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Teclado de membrana. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador Todos os que já estiveram envolvidos na criação de equipamentos com um grande número de elementos de comutação sabem como é complexo e de baixa tecnologia. Então. no painel de um moderno sintonizador-amplificador, o número de interruptores atinge uma dúzia e, em examinadores eletrônicos, geradores automáticos de sinais de código de telégrafo e consoles de computadores pessoais, geralmente atinge várias dezenas e até centenas. Criar um teclado compacto, confiável e fácil de fabricar é um desafio significativo. Enquanto isso, existem designs muito simples de unidades de comutação que podem simplificar significativamente a fabricação do teclado. Um desses designs é o chamado teclado de membrana. Isso consiste de. três elementos principais (Fig. 1): substrato 1, junta 2 e membrana metalizada 3. O substrato é uma placa de circuito impresso na qual são formados contatos fixos. Os contatos móveis são formados por metalização na membrana 3, feita de filme metalizado fino - 0,1...0,2 mm - dielétrico (por exemplo lavsan). Toda a estrutura é fixada por uma estrutura de fixação 4 feita de chapa dieléctrica ou metálica.
Marcações de chave ou sinais pictográficos correspondentes são aplicados no lado externo da membrana. Uma junta com furos sob cada chave é colocada entre o substrato e a membrana, permitindo que os contatos móveis e fixos fechem quando a membrana é pressionada. A espessura da junta que determina a folga entre os contatos geralmente é escolhida na faixa de 0,3 ... 0,8 mm. A junta pode ser feita de qualquer material de folha isolante. Tal teclado é caracterizado por uma força de fechamento de cerca de 0,5 ... 2 N. resistência de contato 0,1 ... 50 Ohm; concorda muito bem com as unidades de controle eletrônico do equipamento. Como pode ser visto na figura, o teclado pode ser feito bem fino (menos de 2 mm) e, se necessário, colado no painel frontal do aparelho. O design selado do teclado garante a confiabilidade dos grupos de contato em várias condições de operação. Embora o contator possa consistir em pares de contatos independentes, suas vantagens são mais pronunciadas com o endereçamento de chave matricial, quando a metalização na membrana e no substrato é feita na forma de listras-linhas comuns a vários contatos de uma só vez. Considere os recursos de um teclado de membrana alfanumérico projetado para introduzir um conjunto padrão de caracteres em um gerador de sinal de telégrafo ou microcomputador. O teclado possui 79 pares de contatos e, juntamente com a unidade eletrônica - teclado controlador - gera um código binário padrão de sete bits de caracteres do alfabeto russo e latino, além de códigos de caracteres de serviço de acordo com a tabela KOI-7. Para controlar a exatidão da transmissão, o controlador gera um bit da adição do número de bits a um número par. Na fig. 0,5, a. A localização das teclas e a distância entre os centros dos teclados em uma fileira e entre as fileiras é melhor escolhida perto do padrão. Além das almofadas do teclado, existem almofadas quadradas na borda da placa, através das quais as linhas condutoras de membrana são conduzidas no contator montado. A membrana na área de áreas quadradas é firmemente pressionada contra o substrato.
A membrana é cortada de um filme lavsan aluminizado com 52 µm de espessura. Com uma solução (10%) de soda cáustica, usando um pincel, o excesso de metalização é cauterizado do filme e restam apenas condutores de linha (mostrados em preto na Fig. 2, b). A gaxeta com espessura total de cerca de 0,2 mm é feita de duas camadas de filme fototécnico plano. A junta tem orifícios redondos com um diâmetro de cerca de 18 mm. Sob as chaves alongadas ("Espaço", etc.), os orifícios na junta são feitos na forma de ranhuras. A largura do espaçador deve ser tal que cubra apenas o campo dos pads do teclado (redondos e retangulares) no substrato. Marcações de chave podem ser aplicadas no lado externo da membrana, protegendo-a com uma camada adicional de filme lavsan transparente. O filme adesivo para colar capas de livros é adequado para essa finalidade. As partes do teclado são sobrepostas uma sobre a outra, alinhadas e comprimidas em um pacote por uma moldura, sob a qual é colocada uma tira de espuma de borracha de 1 ... 2 mm de espessura. Neste caso, os condutores da membrana são conectados às almofadas quadradas do substrato. Almofadas de montagem com furos são fornecidas no substrato para conectar o teclado à unidade eletrônica. Para reduzir a oxidação dos contatos durante a operação, é desejável montar o teclado em uma sala seca. Antes da montagem, a superfície de trabalho do substrato deve ser polida com pasta abrasiva ou giz, bem enxaguada com álcool etílico ou acetona e, se possível, as almofadas devem ser revestidas, por exemplo, com liga de Wood. Pequenos desníveis da membrana podem ser corrigidos aquecendo o teclado montado a 100...150 °C em um forno. Para vedar o perímetro do teclado montado, você pode aplicar cola Elastosil ou pasta de silicone SB-1. Os códigos dos símbolos representados nas teclas são gerados pelo controlador (seu diagrama é mostrado na Fig. 3), que interroga sequencialmente todas as teclas em uma frequência de cerca de 80 Hz. Para isso, o controlador fornece um contador DD2, DD3, contando os pulsos do gerador de clock, coletados no gatilho Schmitt DD1.1 e operando em uma frequência de cerca de 20 kHz. O número escrito no contador determina o endereço da tecla na matriz do teclado, ou seja, o número da horizontal (conectada a uma das entradas A-E do multiplexador DD6) e vertical (conectada a uma das saídas 0-15 do decodificador DD5), em cuja mira há um par fechado de contatos da tecla pressionada.
