멤브레인 키보드. 계획, 설명

멤브레인 키보드. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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많은 수의 스위칭 요소가 있는 장비 제작에 참여한 적이 있는 사람이라면 누구나 이것이 얼마나 복잡하고 기술이 부족한지 알고 있습니다. 그래서. 현대 튜너 증폭기의 패널에서 스위치 수는 수십에 이르며 전자 검사기, 전신 코드 신호의 자동 생성기 및 개인용 컴퓨터 콘솔에서는 종종 수십에서 수백에 이릅니다. 작고 안정적이며 제조하기 쉬운 키보드를 만드는 것은 중요한 과제입니다. 한편, 키보드 제조를 크게 단순화할 수 있는 스위칭 장치의 매우 단순한 설계가 있습니다.

그러한 디자인 중 하나는 소위 멤브레인 키보드입니다. 구성되어 있습니다. 세 가지 주요 요소(그림 1): 기판 1, 개스킷 2 및 금속막 3. 기판은 고정 접점이 형성된 인쇄 회로 기판입니다. 가동 접점은 얇은 - 3...0,1 mm - 유전체(예: lavsan) 금속화된 필름으로 만들어진 멤브레인(0,2)의 금속화에 의해 형성됩니다. 전체 구조는 시트 유전체 또는 금속으로 만들어진 클램핑 프레임(4)에 의해 고정된다.

멤브레인 키보드
Pic.1

키 표시 또는 해당 그림 기호는 멤브레인의 외부에 적용됩니다. 각 키 아래에 구멍이 있는 개스킷이 기판과 멤브레인 사이에 배치되어 멤브레인을 눌렀을 때 가동 및 고정 접점이 닫힐 수 있습니다. 접점 사이의 간격을 결정하는 개스킷의 두께는 일반적으로 0,3 ... 0,8 mm 범위에서 선택됩니다. 개스킷은 모든 절연 시트 재료로 만들 수 있습니다.

이러한 키보드는 닫는 힘이 약 0,5 ... 2 N. 접촉 저항 0,1 ... 50 Ohm이 특징입니다. 그것은 장비의 전자 제어 장치와 매우 잘 일치합니다. 그림에서 알 수 있듯이 키보드는 매우 얇게(2mm 미만) 만들 수 있으며 필요한 경우 장치의 전면 패널에 접착할 수 있습니다. 키보드의 밀폐형 디자인은 다양한 작동 조건에서 접점 그룹의 신뢰성을 보장합니다. 접촉기는 독립적인 접촉 쌍으로 구성될 수 있지만 그 장점은 멤브레인과 기판의 금속화가 한 번에 여러 접촉에 공통적인 스트라이프 라인 형태로 이루어질 때 매트릭스 키 주소 지정에서 가장 두드러집니다.

전신 신호 발생기 또는 마이크로컴퓨터에 표준 문자 집합을 도입하도록 설계된 영숫자 멤브레인 키보드의 기능을 고려하십시오.

키보드에는 79쌍의 접점이 있으며 전자 장치(키보드 컨트롤러)와 함께 러시아어 및 라틴 알파벳 문자의 표준 7비트 이진 코드와 KOI-XNUMX 테이블에 따른 서비스 문자 코드를 생성합니다. 전송의 정확성을 제어하기 위해 컨트롤러는 짝수에 비트 수를 더한 것 중 XNUMX비트를 생성합니다.

두께가 0,5 ... 2 mm 인 호일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판 기판의 도면이 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX, 에이. 키의 위치와 한 줄의 키 패드 중심 사이 및 줄 사이의 거리는 표준에 가깝게 선택하는 것이 가장 좋습니다. 키보드 패드 외에도 보드 가장자리에 사각형 패드가 있으며 이를 통해 조립된 접촉기에서 멤브레인 도체 라인이 나옵니다. 정사각형 영역의 멤브레인은 기판에 단단히 밀착됩니다.

