Бесконтактная клавиатура

 

Союз Советскик

Соцмалмстмческмк

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 928332 (6() Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1 8.10.78 (21) 2675202/1 8-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 1 5.05.82. Бюллетень № 1 8 (51) М. Кл.

Q 06 F Э/02

9кудврстаанныМ квинтет ав делам нзобретеннй н атаритнй (53) УДК 681.327..11(088.8) Дата опубликования. описания 15.05.82 (72) Авторы изобретения

Ю. Н; Родионов, М.Д. Иванов, Ю.А. Алексеев и, Н,"И; Высоков- " ---;-:.

4, 1 . !

1 )

Особое конструкторское бюро технической кибернетики

Ленинградского политехнического института им. N.È. Калинина (7() Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНАЯ КЛАВИАТУРА

Бесконтактная клавиатура относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использована в пультах-управления вычислительных и измерительных устройств, системах управления, электри ческих пишуших машинкак„ телеграфном и типографском оборудовании.

Известны клавиатуры, принцип дейст-. вия которых основан на изменении при помоши подвижного магнита I . .и магнит

10 ного потока трансформатора, магнитная цепь которого содержит ферромагнитный материал Г1 1 °

Недостатками таких клавиатур являются нестабильность выходного сигнала, за !

5 висяшего от магнитных свойств материалов магнита и магнитной цепи, и конструктивная сложность.

Известны также клавиатуры, содержащие пары трансформаторов, выходные сигналы которых в исходном состоянии взаимно скомпенсированы. При нажатйи клавиши к одному трансформатору пары приближаеч ся подвижный элемент, напри1

I мер, медный диск. В результате изменения взаимной индукции между обмотками этого трансформатора, компенсация сигналов пары нарушается и появляется сигнал разбаланса, который регистрируется к омпаратором, идентифицирующим нажатую клавишу (23.

Недостатком этих клавиатур является низкая надежность, обусловленная влиянием распределенных параметров обмоток трансформаторов., Цель изобретения - повышение надежности работы клавиатуры.

Цель достигается тем, что в бесконтактиую клавиатуру содержашую клавиши, состоящие из штоков, выполненных ..из немагнитного материала, и индуктивных элементов, первичные обмотки которыхсоединены согласно, последовательно с выходом генератора, а вторичные обмотки соединены встречно- последовательно, ком паратор, введен интегратор, вход которо-! го соединен со вторичными обмотками нн32

4 ной обмотками, это подобно закорачива-. нию части витков обмоток соответствующего трансформатора. В результате ком— пенсацией выходных сигналов пары транс» форматоров на )ушается и на.выводах последовательно соединенных вторичных обмоток появляется сигнал разбаланса.

Сигнал разбаланса на вторичных обмотках пары трансформаторов. представляет собой два коротких разнополярных.всплеска напряжения длительностью Ччного меньше, чем длительность импульса генератора 9.

Это результат дифференцирования импульса генератора 9 парой трансформаторов,, так как индуктивности их обмоток малы, .,а выходные сопротивления генератора 9 конечно. Наблюдать сигнал разбапанса непосредственно на вторичных обмотках затруднительно из-за его широкополосности и того, что его уровень сравним с уровнем паразитных колебаний, возникающих в моменты фронтов импульсов генерат.ора 9. На выходе интегратора 10 формируется четкий сигнал разбаланса, имеющий форму, близкую к форме импульса генератора 9. Полярность его зависит от того, какая нажата клавиша (1 или 2), а амплитуда - от степени ее нажатия. Та. кую форму импульса на выходе интеграто,ра 10 можно объяснить тем, что коро)

,кие разнополярные импульсы, поступающие со вторичных обмоток трансформатор ров, воспринимаются интегратором как дельта-импульсы, При этом его выходное напряжение скачкообразно со.скороростью, определяемой быстродействием операционного усилителя) изменяется в моменты прохождения этих импульсов и мало изменяется в интервале между ними.

Паразитные колебания, возникающие в трансформаторах, и высокочастотные помехи от посторонних источников ослаблены на выходе интегратора в значительной степени благодаря его фильтрующим свойствам. Таким образом, даже при малой индуктивности обмоток трансформаторов, сигнал раэбаланса на выходе интегратора

10 имеет значительную длительность, хорошую форму, удобную для последующей обработки, и практически свободен от паразитных колебаний и посторбнних

".высокочастотных помех. Выходной сигнал интегратора 10 используется компаратором 11 для идентификации нажатой клавиши.

По сравнению с известными бесконтактными клавиатурами, действующими на принципе изменейия магнитного потока трансформаторов, предложенная клавиатура

3 9283 дуктивных элементов, а выход соединен с входом компаратора.

B данной клавиатуре ложные срабатывания компаратора, обусловленные влия . нием параэитных параметров трансформаторов, практически исключены. Это объясняется, тем, что взаимодействие пар трансформаторов с элементами, изменяющими магнитный поток, и с интегратором обеспечивает формирование на входе ком- 10 паратора сигнала раэбаланса пары трано-, форматоров, практически свободного от по мех, при этом его форма приближается к форме сигнала импульсного генератора, что облегчает работу компаратора. 15

На чертеже, представлена функциональная схема бесконтактной клавиатуры.

Она содержит две клавиши 1 и 2, механически свяэаннь е с соответствующими элементами 3 и 4, изменяющими магнитный поток, индуктивные элементы (трансформаторы), состоящие из первич ных 5 и 6, вторичных 7 и 8 обмоток

Первичные обмотки 5 и 6 соединены сог

JIBcHQ) последовательно с выходами им- у5 пульсного генератора 9. Вторичные обмотки 7 и 8 соединены встречно, последовательно со входом интегратора 1.0, выход которого соединен со входом компаратора 11. Каждый трансформатор тиары, со- зо стоящий иэ первичной и вторичной обмоток (5 и 7, 6 и 8), конструктивно выполнен печатным способом на двухсторонней плате, из фольгированного стеклотексто лита толщиной 1,5 мм; В каждой обмот ке 2 витка. Трансформаторы в виде moралюминиевых. или медных дисков толщиной, не менее 50 мкм. Площадь одного трансформатора и одного элемента около

1 см, Генератор 9 вырабатывает пря 1 моугольные импульсы напряжения aMIIIIHTyдой . 5 В, длительностью 2 мкс с фронами 40 нс. Интегратор 10 напряжения выполнен, по R С-схеме на, операционном усилителе., Бесконтактная клавиатура работает следующим образом.

В исходном состоянии клавиш 1 и 2 вьгходные сигналы вторичных обмоток 7 и 8 пары трансформаторов взаимно скомпенсированы. При нажатии одной клавиши

1 или 2 соответствующий элемент 3 или

4 приближается к одному трансформатору (5 и 7 или 6 и 8). Поскольку каждый элемент 3 и 4 можно рассматривать как короткозамкнутый виток, TD приближение его к соответствующему трансформатору приводит к уменьшению электромаг нитной связи между первичной и вторич928332

4 °

Составитель Н. Панфилов

Редактор А. Гулько Техред Ж.Кастелевич Корректор Н. ШвыдкаЯ.

Заказ 3240/60 Тираж 732 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная, 4 имеет высокую надежность работы, обуоловленную тем, что паразитные колебания, возникающие в трансформаторе, а также высокочастотные помехи от посторонних источников не приводят к сбоям компаратора. При этом уменьшается трудоемкость разработки и изготовления устройства, так как исключается необходимость теоретически или экспериментально выбирать вариант конструкции трансформатора, t0 обеспечивающий низкий уровень паразитных колебаний. Хорошая форма и значительная длительность сигнала разбаланса на выходе интегратора позволяют применить в компараторе более инерционные устройства, упростив и.повысив тем самым их помехоустойчивость.Формула из обретения

Бесконтактная клавиатура, содержащая ! клавиши, состоящие из штоков, выполнен- ур ных из немагнитного материала, и индуктивных элементов, первичные обмотки которых соединены согласно, последовательно с выходом генератора, а вторичные обмотки соединены встречно-последовательно, компаратор, от л ич ающа я» с я тем, что, с целью повышения надеж ности клавиатуры, в нее введен интегра» тор, вход которого соединен со вторичными обмотками индуктивных элементов, а выход соединен с входом компаратора.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 396684, кл. Cii 06 F 3/02, 1971..

2. Патент США № 1 31 5885, кл. Ñ 06 F 3/02, опублик. 1973 (прототип) .