Главная страница » Что значит мембранная клавиатура

Что значит мембранная клавиатура

  • автор:

Механическая или мембранная клавиатура?

В данный момент являюсь владельцем механической клавиатуры Razer Arctoza.
Так как в моей нынешней клаве нет подсветки — довольно проблематично сидеть играть ночью.
Решил купить новую клаву с подсветкой, выбор остановился на Razer DeathStalker, так как она мало чем от Арктозы отличается, привыкать особо не придется и подсветка есть.
Но она является мембранной, а я слышал что механические считаются лучше чем мембранные клавы. Почему?

Обьясните в чем отличия этих типов клав и какую все таки лучше брать?

25 Oct 2013 в 09:25 #2

25 Oct 2013 в 09:25 #3

25 Oct 2013 в 09:26 #4

25 Oct 2013 в 09:26 #5

25 Oct 2013 в 09:27 #6

25 Oct 2013 в 09:27 #7

25 Oct 2013 в 09:29 #8

Спасибо, давно искал.

25 Oct 2013 в 09:30 #9

25 Oct 2013 в 09:41 #10

25 Oct 2013 в 09:55 #11

25 Oct 2013 в 09:56 #12

25 Oct 2013 в 09:58 #13

25 Oct 2013 в 10:01 #14

25 Oct 2013 в 10:04 #15

25 Oct 2013 в 10:07 #16

25 Oct 2013 в 10:10 #17

25 Oct 2013 в 10:12 #18

25 Oct 2013 в 10:16 #19

В данный момент являюсь владельцем механической клавиатуры Razer Arctoza.
Так как в моей нынешней клаве нет подсветки — довольно проблематично сидеть играть ночью.
Решил купить новую клаву с подсветкой, выбор остановился на Razer DeathStalker, так как она мало чем от Арктозы отличается, привыкать особо не придется и подсветка есть.
Но она является мембранной, а я слышал что механические считаются лучше чем мембранные клавы. Почему?

Обьясните в чем отличия этих типов клав и какую все таки лучше брать?

Что значит мембранная клавиатура

Д. ЛУКЬЯНОВ г. Москва

Каждый, кто когда-либо занимался созданием аппаратуры с большим числом коммутационных элементов, знает, насколько она сложна и нетехнологична. Так. на панели современного тюнера-усилителя число переключателей доходит до десятка, а в электронных экзаменаторах, автоматических генераторах сигналов телеграфного кода и пультах персональных ЭВМ оно нередко достигает нескольких десятков и даже сотен. Создание компактной, надежной и простой в изготовлении клавиатуры представляет значительную трудность. Между тем существуют весьма несложные конструкции коммутационных узлов, позволяющие существенно упростить изготовление клавиатуры.

Одной из таких конструкций является так называемая мембранная клавиатура. Она состоит из. трех основных элементов (рис.1): подложки 1, прокладки 2 и металлизированной мембраны 3. Подложка представляет собой печатную плату, на которой сформированы неподвижные контакты. Подвижные контакты образованы металлизацией на мембране 3, изготовленной из тонкой — 0,1. 0,2 мм — диэлектрической (например лавсановой) металлизированной пленки. Всю конструкцию фиксирует прижимная рама 4, изготовленная из листового диэлектрика или металла.

На внешнюю сторону мембраны наносят маркировку клавиш или соответствующие пиктографические знаки. Между подложкой и мембраной помешают прокладку с отверстиями под каждой клавишей, позволившими подвижному и неподвижному контактам замкнуться при нажатии на мембрану. Толщину прокладки, определяющей зазор между контактами, обычно выбирают в пределах 0,3. 0,8 мм. Прокладку можно изготовить из любого изоляционного листового материала.

