ЯЧЕЙКА ТАКТИЛЬНОГО ДИСПЛЕЯ Российский патент 1998 года по МПК G09B21/00 

Изобретение относится к компьютерной технике и может применяться при производстве тактильных дисплеев для слабовидящих и незрячих людей для восприятия ими методом пальцевого чтения текстовой и графической информации, выводимой из компьютера, что позволяет существенно расширить сферу деятельности и более полно использовать интеллектуальный потенциал незрячих людей в науке, культуре, спорте, народном хозяйстве.

Известна ячейка тактильного дисплея, содержащая пластину с отверстиями, в каждом из которых установлен палец с возможностью возвратно-поступательного перемещения соосно над поверхностью пластины с отверстиями при формировании Брайль-символа, а также содержащая приводы для перемещения пальцев [1]
Недостатком известной ячейки тактильного дисплея является использование в ней для перемещения пальцев, формирующих Брайль-символ, пьезоэлектрических приводов, требующих для своей работы непрерывного пропускания тока через пьезоэлементы приводов, что вызывает их разогрев, излишний расход электроэнергии, а также исключает возможность сохранения Брайль-символа такой ячейкой при выключении электропитания тактильного дисплея.

Известна ячейка тактильного дисплея, содержащая пластину с отверстиями, в каждом из которых установлен палец с возможностью возвратно-поступательного перемещения соосно отверстию в пластине, торец которого может выступать над поверхностью пластины с отверстиями при формировании Брайль-символа, а также содержащая приводы для перемещения пальцев [2]
Недостатком известной ячейки тактильного дисплея является использование в ней для перемещения пальцев, формирующих Брайль-символ, пьезоэлектрических приводов, требующих для своей работы непрерывного пропускания тока через пьезоэлементы приводов, что вызывает их разогрев, излишний расход электроэнергии, а также исключает возможность сохранения Брайль-символа такой ячейкой при выключении электропитания тактильного дисплея.

Задачей изобретения является создание ячейки тактильного дисплея, в которой за счет применения приводов подвижных пальцев, каждый из которых включает элемент магнитной памяти (ЭМП), образованный стержневым сердечником, выполненным из среднекоэрцитивного магнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), на котором установлены управляющие обмотки, для создания и разрушения магнитной памяти стержневого сердечника при подаче импульсов тока в управляющие обмотки, обеспечивается смена Брайль-символа, неограниченной долгое его сохранение такой ячейкой при отключении электропитания тактильного дисплея, а также исключается чрезмерный перегрев устройства.

Задача создания ячейки тактильного дисплея решается тем, что в ячейке тактильного дисплея, содержащей пластину с отверстиями, перпендикулярными поверхности пластины, и пальцы, формирующие Брайль-символ, установленные в отверстиях пластины с возможностью перемещения соосно отверстиям при формировании Брайль-символа, использован привод каждого пальца, образованный элементом магнитной памяти, включающим стержневой сердечник, установленный параллельно пластине с отверстиями, выполненный из среднекоэрцитивного магнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, который снабжен расположенными по длине сердечника полюсными наконечниками, между которыми на сердечнике установлены управляющие обмотки, для создания и разрушения магнитной памяти стержневого сердечника при подаче импульсов тока в управляющие обмотки, и образован расположенной вдоль стержневого сердечника упругой полосой, выполненной из магнитомягкого материала, один конец которой консольно закреплен на крайнем полюсном наконечнике, а другой свободный конец соединен с пальцем, причем упругая полоса образует зазор с полюсными наконечниками, который обеспечивает возможность притягивания упругой полосы к полюсным наконечникам магнитным полем стержневого сердечника, возможность ее изгибания и перемещения пальца в отверстии пластины с отверстиями.

Снабжение привода пальца элементом магнитной памяти позволяет изменять положение пальца созданием или разрушением магнитной памяти стержневого сердечника, для чего требуется пропускание лишь кратковременных импульсов электрического тока через управляющие обмотки привода, что обеспечивает экономию электроэнергии, неограниченно долгое сохранение положения пальца при отсутствии электрического тока в управляющих обмотках и исключает чрезмерный перегрев устройства. Снабжение привода пальца упругой полосой, выполненной из магнитомягкого материала, расположенной вдоль стержневого сердечника с зазором между упругой полосой и полюсными наконечниками с возможностью ее притягивания к полюсными наконечникам, обеспечивает простоту конструктивного исполнения привода и надежную его работу.

На фиг. 1 изображена ячейка тактильного дисплея; на фиг. 2 разрез ячейки тактильного дисплея; на фиг. 3 палец, используемый при формировании Брайль-символа; на фиг. 4 вид сверху на ячейку тактильного дисплея; на фиг. 5 стержневой сердечник, выполненный из среднекоэрцитивного магнитного материала с ППГ, расположение на нем полюсных наконечников, расположение на стержневом сердечнике управляющих обмоток и электрическая схема их соединения; на фиг. 6 упругая полоса с отверстиями для ее консольного крепления и для соединения с пальцем; на фиг. 7 состояние намагниченности стержневого сердечника, при котором упругая полоса притянута к полюсным наконечникам, а палец находится в нижнем положении; на фиг. 8 состояние намагниченности стержневого сердечника, при котором упругая полоса образует зазор с полюсными наконечниками, а палец находится в верхнем положении.

Ячейка тактильного дисплея (фиг. 1) содержит пластину 1 с отверстиями 2, в которых установлены пальцы 3, формирующие Брайль-символ на поверхности 4 пластины с отверстиями 1. Каждый палец 3 снабжен приводом, обеспечивающим возвратно-поступательно перемещение пальца 3 в отверстии 2 пластины 1. Привод пальца образован ЭМП 5, включающим стержневой сердечник 6, выполненный из среднекоэрцитивного материала с ППГ, (например, из сплава 35КХ15), способного намагничиваться при подаче импульса тока в управляющие обмотки 7, 8 и неограниченно долго сохранять остаточную индукцию, принимая свойства постоянного магнита. Привод пальца также включает расположенные на стержневом сердечнике 6 полюсные наконечники 9, 10 (фиг. 5), распределенные по длине стержневого сердечника, которые, в частности, могут быть выполнены из материала стержневого сердечника. Исполнительным элементом, выполняющим перемещение пальца 3, являются упругая полоса 11, образующая консоль, один конец которой жестко закреплен на крайнем полюсном наконечнике 9, например, с помощью отверстий 12 в упругой полосе 11, а другой свободный конец упругой полосы связан с пальцем 3, например, с помощью винта 13 и отверстия 14 в упругой полосе 11. Упругая полоса 11 выполнена из магнитомягкой пружинной стали (например, У8А). Жесткость ячейке тактильного дисплея может придавать, например, корпус 15. Ячейка тактильного дисплея может крепиться с помощью отверстий 16.

Работа ячейки тактильного дисплея осуществляется следующим образом. В управляющие обмотки 7, 8 подают импульс тока, вызывающий намагничивание тех участков стержневого сердечника 6, на которых расположены управляющие обмотки, с направлением вектора намагниченности , как показано на схеме фиг. 7. При этом каждый участок стержневого сердечника 6, заключенный между соседними полюсными наконечниками, представляет собой постоянный магнит, причем соседние полюсные наконечники намагничены с чередованием полюсов, как показано на фиг. 7. Такое состояние намагниченности стержневого сердечника 6 вызывает в нем магнитный поток, который замыкается через упругую полосу 11, выполненную из магнитомягкого материала, и вызывает ее притягивание к полюсным наконечникам 10, что приводит к изгибу упругой полосы 11 и опусканию пальца 3, связанного со свободным концом полосы 11. Торец пальца 3 при этом исчезает с поверхности 4 пластины с отверстиями 1. Для того, чтобы поднять палец 3 и обеспечить выступание его торца над поверхностью 4 пластины с отверстиями 16 подают импульс тока только в обмотку 8, что вызывает перемагничивание только тех участков стержневого сердечника 6, на которых расположены части обмотки 8. При этом изменяется направление вектора намагниченности этих участков стержневого сердечника 6, как показано на фиг. 8. В этом случае все соседние полюсные наконечники 10 представляют собой одноименные полюса постоянных магнитов, например северные полюса 6 обозначенные на фиг. 8 буквой N. Магнитный поток, создаваемый стержневым сердечником, который замыкается через упругую полосу 11, в этом случае существенно меньше по сравнению с магнитным потоком, создаваемым стержневым сердечником в случае его намагниченности по схеме, показанной на фиг. 7, и недостаточен для удержания упругой полосы 11 в изогнутом состоянии. Полоса 11 при этом распрямляется, что приводит к поднятию пальца 3 и появлению его торца над поверхностью 4 пластины с отверстиями 1. На фиг. 7, 8 стрелками обозначено направление вектора намагниченности , а буквы N и S обозначают соответственно северный и южный полюса участков стержневого сердечника, совпадающих с полюсными наконечниками.

Изобретение относится к компьютерной технике и может применяться при производстве тактильных дисплеев для слабовидящих и незрячих людей. Техническим результатом, достигаемым в ячейке тактильного дисплея, является исключение чрезмерного перегрева ячейки, экономия электроэнергии и обеспечение возможности неограниченно долгого сохранения информации ячейкой при отключении электропитания из-за применения в составе ячейки элементов магнитной памяти, обеспечивающих смену и хранение Брайль-символов. Ячейка тактильного дисплея содержит пластину с отверстиями 1, пальцы 3, формирующие Брайль-символ, и приводы пальцев, каждый из которых включает элемент магнитной памяти 5, образованный стержневым сердечником 6 из среднекоэрцитивного магнитного материала, полюсными наконечниками 9, 10 и управляющими обмотками 7, 8, обеспечивающими создание и разрушение магнитной памяти стержневого сердечника 6 при подаче импульсов тока в управляющие обмотки 7, 8. Перемещение пальца 3 осуществляет связанная с пальцем упругая полоса 11, выполненная из магнитомягкого материала, установленная вдоль стержневого сердечника 6 и образующая зазор с полюсными наконечниками 10, который обеспечивает возможность изгибания упругой полосы при ее притягивании к полюсным наконечникам 6. 8 ил.

Ячейка тактильного дисплея, содержащая пластину с отверстиями, перпендикулярными поверхности пластины, пальцы, формирующие Брайль-символ, установленные в отверстиях пластины с возможностью перемещения соосно отверстиям при формировании Брайль-символа, и приводы для перемещения пальцев, отличающаяся тем, что привод каждого пальца образован элементом магнитной памяти, включающим стержневой сердечник, установленный параллельно пластине с отверстиями, выполненный из среднекоэрцитивного магнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, который снабжен расположенными по длине сердечника полюсными наконечниками, между которыми на сердечнике установлены управляющие обмотки, а также образован выполненный из магнитомягкого материала упругой полосой, расположенной вдоль стержневого сердечника и установленной с зазором относительно полюсных наконечников, кроме крайнего, на котором жестко закреплен один конец упругой полосы, а другой, свободный ее конец, соединен с пальцем.