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    磐石測控:按鍵的【力量-行程】曲線圖 詳解

    發布時間:2018-05-10 17:31:00

    如果你曾經研究過按鍵,你應該看過下面這個圖表,這是一個按鍵的【力量-行程】曲線圖,橫軸(X)代表行程,也就是按鍵下壓的距離,縱軸(Y)代表力量,表示需要使用多少力量來按壓按鍵,整個圖表可用來表示當我們按下一個按鍵時,按鍵因為承受【力量】變化與按鍵下降的相對應【行程】距離圖。


    參考曲線箭頭的方向及數字順序,當按鍵在未受力的狀態時,曲線停留在原點的位置(左下角),當按鍵開始受力下降時,曲線往右上方開始移動,所受到的力量越大往下的行程就越大,按鍵下降的距離也就越多,當到達F1】頂點時稱之為【Actuation Force】或【Peak Force (峰值力),這是按鍵斜壁(Web)所能承受的最大力量。

    過了這個【點1】之后,按鍵所能承受的力量就突然往下急掉,這是因為按鍵的斜壁開始彎曲而承受不住按壓的力量,使得按鍵急速下降直至接觸到底板F2】,稱之為【Make Force】或【Contact Force (接觸力),這時按鍵與電路板接觸啟動電路開關,這時如果繼續施力,力量則會快速的上升,但按鍵卻壓不太下去(行程很短),這是因為按鍵的行程幾乎已經結束,繼續施加的力量只在壓縮橡膠(Silicone)而已,所以End Force理論上可以無限大。

    當施加在按鍵上的力量開始松開時,會先釋放原先壓縮在橡膠上的力量,直至F3】稱為【Rebound Force】或【Return Force (回彈力),回到按鍵與底板剛好接觸的地方。

    過了【點3】之后按鍵開始反彈,會感覺到有一股反彈的力量,越來越大,直到按鍵斜壁不再彎曲為止,到了F4】稱為【Return Peak Force (回彈峰力),過了這個點之后,按鍵的反彈力幾乎成線性的越來越小,直至回到原點。

    另外,我們在感覺按鍵好不好按,就是根據這個曲線來定義的。一般來說,我們會定義按鍵的【峰值力(Peak Force)】大小,及【峰值力與接觸力(Contact Force)的比值 (ratio)】,這個比值通稱為 Click Ratio  Snap Ratio (按鍵壓力比),另外 按鍵下降的【Stroke(行程)】距離多寡也會影響。

    峰值力(Peak Force) 的大小

     F1 (Peak Force) 的力量太大時(超過200g),按鍵按起來會覺得硬硬的;相對的,當 F1 (Peak Force) 的力量太小時(小于40g),按鍵按起來就會覺得很輕、很軟。

    習慣上,需要常常操作按鍵的產品,我們會設計比較小的F1,這樣才不會讓連續敲擊按鍵的人一直出很大的力氣而覺得累;對于較不常使用按鍵的產品,我們會設計比較大的F1,因為觸感比較好,但較不好按。

    不同產品別通常會有不同的F1設計值,比如說小型計算器(Calculator) F1 就只有約 3080g 左右,而一般的電話按鈕則約在 70200g 之間,計算機鍵盤則在 4090g 之間。

    按鍵壓力比(Click ratio or Snap ratio)

    按鍵的感覺好不好還要取決于 F2 (Contact Force) 的大小,但一般我們不會直接定義 F2,而是定義F1  F2 的比值,按鍵壓力比(Click ratio or Snap ratio),其定義如下: 

    通常這個比值(ratio)會落在 0.40.65 之間。

    按鍵行程(Stroke)

     

           按鍵的行程(Travel)距離也會影響到按鍵的感覺,行程太短表示手指一接觸到按鍵后馬上就頂到底了(到達接觸點),手指頭會馬上感覺受到沖擊,多按幾下后手指頭可能就會有麻痹感;而行程太長則會讓人感覺怎么按鍵按了這么久還沒到底。

           既然按鍵是要給人類使用的,而人類的手指頭基于手指的長度而有一定的活動距離,所以橡膠按鍵的行程距離也要考慮手指頭這個因素,一般我們會設計電話按鍵的行程距離在 0.81.2mm 之間,而計算機鍵盤則會設計在 2.04.0mm 之間。

    橡膠按鍵的【力量-行程】曲線圖原文鏈接
    http://www.researchmfg.com/2010/12/rubber-keypad-force-stroke-diagram/


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