專利名稱：反饋式按鍵壽命試驗方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于電子元器件檢測技術領域，涉及按鍵壽命試驗裝置及試驗方法，尤其 是反饋式按鍵壽命試驗裝置及試驗方法，特別適用于按鍵壽命評定試驗.
背景技術：
按鍵壽命試驗裝置是對按鍵質量監測的必備設備，被測按鍵在按鍵壽命試驗中和 試驗后都不應該出現結構缺陷、電氣性能下降。
現有已知按鍵壽命試驗裝置采用橡膠觸頭模擬手指擊打被測按鍵，以檢測按鍵、開 關、薄膜開關、鍵盤按鍵、觸控面板等開關裝置的點擊壽命。按鍵壽命試驗裝置僅保 持產生持續穩定的擊打動作，不能在按鍵異常情況下記錄有效擊打次數，不能記錄試 驗過程中被測按鍵的壓力值和按鍵接觸電阻值，無法對擊打按鍵過程中的按鍵異常做 出試驗度量，不具備反饋控制能力，按鍵壽命試驗的數據簡單，試驗過程和結論存在 較多的主觀判斷。
試驗裝置和方法，應具備可度量性、穩定性、可重復性和再現性。目前的按鍵試 驗裝置和方法不能滿足這樣的要求。
發明內容
本發明公開了一種反饋式按鍵壽命試驗裝置及試驗方法，以解決現有技術中按鍵 壽命試驗無法對擊打按鍵過程中的按鍵異常做出試驗度量，不具備反饋控制能力，按 鍵壽命試驗的數據簡單，試驗過程和結論存在主觀判斷等問題。
本發明一種反饋式按鍵壽命試驗裝置，包括單片機控制系統ECU、擊打動作的電氣
執行單元，其特征在于還包括擊打壓力反饋電路、接觸電阻反饋電路。
擊打壓力反饋電路包括壓力傳感器；壓力傳感器的SIGN引腳與單片機控制系統 ECU的RAO端子連接；接觸電阻反饋電路包括恒壓參考源、電阻和連接被測按鍵的連線 端口；電阻一端與單片機控制系統ECU的RA1端子連接， 一端接地；連接被測按鍵的 連線端口一端與單片機控制系統ECU的RA1端子連接， 一端與恒壓參考源的Vout引腳 連接；單片機控制系統ECU、擊打壓力反饋電路、接觸電阻反饋電路、連接被測按鍵的 連線端口構成輸入反饋控制電路。
單片機控制系統ECU與電氣執行單元、連接被測按鍵連線端口電信號連接；單片機控制系統ECU、電氣執行單元、連接被測按鍵的連線端口構成輸出反饋控制電路。
本發明反饋式按鍵壽命試驗裝置，電氣執行單元包括場效應管、可調恒流源和電 磁鐵；電磁鐵的兩個端子分別接場效應管的漏極D和可調恒流源的Vout端子；ECU通 過RC0端子連接場效應管的柵極G，控制電磁鐵的導通與關斷，ECU通過RA2端子的D/A 轉換模塊，調整可調恒流源的輸出電流。
本發明反饋式按鍵壽命試驗裝置，還包括數據存儲電路和人機交互單元；數據存 儲電路與ECU的RC2^RC5端子連接，通過總線傳遞數據；人機交互單元包括鍵盤矩陣 與顯示模塊；鍵盤矩陣端子與ECU的RB0 RD3端子相連接；顯示模塊的DB(TDB7端子 與ECU的RD0 RD7端子相連接，實現反饋式按鍵壽命試驗裝置試驗信息的顯示。
本發明一種反饋式按鍵壽命試驗方法，通過鍵盤矩陣和顯示模塊設定按鍵擊打壓 力、按鍵頻率、按鍵結束次數、按鍵擊打壓力范圍、按鍵接觸電阻值范圍等參數；通 過ECU的D/A模塊，經ECU的RA2端口輸出模擬電壓值給可調恒流源的模擬輸入端子 Vin，可調恒流源由此產生穩定輸出電流；根據設定頻率周期，ECU的RCO端子產生控 制信號控制電磁鐵擊打被測按鍵；被測按鍵阻值Rkey通過ECU內部A/D轉換模塊，轉 換為電壓值，并換算為電阻值，計算出被測按鍵的接觸電阻；壓力傳感器采集信號輸 出至ECU，在ECU內部實現A/D轉換模塊，換算為壓力值，計算被測按鍵的擊打壓力； 試驗過程中采集的按鍵壓力值和按鍵接觸電阻值做為反饋控制的輸入信息；電磁鐵的 兩個端子分別接場效應管的漏極D和可調恒流源的Vout端子；ECU通過RCO端子控制 場效應管的柵極G，實現電磁鐵的導通與關斷，ECU通過RA2的D/A轉換模塊，調整可 調恒流源的輸出電流，從而實現電磁鐵擊打力的調整，采用恒流方式控制電磁鐵產生 穩定的擊打力。
