Импульсный магнитный кнопочный ключ Советский патент 1981 года по МПК H01H36/00 

(54) ИМПУЛЬСНЬЙ МАГНИТНЬЙ КНОПОЧНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к бесконтактной коммутации электрических цег при и может найти применение в устройствах ввода информации ЭВМ, телетайпных аппаратах, электрических пишущих машинках и других устройствах, в которых целесообразно использование выходного напряжения переключате лей в виде импульсов положительной или отрицательной полярности. Основными требованиями, которым должен отвечать импульсный магнитйый кнопочный ключ, являются требования к достаточной величине напряжения ге нерируемых ключом импульсов и малая зависимость амплитуды напряжения и длительности импульсов от скорости налсатия на его клавишу. Известны импульстме кнопочные клю чи с управлением от постоянных магнитов П; Однако такие ключи не обеспечиваю импульсную передачу сигнала, независиму10 от скорости нажатия кнопки. Известен импульсный магнитный кнопочный ключ, содержащий корпус с уста-новочной платой, клавишу, толкатель, пружину возврата, магнитную систему, включающую в себя постоянные магниты, намагниченные встречно, импульсный ферромагнитный датчик, выполненный в виде сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса и сигнальной обмоткой, закрепленный на установочной штате корпуса, причем между постоянными .магнитами и датчиком имеется зазор Г2 . В конструкции такого импульсного магнитного кнопочного ключа имеется устройство перемещения в виде двух коаксиально расположенных пружин, имеются также магнитные шунты в виде дисков и пары диаметрально противоположно намагниченных кольцевых магнитов, закрепленных на толкателе, что значительно усложняет конструкцию,; При использовании в подобных ключах датчиков на основе сердечников с анизотропными магнитными планками, обладающими скачкообразным изменение намагниченности под действием внешнего магнитного поля, необходимость в механизме образования скачкообразного перемещения отпадает, есхш он не призван выполнять другие функции ключа. Цель изобретения - создание импул ного магнитного кнопочного ключа более простой конструкции и улучшение технологичности изготовления. Поставленная цель достигается тем что в импульсном магнитном кнопочном ключе, содержащем корпус с установоч ной платой, клавишу, -толкатель, пружину возврата маг11итную систему, включающую в себя постоянные магниты намагниченные встречно, импульсный ферромагнитный датчик, выполненный в виде сердечника с прямоугольной пе лей гистерезиса и сигнальной обмотко закрепленный на установочной плате корпуса, причем между постоянными-ма нитами и датчиком имеется зазор, вве дены по крайней мере одна ферромагни ная шторка, закрепленная на толкателе с возможностью свободного перемещения между одним из постоянных магнитов датчиком, а по крайней мере од из постоянных .магнитов закреплен на установочной плате корпуса, причем длина шторок и постоянных магнитов соизмерима как между собой, так и с длиной сердечника датчика. На фиг, 1 показан импульсный магнитный кнопочный ключ, общий вид; на фиг. 2 - то же, другой вариант конструкции. в корпусе I импульсного магнитяного ключа (фиг, ) из диэлектричес кого материала расположены толкатель 2, на котором жестко закреплены один из магнитов 3 и ферромагнитная даторка 4, установочная плата 5 с закрепленными на ней магнитом 3 и датчиком 6, имеется также вкладьш 7, служащий для упора пружины 8. Толкатель 2, подпружиненный пружиной 8, может свободно перемещаться в корпусе 1 параллельно его вертикальной оси при приложении внешнего усилия в клавише 9. Возврат толкателя 2 в исходное положение осуществляется за счет упругости пружины 8. Магнит 3, закрепленный на толкателе 2, намагничен встречно по отношению к другому магниту 3, закрепленному на плате 5. Конструкция импульсного магнитного кнопочного ключа согласно другому варианту (фиг. 2) может содержать два неподвижных магнита 3, расположенных на плате 5 совместно с датчиком в одио11 плоскости и по обе его стороны параллельно продольной оси, а также две шторки 4, расположенные на толкателе 2 на сторонах обращенных к указанным магнитам. В импульсных магнитных кнопочных ключах используются датчики 6, выполненные на основе сердечника из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса и со скачкообразным изменением намагниченности, например, на основе специальной проволоки ГзЗ содержащей два магнитных домена, один из которых имеет коэрцитивную силу значительно меньшую, чем , второй, т.е. проволока магнитомягкзпо сердцевину и магнитожесткую оболочку Для параллельной работы импульсных магнитных ключей и других -устройств с использованием датчиков на основе зтой проволоки, когда управление производится ПОЛЯМИ, создаваемыми постот янными магнитами, необходимо, чтобы длины магнитов и шторок были соизмеримы с длиной сердечника. Это условие необходимо для достаточного намагничивания и перемагничивания сердцевины сердечника датчика по . всей длине и,соответственно,получения с обмотки датчика максимальной амплитуды напряжения импульса. Используя подобную проволоку в качества сердечника датчика и магнитную систему предлагаемого ключа, можно последовательно изменять направление намагниченности сердцевины сердечника по всей длине с высокой скоростью, не зависящей от скорости изменения возвоздействующего на датчик магнитного поля. Это, в свою очередь, позволяет получать с сигнальной обмотки датчика электрические импульсы напряжения, не зависящие от скорости -нажатия на клавишу переключателя, с высоким отношением сигнал-шум. Принцип действия предлагаемых импульсных магнитных кнопочных ключей состоит в следующем. В исходном состоянии импульсного магнитного кнопочного ключа магнит584

ное поле, магнита, расположенного на плате, максимально воздействует на датчик 6 и намагничивает его сердечник (сердцевину и оболочку проволоки) в одном направлении с .полярностью, противоположной полярности указанного магнита. При приложении внешнего усилия к клавише 9 величиной, достаточной для перемещения толкйтеля 2 из исходного положения и ни.жнее, магнитна.я шторка 4 входит в зазор между неподвижным магнитом 3 и датчиком 6 и устраняет действие магнитного поля йагнита надатчик 6. При этом магнитное состояние сердечника датчика 6 под влиянием размагничивающего поля на концах проволоки оболочки и сердцевины претерпевает изменение. Участки небольшой длины на концах.сердцевины сердечника проволоки меняют полярность на противоположную из-за малой коэрцитивной силы, сердцевины, а направление намагниченности основной части длины сердцевины и оболочки сердечника остаются неизменными. Одновременно магнит 3, закрепленный на толкателе 2, приближается к датчику 6 и его магнитное поле противоположной полярности магнитному полю неподвижного магнита 3 воздействует на датчик 6. Это приводит к ослаблению влияния магнитного поля оболочки сердечника на его сердцеви- ну. Дальнейшее увеличение магнитного цоля подвижного магнита приводит к ла йинообразному перемещению зародышей обратной намагниченности образовавшихся на концах сердцевины сердечника, и соответственно, кпоявлению в сигнальной обмотке датчика 6 полезного импульса наведенной ЭДС, к полному пе ремагничиванию сердцевины сердечника. ТТри снятии с клавиши 9 магнитного ключа внешнего усилия, толкатель 2 под действием запасенной энергии в пружины 8 возвращается в исходное состояние. Процессы, протекаюидае при этом в датчике 6, повторяются. В результате воздействия магнитного поля неподвижного магнита 3 на сердечник дат. чика 6 в его обмотке индуцируется импульс напряжения противоположной полярности по отношению к импульсу, индуцированному д-атчиком при движении толкателя 2 вниз.

Для уменьшения массы подвижного толкателя 2, с закрепленьП51Ми на нем элементами магнитной системы, что

26

увеличивает механическую стойкость переключателей, (на фиг. 2) приведена конструкция импульсного магнитного кнопочного ключа, в которой оба магнита 3 закреплены неподвижно, а управление создаваемыми магнитными полями, поочередно воздействующими на датчик 6,осуществляется двумя подвижными шторками 4. из магнитомягкого материала, закрепленными на толкателе 2

В исходном состоянии нижняя шторка 4 шунтируется. Магнитное поле магита 3, расположенного по одну сторону с ней относительно датчика 6 таким образом, что его действие на датчик 6 незначительно. При этом магнитное поле магнита 3, расположенного по другую сторону от датчика 6, Maiccnмально воздействует на посдедний, насьш1:ая его сердечник, что соответствует исходному состоянию магнитного ключа (фиг. 1)..

При перемещении толкателя 2 вниз верхняя шторка 4 входит в зазор-между датчиком 6 и соответствующим магнитом 3, а нижняя шторка 4 выходит из зазора между магнитом 3 и датчиком 6, изменив при этом полярность воздействующего на последний магнитного по™ ля. Происходящие процессы в Магнитном ключе при этом идентичны описанным выше для конструкции, изображенной на фиг. 1. При снятии внешнего усилия с клавиши 9 толкатель 2 под действием накопленной энергии в пружине 8 возвращается в исходное состояние, причем при перемещении толкателя 2 вниз генерируется импульс одной полярности, при возвращении в исходное состоя ние - противоположной.

Амплитуда напряже шя выходного импульса, генерируемая магнитными импульсными ключами, может достигнуть в зависимости от длины, диаметра сердеч кика датчика и количества витков его обмотки до 0,5 В и более при длитель1ЮСТИ импульса до 30 мкс и менее.

Формула изобретения

Импульсный магнитный кнопочный ключ, содержащий корпус с установочной пла той, клавишу, толкатель, пружину возврата, магнитную систему, включающую в себя постоянные магниты , намагт ниченные встречно, импульсный ферро784

магнитный датчик, выполненньгй в виде сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса и сигнальной обмоткой, закрепленной на установочной плате корпуса, причем между постоянными магнитами и импульсным: ферромагнитным датчиком имеется зазор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, и повьшения технологичности, в него введена по крайней мере одна ферромагнитная шторка, закрепленная на толкателе с возможностью свободного перемещения между одним из постоянных магнитов и датчиком, а по крайней мере один из пос28

тоянных магнитов закреплен на установ,очной плате корпуса, причем длина ферромагнитных шторок и постоянных магнитов соизмерима как. между собой, так и с длиной сердечника импульсного ферромагнитного датчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Патент США № 3818465, 340-174, 1975.