Гибкие матричные клавиатуры

Гибкие клавиатуры на заказ

Тонкопленочные клавиатуры — это всегда многослойные сборные изделия. Мы изготавливаем на заказ как простые пластиковые панели управления с одноуровневыми схемами-разводками, так и сложные, многослойные клавиатуры с металлическими мембранами и светодиодами – аналоги компьютерных, с большой плотностью токопроводящих дорожек, несколькими точками выхода шлейфов, формовкой кнопок и других элементов. Простоту и прочность монтажа гибких клавиатур обеспечивает клеевая масса с высокой адгезией, до 1500Н/м.

В производстве гибких клавиатур Multilevel Print использует материалы и оборудование от ведущих итальянских и немецких производителей. На наше качество можно положиться.

Тактильный эффект

Тактильный эффект обеспечивает тактильное ощущение срабатывания клавиш и делает работу
с пленочной клавиатурой более комфортной. Клавиши с тактильным эффектом имеют
больший ход при нажатии и щелчок при срабатывании клавиш.
 
Для достижения тактильного эффекта предлагаются две технологии:Mylar domи Metal dom.
Обе технологии обеспечивают высокую надежность клавиатур и гарантируют срабатывание клавиш.
 

Mylar dom

Технология основана на формовке лицевой клавиатурной пленки для получения сферического купола в месте нажатия на клавишу. При нажатии на купол создается ощущение щелчка и одновременно происходит электрическое замыкание контактов.   Рекомендуемые диаметры формовки купола:  10 и 12 мм.

Metal dom

Технология основана на использовании сферической металлической мембраны. Мембрана устанавливается под лицевую пленку и одновременно служит замыкающим элементом контактной группы. При нажатии на клавишу мембрана прогибается и замыкает контактную группу. При этом возникает тактильное ощущение, аналогичное срабатыванию микропереключателя. Технология  Metal dom  обеспечивает высокое качество контакта, малый дребезг, строго нормированное усилие нажатия.   В местах клавиш лицевая пленка может быть отформована на высоту 0,2 — 0,3 мм.

Проектные и технологические нормына изготовление пленочных клавиатур

Графика и шрифты

• Минимальная толщина свободных линий 0,2 мм.
• Минимальная ширина зазоров 0,2 мм.
• Минимальная толщина обводки клавиш (для клавиш с заливкой другим цветом) 0,6 мм в зависимости от размера клавиатуры.
• Минимальный размер шрифта 2 мм.
• Возможные шрифты любые векторные шрифты Windows, но при высоте менее 4 мм
  не рекомендуется использовать шрифты с засечками, например, Times. Для контроля правильности
  отображения текста необходим дополнительно вариант исходного файла в «кривых».
• Растровая заливка не рекомендуется.
• Точность расположения графических элементов, в т. ч. прозрачных окон под дисплеи
  и индикаторы относительно нуля (левый нижний угол) 0,3 мм.
• Логотипы и фирменные знаки просим предоставлять только в векторной форме.
  Предпочтительный формат CDR (Corel Draw).
  Желательно, чтобы любые окна были окружены самым темным цветом из используемых и линии
  между областями двух различных цветов (например, обводки кнопок) были темнее этих цветов.
  Не допускается схождение в одной точке трех и более цветов.

Цвета

При подборе цветов мы используем систему смешения PANTON MATCHING SYSTEM.
Система содержит более  1 000  цветовых оттенков, однако в силу высокой прозрачности
не все цвета могут быть использованы.

Файл с номерами возможных цветов Вы можете скопировать с этой страницы.
 

Размеры и зазоры

Максимальный размер заготовки клавиатуры 300 х 375 мм (другие размеры по договоренности). Минимальный размер клавиш 10 x 10 мм. Минимальное расстояние между клавишами 2 мм. Минимальное расстояние от края клавиш до края клавиатуры 5 мм. Минимальное расстояние от края клавиш до края клавиатуры со стороны выхода шлейфа 10 мм.

