МНОГОПОЗИЦИОННОЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
MULTI-POSITION SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многопозиционных кнопочных и клавишных электронных переключателях и электронных устройствах ввода информации, в частности, в пленочных клавиатурах.
Многопозиционные переключающие электронные устройства позволяют с помощью одной и той же клавиши или кнопки произвести замыкание, по меньшей мере, двух электрически независимых цепей, осуществляющих разные функции или одинаковую функцию в случае, когда требуется обеспечить ее резервирование.
Так, известно, переключающее устройство [RU 2615975], обеспечивающее возможность одновременного замыкания двух пар электрических контактов, сформированных, в частности, на печатной плате.
Рассматриваемое устройство включает нижнюю токопроводящую упругую пластину, имеющую, в частности, куполообразную форму, расположенную поверх нее верхнюю токопроводящую куполообразную упругую пластину, а также размещенную между ними подвижную деталь. При приложении к верхней пластине нажимного усилия с помощью плунжера указанная пластина прогибается и контактирует с первой парой электрических контактов, чем обеспечивается замыкание первой электрически независимой цепи. Одновременно нажимное усилие с помощью подвижной детали передается нижней пластине, которая тоже прогибается и контактирует со второй парой контактов, обеспечивая тем самым замыкание второй электрически независимой цепи.
Недостатком данного устройства является наличие в нем нескольких подвижных деталей, а также вертикальная компоновка его конструктивных элементов, что приводит к увеличению габаритов устройства и ограничивает его применение в миниатюрных электронных устройствах, таких, как пленочные клавиатуры.
Известно многопозиционное переключающее устройство [CN 2248385], которое выбрано в качестве ближайшего аналога.
Данное устройство содержит печатную плату с электрической разводкой коммутационной схемы, подключенные к ней электрические контакты, сформированные на печатной плате, а также замыкающие элементы.
Электрические контакты выполнены в виде сформированных на печатной плате токопроводящих участков, образующих круговую зону контактирования. Указанная зона содержит разделенные двумя пересекающимися в ее центре изоляционными дорожками четыре равные секторные области.
Каждая секторная область содержит группу из двух электрических контактов. Первый электрический контакт выполнен в виде сплошной токопроводящей площадки, имеющей форму кругового сектора с центральным углом 90 градусов, и расположен в периферийной части секторной области. Второй электрический контакт расположен ближе к центру зоны контактирования и выполнен в виде токопроводящей узкой угловой полосы, огибающей расположенные под прямым углом стороны первого электрического контакта и отделенной от его указанных сторон изоляционной дорожкой.
Замыкающие элементы подвижно установлены над электрическими контактами с возможностью контактирования с ними при приложении к замыкающим элементам нажимного усилия с обеспечением электрического соединения электрических контактов в каждой группе между собой.
При этом замыкающие элементы выполнены в виде сформированных на носителе токопроводящих участков, образующих круговую зону замыкания. Указанные участки имеют форму сплошных круговых секторов с центральным углом 90 градусов, разделенных двумя пересекающимися в центральной части зоны замыкания изоляционными дорожками.
Подключение электрических контактов к коммутационной схеме выполнено таким образом, что электрические контакты, находящиеся в одной и той же паре диагонально расположенных секторных областей, обеспечивают замыкание одной и той же электрически независимой цепи, при этом электрические контакты, находящиеся в одной паре диагонально расположенных секторных областей, обеспечивают замыкание одной из электрически независимой цепи, а электрические контакты, находящиеся в другой паре диагонально расположенных нижних секторных областей, обеспечивают замыкание другой электрически независимой цепи.
Данное устройство обеспечивает при приложении к замыкающим элементам нажимного усилия подключение сразу двух электрически независимых цепей. При этом за счет замыкания каждой цепи любой из двух групп контактов, находящихся в одной и той же паре, обеспечивается резервирование функционирования цепи, а, благодаря диагональному расположению в зоне контактирования двух групп контактов в каждой паре, даже при неравномерном распределении усилия нажатия в зоне замыкания гарантированно осуществляется подключение каждой цепи с помощью замыкания хотя бы одной группы контактов. Это является важным, так как при передаче нажимного усилия путем нажатия клавиши или кнопки пальцем руки нажатие часто происходит не точно по центру зоны замыкания.
Однако в рассматриваемом устройстве электрические контакты имеют сложную конфигурацию, при этом за счет выбранной конфигурации электрических контактов требуется обеспечить высокую точность их совмещения с подвижными замыкающими элементами, что обуславливает усложнение технологи изготовления устройства.
Технической проблемой, решаемой при использовании изобретения, является повышение технологичности изготовления устройства.
Сущность изобретения заключается в том, что в многопозиционном переключающем устройстве, содержащем печатную плату с электрической разводкой коммутационной схемы, подключенные к коммутационной схеме электрические контакты, выполненные в виде сформированных на печатной плате токопроводящих участков, образующих зону контактирования, а также замыкающие элементы, выполненные в виде сформированных на носителе токопроводящих участков, образующих зону замыкания, при этом электрические контакты включают две пары диагонально расположенных в зоне контактирования групп по два электрических контакта в каждой группе, группы электрических контактов, находящиеся в одной и той же паре, подключены к коммутационной сети с обеспечением замыкания одной и той же электрически независимой цепи, разной для электрических контактов, находящихся в разных парах диагонально расположенных групп, замыкающие элементы подвижно установлены над электрическими контактами с возможностью контактирования с ними при приложении нажимного усилия к замыкающим элементам с обеспечением электрического соединения в каждой группе электрических контактов между собой, Согласно изобретению электрические контакты выполнены в виде восьми разделенных пересекающимися в центральной части зоны контактирования изоляционными дорожками и суммарно занимающими ее площадь сплошных токопроводящих площадок, имеющих форму радиальных секторных элементов, образующих две пары диагонально расположенных групп по два радиальных секторных элемента в каждой группе.
В частном случае изобретения замыкающие элементы выполнены в виде четырех сплошных токопроводящих площадок, имеющих форму круговых секторов с центральным углом 90 градусов, разделенных двумя пересекающимися в центральной части зоны замыкания изоляционными дорожкам.
В частном случае изобретения замыкающие элементы образуют зону замыкания, включающую разделенные двумя пересекающимися в ее центральной части изоляционными дорожками четыре круговые секторные области с центральным углом 90 градусов, при этом замыкающие элементы в каждой секторной области выполнены в виде групп распределенных по ее площади токопроводящих дорожек.
В частном случае изобретения замыкающие элементы сформированы на пленочном изоляционном носителе.
В частном случае изобретения над замыкающими элементами расположено средство тактильной обратной связи, выполненное в виде кольцевой пружинной мембраны.
Заявляемое устройство содержит выполненные в виде токопроводящих участков электрические контакты и замыкающие элементы, сконфигурированные описанным выше образом с обеспечением коммутации одновременно двух электрически несвязанных цепей.
За счет выполнения замыкающих элементов с возможностью их контактирования с электрическими контактами при приложении к замыкающим элементам нажимного усилия с обеспечением электрического соединения электрических контактов в каждой группе между собой, а также за счет подключения электрических контактов к коммутационной схемы таким образом, что с помощью двух групп электрических контактов, входящих в одну и ту же пару, осуществляется замыкание одной и той же электрически независимой цепи, разной для электрических контактов, находящихся в разных парах, заявляемое устройство обеспечивает гарантированное подключение с помощью хотя бы одной группы контактов каждой электрически независимо цепи, а, следовательно, резервирование ее функционирования.
При этом, поскольку замыкание каждой электрической цепи осуществляется с помощью двух групп контактов, диагонально расположенных в зоне контактирования, обеспечивается гарантированное замыкание каждой цепи с помощью хотя бы одной группы контактов в паре даже в случае, когда усилие нажатия прикладывается не точно по центру зоны замыкания, а распределяется по указанной зоне неравномерно, что часто происходит при передаче нажимного усилия путем нажатия клавиши или кнопки.
Принципиально важным является выполнение электрических контактов в виде восьми разделенных пересекающимися в центральной части зоны контактирования изоляционными дорожками сплошных токопроводящих площадок, Имеющих форму радиальных секторных элементов, суммарно занимающих площадь указанной зоны, которые образуют две пары диагонально расположенных групп по два радиальных секторных элемента в каждой группе.
Выбранная конфигурация электрических контактов обуславливает простоту их формирования на печатной плате, при этом за счет выбранной конфигурации электрических контактов для их совмещения с подвижными замыкающими элементами не требуется очень высокая точность позиционирования замыкающих элементов при их наложении на электрические контакты. Эти факторы обеспечивают повышение технологичности изготовления устройства и высокую надежность его функционирования.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании устройства, является повышение технологичности его изготовления.
В случае, когда замыкающие элементы выполнены в виде четырех сплошных токопроводящих площадок, имеющих форму круговых секторов с центральным углом 90 градусов, разделенных двумя пересекающимися в центральной части зоны замыкания изоляционными дорожками, каждый указанный круговой сектор при приложении нажимного усилия накладывается на группу из двух электрических контактов, имеющих форму радиальных секторных элементов, при этом обеспечивается большая площадь контактирования замыкающих элементов и электрических контактов, что способствует повышению надежности срабатывания.
В случае, когда замыкающие элементы выполнены в виде групп токопроводящих дорожек, распределенных по площади круговых секторных областей с центральным углом 90 градусов, обеспечивается большая площадь контактирования замыкающих элементов и электрических контактов, при этом сохраняется возможность пропускания через замыкающие элементы света, что необходимо при использовании заявляемого устройства в клавиатурах с подсветкой.
