CN101576605B - 反馈式按键寿命试验方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种反馈式按键寿命试验装置和方法，包括ECU、击打动作的电气执行单元，其特征在于还包括具有压力传感器的击打压力反馈电路、接触电阻反馈电路。ECU、击打压力反馈电路、接触电阻反馈电路、被测按键连线端构成输入反馈控制电路。ECU、电气执行单元、被测按键的连线端构成输出反馈控制电路。本发明体积小、结构简单、成本低。克服现有试验装置试验数据简单、无反馈、主观判断等缺点。试验装置具备很高的稳定性、重复性和再现性。

Description

反馈式按键寿命试验方法及装置
技术领域
本发明属于电子元器件检测技术领域，涉及按键寿命试验装置及试验方法，尤其是反馈式按键寿命试验装置及试验方法，特别适用于按键寿命评定试验.
背景技术
按键寿命试验装置是对按键质量监测的必备设备，被测按键在按键寿命试验中和试验后都不应该出现结构缺陷、电气性能下降。
现有已知按键寿命试验装置采用橡胶触头模拟手指击打被测按键，以检测按键、开关、薄膜开关、键盘按键、触控面板等开关装置的点击寿命。按键寿命试验装置仅保持产生持续稳定的击打动作，不能在按键异常情况下记录有效击打次数，不能记录试验过程中被测按键的压力值和按键接触电阻值，无法对击打按键过程中的按键异常做出试验度量，不具备反馈控制能力，按键寿命试验的数据简单，试验过程和结论存在较多的主观判断。
试验装置和方法，应具备可度量性、稳定性、可重复性和再现性。目前的按键试验装置和方法不能满足这样的要求。
发明内容
本发明公开了一种反馈式按键寿命试验装置及试验方法，以解决现有技术中按键寿命试验无法对击打按键过程中的按键异常做出试验度量，不具备反馈控制能力，按键寿命试验的数据简单，试验过程和结论存在主观判断等问题。
本发明一种反馈式按键寿命试验装置，包括单片机控制系统ECU、击打动作的电气执行单元，其特征在于：还包括击打压力反馈电路、接触电阻反馈电路。
击打压力反馈电路包括压力传感器；压力传感器的SIGN引脚与单片机控制系统ECU的RA0端子连接；接触电阻反馈电路包括恒压参考源、电阻和连接被测按键的连线端口；电阻一端与单片机控制系统ECU的RA1端子连接，一端接地；连接被测按键的连线端口一端与单片机控制系统ECU的RA1端子连接，一端与恒压参考源的Vout引脚连接；单片机控制系统ECU、击打压力反馈电路、接触电阻反馈电路、连接被测按键的连线端口构成输入反馈控制电路。
单片机控制系统ECU与电气执行单元、连接被测按键连线端口电信号连接；单片机控制系统ECU、电气执行单元、连接被测按键的连线端口构成输出反馈控制电路。
本发明反馈式按键寿命试验装置，电气执行单元包括场效应管、可调恒流源和电磁铁；电磁铁的两个端子分别接场效应管的漏极D和可调恒流源的Vout端子；ECU通过RC0端子连接场效应管的栅极G，控制电磁铁的导通与关断，ECU通过RA2端子的D/A转换模块，调整可调恒流源的输出电流。
本发明反馈式按键寿命试验装置，还包括数据存储电路和人机交互单元；数据存储电路与ECU的RC2~RC5端子连接，通过总线传递数据；人机交互单元包括键盘矩阵与显示模块；键盘矩阵端子与ECU的RB0~RD3端子相连接；显示模块的DB0~DB7端子与ECU的RD0~RD7端子相连接，实现反馈式按键寿命试验装置试验信息的显示。