因接觸電阻較小，通過ECU的A/D轉換模塊計算被測按鍵的接觸電阻時，要刨除 掉連接導線的電阻。
試驗過程中的信息通過顯示模塊實時顯示。
數據存儲電路保存數據，試驗過程中實時存儲被測按鍵的按壓力數據和接觸電阻 數據。
本發明試驗過程中采集的按鍵壓力值和按鍵接觸電阻值做為反饋控制的輸入信 息，反饋式按鍵壽命試驗，體積小、結構簡單、成本低。克服了現有按鍵壽命試驗裝 置的試驗數據簡單、無反饋、主觀判斷等缺點。
圖1為本發明結構示意圖。 圖2為本發明電路原理圖。
圖中1擊打壓力反饋電路；2接觸電阻反饋電路；3擊打動作的電氣執行單元； 4單片機控制系統ECU; 5數據存儲電路；6人機交互單元；7被測按鍵；la壓力傳感 器；2a恒壓參考源；2b電阻；3a可調恒流源；3b電磁鐵；3c場效應管；5a存儲模
塊；6a鍵盤矩陣；6b顯示模塊；7a、 7b連接被測按鍵的連線端口。
具體實施例方式
下述是本發明的一個實施例。
如圖1所示，本發明一種反饋式按鍵壽命試驗裝置，包括擊打壓力反饋電路l、接
觸電阻反饋電路2、擊打動作的電氣執行單元3、單片機控制系統ECU 4、數據存儲電 路5、人機交互單元6;擊打壓力反饋電路1與接觸電阻反饋電路2分別電信號連接單 片機控制系統ECU4，將對被測按鍵電阻與壓力信號傳遞給單片機控制系統ECU 4，構 成反饋信號輸入電路；單片機控制系統ECU 4與擊打動作的電氣執行單元3電信號連 接，構成反饋信號輸出電路，從實現電對被測按鍵擊打力的調整；數據存儲電路5、人 機交互單元6分別電信號連接單片機控制系統ECU4，實現設定按鍵擊打壓力、按鍵頻 率、按鍵結束次數、按鍵擊打壓力范圍、按鍵接觸電阻值范圍等參數向單片機控制系 統ECU4電信號傳送。
如圖2所示擊打壓力反饋電路1包括ELW壓力傳感器la, ELW壓力傳感器la的 SIGN引腳與單片機控制系統ECU 4的RAO端子連接，在ECU內部實現A/D轉換，并換算 為壓力值；擊打壓力反饋電路1實時檢測并反饋擊打壓力。
接觸電阻反饋電路2包括S1112恒壓參考源2a、 100歐姆電阻2b和連接被測按鍵 7的連線端口 7a和7b; 100歐姆電阻2b —端與單片機控制系統ECU 4的RA1端子連接， 一端接地；連接被測按鍵7的連線端口 7b端與單片機控制系統ECU 4的RA1端子連接， 7a端與S1112恒壓參考源2a的Vout引腳連接；試驗時，被測按鍵7阻值Rkey的兩端 分別接連接被測按鍵7的連線端口 7a和7b;通過ECU內部的A/D轉換為電壓值，并換 算為電阻值，接觸電阻反饋電路實時檢測并反饋被測按鍵7的接觸電阻值；接觸電阻 的測量精度可以達到0. 01歐姆。
單片機控制系統ECU 4、擊打壓力反饋電路l、接觸電阻反饋電路2、連接被測按
6鍵7的連線端口 7a和7b構成輸入反饋控制電路。
擊打動作的電氣執行單元3由可調恒流源3a、電磁鐵3b和STP4NK60Z場效應管 3c組成；單片機控制系統ECU4與電氣執行單元、連接被測按鍵7的連線端口7a和7b 電信號連接；單片機控制系統ECU4、電氣執行單元3、連接被測按鍵7的連線端口 7a 和7b構成輸出反饋控制電路。電氣執行單元3的電磁鐵3b的兩個端子分別接 STP4NK60Z場效應管3c的漏極D和可調恒流源3a的Vout端子；單片機控制系統ECU 4 通過RC0端子連接STP4NK60Z場效應管3c的柵極G，控制電磁鐵3b的導通與關斷，單 片機控制系統ECU 4通過RA2端子的D/A轉換模塊，調整可調恒流源3a的輸出電流， 從而實現電磁鐵3b擊打力的調整；電氣執行單元3確保按鍵過程中的壓力穩定，執行 擊打動作。
數據存儲電路5為一個32MB的S25FL032A存儲模塊5a， S25FL032A存儲模塊5a 與單片機控制系統ECU 4的RC2 RC5端子連接，通過SPI總線傳遞數據，用來存儲試 驗過程中的數據。
人機交互單元6包括KEY Matrix鍵盤矩陣6a、 LCD12232液晶顯示模塊6b和上位 機通訊接口 ； KEY Matrix鍵盤矩陣6a端子與單片機控制系統ECU4的RB0 RD3端子相 連接；LCD12232液晶顯示模塊6b的DB0 DB7端子與單片機控制系統ECU 4的RD0 RD7 端子相連接，進行反饋式按鍵壽命試驗裝置試驗信息的顯示，實現人機交互功能。
本發明反饋式按鍵壽命試驗方法，通過KEY Matrix鍵盤矩陣6a和LCD12232液晶 顯示模塊6b設定按鍵擊打壓力、按鍵頻率、按鍵結束次數、按鍵擊打壓力范圍、按鍵 接觸電阻值范圍等參數；通過單片機控制系統ECU 4的D/A模塊，經ECU 4的RA2端 口輸出模擬電壓值給可調恒流源3a的模擬輸入端子Vin，可調恒流源3a由此產生穩定 輸出電流；根據設定頻率周期，ECU 4的RC0端子產生控制信號控制電磁鐵3b擊打被 測按鍵7;被測按鍵7阻值Rkey通過ECU 4內部A/D轉換模塊，轉換為電壓值，并換 算為電阻值，計算出被測按鍵7的接觸電阻;ELW壓力傳感器la采集信號輸出至ECU 4， 在ECU 4內部實現A/D轉換模塊，換算為壓力值，計算被測按鍵7的擊打壓力；試驗 過程中采集的被測按鍵7壓力值和被測按鍵7接觸電阻值做為反饋控制的輸入信息； 電磁鐵3b的兩個端子分別接STP4NK60Z場效應管3c的漏極D和可調恒流源3a的Vout 端子；ECU 4通過RCO端子控制STP4NK60Z場效應管3c的柵極G，實現電磁鐵3b的導 通與關斷，ECU 4通過RA2的D/A轉換模塊，調整可調恒流源3a的輸出電流，從而實現電磁鐵3b擊打力的調整，采用恒流方式控制電磁鐵3b產生穩定的擊打力。
因接觸電阻較小，通過ECU 4的A/D轉換模塊計算被測按鍵7的接觸電阻時，要
去除掉連接導線的電阻。
試驗過程中的信息通過LCD12232液晶顯示模塊6b實時顯示。
數據存儲電路5保存數據，試驗過程中實時存儲被測按鍵的按壓力數據和接觸電
阻數據。
本發明實施例上述電路安裝于在機械本體的平臺上，采用恒流方式控制電磁鐵3b 產生穩定的擊打力；單片機控制系統ECU 4實現了試驗過程的智能控制，精確設定擊 打頻率；試驗過程中擊打壓力反饋電路1和接觸電阻反饋電路2采集的按鍵壓力值和 按鍵接觸電阻值做為反饋控制的輸入信息，實現反饋控制的目的；數據存儲電路5實 現了每次按鍵的壓力和接觸電阻數據的存儲功能；試驗數據全程記錄，并通過串行通 訊傳到上位機進行處理，異常狀態時指示燈和聲音同時警示；試驗結論直觀顯示；本 發明反饋式按鍵壽命試驗裝置和方法具備很高的穩定性、重復性和再現性。
權利要求
1、一種反饋式按鍵壽命試驗裝置，包括單片機控制系統ECU、擊打動作的電氣執行單元，其特征在于還包括擊打壓力反饋電路、接觸電阻反饋電路；擊打壓力反饋電路與接觸電阻反饋電路分別電信號連接單片機控制系統ECU，構成反饋信號輸入控制電路；單片機控制系統ECU與擊打動作的電氣執行單元電信號連接，構成反饋信號輸出控制電路。
2、 根據權利要求1所述的反饋式按鍵壽命試驗裝置，其特征在于擊打壓力反饋電路包括壓力傳感器；壓力傳感器的SIGN引腳與單片機控 制系統ECU的RAO端子連接；接觸電阻反饋電路包括恒壓參考源、電阻和 連接被測按鍵的連線端口 ；電阻一端與單片機控制系統ECU的RA1端子連 接， 一端接地；連接被測按鍵的連線端口一端與單片機控制系統ECU的RA1 端子連接， 一端與恒壓參考源的Vout引腳連接；單片機控制系統ECU、擊 打壓力反饋電路、接觸電阻反饋電路、連接被測按鍵的連線端口構成反饋 信號輸入控制電路；單片機控制系統ECU與電氣執行單元、連接被測按鍵 的連線端口電信號連接；單片機控制系統ECU、電氣執行單元、連接被測 按鍵的連線端口構成反饋信號輸出控制電路。
3、 根據權利要求1所述的反饋式按鍵壽命試驗裝置，其特征在于-電氣執行單元包括場效應管、可調恒流源和電磁鐵；電磁鐵的兩個端子分 別接場效應管的漏極D和可調恒流源的Vout端子；ECU通過RCO端子連接 場效應管的柵極G，控制電磁鐵的導通與關斷，ECU通過RA2端子的D/A 轉換模塊，調整可調恒流源的輸出電流。
4、 根據權利要求1、 2所述的反饋式按鍵壽命試驗裝置，其特征在于 還包括數據存儲電路和人機交互單元；數據存儲電路與ECU的RC2 RC5端 子連接，通過總線傳遞數據；人機交互單元包括鍵盤矩陣與顯示模塊；鍵盤矩陣端子與ECU的RB0 RD3端子相連接；顯示模塊的DB(TDB7端子與ECU 的RD(TRD7端子相連接。
5、 一種反饋式按鍵壽命試驗方法，其特征在于被測按鍵阻值Rkey通過ECU內部A/D轉換模塊，轉換為電壓值，并換算為電阻值，計算出被 測按鍵的接觸電阻；壓力傳感器采集信號輸出至ECU，在ECU內部實現A/D 轉換模塊，換算為壓力值，計算被測按鍵的擊打壓力；試驗過程中采集的 按鍵壓力值和按鍵接觸電阻值做為反饋控制的輸入信息；電磁鐵的兩個端 子分別接場效應管的漏極D和可調恒流源的Vout端子；ECU通過RCO端子 控制場效應管的柵極G，實現電磁鐵的導通與關斷，ECU通過RA2的D/A 轉換模塊，調整可調恒流源的輸出電流，從而實現電磁鐵擊打力的調整。
6、 根據權利要求5所述的反饋式按鍵壽命試驗方法，其特征在于 通過ECU的A/D轉換模塊計算被測按鍵的接觸電阻時，去除掉連接導線的
7、 根據權利要求5所述的反饋式按鍵壽命試驗方法，其特征在于 通過鍵盤矩陣和顯示模塊設定按鍵擊打壓力、按鍵頻率、按鍵結束次數、 按鍵擊打壓力范圍、按鍵接觸電阻值范圍參數；通過ECU的D/A模塊，經 ECU的RA2端口輸出模擬電壓值給可調恒流源的模擬輸入端子Vin，可調 恒流源由此產生穩定輸出電流；根據設定頻率周期，ECU的RCO端子產生 控制信號控制電磁鐵擊打被測按鍵；數據存儲電路保存數據；試驗過程中 的信息通過顯示模塊實時顯示。
全文摘要
本發明公開一種反饋式按鍵壽命試驗裝置和方法，包括ECU、擊打動作的電氣執行單元，其特征在于還包括具有壓力傳感器的擊打壓力反饋電路、接觸電阻反饋電路。ECU、擊打壓力反饋電路、接觸電阻反饋電路、被測按鍵連線端構成輸入反饋控制電路。ECU、電氣執行單元、被測按鍵的連線端構成輸出反饋控制電路。本發明體積小、結構簡單、成本低。克服現有試驗裝置試驗數據簡單、無反饋、主觀判斷等缺點。試驗裝置具備很高的穩定性、重復性和再現性。
文檔編號G01M99/00GK101576605SQ20091006710
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者鑫 王, 楊 董, 邊增遠, 陳兆瑩, 韓潤哲 申請人:長春啟明車載電子有限公司