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一种薄膜脚踏压力开关及其制作方法与流程

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-18 02:35:40    浏览次数:13
导读

  当今在许多电子产品中广泛采用了用脚踏式压力开关作为控制器的电子产品,如:老人驾驶电动车,电动平衡车和电动残疾人车等。目前这类产品的开关结构复杂,操作困难,制造成本较高。  为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种薄膜脚踏压力开关及其制作方法,结构简单,操作方便而且成本低。  一种薄膜脚踏

  当今在许多电子产品中广泛采用了用脚踏式压力开关作为控制器的电子产品,如:老人驾驶电动车,电动平衡车和电动残疾人车等。目前这类产品的开关结构复杂,操作困难,制造成本较高。

  为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种薄膜脚踏压力开关及其制作方法,结构简单,操作方便而且成本低。

  一种薄膜脚踏压力开关,包括开关以及操控所述开关开启或关闭的控制器,所述开关从上至下依次包括上基板、上导电层、绝缘层、下导电层和下基板,所述上导电层设置于所述上基板上,所述下导电层设置于所述下基板上,所述上导电层和所述下导电层形成所述开关的正极和负极。

  进一步地,还包括设置于在所述开关外部的插头,所述插头用于接通所述开关和所述控制器,所述插头与所述开关的上导电层和下导电层相连。

  进一步地,所述上基板和下基板之间通过紧固件相连接,所述紧固件设置于所述上导电层和所述下导电层的外侧,所述上基板和所述下基板均采用PET板。

  进一步地,所述上导电层为银浆层,所述下导电层为碳浆层,所述绝缘层由多个绝缘凸粒构成,且所述多个绝缘凸粒设置于所述碳浆层上。

  S2,烘干:将步骤S1中的网车送入烘箱内烘烤至少30分钟,烘箱温度设置为120-200℃,待网车上的基板尺寸稳定后推出网车,静置待所述基板降至室温;

  S3,刷导电层:选取步骤S2中的一块基板作为上基板,并将所述上基板固定在丝网印刷机,通过所述丝网印刷机在所述上基板上印刷一层银浆,然后重复上述操作选取下基板并在下基板上印刷一层碳浆;

  S4,固化:将步骤S3中的上基板和下基板放入烘箱中烘烤至少30分钟,烘箱温度设置为100-180℃,待完全固化后取出冷却,形成银浆层和碳浆层;

  S5,刷绝缘层:取步骤S4中的下基板,通过丝网印刷机在下基板的碳浆层上印刷绝缘油墨,所述绝缘油墨在碳浆层上形成凸粒结构,印刷后在通过UV光机固化油墨;

  S7,胶合成型:将步骤S4中的上基板和步骤S6中的下基板通过双面胶连接固定,然后在通过冲床加工冲出产品外形;

  进一步地,所述步骤S3中的上基板的厚度为0.2-0.6mm,所述下基板的厚度为0.1-0.5mm。

  进一步地,所述步骤S5中绝缘凸粒的高度为0.20mm±0.01mm,相邻两个绝缘凸粒之间的间距为2-8mm。

  相比现有技术,本发明的有益效果在于:使用时,将开关上的插头插在控制器上,用脚踩在开关上并施加压力即可开启开关,然后通过控制器分析开关受到的压力来决定是否使电子产品通电并进行运转,结构简单,使用方便。通过基板、导电层和绝缘层制作的开关使得成本大大较低,使它的应用范围得到进一步扩大。通过控制器操控开关,使它具有智能化的功能,大大简化了操作。开关的制造工艺方法简单,适合大批量的生产。

  附图中,1为开关,11为上基板,12为银浆层,13为绝缘层,14为碳浆层,15为下基板,16为双面胶,17为排气孔,2为控制器,21为单片机,22为开关接口,23为放大器,24为计算机,25为报警装置,26为稳压电源,3为插头,4为银浆条。

  如图1至图3,一种薄膜脚踏压力开关,包括开关1、操控开关1开启或关闭的控制器2和设置于在开关1外部的插头3,插头3用于接通开关1和控制器2。开关1从上至下依次包括上基板11、银浆层12、绝缘层13、碳浆层14和下基板15,上基板11和下基板15均采用PET板,而绝缘层13由多个绝缘凸粒构成,且多个绝缘凸粒设置于碳浆层上,有效地降低了制造成本,银浆层12设置于上基板11上,碳浆层14设置于下基板15上,银浆层12和碳浆层14形成开关的正极和负极,插头3与开关的银浆层(即正极)和碳浆层(即负极)相连。

  为了保证上基板11和下基板15牢固连接,上基板11和下基板15之间通过紧固件相连接,作为优选,紧固件为双面胶16,双面胶16设置于银浆层12和碳浆层14的外侧,且双面胶16沿上基板11的边缘贴合,下基板15的中心处设有一排气孔17。

  控制器2内包括由型号为STC15F2K60S2的单片机21、开关接口22、型号为LM324的放大器23、计算机24、报警装置25、型号为AMS1117的稳压电源26,将插头3插在开关接口22上就可以连通控制器2和开关1了,开关接口22将开关1上的压力信号转化为电流信号传输至放大器23上,通过放大器23进行将该电流信号转化为电压信号并进行放大,然后将该电压信号送至单片机21,单片机21将该电压信号通过A/D转换处理后传送至计算机24,稳压电源26给计算机持续供电,若该电压大于计算机内的设定值,则报警装置25就发出报警信号,若未超过该设定值,开关就正常工作,此时该电子产品就可以正常运转了。

  控制器作为控制脚踏压力开关来使用,使得开关的制造成本较低,使它的应用范围得到进一步扩大。该控制器能根据作用在开关上的力量的大小,来改变其对外的电阻值的大下,再将其由电流值转换成电压值,通过放大与比较,由单片机控制,能与计算机进行通信。

  如图5,开关接口(P1)、放大器和单片机(IC1)依次串联,放大器3包括比较放大器U3A、差动放大器U3B、调节放大器U3C和调零比较器U3D,动放大器U3B、比较放大器U3A和调节放大器U3C依次串联,调零比较器U3D串联在比较放大器U3A,且调零比较器U3D与差动放大器U3B并联。压力开关通过开关接口P1连接到差动放大器U3B,其作用是将输入的电流信号转换成电压信号,调零比较器U3D的输入端接调零电位器RES1,其作用是能提供一个参考电压,以调节开关输入电阻的范围;比较放大器U3A将U3B和U3D的输出电压进行比较并进行放大;U3C将比较放大器U3A的输出信号再进行电压放大到一定幅度后送入单片机,电位器RES2是调节放大器U3C的放大增益。

  S1,材料裁切:以PET为基材,通过裁切设备剪切出厚度为0.25mm和0.3mm两种基板若干个后,将基板平铺在网车上;

  S2,烘干:将步骤S1中的网车送入烘箱内烘烤至少30分钟,烘箱温度设置为150℃,待网车上的基板尺寸稳定后推出网车,静置待基板降至室温;

  S3,刷导电层:选取步骤S2中厚度为0.25mm的基板作为上基板,并将上基板固定在丝网印刷机,通过丝网印刷机在上基板的一面上印刷一层银浆,银浆选用固含量59%、密度1.84kg/L、粘度4600~7400mPa.s的银浆,然后重复上述操作选取厚度为0.3mm的基板作为下基板并在下基板的一面上印刷一层碳浆,碳浆选用固含量40~60%、密度1.15kg/L、阻值1.5KΩ/[emailprotected]~12um的碳浆;

  S4,固化:将步骤S3中的上基板和下基板放入烘箱中烘烤至少30分钟,烘箱温度设置为130℃,待完全固化后取出冷却,形成银浆层和碳浆层,固化后的银浆层的厚度为6um,碳浆层的厚度为7um,该厚度是能使开关输出稳定电阻值;

  S5,刷绝缘层:取步骤S4中的下基板,通过丝网印刷机在下基板的碳浆层上印刷绝缘油墨,绝缘油墨选用绝缘强度2500volts[emailprotected]、密度1.15kg/L、粘度7500mPa.s的绝缘油墨,绝缘油墨在碳浆层上形成凸粒结构,印刷后在通过UV光机固化油墨,绝缘凸粒的高度为0.20mm,相邻两个绝缘凸粒之间的间距为5mm,绝缘凸粒为直径1mm的半球形结构,这样能够保证开关输出连续稳定的电阻值;

  S7,胶合成型:将步骤S4中的上基板和步骤S6中的下基板通过双面胶连接固定,然后在通过冲床加工冲出产品外形;

  如图2,步骤S3中的银浆是以条形结构印刷在上基板上,多个相互平行的银浆条4构成银浆层,而碳浆层是碳浆以整幅的形式印刷在下基板上,且银浆条的宽度与相邻两个银浆条之前的间距的比为1:1.1,例如,银浆条4的宽度均设为1mm,则相邻两个银浆条之间的间距为1.1mm。

  开关的加工工艺操作简单,而且由银浆、绝缘油墨和碳浆构成的电路具有高性能的特点,导电层(银浆层和碳浆层)和绝缘层(绝缘凸粒)的尺寸和形状能保证开关在工作中的稳定和可靠效果。

  薄膜按键开关中的银浆层的作用是,一方面可以作为开关的导电层,另一方面可以作为开关接口的屏蔽层。

  对于银浆层可以采用在其表面进行丝印处理。对于碳浆层采用喷涂或丝印处理,控制好其厚度是能否输出稳定电阻值的关键,控制好凸粒绝缘点的位置和密度是能否输出连续电阻值的关键。

  有效地降低了开关的制造成本,适于大批量生产。可应用于老人驾驶电动车,电动平衡车、电动残疾人车和需要压力控制的领域。

  将突出本发明的特点,对本发明的开关做了线KG的砝码分别试压在图4中左、右两个圆框线区域内,(接触面积应为直径30mm的圆区域),在开关的输出端,测试其电阻值应该为0.8-1.8KΩ。

  根据上表可知,经多次测验,电阻值始终在0.8-1.8KΩ,所述表面本发明的电阻值输出是非常稳定的,即开关能够输出稳定值,在使用中性能极佳,可靠性很强。

  对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

 
关键词: 薄膜压力开关
(文/小编)
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