Part 1: Requisits de punts clau per al solenoide del dispositiu de prova de teclat
1.1 Requisits del camp magnètic
Per tal d'accionar eficaçment les tecles del teclat, els solenoides del dispositiu de prova del teclat han de generar una intensitat de camp magnètic suficient. Els requisits específics d'intensitat del camp magnètic depenen del tipus i el disseny de les tecles del teclat. En general, la intensitat del camp magnètic hauria de ser capaç de generar una atracció suficient perquè la pulsació de la tecla compleixi els requisits de disparador del disseny del teclat. Aquesta intensitat sol estar en el rang de desenes a centenars de Gauss (G).
1.2 Requisits de velocitat de resposta
El dispositiu de prova del teclat ha de provar cada tecla ràpidament, per la qual cosa la velocitat de resposta del solenoide és crucial. Després de rebre el senyal de prova, el solenoide ha de ser capaç de generar un camp magnètic suficient en molt poc temps per impulsar l'acció de la tecla. Normalment, el temps de resposta ha de ser del nivell de mil·lisegons (ms). La ràpida pulsació i alliberament de les tecles es pot simular amb precisió, detectant així eficaçment el rendiment de les tecles del teclat, inclosos els seus paràmetres, sense cap retard.
1.3 Requisits de precisió
La precisió de l'acció del solenoide és crucial per a la precisió del dispositiu de prova del teclat. Ha de controlar amb precisió la profunditat i la força de la pulsació de les tecles. Per exemple, quan es proven alguns teclats amb funcions de disparador multinivell, com ara alguns teclats de jocs, les tecles poden tenir dos modes de disparador: pulsació lleugera i pulsació forta. El solenoide ha de ser capaç de simular amb precisió aquestes dues forces de disparador diferents. La precisió inclou la precisió de la posició (control de la precisió del desplaçament de la pulsació de les tecles) i la precisió de la força. La precisió del desplaçament pot ser necessària per ser de 0,1 mm i la precisió de la força pot ser d'uns ±0,1 N segons diferents estàndards de prova per garantir la precisió i la fiabilitat dels resultats de la prova.
1.4 Requisits d'estabilitat
Un funcionament estable a llarg termini és un requisit important per al solenoide del dispositiu de prova de teclat. Durant la prova contínua, el rendiment del solenoide no pot fluctuar significativament. Això inclou l'estabilitat de la intensitat del camp magnètic, l'estabilitat de la velocitat de resposta i l'estabilitat de la precisió de l'acció. Per exemple, en proves de producció de teclat a gran escala, el solenoide pot haver de funcionar contínuament durant diverses hores o fins i tot dies. Durant aquest període, si el rendiment de l'electroimant fluctua, com ara l'afebliment de la intensitat del camp magnètic o la velocitat de resposta lenta, els resultats de la prova seran inexactes, cosa que afectarà l'avaluació de la qualitat del producte.
1.5 Requisits de durabilitat
A causa de la necessitat d'accionar freqüentment l'acció de la tecla, el solenoide ha de tenir una alta durabilitat. Les bobines internes del solenoide i l'èmbol han de ser capaços de suportar conversions electromagnètiques freqüents i estrès mecànic. En general, els solenoides del dispositiu de prova de teclat han de ser capaços de suportar milions de cicles d'acció, i en aquest procés, no hi haurà problemes que afectin el rendiment, com ara la cremada de la bobina del solenoide i el desgast del nucli. Per exemple, l'ús de filferro esmaltat d'alta qualitat per fabricar bobines pot millorar la seva resistència al desgast i a les altes temperatures, i l'elecció d'un material de nucli adequat (com ara un material magnètic tou) pot reduir la pèrdua per histèresi i la fatiga mecànica del nucli.
Part 2: Estructura del solenoide del provador de teclat
2.1 Bobina de solenoide
- Material del cable: Normalment s'utilitza cable esmaltat per fabricar la bobina del solenoide. Hi ha una capa de pintura aïllant a l'exterior del cable esmaltat per evitar curtcircuits entre les bobines del solenoide. Els materials comuns de cable esmaltat inclouen el coure, perquè el coure té bona conductivitat i pot reduir eficaçment la resistència, reduint així la pèrdua d'energia en passar el corrent i millorant l'eficiència de l'electroimant.
- Disseny de voltes: El nombre de voltes és la clau que afecta la intensitat del camp magnètic del solenoide tubular per al solenoide del dispositiu de prova de teclat. Com més voltes hi hagi, més gran serà la intensitat del camp magnètic generada sota el mateix corrent. Tanmateix, massa voltes també augmentaran la resistència de la bobina, cosa que provocarà problemes d'escalfament. Per tant, és molt important dissenyar raonablement el nombre de voltes segons la intensitat del camp magnètic requerida i les condicions de subministrament d'energia. Per exemple, per a un solenoide del dispositiu de prova de teclat que requereixi una intensitat de camp magnètic més alta, el nombre de voltes pot estar entre centenars i milers.
- Forma de la bobina del solenoide: La bobina del solenoide generalment s'enrotlla sobre un marc adequat i la forma sol ser cilíndrica. Aquesta forma afavoreix la concentració i la distribució uniforme del camp magnètic, de manera que quan s'accionen les tecles del teclat, el camp magnètic pot actuar de manera més eficaç sobre els components d'accionament de les tecles.
2.2 Èmbol solenoide
- Material de l'èmbol: L'èmbol és un component important del solenoide i la seva funció principal és millorar el camp magnètic. Generalment, es seleccionen materials magnètics tous com l'acer al carboni pur elèctric i les làmines d'acer al silici. L'alta permeabilitat magnètica dels materials magnètics tous pot facilitar que el camp magnètic passi a través del nucli, augmentant així la força del camp magnètic de l'electroimant. Prenent com a exemple les làmines d'acer al silici, és una làmina d'acer d'aliatge que conté silici. A causa de l'addició de silici, es redueix la pèrdua per histèresi i la pèrdua per corrents de Foucault del nucli i es millora l'eficiència de l'electroimant.
- Forma de l'èmbol: La forma del nucli sol coincidir amb la de la bobina del solenoide i és majoritàriament tubular. En alguns dissenys, hi ha una part que sobresurt en un extrem de l'èmbol, que s'utilitza per contactar directament o apropar-se als components d'accionament de les tecles del teclat, per tal de transmetre millor la força del camp magnètic a les tecles i impulsar l'acció de la tecla.
2.3 Habitatge
- Selecció de materials: La carcassa del dispositiu de prova de teclat Solenoid protegeix principalment la bobina interna i el nucli de ferro, i també pot tenir un cert paper de blindatge electromagnètic. Normalment s'utilitzen materials metàl·lics com l'acer inoxidable o l'acer al carboni. La carcassa d'acer al carboni té una major resistència i resistència a la corrosió, i es pot adaptar a diferents entorns de prova.
- Disseny estructural: El disseny estructural de la carcassa ha de tenir en compte la comoditat d'instal·lació i la dissipació de calor. Normalment hi ha forats o ranures de muntatge per facilitar la fixació de l'electroimant a la posició corresponent del provador de teclat. Al mateix temps, la carcassa pot estar dissenyada amb aletes de dissipació de calor o forats de ventilació per facilitar la dissipació de la calor generada per la bobina durant el funcionament i evitar danys a l'electroimant a causa del sobreescalfament.
Part 3: El funcionament del solenoide del dispositiu de prova de teclat es basa principalment en el principi de la inducció electromagnètica.
3.1. Principi electromagnètic bàsic
Quan el corrent passa a través de la bobina del solenoide, segons la llei d'Ampere (també anomenada llei del cargol dret), es generarà un camp magnètic al voltant de l'electroimant. Si la bobina del solenoide s'enrotlla al voltant del nucli de ferro, com que el nucli de ferro és un material magnètic tou amb una alta permeabilitat magnètica, les línies de camp magnètic es concentraran dins i al voltant del nucli de ferro, cosa que farà que el nucli de ferro es magnetitzi. En aquest moment, el nucli de ferro és com un imant fort, generant un fort camp magnètic.
3.2. Per exemple, prenent un solenoide tubular simple com a exemple, quan el corrent flueix cap a un extrem de la bobina del solenoide, segons la regla del cargol dret, subjecteu la bobina amb quatre dits apuntant en la direcció del corrent, i la direcció assenyalada pel polze és el pol nord del camp magnètic. La força del camp magnètic està relacionada amb la mida del corrent i el nombre de voltes de la bobina. La relació es pot descriure mitjançant la llei de Biot-Savart. Fins a cert punt, com més gran sigui el corrent i més voltes, més gran serà la força del camp magnètic.
3.3 Procés d'accionament de les tecles del teclat
3.3.1. En un dispositiu de prova de teclat, quan s'activa el solenoide del dispositiu de prova de teclat, es genera un camp magnètic que atraurà les parts metàl·liques de les tecles del teclat (com ara l'eix de la tecla o la metralla metàl·lica, etc.). En els teclats mecànics, l'eix de la tecla sol contenir parts metàl·liques, i el camp magnètic generat per l'electroimant atraurà l'eix perquè es mogui cap avall, simulant així l'acció de prémer la tecla.
3.3.2. Prenent com a exemple el teclat mecànic d'eix blau comú, la força del camp magnètic generada per l'electroimant actua sobre la part metàl·lica de l'eix blau, superant la força elàstica i la fricció de l'eix, fent que l'eix es mogui cap avall, activant el circuit dins del teclat i generant un senyal de pressió de tecla. Quan l'electroimant s'apaga, el camp magnètic desapareix i l'eix de la tecla torna a la seva posició original sota l'acció de la seva pròpia força elàstica (com ara la força elàstica de la molla), simulant l'acció d'alliberar la tecla.
3.3.3 Control de senyals i procés de prova
- El sistema de control del provador de teclat controla el temps d'encesa i apagada de l'electroimant per simular diferents modes d'operació de les tecles, com ara una pulsació curta, una pulsació llarga, etc. En detectar si el teclat pot generar correctament senyals elèctrics (a través del circuit i la interfície del teclat) sota aquestes operacions de tecles simulades, es pot provar la funció de les tecles del teclat.