Para fazer o polling do teclado, o decodificador dos quatro bits menos significativos do endereço DD5 configura alternadamente um nível baixo em uma das linhas da membrana do teclado, e o multiplexador DD6, de acordo com o valor dos três bits mais significativos do address, conecta uma das linhas do substrato à entrada S do trigger DD4.2. Se um par de contatos, cujo endereço está registrado no contador, estiver aberto, a saída do multiplexador será configurada para um nível de alta tensão, portanto, o estado do gatilho não será alterado. Assim que um par fechado de contatos for encontrado durante o processo de polling, um sinal 6 aparecerá na saída direta do multiplexador DD0, que definirá o gatilho DD4.2 para um único estado. Ao mesmo tempo, no ciclo de votação atual, o capacitor C1, carregado na tensão da fonte de alimentação, descarregará através do transistor VT4. Ao mesmo tempo, o registrador de buffer DD8 lembra o código correspondente à tecla pressionada [1]. Para converter o endereço de uma chave em um código padrão, foi utilizado um dispositivo de memória permanente DD7 com jumpers queimados [2]. Ele armazena uma tabela de correspondência entre o endereço da tecla proveniente do contador do controlador do teclado, o código KOI-7 e o valor do bit de paridade. O uso de ROM para transcodificação permite conectar chaves na matriz arbitrariamente, com base na facilidade de instalação. Assim que o trigger DD4.2 estiver no estado 1, um nível de baixa tensão na entrada DS0 do registrador DD8 permitirá que o código da chave seja escrito nele. Após a escrita do código, um nível alto aparecerá na saída INT do registrador DD8 - o sinal OBF - sinalizando a necessidade de transferir o código do teclado controlador para o dispositivo receptor de informações. Por sua vez, o receptor de informações lê o código da chave através das linhas DO-D7 e, ao final da operação, emite um pulso "Aceito" para o controlador, indicando a possibilidade de recebimento do próximo código. Esse tipo de troca assíncrona de informações é chamada de troca de handshake. Para proibir a alteração do código na saída do controlador até que seja lido pelo receptor, o nível baixo do sinal "Ready" é alimentado através do diodo VD2 para a entrada do inversor DD1.2 e não permite a próximo código da tecla pressionada a ser aceito até que o receptor de informações responda com o sinal STR ("Recebido"). A forma de lidar com o “salto” de contatos no controlador é completamente idêntica à descrita em [3]. Como já mencionado, a tabela de códigos de chave é armazenada na EEPROM. Para simplificar a formação de códigos para os registros superior e inferior do teclado no dispositivo de armazenamento, existem duas áreas (páginas) selecionadas pelo valor do endereço de bit A7, ou seja, o estado do trigger DD4.1. O primeiro deles contém uma tabela para caracteres maiúsculos e o segundo para caracteres minúsculos. A chave de disparo ocorre após pressionar as teclas HP e BP, respectivamente. O teclado possui teclas de função 1-16 e teclas de cursor, cujos códigos podem ser atribuídos ao programar (gravar) o PROM. Para a gravação, você pode usar um programador de mão [4], no qual você deve remover o capacitor desviando as saídas de energia do microcircuito programável e aumentar o número de chaves que definem o endereço para oito. Além dos mencionados, o teclado controlador pode gerar códigos de controle especiais dentro de 00H-1FH, enquanto pressiona a tecla "U" e uma das teclas alfabéticas. Neste caso, a tabela de códigos das chaves é comutada pelo bit A8 da PROM. Em conclusão, deve-se notar que o teclado de membrana, feito em condições amadoras de acordo com a tecnologia descrita, tem uma resistência ao desgaste relativamente baixa devido ao revestimento de alumínio extremamente fino da membrana, portanto, durante o uso intensivo, a membrana deve ser substituído periodicamente. Literatura
Autor: D. Lukyanov, Moscou; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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