멤브레인 키보드
Pic.2

멤브레인은 52 µm 두께의 알루미늄 처리된 라브산 필름에서 절단됩니다. 가성 소다 용액(10%)으로 브러시를 사용하여 과도한 금속화가 필름에서 에칭되고 라인 도체만 남습니다(그림 2, b에서 검은색으로 표시).

총 두께가 약 0,2mm인 개스킷은 평평한 광기술 필름의 두 층으로 만들어집니다. 개스킷에는 직경이 약 18mm인 둥근 구멍이 있습니다. 길쭉한 키 ( "공간"등) 아래에서 개스킷의 구멍은 슬롯 형태로 만들어집니다. 스페이서의 너비는 기판의 키보드(원형 및 직사각형) 패드 필드만 덮도록 해야 합니다. 주요 표시는 멤브레인 외부에 적용할 수 있으며 투명 라브산 필름의 추가 층으로 보호합니다. 책 표지를 붙이기 위한 점착 필름이 이 목적에 적합합니다.

키보드 부품은 다른 부품 위에 겹쳐지고 프레임에 의해 패키지로 정렬되고 압축되며 그 아래에 1 ... 2mm 두께의 발포 고무 스트립이 놓여 있습니다. 이 경우 멤브레인 도체는 기판의 정사각형 패드에 연결됩니다. 기판에 구멍이 있는 장착 패드가 제공되어 키보드를 전자 장치에 연결합니다. 작동 중 접점의 산화를 줄이려면 건조한 방에서 키보드를 조립하는 것이 바람직합니다.

조립하기 전에 기판의 작업 표면을 연마 페이스트 또는 분필로 연마하고 에틸 알코올 또는 아세톤으로 철저히 헹구고 가능한 경우 패드를 예를 들어 Wood's 합금으로 코팅해야 합니다. 멤브레인의 작은 불균일성은 조립된 키보드를 오븐에서 100...150 °C로 가열하여 수정할 수 있습니다. 조립된 키보드의 둘레를 밀봉하기 위해 Elastosil 접착제 또는 SB-1 실리콘 페이스트를 바를 수 있습니다.

키에 표시된 기호의 코드는 약 3Hz의 주파수에서 모든 키를 순차적으로 조사하는 컨트롤러(해당 다이어그램이 그림 80에 표시됨)에 의해 생성됩니다. 이를 위해 컨트롤러는 슈미트 트리거 DD2에서 수집되고 약 3kHz의 주파수에서 작동하는 클록 생성기의 펄스를 계산하는 카운터 DD1.1, DD20을 제공합니다. 카운터에 기록된 숫자는 키보드 매트릭스의 키 주소, 즉 수평(DD6 멀티플렉서의 입력 A-E 중 하나에 연결됨) 및 수직(출력 0-15 중 하나에 연결됨)을 결정합니다. DD5 디코더) 라인, 십자형에는 누른 키의 닫힌 접점 쌍이 있습니다.

그림 3(확대하려면 클릭)

키보드를 폴링하기 위해 주소 DD5의 최하위 6비트 디코더는 최상위 4.2비트 값에 따라 키보드 멤브레인의 라인 중 하나와 멀티플렉서 DD6에 낮은 레벨을 교대로 설정합니다. 주소는 기판의 라인 중 하나를 트리거 DD0의 입력 S에 연결합니다. 카운터에 주소가 기록 된 한 쌍의 접점이 열려 있으면 멀티플렉서의 출력이 고전압 레벨로 설정되므로 트리거 상태가 변경되지 않습니다. 폴링 프로세스 중에 닫힌 접점 쌍이 발견되자마자 DD4.2 멀티플렉서의 직접 출력에 1 신호가 나타나 DD4 트리거를 단일 상태로 설정합니다. 동시에 현재 폴링 주기에서 전원 전압으로 충전된 커패시터 C8는 트랜지스터 VT1을 통해 방전됩니다. 동시에 버퍼 레지스터 DDXNUMX은 누른 키 [XNUMX]에 해당하는 코드를 기억합니다.

