彈簧係數測試 - 鍵盤

首先，要感謝一下a58524andy大大，他解決了大多的工程問題。

機械式鍵盤的彈簧這東西，通常標的是觸底力道是幾克重。
但是彈簧最基本性質的彈性係數，卻一直缺乏數據，所以我想量看看。

由虎克定律 F = -kx 可知，有了 F (下壓力) 跟 x (位移) 就能知道彈性係數了。
下壓力可由秤量到，電子秤因為我之前會測桌球拍重量所以有一個精度到 0.01g 的。
但是要如何精細量測位移就成了一個難題，
為此我跟a大互相討論(嘴砲)了一段時間後，終於想到有什麼方法能讓量測的精度夠高。
原理跟物理實驗用的螺旋測微儀一樣，利用螺絲轉一圈垂直下降一點，水平方向有360度可以分割。
...然後我們就擱置了這計劃快一年時間，到最近才看到原材料拿來弄一弄。

實驗裝置長這樣

https://i.imgur.com/SDyJFYl.jpg
螺絲是M.6的六角螺絲，規格是寫每一圈間隔為1.0mm。
上面共有20x10格刻度，所以精度可以到0.005mm。
刻度是利用數學軟體去弄出來的，指針是a大的漆包線拉直。
紙的底下有厚紙板作支撐，只是實測時才發現不太夠用。

https://i.imgur.com/xQT6Awq.jpg
塑膠蓋下面有黏一個螺帽。
螺絲的最底下黏了一元硬幣增加面積。
在黏一元前試過了直接測，看到彈簧一天到晚飛出去；
黏小螺絲，彈簧往側邊變形；
最後是以此設置跟直上直下避免側向變形彈飛來測量。

https://i.imgur.com/vbTXBRk.jpg
這是測彈簧的底座，把簧片剪一剪後的下蓋跟厚紙板的混合。
底下是一個精度0.01g的電子秤。

https://i.imgur.com/nWkcI6k.jpg
全部組合在一起會長這樣，上面的洞是拿來開機電子秤用的。

測量的原始數據在這
https://hackmd.io/@Richun/B1MH_QSlu

由虎克定律 F = -k(x+x0) = -kx+C
可以知道這裝置測量結果不必通過原點，也可以不用管後面的常數。
最後量測的彈性係數是這樣的

35g 3.94 gf/mm
45g 4.83 gf/mm
紅軸 5.86 gf/mm
60g 6.36 gf/mm
67g- 6.32 gf/mm
67g+ 8.71 gf/mm
80g 8.42 gf/mm
150g 19.5 gf/mm

以上的彈簧都是從硬派買來的。
因為懶，所以每包彈簧只測其一，只是67g的那包有兩種彈簧，小間距的記為67g-，大間距的記為67g+。
35g/45g/60g/80g的彈性係數有高相關性，其他的沒有。

另外是不知道在哪裡看到寫下來的，別人裝在軸裡的實測
紅軸 6.58 gf/mm
黑軸 10.8 gf/mm
茶軸 6.05 gf/mm
白軸 13.7 gf/mm
68g 10.0 gf/mm
62g 8.42 gf/mm
55g 6.58 gf/mm

與本次實驗是有一定程度的落差存在。
a大的推論是軸體本身也能看成一個大彈簧，兩個並聯所以彈性係數會是相加的。
我雖然一定程度認同，但是要做裝在軸內的實驗做完才能確定。

不過實驗過程中也發現了一些問題。
螺絲所在的上蓋不夠重，且上蓋的強度不夠導致的變形，使得在30gf以上時，就開始有量測上的難度，在60gf以上的量測變得十分困難。
而螺帽跟螺絲之間的微小公差也是誤差的原因，在彈力夠大時，螺絲會被頂住，但不夠時螺絲則落於下邊。
在量測150g彈簧時，與其他的彈簧不同，到了最後幾次時，彈簧的力道會導致彈簧嵌在軸上，而不是自由的放在上面，這代表軸體在裝超重彈簧時可能也會有同樣問題發生。

如果能解決掉上蓋過軟的問題，可能會測試一下軸體的曲線。
不過底下的一元要先貼個鐵氟龍膠帶降低摩擦，應該不會出現軸飛出去的情況...吧。

懶人包：硬派的67g彈簧雷雷的，紅軸彈簧等效約55g。實驗其實沒有很準。

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