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Folientastatur. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer Jeder, der sich schon einmal mit der Erstellung von Geräten mit einer großen Anzahl von Schaltelementen beschäftigt hat, weiß, wie komplex und technisch einfach das ist. So. Auf dem Bedienfeld eines modernen Tuner-Verstärkers erreicht die Anzahl der Schalter ein Dutzend, und in elektronischen Prüfern, automatischen Generatoren von Telegrafencodesignalen und Konsolen von Personalcomputern erreicht sie häufig mehrere zehn und sogar Hunderte. Die Schaffung einer kompakten, zuverlässigen und einfach herzustellenden Tastatur ist eine große Herausforderung. Mittlerweile gibt es sehr einfache Konstruktionen von Schalteinheiten, die die Herstellung der Tastatur erheblich vereinfachen können. Eine solche Konstruktion ist die sogenannte Folientastatur. Es besteht aus. drei Hauptelemente (Abb. 1): Substrat 1, Dichtung 2 und metallisierte Membran 3. Das Substrat ist eine Leiterplatte, auf der feste Kontakte ausgebildet sind. Bewegliche Kontakte werden durch Metallisierung auf der Membran 3 gebildet, die aus einem dünnen – 0,1 ... 0,2 mm – dielektrischen (z. B. Lavsan) metallisierten Film besteht. Die gesamte Struktur wird durch einen Spannrahmen 4 aus Dielektrikum oder Metall fixiert.
Auf der Außenseite der Membran sind Schlüsselmarkierungen oder entsprechende piktografische Zeichen angebracht. Zwischen dem Substrat und der Membran wird eine Dichtung mit Löchern unter jeder Taste platziert, die es den beweglichen und festen Kontakten ermöglicht, sich zu schließen, wenn die Membran gedrückt wird. Die Dicke der Dichtung, die den Abstand zwischen den Kontakten bestimmt, wird normalerweise im Bereich von 0,3 ... 0,8 mm gewählt. Die Dichtung kann aus jedem isolierenden Plattenmaterial hergestellt werden. Eine solche Tastatur zeichnet sich durch eine Schließkraft von ca. 0,5 ... 2 N aus. Durchgangswiderstand 0,1 ... 50 Ohm; es harmoniert sehr gut mit den elektronischen Steuergeräten der Geräte. Wie aus der Abbildung ersichtlich, kann die Tastatur sehr dünn (weniger als 2 mm) ausgeführt und ggf. mit der Frontplatte des Geräts verklebt werden. Das abgedichtete Design der Tastatur gewährleistet die Zuverlässigkeit der Kontaktgruppen unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Obwohl der Kontaktgeber aus unabhängigen Kontaktpaaren bestehen kann, sind seine Vorteile bei der Matrixtastenadressierung am ausgeprägtesten, wenn die Metallisierung auf der Membran und dem Substrat in Form von Streifenlinien ausgeführt wird, die mehreren Kontakten gleichzeitig gemeinsam sind. Betrachten Sie die Merkmale einer alphanumerischen Folientastatur, die dazu bestimmt ist, einen Standardsatz von Zeichen in einen Telegrafensignalgenerator oder Mikrocomputer einzugeben. Die Tastatur hat 79 Kontaktpaare und erzeugt zusammen mit der elektronischen Einheit - dem Tastaturcontroller - einen standardmäßigen 7-Bit-Binärcode aus russischen und lateinischen Buchstaben sowie Dienstzeichencodes gemäß der KOI-XNUMX-Tabelle. Um die Korrektheit der Übertragung zu kontrollieren, erzeugt der Controller ein Bit aus der Addition der Anzahl von Bits zu einer geraden Zahl. Eine Zeichnung eines Leiterplattensubstrats aus Glasfaserfolie mit einer Dicke von 0,5 ... 2 mm ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX, ein. Die Position der Tasten und der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Tastenfelder in einer Reihe und zwischen Reihen wird am besten nahe am Standard gewählt. Neben den Tastaturpads befinden sich am Platinenrand quadratische Pads, durch die die Folienleiterbahnen im bestückten Schütz herausgeführt werden. Die Membran im Bereich der quadratischen Bereiche wird fest gegen den Untergrund gedrückt.
