ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ И КЛАВИАТУРА

Полезная модель касается конструкции пьезоэлектрического переключателя и клавиатуры, выполненной из таких переключателей, которые могут быть использованы в аппаратуре связи, вычислительной технике, в устройствах управления, работающих в энергетической, добывающей, в том числе нефтегазовой, промышленности, в аппаратуре промышленного назначения, в торговой технике, пищевой промышленности, медицинской аппаратуре, аппаратуре, используемой на транспорте, в том числе на морском и речном в аппаратуре, работающей на открытой палубе, в автомобильной промышленности и других отраслях.
Известен пьезоэлектрический переключатель, содержащий корпус, выполненный герметичным, мембрану, расположенную на корпусе, пьезоэлектрический элемент, установленный на мембрану внутри корпуса с внутренней ее стороны и срабатывающий при механическом воздействии на мембрану с наружной ее стороны, плату с радиоэлементами, предназначенную для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединенную к пьезоэлектрическому элементу (Патент на полезную модель РФ №32340, Н 03 К 17/96, опубл. 10.09.2003).
Известна также клавиатура, выполненная из таких переключателей (Патент на полезную модель РФ №32340, Н 03 К 17/96, опубл. 10.09.2003).
В этих устройствах пьезоэлектрический переключатель снабжен держателем, выполненным из диэлектрического материала и с возможностью обеспечения фиксации пьезоэлектрического чувствительного элемента относительно платы электронного ключа, а также фиксации последних внутри корпуса, при этом плата электронного ключа ориентирована вдоль оси корпуса.
Преимуществом известных устройств, поскольку корпус выполнен герметичным, является возможность использования их в условиях воздействия агрессивных сред, защищенность переключателя от климатического воздействия и вредных факторов окружающей среды.
Ограничением их является недостаточная надежность из-за того, что пьезоэлектрический элемент имеет возможность смещения в держателе; незначительный срок эксплуатации переключателя, например, в условиях вибрации; сложность конструкции из-за необходимости строгой ориентации платы с радио
элементами вдоль продольной оси корпуса; сложность самой конструкции и ее изготовления из-за использования держателя; сложность сборки.
Решаемая полезной моделью задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.
Технический результат, который может быть получен при выполнении полезной модели, - повышение надежности, увеличение срока эксплуатации, уменьшение продольных габаритов, упрощение устройств, и упрощение их сборки,
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном пьезоэлектрическом переключателе, содержащем корпус, выполненный герметичным, мембрану, расположенную на корпусе, пьезоэлектрический элемент, установленный на мембрану внутри корпуса с внутренней ее стороны и срабатывающий при механическом воздействии на мембрану с наружной ее стороны, плату с радиоэлементами, предназначенную для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединенную к пьезоэлектрическому элементу, согласно заявленной конструкции пьезоэлектрический элемент жестко прикреплен к мембране, для фиксации и базирования платы с радиоэлементами относительно пьезоэлектрического элемента использована свободная наружная поверхность пьезоэлектрического элемента, а внутренняя полость корпуса полностью заполнена компаундом.
Возможны дополнительные варианты выполнения полезной модели, в которых целесообразно, чтобы:
- корпус был выполнен из металла;
- корпус был выполнен из пластмассы;
- корпус был выполнен из резины;
- был введен элемент световой индикации, а в мембране выполнено отверстие с возможностью его подсветки элементом световой индикации.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата клавиатура, содержащая основание с лицевой панелью, несущее систему переключателей, выполнена из переключателей, как описано выше.
При этом, как и в известном устройстве, корпуса переключателей могут быть объединены в единый корпус, роль которого выполняет основание клавиатуры, полость которого заполнена компаундом, а мембраны переключателей выведены на лицевую панель основания.
Кроме того, плата с радиоэлементами для каждого из переключателей может быть выполнена в виде единой печатной платы.
Указанные преимущества, а также особенности настоящей полезной модели поясняются лучшими вариантами ее выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - вид пьезоэлектрического переключателя в разрезе,
Фиг.2 - то же, что фиг.1, в развороте на 90 градусов,
Фиг.3 - то же, что фиг.1, со светодиодом и клеммником,
Фиг.4 - то же, что фиг.3, в развороте на 90 градусов,
Фиг.5 - вид клавиатуры, вид сверху,
Фиг.6 - то же, что фиг.5, вид с боку,
Фиг.7 - вид разреза одной из полостей клавиатуры для установки пьезоэлектрического элемента.
Пьезоэлектрический переключатель (фиг.1-4) содержит корпус 1, выполненный герметичным. Мембрана 2 расположена на корпусе и может быть выполнена как его часть. Пьезоэлектрический элемент 3 установлен на мембране внутри корпуса 1 с внутренней ее стороны и срабатывает при механическом воздействии на мембрану 2 с наружной ее стороны. Плата 4 с радиоэлементами предназначена для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединена к пьезоэлектрическому элементу 3.
Пьезоэлектрический элемент 3 жестко прикреплен к мембране 2. Для фиксации и базирования платы 4 относительно пьезоэлектрического элемента 3 использована его свободная наружная поверхность пьезоэлектрического элемента 3. Внутренняя полость корпуса 1 полностью заполнена компаундом 5 (фиг.1). На фиг.2, 4, 6, 7 для простоты чтения чертежей компаунд не показан.
Корпус 1 может быть выполнен из металла (фиг.1-4, 7).
Корпус 1 может быть выполнен из материала, стойкого к различным агрессивным средам, например из термостойкой резины или пластмассы.
В устройство может быть введен элемент 6 световой индикации, например, светодиод, а в мембране 2 выполнено отверстие 7 с возможностью его подсветки элементом 6 (фиг.4).
Клавиатура (фиг.5-7) содержит основание с лицевой панелью, несущее систему переключателей. Каждый из переключателей этой клавиатуры выполнен в соответствии с выше описанным.
Корпуса 1 переключателей могут быть объединены в единый корпус, роль которого выполняет основание клавиатуры. Полость основания заполнена компаундом, а мембраны 2 переключателей выведены на лицевую панель основания.
Плата 4 с радиоэлементами для каждого из переключателей может быть выполнена в виде единой печатной платы (фиг.7).
Кроме того, на фиг.1-4, 7 показаны контакты 8 подсоединения платы 4 к пьезоэлектрическому элементу 3, выводные контакты 9, а на фиг.3 и 4 клеммник 10.
Работает пьезоэлектрический переключатель (фиг.1-4) следующим образом.
При нажатии на мембрану 2 пьезоэлектрический элемент 3 вырабатывает электрический сигнал, который через контакты 8 подается на плату 4, реализующую функцию электронного ключа, позволяющего подавать импульсный сигнал во вторичную цепь управления, либо работать в режиме «Включен-выключен».
Сборку пьезоэлектрического переключателя (фиг.1-4) осуществляет следующим образом.
К внутренней стороне мембраны 2 жестко крепится, например, клеем, пьезоэлектрический элемент 3. Затем к пьезоэлектрическому элементу 3 своим контактами 8 прикладывается плата 4, контакты 8 закрепляются на пьезоэлектрическом элементе 3 (припаиваются), и вся внутренняя полость корпуса 1 с размещенной в нем платой 4 заливается компаундом 5. После высыхания компаунда 5 устройство готово к работе. Контакты 8 изготавливают достаточно жесткими для обеспечения базирования платы 4 относительно внутренней плоскости пьезоэлектрического элемента 3. Плата 4 в отличие от ближайшего аналога может быть пространственно ориентирована любым требуемым образом, а не только вдоль оси корпуса 1. Кроме того, в ближайшем аналоге используется держатель с пазом под пьезоэлектрический элемент 3, который залить компаундом 5 не удается. В заявленном устройстве вся внутренняя полость корпуса 1, в том числе контакты 8 и плата 4 заливается компаундом, а пьезоэлектрический элемент 3 приклеивается, что обеспечивает надежную фиксацию всех элементов. Это также особенно важно, при использовании связанных с платой 4 каких-либо навесных элементов, например, элемента 6 световой индикации (фиг.4). В этом случае компаунд 5 обволакивает часть светодиода, расположенную в корпусе 1, и края отверстия 7 так, что элемент 6 осуществляет подсветку отверстия 7 и в то же время обеспечивается герметизация всей внутренней полости корпуса 1.
Упрощается как сборка пьезоэлектрического переключателя, так и самой клавиатуры. Клавиатура собирается аналогично. Сначала к ее мембранам приклеиваются пьезоэлектрические элементы 3. Кроме того, корпуса 1 переключателей могут быть объединены в единый корпус (фиг.5-7), плата 4 с радиоэлементами для каждого из переключателей может быть выполнена в виде единой печатной платы (фиг.7). Единую печатную плату ее контактами 8 с внутренней стороны прикладывают к пьезоэлектрическим элементам 3, контакты 8 припаивают к соответствующим пьезоэлектрическим элементам 3, и всю внутреннюю полость заливают компаундом 5 (для простоты чтения чертежа на фиг.7 не показан). Как видно из фиг.7 печатная плата не ориентирована вдоль продольной оси корпуса 1 и мембраны 2, а расположена относительно них ортогонально, что уменьшает габариты устройства.
Таким образом, как для самого пьезоэлектрического переключателя, так и для клавиатуры плата 4 размещается в корпусе 1 в любом удобном положении (вертикально, горизонтально и пр.) в зависимости о конфигурации корпуса, а пьезоэлектрический элемент 3 жесткими контактами соединен с платой 4. Вся полость корпуса 1 заполнена компаундом 5 для обеспечения фиксации платы 4 в корпусе 1 и надежной герметизации. Следовательно, заявленное техническое решение позволяет повысить надежность, увеличить срок эксплуатации, уменьшить габариты, упростить устройства, и упростить их сборку.
Наиболее успешно заявленные пьезоэлектрический переключатель и клавиатура промышленно применимы в различных областях техники, например, в различных системах управления лифтовыми, крановыми и другими грузоподъемными средствами, эксплуатирующимися, в том числе, в неблагоприятных погодных и климатических условиях.