Мембранні клавіатури. Схема, опис

Мембранні клавіатури. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор

Кожен, хто будь-коли займався створенням апаратури з великою кількістю комутаційних елементів, знає, наскільки вона складна і нетехнологічна. Так. на панелі сучасного тюнера-підсилювача кількість перемикачів доходить до десятка, а в електронних екзаменаторах, автоматичних генераторах сигналів телеграфного коду та пультах персональних ЕОМ воно нерідко сягає кількох десятків і навіть сотень. Створення компактної, надійної та простої у виготовленні клавіатури становить значні труднощі. Тим часом існують досить нескладні конструкції комутаційних вузлів, що дозволяють значно спростити виготовлення клавіатури.

Однією з таких конструкцій є так звана мембранна клавіатура. Вона складається з. трьох основних елементів (рис.1): підкладки 1, прокладки 2 та металізованої мембрани 3. Підкладка являє собою друковану плату, на якій сформовані нерухомі контакти. Рухливі контакти утворені металізацією на мембрані 3, виготовленої з тонкої - 0,1...0,2 мм - діелектричної (наприклад, лавсанової) металізованої плівки. Всю конструкцію фіксує притискна рама 4, виготовлена з листового діелектрика чи металу.

Мембранна клавіатура
Ріс.1

На зовнішній бік мембрани наносять маркування клавіш або відповідні піктографічні знаки. Між підкладкою та мембраною завадять прокладку з отворами під кожною клавішею, що дозволили рухомому та нерухомому контактам замкнутися при натисканні на мембрану. Товщину прокладки, що визначає зазор між контактами, зазвичай вибирають у межах 0,3...0,8 мм. Прокладку можна виготовити з будь-якого листового ізоляційного матеріалу.

Такій клавіатурі характерно зусилля замикання близько 0,5...2 Н. контактний опір 0,1...50 Ом; вона дуже добре узгоджується з електронними вузлами керування апаратурою. Як видно з малюнка, клавіатуру можна зробити дуже тонкою (менше 2 мм) і за необхідності наклеїти на передню панель апарату. Герметичне виконання клавіатури забезпечує надійність роботи контактних груп за різних умов експлуатації. Хоча контактура може складатися з незалежних контактних пар, найбільшою мірою її переваги виявляються при матричній адресації клавіш, коли металізація на мембрані та підкладці виконана у вигляді смуг-ліній, загальних відразу для декількох контактів.

Розглянемо особливості алфавітно-цифрової мембранної клавіатури, призначеної для введення стандартного набору символів у генератор телеграфних сигналів або мікро-ЕОМ.

Клавіатура має 79 пар контактів та спільно з електронним блоком – контролером клавіатури – формує на виході стандартний семирозрядний двійковий код символів російського та латинського алфавітів, а також коди службових символів відповідно до таблиці КОІ-7. Для контролю правильності передачі контролер формує один розряд доповнення числа біт до парного.

Креслення друкованої плати-підкладки, виготовленої з фольгованого склотекстоліту завтовшки 0,5...2 мм, показано на рис. 2, а. Розташування клавіш та відстані між центрами клавішних майданчиків у рядку та між рядами найкраще вибрати близькими до стандартних. Окрім клавішних майданчиків, на краю плати розташовані квадратні майданчики, через які у зібраній контактурі виведені лінії-провідники мембрани. Мембрана в зоні квадратних майданчиків щільно притиснута до підкладки.

Мембранна клавіатура
Ріс.2

Мембрана вирізана з алюмінієвої плівки лавсанової товщиною 52 мкм. Розчином (10%-ним) їдкого натру за допомогою пензлика з плівки стравлюють зайву металізацію і залишають лише провідники ліній (показані чорним на рис.2, б).

Прокладка загальною товщиною близько 0,2 мм виготовлена із двох шарів плоскої фототехнічної плівки. У прокладці вирізані круглі отвори діаметром близько 18 мм. Під подовжені клавіші ("Пробіл" та ін) отвори в прокладці роблять у вигляді щілин. Ширина прокладки має бути такою, щоб вона прикривала лише поле клавішних (круглих та прямокутних) майданчиків на підкладці. Маркування клавіш можна нанести на зовнішній бік мембрани, захистивши її додатковим шаром прозорої лавсанової плівки. Для цієї мети придатна липка плівка для обклеювання обкладинок книг.

