SU1115123A1

SU1115123A1 - Static piano-key switch

Info

Publication number: SU1115123A1
Application number: SU833602116A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Будылин; Валерий Гаврилович Митрофанов
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Средств Отображения Информации
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1984-09-23

Abstract

1. БЕСКОНТАКТНЫЙ КЛАВИШНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий датчик положени , состо щий из подвижной и неподвижной частей, корпус с подвижно установленным в нем подпружиненным щтоком, на одном конце которого закреплена клавиша, а другой св зан с подвижной частью датчика положени , и магнитный спусковой механизм, состо щий из двух элементов, один из которых выполнен в виде посто нного магнита, а другой - в виде пластинчатого магнитопровода, причем один из элементов магнитного спускового механизма закреплен на .корпусе, а его ответный элемент св зан с вторым концом HJTOKa, отличающийс тем, что, с целью повышени удобства эксплуатации, шток выполнен разъемным из двух частей, которые св заны между собой пружиной сжати , а корпус выполнен с полостью, котора обхватывает обе части штока, причем глубина полости корпуса превышает ход части штока, св занной с клавишей, на величину гарантированного зазора между част ми штока в рабочем положении, при этом на второй части штока жестко закреплена ответна часть магнитного спускового механизма, а на торце второй части штока - g подвижна часть датчика положени . 2. Переключатель по п. 1, отличающийс тем, что элемент магнитного спускового механизма, закрепленный на корпусе, выполнен в виде кольца, ограничивающего объем полости корпуса. 1. A NON-CONTACT KEYBOARD SWITCH containing a position sensor consisting of moving and stationary parts, a housing with a spring-loaded brush mounted in it, at one end of which a key is fixed and the other connected to the moving part of the position sensor, and a magnetic trigger mechanism The device consists of two elements, one of which is made in the form of a permanent magnet, and the other in the form of a plate-like magnetic circuit, one of the elements of the magnetic trigger mechanism attached to the housing, and its response element The NT is connected with the second end of the HJTOKa, characterized in that, in order to increase the convenience of operation, the rod is made of two detachable parts, which are interconnected by a compression spring, and the body is made with a cavity that encloses both parts of the rod, and the depth of the body cavity exceeds the stroke of the part of the stem connected with the key by the amount of the guaranteed clearance between the parts of the stem in the working position, while the second part of the stem is rigidly fixed in response to the magnetic trigger mechanism, and at the end of the second part of the stem - g zhna part of the position sensor. 2. The switch according to claim 1, characterized in that the element of the magnetic trigger mechanism mounted on the housing is made in the form of a ring limiting the volume of the cavity of the housing.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в пищущих машинах , вводно-выводных устройствах, а также в вычислительной технике в качестве модул дл формировани бесконтактных клавиатур. Известен бесконтактный клавишный переключатель , содержащий клавишу, датчик положени , состо щий из подвижной и неподвижной частей, и установленный в корпусе щток, на одном конце которого закреплена клавиша, а на другом - подвижна часть датчика положени . При нажатии на клавишу щток перемещаетс вниз, при этом подвижна часть датчика положени приближаетс к неподвижной , в результате чего происходит срабатывание датчика 1. Недостатками устройства вл ютс повышенный износ, возможность механического повреждени элементов датчика положени при применении оператором повыщенных усилий воздействи на клавищу и отсутстврге тактильной обратной св зи о достоверности ввода информации, что требует от оператора повыщенного внимани и приводит к его быстрой утомл емости. Известен также клавищный переключатель , содержащий клавишу, датчик положени , состо щий из подвижной и неподвижной частей, корпус с подвижно установленным в нем подпружиненным щтоком, на одно.м конце которого закреплена клавища, а другой св зан с подвижной частью датчика положени , и магнитный спусковой механизм , состо щий из двух элементов: посто нного магнита и пластинчатого магнитопровода , один из которых закреплен на корпусе, а его ответный элемент св зан с вторым концом штока 2, В известном устройстве благодар наличию магнитного спускового механизма оператор получает тактильный сигнал о достоверности ввода информации, но ход клавиши вниз не ограничен и поэтому усилие пальца оператора может передаватьс непосредственно на датчик положени , что приводит к преждевременному износу или поломке датчика. При этом также возможно ложное (повторное) срабатывание датчика положени . Поэтому при работе с данной клавишей oriepaTop должен внимательно следить.за поступлением сигнала тактильной обратной св зи и сразу снимать усилие нажати на клавишную i головку. Указанные недостатки значительно снижают удобство эксплуатации известного устройства . Цель изобретени - повышение удобства эксплуатации. Поставленна цель достигаетс тем, что в бесконтактном клавишном переключателе , содержащем датчик положени , состо щий из подвижной и неподвижной частей, корпус с подвижно установленным в нем подпружиненным штоком, на одном конце которого закреплена клавиша, а другой св зан с подвижной частью датчика положени , и магнитный спусковой механизм, состо щий из двух элементов, один из которых выполнен в виде посто нного магнита, а другой - в виде пластинчатого магнитопровода , причем один из элементов магнитного спускового механизма закреплен на корпусе , а его ответный элемент св зан с вторым концом штока, последний выполнен разъемным из двух частей, которые св заны между собой пружиной сжати , корпус выполнен с полостью, котора оОхватывае: обе части штока, причем глубина полости корпуса превышает ход части штока, св занной с клавищей, на величину гарантированного зазора между част ми штока в рабочем положении, при этом на второй части штока жестко закреплена ответна часть магнитного спускового механизма, а на торце второй части штока - подвижна часть датчика