本发明一种反馈式按键寿命试验方法，通过键盘矩阵和显示模块设定按键击打压力、按键频率、按键结束次数、按键击打压力范围、按键接触电阻值范围等参数；通过ECU的D/A模块，经ECU的RA2端口输出模拟电压值给可调恒流源的模拟输入端子Vin，可调恒流源由此产生稳定输出电流；根据设定频率周期，ECU的RC0端子产生控制信号控制电磁铁击打被测按键；被测按键阻值Rkey通过ECU内部A/D转换模块，转换为电压值，并换算为电阻值，计算出被测按键的接触电阻；压力传感器采集信号输出至ECU，在ECU内部实现A/D转换模块，换算为压力值，计算被测按键的击打压力；试验过程中采集的按键压力值和按键接触电阻值做为反馈控制的输入信息；电磁铁的两个端子分别接场效应管的漏极D和可调恒流源的Vout端子；ECU通过RC0端子控制场效应管的栅极G，实现电磁铁的导通与关断，ECU通过RA2的D/A转换模块，调整可调恒流源的输出电流，从而实现电磁铁击打力的调整，采用恒流方式控制电磁铁产生稳定的击打力。
因接触电阻较小，通过ECU的A/D转换模块计算被测按键的接触电阻时，要刨除掉连接导线的电阻。
试验过程中的信息通过显示模块实时显示。
数据存储电路保存数据，试验过程中实时存储被测按键的按压力数据和接触电阻数据。
本发明试验过程中采集的按键压力值和按键接触电阻值做为反馈控制的输入信息，反馈式按键寿命试验，体积小、结构简单、成本低。克服了现有按键寿命试验装置的试验数据简单、无反馈、主观判断等缺点。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明电路原理图。
图中：1击打压力反馈电路；2接触电阻反馈电路；3击打动作的电气执行单元；4单片机控制系统ECU；5数据存储电路；6人机交互单元；7被测按键；1a压力传感器；2a恒压参考源；2b电阻；3a可调恒流源；3b电磁铁；3c场效应管；5a存储模块；6a键盘矩阵；6b显示模块；7a、7b连接被测按键的连线端口。
具体实施方式
下述是本发明的一个实施例。
如图1所示，本发明一种反馈式按键寿命试验装置，包括击打压力反馈电路1、接触电阻反馈电路2、击打动作的电气执行单元3、单片机控制系统ECU 4、数据存储电路5、人机交互单元6；击打压力反馈电路1与接触电阻反馈电路2分别电信号连接单片机控制系统ECU 4，将对被测按键电阻与压力信号传递给单片机控制系统ECU 4，构成反馈信号输入电路；单片机控制系统ECU 4与击打动作的电气执行单元3电信号连接，构成反馈信号输出电路，从实现电对被测按键击打力的调整；数据存储电路5、人机交互单元6分别电信号连接单片机控制系统ECU 4，实现设定按键击打压力、按键频率、按键结束次数、按键击打压力范围、按键接触电阻值范围等参数向单片机控制系统ECU4电信号传送。
如图2所示：击打压力反馈电路1包括ELW压力传感器1a，ELW压力传感器1a的SIGN引脚与单片机控制系统ECU 4的RA0端子连接，在ECU内部实现A/D转换，并换算为压力值；击打压力反馈电路1实时检测并反馈击打压力。
接触电阻反馈电路2包括S1112恒压参考源2a、100欧姆电阻2b和连接被测按键7的连线端口7a和7b；100欧姆电阻2b一端与单片机控制系统ECU 4的RA1端子连接，一端接地；连接被测按键7的连线端口7b端与单片机控制系统ECU 4的RA1端子连接，7a端与S1112恒压参考源2a的Vout引脚连接；试验时，被测按键7阻值Rkey的两端分别接连接被测按键7的连线端口7a和7b；通过ECU内部的A/D转换为电压值，并换算为电阻值，接触电阻反馈电路实时检测并反馈被测按键7的接触电阻值；接触电阻的测量精度可以达到0.01欧姆。
