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Tastiera a membrana. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore Chiunque sia mai stato coinvolto nella creazione di apparecchiature con un gran numero di elementi di commutazione sa quanto sia complesso e a bassa tecnologia. Così. sul pannello di un moderno sintonizzatore-amplificatore, il numero di interruttori raggiunge una dozzina e negli esaminatori elettronici, generatori automatici di segnali di codici telegrafici e console di personal computer, raggiunge spesso diverse decine e persino centinaia. La creazione di una tastiera compatta, affidabile e facile da produrre è una sfida significativa. Nel frattempo, ci sono design molto semplici di unità di commutazione che possono semplificare notevolmente la produzione della tastiera. Uno di questi design è la cosiddetta tastiera a membrana. Esso consiste in. tre elementi principali (Fig. 1): substrato 1, guarnizione 2 e membrana metallizzata 3. Il substrato è un circuito stampato su cui sono formati dei contatti fissi. I contatti mobili sono formati per metallizzazione sulla membrana 3, costituita da un film metallizzato sottile - 0,1...0,2 mm - dielettrico (ad esempio lavsan). L'intera struttura è fissata da un telaio di fissaggio 4 in lamiera dielettrica o metallica.
I contrassegni chiave oi segni pittografici corrispondenti sono applicati sul lato esterno della membrana. Tra il supporto e la membrana sarà posizionata una guarnizione con fori sotto ogni chiavetta, che consentirà ai contatti mobili e fissi di chiudersi quando la membrana viene premuta. Lo spessore della guarnizione che determina lo spazio tra i contatti viene solitamente scelto nell'intervallo 0,3 ... 0,8 mm. La guarnizione può essere realizzata con qualsiasi materiale di lamiera isolante. Tale tastiera è caratterizzata da una forza di chiusura di circa 0,5 ... 2 N. resistenza di contatto 0,1 ... 50 Ohm; si accorda molto bene con le centraline elettroniche dell'apparecchiatura. Come si evince dalla figura, la tastiera può essere realizzata molto sottile (meno di 2 mm) e, se necessario, incollata al pannello frontale del dispositivo. Il design sigillato della tastiera garantisce l'affidabilità dei gruppi di contatti in varie condizioni operative. Sebbene il contattore possa essere costituito da coppie di contatti indipendenti, i suoi vantaggi sono più pronunciati con l'indirizzamento a chiave di matrice, quando la metallizzazione sulla membrana e sul substrato è realizzata sotto forma di strisce-linee comuni a più contatti contemporaneamente. Considera le caratteristiche di una tastiera a membrana alfanumerica progettata per introdurre un set standard di caratteri in un generatore di segnali telegrafici o in un microcomputer. La tastiera ha 79 coppie di contatti e, insieme all'unità elettronica - controller della tastiera - genera un codice binario standard a sette bit di caratteri dell'alfabeto russo e latino, nonché codici di caratteri di servizio secondo la tabella KOI-7. Per controllare la correttezza della trasmissione, il controller genera un bit dalla somma del numero di bit a un numero pari. In fig. 0,5, a. La posizione dei tasti e la distanza tra i centri dei tastiere di fila e tra le file è meglio scegliere vicino allo standard. Oltre ai pad della tastiera, ci sono dei pad quadrati sul bordo della scheda, attraverso i quali le linee conduttrici della membrana vengono fatte uscire nel contattore assemblato. La membrana nell'area delle aree quadrate è premuta saldamente contro il substrato.
La membrana è tagliata da un film di lavsan alluminizzato di 52 µm di spessore. Con una soluzione (10%) di soda caustica, usando un pennello, la metallizzazione in eccesso viene incisa dal film e rimangono solo i conduttori di linea (mostrati in nero in Fig. 2, b). La guarnizione con uno spessore totale di circa 0,2 mm è costituita da due strati di pellicola fototecnica piana. La guarnizione ha fori tondi con un diametro di circa 18 mm. Sotto le chiavi allungate ("Spazio", ecc.), I fori nella guarnizione sono realizzati sotto forma di fessure. La larghezza del distanziatore dovrebbe essere tale da coprire solo il campo dei pad della tastiera (rotondi e rettangolari) sul substrato. I contrassegni chiave possono essere applicati sul lato esterno della membrana, proteggendola con uno strato aggiuntivo di pellicola di lavsan trasparente. La pellicola adesiva per incollare le copertine dei libri è adatta a questo scopo. Le parti della tastiera sono sovrapposte una sopra l'altra, allineate e compresse in un pacchetto da un telaio, sotto il quale è posata una striscia di gommapiuma di 1 ... 2 mm di spessore. In questo caso, i conduttori della membrana sono collegati alle piazzole quadrate del substrato. Sul supporto sono previsti cuscinetti di montaggio con fori per collegare la tastiera all'unità elettronica. Per ridurre l'ossidazione dei contatti durante il funzionamento, è consigliabile assemblare la tastiera in una stanza asciutta. Prima del montaggio, la superficie di lavoro del supporto deve essere lucidata con pasta abrasiva o gesso, sciacquata accuratamente con alcol etilico o acetone e, se possibile, rivestire i tamponi, ad esempio, con lega di Wood. Piccole irregolarità della membrana possono essere corrette riscaldando la tastiera assemblata a 100...150 °C in un forno. Per sigillare il perimetro della tastiera assemblata, è possibile applicare la colla Elastosil o la pasta siliconica SB-1. I codici dei simboli raffigurati sui tasti sono generati dal controllore (il suo diagramma è mostrato in Fig. 3), che interroga sequenzialmente tutti i tasti ad una frequenza di circa 80 Hz. Per fare ciò, il controllore fornisce un contatore DD2, DD3, che conta gli impulsi del generatore di clock, raccolti sul trigger di Schmitt DD1.1 e operante ad una frequenza di circa 20 kHz. Il numero scritto nel contatore determina l'indirizzo del tasto nella matrice della tastiera, ovvero il numero dell'orizzontale (collegato ad uno degli ingressi A-E del multiplexer DD6) e verticale (collegato ad una delle uscite 0-15 del DD5) linee, al cui mirino è presente una coppia chiusa di contatti del tasto premuto.
