メンブレンキーボード。スキーム、説明

メンブレンキーボード。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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多数のスイッチング素子を備えた機器の作成に携わったことのある人なら誰でも、それがいかに複雑でローテクであるかを知っています。そう。現代のチューナーアンプのパネルでは、スイッチの数は数十に達し、電子試験機、電信コード信号の自動生成器、およびパーソナルコンピューターのコンソールでは、しばしば数十、さらには数百に達します。コンパクトで信頼性が高く、製造が容易なキーボードを作成することは、大きな課題です。一方、キーボードの製造を大幅に簡素化できるスイッチングユニットの非常に単純な設計があります。

そのような設計の 1 つが、いわゆるメンブレンキーボードです。で構成されています。 1 つの主要な要素 (図 2): 基板 3、ガスケット 3、メタライズドメンブレン 0,1。基板は、固定接点が形成されるプリント回路基板です。可動接点は、0,2...4 mm の薄い誘電体 (たとえば lavsan) 金属化フィルムでできた膜 XNUMX 上の金属化によって形成されます。全体の構造は、シート誘電体または金属で作られたクランプフレーム４によって固定される。

メンブレンキーボード
Pic.1

キーマーキングまたは対応する絵記号は、メンブレンの外側に適用されます。各キーの下に穴のあるガスケットが基板とメンブレンの間に配置され、メンブレンが押されたときに可動接点と固定接点を閉じることができます。接点間のギャップを決定するガスケットの厚さは、通常、0,3〜0,8mmの範囲で選択されます。ガスケットは、任意の絶縁シート材料で作ることができます。

このようなキーボードは、約0,5 ...2Nの閉鎖力によって特徴付けられます。接触抵抗0,1...50オーム。それは機器の電子制御ユニットと非常によく一致します。図からわかるように、キーボードは非常に薄く（2 mm未満）、必要に応じてデバイスのフロントパネルに接着することができます。キーボードの密閉設計により、さまざまな動作条件でのコンタクトグループの信頼性が保証されます。コンタクタは独立したコンタクトペアで構成できますが、メンブレンと基板の金属化が一度に複数のコンタクトに共通のストライプラインの形で行われる場合、その利点はキーのマトリックスアドレス指定で最も顕著になります。

文字の標準セットを電信信号発生器またはマイクロコンピュータに導入するように設計された英数字メンブレンキーボードの機能を考えてみましょう。

キーボードには 79 対の接点があり、電子ユニット (キーボードコントローラー) と共に、ロシア語とラテン語のアルファベット文字の標準 7 ビットバイナリコードと、KOI-XNUMX テーブルに従ってサービス文字コードを生成します。送信の正確さを制御するために、コントローラはビット数を偶数に加算した XNUMX ビットを生成します。

厚さ 0,5 ～ 2 mm のフォイルグラスファイバー製のプリント回路基板基板の図面を図 2 に示します。 XNUMX、a。キーの位置と、列内のキーパッドの中心間および列間の距離は、標準に近いものを選択するのが最適です。キーボードパッドに加えて、基板の端に正方形のパッドがあり、そこからメンブレン導体ラインが組み立てられたコンタクタに引き出されます。正方形の領域の膜は、基板にしっかりと押し付けられます。

メンブレンキーボード
Pic.2

メンブレンは、52 µmの厚さのアルミメッキされたラヴサンフィルムから切り取られます。苛性ソーダの溶液（10％）を使用して、ブラシを使用して、過剰な金属化をフィルムからエッチングし、線導体のみを残します（図2、bに黒で示されています）。

合計厚さ約 0,2 mm のガスケットは、18 層の平らなフォトテクニカルフィルムでできています。ガスケットには、直径約 XNUMX mm の丸い穴があります。細長いキー（「スペース」など）の下に、ガスケットの穴がスロットの形で作られています。スペーサーの幅は、基板上のキーボード (円形および長方形) パッドの領域のみを覆うようにする必要があります。キーマーキングはメンブレンの外側に適用でき、透明なlavsanフィルムの追加層で保護します。ブックカバー貼り付け用の粘着フィルムは、この目的に適しています。

キーボードの部品を重ね合わせ、位置合わせしてフレームでパッケージに圧縮し、その下に厚さ 1 ～ 2 mm の発泡ゴムのストリップを置きます。この場合、メンブレン導体は基板の正方形のパッドに接続されます。キーボードを電子ユニットに接続するために、穴のある取り付けパッドが基板上に設けられています。操作中の接点の酸化を減らすために、乾燥した部屋でキーボードを組み立てることが望ましいです。

組み立てる前に、基板の作業面を研磨ペーストまたはチョークで研磨し、エチルアルコールまたはアセトンで十分にすすぎ、可能であれば、パッドをウッド合金などでコーティングする必要があります。メンブレンの小さな凹凸は、組み立てたキーボードをオーブンで 100 ～ 150 °C に加熱することで修正できます。組み立てたキーボードの周囲をシールするには、Elastosil 接着剤または SB-1 シリコンペーストを塗布します。

