Бесконтактная клавиатура

Союз СоветскикСоцмалмстмческмкРеспублик ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 928332(51)М. Кл,5 06 Р Э/02 твеудврстаанный кемнтет ав делам нзобретеннй н атаритнй; :;.А )Особое конструкторское бюро 1 технической кибернетикиЛенинградского политехнического института им, М.И, Калинина(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 пишущих машинкак телеграфном и типографском оборудовании.Известны клавиатуры, принцип действия которых основан на изменении при помощи подвижного магнита . и магнит1 О ного потока трансформатора, магнитная цепь которого содержит ферромагнитныйматериал 11Недостатками таких клавиатур являются нестабильность выходного сигнала, за5 висящего 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, напри. мер, медный диск, В результате измене. ния взаимной индукции между обмотками этого трансформатора, компенсация сигналов пары нарушается и появляется сигнал разбаланса, который регистрируется компаратором, идентифицирующим нажатую клавишу 23Недостатком этих клавиатур является низкая надежность, обусловленная влиянием распределенных параметров обмоток трансформаторов.,Цель изобретения - повышение надежности работы клавиатуры.Цель достигается тем, что в бесконтактиую клавиатуру содержащую клавиши, состоящие из штоков, выполненных .из немагнитного материала, и индуктивных элементов, первичные обмотки которых . соединены согласно, последовательно с выходом генератора, а вторичные обмотки соединены встречно-последовательно, компаратор, введен интегратор, вход которого соединен со вторичными обмотками ин324ной обмотками, это подобно закорачива-нию части витков обмоток соответствующего трансформатора, В результате ком - пенсацией выходных сигналов пары тран форматоров нарушается и на.выводах последовательно соединенных вторичных обмоток появляется сигнал разбаланса. Сигналразбаланса на вторичных обмотках пары трансформаторов. представляет собой два коротких разнополярных всплеска напряжения длительностью много 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 разбаланса непосредственно на вторичных обмотках затруднительно из-за его широкополосности и того, что его уровень сравним с уровнем паразитных колебаний, возникающих в моменты фронтов импульсов генератора 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 корот ,кие разнополярные импульсы, поступающие со вторичных обмоток трансформаторров, 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 посторонних ".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 0283дуктивных элементов, а выход соединенс входом компаратора,В данной клавиатуре ложные срабатывания компаратора, обусловленные влиянием параэитных параметров трансформаторов, практически исключены. Этообъясняется,тем, что взаимодействие партрансформаторов с элементами, изменяющими магнитный поток, и с интеграторомобеспечивает формирование на входе компаратора сигнала раэбаланса пары трано- ,форматоров, практически свободного от помех, при этом его форма приближаетсяк форме сигнала импульсного генератора,что облегчает работу компаратора. 15На чертеже, представлена функциональная схема бесконтактной клавиатуры.Она . содержит две клавиши 1 и 2,механически связанные с соответствующими элементами 3 и 4, изменяющимимагнитный поток, индуктивные элементы(трансформаторы), состоящие из первичных 5 и 6, вторичных 7 и 8 обмотокПервичные обмотки 5 и 6 соединены согласно, последовательно свыходами импульсного генератора 9. Вторичные обмотки 7 и 8 соединены встречно, последовательно со входом интегратора 1.0, выходкоторого соединен со входом компаратора 11, Каждый трансформатор тиары, состоящий иэ первичной и вторичной обмоток (5 и 7, 6 и 8), конструктивно выполнен печатным способом на двухстороннейплате, из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. В каждой Обмотке 2 витка. Трансформаторы в виде дюралюминиевых. или медных дисков толщиной, не менее 50 мкм. Площадь одноготрансформатора и одного элемента около1 см, Генератор 9 вырабатывает прямоугольные импульсы напряжения амплитудой . 5 В, длительностью 2 мкс с фронами 40 нс. Интегратор 10 напряжениявыполнен . по Р С-схеме на, операционномусилителеБесконтактная клавиатура работаетследующим образом.В исходном состоянии клавиш 1 и 2выходные сигналы вторичных обмоток 7и 8 пары трансформаторов взаимно скомпенсированы. При нажатии одной клавиши1 или 2 соответствующий элемент 3 или4 приближается к одному трансформатору(5 и 7 или 6 и 8). Поскольку каждыйэлемент 3 и 4 можно рассматривать каккороткозамкнутый виток, то приближение его к соответствующему трансформа.тору приводит к уменьшению электромагнитной связи между первичной и вторич928332 Составитель Н. ПанфиловТехред Ж.Кастелевич Корректор Редактор А. Гул ыдкая Зака 240/60 Тираж 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж,.Раушская наб., д 4/5нлиал ППП "Патент", г. Ужгород ул, Проектная,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, 10 обеспечивающий низкий уровень паразитных колебаний. Хорошая форма и значительная длительность сигнала разбаланса на выходе интегратора позволяют применить в компараторе более инерционные устройся ва, упростив и повысив тем самым их помехоустойчивостьформула из обретенияБесконтактная клавиатура, содержащаяклавиши, состоящие из штоков, выполнен о 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 надежности клавиатуры, в нее введен интегра тор, вход которого соединен со вторичными обмотками индуктивных элементов, а выход соединен с входом компаратора.1 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР396684, кл. Я 06 Р 3/02, 19712. Патент США1 31 5885,кл. С 06 Р 3/02, опублик. 1973 (црототип).