БЕСКОНТАКТНАЯ КЛАВИША Российский патент 1994 года по МПК H03K17/80 H01H36/00 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам бесконтактной коммутации электрических цепей, и может быть использовано в приборах автоматики, электроники, вычислительной техники.

Известен бесконтактный переключатель, магниточувствительный элемент которого выполнен в виде микросборки с датчиком Холла [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].

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.

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.

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.

На фиг. 1 изображена предлагаемая БК с вертикальным расположением клавиши и с четырьмя катушками, общий вид .

На фиг. 2 - сечение по А-А в исходном (до нажатия) состоянии.

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.

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.

Работает бесконтактная клавиша следующим образом.

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.

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.).

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.

Использование: импульсная техника, бесконтактная коммутация электрических цепей. Сущность изобретения: в корпусе установлены катушки, в отверстиях которых расположен стержень из магнитомягкого материала. Постоянные магниты связаны с клавишной головкой. При нажатии на клавишную головку стержень перемагничивается и притягивается к верхнему постоянному магниту, при этом возникает импульс напряжения в катушке. 5 ил.

БЕСКОНТАКТНАЯ КЛАВИША, содержащая корпус, в котором установлена с возможностью перемещения и самовозврата клавишная головка, подвижную магнитную систему, жестко связанную с клавишной головкой, магниточувствительный элемент и датчик считывания, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения стоимости, снижения массогабаритных характеристик, повышения эффективности путем обеспечения изменения величины выходного сигнала, повышения надежности путем обеспечения возможности работы в сильных магнитных полях и исключения магнитных помех, создаваемых бесконтактной клавишей, магниточувствительный элемент выполнен в виде стержня из магнитомягкого материала, магнитная система - в виде двух постоянных магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами, датчик считывания - в виде не менее чем 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.