키의 주소를 표준 코드로 변환하기 위해 번트 점퍼가 있는 영구 메모리 장치 DD7이 사용되었습니다[2]. 키보드 컨트롤러 카운터에서 오는 키 주소, KOI-7 코드 및 패리티 비트 값 간의 대응 테이블을 저장합니다. 트랜스코딩에 ROM을 사용하면 설치 용이성을 기반으로 매트릭스의 키를 임의로 연결할 수 있습니다.

DD4.2 트리거가 상태 1로 설정되면 DD0 레지스터의 DS8 입력에서 낮은 전압 레벨로 인해 키 코드를 쓸 수 있습니다. 코드를 작성한 후 DD8 레지스터의 INT 출력(OBF 신호)에 하이 레벨이 나타나 키보드 컨트롤러에서 정보 수신 장치로 코드를 전송할 필요가 있음을 나타냅니다. 차례로 정보 수신기는 DO-D7 라인을 통해 키 코드를 읽고 작업이 완료되면 컨트롤러에 "수락됨" 펄스를 발행하여 다음 코드를 수신할 가능성을 나타냅니다.

이러한 종류의 비동기식 정보 교환을 핸드셰이크 교환이라고 합니다. 수신기가 읽을 때까지 컨트롤러의 출력에서 코드를 변경하는 것을 금지하기 위해 "준비"신호의 낮은 레벨은 다이오드 VD2를 통해 인버터 DD1.2의 입력으로 공급되고 허용하지 않습니다 정보 수신자가 STR 신호( "Received")로 응답할 때까지 눌린 키의 다음 코드가 수락됩니다. 컨트롤러에서 접점의 "바운스"를 처리하는 방법은 [3]에서 설명한 것과 완전히 동일합니다.

이미 언급했듯이 키 코드 테이블은 EEPROM에 저장됩니다. 저장 장치에서 키보드의 상위 및 하위 레지스터에 대한 코드 형성을 단순화하기 위해 비트 주소 A7의 값, 즉 트리거 DD4.1의 상태에 의해 선택된 두 개의 영역(페이지)이 있습니다. 그 중 첫 번째에는 대문자에 대한 테이블이 있고 두 번째에는 소문자에 대한 테이블이 있습니다. 트리거 스위치는 HP 및 BP 키를 각각 누른 후 발생합니다.

키보드에는 기능 키 1-16과 커서 키가 있으며, PROM을 프로그래밍(굽기)할 때 코드를 할당할 수 있습니다. 레코딩을 위해 프로그래밍 가능한 마이크로 회로의 전원 출력을 션트하는 커패시터를 제거하고 주소를 4로 설정하는 스위치 수를 늘려야 하는 휴대용 프로그래머 [XNUMX]를 사용할 수 있습니다.

언급된 것 외에도 키보드 컨트롤러는 "U" 키와 알파벳 키 중 하나를 누르는 동안 00H-1FH 내에서 특수 제어 코드를 생성할 수 있습니다. 이 경우 키에 대한 코드 테이블은 PROM의 비트 A8에 의해 전환됩니다.

결론적으로, 기술된 기술에 따라 아마추어 조건에서 만들어진 멤브레인 키보드는 멤브레인의 극히 얇은 알루미늄 코팅으로 인해 상대적으로 낮은 내마모성을 가지므로 집중적으로 사용하는 동안 멤브레인을 주기적으로 교체됩니다.

문학

Berezenko A. I., Koryagii L. I., Nazaryan A. R. 고속 마이크로 프로세서 키트 .- M .: 라디오 및 통신, 1981.
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A. 푸자노프. 스포츠 장비의 ROM - 라디오. 1982, 1번.

저자: D. Lukyanov, 모스크바; 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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