Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 [ 90 ] 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122

Rb,Om


0,5 1,0


0,5 1,0 1,5 2,0

Рис. 6.6. Зависимости сопротивления (RJ магниторезисторов 2 и 3: а- от перемещения (S) подвижного

магнита; б- от температуры

Изменение температуры оказывает определенное влияние на параметры магниторезисторов: с увеличением температуры относительное изменение их сопротивления в магнитном поле уменьшается (рис. 6.66).

Клавишный модуль, конструкция которого приведена на рис. 6.5, надежно работает в интервале температур от О до +75 °С. Максимальная частота коммутации 10 включений в 1 с. Ресурс работы, определяемый механическим износом элементов конструкции, составляет не менее Ю* включений.

При необходимости повысить кратность изменения сопротивления или мощность цепи коммутации в кнопку встраивают усилительный или ключевой каскад на транзисторах, тиристорах или интегральных схемах. Электрическая схема клавишного модуля с простейшим усилителем на одном транзисторе приведена на рис. 6.7а. Такой модуль может быть изготовлен с встроенными в них ключевыми каскадами в двух исполнениях, осуществляющих функции замьпсаюших или размьпсаюших контактов.


Выход


о Общий

Рис. 6.7. Клавишный модуль с простейшим ключом на одном транзисторе: а - электрическая схема; б -выходная характеристика при различной температуре: 1 - при +70 °С; 2 - при +25 °С; 3 - при О °С

Па рис. 6.76 показана зависимость напряжения на коллекторе транзистора VT1 от перемещения магнита кнопки при различных температурах. При нормальной скорости перемещения головки модуля время переключения схемы составляет около 2 мс.

1-Г

Если же к крутизне коммутационной характеристики предъявляются более высокие требования, то в качестве усилительного каскада используют триггерные схемы. Одна из таких схем, применяемых в бесконтактных клавипшых модулях на магниторезисторах, приведена на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Принципиальная электрическая схема бесконтактного клавишного модуля на магниторезисторе с триггерным каскадом

/ R1 47 СМ4-1

HZZH

R2 Т

-о Выход

Общий



В СССР были разработаны и вьшускались бесконтактные клавишные модули серии ПКБ. Конструкция такого модуля приведена на рис. 6.9. J L

Рис. 6.9. Конструкция бесконтактного клавишного модуля с пружинным возвратом, выполненная с использованием магниторезистора СМ4-1: 1 -головка модуля; 2 - корпус модуля; 3 - кольцевой постоянный магнит; 4 - толкатель; 5 - полый внутренний цилиндр; 6, 7 - резиновые амортизаторы; 8 - полый наружный цилиндр; 9 -магнитный шунт; 10-печатнаямикроплата; 11 -кольцевые магнитопроводы; 12 - резистор; 13 -возвратная пружина; 14 - выводы; 15 -магниторезистор СМ4-1; 16- дно-заглушка модуля


Основньпй конструкгивньпй узлом модуля является магнитная цепь, состояш;ая из кольцевого постоянного магнита 3, кольцевых магнитопроводов 11 и магниторезистора 15, размеп1;енного в месте максимальной концентрации магнитного потока.

Элементами, обеспечиваюпщми движение магнита в вертикальном направлении, служат толкатель 4 и внепший цилиндр 8, которые фиксируют относительное расположение магнита и полого цилиндра 5. Устранение свободного врап1;ения съемной головки модуля 1 относительно корпуса переключателя обеспечивается крестовидной формой толкателя 4, ходового отверстия в корпусе и посадочного отверстия в самой головке модуля.

Ограничение крайних положений магнита происходит в верхнем положении высотой наружного цилиндра 8, в нижнем положении - корпусом 2. Ход подвижной системы модуля демпфируется в крайних положениях резиновьп*а1 амортизаторами 6 и 7. Возврат клавипш в исходное положение происходит за счет пружины 13 после снятия воздействия внешнего усилия.

Электрические элементы схемы установлены на печатной микроплате 10. Выводы 14 модуля спроектированы с расчетом выполнения как навесного, так и печатного монтажа. Принципиальная электрическая схема бесконтактных кнопочных модулей ПКБ4, ПКБ5 приведена на рис. 6.10 [11].

Принцип работы клавишных модулей серии ПКБ заключается в следуюп1;ем (см. рис. 6.9). Под действием внешнего усилия, передаваемого через толкатель 4, магнит 3 переходит в нижнее положение. При этом в модуле типа ПКБ4 магнитный поток не проходит через магниторезистор, шунтируясь магнитньпи шунтом 9, а в модуле ПКБ5 поток будет максимальньпи. Этот эффект достигается верхним расположением магниторезистора 15 в модуле типа ПКБ4 и нижним - в ПКБ5. Поэтому модуль типа ПКБ4 имеет на выходе в исходном состоянии потенциал, соответствуюпщй логическому О, а в ПКБ5 - логической 1.

о 1 +Un(5B)


R3 47 СМ4-1

о 2

Выход

Рис. 6.10. Принципиальная электрическая схема бесконтактных клавишных модулей ПКБ4, ПКБ5

4 Общий

Клавишные модули типа ПКП1, ПКП2, ПКПЗ имеют аналогичную конструкцию (см. рис. 6.9). Модули типа ПКБ 1 снабжены индикацией состояния на светодиоде. Принципиальная электрическая схема такого модуля приведена на рис. 6.11.




+Un(5B)

Выход 2

Выход 1

Общий

Рис. 6.11. Принципиальная электрическая схема клавишного модуля типа ПКБ1, снабженного

индикацией на светодиоде

Основные параметры клавишных модулей серии ПКБ: напряжение питания - 5±0,5 В; ток потребления -не более 12 мА (для отдельных типономиналов не более 25 мА); ресурс работы - не менее Ю* переключений; усилие переключения - 1,5-2,5 П; интервал рабочих температур - от -60 до +70 °С.

Клавишные модули, реализованные с применением магнитодиодов

Па рис. 6.12 схематически показана конструкция бесконтактного клавишного модуля с пружинным возвратом, реализованного с использованием магнитодиода.

Рис. 6.12. Конструкция бесконтактного клавишного модуля с пружинным возвратом, выполненная с использованием магнитодиода КДЗОЗ: 1 - головка модуля; 2 - магнитопровод (ярмо); 3 - подвижный постоянный магнит; 4 -магнитодиод КДЗОЗ; 5 - магнитопровод (якорь); 6 - корпус модуля; 7 - возвратная пружина


Клавишная головка 1 связана с ярмом 2, которое охватьшает соосно расположенный постоянный магнит 3. Магнитодиод 4 установлен под центром торца магнита 3 на замьпсающем ферромагнитном якоре 5, который находится на дне корпуса 6. Расстояние от краев торца магнита 3 до внутренней поверхности охватьшающего ярма 2 меньше расстояния от торца магнита 3 до замьпсающего якоря 5, но больше толпщны магнитодиода 4. Ярмо 2 с магнитом 3 и клавишная головка 1, подпружиненные пружиной 7, могут перемещаться вдоль оси клавишного модуля на расстояние, равное рабочему ходу.

В исходном положении магнит 3 с ярмом 2 удалены от якоря 5 на максимальное расстояние и длина рабочего воздушного зазора больше зазора между краями торца магнита 3 и внутренней поверхностью ярма 2. При этом магнитный поток в основном замьпсается вне рабочего воздушного зазора и на магнитодиод 4 магнитное поле практически не воздействует.

Устройство (рис. 6.12) работает следующим образом. При нажатии на клавишную головку 1 ярмо 2 с магнитом 3 перемещается вдоль оси клавиши, уменьшая длину рабочего зазора. Когда она станет меньше расстояния между краями торца магнита и внутренней поверхностью ярма, происходит изменение направления замьпсания основной части магнитного потока из зоны рассеяния в зону рабочего воздушного зазора и почти весь магнитный поток начинает пронизьшать магнитодиод 4. Усилие нажатия на клавишную головку, будучи минимальным в начале хода, возрастает по мере сжатия пружины, а затем падает за счет взаимодействия (притяжения) магнита 4 и якоря 5.

Постоянный магнит размером 5X5X4 мм изготовлен из феррита бария марки 16БА190, перепад магнитной индукции в зазоре составляет не менее 0,2 Тл. Ресурс работы - не менее Ю* циклов при скорости 10 нажатий в 1 с [29].



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 [ 90 ] 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122