Окна под дисплеи и светодиоды

Минимальный диаметр прозрачного окна для светодиодов 1,5 мм. Минимальное расстояние от края прозрачного окна до края формовки сферы в зоне нажатия клавиши 4 мм. Для увеличения угла видимости светодиодов лицевая пленка в местах расположения светодиодов может быть отформована для получения линзы. Диаметр формовки 7 — 8 мм. Минимальное расстояние от края формовки линзы до края формовки сферы в зоне нажатия клавиши 4 мм.

Окна под дисплеи могут быть тонированы прозрачным зеленым, красным и нейтральным (черный по черному) лаком.
С лицевой стороны в местах окон под дисплеи наносится просветляющее покрытие, обеспечивающее хорошую читаемость
для всех типов дисплеев.
 

Электрическая схема и шлейф

В клавиатурах может быть реализована практически любая схема коммутации клавиш
(все независимые, все на общем проводе, матрица, их комбинации),
однако не всегда возможно сохранить заданный порядок контактов шлейфа.
Для оптимизации разводки желательно соотносить схему соединений клавиш с их геометрическим положением.
По умолчанию шаг контактов шлейфа 2,54 мм.  Возможен произвольный шаг по заказу.

Варианты поставляемых в комплекте с клавиатурой разъемов:
 

Конструкционные особенности

К такому типу клавиатур относится большинство устройств, представленных сегодня на рынке периферических устройств. Такая популярность обусловлена доступной ценой, вследствие простоты конструкции.

Иногда такие клавиатуры называют еще пленочными. Какой-либо механизм у клавиш отсутствует – сложно назвать механизмом, например, специальную направляющую скобу, которую некоторые производители помещают под кнопкой «Ентер» или пробелом.

Основной компонент, отвечающий за работу матрицы клавиш у такого девайса – трехслойная мембрана, на крайние слои которой нанесены токопроводящие дорожки. Средний слой имеет вырезы в местах расположения клавиш и является изолятором.

При надавливании на кнопку, ее шток сдвигает верхний слой, он раздвигает средний и замыкает контакты на нижнем. Контроллер определяет символ, который набрал пользователь, и отправляет соответствующую команду в центральный процессор.

Купольные клавиатуры

В чистом виде, вышеупомянутый тип «keyboard»-ов встречается редко и больше почти не применяется. На смену таким модификациям пришли купольные мембранные клавиатуры.

От предыдущего варианта они отличаются тем, что под каждой кнопкой помещается полусферический колпачок из эластичного материала, на дне которого прикреплен один из контактов.

Принцип действия тот же: при надавливании на кнопку колпачком раздвигается изолирующий слой, контакт замыкается и фиксируется набор определенного символа. Купольными клавиатурами пользоваться удобнее, чем «плоскими»: клавиша возвращается в исходное положение после нажатия, благодаря эластичности материала мембраны.

3 Краткие теоретические сведения

3.1 Применение матричной клавиатуры для ввода информации в микропроцессорную систему

Для реализации взаимодействия пользователя с микропроцессорной системой используют различные устройства ввода-вывода информации. В самом простом случае в роли устройства ввода может выступать кнопка, представляющая собой элементарный механизм, осуществляющий замыкание-размыкание контактов под действием внешней механической силы. Схема подключения кнопки к линии ввода параллельного порта ввода микроконтроллера показана на рисунке 1. Когда контакты кнопки S1 разомкнуты через резистор R1 на вход контроллера поступает высокий логический уровень «1», когда же контакты замкнуты, то вход оказывается соединенным с общим проводом, что соответствует логическому уровню «0». Если параллельный порт микроконтроллера имеет встроенный генератор тока, то в схеме можно обойтись без резистора R1.

Рисунок 1 – Подключение одиночной кнопки к параллельному порту

Недостаток приведенной схемы заключается в том, что для подключения каждой кнопки требуется отдельная линия параллельного порта. Так как часто требуется вводить информацию с большого количества кнопок, то для уменьшения количества линий ввода-вывода используется клавиатура, представляющая собой двухмерную матрицу кнопок, организованных в ряды и столбцы (рисунок 2).