キーに描かれている記号のコードは、コントローラーによって生成され（その図は図3に示されています）、コントローラーは約80Hzの周波数ですべてのキーに順次問い合わせます。これを行うために、コントローラーは、シュミットトリガーDD2で収集され、約3 kHzの周波数で動作する、クロックジェネレーターのパルスをカウントするカウンターDD1.1、DD20を提供します。カウンターに書き込まれた番号は、キーボードマトリックスのキーのアドレスを決定します。つまり、水平（DD6マルチプレクサーの入力A〜Eの0つに接続）および垂直（出力15〜5のXNUMXつに接続）の番号です。 DDXNUMXデコーダー）ライン。十字線には、押されたキーの接点の閉じたペアがあります。

図3（クリックすると拡大）

キーボードをポーリングするために、アドレス DD5 の最下位 6 ビットのデコーダは、キーボードメンブレンのラインの 4.2 つと、マルチプレクサ DD6 の 0 つの最上位ビットの値に従って、ローレベルを交互に設定します。アドレス、基板のラインの4.2つをトリガーDD1の入力Sに接続します。アドレスがカウンターに記録されている接点のペアが開いている場合、マルチプレクサの出力は高電圧レベルに設定されるため、トリガーの状態は変化しません。ポーリングプロセス中に閉じた接点のペアが見つかるとすぐに、DD4 マルチプレクサの直接出力に 8 信号が表示され、DD1 トリガーが単一の状態に設定されます。同時に、電流ポーリングサイクルでは、電源電圧まで充電されたコンデンサ CXNUMX がトランジスタ VTXNUMX を介して放電します。同時に、バッファレジスタ DDXNUMX は、押されたキー [XNUMX] に対応するコードを記憶します。

キーのアドレスを標準コードに変換するには、ジャンパーが焼けた永久記憶装置 DD7 が使用されました [2]。これには、キーボードコントローラーカウンタからのキーアドレス、KOI-7 コード、およびパリティビットの値の間の対応表が保存されます。トランスコーディングに ROM を使用すると、インストールの容易さに基づいて、マトリックス内のキーを任意に接続できます。

DD4.2トリガーが状態1に設定されるとすぐに、DD0レジスタのDS8入力の低電圧レベルでキーコードを書き込むことができます。コードを書き込んだ後、DD8レジスタのINT出力（OBF信号）に高レベルが表示され、キーボードコントローラから情報受信デバイスにコードを転送する必要があることを示します。次に、情報受信機はDO-D7ラインを介してキーコードを読み取り、操作が完了すると、コントローラーに「承認済み」パルスを発行して、次のコードを受信する可能性を示します。

この種の非同期情報交換は、ハンドシェイク交換と呼ばれます。受信機によって読み取られるまでコントローラの出力でコードを変更することを禁止するために、「準備完了」信号の低レベルがダイオード VD2 を介してインバータ DD1.2 の入力に供給され、押されたキーの次のコードは、情報レシーバーが STR 信号で応答するまで受け入れられます (「Received」)。コントローラで接点の「バウンス」を処理する方法は、[3] で説明されている方法とまったく同じです。

すでに述べたように、キーコードテーブルは EEPROM に格納されています。記憶装置内のキーボードの上位レジスタと下位レジスタのコードの形成を簡単にするために、ビットアドレス A7 の値、つまりトリガー DD4.1 の状態によって選択される XNUMX つの領域 (ページ) があります。最初のテーブルには大文字のテーブルが含まれており、XNUMX 番目のテーブルには小文字のテーブルが含まれています。 HP キーと BP キーをそれぞれ押すと、トリガーが切り替わります。

キーボードにはファンクションキー 1 ～ 16 とカーソルキーがあり、PROM をプログラミング (書き込み) するときにこれらのコードを割り当てることができます。書き込みには、手持ち式プログラマ [4] を使用できます。プログラマブルマイクロ回路の電力出力を分流しているコンデンサを取り外し、アドレスを設定するスイッチの数を XNUMX に増やす必要があります。

上記のものに加えて、キーボードコントローラーは、「U」キーとアルファベットキーの 00 つを押している間、1H ～ 8FH 内で特別な制御コードを生成できます。この場合、キーのコード表は PROM のビット AXNUMX によって切り替えられます。

結論として、記載された技術に従ってアマチュア条件で製造されたメンブレンキーボードは、メンブレンの非常に薄いアルミニウムコーティングのために比較的低い耐摩耗性を有し、したがって、集中的な使用中、メンブレンは定期的に交換してください。

文学

Berezenko A. I.、Koryagii L. I.、Nazaryan A. R. 高速マイクロプロセッサキット。- M .: 無線と通信、1981 年。
Lukyanov D. A. ROM - 無線電子機器の普遍的な要素 - マイクロプロセッサのツールとシステム。 1986年、M1。
A.クズネツォフ、D.ミトリー、B.ペチャトノフ。キーボードインターフェイスと EMC トーンジェネレーター。-ラジオ、1985、4。
A.プザノフ。スポーツ用品の ROM - ラジオ。 1982年、第1位。

著者: D. ルキャノフ、モスクワ。出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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