RU2024190C1

RU2024190C1 - Contactless key

Info

Publication number: RU2024190C1
Authority: RU
Inventors: В.Е. Махоткин; Б.П. Шурухин
Original assignee: Махоткин Вячеслав Евгеньевич
Priority date: 1990-05-28
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: pulse technique. SUBSTANCE: case accommodates coils with magnetically soft material core placed in their bores. Permanent magnets are joined with key head. Pushing the key head reverses core polarity and it is attracted to upper permanent magnet; in the process, voltage pulse is induced in coil. EFFECT: provision for contactless switching of electric circuits. 5 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам бесконтактной коммутации электрических цепей, и может быть использовано в приборах автоматики, электроники, вычислительной техники. The invention relates to a pulse technique, in particular to devices for contactless switching of electrical circuits, and can be used in automation devices, electronics, computer technology.

Известен бесконтактный переключатель, магниточувствительный элемент которого выполнен в виде микросборки с датчиком Холла [1]. A contactless switch is known, the magnetically sensitive element of which is made in the form of a microassembly with a Hall sensor [1].

Наиболее близким техническим решением к заявленному является бесконтактная клавиша (БК), выбранная в качестве прототипа [2]. Она содержит диамагнитный корпус, в котором установлена с возможностью перемещения и самовозврата клавишная головка, с одноименно расположенными полюсами две магнитные системы - подвижную, совмещенную с клавишной головкой, и неподвижную, установленную в основании корпуса, магниточувствительный элемент, причем магниточувствительный элемент выполнен в виде тонкой магнитоодноосной доменсодержащей пленки и снабжен датчиком считывания, причем плоскость пленки расположена так, что ее низкокоэрцитивные каналы параллельны магнитным силовым линиям обеих магнитных систем, при этом намагниченность подвижной магнитной системы больше намагниченности неподвижной магнитной системы [2]. The closest technical solution to the claimed one is the contactless key (BC), selected as a prototype [2]. It contains a diamagnetic case, in which the keyboard head is mounted with the possibility of moving and self-returning, with two poles of the same magnetic system — a movable, combined with a keyboard head, and a fixed, magnetically sensitive element installed in the base of the case, and the magnetically sensitive element is made in the form of a thin magnetically uniaxial domain-containing film and is equipped with a read sensor, and the plane of the film is located so that its low-coercive channels are parallel to the magnetic forces the lines of both magnetic systems, while the magnetization of the moving magnetic system is greater than the magnetization of the stationary magnetic system [2].

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, обусловленная необходимостью специального изготовления магниточувствительного элемента, подбора в зависимости от параметров изготовленной пленки специальных магнитов с определенным соотношением намагниченности и, как следствие, высокая стоимость; сравнительно большие масса и габариты; недостаточная эффективность, обусловленная невозможностью изменять величину выходного сигнала; недостаточная надежность, обусловленная собственной чувствительностью к магнитным полям и созданием внешних помех. The disadvantages of the known device are the design complexity, due to the need for special manufacturing of the magnetically sensitive element, selection, depending on the parameters of the manufactured film of special magnets with a certain magnetization ratio and, as a result, high cost; relatively large mass and dimensions; lack of efficiency due to the inability to change the value of the output signal; insufficient reliability due to its own sensitivity to magnetic fields and the creation of external interference.

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение стоимости, снижение массогабаритных характеристик, повышение эффективности путем обеспечения возможности изменения величины выходного сигнала, повышение надежности путем обеспечения возможности работы в сильных магнитных полях и исключения магнитных помех, создаваемых самой клавишей. The aim of the invention is to simplify the design, reduce cost, reduce weight and size characteristics, increase efficiency by making it possible to change the magnitude of the output signal, increase reliability by making it possible to work in strong magnetic fields and eliminate magnetic interference caused by the key itself.

Цель достигается тем, что в известной бесконтактной клавише, содержащей корпус, в котором установлены с возможностью перемещения и самовозврата клавишная головка и жестко связанная с ней подвижная магнитная система, магниточувствительный элемент и датчик считывания, магниточувствительный элемент выполнен в виде стержня из магнитомягкого материала, магнитная система выполнена в виде двух постоянных магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами, датчик считывания выполнен в виде по крайней мере двух соосных катушек, соединенных между собой согласно и закрепленных на корпусе, причем стержень расположен между постоянными магнитами перпендикулярно направлению перемещения подвижной магнитной системы, а концы стержня введены с зазором в катушки, при этом корпус выполнен из магнитомягкого материала. The goal is achieved by the fact that in a known contactless key comprising a housing in which a key head and a movable magnetic system rigidly connected with it, a magnetically sensitive element and a readout sensor, a magnetically sensitive element is made in the form of a rod of soft magnetic material, a magnetic system made in the form of two permanent magnets facing each other with opposite poles, the read sensor is made in the form of at least two coaxial coils, connected interconnected according to and fixed on the housing, the rod located between the permanent magnets perpendicular to the direction of movement of the moving magnetic system, and the ends of the rod introduced with a gap into the coils, while the housing is made of soft magnetic material.

На фиг. 1 изображена предлагаемая БК с вертикальным расположением клавиши и с четырьмя катушками, общий вид . In FIG. 1 shows the proposed BC with a vertical arrangement of keys and with four coils, a general view.

На фиг. 2 - сечение по А-А в исходном (до нажатия) состоянии. In FIG. 2 - section along AA in the initial (before pressing) state.

На фиг. 3 - сечение по А-А, показывающее относительное расположение элементов бесконтактной клавиши после нажатия; на фиг. 4 и 5 изображены два варианта коммутации выходов катушек в случае четырех и двух катушек соответственно. In FIG. 3 is a cross-section along AA showing the relative arrangement of the elements of the proximity key after being pressed; in FIG. 4 and 5 show two options for switching the outputs of the coils in the case of four and two coils, respectively.

Бесконтактная клавиша (фиг. 1) содержит корпус 1 из магнитомягкого материала, в котором установлена с возможностью перемещения и самовозврата клавишная головка 2, связанная с подвижной магнитной системой, выполненной в виде двух постоянных магнитов 3, обращенных друг к другу разноименными полюсами, жестко связанных с клавишной головкой 2, например, с помощью толкателя 4. Между собой магниты жестко связаны перемычкой 5 из немагнитного материала. Магниточувствительный элемент выполнен в виде стержня 6 из магнитомягкого материала. Датчик считывания выполнен в виде не менее чем двух соосных катушек 7, соединенных между собой согласно и закрепленных на корпусе 1. Стержень 6 расположен между постоянными магнитами 3 перпендикулярно направлению перемещения подвижной магнитной системы, а концы стержня 6 введены с зазором в катушки 7. The contactless key (Fig. 1) contains a housing 1 made of soft magnetic material, in which the keyboard head 2 is mounted with the possibility of movement and self-return, associated with a movable magnetic system made in the form of two permanent magnets 3, facing each other with opposite poles, rigidly connected to keyboard head 2, for example, using a pusher 4. Between each other magnets are rigidly connected by a jumper 5 of non-magnetic material. The magnetosensitive element is made in the form of a rod 6 of soft magnetic material. The read sensor is made in the form of at least two coaxial coils 7, interconnected according to each other and mounted on the housing 1. The rod 6 is located between the permanent magnets 3 perpendicular to the direction of movement of the moving magnetic system, and the ends of the rod 6 are inserted with a gap into the coils 7.

Работает бесконтактная клавиша следующим образом. The contactless key works as follows.

В исходном состоянии (см. фиг. 1 и 2) благодаря пружине 18 N-полюс нижнего магнита 3 находится ближе к стержню 6, чем S-полюс верхнего магнита 3 магнитной системы. Стержень 6 притягивается к N-полюсу и находится в нижнем положении. In the initial state (see Figs. 1 and 2), due to the spring 18, the N-pole of the lower magnet 3 is closer to the rod 6 than the S-pole of the upper magnet 3 of the magnetic system. Rod 6 is attracted to the N-pole and is in the lower position.

При нажатии на клавишу N-полюс удаляется от стержня 6, а S-полюс приближается. После прохождения середины расстояния между магнитами S-полюс оказывается ближе к стержню 6, чем N-полюс. Стержень намагничивается и резко "перебрасывается" к S-полюсу. При этом в каждой из катушек возникает импульс напряжения, который снимается с выходов катушек (клемм 9). При этом (см. фиг. 4 и 5) в случае разного числа катушек 7 и витков на катушках 7, соединяя выходы 9 катушек 7, можно получить выходной сигнал разной величины (в одном случае - сумма сигналов, в другом - разность, в третьем - промежуточная комбинация и т.д.). When you press the key, the N-pole moves away from the rod 6, and the S-pole approaches. After passing the middle of the distance between the magnets, the S-pole is closer to the rod 6 than the N-pole. The rod is magnetized and abruptly “throws” to the S-pole. In this case, a voltage pulse arises in each of the coils, which is removed from the outputs of the coils (terminals 9). In this case (see Fig. 4 and 5) in the case of a different number of coils 7 and turns on coils 7, connecting the outputs 9 of coils 7, you can get an output signal of different sizes (in one case, the sum of signals, in the other - the difference, in the third - intermediate combination, etc.).

Поскольку стержень выполнен из магнитомягкого материала, то в этом случае дополнительно к импульсу напряжения, возникающему в результате "переброса" намагниченного стержня 6 внутри катушек 7, в катушках 7 возникает импульс напряжения в результате продольного перемагничивания стержня 6. Since the rod is made of soft magnetic material, in this case, in addition to the voltage pulse resulting from the "transfer" of the magnetized rod 6 inside the coils 7, a voltage pulse arises in the coils 7 as a result of the longitudinal magnetization reversal of the rod 6.

Claims

NON-CONTACT KEY, comprising a housing in which the keyboard head is mounted with the possibility of moving and returning it, a movable magnetic system rigidly connected to the keyboard head, a magnetically sensitive element and a read sensor, characterized in that, in order to simplify the design, reduce cost, and reduce overall dimensions, increasing efficiency by providing a change in the value of the output signal, increasing reliability by providing the ability to work in strong magnetic fields and eliminating of magnetic interference generated by a contactless key, the magnetically sensitive element is made in the form of a rod of soft magnetic material, the magnetic system is in the form of two permanent magnets facing each other with opposite poles, the read sensor is in the form of at least two coaxial coils connected to each other according to and mounted on the housing, and the rod is located between the permanent magnets perpendicular to the direction of movement of the moving magnetic system, and the ends of the rod are inserted with a gap into the coils, while yc is made of magnetic material.