Подключение клавиатуры отличается от схемы подключения одиночной кнопки тем, что потенциал общего провода на опрашиваемые кнопки подается не непосредственно, а через порт вывода.

В каждый момент времени сигнал низкого уровня (логический ноль) подается только на один столбец кнопок, на остальные должна подаваться логическая единица. Это исключит неоднозначность определения номера нажатой кнопки. Двоичные сигналы, присутствующие при этом на строках клавиатуры, считываются через порт ввода микроконтроллера.

Рисунок 2 – Подключение матричной клавиатуры к параллельному порту

Временная диаграмма напряжений на портах вывода при выполнении программы опроса клавиатуры приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Временные диаграммы работы порта вывода

В каждый момент времени производится чтения информации из порта ввода. Программа микроконтроллера по считанной комбинации должна определить номер нажатой кнопки клавиатуры.

3.2 Рекомендации к составлению программы

Программа для микроконтроллера жестко зависит от принципиальной схемы разрабатываемого устройства. Невозможно написать программу для микроконтроллерного устройства не имея перед глазами его схемы. Поэтому, перед началом работы по принципиальной схеме учебного стенда LESO1 следует изучить способ подключения клавиатуры и светодиодов к микроконтроллеру: определить, к каким портам подключены светодиоды, столбцы и строки клавиатуры. Затем по нужно узнать адреса регистров задействованных портов ввода-вывода.

Программа, управляющая микроконтроллером, запускается при включении питания устройства и не завершает свою работу, пока не будет выключено питание. Поэтому в программе обязательно должен быть организован бесконечный цикл. В теле цикла должен производиться опрос клавиатуры, анализ полученных данных и вывод результата на светодиод. Опрос клавиатуры заключается в последовательном сканировании каждого столбца, для этого на соответствующую линию порта вывода подается логический ноль (эквивалент общего провода), на остальных столбцах должен быть высокий уровень, после чего с порта ввода, к которому подключены строки, считывается код. Если считаны все единицы, то ни одна из клавиш не нажата, в противном случае код содержит информацию о нажатых клавишах. Стоит заметить, что считанный код содержит не только номер замкнутого контакта, но и информацию о нажатии нескольких кнопок одновременно, поэтому лучше хранить в памяти котроллера непосредственно считанный код, а не готовый номер кнопки. Для хранения считанного кода следует ввести специальную переменную.

При написании программы нужно помнить об особенности параллельного порта P1 в микроконтроллере ADuC842. Этот порт по умолчанию настроен на ввод аналоговых сигналов (функция АЦП). Для того чтобы перевести порт в режим цифрового входа, в соответствующий бит порта необходимо записать логический ноль. Сделать это нужно один раз при инициализации микроконтроллера. Порт не имеет внутреннего усиливающего транзистора, и потому при вводе дискретной информации через него не требуется записывать в разряды логическую единицу.

Преимущества и недостатки мембранных

Длина хода клавиш у такого типа устройств ввода обычно 3-4 мм. Следует учитывать, что клавиша срабатывает только после полного нажатия.

Из-за малого сопротивления мембраны, нажатию для набора текста нет необходимости прилагать значительное усилие: печатать на такой клавиатуре существенно проще, чем на печатной машинке, даже электрической.Как правило, большинство мембранных переключателей срабатывает при усилии от 50 до 80 грамм. К сожалению, настроить этот параметр невозможно – используется «как есть». Из-за того, что клавише требуется определенное время для возврата в исходное положение, на мембранной сложно достичь высоких показателей скорости набора текста.

У стандартной вариации такого типа, ресурс нажатий каждой клавиши не более 1 миллиона. У лучших моделей, где используются самые качественные материалы, этот показатель выше и может достигать 10 миллионов.

Независимо от качества материала, любой колпачок со временем теряет эластичность (нажимать на кнопки становится сложнее) или, наоборот, становится более гибким (кнопка срабатывает даже при незначительном приложенном усилии). При работе на такой клавиатуре, разные кнопки приходится нажимать с разной силой, что не всегда удобно.

