Пьезоэлектрический переключатель и клавиатура
Устройство содержит корпус. Мембрана расположена на корпусе. Пьезоэлектрический элемент установлен на мембране внутри корпуса с внутренней ее стороны. Плата с радиоэлементами предназначена для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединена к пьезоэлектрическому элементу. Пьезоэлектрический элемент жестко прикреплен к мембране. Для фиксации платы с радиоэлементами относительно пьезоэлектрического элемента использована свободная наружная поверхность пьезоэлектрического элемента. Внутренняя полость корпуса полностью заполнена компаундом. Клавиатура состоит из описанных переключателей. Полезная модель позволяет повысить надежность, увеличить срок эксплуатации, упростить устройства, и упростить их сборку. 6 д.п. ф-лы, 7 черт.
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.
1. 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, отличающийся тем, что 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.
2. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из металла.
3. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из пластмассы.
4. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из резины.
5. Переключатель по п.1, отличающийся тем, введен элемент световой индикации, а в мембране выполнено отверстие с возможностью его подсветки элементом световой индикации.
6. Клавиатура, содержащая основание с лицевой панелью, несущее систему переключателей, отличающаяся тем, что каждый переключатель выполнен в соответствии с любым из пп.1-5.
7. Клавиатура по п.6, отличающаяся тем, что корпуса переключателей объединены в единый корпус, роль которого выполняет основание клавиатуры, полость которого заполнена компаундом, а мембраны переключателей выведены на лицевую панель основания.
8. Клавиатура по п.6, отличающаяся тем, что плата с радиоэлементами для каждого из переключателей выполнена в виде единой печатной платы.
