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Teclado de membrana. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado Todos los que alguna vez han estado involucrados en la creación de equipos con una gran cantidad de elementos de conmutación saben lo complejo y de baja tecnología que es. Asi que. en el panel de un sintonizador-amplificador moderno, el número de interruptores alcanza una docena, y en examinadores electrónicos, generadores automáticos de señales de código telegráfico y consolas de computadoras personales, a menudo alcanza varias decenas e incluso cientos. Crear un teclado compacto, confiable y fácil de fabricar es un desafío importante. Mientras tanto, existen diseños muy simples de unidades de conmutación que pueden simplificar significativamente la fabricación del teclado. Uno de esos diseños es el llamado teclado de membrana. Consiste en. tres elementos principales (Fig. 1): sustrato 1, junta 2 y membrana metalizada 3. El sustrato es una placa de circuito impreso en la que se forman contactos fijos. Los contactos móviles están formados por metalización en la membrana 3, hecha de película metalizada dieléctrica (por ejemplo, lavsan) delgada, de 0,1...0,2 mm. Toda la estructura está fijada por un marco de sujeción 4 de chapa dieléctrica o metálica.
Las marcas clave o los signos pictográficos correspondientes se aplican al lado exterior de la membrana. Se colocará una junta con orificios debajo de cada tecla entre el sustrato y la membrana, lo que permitirá que los contactos móviles y fijos se cierren cuando se presione la membrana. El grosor de la junta que determina el espacio entre los contactos generalmente se elige en el rango de 0,3 ... 0,8 mm. La junta puede estar hecha de cualquier material de lámina aislante. Dicho teclado se caracteriza por una fuerza de cierre de aproximadamente 0,5 ... 2 N. Resistencia de contacto 0,1 ... 50 ohmios; concuerda muy bien con las unidades de control electrónico del equipo. Como se puede ver en la figura, el teclado se puede hacer muy delgado (menos de 2 mm) y, si es necesario, pegarlo al panel frontal del dispositivo. El diseño sellado del teclado garantiza la fiabilidad de los grupos de contacto en diversas condiciones de funcionamiento. Aunque el contactor puede consistir en pares de contactos independientes, sus ventajas son más pronunciadas con el direccionamiento matricial de las teclas, cuando la metalización en la membrana y el sustrato se realiza en forma de rayas, líneas comunes a varios contactos a la vez. Considere las características de un teclado de membrana alfanumérico diseñado para introducir un conjunto estándar de caracteres en un generador de señales telegráficas o microcomputadora. El teclado tiene 79 pares de contactos y, junto con la unidad electrónica, el controlador del teclado, genera un código binario estándar de siete bits de caracteres del alfabeto ruso y latino, así como códigos de caracteres de servicio de acuerdo con la tabla KOI-7. Para controlar la corrección de la transmisión, el controlador genera un bit de la suma del número de bits a un número par. En la fig. 0,5, un. La ubicación de las teclas y la distancia entre los centros de los teclados en una fila y entre filas se elige mejor cerca del estándar. Además de las almohadillas de teclado, hay almohadillas cuadradas en el borde del tablero, a través de las cuales se conducen las líneas conductoras de membrana en el contactor ensamblado. La membrana en el área de las áreas cuadradas está fuertemente presionada contra el sustrato.
La membrana se corta de una película de lavsan aluminizado de 52 µm de espesor. Con una solución (10%) de soda cáustica, utilizando un pincel, se elimina el exceso de metalización de la película y solo quedan los conductores de línea (mostrado en negro en la Fig. 2, b). La junta con un espesor total de aproximadamente 0,2 mm está hecha de dos capas de película fototécnica plana. La junta tiene orificios redondos con un diámetro de unos 18 mm. Debajo de las teclas alargadas ("Espacio", etc.), los agujeros en la junta se hacen en forma de ranuras. El ancho del espaciador debe ser tal que cubra solo el campo de las almohadillas del teclado (redondas y rectangulares) en el sustrato. Se pueden aplicar marcas clave en el lado exterior de la membrana, protegiéndola con una capa adicional de película transparente de lavsan. La película adhesiva para pegar cubiertas de libros es adecuada para este propósito. Las partes del teclado se superponen una encima de la otra, se alinean y se comprimen en un paquete por un marco, debajo del cual se coloca una tira de gomaespuma de 1 ... 2 mm de espesor. En este caso, los conductores de la membrana están conectados a las almohadillas cuadradas del sustrato. Se proporcionan almohadillas de montaje con orificios en el sustrato para conectar el teclado a la unidad electrónica. Para reducir la oxidación de los contactos durante el funcionamiento, es conveniente ensamblar el teclado en una habitación seca. Antes del montaje, la superficie de trabajo del sustrato debe pulirse con pasta abrasiva o tiza, enjuagarse bien con alcohol etílico o acetona y, si es posible, las almohadillas deben recubrirse, por ejemplo, con aleación de Wood. Las pequeñas irregularidades de la membrana se pueden corregir calentando el teclado ensamblado a 100...150 °C en un horno. Para sellar alrededor del perímetro del teclado ensamblado, puede aplicar pegamento Elastosil o pasta de silicona SB-1. Los códigos de los símbolos representados en las teclas son generados por el controlador (su diagrama se muestra en la Fig. 3), que interroga secuencialmente todas las teclas a una frecuencia de aproximadamente 80 Hz. Para hacer esto, el controlador proporciona un contador DD2, DD3, contando los pulsos del generador de reloj, recogidos en el disparador Schmitt DD1.1 y operando a una frecuencia de aproximadamente 20 kHz. El número escrito en el contador determina la dirección de la tecla en la matriz del teclado, es decir, el número de la horizontal (conectada a una de las entradas A-E del multiplexor DD6) y vertical (conectada a una de las salidas 0-15 del decodificador DD5), en cuya cruz hay un par de contactos cerrados de la tecla presionada.