单片机控制系统ECU 4、击打压力反馈电路1、接触电阻反馈电路2、连接被测按键7的连线端口7a和7b构成输入反馈控制电路。
击打动作的电气执行单元3由可调恒流源3a、电磁铁3b和STP4NK60Z场效应管3c组成；单片机控制系统ECU4与电气执行单元、连接被测按键7的连线端口7a和7b电信号连接；单片机控制系统ECU4、电气执行单元3、连接被测按键7的连线端口7a和7b构成输出反馈控制电路。电气执行单元3的电磁铁3b的两个端子分别接STP4NK60Z场效应管3c的漏极D和可调恒流源3a的Vout端子；单片机控制系统ECU 4通过RC0端子连接STP4NK60Z场效应管3c的栅极G，控制电磁铁3b的导通与关断，单片机控制系统ECU 4通过RA2端子的D/A转换模块，调整可调恒流源3a的输出电流，从而实现电磁铁3b击打力的调整；电气执行单元3确保按键过程中的压力稳定，执行击打动作。
数据存储电路5为一个32MB的S25FL032A存储模块5a，S25FL032A存储模块5a与单片机控制系统ECU 4的RC2~RC5端子连接，通过SPI总线传递数据，用来存储试验过程中的数据。
人机交互单元6包括KEY Matrix键盘矩阵6a、LCD12232液晶显示模块6b和上位机通讯接口；KEY Matrix键盘矩阵6a端子与单片机控制系统ECU4的RB0~RD3端子相连接；LCD12232液晶显示模块6b的DB0~DB7端子与单片机控制系统ECU 4的RD0~RD7端子相连接，进行反馈式按键寿命试验装置试验信息的显示，实现人机交互功能。
本发明反馈式按键寿命试验方法，通过KEY Matrix键盘矩阵6a和LCD12232液晶显示模块6b设定按键击打压力、按键频率、按键结束次数、按键击打压力范围、按键接触电阻值范围等参数；通过单片机控制系统ECU 4的D/A模块，经ECU 4的RA2端口输出模拟电压值给可调恒流源3a的模拟输入端子Vin，可调恒流源3a由此产生稳定输出电流；根据设定频率周期，ECU 4的RC0端子产生控制信号控制电磁铁3b击打被测按键7；被测按键7阻值Rkey通过ECU 4内部A/D转换模块，转换为电压值，并换算为电阻值，计算出被测按键7的接触电阻；ELW压力传感器1a采集信号输出至ECU 4，在ECU 4内部实现A/D转换模块，换算为压力值，计算被测按键7的击打压力；试验过程中采集的被测按键7压力值和被测按键7接触电阻值做为反馈控制的输入信息；电磁铁3b的两个端子分别接STP4NK60Z场效应管3c的漏极D和可调恒流源3a的Vout端子；ECU 4通过RC0端子控制STP4NK60Z场效应管3c的栅极G，实现电磁铁3b的导通与关断，ECU 4通过RA2的D/A转换模块，调整可调恒流源3a的输出电流，从而实现电磁铁3b击打力的调整，采用恒流方式控制电磁铁3b产生稳定的击打力。
因接触电阻较小，通过ECU 4的A/D转换模块计算被测按键7的接触电阻时，要去除掉连接导线的电阻。
试验过程中的信息通过LCD12232液晶显示模块6b实时显示。
数据存储电路5保存数据，试验过程中实时存储被测按键的按压力数据和接触电阻数据。
本发明实施例上述电路安装于在机械本体的平台上，采用恒流方式控制电磁铁3b产生稳定的击打力；单片机控制系统ECU 4实现了试验过程的智能控制，精确设定击打频率；试验过程中击打压力反馈电路1和接触电阻反馈电路2采集的按键压力值和按键接触电阻值做为反馈控制的输入信息，实现反馈控制的目的；数据存储电路5实现了每次按键的压力和接触电阻数据的存储功能；试验数据全程记录，并通过串行通讯传到上位机进行处理，异常状态时指示灯和声音同时警示；试验结论直观显示；本发明反馈式按键寿命试验装置和方法具备很高的稳定性、重复性和再现性。

