لوحات مفاتيح عالية الموثوقية – عوامل تصميم تؤثر على الأداء

لوحات مفاتيح عالية الموثوقية – عوامل تصميم تؤثر على الأداء

يمكن أن توفر مجموعات لوحة المفاتيح المخصصة منخفضة المستوى مع المجموعة الصحيحة من خيارات المواد والبناء لوحات مفاتيح عالية الموثوقية لواجهة المستخدم. استعد لاكتشاف الاختلافات بين مجموعات لوحة المفاتيح المخصصة عالية الموثوقية وتجميعات لوحة المفاتيح التي تفشل قبل الأوان.

 

هناك عدد من العوامل التي تؤثر سلبًا على موثوقية لوحة المفاتيح. ثلاثة من هذه العوامل هي أكبر المخالفين الذين يؤثرون سلبًا على موثوقية لوحة المفاتيح والتي تشمل:

 

دخول التلوث الخارجي إلى تجويف المفتاح.

التلوث الداخلي في تجويف المفتاح.

تجاوز المعدلات الكهربائية لنقطة تلامس المفتاح.

قبل فحص هذه العوامل ، من الضروري مراجعة أنماط البناء الأساسية المستخدمة في لوحات المفاتيح المخصصة منخفضة المستوى.

 

لوحات مفاتيح مخصصة منخفضة المستوى

عادةً ما تنقسم مجموعات لوحة المفاتيح المخصصة منخفضة المستوى إلى فئتين عامتين. أحد أنواع مجموعة لوحة المفاتيح منخفضة المستوى هو لوحة المفاتيح الغشائية التقليدية المرنة المطبوعة حيث تُطبع دوائر التبديل أحبار بوليمر فضية موصلة يتم فحصها على صفائح بوليستر مقاس 1.25 مم (5 مل)

يشتمل النوع الثاني من مجموعة لوحة المفاتيح منخفضة المستوى على لوحة دوائر مطبوعة مع قباب معدنية مبكرة

جميع دوائر لوحة المفاتيح موجودة على لوحة الدوائر المطبوعة وتوفر القبب المفاجئة إحساسًا باللمس بالإضافة إلى طريقة لإكمال مسار الدائرة للمفتاح الفردي. يمكن إكمال أيٍّ من نمطي لوحة المفاتيح من خلال تراكب رسومي مزخرف أو آلية تشغيل أخرى مثل أعلى مفتاح بلاستيكي أو أعلى مفتاح مطاطي مصبوب.

التلوث الخارجي

العامل الأول الذي نفحصه والذي يؤثر سلبًا على الموثوقية العالية للوحة المفاتيح هو التلوث الخارجي الذي يدخل تجويف المفتاح

التلوث الخارجي يسبب المشاكل دائما. يمكن أن يأخذ التلوث الخارجي شكل “الأوساخ” غير الموصلة مثل الوبر الورقي والغبار والجزيئات الأخرى المحمولة في الهواء ، أو يمكن أن يكون سائلاً مع “الأوساخ” العالقة أو التلوث المذاب

يحتوي كل نمط من أنماط لوحة المفاتيح منخفضة المستوى على حجم من الهواء داخل منطقة التبديل ، يُسمى عادةً تجويف المفتاح. عندما يضغط الإصبع على موقع المفتاح لإغلاق المفتاح ، يحتاج الهواء الموجود داخل تجويف المفتاح إلى تقليل الحجم.

 

إذا كان تجويف المفتاح مغلقًا تمامًا ، فلن يتمكن الهواء الموجود داخل تجويف المفتاح من الهروب. يؤدي انخفاض حجم الهواء في تجويف المفتاح المحكم إلى زيادة ضغط الهواء في تجويف المفتاح ويقلل من الإحساس باللمس عن طريق الدفع للخلف. الحل السهل للحفاظ على الشعور باللمس هو توفير مسار لهواء تجويف التبديل للهروب.

 

يمكن إنجاز الفتحات الخارجية في لوحات المفاتيح الغشائية الفضية المطبوعة على الشاشة عن طريق قطع قنوات الهواء الضيقة في طبقة المباعد بين طبقات دوائر البوليستر المطبوعة الفضية من تجاويف التبديل والحافة الطرفية. يمكن توفير فتحات خارجية في لوحات مفاتيح لوحات الدوائر المطبوعة باستخدام فتحة عبر في لوحة الدوائر المطبوعة أسفل القبة المفاجئة.

