КНОПОЧНЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ УПРАВЛЯЮЩЕГО СИГНАЛА

Заявляемый в качестве полезной модели кнопочный формирователь управляющего сигнала относится к авиационному приборостроению и предназначен для формирования управляющего сигнала в приборах с жидкокристаллическими дисплеями, в первую очередь в электронных барометрических высотомерах с жидкокристаллическими индикаторами.
Известен кнопочный выключатель, содержащий полый корпус с центральным отверстием, постоянный магнит, выполненный в форме кольца с осевой намагниченностью, стержень с кнопкой и сердечником из ферромагнитного материала и контактную пару, закрепленную соответственно на стержне и корпусе (а.с. №2011234).
Данное устройство предназначено для использования в коммутационных сетях для замыкания (размыкания) электрических цепей.
Применение такого технического решения в современных электронных высотомерах не приемлемо по следующим причинам.
Известное устройство имеет контактную систему коммутации, которая характеризуется невысокой степенью надежности. Устройство имеет относительно большие габариты за счет отдельной, самостоятельной детали - корпуса с начинкой из кольцевого магнита, исключающих установку его на лицевой кромке корпуса высотомера, охватывающей жидкокристаллический дисплей, а также не имеет защиты от вибрации и ускорений, поскольку стержень с кнопкой подвешен в магнитном поле практически свободно и имеет ограничение перемещения только в одну сторону.
Прототипом является нажимная клавиша с нелинейной характеристикой «путь-сила», в которой магнитную цепь создают ферромагнитные элементы, связанные с подвижными и неподвижными частями клавишного устройства и в качестве формирователя электрических сигналов используют электрические контакты, либо обкладки конденсатора емкостного преобразователя (а.с. №1466666).
Однако, и в этом устройстве остается проблема габарита, который определяется кольцевой формой магнита. Невозможность использования контактного формирователя сигнала, а в случае бесконтактного преобразователя - неопределенность характеристики конденсатора при наклоне подвижной пластины, которая потребует специального порогового устройства с анализатором изменения емкости, что неоправданно усложняет схему.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение - это повышение надежности при уменьшении габаритов.
Следует особо отметить, что в современных электронных высотомерах, в которых используются жидкокристаллические дисплеи, занимающие практически всю поверхность лицевой части прибора, для размещения кнопок управления остается лишь кромка корпуса прибора шириной 6,5 мм.
Поэтому создание кнопочного формирователя управляющего сигнала, надежно работающего в малых габаритах, является важной задачей.
Таким образом, техническим результатом является возможность размещения кнопок управления на лицевой части прибора без нарушения компоновки и габаритов прибора.
Достигается указанный технический результат за счет того, что кнопочный формирователь управляющего сигнала содержит кнопку со штоком, установленную в направляющей втулке, связанный со штоком ферромагнитный якорь, магнитную систему, взаимодействующую с якорем, и бесконтактный формирователь электрического импульса. Упомянутая кнопка расположена на лицевой кромке прибора, охватывающей жидкокристаллический дисплей в продолговатом гнезде, отделенном от внутренней полости прибора герметичной перегородкой, на которой закреплена направляющая втулка и магнитная система из двух магнитов, расположенных симметрично относительно оси втулки в продольном направлении гнезда. На свободном конце штока имеется светонепроницаемая шторка, взаимодействующая с бесконтактным формирователем электрического импульса, выполненным в виде оптоэлектронной пары, которая установлена на плате, прикрепленной изнутри к корпусу прибора с зазором относительно герметичной перегородки.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематически изображен заявляемый кнопочный формирователь в масштабе 5:1.
На фиг. 2 представлена лицевая панель высотомера в масштабе 1:1.
Формирователь управляющего сигнала содержит кнопку 1 (см. фиг. 1 и фиг. 2), которая расположена в продолговатом гнезде 2, выполненном в корпусе прибора на лицевой кромке 3, охватывающей жидкокристаллический дисплей 4 и являющейся для него основанием.
Кнопка 1 имеет шток 5 со светонепроницаемой шторкой 6. Шток установлен в направляющей втулке 7, закрепленной на герметичной перегородке 8, отделяющей гнездо 2 от внутренней полости прибора 9. На герметичной перегородке 8 закреплены методом прессования два постоянных магнита 10,образующих магнитную систему, которые размещены симметрично относительно оси втулки 7 в продольном направлении гнезда 2. На штоке 5 закреплена пластина 11 из ферромагнитного материала, являющаяся якорем магнитной системы. В связи с тем, что элементы магнитной системы - два постоянных магнита - расположены симметрично относительно оси штока, на якоре образуется баланс сил, исключающий перекос подвижной системы.
Кроме того, размещение постоянных магнитов 10 в продольном направлении гнезда, позволяет получить минимальные размеры по ширине кромки 3 корпуса прибора.
В исходном положении, т.е. в состоянии «ВЫКЛЮЧЕНО» ферромагнитная пластина 11 под действием магнитных сил удерживается в контакте с магнитами 10.
В устройстве имеется плата 12, которая прикреплена к корпусу изнутри прибора и имеет оптоэлектронную пару 13,состоящую из свето- и фотодиодов.
Устройство работает следующим образом.
При нажатии на кнопку 1 и преодолении сил взаимодействия магнитов 10 и пластины 11 шток 5 вместе со светонепроницаемой шторой 6 перемещается вниз и светонепроницаемая шторка 6 перекрывает световой поток, идущий от светодиода в фотодиод оптоэлектронной пары 9.
При устранении внешнего усилия на кнопку 1, шток 5 вместе с пластиной 11 и светонепроницаемой шторкой 6 возвращается в исходное положение под действием сил взаимодействия магнитов 10 и пластины 11.
Таким образом, при нажатии и отпускании кнопки происходит формирование управляющего импульса, осуществляемое бесконтактным способом, что резко повышает надежность работы устройства.
В рамках заявляемого технического решения, были проведены испытания на выявление ресурса работоспособности данного устройства, применяемого в высотомере ВБЭ-ЦМ, при цикличном нагружении. Одновременно нагружению подвергались два кнопочных устройства. Каждое устройство проработало по 1 млн. циклов без каких-либо отказов (цикличное нагруже-ние кнопок проводилось с частотой F≅2 Гц при скважности импульсов Q≅0,5).
Таким образом, заявляемый в качестве полезной модели кнопочный формирователь управляющего сигнала на 15-20% повышает надежность при уменьшении габаритов на 30%.
Именно такое устройство, содержащее кнопку и ферромагнитный якорь, магнитную систему из двух магнитов, продолговатое выполнение кнопки и гнезда для нее, бесконтактный преобразователь, а также конструктивное размещение элементов формирователя относительно друг друга, обеспечивает положительный технический результат и является промышленно применимым и, следовательно, удовлетворяет критерию «Полезная модель».