Per interrogare la tastiera, il decoder dei quattro bit meno significativi dell'indirizzo DD5 imposta alternativamente un livello basso su una delle linee della membrana della tastiera, e il multiplexer DD6, in base al valore dei tre bit più significativi del address, collega una delle linee del substrato all'ingresso S del trigger DD4.2. Se una coppia di contatti, il cui indirizzo è registrato nel contatore, è aperta, l'uscita del multiplexer verrà impostata su un livello di alta tensione, quindi lo stato del trigger non cambierà. Non appena viene trovata una coppia chiusa di contatti durante il processo di polling, un segnale 6 apparirà sull'uscita diretta del multiplexer DD0, che imposterà il trigger DD4.2 su un singolo stato. Allo stesso tempo, nel ciclo di polling in corso, il condensatore C1, caricato alla tensione di alimentazione, si scaricherà attraverso il transistor VT4. Contemporaneamente, il registro buffer DD8 ricorda il codice corrispondente al tasto premuto [1]. Per convertire l'indirizzo della chiave in un codice standard, viene utilizzato un dispositivo di memoria di sola lettura DD7 con ponticelli masterizzabili [2]. Memorizza una tabella di corrispondenza tra l'indirizzo chiave proveniente dal contatore del controller della tastiera, il codice KOI-7 e il valore del bit di parità. L'uso della ROM per la transcodifica consente di connettere le chiavi nella matrice in modo arbitrario, in base alla facilità di installazione. Non appena il trigger DD4.2 è impostato sullo stato 1, un livello di bassa tensione all'ingresso DS0 del registro DD8 consentirà di scrivervi il codice chiave. Dopo aver scritto il codice, all'uscita INT del registro DD8 apparirà un livello alto - il segnale OBF - che segnala la necessità di trasferire il codice dalla tastiera di controllo al dispositivo ricevitore di informazioni. A sua volta, il ricevitore di informazioni legge il codice della chiave tramite le linee DO-D7 e, al termine dell'operazione, emette un impulso "Accettato" al controllore, indicando la possibilità di ricevere il codice successivo. Questo tipo di scambio di informazioni asincrono è chiamato scambio di handshake. Per impedire la modifica del codice all'uscita del controller fino a quando non viene letto dal ricevitore, il livello basso del segnale "Pronto" viene inviato attraverso il diodo VD2 all'ingresso dell'inverter DD1.2 e non consente il codice successivo del tasto premuto da accettare finché il ricevitore di informazioni non risponde con il segnale STR ("Ricevuto"). Il modo di gestire il "rimbalzo" dei contatti nel controller è del tutto identico a quello descritto in [3]. Come già accennato, la tabella dei codici chiave è memorizzata nella EEPROM. Per semplificare la formazione dei codici per i registri superiore e inferiore della tastiera nel dispositivo di memoria, sono presenti due aree (pagine) selezionate dal valore dell'indirizzo di bit A7, ovvero lo stato del trigger DD4.1. Il primo contiene una tabella per i caratteri maiuscoli e la seconda per i caratteri minuscoli. L'interruttore di attivazione avviene dopo aver premuto rispettivamente i tasti HP e BP. La tastiera è dotata di tasti funzione 1-16 e tasti di controllo cursore, i cui codici possono essere assegnati durante la programmazione (masterizzazione) della EPROM. Per la masterizzazione è possibile utilizzare un programmatore portatile [4], in cui è necessario rimuovere il condensatore che bypassa i pin di alimentazione del microcircuito programmabile e aumentare il numero di interruttori che impostano l'indirizzo su otto. Oltre a quelli citati, il controller a tastiera può generare codici di controllo speciali entro 00H-1FH, premendo il tasto "U" e uno dei tasti alfabetici. In questo caso la tabella dei codici per le chiavi viene commutata dal bit A8 della PROM. In conclusione, va notato che la tastiera a membrana, realizzata in condizioni amatoriali secondo la tecnologia descritta, ha una resistenza all'usura relativamente bassa a causa del rivestimento in alluminio estremamente sottile della membrana, pertanto, durante un uso intensivo, la membrana deve essere sostituito periodicamente. Letteratura
Autore: D. Lukyanov, Mosca; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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