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触摸弹簧(感应弹簧)的应用原理

来源:  发布时间:2018-04-27   点击量:487

利用弹簧构建电容式感应器电--容式感应相对于传统机械开关而言是一种稳健的替代方案。不过,有些应用不能在覆盖层下直接安置印刷电路板,也不能将印制电路板连接到设备外壳上。这类应用包括炉灶、洗衣机、电冰箱、微波炉等家用电器以及收音机、电视调谐器、控制面板、座位上的乘员检测系统等各种车辆电子装置。

金属弹簧感应器-可用来替代固态电导式感应器,这样,PCB 的位置就可以远离覆盖层,并能在震动强烈或温度急剧变化的工作条件下提供可靠的感应器连接。此外,弹簧还可提供背光照明、融合机械和电容按钮等其它功能。

电场模拟

为了对比弹簧感应器与固态电导式感应器之间的行为,必须要对相关对象的电场进行建模。在对固态电导式感应器和弹簧感应器建模时,我们假定以下情况:

· 覆盖层为无机玻璃:相对介电常数 e = 4.2;厚度 = 4 mm。

· 将手指建模为金属椭圆体:高度 = 20 mm;直径 = 10 mm。

· 固态电导式感应器为固态金属环:直径 = 10 mm;厚度 = 0.1 mm。

· 弹簧感应器用中空的金属圆筒建模:高度 = 20 mm;直径 = 10 mm;金属厚度 = 1mm。

弹簧的灵敏度稍优于含有较厚覆盖层的固态电导式感应器,因为弹簧感应器能形成较大的电场。

电容模拟

为了明确覆盖层厚度对手指触摸增加电容 (FTC) 的影响,我们仍用相同的固态电导式感应器和弹簧感应模拟器进行建模,但覆盖层厚度从 1 毫米增加到了 10 毫米。

此外,为了明确弹簧的最佳物理尺寸,FTC 的相关性将根据其高度、直径和弹簧线粗细等参数进行建模。当手指放在感应器上时,弹簧和固态电导式感应器的灵敏度相同。当手指位置稍偏感应器中心时,这两种感应器的灵敏度都会下降,但弹簧感应器的灵敏度略强于电导式感应器。手指放置位置偏离时,弹簧感应器上信号较强是弹簧感应器的一大优势,尤其是在滑块应用),这种优势则更加明显。如果覆盖层厚度为 2 毫米或更厚,弹簧感应器的灵敏度会更高。更适于获得最佳电容特性的弹簧物理尺寸。

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