Деталі клавіатури накладають одна на одну, вирівнюють і стискають у пакет рамою, під яку прокладають смугу поролону завтовшки 1...2 мм. При цьому провідники мембрани з'єднуються із квадратними майданчиками підкладки. Для з'єднання клавіатури з електронним блоком на підкладці передбачено монтажні майданчики з отворами. Для зменшення окислення контактів у процесі експлуатації збирати клавіатуру бажано у сухому приміщенні.

Перед складання робочу поверхню підкладки слід відполірувати абразивною пастою або крейдою, ретельно промити етиловим спиртом або ацетоном, а якщо є можливість - нанести покриття контактних майданчиків, наприклад, сплавом Вуда. Невеликі нерівності мембрани можна виправити, нагріваючи зібрану клавіатуру до 100...150 ° С у духовці. Для герметизації на периметрі зібраної клавіатури можна нанести клей "Еластосил" або силіконову пасту СБ-1.

Коди символів, зображених на клавішах, формує контролер (його схема показано на рис. 3), який послідовно опитує всі клавіші з частотою близько 80 Гц. Для цього в контролері передбачено лічильник DD2, DD3, що підраховує імпульси тактового генератора, зібраного на тригері Шмітта DD1.1 і працює на частоті близько 20 кГц. Число, записане в лічильнику, визначає адресу клавіші в матриці клавіатури, тобто номер горизонтальної (з'єднаної з одним із входів А-Е мультиплексора DD6) та вертикальної (з'єднаної з одним з виходів 0-15 дешифратора DD5) ліній, на перехресті яких знаходиться замкнута пара контактів натиснутої кнопки.

Рис.3 (натисніть , щоб збільшити)

Для опитування клавіатури дешифратор чотирьох молодших розрядів адреси DD5 почергово встановлює низький рівень однієї лінії мембрани клавіатури, а мультиплексор DD6 відповідно до значенням трьох старших розрядів адреси підключає одну з ліній підкладки до входу S тригера DD4.2. Якщо пара контактів, адреса якої записаний у лічильнику, розімкнена, на виході мультиплексора встановиться високий рівень напруги, отже, стан тригера не зміниться. Як тільки в процесі опитування буде знайдено замкнуту пару контактів, на прямому виході мультиплексора DD6 з'явиться сигнал 0, який встановить тригер DD4.2 одиничний стан. Одночасно в поточному циклі опитування через транзистор VT1 розрядиться С4 конденсатор, заряджений до напруги джерела живлення. У цей момент буферний регістр DD8 запам'ятовує код, відповідний натиснутою клавіші [1].

Для перетворення адреси клавіші в стандартний код застосовано постійне запам'ятовуючий пристрій DD7 з перемичками, що пропалюються [2]. У ньому зберігається таблиця відповідності адреси клавіші, що надходить із лічильника контролера клавіатури, коду КОІ-7 та значення розряду контролю парності. Застосування ПЗП для перекодування дозволяє підключати клавіші в матриці довільно, виходячи із зручності монтажу.

Як тільки тригер DD4.2 буде встановлений стан 1, низький рівень напруги на вході DS0 регістра DD8 дозволить запис в нього коду клавіші. Після запису коду на виході INT регістра DD8 з'явиться високий рівень - сигнал OBF - сигналізує про необхідність передачі коду з контролера клавіатури в пристрій-приймач інформації. У свою чергу, приймач інформації зчитує лініями DO-D7 код клавіші і по завершенні операції видає в контролер імпульс "Прийнято", що означає можливість прийому наступного коду.

Такий вид асинхронного обміну інформацією називають обміном із квитуванням. Для того, щоб заборонити зміну коду на виході контролера до зчитування його приймачем, низький рівень сигналу "Готовність" надходить через діод VD2 на вхід інвертора DD1.2 і не дозволяє прийняти наступний код натиснутої клавіші до тих пір, поки приймач інформації не відповість сигналом STR ( "Прийнято"). Спосіб боротьби з "брязкотом" контактів у контролері повністю ідентичний описаному в [3].