Такой клавиатуре характерно усилие замыкания около 0,5. 2 Н. контактное сопротивление 0,1 . 50 Ом; она очень хорошо согласуется с электронными узлами управления аппаратурой. Как видно из рисунка, клавиатуру можно сделать очень тонкой (менее 2 мм) и при необходимости наклеить на переднюю панель аппарата. Герметичное исполнение клавиатуры обеспечивает надежность работы контактных групп в различных условиях эксплуатации. Хотя контактура может состоять из независимых контактных пар, в наибольшей мере ее преимущества проявляются при матричной адресации клавиш, когда металлизация на мембране и подложке выполнена в виде полос-линий, общих сразу для нескольких контактов.

Рассмотрим особенности алфавитно-цифровой мембранной клавиатуры, предназначенной для введения стандартного набора символов в генератор телеграфных сигналов или микро-ЭВМ.

Клавиатура имеет 79 пар контактов и совместно с электронным блоком — контроллером клавиатуры — формирует на выходе стандартный семиразрядный двоичный код символов русского и латинского алфавитов, а также коды служебных символов в соответствии с таблицей КОИ-7. Для контроля правильности передачи контроллер формирует один разряд дополнения чихла бит до четного.

Чертеж печатной платы-подложки, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5. 2 мм, показан на рис. 2, а. Расположение клавиш и расстояния между центрами клавишных площадок в ряду и между рядами лучше всего выбрать близкими к стандартным. Кроме клавишных площадок, на краю платы расположены квадратные площадки, через которые в собранной контактуре выведены линии-проводники мембраны. Мембрана в зоне квадратных площадок плотно прижата к подложке.

Мембрана вырезана из алюминированной лавсановой пленки толщиной 52 мкм. Раствором (10%-ным) едкого натра с помощью кисточки с пленки стравливают лишнюю металлизацию и оставляют только проводники линий (показаны черным на рис.2, б).

Прокладка общей толщиной около 0,2 мм изготовлена из двух слоев плоской фототехнической пленки. В прокладке вырезаны круглые отверстия диаметром около 18 мм. Под удлиненные клавиши ("Пробел" и др.) отверстия в прокладке делают в виде щелей. Ширина прокладки должна быть такой, чтобы она прикрывала только поле клавишных (круглых и прямоугольных) площадок на подложке. Маркировку клавиш можно нанести на внешнюю сторону мембраны, защитив ее дополнительным слоем прозрачной лавсановой пленки. Для этой цели пригодна липкая пленка для оклейки обложек книг.

Детали клавиатуры накладывают одна на другую, выравнивают и сжимают в пакет рамой, под которую прокладывают полосу поролона толщиной 1. 2 мм. При этом проводники мембраны соединяются с квадратными площадками подложки. Для соединения клавиатуры с электронным блоком на подложке предусмотрены монтажные площадки с отверстиями. Для уменьшения окисления контактов в процессе эксплуатации собирать клавиатуру желательно в сухом помещении.

Перед сборкой рабочую поверхность подложки следует отполировать абразивной пастой или мелом, тщательно промыть этиловым спиртом или ацетоном, а если есть возможность — нанести покрытие контактных площадок, например, сплавом Вуда. Небольшие неровности мембраны можно исправить, нагрев собранную клавиатуру до 100. 150 °С в духовом шкафу. Для герметизации по периметру собранной клавиатуры можно нанести клей "Эластосил" или силиконовую пасту СБ-1.

Коды символов, изображенных на клавишах, формирует контроллер (его схема показана на рис. 3), последовательно опрашивающий все клавиши с частотой около 80 Гц. Для этого в контроллере предусмотрен счетчик DD2, DD3, подсчитывающий импульсы тактового генератора, собранного на триггере Шмитта DD1.1 и работающего на частоте около 20 кГц. Число, записанное в счетчике, определяет адрес клавиши в матрице клавиатуры, т. е. номер горизонтальной (соединенной с одним из входов А-Е мультиплексора DD6) и вертикальной (соединенной с одним из выходов 0-15 дешифратора DD5) линий, на перекрестии которых находится замкнутая пара контактов нажатой клавиши.

Для опроса клавиатуры дешифратор четырех младших разрядов адреса DD5 поочередно устанавливает низкий уровень на одной из линий мембраны клавиатуры, а мультиплексор DD6 в соответствии со значением трех старших разрядов адреса подключает одну из линий подложки к входу S триггера DD4.2. Если пара контактов, адрес которой записан в счетчике, разомкнута, на выходе мультиплексора установится высокий уровень напряжения, следовательно, состояние триггера не изменится. Как только в процессе опроса будет найдена замкнутая пара контактов, на прямом выходе мультиплексора DD6 появится сигнал 0, который установит триггер DD4.2 в единичное состояние. Одновременно в текущем цикле опроса через транзистор VT1 разрядится конденсатор С4, заряженный до напряжения источника питания. В этот же момент буферный регистр DD8 запоминает код, соответствующий нажатой клавише [1].

Для преобразования адреса клавиши в стандартный код применено постоянное запоминающее устройство DD7 с прожигаемыми перемычками ¦2]. В нем хранится таблица соответствия адреса клавиши, поступающего из счетчика контроллера клавиатуры, коду КОИ-7 и значения разряда контроля четности. Применение ПЗУ для перекодирования позволяет подключать клавиши в матрице произвольно, исходя из удобства монтажа.

Как только триггер DD4.2 будет установлен в состояние 1, низкий уровень напряжения на входе DS0 регистра DD8 разрешит запись в него кода клавиши. После записи кода на выходе INT регистра DD8 появится высокий уровень — сигнал OBF,- сигнализирующий о необходимости передачи кода из контроллера клавиатуры в устройство-приемник информации. В свою очередь, приемник информации считывает по линиям DO-D7 код клавиши и по завершении операции выдает в контроллер импульс "Принято", означающий возможность приема следующего кода.

Такой вид асинхронного обмена информацией называют обменом с квитированием. Для того чтобы запретить изменение кода на выходе контроллера до считывания его приемником, низкий уровень сигнала "Готовность" поступает через диод VD2 на вход инвертора DD1.2 и не позволяет принять следующий код нажатой клавиши до тех пор, пока приемник информации не ответит сигналом STR ("Принято"). Способ борьбы с "дребезгом" контактов в контроллере полностью идентичен описанному в [3].

Как уже упомянуто, таблица кодов клавиш записана в ППЗУ. Для упрощения формирования кодов верхнего и нижнего регистров клавиатуры в запоминающем устройстве есть две области (страницы), выбираемые значением разряда адреса А7, т. е. состоянием триггера DD4.1. На первой из них размещена таблица для символов верхнего, а на второй — нижнего регистра. Переключение триггера происходит после нажатия клавиш HP и ВР соответственно.

В клавиатуре имеются функциональные клавиши 1-16 и клавиши управления курсором, коды которых могут быть назначены при программировании (прожигании) ППЗУ. Для прожигания можно воспользоваться ручным программатором [4], в котором следует удалить конденсатор, шунтирующий выводы питания программируемой микросхемы, а число переключателей, задающих адрес, увеличить до восьми.

Кроме упомянутых, контроллер клавиатуры может формировать специальные управляющие коды в пределах 00H-1FH, при одновременном нажатии клавиши "У" и одной из алфавитных клавиш. При этом таблица кодов для клавиш переключается разрядом А8 ППЗУ.

В заключение следует заметить, что мембранная клавиатура, изготовленная в любительских условиях по описанной технологии, имеет относительно низкую износостойкость из-за крайне тонкого алюминиевого покрытия мембраны, поэтому при интенсивной эксплуатации мембрану приходится периодически заменять.

1. Березенко А. И., Корягии Л. И., Назарьян А. Р. Микропроцессорные комплекты повышенного быстродействия.- М.: Радио и связь, 1981.

2. Лукьянов Д. А. ПЗУ — универсальный элемент радиоэлектронной аппаратуры.- Микропроцессорные средства и системы. 1986, М 1.

3. А. Кузнецов, Д. Митрий, Б. Печатнов. Клавиатурный интерфейс и тональный генератор ЭМС.-Радио, 1985, 4.

Мембранная клавиатура

Использование: изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам управления и коммутации электрических цепей, и может быть использовано в клавишных устройствах ввода и вывода дискретной информации в виде клавиатур, например, для телефонных аппаратов, ЭВМ, пультов управления различных электротехнических устройств и в виде отдельных выключателей. Сущность изобретения: в клавиатуре, содержащей два электропроводящих слоя, один из которых соединен с лицевой панелью, отделенные друг от друга с обеспечением контакта между ними при приложении нажимного усилия и подключенные через токоподводы к электрической цепи, между упомянутыми слоями размещен пьезорезистивный материал, при этом один слой выполнен в виде нанесенных на диэлектрик двух металлических покрытий, а другой — в виде одного металлического покрытия, нанесенного на внутреннюю сторону лицевой панели. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам управления и коммутации электрических цепей, и может быть использовано в клавишных устройствах ввода и вывода дискретной информации в виде клавиатур, например для телефонных аппаратов, ЭВМ, пультов управления различных электротехнических устройств и в виде отдельных выключателей.

Известна пленочная коммутационная клавиатура, которая обеспечивает соединение электроцепей в результате механического воздействия на токопроводящую пленку подвижных выпуклых участков эластичного контактного мата. Контакты замыкаются в результате продавливания верхних пленок. При этом их токопроводники приводятся в соприкосновение с токопроводниками пассивной нижней пленки или печатной платы.

Недостатком известной клавиатуры является большое количество подвижных деформируемых частей — эластичный контактный мат, продавливаемые пленки с нанесенными на них электропроводящими покрытиями, наличие которых уменьшает надежность устройства и его долговечность.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является клавиатура, содержащая два электропроводящих слоя, между которыми закреплена распорная деталь со сквозным отверстием, через которое происходит контактирование между двумя электропроводящими слоями при приложении к клавиатуре нажимного усилия. Между одним из слоев и лицевой панелью клавиатуры расположен слой с липким покрытием, обеспечивающим приклеивание лицевой панели к электропроводящему слою. В слое с липким покрытием имеются вентиляционные каналы, которые проходят к наружной части клавиатуры от области этого слоя, перекрывая сквозное отверстие распорной детали. Область слоя с липким покрытием изолирована от отверстия с помощью электропроводящего слоя. Электропроводящие слои с помощью токоподводов подключены к электрической цепи.

Недостатком этого устройства является наличие сильно формируемых в процессе эксплуатации электропроводящих слоев, что уменьшает долговечность и надежность устройства. Кроме того, необходимость изготовления вентиляционных каналов усложняет конструкцию клавиатуры.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощение конструкции мембранной клавиатуры.

Это достигается тем, что в известной мембране, содержащей отделенные друг от друга с обеспечением контакта между ними при приложении нажимного усилия, два электропроводящих слоя, первый из которых нанесен на лицевую панель, а второй — на диэлектрическое основание и через токоподводы присоединен к электрической цепи, между упомянутыми слоями размещен пьезорезистивный материал, при этом первый слой выполнен в виде сплошного металлического покрытия, которое обеспечивает перекрытие второго электропроводящего слоя, выполненного в виде двух разделенных между собой металлических покрытий, нанесенных на общее диэлектрическое основание.

Из научно-технической литературы и патентной документации неизвестно использование в мембранных клавиатурах пьезорезистивного материала, размещенного между металлическими электропроводящими слоями с целью коммутации электрических цепей за счет изменения электросопротивления между слоями в результате фазового перехода типа диэлектрик-металл при приложении одноосного давления в виде нажимного усилия. Указанный переход реализуется в макромолекулах специальной структуры, в которых одноосное давление вызывает изменение дипольного момента боковых групп атомов, влияющее на увеличение степени сопряжения -электронов в основной цепи молекулы. Последнее при наличии инжекции заряда из электропроводящих слоев способствует фазовому переходу диэлектрик-металл.

Однако, известно использование пьезорезистивных полупроводниковых материалов в качестве чувствительных элементов датчиков давления, где изменение сопротивления достигается за счет изменения энергетического зазора между валентной зоной и зоной проводимости либо между примесными уровнями и соответствующими им зонами при воздействии на чувствительный элемент одноосного давления.

Возможность достижения положительного эффекта обусловлена тем, что действие устройства основано на уменьшении сопротивления пьезорезистивного материала и переходе его из диэлектрического состояния в металлоподобное при нажимном усилии, соответствующем одноосному давлению порядка 0,1 МПа. После снятия усилия исходное диэлектрическое состояние восстанавливается. Кроме того, использование в конструкции мембранной клавиатуры двух электропроводящих покрытий соединенных с электрической цепью и размещенных на одной плоской поверхности диэлектрического основания значительно упрощает конструкцию и технологию изготовления мембранной клавиатуры, так как плоскостной монтаж значительно проще.

На чертеже изображен тактильный элемент мембранной клавиатуры.

Мембранная клавиатура представляет собой совокупность тактильных элементов, изготовленных на общей диэлектрической основе. Отдельный тактильный элемент содержит слой 1 пьезорезистивного материала, диэлектрическое основание 2, два электропроводящих слоя 3, выполненных на основании 2, в виде двух металлизированных покрытий, лицевую панель 4, электропроводящий слой 5, нанесенный на внутреннюю сторону панели 4, т. е. со стороны слоя пьезорезистивного материала, выполненный в виде сплошного металлизированного покрытия, обеспечивающего перекрытие своей площадью электропроводящих покрытий, расположенных на основании 2, токоподводы 6, соединенные слоями 3 на основании 2.

Клавиатура работает следующим образом.

В исходном состоянии слой пьезорезистивного материала находится в диэлектрическом состоянии и потому электрическая цепь на участке между электропроводящими покрытиями 3 разомкнута; при приложении нажимного усилия на соответствующее место лицевой панели 4 обозначенное необходимой гравировкой, происходит изменение фазового состояния (металлизация) в слое пьезорезистивного материала 1 (новая фаза 7), размещенного между электропроводящими слоями 3 и 5, пьезорезистивный материал становится электропроводящим, в результате чего происходит электрическое замыкание между сплошным металлизированным покрытием 5 и двумя металлизированными покрытиями 3, которое приводит к замыканию между металлизированными покрытиями 3, т. е. замыканию в электрической цепи токоподводов 6.

Использование изобретения в сравнении с прототипом позволяет: повысить надежность мембранной клавиатуры за счет отсутствия подвижных элементов в конструкции; упростить конструкцию за счет отказа от промежуточной распорной детали между электропроводящими слоями; увеличить срок службы клавиатуры за счет использования хемо- и термостойких пьезорезистивных материалов; осуществить экономию драгоценных металлов за счет герметизирующих свойств пьезорезистивного слоя; полностью ликвидировать электрический дребезг контактных групп мембранной клавиатуры за счет осуществления контактирования между ними в объеме твердотельного пьезорезистивного материала при превышении давления на тактильный элемент определенного порогового значения; повысить технологичность изготовления клавиатуры за счет использования плоскостного монтажа контактных групп. (56) Патент ФРГ N 3504424, кл. Н 01 Н 13/70, 1986.

Патент США N 4596905. кл. Н 01 Н 13/70, 1986.

Патент США N 4519255, кл. G 01 L 9/06, 1985.

МЕМБРАННАЯ КЛАВИАТУРА, содержащая отделенные друг от друга с обеспечением контакта между ними при приложении нажимного усилия два электропроводящих слоя, первый из которых нанесен на лицевую панель, а второй на диэлектрическое основание и через токоподводы присоединен к электрической цепи, отличающаяся тем, что между электропроводящими слоями размещен пьезорезистивный материал, при этом первый слой выполнен в виде сплошного металлического покрытия, обеспечивающего перекрытие второго слоя, выполненного из двух разделенных между собой покрытий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *