RU54278U1

RU54278U1 - PIEZO ELECTRIC SWITCH AND KEYBOARD

Info

Publication number: RU54278U1
Application number: RU2006103434/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Зотов
Original assignee: Владимир Анатольевич Зотов
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2006-06-10

Abstract

Устройство содержит корпус. Мембрана расположена на корпусе. Пьезоэлектрический элемент установлен на мембране внутри корпуса с внутренней ее стороны. Плата с радиоэлементами предназначена для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединена к пьезоэлектрическому элементу. Пьезоэлектрический элемент жестко прикреплен к мембране. Для фиксации платы с радиоэлементами относительно пьезоэлектрического элемента использована свободная наружная поверхность пьезоэлектрического элемента. Внутренняя полость корпуса полностью заполнена компаундом. Клавиатура состоит из описанных переключателей. Полезная модель позволяет повысить надежность, увеличить срок эксплуатации, упростить устройства, и упростить их сборку. 6 д.п. ф-лы, 7 черт.The device comprises a housing. The membrane is located on the body. The piezoelectric element is mounted on the membrane inside the housing from its inner side. The circuit board with radio elements is designed to implement the function of an electronic key and is electrically connected to the piezoelectric element. The piezoelectric element is rigidly attached to the membrane. To fix the board with the radio elements relative to the piezoelectric element, the free outer surface of the piezoelectric element is used. The internal cavity of the housing is completely filled with a compound. The keyboard consists of the described switches. The utility model allows to increase reliability, increase the service life, simplify devices, and simplify their assembly. 6 d.p. f-ly, 7 traits.

Description

Полезная модель касается конструкции пьезоэлектрического переключателя и клавиатуры, выполненной из таких переключателей, которые могут быть использованы в аппаратуре связи, вычислительной технике, в устройствах управления, работающих в энергетической, добывающей, в том числе нефтегазовой, промышленности, в аппаратуре промышленного назначения, в торговой технике, пищевой промышленности, медицинской аппаратуре, аппаратуре, используемой на транспорте, в том числе на морском и речном в аппаратуре, работающей на открытой палубе, в автомобильной промышленности и других отраслях.The utility model relates to the construction of a piezoelectric switch and keyboard made of such switches that can be used in communication equipment, computer technology, control devices operating in the energy, mining, including oil and gas, industry, industrial equipment, and trade equipment , food industry, medical equipment, equipment used in transport, including sea and river, in equipment operating on an open deck, in a car yl and other industries.

Известен пьезоэлектрический переключатель, содержащий корпус, выполненный герметичным, мембрану, расположенную на корпусе, пьезоэлектрический элемент, установленный на мембрану внутри корпуса с внутренней ее стороны и срабатывающий при механическом воздействии на мембрану с наружной ее стороны, плату с радиоэлементами, предназначенную для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединенную к пьезоэлектрическому элементу (Патент на полезную модель РФ №32340, Н 03 К 17/96, опубл. 10.09.2003).Known is a piezoelectric switch comprising a sealed enclosure, a membrane located on the housing, a piezoelectric element mounted on the membrane inside the housing from its inner side and triggered by mechanical action on the membrane from its outer side, a circuit board with radio elements designed to implement the electronic key function and electrically connected to the piezoelectric element (Patent for utility model of the Russian Federation No. 32340, N 03 K 17/96, publ. 09/10/2003).

Известна также клавиатура, выполненная из таких переключателей (Патент на полезную модель РФ №32340, Н 03 К 17/96, опубл. 10.09.2003).Also known is a keyboard made of such switches (Patent for utility model of the Russian Federation No. 32340, N 03 K 17/96, publ. 09/10/2003).

В этих устройствах пьезоэлектрический переключатель снабжен держателем, выполненным из диэлектрического материала и с возможностью обеспечения фиксации пьезоэлектрического чувствительного элемента относительно платы электронного ключа, а также фиксации последних внутри корпуса, при этом плата электронного ключа ориентирована вдоль оси корпуса.In these devices, the piezoelectric switch is equipped with a holder made of dielectric material and with the possibility of fixing the piezoelectric sensitive element relative to the electronic key board, as well as fixing the latter inside the case, while the electronic key board is oriented along the axis of the case.