Claims (5)

1.一种反馈式按键寿命试验装置，包括单片机控制系统ECU、击打动作的电气执行单元，还包括击打压力反馈电路、接触电阻反馈电路；击打压力反馈电路与接触电阻反馈电路分别电信号连接单片机控制系统ECU，构成反馈信号输入控制电路；单片机控制系统ECU与击打动作的电气执行单元电信号连接，构成反馈信号输出控制电路；其特征在于：击打压力反馈电路包括ELW压力传感器；ELW压力传感器的SIGN引脚与单片机控制系统ECU的RA0端子连接；接触电阻反馈电路包括恒压参考源、电阻和连接被测按键的连线端口；电阻一端与单片机控制系统ECU的RA1端子连接，一端接地；连接被测按键的连线端口一端与单片机控制系统ECU的RA1端子连接，一端与恒压参考源的Vout引脚连接；单片机控制系统ECU、击打压力反馈电路、接触电阻反馈电路构成反馈信号输入控制电路；单片机控制系统ECU与电气执行单元、连接被测按键的连线端口电信号连接；单片机控制系统ECU、电气执行单元、连接被测按键的连线端口构成反馈信号输出控制电路；
电气执行单元包括场效应管、可调恒流源和电磁铁；电磁铁的两个端子分别接场效应管的漏极D和可调恒流源的Vout端子；单片机控制系统ECU通过RC0端子连接场效应管的栅极G，控制电磁铁的导通与关断，单片机控制系统ECU通过RA2端子的D/A转换模块，调整可调恒流源的输出电流。
2.根据权利要求1所述的反馈式按键寿命试验装置，其特征在于：还包括数据存储电路和人机交互单元；数据存储电路与单片机控制系统ECU的RC2～RC5端子连接，通过总线传递数据；人机交互单元包括键盘矩阵与LCD12232液晶显示模块；键盘矩阵端子与单片机控制系统ECU的RB0～RB3端子相连接；LCD12232液晶显示模块的DB0～DB7端子与单片机控制系统ECU的RD0～RD7端子相连接。
3.一种反馈式按键寿命试验方法，其特征在于：被测按键阻值Rkey通过单片机控制系统ECU内部A/D转换模块，转换为电压值，并换算为电阻值，计算出被测按键的接触电阻；ELW压力传感器采集信号输出至单片机控制系统ECU，在单片机控制系统ECU内部实现A/D转换，换算为压力值，计算被测按键的击打压力；试验过程中采集的按键压力值和按键接触电阻值做为反馈控制的输入信息；电磁铁的两个端子分别接场效应管的漏极D和可调恒流源的Vout端子；单片机控制系统ECU通过RC0端子控制场效应管的栅极G，实现电磁铁的导通与关断，单片机控制系统ECU通过RA2的D/A转换模块，调整可调恒流源的输出电流，从而实现电磁铁击打力的调整。
4.根据权利要求3所述的反馈式按键寿命试验方法，其特征在于：通过单片机控制系统ECU的A/D转换模块计算被测按键的接触电阻时，去除掉连接导线的电阻。
5.根据权利要求4所述的反馈式按键寿命试验方法，其特征在于：通过键盘矩阵和LCD12232液晶显示模块设定按键击打压力、按键频率、按键结束次数、按键击打压力范围、按键接触电阻值范围参数；通过单片机控制系统ECU的D/A模块，经单片机控制系统ECU的RA2端口输出模拟电压值给可调恒流源的模拟输入端子Vin，可调恒流源由此产生稳定输出电流；根据设定频率周期，单片机控制系统ECU的RC0端子产生控制信号控制电磁铁击打被测按键；数据存储电路保存数据；试验过程中的信息通过LCD12232液晶显示模块实时显示。
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