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觸摸彈簧的原理有哪些?

2020-02-14 16:15:00

應用原理:

利用彈簧構建電容式感應器電--容式感應相對于傳統機械開關而言是一種穩健的替代方案。不過,有些應用不能在覆蓋層下直接安置印刷電路板,也不能將印制電路板連接到設備外殼上。  這類應用包括爐灶、洗衣機、電冰箱、微波爐等家用電器以及收音機、電視調諧器、控制面板、座位上的乘員檢測系統等各種車輛電子裝置。

金屬彈簧感應器-可用來替代固態電導式感應器,這樣,PCB 的位置就可以遠離覆蓋層,并能在震動強烈或溫度急劇變化的工作條件下提供可靠的感應器連接。此外,彈簧還可提供背光照明、融合機械和電容按鈕等其它功能。

電場模擬

為了對比觸摸彈簧感應器與固態電導式感應器之間的行為,必須要對相關對象的電場進行建模。在對固態電導式感應器和彈簧感應器建模時,我們假定以下情況:

· 覆蓋層為無機玻璃:相對介電常數 e = 4.2;厚度 = 4 mm。

· 將手指建模為金屬橢圓體:高度 = 20 mm;直徑 = 10 mm。

· 固態電導式感應器為固態金屬環:直徑 = 10 mm;厚度 = 0.1 mm。

· 彈簧感應器用中空的金屬圓筒建模:高度 = 20 mm;直徑 = 10 mm;金屬厚度 = 1mm。

彈簧的靈敏度稍優于含有較厚覆蓋層的固態電導式感應器,因為彈簧感應器能形成較大的電場。

觸摸彈簧

電容模擬

為了明確覆蓋層厚度對手指觸摸增加電容 (FTC) 的影響,我們仍用相同的固態電導式感應器和彈簧感應模擬器進行建模,但覆蓋層厚度從 1 毫米增加到了 10 毫米。

此外,為了明確彈簧的物理尺寸,FTC 的相關性將根據其高度、直徑和彈簧線粗細等參數進行建模。當手指放在感應器上時,彈簧和固態電導式感應器的靈敏度相同。當手指位置稍偏感應器中心時,這兩種感應器的靈敏度都會下降,但彈簧感應器的靈敏度略強于電導式感應器。手指放置位置偏離時,彈簧感應器上信號較強是彈簧感應器的一大優勢,尤其是在滑塊應用),這種優勢則更加明顯。如果覆蓋層厚度為 2 毫米或更厚,彈簧感應器的靈敏度會更高。更適于獲得電容特性的彈簧物理尺寸。

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