КНОПОЧНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК H01H13/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутационной технике, может быть использовано в системах ввода и преобразования информации в качестве контактных устройств клавиатур, работающих в условиях воздействия повышенной влажности, в том числе с возможностью обеспечения подсветки символов.

Известны переключатели (патенты США №4814566, №4092503 №4029916), состоящие из корпуса, кнопки, пружины и монтажной платы. К недостаткам конструкции можно отнести наличие в составе переключателей дополнительного упругого элемента, выполняющего функцию удержания кнопки в исходном состоянии, а также отсутствие возможности подсветки символа кнопки.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является пленочная клавиатура СКБ «НИККОЛЬ» (рекламный проспект СКБ «НИККОЛЬ»). Клавиатура состоит из монтажной платы, корпуса, контактных мембран. Со стороны воздействия оператора клавиатура покрыта лавсановой пленкой. Клавиатура может быть изготовлена с подсветкой и без нее.

К недостаткам можно отнести чувствительность клавиатуры к воздействию влажности, что приводит к случайному срабатыванию кнопок. В конструкции клавиатуры подсветка символов кнопки обеспечивается люминесцентным слоем, который может быть легко поврежден острым предметом. Также люминесцентный слой подвержен воздействию климатических факторов. Для устранения перечисленных недостатков необходима дополнительная герметизация клавиатуры и, соответственно, усложняется технология изготовления и ремонта, что обуславливает высокую стоимость. Аппаратная реализация клавиатуры ограничена по размерам технологическим полем контакта, что, в свою очередь, ограничивает применение клавиатуры по габаритам, форме и размерам знаков.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, обеспечение возможности подсветки световодами или светодиодами, повышение надежности и технологичности изготовления.

Технический результат достигается тем, что в кнопочном переключателе, содержащем монтажную плату, имеющую проводящие дорожки, образующие ряд участков переключения, контакты, которые электрически соединяются с проводящими дорожками платы, кнопку, корпус, электрически изолированный от дорожек платы, и упругий элемент контакта, согласно первому варианту кнопка выполнена из оптически прозрачного материала, а упругий элемент контакта расположен вплотную к поверхности кнопки.

Согласно второму варианту кнопка может быть выполнена из оптически прозрачного материала, а толкатель кнопки расположен вплотную к поверхности кнопки. На оптически прозрачную поверхность А кнопки (фиг.1-4) может быть нанесен произвольный символ или надпись методом химического травления или лазерной гравировки и имеет неокрашенную шлифованную поверхность Б. Поверхности В1 (фиг.1, 2) и В (фиг.3, 4) корпуса и печатной платы выполнены из материала, который максимально отражает или рассеяно отражает оптическое излучение, мембраны и корпус контактов выполнены из материалов, которые зеркально отражают свет, а поверхность Г выполнена из материала непрозрачного для света. И в первом и во втором вариантах для обеспечения надежной работы контактов масса кнопки определяется условием

для стационарных исполнений,

для мобильных исполнений,

где - минимальное усилие срабатывания контакта (Н), m - масса кнопки (кг), g=9,8 м/с².

В заявленной конструкции свет можно вводить в пространство кнопки световодом или устанавливать светодиоды.

В любом их вариантов кнопка может быть установлена на плоском или сферическом шарнирах.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-4, где показаны элементы кнопочного переключателя или узла клавиатуры.

Фиг.1 - Кнопочный переключатель с упругим элементом контакта.

Фиг.2 - Кнопочный переключатель с мембраной.

Фиг.3 - Кнопочный переключатель с толкателем контакта.

Фиг.4 - Кнопочный переключатель с несколькими контактами.

Кнопочный переключатель содержит кнопку 1 с поверхностями А, Б, Б1, Г; толкатель 1а кнопки 1; корпус 2 с поверхностью В1; контакт 3; упругий элемент 3а (вариант 1) контакта 3; толкатель 3б (вариант 2) контакта 3; монтажная плата 4 с поверхностью В; шарнир 5.

Кнопочный переключатель работает следующим образом. При нажатии на кнопку 1 происходит движение кнопки внутри отверстия в корпусе 2 и прогиб упругого элемента контакта 3, установленного на монтажной плате 4, до срабатывания. После снятия воздействия с кнопки она возвращается в исходное состояние. При наличии ограничения хода контакта кнопка упирается либо в корпус контакта (фиг.1), либо в поверхность монтажной платы (фиг.2). Конструкция кнопочного переключателя не требует дополнительных пружин, изолирующих прокладок и направляющих. В случае применения клавиатуры в условиях высокой влажности герметизация клавиатуры обеспечивается выбором элементов, которые работают при повышенной влажности, поэтому дополнительная герметизация изделия целиком не требуется. Обычно герметизацию выполняют введением дополнительных прокладок или заполнением герметизирующим составом зазоров изделия, что обуславливает высокую стоимость самого изделия. Кнопка, выполненная из твердого материала, например органического стекла, позволяет защитить контакт, выполненный по пленочной технологии, от воздействия острых предметов. Кнопки надежно фиксируются в исходном положении. При воздействии влаги перепадов температур и вибрации случайного срабатывания не происходит.

Между поверхностью кнопки Б1 (фиг.1, 2), Б (фиг.3, 4) и поверхностью В1 (фиг.1, 2), В (фиг.3, 4) монтажной платы обеспечивается зазор, превышающий величину хода упругого элемента или толкателя контакта, величина же зазора ограничена только размерами кнопки. Для контактов с усилием срабатывания 2-6.5 Н может быть обеспечен зазор от 0.8 мм до 10 мм для установки светоизлучающих диодов или размещения световода. Свет, попадая в зазор, становится замкнутым между отражающими и рассеяно отражающими поверхностями. Многократно отражаясь, оптическое излучение попадает в тело кнопки через поверхность Б, обеспечивая подсвет знака на поверхности А. Оптически непрозрачная поверхность Г обеспечивает защиту от проникновения света за пределы кнопочного переключателя или узла клавиатуры.

Кнопочный переключатель, в котором кнопка установлена на плоском или сферическом шарнире, позволяет выполнять коммутацию поочередно нескольких одиночных контактов или нескольких групп контактов, не снимая воздействия на кнопку.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение надежности и технологичности изготовления. Согласно первому варианту кнопочный переключатель содержит монтажную плату, имеющую проводящие дорожки, образующие ряд участков переключения, контакты, которые электрически соединяются с проводящими дорожками платы, кнопку, электрически изолированный от дорожек платы корпус и упругий элемент контакта. Упругий элемент контакта расположен вплотную к поверхности кнопки. Согласно второму варианту отличие состоит в том, что кнопка выполнена из оптически прозрачного материала, а толкатель контакта расположен вплотную к поверхности кнопки. В обоих вариантах переключатель может быть установлен на плоском или сферическом шарнире, а масса кнопки определяется условием

для стационарных исполнений,

для мобильных исполнений,

где - минимальное усилие срабатывания контакта (Н),

m - масса кнопки (кг), g=9,8 м/с². 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Кнопочный переключатель, содержащий монтажную плату, имеющую проводящие дорожки, образующие ряд участков переключения, контакты, которые электрически соединяются с проводящими дорожками платы, кнопку, корпус, электрически изолированный от дорожек платы, и упругий элемент контакта, отличающийся тем, что кнопка выполнена из оптически прозрачного материала, упругий элемент контакта расположен вплотную к поверхности кнопки, а масса кнопки определяется условием:

для стационарных исполнений,

для мобильных исполнений,

где - минимальное усилие срабатывания контакта (Н); m - масса кнопки (кг); g=9,8 м/с².

для стационарных исполнений,

для мобильных исполнений,

где - минимальное усилие срабатывания контакта (Н); m - масса кнопки (кг); g=9,8 м/с².