Благодаря строению, мембранные клавиатуры почти всегда герметичны и не боятся пролитых жидкостей. Естественно, если это все же произошло, устройство следует почистить, так как кнопки будут залипать, особенно если вы пролили сладкий чай или кофе.

Также не следует забывать периодически чистить такую клавиатуру: даже если вы не имеете привычки есть перед компьютером, под клавиши все равно попадают мелкие частицы сора, что со временем затрудняет эксплуатацию устройства.

Устройство кастомной клавиатуры

Материалы основы клавиатуры

Де­шевый сег­мент кас­томных кор­пусов сде­лан из ABS-плас­тика либо из акри­ла. Так­же встре­чает­ся алю­миний и поликар­бонат. А в самых «топах» исполь­зует­ся алю­миний (и не толь­ко) со встав­ками из раз­личных метал­лов — меди, титана, нер­жаве­ющей ста­ли, кар­бона и так далее. Час­то в мидл- и хай‑сег­менте при покуп­ке пред­лага­ется два матери­ала на выбор — алю­миний раз­личных цве­тов и Frosted-поликар­бонат. «Фрос­тедом» (он же «заморо­жен­ный») называ­ется матовая повер­хность поликар­боната, потому что она похожа на повер­хность зас­тывше­го льда. Из такого поликар­боната сде­лан кор­пус Radiance TKL.

Radiance TKL 

Груз

Груз — это деталь, которая прик­ручива­ется к кор­пусу кла­виату­ры. Пос­коль­ку в основном кор­пуса сде­ланы из лег­кого алю­миния или плас­тика, груз умень­шает виб­рации кла­виату­ры при печати, тем самым меняя звук в луч­шую сто­рону, и кла­виату­ру ста­новит­ся не так прос­то сдви­нуть с мес­та — для мно­гих это плюс. Обыч­но груз ста­вят в кас­томы мидл- и хай‑сег­мента, самый рас­простра­нен­ный матери­ал — это латунь. В хай‑сег­менте матери­ал гру­за иног­да мож­но выб­рать. Нап­ример, час­то пред­лага­ется медь или сталь с PVD-пок­рыти­ем, что уве­личи­вает цену кла­виату­ры, но при этом дела­ет ее кра­сивее и уни­каль­нее. При­мер такой кла­виату­ры — Percent Studio Trio75.

Percent Studio Trio75

Еще гру­зы изго­тав­лива­ют из алю­миния — такие изде­лия исполь­зуют в качес­тве дизай­нер­ской фиш­ки: осно­ва кла­виату­ры из алю­миния может быть пок­рашена в один цвет, а груз — в дру­гой. Так, нап­ример, устро­ена Pixelspace Studio X KBDfans Endless-80.

Pixelspace Studio X KBDfans Endless-80 

Краска и обработка поверхностей

Кор­пуса ниж­ней ценовой катего­рии изго­тав­лива­ют из цвет­ного ABS-плас­тика и акри­ла. В мидл‑сег­менте исполь­зует­ся ано­диро­ван­ный алю­миний. В хай‑сег­менте тоже при­меня­ется ано­диро­ван­ный алю­миний, а еще встре­чают­ся вари­анти­ки поин­терес­нее.

PVD Mirror polished

Он же Physical Vapor Deposition (кон­денса­ция из паровой фазы). Так называ­ется дорогу­щая обра­бот­ка метал­ла, в резуль­тате которой тот блес­тит как зер­кало. На заранее отпо­лиро­ван­ную метал­личес­кую повер­хность в сре­де с отка­чан­ным воз­духом и закачан­ной смесью азо­та и арго­на при тем­перату­ре 400–600 гра­дусов напыля­ются час­тицы дру­гого метал­ла, нап­ример титана или цир­кония. Получа­ется край­не твер­дое пок­рытие, лишен­ное даже мик­ротре­щин и очень устой­чивое к царапи­нам, уда­рам и про­чим механи­чес­ким воз­дей­стви­ям. Нап­ример, ниж­няя часть кла­виату­ры, вклю­чая дно, может быть сде­лана из отпо­лиро­ван­ной до зер­каль­ного блес­ка нер­жаве­ющей ста­ли. При­мер такой кла­вы — Project Keyboard kepler TKL.