Die Membran wird aus einer 52 um dicken aluminisierten Lavsanfolie geschnitten. Mit einer Lösung (10%) aus Natronlauge mit einem Pinsel wird überschüssige Metallisierung aus dem Film geätzt und es bleiben nur Leiterbahnen übrig (in Abb. 2, b schwarz dargestellt). Die Dichtung mit einer Gesamtdicke von etwa 0,2 mm besteht aus zwei Lagen flacher fototechnischer Folie. Die Dichtung hat runde Löcher mit einem Durchmesser von ca. 18 mm. Unter den länglichen Schlüsseln ("Leerzeichen" usw.) sind die Löcher in der Dichtung in Form von Schlitzen ausgeführt. Die Breite des Abstandshalters sollte so sein, dass er nur das Feld der Tastaturpads (rund und rechteckig) auf dem Substrat abdeckt. Auf der Außenseite der Membran können Schlüsselmarkierungen angebracht werden, die mit einer zusätzlichen Schicht transparenter Lavsan-Folie geschützt werden. Hierfür eignet sich Klebefolie zum Bekleben von Buchumschlägen. Die Tastaturteile werden übereinander gelegt, ausgerichtet und durch einen Rahmen zu einem Paket verdichtet, unter dem ein 1 ... 2 mm dicker Moosgummistreifen gelegt wird. In diesem Fall werden die Membranleiter mit den quadratischen Pads des Substrats verbunden. Auf dem Substrat sind Befestigungspads mit Löchern vorgesehen, um die Tastatur mit der elektronischen Einheit zu verbinden. Um die Oxidation von Kontakten während des Betriebs zu verringern, ist es wünschenswert, die Tastatur in einem trockenen Raum zu montieren. Vor der Montage sollte die Arbeitsfläche des Substrats mit Schleifpaste oder Kreide poliert, gründlich mit Ethylalkohol oder Aceton gespült und die Pads, wenn möglich, beispielsweise mit Wood's Alloy beschichtet werden. Kleine Unebenheiten der Membran können durch Erhitzen der zusammengebauten Tastatur auf 100...150 °C in einem Ofen korrigiert werden. Um den Umfang der zusammengebauten Tastatur abzudichten, können Sie Elastosil-Kleber oder SB-1-Silikonpaste auftragen. Die Codes der auf den Tasten abgebildeten Symbole werden von der Steuerung erzeugt (ihr Diagramm ist in Fig. 3 gezeigt), die nacheinander alle Tasten mit einer Frequenz von etwa 80 Hz abfragt. Dazu sieht die Steuerung einen Zähler DD2, DD3 vor, der die am Schmitt-Trigger DD1.1 gesammelten Impulse des Taktgenerators zählt und mit einer Frequenz von etwa 20 kHz arbeitet. Die in den Zähler geschriebene Zahl bestimmt die Adresse der Taste in der Tastaturmatrix, d.h. die Nummer der horizontalen (verbunden mit einem der Eingänge A-E des DD6-Multiplexers) und vertikalen (verbunden mit einem der Ausgänge 0-15 des DD5-Decoder) Leitungen, an deren Fadenkreuz sich ein geschlossenes Kontaktpaar der gedrückten Taste befindet.
Um die Tastatur abzufragen, setzt der Decoder der vier niederwertigsten Bits der Adresse DD5 abwechselnd einen Low-Pegel auf eine der Leitungen der Tastaturfolie und der Multiplexer DD6 entsprechend dem Wert der drei höchstwertigen Bits der Adresse, verbindet eine der Substratleitungen mit dem S-Eingang des Triggers DD4.2. Wenn ein Kontaktpaar, dessen Adresse im Zähler aufgezeichnet ist, offen ist, wird der Ausgang des Multiplexers auf einen hohen Spannungspegel gesetzt, daher ändert sich der Zustand des Triggers nicht. Sobald während des Polling-Vorgangs ein geschlossenes Kontaktpaar gefunden wird, erscheint am direkten Ausgang des DD6-Multiplexers ein 0-Signal, das den DD4.2-Trigger auf einen einzigen Zustand setzt. Gleichzeitig entlädt sich im aktuellen Abfragezyklus der auf die Stromversorgungsspannung geladene Kondensator C1 über den Transistor VT4. Gleichzeitig erinnert sich das Pufferregister DD8 an den Code, der der gedrückten Taste [1] entspricht. Um die Schlüsseladresse in einen Standardcode umzuwandeln, wurde ein Permanentspeichergerät DD7 mit verbrannten Jumpern verwendet [2]. Es speichert die Entsprechungstabelle der vom Tastatur-Controller-Zähler kommenden Tastenadresse, den KOI-7-Code und den Wert des Paritätsbits. Durch die Verwendung von ROM zur Transkodierung können Sie Schlüssel in der Matrix je nach einfacher Installation beliebig verbinden. Sobald der DD4.2-Trigger auf Zustand 1 gesetzt ist, ermöglicht ein niedriger Spannungspegel am DS0-Eingang des DD8-Registers, dass der Schlüsselcode dorthin geschrieben wird. Nach dem Schreiben des Codes erscheint am INT-Ausgang des DD8-Registers ein hoher Pegel - das OBF-Signal - und signalisiert die Notwendigkeit, den Code vom Tastaturcontroller an das Informationsempfängergerät zu übertragen. Der Informationsempfänger wiederum liest den Schlüsselcode über die Leitungen DO-D7 und gibt nach Abschluss der Operation einen "Akzeptiert"-Impuls an die Steuerung aus, der die Möglichkeit anzeigt, den nächsten Code zu empfangen. Diese Art des asynchronen Informationsaustauschs wird Handshake-Austausch genannt. Um zu verhindern, dass der Code am Ausgang des Controllers geändert wird, bis er vom Empfänger gelesen wird, wird der niedrige Pegel des "Bereit"-Signals über die Diode VD2 dem Eingang des Inverters DD1.2 zugeführt und nicht zugelassen nächster Code der gedrückten Taste, der akzeptiert werden soll, bis der Informationsempfänger mit dem STR-Signal ("Received") antwortet. Der Umgang mit dem „Prellen“ von Kontakten in der Steuerung ist völlig identisch mit dem in [3] beschriebenen. Wie bereits erwähnt, ist die Tastencodetabelle im EEPROM gespeichert. Um die Bildung von Codes für die oberen und unteren Register der Tastatur in der Speichervorrichtung zu vereinfachen, gibt es zwei Bereiche (Seiten), die durch den Wert der Bitadresse A7 ausgewählt werden, d. h. den Zustand des Triggers DD4.1. Die erste enthält eine Tabelle für Großbuchstaben, die zweite für Kleinbuchstaben. Der Auslöseschalter erfolgt nach dem Drücken der HP- bzw. BP-Taste. Die Tastatur verfügt über Funktionstasten 1-16 und Cursortasten, deren Codes beim Programmieren (Brennen) des PROM zugewiesen werden können. Zum Brennen können Sie einen Handprogrammierer [4] verwenden, bei dem Sie den Kondensator entfernen, der die Leistungsausgänge des programmierbaren Mikroschaltkreises überbrückt, und die Anzahl der Schalter, die die Adresse einstellen, auf acht erhöhen. Zusätzlich zu den erwähnten kann die Tastatursteuerung spezielle Steuercodes innerhalb von 00H-1FH erzeugen, während die "U"-Taste und eine der alphabetischen Tasten gedrückt werden. In diesem Fall wird die Codetabelle für die Tasten durch das Bit A8 des PROM umgeschaltet. Abschließend ist anzumerken, dass die unter Amateurbedingungen nach der beschriebenen Technologie hergestellte Folientastatur aufgrund der extrem dünnen Aluminiumbeschichtung der Membran eine relativ geringe Verschleißfestigkeit aufweist, daher muss die Membran bei intensiver Nutzung sein periodisch ersetzt. Literatur
Autor: D. Lukyanov, Moskau; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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