这种菜单按钮的工作原理是什么？

martin_cheng

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家电里面经常见到这种菜单按钮，很厚的塑料板或者玻璃板下面仅有一条弹簧！仅有一条弹簧！仅有一条弹簧！（没有回路，没有感应器）这是如何做到信号输入的？ 百思不得其解其工作原理。求大虾们科普下我这个小白哦！





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yaotongsuo

触摸弹簧

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触摸弹簧又称触摸感应弹簧、按键弹簧、接触弹簧。触摸弹簧是指专用于电容式及单片机触摸屏电器的专用弹簧按键。弹簧产品作为各大行业常用的五金零件，并不同等于【螺丝、螺母】标准件等；螺丝、螺母在所有的五金店均有销售，但是弹簧却很少，比如两个厂家，产品外表都相差无几，但是需要的弹簧尺寸、压缩弹性、拉力、扭力却截然不同。金属弹簧感应器-可用来替代固态电导式感应器，这样，PCB 的位置就可以远离复盖层，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

触摸弹簧介绍/触摸弹簧

产品名称：

触摸弹簧是指专用于电容式及单片机触摸屏电器的专用弹簧按键。触摸弹簧又称触摸感应弹簧、按键弹簧、接触弹簧。对于传统机械开关而言是一种稳健的电容式感应替代方案。采用可伸缩式触摸按键，无需更改壳模具即可实现触摸按键控制产品，触摸敏感度非常良好。

产品材料：

琴碳钢丝、低碳钢丝，高碳钢、锰钢丝，镍丝，60SizMNA，弹簧用不锈钢丝等材料。

表面镀层：

环保镍、镀无镍白K、直上金、底金、银色、青古铜、古银等。

适用范围：

适用于电磁炉，光波炉，电饼铛，消毒柜，油烟机，热水器，暧风机，洗菜机，点钞机，按摩器，电烤箱，电子酒柜，饮水机等一系列高档智能触摸小家电产品。

选型规格的要求：

触摸按键产品,请提供以下几个参数:A,圆形五金触片直径 . B,弹簧线径 . C,弹簧高度 . D,弹簧圈数. E,弹簧外径 . F,若为中空触摸按键需提供内圆直径。

相关注意事项：

弹簧产品作为各大行业常用的五金零件，并不同等于【螺丝、螺母】标准件等；螺丝、螺母在所有的五金店均有销售，但是弹簧却很少，比如两个厂家，产品外表都相差无几，但是需要的弹簧尺寸、压缩弹性、拉力、扭力却截然不同。

触摸弹簧（感应弹簧）的应用原理/触摸弹簧

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，有些应用不能在复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 的位置就可以远离复盖层，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。

触摸弹簧的电场模拟

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：

· 复盖层为无机玻璃：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复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。

手指触摸感应电容的模拟

为了明确复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，但复盖层厚度从 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。如果复盖层厚度为 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。

触摸弹簧物理尺寸的建议/触摸弹簧

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弹簧的高度应为 5 毫米或以上。超过这一范围，敏感度则不会再随着弹簧的高度增加而增强，但也不会导致性能下降；因此，电路板和复盖层之间的距离可以根据需要相应延长。如果弹簧的高度低于 5 毫米，弹性、敏感度和侧面敏感度等特性就会受到影响。对于 4 毫米厚的复盖层，为了获得最佳的弹簧灵敏度，弹簧的直径不得小于 10 毫米。在特定情况下，如果弹簧的灵敏度相对于选定的复盖层而言已经足够，则可选用直径较小的弹簧。当 FTC 的变动范围仅介于数百分之一皮法之间时，弹簧线的粗细不会对电容特性产生太大的影响。因此，弹簧线的粗细应由对弹簧所要求的强度来决定。总体来说，弹簧线的粗细应介于 0.3～1.5 毫米之间。根据模拟的中间结果，弹簧感应器的自身电容一般会大于相同直径的固态电导式感应器。当采用 CSD 方法时，可通过保护电极来加以补偿。

不同形状触摸弹簧的使用/触摸弹簧

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在实际应用中可以使用不同形状的弹簧。每种形状都有其优缺点。常见的弹簧包括圆形弹簧、变直径的圆形弹簧以及矩形弹簧等。

图1显示的是用于标准按钮的圆形弹簧，这种圆形弹簧按钮的制作非常简单，中央的空间可用于背光或其它目的。

图2显示的是敏感度更高的圆形弹簧。当复盖层接触并压下弹簧时，较宽的一头会缩进，进而形成一个固态感应器，这不仅提高了感应灵敏度，而且还允许使用更厚的复盖层。

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图3是构建滑块更好的办法是使用矩形弹簧。

把几个矩形弹簧排成一行时，就能更有效地复盖滑块感应区域。此外，矩形弹簧的宽度小于圆形弹簧，因此能构建包含更多弹簧感应器的滑块 。如前所述，弹簧有一个较高的侧面灵敏度。这种敏感度在滑块应用中是一个优势。如果复盖层较厚且使用内插法的话，在断片数量和复盖层厚度相同的情况下，由弹簧构成的滑块比固态电导式滑块具有更好的线性度。由于相邻断片电场相互重叠的情况较多，所以弹簧滑块断片信号分布的偏差更大。在使用形心算法时，不同断片间的电场分布的偏差越小，接触位置计算的线性度就越好。

触摸弹簧的更多附加功能/触摸弹簧

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利用弹簧还能开发出更多附加功能，包括：背光的使用感应器通常需要背光。用弹簧作为感应器能在内部置入 LED 用于实现统一的前面板照明。可以实现两种类型的背光照明：

一、LED 安装在板的上部可提供扩散的背光效果，

二、LED 安装在板的下部则能将光通过开口向上射出，实现聚光效果。

大范围的散射光适用于前面板图标的背光设计，而较窄的聚光适用于状态指示灯的设计。双色 LED 非常适用于许多既需要背光又需要按钮状态指示的应用。

触摸这个按钮仅能触发感应器，而按压该按钮则将同时触发感应器和机械按钮。在此情况下，只有在感应器工作时才能提供背光、提示等预备动作。在两个按钮同时触发时才能执行最终的动作。例如，在 GPS导航系统中，触摸按钮仅显示提示信息，只有按压按钮才能进行操作。

cwlee

这就是电容式感应触摸开关, 感应按键下方的电路能产生分布均匀的静电场，当我们的手指移到按键的上方时，按键表面的电容发生了改变，相关电路依据这种电容的改变来做出判断，实现预定的功能.

H-RH

按下去时塑料板是否没有明显向下移动？
6 o! g+ u1 _6 x如果没有，可能是 CapSense (手机电容式感应)。
1 e5 A& _6 l! ^6 M  A* x

martin_cheng

cwlee 发表于 2017-4-14 20:15
0 ^/ g6 F+ C. y- l+ C4 _/ n/ X这就是电容式感应触摸开关, 感应按键下方的电路能产生分布均匀的静电场，当我们的手指移到按键的上方时，按 ...

这感应也太灵敏了吧。下面这么简单的一个弹簧能产生这么强的静电场，那电压得多高呢？

martin_cheng

H-RH 发表于 2017-4-14 21:26
1 |" ~  q$ Z& F; g3 E! `  u& V按下去时塑料板是否没有明显向下移动？
1 m% ?8 u; D4 c$ |. x" a; S如果没有，可能是 CapSense (手机电容式感应)。

' p# N) j/ `# N# [7 B9 P塑料或者玻璃，刚性的，不会明显向下移动。重要的是，有款玻璃的，玻璃的厚度超过8mm，感应一样很灵敏哦。

H-RH

martin_cheng 发表于 2017-4-17 09:37
# x, E8 a: l$ X" _( S3 V: |5 e- X塑料或者玻璃，刚性的，不会明显向下移动。重要的是，有款玻璃的，玻璃的厚度超过8mm，感应一样很灵敏哦。 ...

8mm 玻璃? 不可能吧?  你的相片看只有2mm!

wanaut

感应电容大概是几PF到几十个PF的变化，通过芯片的灵敏度调整是可达到8mm的，但此时两个按键的间隔要有30mm以上，以免互相干扰

martin_cheng

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H-RH 发表于 2017-4-17 11:29
8mm 玻璃? 不可能吧?  你的相片看只有2mm!

不是图片这款，是一个对流式电暖器产品，玻璃面板是很厚的。其实那款的弹簧前面是加了一个圆形的小金属片的，估计是增加电容量的。

martin_cheng

wanaut 发表于 2017-4-17 12:46
感应电容大概是几PF到几十个PF的变化，通过芯片的灵敏度调整是可达到8mm的，但此时两个按键的间隔要有30mm以 ...

8 }7 t7 ~* P/ h( |! }! P看来这位大虾是搞产品设计的哦。

wangjb

学习了，原来是这么回事