положени . При этом элемент магнитного спускового механизма, закрепленный в корпусе, выполнен в виде кольца, ограничивающего объем полости корпуса. В предлагаемом устройстве ход клавищей головки вниз ограничен и концы штока не взаимодействуют непосредственно один с другим, так как между ними есть гарантированный зазор. Оператор не имеет возможности воздействовать на элементы датчика положени , потому что воздействие осуществл етс только через пружину. При этом оператору нет необходимости контролировать усилие нажати на клавишную головку: он может либо сн ть усилие нажати после получени тактильного сигнала , либо нажать на клавишную головку до упора, что значительно повышает удобство эксплуатации. На фиг. 1 изображен предлагаемый бесконтактный клавишный переключатель в исходном положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - исполнение устройства в исходном положении , второй вариант; на фиг. 4 - то же, в рабочем положении. Переключатель имеет клавишу (клавишную головку) 1, жестко закрепленную на конце первой части 2 штока, котора через пружину 3 сжати св зана с второй частью 4 штока. Шток подвижно установлен в полости 5 корпуса 6 таким образом, что полость 5 обхватывает обе части штока и ограничивает ход первой части 2 штока в исходном положении. Магнитный спусковой механизм клавиши имеет посто нный магнит 7 и пластинчатый магнитопровод 8, который имеет форму кольца и жестко закреплен на корпусе 6, такимThe invention relates to electrical engineering and can be used in food machines, input-output devices, as well as in computer technology as a module for forming contactless keyboards. A non-contact key switch is known, comprising a key, a position sensor consisting of movable and stationary parts, and mounted in the body of the jaws, on one end of which a key is fixed, and on the other part of the position sensor. When the key is pressed, the key moves downwards, while the movable part of the position sensor approaches the fixed part, as a result of which the sensor 1 is triggered. The drawbacks of the device are increased wear and the possibility of mechanical damage to the position sensor elements when the operator applies increased pressure on the key and does not tactile feedback on the reliability of information input, which requires increased attention from the operator and leads to its rapid fatigue. Also known is a key switch comprising a key, a position sensor consisting of movable and stationary parts, a housing with a spring-loaded pin movably mounted therein, at one end of which a key is fixed, and another is connected to the movable part of the position sensor, and a magnetic trigger a mechanism consisting of two elements: a permanent magnet and a lamellar magnetic circuit, one of which is fixed to the body, and its counter element is connected to the second end of the rod 2, In a known device due to the presence of magnetic By the trigger mechanism, the operator receives a tactile signal about the accuracy of the input, but the downward stroke of the key is not limited and therefore the force of the operator's finger can be transmitted directly to the position sensor, which leads to premature wear or breakdown of the sensor. At the same time, a false (repeated) triggering of the position sensor is also possible. Therefore, when working with this key, oriepaTop should be closely monitored. With the arrival of a tactile feedback signal and immediately relieve the force of pressing the keyboard i head. These drawbacks significantly reduce the ease of operation of the known device. The purpose of the invention is to increase the convenience of operation. The goal is achieved by the fact that in a contactless key switch comprising a position sensor consisting of moving and stationary parts, a housing with a spring-loaded stem mounted in it, at one end of which a key is fixed, and the other is connected to the moving part of the position sensor, and a magnetic trigger mechanism consisting of two elements, one of which is made in the form of a permanent magnet, and the other is in the form of a plate magnetic circuit, one of the elements of a magnetic trigger being locked flax on the housing, and its counterpart is connected to the second end of the stem, the latter is made of two detachable parts, which are interconnected by a compression spring, the housing is made with a cavity that is located: both parts of the stem, and the depth of the cavity of the housing exceeds the stroke of the stem part associated with the key, by the amount of guaranteed clearance between the parts of the rod in the working position, while the second part of the rod is rigidly fixed reciprocal of the magnetic trigger mechanism, and at the end of the second part of the rod - the movable part of the sensor is set . In this case, the element of the magnetic trigger mechanism fixed in the housing is made in the form of a ring limiting the volume of the cavity of the housing. In the proposed device, the movement of the key of the head down is limited and the ends of the rod do not interact directly with one another, since there is a guaranteed gap between them. The operator is not able to act on the elements of the position sensor, because the action is carried out only through the spring. At the same time, the operator does not need to control the pressure on the keyboard head: he can either relieve the pressing force after receiving the tactile signal, or press the keyboard head to the stop, which greatly increases the convenience of operation. FIG. 1 shows the proposed contactless key switch in the initial position, general view; in fig. 2 - the same in the working position; in fig. 3 - the device is in its original position, the second option; in fig. 4 - the same in the working position. The switch has a key (key head) 1 fixed at the end of the first part 2 of the stem, which is connected to the second part 4 of the stem through a spring 3 of compression. The rod is movably mounted in the cavity 5 of the housing 6 in such a way that the cavity 5 encloses both parts of the rod and limits the stroke of the first part 2 of the rod in the initial position. The magnetic trigger of the key has a permanent magnet 7 and a lamellar magnetic circuit 8, which has the shape of a ring and is rigidly fixed on the housing 6, such