Преимуществом известных устройств, поскольку корпус выполнен герметичным, является возможность использования их в условиях воздействия агрессивных сред, защищенность переключателя от климатического воздействия и вредных факторов окружающей среды.An advantage of the known devices, since the housing is airtight, is the possibility of using them under aggressive environmental conditions, the switch is protected from climatic effects and environmental hazards.

Ограничением их является недостаточная надежность из-за того, что пьезоэлектрический элемент имеет возможность смещения в держателе; незначительный срок эксплуатации переключателя, например, в условиях вибрации; сложность конструкции из-за необходимости строгой ориентации платы с радио Their limitation is insufficient reliability due to the fact that the piezoelectric element has the ability to bias in the holder; short life of the switch, for example, in vibration; design complexity due to the need for strict orientation of the board with the radio

элементами вдоль продольной оси корпуса; сложность самой конструкции и ее изготовления из-за использования держателя; сложность сборки.elements along the longitudinal axis of the housing; the complexity of the design itself and its manufacture due to the use of the holder; build complexity.

Решаемая полезной моделью задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.The task solved by the utility model is the improvement of technical and operational characteristics.

Технический результат, который может быть получен при выполнении полезной модели, - повышение надежности, увеличение срока эксплуатации, уменьшение продольных габаритов, упрощение устройств, и упрощение их сборки,The technical result that can be obtained by performing a utility model is to increase reliability, increase the operating life, reduce longitudinal dimensions, simplify devices, and simplify their assembly,

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном пьезоэлектрическом переключателе, содержащем корпус, выполненный герметичным, мембрану, расположенную на корпусе, пьезоэлектрический элемент, установленный на мембрану внутри корпуса с внутренней ее стороны и срабатывающий при механическом воздействии на мембрану с наружной ее стороны, плату с радиоэлементами, предназначенную для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединенную к пьезоэлектрическому элементу, согласно заявленной конструкции пьезоэлектрический элемент жестко прикреплен к мембране, для фиксации и базирования платы с радиоэлементами относительно пьезоэлектрического элемента использована свободная наружная поверхность пьезоэлектрического элемента, а внутренняя полость корпуса полностью заполнена компаундом.To solve the problem with the achievement of the specified technical result in a known piezoelectric switch containing a housing made sealed, a membrane located on the housing, a piezoelectric element mounted on the membrane inside the housing from its inner side and triggered by mechanical action on the membrane from its outer side, a circuit board with radio elements designed to implement the function of an electronic key and electrically connected to a piezoelectric element, according to The claimed design of the piezoelectric element is rigidly attached to the membrane, to fix and base the circuit board with the radio elements relative to the piezoelectric element, the free external surface of the piezoelectric element is used, and the internal cavity of the housing is completely filled with a compound.

Возможны дополнительные варианты выполнения полезной модели, в которых целесообразно, чтобы:Additional embodiments of the utility model are possible, in which it is advisable that:

- корпус был выполнен из металла;- the case was made of metal;

- корпус был выполнен из пластмассы;- the case was made of plastic;

- корпус был выполнен из резины;- the case was made of rubber;

- был введен элемент световой индикации, а в мембране выполнено отверстие с возможностью его подсветки элементом световой индикации.- the light indication element was introduced, and a hole was made in the membrane with the possibility of its illumination by the light indication element.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата клавиатура, содержащая основание с лицевой панелью, несущее систему переключателей, выполнена из переключателей, как описано выше.To solve the problem with the achievement of the specified technical result, a keyboard containing a base with a front panel carrying a system of switches is made of switches, as described above.

При этом, как и в известном устройстве, корпуса переключателей могут быть объединены в единый корпус, роль которого выполняет основание клавиатуры, полость которого заполнена компаундом, а мембраны переключателей выведены на лицевую панель основания.In this case, as in the known device, switch cases can be combined into a single case, the role of which is played by the base of the keyboard, the cavity of which is filled with a compound, and the switch membranes are displayed on the front panel of the base.

Кроме того, плата с радиоэлементами для каждого из переключателей может быть выполнена в виде единой печатной платы.In addition, the circuit board with radio elements for each of the switches can be made in the form of a single printed circuit board.

Указанные преимущества, а также особенности настоящей полезной модели поясняются лучшими вариантами ее выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.These advantages, as well as the features of this utility model are illustrated by the best options for its implementation with reference to the accompanying drawings.

Фиг.1 - вид пьезоэлектрического переключателя в разрезе,Figure 1 is a sectional view of a piezoelectric switch,

Фиг.2 - то же, что фиг.1, в развороте на 90 градусов,Figure 2 - the same as figure 1, in a 90-degree turn,

Фиг.3 - то же, что фиг.1, со светодиодом и клеммником,Figure 3 - the same as figure 1, with an LED and terminal block,

Фиг.4 - то же, что фиг.3, в развороте на 90 градусов,Figure 4 - the same as figure 3, in a 90-degree turn,

Фиг.5 - вид клавиатуры, вид сверху,5 is a keyboard view, a top view,

Фиг.6 - то же, что фиг.5, вид с боку,Fig.6 is the same as Fig.5, side view,

Фиг.7 - вид разреза одной из полостей клавиатуры для установки пьезоэлектрического элемента.7 is a sectional view of one of the keyboard cavities for installing the piezoelectric element.

Пьезоэлектрический переключатель (фиг.1-4) содержит корпус 1, выполненный герметичным. Мембрана 2 расположена на корпусе и может быть выполнена как его часть. Пьезоэлектрический элемент 3 установлен на мембране внутри корпуса 1 с внутренней ее стороны и срабатывает при механическом воздействии на мембрану 2 с наружной ее стороны. Плата 4 с радиоэлементами предназначена для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединена к пьезоэлектрическому элементу 3.The piezoelectric switch (Fig.1-4) contains a housing 1 made sealed. The membrane 2 is located on the housing and can be performed as part of it. The piezoelectric element 3 is mounted on the membrane inside the housing 1 from its inner side and is triggered by mechanical action on the membrane 2 from its outer side. The circuit board 4 with radio elements is designed to implement the function of an electronic key and is electrically connected to the piezoelectric element 3.

Пьезоэлектрический элемент 3 жестко прикреплен к мембране 2. Для фиксации и базирования платы 4 относительно пьезоэлектрического элемента 3 использована его свободная наружная поверхность пьезоэлектрического элемента 3. Внутренняя полость корпуса 1 полностью заполнена компаундом 5 (фиг.1). На фиг.2, 4, 6, 7 для простоты чтения чертежей компаунд не показан.The piezoelectric element 3 is rigidly attached to the membrane 2. To fix and base the board 4 relative to the piezoelectric element 3, its free outer surface of the piezoelectric element 3 is used. The internal cavity of the housing 1 is completely filled with compound 5 (Fig. 1). In figure 2, 4, 6, 7, for ease of reading the drawings, the compound is not shown.

Корпус 1 может быть выполнен из металла (фиг.1-4, 7).The housing 1 can be made of metal (figures 1-4, 7).

Корпус 1 может быть выполнен из материала, стойкого к различным агрессивным средам, например из термостойкой резины или пластмассы.The housing 1 can be made of a material resistant to various aggressive environments, for example, heat-resistant rubber or plastic.

В устройство может быть введен элемент 6 световой индикации, например, светодиод, а в мембране 2 выполнено отверстие 7 с возможностью его подсветки элементом 6 (фиг.4).The light indication element 6, for example, an LED, can be introduced into the device, and a hole 7 is made in the membrane 2 with the possibility of its illumination by element 6 (Fig. 4).

Клавиатура (фиг.5-7) содержит основание с лицевой панелью, несущее систему переключателей. Каждый из переключателей этой клавиатуры выполнен в соответствии с выше описанным.The keyboard (FIGS. 5-7) contains a base with a front panel that carries a system of switches. Each of the switches of this keyboard is made in accordance with the above.

Корпуса 1 переключателей могут быть объединены в единый корпус, роль которого выполняет основание клавиатуры. Полость основания заполнена компаундом, а мембраны 2 переключателей выведены на лицевую панель основания.The switch cases 1 can be combined into a single case, the role of which is played by the base of the keyboard. The base cavity is filled with a compound, and the membranes of the 2 switches are displayed on the front panel of the base.

Плата 4 с радиоэлементами для каждого из переключателей может быть выполнена в виде единой печатной платы (фиг.7).Board 4 with radio elements for each of the switches can be made in the form of a single printed circuit board (Fig.7).

Кроме того, на фиг.1-4, 7 показаны контакты 8 подсоединения платы 4 к пьезоэлектрическому элементу 3, выводные контакты 9, а на фиг.3 и 4 клеммник 10.In addition, Figs. 1-4, 7 show pins 8 of connecting the board 4 to the piezoelectric element 3, pin contacts 9, and in Figs. 3 and 4, terminal block 10.

Работает пьезоэлектрический переключатель (фиг.1-4) следующим образом.The piezoelectric switch (Figs. 1-4) operates as follows.

При нажатии на мембрану 2 пьезоэлектрический элемент 3 вырабатывает электрический сигнал, который через контакты 8 подается на плату 4, реализующую функцию электронного ключа, позволяющего подавать импульсный сигнал во вторичную цепь управления, либо работать в режиме «Включен-выключен».When the membrane 2 is pressed, the piezoelectric element 3 generates an electric signal, which is fed through pins 8 to the board 4, which implements the function of an electronic key that allows you to apply a pulse signal to the secondary control circuit, or work in the “On-off” mode.

Сборку пьезоэлектрического переключателя (фиг.1-4) осуществляет следующим образом.The assembly of the piezoelectric switch (Fig.1-4) is as follows.

К внутренней стороне мембраны 2 жестко крепится, например, клеем, пьезоэлектрический элемент 3. Затем к пьезоэлектрическому элементу 3 своим контактами 8 прикладывается плата 4, контакты 8 закрепляются на пьезоэлектрическом элементе 3 (припаиваются), и вся внутренняя полость корпуса 1 с размещенной в нем платой 4 заливается компаундом 5. После высыхания компаунда 5 устройство готово к работе. Контакты 8 изготавливают достаточно жесткими для обеспечения базирования платы 4 относительно внутренней плоскости пьезоэлектрического элемента 3. Плата 4 в отличие от ближайшего аналога может быть пространственно ориентирована любым требуемым образом, а не только вдоль оси корпуса 1. Кроме того, в ближайшем аналоге используется держатель с пазом под пьезоэлектрический элемент 3, который залить компаундом 5 не удается. В заявленном устройстве вся внутренняя полость корпуса 1, в том числе контакты 8 и плата 4 заливается компаундом, а пьезоэлектрический элемент 3 приклеивается, что обеспечивает надежную фиксацию всех элементов. Это также особенно важно, при использовании связанных с платой 4 каких-либо навесных элементов, например, элемента 6 световой индикации (фиг.4). В этом случае компаунд 5 обволакивает часть светодиода, расположенную в корпусе 1, и края отверстия 7 так, что элемент 6 осуществляет подсветку отверстия 7 и в то же время обеспечивается герметизация всей внутренней полости корпуса 1.A piezoelectric element 3 is rigidly attached, for example, with glue, to the inner side of the membrane 2. Then, a board 4 is attached to the piezoelectric element 3 by its contacts 8, the contacts 8 are fixed to the piezoelectric element 3 (soldered), and the entire internal cavity of the housing 1 with the board located in it 4 is filled with compound 5. After compound 5 has dried, the device is ready for operation. The contacts 8 are made rigid enough to ensure that the board 4 is based on the inner plane of the piezoelectric element 3. The board 4, unlike the closest analogue, can be spatially oriented in any desired way, and not just along the axis of the housing 1. In addition, a holder with a groove is used in the closest analogue under the piezoelectric element 3, which cannot be filled with compound 5. In the claimed device, the entire internal cavity of the housing 1, including contacts 8 and the board 4 is filled with a compound, and the piezoelectric element 3 is glued, which ensures reliable fixation of all elements. This is also especially important when using any attachments connected to the board 4, for example, the light indication element 6 (FIG. 4). In this case, the compound 5 envelops the part of the LED located in the housing 1 and the edges of the hole 7 so that the element 6 illuminates the hole 7 and at the same time provides sealing of the entire internal cavity of the housing 1.

Упрощается как сборка пьезоэлектрического переключателя, так и самой клавиатуры. Клавиатура собирается аналогично. Сначала к ее мембранам приклеиваются пьезоэлектрические элементы 3. Кроме того, корпуса 1 переключателей могут быть объединены в единый корпус (фиг.5-7), плата 4 с радиоэлементами для каждого из переключателей может быть выполнена в виде единой печатной платы (фиг.7). Единую печатную плату ее контактами 8 с внутренней стороны прикладывают к пьезоэлектрическим элементам 3, контакты 8 припаивают к соответствующим пьезоэлектрическим элементам 3, и всю внутреннюю полость заливают компаундом 5 (для простоты чтения чертежа на фиг.7 не показан). Как видно из фиг.7 печатная плата не ориентирована вдоль продольной оси корпуса 1 и мембраны 2, а расположена относительно них ортогонально, что уменьшает габариты устройства.The assembly of the piezoelectric switch and the keyboard itself is simplified. The keyboard is assembled similarly. First, piezoelectric elements 3 are glued to its membranes. In addition, the switch housings 1 can be combined into a single housing (Figs. 5-7), the circuit board 4 with radio elements for each of the switches can be made in the form of a single printed circuit board (Fig. 7) . A single printed circuit board with its contacts 8 on the inside is applied to the piezoelectric elements 3, the contacts 8 are soldered to the corresponding piezoelectric elements 3, and the entire internal cavity is filled with compound 5 (not shown in FIG. 7 for ease of reading). As can be seen from Fig.7, the printed circuit board is not oriented along the longitudinal axis of the housing 1 and the membrane 2, but is located relative to them orthogonally, which reduces the dimensions of the device.

Таким образом, как для самого пьезоэлектрического переключателя, так и для клавиатуры плата 4 размещается в корпусе 1 в любом удобном положении (вертикально, горизонтально и пр.) в зависимости о конфигурации корпуса, а пьезоэлектрический элемент 3 жесткими контактами соединен с платой 4. Вся полость корпуса 1 заполнена компаундом 5 для обеспечения фиксации платы 4 в корпусе 1 и надежной герметизации. Следовательно, заявленное техническое решение позволяет повысить надежность, увеличить срок эксплуатации, уменьшить габариты, упростить устройства, и упростить их сборку.Thus, for the piezoelectric switch itself and for the keyboard, the board 4 is placed in the housing 1 in any convenient position (vertically, horizontally, etc.) depending on the configuration of the housing, and the piezoelectric element 3 is connected by a hard contact to the board 4. The entire cavity the housing 1 is filled with compound 5 to ensure the fixation of the board 4 in the housing 1 and reliable sealing. Therefore, the claimed technical solution allows to increase reliability, increase the service life, reduce the size, simplify the device, and simplify their assembly.

Наиболее успешно заявленные пьезоэлектрический переключатель и клавиатура промышленно применимы в различных областях техники, например, в различных системах управления лифтовыми, крановыми и другими грузоподъемными средствами, эксплуатирующимися, в том числе, в неблагоприятных погодных и климатических условиях.The most successfully declared piezoelectric switch and keyboard are industrially applicable in various fields of technology, for example, in various control systems for elevator, crane and other lifting equipment, which are also used in adverse weather and climatic conditions.

Claims

1. A piezoelectric switch comprising a sealed enclosure, a membrane located on the enclosure, a piezoelectric element mounted on the membrane inside the enclosure from its inner side and triggered by mechanical action on the membrane from its outer side, a circuit board with radio elements designed to realize the electronic function key and electrically connected to the piezoelectric element, characterized in that the piezoelectric element is rigidly attached to the membrane, for fixing and bases Nia board with radioelements relatively piezoelectric element used free outer surface of the piezoelectric element, and the inner cavity of the housing is completely filled with compound.

2. The switch according to claim 1, characterized in that the housing is made of metal.

3. The switch according to claim 1, characterized in that the housing is made of plastic.

4. The switch according to claim 1, characterized in that the housing is made of rubber.

5. The switch according to claim 1, characterized in that the light indication element is introduced, and a hole is made in the membrane with the possibility of its illumination by the light indication element.

6. A keyboard comprising a base with a front panel supporting a system of switches, characterized in that each switch is made in accordance with any one of claims 1 to 5.

7. The keyboard according to claim 6, characterized in that the switch cases are combined into a single case, the role of which is played by the keyboard base, the cavity of which is filled with a compound, and the switch membranes are displayed on the front panel of the base.

8. The keyboard according to claim 6, characterized in that the circuit board with radio elements for each of the switches is made in the form of a single printed circuit board.