关键词：
开关
显示
OLED
屏幕
驱动
摘要：
开关器件在我们的生活中非常常见,随着科学技术的进步,开关器件也在不断发展。开关器件的发展经过了第一代的拉线式开关、第二代按钮式开关、第三代翘板式开关,至今已经发展为第四代的智能型开关。但无论开关如何发展,其电气性通断控制的功能不会改变。电气开关分为软开关与硬开关。软开关着重于软件的开发,比如指纹锁、虹膜锁等产品,它们是通过采集人体生物特征以达到开关控制的目的;硬开关着重于机械性能,本文研究设计的产品属于硬开关范畴。硬开关发明于1879年,其发展一直比较缓慢。近年来,随着技术的不断进步,开关向着新的方向发展,如智能化、更舒适的视觉和触觉体验等。为满足更好的视觉体验,日本NKK SWITCHES公司在2008年研发了具有显示功能的OLED按钮开关,并于2017年将此产品进行批量生产,这种开关主要应用在军事舰艇、飞机操控室、工业控制室、大型会议控制室中。此类具有显示功能的按钮开关,属于第四代开关,既具有第二代开关的机械性能,又能满足更好的视觉体验。其作为开关发展的新趋势,以重量轻、体积小巧、外观精致、按压手感良好等优点颇受用户青睐。但其不足之处也较明显,首先,产品防护性能差,表现为内部元器件金属触点裸露、上表面器件强度不足等方面,致使其环境适应性较差;其次,产品零件众多,组装工艺复杂,生产效率较低;最后,其驱动系统的驱动能力不足,仅能驱动一个或两个开关产品同时工作,且在显示内容上目前只做到静态图片显示。本论文针对现有显示开关产品的不足设计了一种全屏幕OLED动态视频显示按钮开关,且已竞标为某军工舰艇操控室指定产品,现已实现了量产。本文所设计产品的优异之处主要表现在三个方面:首先,产品将OLED显示屏与传统开关相结合,可实现开关内容以字符或者图片显示,其操控辨识度高,可有效避免误操作;其次,通过理论分析,将经典的光学原理应用于产品设计中,克服了 OLED显示屏因封装工艺而带来的黑边缺陷,实现了开关产品无边框全屏显示效果;最后,开发了与之配套的开关驱动系统,可通过代码编程改变显示内容,实现动态视频显示功能。本产品研发过程中采用SolidWorks软件进行结构图纸设计、3D打印样品验证、模具件小批量生产、产品性能测试等步骤,最终形成了一款防护性能更高,生产组装更为便利的全屏动态视频显示开关。同时,为方便用户使用,本文设计了一套与之匹配的开关阵列驱动系统,此驱动系统从开发到实现历经了原理图绘制、PCB设计、制板、组装、调试等过程,同时利用Keil uVision5软件完成代码编写与调试工作。本文所设计的全屏幕OLED动态视频显示按钮开关及其驱动系统经过多次测试与调制,最终实现产品稳定可靠运行,达到了批量生产的预期目标。另外,本文所设计的产品已申请一项国家发明专利、两项实用新型专利和一项国际专利,现已形成自主知识产权。
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