Указанные токопроводящие дорожки могут образовывать отрезки концентрических дуг или сетку.
В случае, когда замыкающие элементы сформированы на пленочном изоляционном носителе, заявляемое устройство является пригодным для использования в пленочных клавиатурах.
В случае, когда в заявляемом устройстве над замыкающими элементами расположено средство тактильной обратной связи, выполненное в виде кольцевой пружинной мембраны, обеспечивается четкий тактильный эффект - «щелчок» при нажатии замыкающих элементов. При этом кольцевая форма мембраны обуславливает более равномерное распределение усилия нажатия, действующего по кольцу, а не только по центру зоны замыкания.
На фиг. 1 представлен общий вид электрических контактов устройства; на фиг. 2 представлен общий вид замыкающих элементов устройства в виде четырех сплошных токопроводящих площадок, имеющих форму круговых секторов с центральным углом 90 градусов; на фиг. 3 представлен общий вид замыкающих элементов устройства в виде токопроводящих дорожек.
Устройство включает сформированные на печатной плате (на чертеже не показана) восемь электрических контактов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, которые образуют зону контактирования 9, в частности, круговой формы. Указанные электрические контакты отделены друг от друга пересекающимися в центре зоны 9 изоляционными дорожками 10 (на чертеже обозначена одна дорожка) и выполнены в виде сплошных токопроводящих площадок, имеющих форму радиальных секторных элементов, суммарная площадь которых образует площадь круговой зоны контактирования 9.
В качестве токопроводящего материала для формирования контактов может быть, в частности, использована медь с лужением или золочением.
Указанные электрические контакты объединены в две пары расположенных диагонально в зоне контактирования групп по два контакта в каждой группе. Первая пара включает контакты 1, 2 и 5, 6, которые включены параллельно и подсоединены к коммутационной схеме с обеспечением замыкания одной из электрически независимых цепей. Вторая пара включает контакты 3, 4 и 7, 8, которые включены параллельно и подсоединены к коммутационной схеме с обеспечением замыкания другой электрически независимой цепи.
Замыкающие элементы (фиг. 2 и 3) выполнены в виде сформированных на носителе (на чертеже не показан), в частности, на пленочном носителе из изоляционного материала, токопроводящих участков 11 (на чертеже обозначен один из токопроводящих участков), образующих зону замыкания 12, в частности, круговой формы.
В качестве токопроводящего материала для формирования замыкающих элементов может быть, в частности, использована серебросодержащая паста, покрытая графитом.
В частности (фиг. 2), замыкающие элементы выполнены в виде четырех сплошных токопроводящих площадок 11, имеющих форму круговых секторов с центральным углом 90 градусов, разделенных двумя пересекающимися в центральной части зоны замыкания 12 изоляционными дорожками 13 (на чертеже обозначена одна дорожка).
В частности (фиг. 3), замыкающие элементы образуют зону замыкания 12, включающую разделенные двумя пересекающимися в ее центральной части изоляционными дорожками 13 (на чертеже обозначена одна дорожка) четыре круговые секторные области 14 с центральным углом 90 градусов, при этом замыкающие элементы в каждой секторной области 14 выполнены в виде групп распределенных по ее площади токопроводящих дорожек 11.
Первая пара диагонально расположенных в зоне 9 контактов, включающая контакты 1, 2 и 5, 6, подключены к коммутационной схеме (на чертеже не показана) параллельно и обеспечивают замыкание первой электрически независимой цепи. Вторая пара диагонально расположенных в зоне 9, включающая контакты 3, 4 и 7, 8, подключены к коммутационной схеме параллельно и обеспечивают замыкание второй электрически независимой цепи.
В частности, между печатной платой с электрическими контактами и носителем с замыкающими элементами размещена разделительная изоляционная пленка (на чертеже не показана), содержащая сквозное отверстие, через которое осуществляется их взаимодействие.
В частности, устройство содержит лицевую пленку (на чертеже не показана), расположенную поверх замыкающих элементов, на которой нанесено графическое изображение клавиши.
В частности, устройство содержит расположенное под лицевой пленкой над замыкающими элементами средство тактильной обратной связи (на чертеже не показано), выполненное в виде кольцевой пружинной мембраны.
Устройство работает следующим образом.
При приложении нажимного усилия на клавишу, в частности при нажатии ее пальцем пользователя, замыкающие элементы накладываются на электрические контакты 1-8 и контактируют с ними, что приводит к электрическому соединению электрических контактов между собой в каждой группе: 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8. При этом благодаря наличию кольцевой пружинной мембраны создается четкий тактильный эффект - «щелчок». Электрическое соединение указанных групп контактов гарантированно приводит к замыканию двух электрически независимых цепей при любом положении пальца на клавише, в том числе в случае, когда нажатие клавиши происходит не по ее центру.