Project Keyboard kepler TKL

E Coating

Так называ­ется элек­тро­форе­тичес­кая окраска: для нанесе­ния крас­ки на повер­хность кор­пуса исполь­зует­ся высокое нап­ряжение. Этот спо­соб поз­воля­ет добивать­ся раз­ных гра­даций цве­та, а так­же инте­рес­ных тек­стур повер­хнос­ти.

Нап­ример, с помощью ано­диро­вания пок­расить кор­пус в белый цвет не получит­ся, а элек­тро­форе­тичес­кий метод поз­волит добить­ся любого цве­та. При этом повер­хность будет либо глад­кой, если исполь­зует­ся жид­кая крас­ка, либо шер­шавой, если исполь­зует­ся порош­ковая. Такой спо­соб окраски повыша­ет устой­чивость к механи­чес­ким пов­режде­ниям. В час­тнос­ти, так пок­рашена кла­виату­ра Pixelspace Studio X KBDfans Endless-80 в рас­цвет­ке E-beige case + Purple weight.

Pixelspace Studio X KBDfans Endless-80 в рас­цвет­ке E-beige case + Purple weight

Ceracote

Это крас­ка с час­тицами керами­ки. Дан­ный метод исполь­зуют в пок­раске ору­жия. На кор­пус кла­виату­ры напыля­ется крас­ка, затем он отправ­ляет­ся в автоклав, где под дей­стви­ем высоко­го дав­ления и тем­перату­ры крас­ка запека­ется. Метод кру­той, но в то же вре­мя очень дорогой. Вот при­мер кла­виату­ры, пок­рашен­ной имен­но этим методом.

Sandblasting

Это пес­кос­труй­ка. Она исполь­зует­ся, если кла­виату­ра сде­лана целиком из меди, латуни и про­чих метал­лов и тре­бует­ся добить­ся матовой повер­хнос­ти либо матовы­ми нуж­но сде­лать встав­ки или груз. На кла­виату­рах сред­ней ценовой катего­рии груз обыч­но ник­то не обра­баты­вает, поэто­му на нем могут быть вид­ны сле­ды от фре­зы.

Мембранные клавиатуры

Преимущества мембранных клавиатур

• тонкие, легко чистящиеся
• пыле-, влаго- и маслозащищенные
• герметичные
• обладают привлекательным внешним видом
• возможно различное конструктивное и цветовое исполнение
• имеют низкую цену

Создание модели Вашей мембранной клавиатуры в электронном виде

Инженеры «А-КОНТРАКТ.Клавиатуры» помогут в подготовке чертежей Вашего будущего изделия в электронном виде в системах проектирования (AutoCAD, SolidWorks). Вам нужна услуга создания модели клавиатуры в электронном виде, если:

• Вам требуется получить  клавиатуру для вашего устройства, но нет времени и ресурсов для разработки технического проекта;
• У Вас есть образец клавиатуры, и вы хотите получить копию или аналогичную клавиатуру с небольшими изменениями.

На основе подготовленных чертежей мы изготовим опытные и серийные образцы необходимых Вам клавиатур. Для того, чтобы мы приступили к работе по созданию модели клавиатуры в электронном виде, Вам достаточно отправить нам образец клавиатуры с техническим заданием или имеющиеся у Вас чертежи.

Заказ на изготовление мембранных клавиатур

Чтобы наши специалисты могли начать работу с Вашим проектом, предлагаем Вам заполнить он-лайн бланк заказа на мембранные клавиатуры на нашем сайте.

Описание, возможности изготовления мембранных клавиатур

Характеристики изделия:

 Усилие нажатия клавиш (в зависимости от наличия/отсутствия тактильного эффекта)  0.05 – 10 Н  Ход клавиши (в зависимости от наличия/отсутствия тактильного эффекта)  0.1 — 1.0 мм  Ресурс нажатий клавиши  от 500 000  Габариты клавиатуры  до 500х500 мм  Рабочий диапазон температур, °С(Обращаем Ваше внимание, что указанные температурные диапазоныявляются максимальными, и просим уточнять требуемый Вам диапазон взапросе)
 -35 — +70 °С  Пыле-, влагозащищенность  IP-65  Сопротивление при замыкании контакта:       не более 150 Ом     не более 30 Ом  Сопротивление изоляции  не менее 5 Мом  Дребезг контактов  5…30 мсек  Рабочее напряжение  не более 35КВ (постоянный ток)  Рабочий ток  не более 100 мА

Типы мембранных клавиатур

Конструкция мембранной клавиатуры

Мембранные клавиатуры  пользуются в настоящее время большой популярностью. Область их применения постоянно расширяется. Постепенно они заменяют классические электромеханические и клавишные системы управления  из современных приборов и машин.  Развитие данной отрасли, обусловлено прогрессом в области электронной аппаратуры управления, которая в основном используется для коммутации и регулировки различных систем. Микроэлектроника управляется электрическими сигналами низкого энергетического уровня. Мембранные клавиатуры представляют собой чувствительный элемент малой мощности, поэтому они являются идеальными элементами управления для новой микропроцессорной электроники.

Мембранные клавиатуры могут быть выполнены на печатной плате, либо на полиэфирной пленке. Так же, существует несколько типов выполнения электрической схемы панели управления:

1. полностью пленочная клавиатура (вся электрическая схема выполняется на пленке)
2. клавиатура на гибкой печатной плате
3. клавиатура на жесткой печатной плате

Стык электрической схемы с внешними блоками монтируется путем плоского шлейфа  или гибкими проводами.

Изображение клавиш и символов нанесено на внутреннюю сторону лицевой пленки, благодаря этому, оно защищено от истирания. Цветовое оформление,  форма и расположение клавиш, электрическая схема выполняются в соответствии с требованиями клиента. Так же, по желанию возможно производство клавиш с формовкой, обеспечивающей тактильный эффект. Тактильный эффект позволяет  точно ощутить момент нажатия клавиши. Для компенсации недостаточного освещения при условиях эксплуатации, мембранные клавиатуры могут быть дополнены светодиодной подсветкой.

На обратную сторону мембранной клавиатуры, может быть  нанесен клеевой слой для фиксации на корпус прибора.

Технические характеристики клавиатур

Гибкая клавиатура — сложное сборное изделие. Верхний слой пластика – простая декоративная панель. Следующий уровень — принципиальная схема клавиатуры («разводка»), напечатанная токопроводящей краской. Под кнопками находятся токопроводящие площадки или металлические мембраны. С этого же слоя выходит шлейф, соединяющий «электрику» клавиатуры с прибором. Если не связанных с кнопками светодиодов много, то их разводка реализуется на одном слое пластика, а коммутация кнопок — на другом. Чтобы избежать самопроизвольных замыканий, между слоями прокладывается изолирующий скотч. Самый нижний слой скотча обеспечивает надежное приклеивание изделия к корпусу прибора.

Коммутируемое напряжение, В	не более 36
Коммутируемый то, мА	50
Сопротивление изоляции не менее, МОм	5
Усилие срабатывания клавиш, Н	2-8 (по согласованию)
Ход клавиши, мм	0,5-0,8 (0,2 без формовки)
Количество нажатий клавиши, раз	1 млн.
Рабочий диапазон температур, ° С	-40 — +60
Предельная влажность воздуха, %	98 при 35 ° С
Пыле-, влагозащищенность	IP — 65
Устойчивость к агрессивным средам	да
Тактильный эффект	да
Максимальный размер, мм	400 х 600
Индикаторные окна	прозрачные, с цветными светофильтрами
Цветовая гамма	в соответствии с Panton 1000