Як згадано, таблиця кодів клавіш записана в ППЗУ. Для спрощення формування кодів верхнього і нижнього регістрів клавіатури в пристрої є дві області (сторінки), що вибираються значенням розряду адреси А7, тобто станом тригера DD4.1. На першій їх розміщена таблиця для символів верхнього, але в другий - нижнього регістру. Перемикання тригера відбувається після натискання клавіш HP та ВР відповідно.

У клавіатурі є функціональні клавіші 1-16 та клавіші управління курсором, коди яких можуть бути призначені при програмуванні (пропалюванні) ППЗП. Для пропалювання можна скористатися ручним програматором [4], у якому слід видалити конденсатор, що шунтує висновки живлення програмованої мікросхеми, а кількість перемикачів, що задають адресу, збільшити до восьми.

Крім згаданих, контролер клавіатури може формувати спеціальні управляючі коди в межах 00H-1FH, при одночасному натисканні клавіші "У" та однієї з алфавітних клавіш. При цьому таблиця кодів клавіш перемикається розрядом А8 ППЗУ.

На закінчення слід зазначити, що мембранна клавіатура, виготовлена в аматорських умовах за описаною технологією, має відносно низьку зносостійкість через дуже тонке алюмінієве покриття мембрани, тому при інтенсивній експлуатації мембрану доводиться періодично замінювати.

література

Березенко А. І., Корягії Л. І., Назар'ян А. Р. Мікропроцесорні комплекти підвищеної швидкодії. - М: Радіо і зв'язок, 1981.
Лук'янов Д. А. ПЗУ - універсальний елемент радіоелектронної апаратури. - Мікропроцесорні засоби та системи. 1986, М 1.
А. Кузнєцов, Д. Мітрій, Б. Печатнов. Клавіатурний інтерфейс та тональний генератор ЕМС.-Радіо, 1985, 4.
А. Пузанов. ПЗУ в спортивній апаратурі. - Радіо. 1982 № 1.

Автор: Д. Лук'янов, м. Москва; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Твердотільні накопичувачі Micron 9300 28.04.2019

Компанія Micron Technology представила флагманську серію твердотільних накопичувачів, що підтримують протокол NVMe та призначені для хмарних та корпоративних серверів. У накопичувачах використовується 64-шарова флеш-пам'ять 3D TLC NAND виробництва Micron.

Серія Micron 9300 включає три моделі 9300 PRO та три моделі 9300 MAX. Перші призначені для навантажень з інтенсивним читанням та витримують один повний перезапис на день протягом п'ятирічного гарантійного терміну, а другі призначені для змішаних навантажень та витримують три перезаписи на день. Накопичувачі 9300 PRO випускаються об'ємом 3,84 ТБ, 7,68 ТБ та 15,36 ТБ, а накопичувачі 9300 MAX - об'ємом 3,2 ТБ, 6,4 ТБ та 12,8 ТБ. Обидві версії випускаються лише у форм-факторі U.2 (тирозмір 2,5 дюйма, товщина 15 мм). Вони мають інтерфейс PCIe Gen3 x4.

Максимальна швидкість послідовного читання дорівнює 3,5 ГБ/с. Швидкість запису у разі SSD найменшого обсягу дорівнює 3,1 ГБ/с, у решті випадків - 3,5 ГБ/с. Продуктивність на операціях читання з довільним доступом досягає 835 000 IOPS та 850 000 IOPS відповідно. Що стосується продуктивності на операціях запису, відрізняється майже у всіх моделей і лежить в діапазоні від 105 до 000 IOPS.

Інші цікаві новини:

▪ Зневага сніданком небезпечна для серця

▪ Текстиль для живлення вбудованої електроніки

▪ Розблокування за малюнком вен

▪ Карборунд із шин

▪ Карти пам'яті PRO Plus та EVO Plus від Samsung

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Загадки для дорослих та дітей. Добірка статей

▪ стаття Мріям та рокам немає повернення. Крилатий вислів

▪ стаття Чому влада Австрії дозволила сфотографуватися одному жителю на права водія з друшляком на голові? Детальна відповідь

▪ стаття Роботи асфальтобетонні. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Доопрацювання світлодіодного ліхтаря. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Простий гучномовець з акустичним лабіринтом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт