Клавишные переключатели

Технические и эргономические характеристики клавиатур ПЭВМ — удобство пользования, максимальная скорость набора, показатели надежности (например, количество переключений) и ряд других — во многом определяются техническими характеристиками клавишных переключателей. Важны форма и размер клавиш, шаг их расположения, величина хода, усилия нажатия, окраска, надписи и прочие характеристики.

В зависимости от требований, предъявляемых к клавиатурам, в них используются клавишные переключатели различных типов. По способу управления клавишные переключатели делятся на клавиши нажатия (тактильные) и прикосновения (сенсорные). Применяются как контактные (с электрическим контактом), так и бесконтактные переключатели.

Контактные переключатели, в которых электрическое замыкание и размыкание цепи электромеханического контакта происходит после нажатия клавиши, просты в конструкции, обеспечивают низкое омическое сопротивление контакта, дешевы. Однако такие переключатели не могут обеспечить в цепи четкого фронта сигнала замыкания (размыкания). В момент нажатия клавиши, стоящей в электрической цепи, происходит нерегулярное замыкание этой цепи («дребезг» контакта) до тех пор, пока не установится надежный сигнал. Влияние «дребезга» устраняют схемным либо программным путем. К недостаткам контактных переключателей можно отнести сравнительно малый срок службы (число переключений до отказа), непостоянство переходного сопротивления контакта вследствие окисления покрытий контактирующих поверхностей под воздействием окружающей среды или электроэрозии. Лучшие показатели по долговечности дают герконовые переключатели, в них коммутация герметизированных контактов осуществляется под воздействием миниатюрного постоянного магнита, приводимого в движение клавишным стержнем.

В последние годы при изготовлении клавиатур ПЭВМ широко используются контактные переключатели на основе токопроводящей резины, в которых ряд элементов клавиши изготавливается из силиконовой резины. На нижней поверхности колпачка клавиши из непроводящей резины помещается прокладка из токопроводящей резины. Клавиши закрепляются на плате, на которой печатным способом выполнены необходимые электрические контакты и схемы их соединения. В момент нажатия клавиши токопроводящая резиновая прокладка прижимается к плате и замыкает необходимые контакты. Конструкции переключателей на основе токопроводящей резины обеспечивают, как правило, малый ход клавиш.

Мембранные клавиатуры отличаются хорошей герметичностью, малыми размерами и массой, помехозащищенностью, малым «дребезгом», незначительным расходом драгоценных металлов. Они просты по конструкции, содержат минимальное число деталей, обладают высокой степенью автоматизации и возможностью крупносерийного производства. Мембранная клавиатура состоит из соединенных в пакет пластмассового корпуса и мембранной панели, состоящей из двух гибких лавсановых контактных пластин (печатных плат) с металлизированными токопроводящими головками, являющимися контактирующими и токоведущими частями переключателя. Гибкие печатные платы изолированы друг от друга диэлектрической пластиной и находятся на металлическом основании. При нажатии на клавишу усилие через демпфирующую пружину, расположенную в корпусе, передается на гибкие печатные платы, замыкая их контакты между собой. С помощью пружины клавиша возвращается в исходное положение. Несмотря на высокую технологичность и другие достоинства, мембранные клавиатуры до сих пор находят ограниченное применение в профессиональных ПЭВМ. Это связано прежде всего с трудностями размещения в корпусе клавиатуры электронной части, а также ее низкой ремонтопригодностью.

В случае, когда требуется обеспечить высокую надежность работы, бесшумную эксплуатацию, а также устойчивость против влаги, коррозии, пыли (стоимость не играет определяющей роли), в конструкциях клавиатур применяются бесконтактные клавишные переключатели.

В бесконтактных переключателях механическое воздействие (перемещение или прикосновение) вызывает изменение емкости, индуктивности или сопротивления, а затем это изменение преобразуется в электрический сигнал. К бесконтактным относятся также сенсорные и оптоэлектронные переключатели.

В клавишном переключателе, использующем изменение емкости при нажатии и включении его в схему, на печатной плате нанесены в виде прямоугольных пластинок обкладки конденсатора, сверху на обкладки нанесен слой изолятора, например лавсановая пленка. На одну из обкладок от генератора подается специальный сигнал, например частотой 200 кГц и амплитудой до 100 В. При нажатии на клавишу соединенная с ней металлическая пластина опускается на обкладки конденсатора, в результате его емкостное сопротивление уменьшается и на второй обкладке появляется сигнал, поступающий на электронную схему.

Клавишный переключатель индуктивного типа состоит из неподвижной части (направляющей) и подвижной (штока, на одном конце которого находится подвижная часть датчика — металлическая пластина, которая прижимается к нему за счет пружины).

На другом конце на шток насажена клавиша. Неподвижная часть датчика электрически представляет собой индуктивность и выполнена печатным способом. Для предотвращения механического износа эта часть защищается» склеивающей лентой. При нажатии на клавишу металлическая пластина приближается к индуктивности, вызывая уменьшение значения последней. При изменении индуктивности формируется сигнал о срабатывании датчика. Клавиша возвращается в исходное состояние за счет пружины, прижимающей металлическую пластину к штоку.

В бесконтактных переключателях, управляемых магнитным полем, эффект включения может достигаться изменением сопротивления магниторезистивного элемента под действием постоянного магнита, укрепляемого на подвижном стержне клавиши. Вместо магниторезистивных элементов могут быть применены также датчики Холла.

В оптоэлектронных клавишных переключателях нажатие клавиши приводит к вводу заслонки между источником излучения (обычно светодиодом) и приемником излучения (фотодиодом). Характеристики оптоэлектронных переключателей близки к характеристикам переключателей, управляемых магнитным полем.

Дата добавления: 2017-01-14