Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1984/Y19840712Elc102.shtml

Переключатели

Switches, pp. SW 2, 4, 6, 8, 11, 12, 14, 16, 18.

Переключатели должны быть надежными, чтобы удовлетворять растущим требованиям, предъявляемым электроникой.

Переключатель, который не работает, подобен солнцу, которое отказалось взойти утром. Однако мало кто из нас беспокоится по поводу ежедневного восхода солнца, и точно так же разработчики аппаратуры обычно очень мало думают о переключателях (и очень мало ценят их), если они работают так, как требуется. Но стоит только произойти отказу — вы только посмотрите, какой шум поднимется!

Изменения, вызванные рынком сбыта

К счастью, благодаря тяжелым трудам инженеров современные переключатели очень надежны. В большинстве случаев усовершенствование переключателей бывает обусловлено изменяющимися требованиями, выдвигаемыми разработчиками систем,— разработчики же переключателей незамедлительно реагируют на эти требования.

Поскольку электроника изменяется ежедневно, продукция, выпускаемая изготовителями переключателей, меняется в соответствии с растущими нуждами также быстро. Настоящий обзор будет сконцентрирован на вопросах, связанных с состоянием рынка сбыта и перспективами развития основных типов переключателей: клавиатурных, кнопочных, поворотных, поворотных с цифровой индикацией, в корпусах типа DIP, тумблеров, переключателей с коромыслом (rockers) и рычажных переключателей.

Кроме того, в обзоре рассмотрены соображения, определяющие развитие технологии изготовления переключателей (например, миниатюризация), а также ряда новейших переключателей. В конце обзора дан глоссарий широко используемых терминов, связанных с переключателями. Этот глоссарий предназначен для тех, кто до сих пор мало встречался с ними. В век микроэлектроники вопросы, связанные с переключателями и другими пассивными компонентами, могут слабо освещаться в курсах, проходимых в учебных заведениях. Поэтому практическое руководство, заполняющее этот пробел, может очень пригодиться тем, кому приходится сталкиваться с этими компонентами. Широкое распространение персональных и портативных компьютеров и бытовой электронной аппаратуры, такой, как стереосистемы, телевизоры и СВЧ-печи, а также тональные номеронабиратели телефонов, создало растущую потребность в клавиатурах. Согласно приведенным в начале 1984г. журналом Electronics прогнозам рынков сбыта, в 1984г. будет продано различных клавиатур, в том числе клавишных сборок и матриц, примерно на 255 млн. долл., а в 1987г. объем их продаж возрастет до 359 млн. долл.

Хотя может показаться, что клавиатура — это просто собрание отдельных клавиш, имеются соображения, выходящие за рамки характеристик клавиш самих по себе. Действительно, в случае клавиатуры можно говорить о том, что целое превосходит сумму отдельных его частей.

Достижения в области клавиатур

Так, например, при конструировании персональных компьютеров и автоматизированного конторского оборудования важную роль играют соображения, связанные с эргономикой. Клавиатура малой высоты — это всего лишь один из многих аспектов эргономики. Такая клавиатура с наклоном от 5 до 15° (в соответствии с требованиями DIN — Западногерманского института стандартов) облегчает труд оператора, что в свою очередь помогает снизить утомляемость и сократить число ошибок.

Однако требование уменьшения высоты клавиатуры влияет и на сами клавиши. Так, например, высота клавиш, соответствующих буквам стандартной пишущей машинки от A до L, должна быть по требованиям стандарта DIN равна всего лишь 30 мм. В результате уменьшается величина хода клавиши. Некоторые клавиши имеют ход, равный 3,18 мм.

Конечно, следует принимать во внимание и другие параметры индивидуальных переключателей, такие, как ожидаемый срок службы, контактное сопротивление, электрическая прочность, допустимая нагрузка, устойчивость к агрессивным внешним воздействиям и способность выдерживать нагрузки, возникающие при пайке.

К другим факторам, оказывающим влияние на лиц, работающих на клавиатуре, относятся выполнение верхней части клавиш, содержащаяся на них графическая информация, экранировка и способ монтажа. Разработчики должны учитывать все эти соображения, выбирая конструкцию клавиатуры.