образом, что служит дном полости 5 и ограничивает ход второй части 4 штока в его рабочем положении (фиг. 1). В другом варианте выполнени клавиши (фиг. 3) посто нный магнит 7 выполнен в виде кольца, жестко закреплен на корпусе и служит дном полости 5, ответна часть ма1;нитного спускового механизма жестко закреплена на поверхности второй части 4 штока (на фиг. 1 - это посто нный магнит 7, а на фиг. 3 - пластинчатый магнитопровод 8). in a way that serves as the bottom of the cavity 5 and limits the course of the second part 4 of the rod in its working position (Fig. 1). In another embodiment of the key (Fig. 3), the permanent magnet 7 is made in the form of a ring, rigidly fixed to the housing and serves as the bottom of the cavity 5, the response part of the small trigger mechanism is rigidly fixed to the surface of the second stem part 4 (in Fig. 1 - this is a permanent magnet 7, and in Fig. 3 - a lamellar magnetic circuit 8).

Датчик положени имеет две части: подвижную 9 и неподвижную 10. Подвижна часть 9 представл ет собой токопровод щую пластину, а неподвижна Ю - спиральный проводник, нанесенный на печатной 15 плате И. Подвижна часть 9 датчика положени жестко закреплена на торце второй части 4 штока и под ней на печатной плате 11 размешаетс его неподвижна часть 10.The position sensor has two parts: the movable 9 and the fixed 10. The movable part 9 is a conductive plate, and the stationary Yu is a spiral conductor deposited on the printed circuit board 15 I. The movable part 9 of the position sensor is rigidly fixed on the end of the second part 4 of the rod and under it on the printed circuit board 11, its fixed part 10 is stirred.

Устройство работает следуюшим образом. 2 В исходном положении (фиг. 1 и 3) посто нный магнит 7 и магнитопровод 8 наход тс в контакте под действием сил магнитного прит жени , а перва часть 2 штока с клавишной головкой 1 под действием 25 предварительного нат га пружины 3 наход тс в верхнем положении.The device works as follows. 2 In the initial position (Figs. 1 and 3), the permanent magnet 7 and the magnetic core 8 are in contact under the action of magnetic forces, and the first part 2 of the rod with the key head 1 under the action of 25 preload of the spring 3 is in the upper position

При воздействии оператором на клавишу 1, имеющую ход HI , часть 2 штока перемещаетс вниз, сжима пружину 3. При зо этом часть 4 штока остаетс некоторое врем неподвижной, так как пружина 3 выбрана таким образом, что ее усилие в начале хода На части 2 штока не превышает усили посто нного магнита 7. В процессе хода Hj пружина 3 приобретает усилие, достаточное дл преодолени сил прит жени в магнитном спусковом механизме. Усилие пружины 3 может быть выбрано таким, что спусковой механизм срабатывает либо в процессе хода Hj , либо при завершении 40 хода Нг. частью 2 штока. Поэтому при движении части 2 штока под действием пружины 3, когда она приобретает достаточное усилие, начинает движение часть 4 штока. При этом срабатывает магнитный спусковой механизм и происходит отрыв посто нного магнита 7 от магнитопровода 8 (фиг. 1 и 3). Происходит отрыв магнитопровода 8 от посто нного магнита 7 (фиг. 2 и 4). В момент отрыва магнита оператор ощущает тактильный эффект (провал клавиши), удостовер ющий факт срабатывани и точно определ ющий момент срабатывани .When the operator acts on the key 1, which has the HI stroke, the stem part 2 moves downward, compressing the spring 3. At this, the stem part 4 remains fixed for some time, because the spring 3 is selected so that its force at the beginning of the stroke does not exceed the force of the permanent magnet 7. In the course of the stroke Hj, the spring 3 acquires a force sufficient to overcome the forces of attraction in the magnetic trigger mechanism. The force of the spring 3 can be chosen such that the trigger mechanism is triggered either during the course of the stroke Hj, or at the completion of the 40th stroke of Ng. part 2 stock. Therefore, when the stem part 2 moves under the action of the spring 3, when it acquires sufficient force, the stem part 4 begins to move. This triggers the magnetic trigger mechanism and the permanent magnet 7 is torn off from the magnetic core 8 (Fig. 1 and 3). The separation of the magnetic circuit 8 from the permanent magnet 7 occurs (Fig. 2 and 4). At the moment of magnet detachment, the operator feels a tactile effect (key failure), certifying the fact of actuation and a precise determining moment of actuation.

