Contact Force) 的大小,但一般我们不会直接定义 F2,而是定义F1  F2 的比值,按键压力比(Click ratio or Snap ratio),其定义如下: 

通常这个比值(ratio)会落在 0.40.65 之间。

按键行程(Stroke)

 

       按键的行程(Travel)距离也会影响到按键的感觉,行程太短表示手指一接触到按键后马上就顶到底了(到达接触点),手指头会马上感觉受到冲击,多按几下后手指头可能就会有麻痹感;而行程太长则会让人感觉怎么按键按了这么久还没到底。

       既然按键是要给人类使用的,而人类的手指头基于手指的长度而有一定的活动距离,所以橡胶按键的行程距离也要考虑手指头这个因素,一般我们会设计电话按键的行程距离在 0.81.2mm 之间,而计算机键盘则会设计在 2.04.0mm 之间。

橡胶按键的【力量-行程】曲线图原文链接
http://www.researchmfg.com/2010/12/rubber-keypad-force-stroke-diagram/


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