Бесконтактная клавиатура Советский патент 1982 года по МПК G06F3/02 

(54) БЕСКОНТАКТНАЯ КЛАВИАТУРА

Бесконтактная клавиатура относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использована в пультах-управ ления вычислительных и иЬмерительных устройств, системах управления, электри ческих пишущих машинках,, телеграфном и типографском оборудовании. Известны клавиатуры, прпшгап деист . ВИЯ которых основан на изменении при помощи подвижного .магнита и магнитного потока трансформатора, магнитная цепь которого содержит ферромагнитный материал ПЗ. Недостатками таких клавиатур являют ся нестабильность выходного сигнала, за висящего от магнитных свойств материалов магнита и магнитной цепи, и констру тивная сложность. Известны также клавиатуры, содержащие пары трансформаторов, выходные сигналы которых в исходном состоянии взаимно скомпенсированы. При нажатии клавиши к одному трансформатору пары приближается подвижный элемент, , медный диск. В результате изменения взаимной индукции между обмотками этого трансформатора, компенсация сигналов пары нарушается и появляется сигнал разбаланса, который регистрируется компаратором, идентифицирующим нажатую клавишу 2. Недостатком этих клавиатур является низкая надежность, обусловленная влиянием распределенных параметров обмоток трансформаторов. . Цель изобретения - повышение надежности работы клавиатуры. Цель достигается TeNt, что в бесконтактную клавиатуру содержащую клавиши, состоящие из штоков, вьшолненчых из немагнитного материала, и И1щуктивных элементов, первичные обмотки которых соединены согласно, послецоватепьно с выходом генератора, а вторичные обмотки соединены встречно последовательно, комInapaTop, введен интегратор, вхоц котррг го соединен со вторичными обмоткпми И1ь9дуктчшных элементов, а выход соединен с входом компаратора. В данной клавиатуре ложные срабатывания ксмпаратора, обусловленные влиял нием паразитиых параметров трансформаторов, практически исключены. Это объясняется, тем, что взаимодействие пар трансформаторов с элементами, изменяющими магнитный поток, и с интегратором обеспечивает формирование на входе компаратора сигнала разбаланса пары трансформаторов, практически свободного от по |Мех, при этом его форма приближается к форме сигнала импульсного генератора, что облегчает работу компаратора. На чертеже .представлена функцкональная схема бесконтактной клавиатУ эы. Она - содержит две клавиши 1 и 2, механически связанные с соответствующими элементами 3 и 4, изменяющими магнитный поток, индуктивные элементы (трансформаторы), состоящие из первичных 5 и 6, вторичных 7 и 8 обмоток Первичные обмотки 5 и 6 соединены согласно, последовательно с выходами импульсного генератора 9. Вторичные обмот ки 7 и 8 соединены встречно, последовательно со входом интегратора Ю, выход которого соединен со входом компарато.ра 11. Каждый трансформатор пары, состоящий из первичной и вторичной обмоток (5 и 7, 6 и 8), конструктивно выпол нен печатным способом на двухсторонней плате, из фольгированвого стеклотексто лита толщиной 1,5 мм. В каждой обмотке 2 витка. Трансформаторы в виде дюрал смивиевых. или медных дисков толшвной, не менее 5О мкм. Площадь одного трансформатора и одного элемента около 1 см. Генератор 9 вырабатывает пря- . моугольные импульсы напряжения амплиту дои 5 В,, длительностью 2 мкс с фрон тами 40 НС. Интегратор Ю напряжения выполнен .по RO-схеме на , операционном усилителе.. Бесконтактная клавиатура работает следующим образом. В исходном состоянии клавиш 1 и 2 выходнь1е сигналы вторичных обмоток 7 и 8 пары трансформаторов взаимно скомпенсированы. При нажатии одной клавиши 1 или 2 соответствующий элемент 3 или 4 приближается к одному трансформатору (5 и 7 или 6 и 8). Поскольку каждый элемент 3 и 4 можно рассматривать как короткозамкнутый виток, то приближение его к соответствующему трансформатору приводит к уменьшению электромаг ниткой связи между первичной и вторич324ной обмотками, это подобно закорачива- i нию части витков обмоток соответствующего трансформатора. В результате ком пенсацией выходных сигналов пары траноформаторов нарушается и на. выводах последовательно соединенных вторичных обмоток появляется сигнал разбаланса. Сигнал разбаланса на вторичных обмотках пары трансформаторов, представляет собой коротких разнополярных-вотлёска напряжения длительностью ivjHoro меньше, длительность импульса генератора 9. Это (эезультат дифференцирования импуль генератора 9 парой трансформаторов, , так как индуктивности их обмоток малы. выходные сопротивления генератора 9 Конечно. Наблюдать сигнал разбаланса непосредственно на вторичных обмотках затруднительно из-за его широкополосности и того, что его уровень сравним с уровнем паразитных колебаний, возникающих в моменты фронтов импульсов генератора 9, На выходе интегратора Ю фс мируется четкий сигнал разбаланса, имеющий форму, близкую к форме импульса генератора 9. Полярность его зависит от того, какая нажата клавиша (1 или 2), а амплитуда - от степени ее нажатия. Та. кую форму импульса на. выходе интеграто;ра 10 можно объяснить тем, что корот|кие разнополярные импульсы, поступаютцие со вторичных обмоток трансформаторов, воспринимаются интеграторгал как дельта-импульсы. При этом его выходное напряжение скачкообразно со-скороростью, определяемой быстродействием операционного усилителя) изменяется в моменты прохождения этих импульсов и мало изменяется в интервале между ними. .. ..... „, ,. Паразитные колебания, возникающие в трансформатррах, и высокочастотные помехи от посторонних источников ослаблены на вьгеоде интегратора в значительной степени благодаря его фильтрующим свойст вам. Таким образом, даже при малой индуктивности обмоток трансформаторов, сигнал разбаланса на выходе интегратора 10 имеет значительную длительность., хорошую форму , удобную для последующей обработки, и практически свободен от паразитных колебаний и посторонних высоктэчастотных помех. Выходной сигнал интегратора Ю используется компаратором 11 для идентификации нажатой клавиши. По сравнению с известными бесконтактными кдавиатурами, действующими на принципе изменения магнитного потока трансформаторов, предложенная клавиатура

имеет высокую надежность работы, обусловленную тем, что паразитные колебания, возникающие в трансформаторе, а также высокочастотные помехи от посторонних источников не приводят к сбоям компаратора. При этом уменьшается трудоемкость разработки и изготовления устройства, так как исключается необходимость теоретически или экспериментально выб№рать вариант конструкции трансформатора, обеспечивающий низкий уровень паразитны колебаний. Хорошая форма и значительная длительность сигнала разбаланса на выходе интегратора позволяют применить в компараторе более инерционные устройства, упростив и повысив тем самым их помехоустойчивость. Формула изобретения

Бесконтактная клавиатура, содержащая клавиши, состоящие из штоков, выполнен-

ных из немагнитного материала, в индуктивных элементов, первичные обмотки ко- торых соединены согласно, послепоЕ)атепь но с выходом генератора, а вторичные обмотки соединены встречно-последовательно, компаратор, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности клавиатуры, в нее введен интеграл тор, вход которого соединен со вторичными обмотками индуктивных элементов;

а выход соединен с входом компаратора.

I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G10F6F 3/О2, опублик. 1973 (гфототип).