После срабатывани магнитного спускового механизма часть 4- штока с подвижной частью 9 датчика положени перемещаютс под действием пружины 3 по направлению к неподвижной части 10 датчика положени . Ход Н, подвижной части 9 датчика положени определ етс глубиной полости 5 и ограничиваетс ее дном (позици 8 на фиг. 1 и 3 и позици 7 на фиг. 2 и 4). При этом глубина полости 5 превышает ход Н первой части 2 штока на величину гарантированного зазора h между част ми 2 и 4 штока в рабочем положении . После завершени хода Hj клавишна головка 1 упираетс в корпус 6, часть 4 штока упираетс в дно полости 5, часть 2 штока устанавливаетс по отношению к части 4 штока с гарантированным зазором h что обеспечивает срабатывание датчика положени .After the magnetic trigger is triggered, the stem part 4 with the moving part 9 of the position sensor is moved by the action of the spring 3 towards the fixed part 10 of the position sensor. The stroke H of the moving part 9 of the position sensor is determined by the depth of the cavity 5 and is limited to its bottom (position 8 in Figs. 1 and 3 and position 7 in Figs. 2 and 4). At the same time, the depth of cavity 5 exceeds the stroke H of the first part 2 of the stem by the amount of the guaranteed clearance h between parts 2 and 4 of the stem in the working position. After completion of the stroke Hj, the keyboard head 1 rests on the housing 6, the stem part 4 rests in the bottom of the cavity 5, the stem part 2 is installed relative to the stem part 4 with a guaranteed clearance h, which ensures that the position sensor is triggered.

После сн ти оператором воздействи с клавишной головки 1 пружина 3 возвращает клавишную головку 1 в исходное положение , действу на часть 2 штока. При ослаблении усили пружины 3 начинают действовать силы магнитного прит жени в магнитном спусковом механизме и посто нный магнит 7 прилипает к магнитопроводу 8, перемеща часть 4 вверх (фиг. 1 и 2). В другом варианте исполнени (фиг. 3 и 4) перемещаетс вверх магнитопровод 8. После этого клавиша Т установлена в исходном положении.After the operator removes the action from the keyboard head 1, the spring 3 returns the keyboard head 1 to its original position, acting on the stem part 2. When the force of the spring 3 is weakened, magnetic attraction forces in the magnetic trigger mechanism begin to act and the permanent magnet 7 sticks to the magnetic conductor 8, moving part 4 upwards (Figs. 1 and 2). In another embodiment (Figs. 3 and 4), the magnetic circuit 8 is moved upwards. Thereafter, the T key is set in the initial position.

При работе с клавишей оператору нет необходимости следить за процессом ее перемещени , он может либо- нажать ее до упора, либо отпустить сразу после получени тактильного ощущени . Конструкци устройства обеспечивает независимо от обслуживани надежное срабатывание клавиши, предотвращает возможность поломок.When working with the key, the operator does not need to follow the process of its movement, he can either press it all the way, or release it immediately after receiving the tactile sensation. The design of the device provides, regardless of the service, reliable key operation, prevents the possibility of breakdowns.

Claims

1. Non-contact key switch, comprising a position sensor, consisting of a movable and fixed parts, a housing with a spring-loaded rod movably mounted therein, a key is fixed at one end and the other connected to the movable part of the position sensor, and a magnetic trigger mechanism, consisting of two elements, one of which is designed as a permanent magnet, and the other - in the form of a plate yoke, pri- ¹ than one of the elements of the magnetic release mechanism is secured to The housing and its response element knitted with the second end of the rod, characterized in that, in order to improve ease of use, the rod is made detachable from two parts that are connected by a compression spring, and the body is made with a cavity that encompasses both parts of the rod, and the depth of the body cavity exceeds the stroke of the part the rod associated with the key, by the amount of the guaranteed clearance between the rod parts in the working position, while the second part of the rod is rigidly fixed to the counterpart of the magnetic trigger, and at the end of the second part of the rod is the movable part It is the position sensor.

2. Switch by π. 1, characterized in that the element of the magnetic trigger mounted on the housing is made in the form of a ring that limits the volume of the cavity of the housing.