Para sondear el teclado, el decodificador de los cuatro bits menos significativos de la dirección DD5 establece alternativamente un nivel bajo en una de las líneas de la membrana del teclado, y el multiplexor DD6, de acuerdo con el valor de los tres bits más significativos de la dirección. dirección, conecta una de las líneas del sustrato a la entrada S del disparador DD4.2. Si un par de contactos, cuya dirección está registrada en el contador, está abierto, la salida del multiplexor se configurará en un nivel de alto voltaje, por lo tanto, el estado del disparador no cambiará. Tan pronto como se encuentre un par de contactos cerrados durante el proceso de sondeo, aparecerá una señal 6 en la salida directa del multiplexor DD0, que establecerá el disparador DD4.2 en un solo estado. Al mismo tiempo, en el ciclo de sondeo actual, el condensador C1, cargado con el voltaje de la fuente de alimentación, se descargará a través del transistor VT4. En el mismo momento, el registro del búfer DD8 recuerda el código correspondiente a la tecla presionada [1]. Para convertir la dirección de una clave en un código estándar, se utilizó un dispositivo de memoria permanente DD7 con puentes quemados [2]. Almacena una tabla de correspondencia entre la dirección de la tecla proveniente del contador del controlador del teclado, el código KOI-7 y el valor del bit de paridad. El uso de ROM para la transcodificación le permite conectar claves en la matriz de forma arbitraria, en función de la facilidad de instalación. Tan pronto como el disparador DD4.2 se establece en el estado 1, un nivel de voltaje bajo en la entrada DS0 del registro DD8 permitirá que se escriba el código clave. Después de escribir el código, aparecerá un nivel alto en la salida INT del registro DD8, la señal OBF, que indica la necesidad de transferir el código del controlador del teclado al dispositivo receptor de información. A su vez, el receptor de información lee el código de la llave a través de las líneas DO-D7 y, al finalizar la operación, emite un pulso de "Aceptado" al controlador, indicando la posibilidad de recibir el siguiente código. Este tipo de intercambio de información asíncrono se denomina intercambio de protocolo de enlace. Para prohibir cambiar el código en la salida del controlador hasta que sea leído por el receptor, el nivel bajo de la señal "Listo" se alimenta a través del diodo VD2 a la entrada del inversor DD1.2 y no permite que el siguiente código de la tecla pulsada a aceptar hasta que el receptor de información responda con la señal STR ("Recibido"). La forma de lidiar con el "rebote" de contactos en el controlador es completamente idéntica a la descrita en [3]. Como ya se mencionó, la tabla de códigos clave se almacena en la EEPROM. Para simplificar la formación de códigos para los registros superior e inferior del teclado en el dispositivo de almacenamiento, hay dos áreas (páginas) seleccionadas por el valor de la dirección de bit A7, es decir, el estado del disparador DD4.1. El primero de ellos contiene una tabla para caracteres en mayúsculas y el segundo para caracteres en minúsculas. El interruptor de gatillo ocurre después de presionar las teclas HP y BP, respectivamente. El teclado tiene teclas de función 1-16 y teclas de cursor, cuyos códigos se pueden asignar al programar (quemar) la PROM. Para grabar, puede usar un programador de mano [4], en el que debe quitar el capacitor que deriva las salidas de potencia del microcircuito programable y aumentar la cantidad de interruptores que configuran la dirección a ocho. Además de los mencionados, el controlador de teclado puede generar códigos de control especiales dentro de 00H-1FH, mientras presiona la tecla "U" y una de las teclas alfabéticas. En este caso, la tabla de códigos para las claves se cambia por el bit A8 de la PROM. En conclusión, cabe señalar que el teclado de membrana, fabricado en condiciones de aficionado según la tecnología descrita, tiene una resistencia al desgaste relativamente baja debido al revestimiento de aluminio extremadamente fino de la membrana, por lo tanto, durante el uso intensivo, la membrana debe ser reemplazada periódicamente. Literatura
Autor: D. Lukyanov, Moscú; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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