 

حل مشكلة واحدة – فقدان الإحساس باللمس – يخلق مسارًا للتلوث الخارجي لدخول تجويف التبديل. يؤدي الضغط على المفتاح إلى إخراج بعض من تجويف الهواء إلى الجزء الخارجي من لوحة المفاتيح. عند إزالة الإصبع ، يتشكل فراغ جزئي في تجويف المفتاح ويمتص الهواء الخارجي مع أي تلوث في المنطقة. التلوث الخارجي ، سواء كان صلبًا أو سائلًا ، سيمنع إغلاق المفتاح الكهربائي المناسب لأن معظم التلوث غير موصل. ستؤدي أي نقطة تلامس للمفاتيح ذات طلاء غير موصل إلى مقاومة مفتاح أعلى ، أو ارتداد مفتاح كهربائي متزايد ، أو وصولاً إلى مفتاح مفتوح بالكامل.

 

يمكن الحفاظ على الشعور باللمس والوقاية من التلوث الخارجي ولكن يجب استخدام بعض تفاصيل التصميم والبناء. دائمًا ما يكون فهم سبب المشكلة هو الخطوة الأولى في حل المشكلة.

 

في ملاحظة جانبية ، هناك نمط آخر لبناء لوحة المفاتيح المخصصة هو لوحة مفاتيح مطاطية موصلة توجد بشكل شائع في أجهزة التحكم عن بعد في تلفزيون الكابل والتطبيقات الأخرى منخفضة التكلفة. تحتوي أسطح المفاتيح المطاطية والحذاء المطاطي المحيط بها على “أقراص” مطاطية مصبوبة مملوءة بالكربون أو “كرات مطاطية” على الجانب السفلي أسفل مفاتيح التبديل التي تقصر الدوائر العارية على لوحة الدوائر المطبوعة.

 

لا يُعتبر هذا النمط من لوحة المفاتيح بمثابة لوحة مفاتيح ذات موثوقية عالية ، لأن لوحات المفاتيح ، حسب التصميم والبناء ، ليست مختومة وعرضة لعمر خدمة محدود بسبب التلوث الخارجي المتراكم على أسطح ملامسة المفتاح. نظرًا لأن لوحة المفاتيح المطاطية الموصلة لا تعتبر موثوقية عالية ، فلن نفكر في هذا البناء لمزيد من المناقشة هنا حول لوحات المفاتيح عالية الموثوقية.

 

 

التلوث الداخلي

العامل الثاني الذي يؤثر سلبًا على الموثوقية العالية للوحة المفاتيح هو التلوث الداخلي في تجويف المفتاح. يتخذ التلوث الداخلي شكلاً من أشكال نمو الأكسيد على أسطح التلامس الخاصة بالمفتاح. جميع أكاسيد المعادن الشائعة باستثناء الفضة شديدة المقاومة أو غير موصلة. يجعل سطح التبديل غير الموصل مفتاحًا كهربائيًا ضعيفًا للغاية.

 

إن مفاتيح غشاء البوليستر المطبوع بالفضة محصنة بطبيعتها من نمو الأكسيد غير الموصل حيث أن الفضة هي المعدن الوحيد الشائع الذي يكون أكسيده موصل بالكامل. في لوحات الدوائر المطبوعة القائمة على لوحات المفاتيح المعدنية المفاجئة قبة ؛ هناك موصلات أخرى ذات أسطح معدنية تحتاج إلى التحكم في نمو الأكسيد. في هذا النمط من لوحة المفاتيح ، توجد أسطح المفاتيح على الدائرة المطبوعة وقبة التبديل المعدنية.

 

من السهل منع نمو الأكسيد غير الموصّل على لوحات الدوائر المطبوعة باستخدام طلاء الذهب فوق طلاء حاجز النيكل. توفر عملية طلاء الذهب الخالية من الكهرباء المتوفرة بسهولة من 2 إلى 4 بوصات من سمك الذهب. تُظهر تجربتنا أن سماكة الذهب بحد أدنى 5 بوصات دقيقة ضرورية لأن أقدام القبة المعدنية المفاجئة تمسح سطح الذهب وستتآكل من خلال طلاء ذهبي أرق

تقريبًا جميع قباب المفاتيح المعدنية اليوم مختومة من سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ. من المفاهيم الخاطئة الشائعة حول الفولاذ المقاوم للصدأ أن الصدأ لا يتشكل بسهولة على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك ، فإن الحالة المعاكسة صحيحة حيث يتم منع الصدأ المرئي بتكوين أكسيد الكروم “الصدأ” على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ. توجد نسبة صغيرة من الكروم في جميع سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ. أكسيد الكروم شفاف ويغلق السطح بحيث لا تشكل جزيئات الحديد أكسيد الحديد. أكسيد الكروم هو ما يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ “غير قابل للصدأ”.

 

كما هو الحال مع أكاسيد المعادن الأكثر شيوعًا ، فإن أكسيد الكروم غير موصل ولا يصنع سطح تبديل مناسب. يمكن تآكل أكسيد الكروم عن طريق المسح المتكرر لأقدام القبة المعدنية المفاجئة ، وإصلاح أكسيد الكروم بسرعة. يمكن طلاء القباب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بالنيكل ، ويقوم النيكل بعمل محترم في منع نمو أكسيد الكروم. ومع ذلك ، يمنع طلاء الذهب نمو أكسيد الكروم ويؤدي بشكل أفضل كهربائيًا كسطح تبديل. يتمتع الكاتب بخبرة 28 عامًا في الطلاء الذهبي للقباب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ واكتشف مبكرًا أن عمليات الطلاء بالذهب القياسية تسبب أضرارًا ميكانيكية كبيرة للقباب المفاجئة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والمضغوطة بشدة.

 

تعتمد كيمياء طلاء الذهب القياسية على الهيدروجين وتسبب تقصف الهيدروجين في الفولاذ المقاوم للصدأ. يؤثر التقصف الهيدروجين بشدة على دورة تشغيل القباب المعدنية المفاجئة. في الاختبارات المضبوطة التي أجريتها ، قلل التقصف الهيدروجين من دورة حياة القباب المعدنية المفاجئة بنسبة تصل إلى 90 بالمائة. لحسن الحظ ، فإن الاختيار الصحيح لكيمياء وعملية طلاء الذهب يلغي تمامًا التقصف الهيدروجين على قبابنا المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المطلية بالذهب.

 

إن التحديد الأعمى للقباب المفاجئة المطلية بالذهب دون معرفة الكيمياء الصحيحة واختيار العملية يمثل كارثة تنتظر حدوثها. تُظهر تجربتي أن معظم مصممي تطبيقات لوحة المفاتيح ليسوا على دراية بمشكلة أكسيد الكروم أو مشكلة دورة الحياة المحتملة ، ويقوم عدد قليل من العملاء بإجراء اختبارات دورة الحياة للتحقق من صحة مواصفاتهم وتصميماتهم.

 

 

تجاوز التقييمات الكهربائية لنقطة اتصال التبديل

العامل الثالث الذي يؤثر سلبًا على الموثوقية العالية للوحة المفاتيح هو تجاوز التصنيفات الكهربائية لأسطح تلامس المفاتيح. لوحات المفاتيح منخفضة المستوى مخصصة للدوائر ذات المستوى المنطقي. سيؤدي الجهد الزائد للدائرة المفتوحة ، أو تيار الدائرة المغلقة الزائد أو المكونات التفاعلية في الحمل المحول مثل المحاثات أو المكثفات إلى تدهور أسطح المحول بسرعة.

 

بمجرد أن تتلف أسطح المفاتيح عن طريق تجاوز التصنيفات الكهربائية ، ستحدث مشكلات في أداء التبديل مثل تشغيل التبديل المتقطع ، وارتداد التلامس الطويل عند حدوث أو كسر ، وستحدث مقاومة عالية ولا رجعة فيها. على الرغم من أن هذا العامل تمت مناقشته في آخر العوامل الثلاثة ، إلا أن مشاكل هذا العامل تتفوق على جميع العوامل الأخرى التي تؤثر سلبًا على الموثوقية العالية للوحة المفاتيح.

 

عند تبديل أحمال التيار العالي أو الأحمال التفاعلية عالية الجهد ، يجب عزل الأحمال عن أسطح مفاتيح لوحة المفاتيح بواسطة مرحلات الحالة الصلبة أو التخزين المؤقت الإلكتروني. لن يتجاوز المصممون التقييمات على الأجزاء الكهربائية الأخرى ، ويجب ألا يتم التعامل مع لوحات المفاتيح بشكل مختلف.

نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول