КЛАВИАТУРА Российский патент 1995 года по МПК G06F3/02 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам ручного ввода информации с клавиатурами мембранного типа, и может быть использовано в качестве устройства ввода информации в микро-ЭВМ специального назначения.

На фиг. 1 представлена конструкция клавиатуры; на фиг.2 временная диаграмма, поясняющая принцип ее работы; на фиг.3 внешний вид деталей клавиатуры.

Клавиатура содержит основание 1, выполненное из фольгированного диэлектрика с контактными проводниками, пленку 2 с изображением клавишей на внутренней поверхности, расположенную на мембране-замыкателе 3, установленную на первом изолирующем слое 4, в котором выполнены отверстия 5 под изображениями клавишей, гибкую печатную плату 6 с взаимно перпендикулярными контактными проводниками 7, расположенными с обеих ее сторон, второй изолирующий слой 8, в котором выполнены отверстия 9.

Пленка 2 лавсановая или фотографическая, на внутренней поверхности которой фотографическим способом или методами офсетной печати наносится изображение клавишей.

Мембрана-замыкатель 3 выполнена из алюминированной лавсановой пленки или из листового фольгированного стеклотекстолита, подключена к шине нулевого потенциала и обеспечивает по своим физико-техническим свойствам при прогибе электрический контакт с контактными проводниками 7 верхнего слоя платы 6, выполненной из тонкого листового фольгированного стеклотекстолита с двухсторонней металлизацией.

Изолирующий слой 4 выполнен из перфорированной лавсановой или фотографической пленки, отверстия в которой расположены под контактными проводниками 7 верхнего слоя печатной платы 6, которые для одной контактной ячейки представляют собой полученные методом травления две входящие друг в друга "гребенки". Контактные ячейки верхнего слоя платы 6 соединены печатными проводниками по матричной схеме таким образом, что одна из "гребенок" в контактной ячейке обозначает номер столбца, а другая "гребенка" номер строки. Нижний слой платы 6 представляет собой поверхность со сплошной металлизацией или поверхность, протравленную сеткой из печатных проводников, т.е. представляет собой единое для всех контактных ячеек контактное поле, постоянно подключенное через резистор к шине питания. Печатная плата 6 по своим физико-техническим свойствам обеспечивает при прогибе электрический контакт своего нижнего слоя в областях контактных ячеек с верхним слоем основания 1, который представляет собой поверхность, протравленную сеткой из печатных проводников или со сплошной металлизацией, и является единым для всех контактных ячеек контактным полем, подключенным к шине нулевого потенциала. Изолирующий слой 8 выполнен из перфорированной лавсановой или фотографической пленки, отверстия в которой расположены под каждой контактной ячейкой платы 6.

Мембрана-замыкатель 3 и плата 6 выполнены из тонких листовых материалов с проводящим покрытием, что обеспечивает им эластичный прогиб и электрический контакт при нажатии клавиш в области контактной ячейки, а также распрямление и снятие электрического контакта при отпускании клавиши.

При нажатии пальцем на пленку 2 с изображением клавиши, вертикальное усилие в первый момент времени передается к мембране-замыкателю 3, которая прогибается и замыкает между собой расположенные на верхней стороне платы 6 контактные проводники 7 соответствующей контактной ячейки, подключая к ним шину нулевого потенциала, в результате чего формируется позиционный код нажатой клавиши. Во второй момент времени усилие передается к плате 6, которая также прогибается и через отверстие в изолирующем слое 8 подключает через резистор шину питателя к контактным проводникам основания 1, в результате чего формируется сигнал "СТРОБ". Очевидно, что как в первый момент времени, так и во второй будет происходить вибрация контактов, но учитывая то, что замыкания контактов на верхней и нижней сторонах платы 6 будут происходить в последовательные моменты времени, причем в первый момент времени формируется позиционный код, а во второй сигнал "СТРОБ", следует сказать, что к моменту замыкания контактных проводников 7 на нижней стороне платы 6 с контактными проводниками 7 на верхней стороне основания 1, "дребезг" контактов, формирующих позиционный код, закончится, и на них будет присутствовать неискаженный вибрацией контактов позиционный код нажатой клавиши.

Этот код записывается в блок управления по первому импульсу из пачки импульсов сигнала "СТРОБ". При отпускании клавиши в первый момент времени снижается сигнал "СТРОБ", а во второй момент времени позиционный код нажатой клавиши. Процесс коммутации показан на фиг.2, где период времени t₁.t₂ характеризуется присутствием на контактных проводниках верхнего слоя платы 6 неискаженного позиционного кода нажатой клавиши.

Таким образом, предлагаемая клавиатура обеспечивает формирование бездребезгового позиционного кода нажатой клавиши и сигнала "СТРОБ" сигнала готовности этого кода для записи в микро-ЭВМ. При этом влияние "дребезга" контактов при замыкании устраняется самой конструкцией мембранной клавиатуры и не требуется применение специальных технических средств. В сформированном на первом этапе процесса контактирования позиционном коде нажатой клавиши отсутствует "дребезг" контактов, что и позволяет по сигналу контактирования, поступающему с нижнего слоя платы 6, записать неискаженный позиционный код нажатой клавиши.

Технико-экономическая оценка эффективности предлагаемой клавиатуры показала, что наряду с компактностью конструкции снижаются аппаратурные затраты и достаточно эффективно решается проблема подавления сигналов "дребезга" контактов без использования для этой цели специальных электронных узлов, что повышает надежность клавиатуры, позволяет исключить из блока управления блоки с динамическим режимом работы, что снижает энергопотребление и позволяет отказаться от непрерывного сканирования токопроводников коммутационной матрицы мембранной клавиатуры, что в свою очередь совместно с заземленными элементами конструкции обеспечивает экранирование клавиатуры и снижает уровень электромагнитного излучения и повышает помехозащищенность.

Сущность: клавиатура содержит основание 1 с контактными проводниками, пленку 2 с изображением клавишей, мембраны-замыкателя 3, первого 4 и второго 8 изолирующих слоев, печатную плату 6 с контактными проводниками 7. В слоях 4 и 8 выполнены отверстия соответственно 5 и 9. 3 ил.

КЛАВИАТУРА, содержащая основание, выполненное из фольгированного диэлектрика с контактными проводниками, пленку с изображением клавишей на внутренней поверхности, расположенную на мембране-замыкателе, установленную на первом изолирующем слое, в котором выполнены отверстия под изображениями клавишей, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и снижения электропотребления и уровня электромагнитного излучения, клавиатура содержит гибкую печатную плату с взаимно перпендикулярными контактными проводниками, расположенными с обеих ее сторон, на которой установлен первый изолирующий слой, и второй изолирующий слой, в котором выполнены отверстия под изображениями клавишей, установленный между основанием и гибкой печатной платой, мембрана-замыкатель и контактные проводники основания связаны с шиной нулевого потенциала.