Большинство колпачков для клавиш, выпускаемых крупными изготовителями, фирмами Alps Electric Inc. (Роквилл-Сентер, шт.Нью-Йорк), KB Denver Inc. (Фредерик, шт.Колорадо), Grayhill Inc. (Ла-Грейндж, шт.Иллинойс), Rogers Corp. (Чандлер, шт.Аризона) и отделением обработки данных фирмы Texas Instruments Inc. (Атлборо, шт.Массачусетс), выполнены из пластмассы методом инжекционного прессования. Два наиболее часто употребляемых с этой целью материала — это поликарбонат и полимер ABS. Последний обычно используется при двухоперационном литье, когда надпись на клавише представляет собой кусочек пластмассы, заливаемый непосредственно в крышечку клавиши.

В настоящее время именно с помощью двухоперационного литья крышечек клавиш изготовляют наиболее прочные и долговечные надписи, хотя это обычно ведет к дополнительным затратам. Такое литье осуществляется с помощью процесса, при котором вначале надпись посредством инжекционного литья отливается в матрицу для литьевого прессования, а затем часть отливки поворачивается и вокруг надписи отливается клавиша.

Горячая штамповка — это один из наиболее старых методов нанесения надписей. Пластмассовая пленка, напоминающая ленту для пишущих машин, помещается над верхней поверхностью клавиши, и нагретый пуансон прижимает под давлением эту пленку к клавише. В результате на клавише остается отпечаток надписи. Однако если речь идет о часто используемых клавишах, то полученные таким способом надписи могут изнашиваться.

Более новый процесс представляет собой печатание, при котором надписи наносятся с помощью специальной травящей краски. Эта краска травит клавишу (подобно тому, как это происходит при анодировании алюминия). Износостойкость этих надписей уступает только износостойкости надписей, полученных с помощью двухоперационного литья.

Другие типы колпачков клавиш

Другой тип колпачка для клавиш, с выгравированными и заполненными краской надписями, может удовлетворять многим требованиям, но опять-таки при продолжительном использовании надписи могут изнашиваться. Тем не менее следует иметь в виду, что для гравировки надписей требуется минимальное оборудование. Еще один подход заключается в использовании сменных надписей. Прозрачная пластмассовая защелкивающаяся крышечка, подобная тем, которые выпускает фирма Dialight (Нью-Йорк), подгоняется к сплошной окрашенной клавише-основанию, и между ними закладывается кусок бумаги с надписью.

Так как клавиатуры относятся к тем компонентам, которым приходится взаимодействовать с пользователем, на них вполне логично располагать индикаторы данных или функций, предупреждающие надписи или надписи, идентифицирующие тип или модель продукции, наименование сорта или символ фирмы.

Среди многих материалов, которые могут быть использованы для изготовления клавишей, выделяются два: поликарбонат и полиэфир.

Поликарбонат — это материал, наиболее часто используемый для накладок, содержащих графические символы. Цвета на нем выглядят особенно живо благодаря ясности, прозрачности исходного материала. Поликарбонат выпускается с различной матовой обработкой поверхности, обеспечивающей устойчивость к царапанию.

Химическое разрушение

Однако поликарбонат разрушается многими обычными химикатами. Некоторые покрытия, наносимые сверху, защищают от воздействия ряда этих химикатов. Однако в особо жестких условиях лучше использовать более стойкий материал.

Полиэфир устойчив к воздействию большинства обычных химикатов, в том числе нефтепродуктов, спиртов и алифатических углеводородов, а также вина, пива, виски, кофе и молока. Он также обладает более высокой конструкционной прочностью, чем поликарбонат. Он поставляется только с гладкой и матовой обработкой поверхности, а цвета на нем выглядят не так ярко, как в случае использования поликарбоната.

Полиэфир не так прозрачен, как поликарбонат, и он не пропускает так хорошо цвета графических символов. Графические обозначения, как правило, печатаются с нижней стороны и наблюдаются сквозь материал; этот процесс обычно называют печатанием на второй поверхности.

Многие современные электронные компоненты чувствительны к статическим разрядам. В особенности это относится к компонентам на основе К/МОП и других аналогичных структур. Поэтому предусмотрительные разработчики экранизируют свои клавиатуры, чтобы защитить схемы от воздействия зарядов. Экранировка должна также входить в задачи разработчика в тех случаях, когда создаваемая им аппаратура должна удовлетворять требованиям контролирующих правительственных органов или международных стандартов, установленных различными рекомендующими или проверяющими организациями. Многие фирмы, в том числе Grayhill и KB Denver, могут предусмотреть экранировку от статического электричества.

Обычно этот тип экранировки очень прост. Она изготовляется из материала, подобного металлизированному майлару, и помещается между наружным слоем клавиатуры и слоем переключателей. Она чаще всего присоединяется с помощью клеящего вещества, чувствительного к давлению, и заземляется через свой соединитель.

Для защиты от электромагнитных и радиочастотных помех та же технология позволяет получить хорошие результаты, за исключением тех случаев, когда в клавиатуре имеются окна или большие открытые участки. В этих ситуациях требуется экранированное окно, прикрепленное к клавиатуре. Окна такого типа выпускает ряд изготовителей.

С точки зрения монтажа клавиатура представляет собой, по существу, печатную плату. Существуют четыре наиболее популярных метода монтажа клавиатур в корпуса.

Четыре метода

Шпильки с резьбой могут придаваться почти к любой клавиатуре. Эти стальные нарезанные шпильки предназначаются для прессовой посадки в печатные платы. Они аналогичны шпилькам, сконструированным для соединения металлических слоев друг с другом. Если их надо использовать с графическими накладками, то они должны устанавливаться в сделанное в печатной плате углубление так, чтобы накладка располагалась на одном уровне с платой.

Клеящее вещество, чувствительное к давлению, хорошо подходит для монтажа плоской клавиатуры, особенно если она монтируется в углублении. Третий метод монтажа основан на использовании отверстий, просверленных в клавиатуре, которая затем может монтироваться с помощью винтов или шпилек. Наконец, некоторые типы клавиатуры со скошенными краями имеют на каждом углу пластмассовые выступы, предназначенные для монтажа. Эти выступы проходят через операторскую панель и обычно нагреваются и расклиниваются с обратной стороны так, чтобы клавиатура фиксировалась на месте.

Инженеры не только должны разрабатывать саму клавиатуру, но и учитывать дополнительные требования, выходящие за рамки типичных условий, соответствующих выбору клавиатуры с защелкивающимися кнопками.

Так, например, в настоящее время им приходится сталкиваться с мембранными клавиатурами, которые начинают широко применяться во многих видах бытовой аппаратуры. Еще один из возможных новых вариантов — освещаемая клавиатура (освещается или вся клавиатура с задней стороны, или каждая клавиша отдельно).

Мембранные клавиатуры

Согласно заявлению фирмы Rogers Corp., изготовляющей как купольные (dome), так и мембранные клавиатуры, электрически активные слои в мембранных клавиатурах (панели, контактирующие при касании) могут разрабатываться или в виде двух раздельных схемных слоев, каждый из которых содержит свои контактирующие выступы, или в виде единого слоя, складывающегося так, чтобы получалось как бы два слоя, или в виде многослойной структуры, состоящей из перемежающихся слоев проводников и изоляторов, наносимых через трафарет либо гальваническим осаждением металла в отверстия травленой платы, второй слой которой содержит только закорачивающие перемычки и не связан с внешними цепями. Выбирая из этих вариантов подходящую конструкцию, разработчики клавиатуры могут задать практически любой рисунок межсоединений и при этом получить чрезвычайно экономичные конфигурации для простых схем межсоединений.

Мембранные клавиатуры пока не смогли завоевать достаточно прочные позиции по ряду причин. Фирма Bergquist Switch Inc. (Миннеаполис), являющаяся крупным изготовителем кнопочных переключателей и постепенно начавшая проникать на рынок мембранных клавиатур, попыталась просветить своих потребителей, продемонстрировав потенциальные варианты отказов мембранных клавиатур. В первом из серии «белых меморандумов» перечисляются следующие из возможных причин отказов мембранных переключателей:

— Отказы, вызванные несовместимостью материалов.

— Отказы, вызванные усадкой исходных материалов.

— Отказы в диэлектрических покрытиях.

— Воздействие чувствительных к давлению клеящих веществ на краски, используемые для нанесения графических символов.

Выяснение причин отказов

Фирма Bergquist провела в широком объеме испытания по ускоренному старению при 100°С. Среди прочих открытий ей удалось установить, что степень перехода проводящей серебряной краски в чувствительное к давлению клеящее вещество зависит от времени выдержки в тех условиях, в которых проводились испытания. Фирма сообщает, что при более продолжительных выдержках большая часть серебра переходила в поверхность клеящего вещества, что вызывало пластификацию смолы — связки серебряной проводящей краски и ухудшение проводимости.

Карл Бергквист, основатель и президент фирмы, говорит: «Изделие, которое выделяет фирму Bergquist Switch среди прочих,— это наш высокотемпературный переключатель. В этом изделии проводящие дорожки создаются на основе серебра и меди, и характеристики этого переключателя не превзойдены. Испытания на срок службы такого высокотемпературного переключателя дали результаты, которые при 75°С и относительной влажности 98% более чем в 10 раз превосходили результаты, полученные для конструкции переключателей с чувствительным к давлению клеящим веществом».

Если встает вопрос об освещении клавиатуры, то первое решение, которое должен принять разработчик, заключается в том, нужно ли это освещение вообще в конкретных условиях применения клавиатуры. Если ответ положителен, то следующий вопрос — какой тип освещения лучше всего подходит конечному потребителю.

Освещение клавиатуры

Фирма Grayhill, специализирующаяся на выпуске освещаемых клавиатур, предпочитает электролюминесцентное освещение. Электролюминесцентная лампа, представляющая собой панель, размещаемую под графическими символами клавиатуры, аналогична конденсатору в том смысле, что она состоит из двух проводящих поверхностей с диэлектрическим материалом между ними.

Люминесцентное вещество диспергировано в диэлектрическом материале, и поэтому оно будет подвергаться воздействию электрического поля заряженного конденсатора. Если на панель подается переменное напряжение, то частички фосфора будут находиться в непрерывном состоянии возбуждения, испуская стационарный поток света в виде свечения. Конечно, графическая информация должна быть выполнена так, чтобы свет мог проходить через желаемые участки.

Другой вариант освещения клавиатуры выбран фирмой KB Denver. За исключением клавиатуры с сигнализаторами, фирма использует для освещения с обратной стороны лампы накаливания. Это делается потому, что свет от этих ламп легко рассеивается. Он, кроме того, может пропускаться через фильтры с целью создания нескольких различных цветов, чего, например, нельзя добиться, применяя светодиоды. Лампы накаливания используются также в тех случаях, когда клавиатура должна освещаться сзади при работе ночью: эти лампы могут быть включены через переменное сопротивление, например через потенциометр, чтобы можно было регулировать их яркость.

Светодиоды обычно используются только для индикации, а не для освещения с обратной стороны, потому что, как утверждают представители фирмы KB Denver, почти невозможно рассеять выходящий из них свет по большой площади. Хотя в переключателях с защелкивающим колпачком могут применяться почти любые типы светодиодов, фирма предпочитает варианты с аксиальными выводами.

Существует несколько новых типов клавиатур, которые могут вскоре привлечь внимание разработчиков.

Один из этих типов — индуктивная клавиатура, в которой переключение осуществляется с помощью куска феррита, перемещаемого в отверстии, созданном в печатной плате. Когда ферритовый сердечник входит в отверстие, обмотка трансформатора, напечатанная на плате вокруг отверстия, чувствует изменение индуктивной связи и посылает необходимый сигнал.

Другой подход, основанный на фундаментальных принципах электроники,— это емкостная клавиатура. В этом случае перемещение клавиши вызывает изменение емкости в схеме, которое служит индикацией того, что ключ был нажат.

Еще одна технология, которая может понравиться разработчикам, основана на оптике. Оптическая клавиатура безусловно может обеспечить все преимущества, связанные с применением волоконной оптики, и, кроме того, резко уменьшить дребезг. Ее действие во многом напоминает то, как с помощью пучка света двери лифта остаются открытыми, пока через них входят и выходят люди. При таком подходе перемещение ключа разрывает световой луч, и связанный с ним детектор посылает сигнал.

Кнопочные переключатели

Кнопочные переключатели — это,. быть может, самый обширный класс: в мире переключателей. Хотя выполнение такого широкого диапазона задач, как работа в устройствах телефонии, клавиатурах систем обработки данных, переключателях клавиатур терминалов ввода данных и мембранных переключателях, свидетельствует о разнообразии требований,, кнопочные переключатели могут быть разделены на две категории: переключатели общего применения и переключатели для низковольтных схем. Эти же группы могут быть далее* разделены на освещаемые и неосве-щаемые типы.

Переключатели общего применения— это те переключатели, которые обычно используются для замыкания и размыкания цепей в электронном испытательном оборудовании, станках для механической обработки, в различном промышленном контрольном оборудовании и оборудовании для управления технологическими процессами, а также в медицинских диагностических приборах.

Переключатели для низковольтных схем — это те, которые используются для ручного ввода команд в логических схемах. Они рассчитаны на 5 В и токи, равные нескольким миллиамперам. В противоположность этому переключатели общего применения рассчитаны на 250 В при 5 А.

По оценкам развития рынков сбыта, выполненным журналом Electronics, в 1984г. уровень сбыта кнопочных переключателей составит 94,3 млн. долл., а в 1987г. он возрастет до 109 млн. долл. Этот здоровый рынок сбыта привел к устойчивому техническому прогрессу.

В настоящее время основными факторами, двигающими вперед технологию кнопочных переключателей, являются необходимость обеспечения миниатюризации так называемых сухих схем (логических низковольтных схем, рассчитанных на 5 В и менее), новые источники освещения и стремление к стандартизации.

В сухих схемах обычные серебряные контакты могут не обеспечивать надежной работы при передаче низковольтных сигналов. Эта проблема решается несколькими путями.

Три решения

Одно из решений заключается в использовании приборов, действие которых основано на эффекте Холла. В этом случае кнопка не производит фактического переключения. С помощью кнопки опускается небольшой постоянный магнит, расположенный вблизи датчика Холла, действующего под влиянием магнитного поля. Переключатели, работающие на основе эффекта Холла, не обладают дребезгом, характеризуются высоким быстродействием и практически неограниченным сроком службы. Они, однако, более дороги, чем другие решения проблемы сухих схем.

Второй метод, используемый для переключателей в низковольтных логических схемах,— применение стандартных кнопочных переключателей с серебряными контактами, но с дополнительным гальваническим нанесением золота поверх серебра. Тонкий слой золота позволяет решить проблему, не переделывая оборудования, используемого для выпуска переключателей. Дополнительная стоимость обусловлена только золотом.

Третий путь, принятый для создания переключателей, обслуживающих сухие схемы,— использование не серебряных позолоченных контактов. При его применении требуется заменять традиционные серебряные контакты новыми и переделать весь механизм. При этом необходимо использовать новое обоорудование, что приводит к удорожанию.

При втором или третьем способе следует принимать меры, чтобы контакты не подвергались воздействию разрушающих высоких напряжений и больших токов как во время работы, так и при проведении чрезмерно жестких испытаний в процессе проверки.

Уменьшение габаритов переключателей

Переход к оборудованию, основанному на использовании микропроцессоров, не только выдвигает требования, связанные с необходимостью обеспечения работы переключателей на более низких уровнях напряжений и токов, но и заставляет все больше и больше уменьшать габариты переключателей. Отвечая на это, изготовители переключателей разрабатывают новые оборудования, материалы и переключающие механизмы.

Новые требования заставляют также изготовителей находить постоянное решение, обеспечивающее работу сухих схем, так как золотые контакты многими рассматриваются просто как временное удовлетворительное решение. Все факторы, обеспечивающие хорошие характеристики переключателя — скольжение, трущее действие, контактное давление и защелкивание,— являются причинами разрушения золотых контактов и уменьшения срока службы переключателей.

Говоря об освещаемых кнопочных переключателях, следует упомянуть о том, что изготовители переключателей с удовольствием заменили бы лампы накаливания другим источником света. Лампы накаливания потребляют заметную мощность для ряда применений могут иметь слишком высокую температуру, а их номенклатура очень узка. Однако других источников освещения не хватает. Так, например, светодиоды не обладают достаточной яркостью и имеют только три цвета.

Самый большой недостаток лампы накаливания — это ограниченное число типов их баллонов. Изготовители кнопочных переключателей не хотят заказывать лампы с нестандартными баллонами, боясь того, что другие изготовители не последуют за ними и заказчикам будет трудно приобретать запасные лампы. С другой стороны, изготовители баллонов не захотят создавать новый тип баллона до тех пор, пока они не будут уверены в его устойчивом сбыте.

Вот мы и пришли к последней силе, управляющей рынком сбыта переключателей: к стандартизации. Хотя уже были некоторые попытки создания взаимозаменяемых переключателей, о значительных успехах в этом направлении пока что сообщить нельзя. Решение этой проблемы создало бы очевидные преимущества для тех, кто приобретает переключатели: наличие многочисленных вторых поставщиков, снижение цен, связанное с усилением конкуренции, и, вполне возможно, снижение стоимости сборки и уменьшение объема необходимых производственных запасов.

Джозеф Сантро, главный управляющий сбытом фирмы Unimax Switch Corp. (Уоллингфорд, шт.Коннектикут), являющейся крупным изготовителем освещаемых и неосвещае-мых кнопочных переключателей, говорит: «Смотря в будущее, можно сказать, что от кнопочных переключателей нельзя ожидать многого с точки зрения улучшения их электрических характеристик. Обеспечиваемые в настоящее время 5 А при. 250 В вполне достаточны для кнопочных переключателей общего применения. Срок их службы, имеющий порядок 1 млн. циклов, также вполне достаточен. Есть вероятность, что переключатели переживут то оборудование, которое они обслуживают».

Поворотные переключатели

Дискретные поворотные переключатели— это вполне зрелый класс компонентов. До сих пор они являются лучшим средством для управления многосхемными функциями. В соответствии с составленным журналом Electronics обзором мирового рынка уровень сбыта поворотных переключателей достигнет в 1984г. 126 млн. долл. и в 1987г. вырастет до 162 млн. долл. Точно так же как и клавиатуры, поворотные переключатели находят все более широкое применение благодаря распространению оборудования, основанного на микро-лроцессорах.

Поворотные переключатели могут быть разделены на две категории: закрытые и открытые. Все общие критерии оценки переключателей: контактное сопротивление, допустимая нагрузка, тип нагрузки, срок службы, электрическая прочность, номинальные напряжение и ток и т.д. — в равной степени относятся и к поворотным переключателям. Однако имеются несколько дополнительных соображений, играющих роль при выборе поворотного переключателя: размеры, длины вала и втулки, число полюсов, число положений каждого полюса, число пластин и крутящий момент.

С помощью поворотных сегментов в принципе может быть создан любой желаемый рисунок электрических соединений. Эта особенность в сочетании с возможностью объединения нескольких пластин на общем валу обеспечивает высокую гибкость переключений, осуществляемых в одном компактном корпусе. Число положений, или шагов, может изменяться в соответствии с конкретными применениями. Многие изготовители поворотных переключателей, в том числе фирмы Oak Switch Systems Inc. (Кристал-Лейк, шт.Иллинойс), Ledex Inc. (Вандейлия, шт.Огайо), Cole Instrument Corp. (Санта-Ана, шт.Калифорния), Armtec Industries Inc. (Манчестер, шт.Нью-Гэмпшир) и Grayhill выпускают стандартные переключатели на 8, 10, 12, 18, 20 и 24 положения. В поворотном переключателе крутящий момент аналогичен силе, приводящей в действие кнопочный переключатель: это сила, необходимая для поворота переключателя и перевода его через различные положения. Для такой силы оговариваются максимальные и минимальные значения. Среднее этих значений определяется в процессе квалификационных испытаний. Переключатель, приводимый в действие вручную, должен оказывать непрерывно возрастающее сопротивление (отрицательное усилие) при движении из каждого положения и плавное осязаемое положительное усилие при подходе к следующему положению.

Во время рабочего срока службы переключателя величина крутящего момента может уменьшаться из-за износа стопорных зубчатых колес и ослабления пружин. Может оказаться желательным оговорить минимальное значение момента в конце срока службы. Если это так, то, как правило, оговаривается 50%-ное допустимое отклонение от начального значения крутящего момента.

Крутящий момент играет существенную роль при принятии разработчиком переключателей решений, связанных с монтажом втулки и выбором стопорного усилия. Вообще говоря, чем лучше укреплен переключатель на своей монтажной поверхности, тем лучше он будет в течение своего срока службы выдерживать скручивающие усилия. Переключатель должен содержать в себе прочные и надежные средства монтажа. Стопорное усилие должно быть достаточным для того, чтобы выдержать крутящий момент, равный 2,9 Н-м (для переключателей размером 28,5 мм и более), 1,7 Н-м (для переключателей размером от 15,9 до 28,5 мм) и 0,84 Н-м (для меньших переключателей).

Наконец, число пластин в переключателе, число полюсов на каждой пластине и число положений непосредственным образом влияют на крутящий момент, необходимый для обеспечения положительного стопорного действия. Переключательные сборки, содержащие большое число пластин, должны иметь в продольном направлении достаточную поддержку для массы переключателя и связанных с ним проводов.

Некоторые подгруппы

Одна из подгрупп поворотных переключателей, приобретающая популярность по мере того, как компьютеры и компьютерные терминалы перемещаются из центров по обработке данных и проникают в конторы,— это переключатели с замками. Они позволяют работать с переключателем только лицам, имеющим допуск. В большинстве случаев переключатель с замком монтируется почти заподлицо с панелью и закрепляется сзади с помощью специальной гайки. Благодаря этому переключатель нельзя снять с передней стороны.

Поворотные переключатели с возвратной пружиной — это такие переключатели, в которых для обеспечения контакта в одном или более положениях необходимо приложить к валу вращающее усилие. Снятие этого усилия приводит к тому, что пружинный механизм вернет контакт в желаемое положение, называемое стопорным.

Поворотные переключатели с изолированным положением — это такие переключатели, которые не могут быть повернуты в какое-либо или выведены из какого-либо заданного положения с помощью обычного поворота вала. Для того чтобы переключатель можно было повернуть в изолированное положение или из него, оператор должен осуществить дополнительное действие, например толкнуть вал вперед или потянуть его на себя.

Последняя подгруппа — это кодированные поворотные переключатели. Они используются для преобразования десятичного кода в такие компьютерные коды, как десятичный закодированный в двоичной системе и октальный.

О поворотных переключателях с цифровой индикацией и переключателях в корпусах типа DIP

Поворотные переключатели с цифровой индикацией, иногда называемые цифровыми переключателями, а также переключатели в корпусах типа DIP обычно используются для одной и той же цели — для преобразования десятичных входных сигналов в двоичные выходные. Поворотные переключатели с цифровой индикацией находятся на передних панелях различных видов оборудования, а переключатели в корпусах типа DIP обычно располагаются глубоко внутри схем, смонтированных на печатных платах.

Переключатели в корпусах типа DIP, как правило, используются для перепрограммирования схем, собранных на печатных платах. Их серьезными конкурентами являются стираемые ППЗУ или электрические стираемые ППЗУ, которые по существу воспроизводят средствами математического обеспечения механически перепрограммируемые схемы. Тем не менее состояние промышленности, производящей клавиатуры, и полупроводниковой технологии вообще обеспечивает ежегодный рост рынка сбыта на 8%. Согласно мнению Фрэнка Брудера, управляющего производством фирмы Eeco Inc. (Санта-Ана, шт.Калифорния), такой темп роста вполне достаточен для установившейся технологии.

В обзоре развития мирового рынка, выполненном журналом Electronics, говорится, что сбыт поворотных переключателей с цифровой индикацией составит в 1984г. 30 млн. долл., а переключателей в корпусах типа DIP — 66 млн. долл. По оценке Брудера, сбыт поворотных переключателей с цифровой индикацией в 1984г, составит 26 млн. долл.

Брудер говорит: «Возможность использования поворотных переключателей с цифровой индикацией для; преобразования десятичных входных сигналов в двоичные выходные, компактность их конструкции, а также другие различные рабочие характеристики и параметры обеспечат для них области применения в промышленной и военной аппаратуре».

Простая конструкция

Конструкции большинства поворотных переключателей с цифровой индикацией и переключателей в корпусах типа DIP просты и не отличаются разнообразием. Базовая конструкция переключателя состоит из пластмассовоого ротора с напечатанной цифро-буквенной надписью, щеточных контактов, печатной платы, стопорной пружины и корпуса. Корпус, ротор и поворотное колесо обычно отливаются из пластмассы.

Печатная плата внутри корпуса имеет металлические дорожки для создания контактов с переключателем и выходные наконечники. Обычно плата фиксируется в корпусе, а сборка со щеточными контактами вращается, приводимая в движение поворотным колесом. Цифровой код на выходе переключателя однозначно определяется рисунком металлизации на печатной плате. По мере перехода вращающейся части переключателя от одного положения к другому щетки различным образом соединяют секции металлизированного рисунка.

Тумблеры, клавишные и рычажные переключатели вместе образуют 23,6% общего рынка переключателей, уровень которого составляет примерно 600 млн. долл. Эти хорошо известные типы переключателей можно обнаружить почти везде.

Тумблеры можно разделить на четыре категории: стандартные, высотой более 51 мм, рассчитанные на токи от 1 до 50 А; миниатюрные, высотой менее 51 мм, рассчитанные на токи от 0 до 15 А; субминиатюрные высотой от 31,6 до 38,1 мм, рассчитанные на токи от 0 до 6 А, и ультраминиатюрные, высотой менее 31,6 мм, рассчитанные на токи до 2 А.

Беглый взгляд на последнюю продукцию основных изготовителей тумблеров указывает на тенденцию этих изделий к миниатюризации. Объем продаж меньших по размерам тумблеров растет как в количественном, так и в денежном выражении. К 1986г. отгрузка миниатюрных тумблеров будет, как ожидается, ежегодно возрастать на 22%, в то время как ежегодные доходы будут возрастать, вероятно, на 6,3%.

В противоположность этому спрос на большие по размерам тумблеры будет продолжать падать, хотя в денежном выражении спрос на эти изделия, возрастет в основном из-за увеличения цен. К 1986г. количество отгруженных ежегодно изделий этого типа, как ожидается, снизится примерно на 9%, в то время как предполагаемое увеличение средних цен может составить около 33%.

Некоторые конкурирующие типы

Хотя спрос на тумблеры, клавишные и рычажные переключатели будет в ближайшие год-два продолжать расти, их доля от общего рынка сбыта переключателей, согласно прогнозам, не сохранится на нынешнем уровне (порядка 24%). Предполагаемая причина этого заключается в том, что те конструкции (в особенности тумблеров), которые используются для замыкания и размыкания цепей, будут постепенно заменяться кнопочными или клавишными переключателями.

Этот спад будет, однако, частично компенсироваться тем, что вследствие распространения электронной аппаратуры будет расти потребность в миниатюрных и ультраминиатюрных тумблерах, клавишных и рычажных переключателях, монтируемых на печатные платы. Действительно, растущая потребность в монтируемых на платы конструкциях, в особенности в переключателях для сухих схем, заставляет изготовителей выпускать все более надежные компоненты. Новые низковольтные переключатели для логических схем с самовытирающимися или самоочищающимися контактами представляют собой один из примеров таких надежных компонентов.

Все эти три типа переключателей будут содержать в контактах меньшее количество драгоценных металлов. Два обычных метода уменьшения содержания золота и серебра заключаются в создании «врезок» или в селективной металлизации.

Важной характеристикой любых переключателей, монтируемых на печатные платы, является их пригодность к отмывке. Высокий интерес к легко отмываемым компонентам связан с тем, что при монтаже на печатные платы они должны допускать пайку волной припоя и последующую отмывку от флюса без опасения того, что произойдет загрязнение контактов.

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 57, No.14 (695), 1984г - пер. с англ. М.: Мир, 1984, стр.95

Electronics Vol.57 No.14 July 12, 1984 A McGraw-Hill Publication

Switches, pp. SW 2, 4, 6, 8, 11, 12, 14, 16, 18.

Раздел: РЕКЛАМНЫЕ СООБЩЕНИЯ

Тема:     Специальный информационно-рекламный раздел





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:55 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1984/Y19840712Elc102.shtml