多功能液晶电子手表由于价钱较便宜,已越来越普及了。本文考虑到液晶电子手表在使用、调校和装配维修方面的实际需要,拟对其按钮和按键的种类、结构及工作原理作一简单介绍。
我们知道,目前多功能的液晶电子手表,正在向着电脑化、信息化方面发展,作为人与表机之间进行操作联系的液晶电子手表的功能开关,其结构种类也在日益变化。总的说来可分为电子型和机械型两大类。电子型开关(如有些计算器手表中采用的感应开关、字符识别开关等)技术较先进,常用于一些高档电子手表中,本文暂不去介绍这种开关;机械型开关包括键钮开关、拉挡开关、拨盘、旋钮等,在这些开关当中,目前大多数电子手表采用的是键钮开关这种基本形式(见图1),因此本文仅介绍一下这种开关。所谓键钮开关,如图1所示,它包括按钮和按键,通常泛称为按钮,也有称作掣或按掣的。

按钮
按钮是按动式操作开关,在液晶电子手表中甚为多见。根据它在表机外壳所处的装配部位,又可分为面钮、侧钮和背扭(见图2)。侧钮是最为通用的一种,这种按钮设置在表机的右侧或左右两侧,一般单个电子表表机常有3~4个按钮(见图3),习惯上用S1、S2、S3、S4或一些专用名称来表示这些钮。由于各种款式的按钮序列和名称颇不统一,所以习惯上采用了一种简单直观的按钮表达方法。这种表达方法是用按钮所处的时间位置(即相当于指针式手表字盘上的几点钟位置)、将S1、S2、S3、S4分别称为2时(即在指针式手表2点钟的位置)按钮、3时按钮、4时按钮和8时按钮,如图3所示。为什么能这样表示呢?这是因为除了在水平轴上的按钮(如图3中的S2)以外,其它几个钮(如图3中的S1、S3、S4)与水平轴之间的夹角约为17°~25°,正好相当于指针式手表度盘上一个小时的角度距离。


面钮常用于秒表、游戏机表和一些大型男表上。背钮因安装在表盖上不便于携带,所以在手表中不常采用。
1.按钮的外形结构:如图4所示,我们把按钮依据其结构上的区别分为自动式按钮和他动式按钮两种。自动式按钮由按钮帽(按钮柄头)、按钮芯(柄轴)、按钮套(按钮座)。弹簧和防水胶圈组成,整个按钮作为一个组件嵌压在表壳上的孔内,和表壳紧配成一体。自动式按钮由于采用了弹簧结构,因而当按钮受压松开后具有自动释放作用,它不需要借助外力帮助弹回。他动式按钮结构十分简单,它是一个可供按动的金属或塑料材料制成的按钮芯,它和表壳上的按钮孔成松配或滑配结合。由于它本身不带弹簧,所以按动以后必须依靠外加动片的弹力来帮助回复原位。

不管是自动式按钮,或者是他动式按钮,都可以做成明钮或暗钮式样。所谓明钮是指外露在表壳平面上可供指尖直接操作的按钮,而暗钮则是埋入表壳平面需用尖细物件来配合操作的按钮。除了五功能手表和六功能手表外,其它多功能电子手表都使用明钮。明钮和暗钮在结构上的区别主要在于个别零件或个别尺寸的变化。明钮和暗钮也有组成为一体而成为双套式按钮结构的,这种结构常用于电子表笔上。表机的按钮应当具有弹性良好、接触可靠、寿命长、不脱落、不易锈蚀等特点。除了低档手表外,其它电子表还应有良好的防湿或防水性能。按钮组件的外形尺寸主要包括:按钮总体长度(L)、按钮与表壳孔之间的配合长度(L')和配合直径(D)以及按钮的动作行程(S)。常用尺寸(mm)为:D——φ1.8、φ2.5,L——4.2,L'——2.5、3,S>1.0。
2.按钮的动静触片:动静触片是表机中传导按钮信号的金属零件,采用0.10~0.15mm厚的钢片或铜片制成,它包括动接触片和静接触片两种规格。静接触片简称为接触片,成弯角形,常被焊接或拧紧在表芯基板边缘的上下平面上,成为CMOS电路输入控制端的一个静态触点。带电的自动式按钮可以直接向静接触片输入按动信号,使表机的显示状态发生改变,这就是按钮的直接导电方式(见图5a);动接触片又叫作动片、钢片、金属片或金属框等,其形状有双连式、三连式和其它各种多连式(见图5c),因为动接触片为带电的弹性触点,它紧顶在按钮芯顶端,只有当按动按钮时,驱使动静触片发生接触才导致显示状态翻转,因而这种动片结构仅与按钮的动作有关,而与按钮是否带电无关,所以他动式按钮和塑壳上的按钮都采用这种间接导电方式(见图5b)。在中高档液晶手表中,自动式按钮和动片结构组合成复合导电方式,除了可提高按钮动作的可靠性以外,主要是为了表芯单独检查的方便。这是因为带有动片的表芯从表壳内取出以后,可以直接按动动片来检查表芯转换和功能状态的好坏。如果没有动片就比较费事,必须用金属镊子的一端搭住表芯外壳,另一端去按动表芯的静接触片来进行调校检查。

需要说明,按钮所带的正电,是通过和电池外壳(正极)接触的电池盖片与金属表壳的传导而通电的。其次,在动片结构中,有的表芯带有静触片,有的就不带静触片,而是由一个小铜柱或基板金属层来代替。
3.按钮是怎样起作用的?从CMOS电路整体来看,调校按钮也是输入电路的一个组成部分,每当按动一下按钮时,CMOS电路输入端就接通一次V\(_{DD}\)(电池正极),从而产生一个单脉冲信号进入调校程序发生电路,导致电路显示状态的改变。
在我们常见的五功能电子手表中,它的右侧中间位置上的暗钮就是这样进行工作的。如果我们不断地按动这个暗钮,那么所产生的一个个单脉冲,就被送入后级的CMOS调校程序发生电路,每按动五次,程序电路便自动复零一次,表机的五种功能状态(月、日、时、分和时分常态显示)就不断发生转换和循环。如果在变换过程中,使用另一按钮来进行送数操作,则可完成时间和日期的调校。举例说明:①调校“月”显示数字。可用尖细物件(如大头针)按一下暗钮,显示屏上则立即显示出月分的数字,例如是“3”。此时再用手去按动2时按钮(明钮,其位置前面已讲过),每按动一次,月分显示变化一个数,直至达到要求为上。然后再用大头针去按动暗钮,直至显示屏上显示出常态显示时分为止;②调校“分”数字。用大头针按动暗钮,使显示屏上显出分钟显示数字,比如为“:45”,如果想调为“:15”,则可用手指去按动2时扭,直至显出“:15’为止。再用大头针去按动暗钮,使其恢复常态显示即可。调校其它几个功能显示的办法都是一样的,读者试着调一调就明白了。
关于照明按钮(五功能手表中的4时钮,前面已讲过)的工作电路,通常与CMOS电路无关,这个按钮是串接在电池正端的一个电源开关,只要按动按钮,灯泡就会点亮。其工作线路和基板布线图如图6所示。

按键
液晶电子手表的按键采用橡胶材料制成,它不需要金属簧片,按键压下后靠橡胶自身的弹力恢复原位,结构简单且工作可靠。橡胶按键的外形如图7所示,有单键和多键之分。多键形式常用于计算器手表的面板上,有4×4(16键)、4×5(20键)等规格,单键形式可设置在表机的正面或背面。



以16键的按键为例,它在基板上有16个接点,其图形有圆形、梳形、回纹形和叉指形等,见图8。这些接点分别受到横向四线(KS1、KS2、KS3、KS4)和纵向四线(KB1、KB2、KB3、KB4)的矩阵控制(见图9)。当我们逐一按动横向第一排按键时,则KS4分别和KB1、KB2、KB3、KB4接通,表机则呈现“7”、“8”、“9”、“0”四个数字的显示,有的还伴有应答声,能发出清脆的声响来表示动作已经完成,以防虚按现象发生,这就是它的简单工作原理。(纪养培)