قسمت 1: مورد نیاز نقطه کلیدی برای دستگاه تست صفحه کلید Solenoid
1.1 مورد نیاز میدان مغناطیسی
برای هدایت موثر کلیدهای صفحه کلید، شیر برقی دستگاه تست صفحه کلید باید قدرت میدان مغناطیسی کافی تولید کند. نیاز میدان مغناطیسی خاص به نوع و طراحی کلیدهای صفحه کلید بستگی دارد. به طور کلی، قدرت میدان مغناطیسی باید بتواند جاذبه کافی ایجاد کند تا فشار کلید با الزامات ماشه طراحی صفحه کلید مطابقت داشته باشد. این قدرت معمولاً در محدوده ده ها تا صدها گاوس (G) است.
1.2 الزامات سرعت پاسخگویی
دستگاه تست صفحه کلید نیاز به تست سریع هر کلید دارد، بنابراین سرعت پاسخگویی سولنوئیدیس بسیار مهم است. پس از دریافت سیگنال تست، شیر برقی باید بتواند میدان مغناطیسی کافی را در مدت زمان بسیار کوتاهی برای هدایت عمل کلید ایجاد کند. زمان پاسخ معمولاً باید در سطح میلی ثانیه (ms) باشد. فشار دادن و رها کردن سریع کلیدها را می توان به طور دقیق شبیه سازی کرد و در نتیجه عملکرد کلیدهای صفحه کلید، از جمله پارامترهای آن را بدون هیچ تاخیری به طور موثر تشخیص داد.
1.3 الزامات دقت
دقت عمل سولنوئیدیس برای دقت بسیار مهم است. دستگاه تست صفحه کلید. نیاز به کنترل دقیق عمق و نیروی فشار کلید دارد. به عنوان مثال، هنگام آزمایش برخی از صفحه کلیدها با عملکردهای ماشه چند سطحی، مانند برخی از صفحه کلیدهای بازی، ممکن است کلیدها دو حالت ماشه داشته باشند: فشار سبک و فشار سنگین. شیر برقی باید بتواند این دو نیروی ماشه متفاوت را به دقت شبیه سازی کند. دقت شامل دقت موقعیت (کنترل دقت جابجایی فشار کلید) و دقت نیرو است. دقت جابجایی ممکن است در محدوده 0.1 میلی متر باشد و دقت نیرو ممکن است با توجه به استانداردهای مختلف آزمایش حدود 0.1 ± نیوتن باشد تا از دقت و قابلیت اطمینان نتایج آزمایش اطمینان حاصل شود.
1.4 الزامات ثبات
عملکرد پایدار طولانی مدت یک نیاز مهم برای شیر برقی دستگاه تست صفحه کلید است. در طول آزمایش مداوم، عملکرد شیر برقی نمی تواند به طور قابل توجهی نوسان کند. این شامل پایداری قدرت میدان مغناطیسی، پایداری سرعت پاسخ و ثبات دقت عمل است. به عنوان مثال، در آزمایش تولید صفحه کلید در مقیاس بزرگ، ممکن است نیاز باشد که شیر برقی چندین ساعت یا حتی چند روز به طور مداوم کار کند. در این مدت، اگر عملکرد آهنربای الکترومغناطیسی نوسان داشته باشد، مانند تضعیف قدرت میدان مغناطیسی یا سرعت پاسخ آهسته، نتایج آزمایش نادرست بوده و بر ارزیابی کیفیت محصول تأثیر میگذارد.
1.5 الزامات دوام
به دلیل نیاز به حرکت مکرر کلید، شیر برقی باید دوام بالایی داشته باشد. سیم پیچ های برقی داخلی و پیستون باید قادر به مقاومت در برابر تبدیل الکترومغناطیسی مکرر و استرس مکانیکی باشند. به طور کلی، شیر برقی دستگاه تست صفحه کلید باید بتواند میلیون ها چرخه عمل را تحمل کند و در این فرآیند، هیچ مشکلی که بر عملکرد تأثیر می گذارد، مانند فرسودگی سیم پیچ برقی و سایش هسته، وجود نخواهد داشت. به عنوان مثال، استفاده از سیم های لعابی با کیفیت بالا برای ساخت سیم پیچ ها می تواند مقاومت سایشی و مقاومت در برابر دمای بالا را بهبود بخشد و انتخاب یک ماده هسته مناسب (مانند مواد مغناطیسی نرم) می تواند از دست دادن پسماند و خستگی مکانیکی هسته را کاهش دهد.
قسمت 2:. ساختار شیر برقی تستر صفحه کلید
2.1 سیم پیچ برقی
- مواد سیم: معمولاً از سیم لعابی برای ساخت سیم پیچ برقی استفاده می شود. لایه ای از رنگ عایق در قسمت بیرونی سیم لعابی وجود دارد تا از اتصال کوتاه بین سیم پیچ های برقی جلوگیری کند. مواد سیم های لعابی رایج شامل مس است، زیرا مس دارای رسانایی خوبی است و می تواند به طور موثر مقاومت را کاهش دهد، در نتیجه باعث کاهش اتلاف انرژی در هنگام عبور جریان و بهبود کارایی آهنربای الکتریکی می شود.
- طراحی چرخش: تعداد چرخش ها کلیدی است که بر قدرت میدان مغناطیسی شیر برقی لوله ای برای شیر برقی دستگاه تست صفحه کلید تأثیر می گذارد. هر چه تعداد چرخش بیشتر باشد، قدرت میدان مغناطیسی تولید شده تحت جریان یکسان بیشتر می شود. با این حال، چرخش های زیاد نیز باعث افزایش مقاومت سیم پیچ می شود که منجر به مشکلات گرمایشی می شود. بنابراین، طراحی معقول تعداد دورها با توجه به قدرت میدان مغناطیسی مورد نیاز و شرایط منبع تغذیه بسیار مهم است. به عنوان مثال، برای یک دستگاه تست صفحه کلید که به شدت میدان مغناطیسی بیشتری نیاز دارد، تعداد چرخش ها ممکن است بین صدها تا هزاران باشد.
- شکل سیم پیچ برقی: سیم پیچ برقی معمولاً روی یک قاب مناسب پیچیده می شود و شکل آن معمولاً استوانه ای است. این شکل برای تمرکز و توزیع یکنواخت میدان مغناطیسی مساعد است، به طوری که هنگام رانندگی با کلیدهای صفحه کلید، میدان مغناطیسی می تواند به طور موثرتری بر روی اجزای محرک کلیدها عمل کند.
2.2 پیستون برقی
- Plungermaterial: Plungeris جزء مهم شیر برقی است و وظیفه اصلی آن افزایش میدان مغناطیسی است. به طور کلی، مواد مغناطیسی نرم مانند فولاد کربن خالص الکتریکی و ورق های فولاد سیلیکونی انتخاب می شوند. نفوذپذیری مغناطیسی بالای مواد مغناطیسی نرم میتواند عبور میدان مغناطیسی از هسته را آسانتر کند و در نتیجه قدرت میدان مغناطیسی آهنربای الکتریکی را افزایش دهد. با در نظر گرفتن ورق های فولادی سیلیکونی به عنوان مثال، این یک ورق فولادی آلیاژی حاوی سیلیکون است. به دلیل افزودن سیلیکون، تلفات پسماند و تلفات جریان گردابی هسته کاهش مییابد و کارایی آهنربای الکتریکی بهبود مییابد.
- شکل پیستونی: شکل هسته معمولاً با سیم پیچ برقی مطابقت دارد و بیشتر لوله ای است. در برخی از طرح ها، یک قسمت بیرون زده در یک انتهای پیستون وجود دارد که برای تماس مستقیم یا نزدیک شدن به اجزای محرک کلیدهای صفحه کلید استفاده می شود تا نیروی میدان مغناطیسی را بهتر به کلیدها منتقل کرده و عمل کلید را هدایت کند.
2.3 مسکن
- انتخاب مواد: محفظه دستگاه تست صفحه کلید Solenoid عمدتا از سیم پیچ داخلی و هسته آهنی محافظت می کند و همچنین می تواند نقش محافظ الکترومغناطیسی خاصی را ایفا کند. معمولاً از مواد فلزی مانند فولاد ضد زنگ یا فولاد کربنی استفاده می شود. محفظه فولاد کربنی دارای استحکام و مقاومت در برابر خوردگی بالاتری است و می تواند با محیط های مختلف آزمایش سازگار شود.
- طراحی سازه: طراحی ساختاری پوسته باید راحتی نصب و اتلاف گرما را در نظر بگیرد. معمولاً سوراخها یا شکافهایی برای نصب آهنربای الکتریکی در موقعیت مربوطه تستر صفحه کلید وجود دارد. در عین حال، پوسته ممکن است با پره های دفع گرما یا سوراخ های تهویه طراحی شود تا گرمای تولید شده توسط سیم پیچ در حین کار را تسهیل کند تا از بین برود و از آسیب به آهنربای الکتریکی به دلیل گرمای بیش از حد جلوگیری کند.
بخش 3: عملکرد شیر برقی دستگاه تست صفحه کلید عمدتا بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی است.
3.1.اصل الکترومغناطیسی پایه
هنگامی که جریان از سیم پیچ برقی شیر برقی عبور می کند، طبق قانون آمپر (که قانون پیچ سمت راست نیز نامیده می شود)، یک میدان مغناطیسی در اطراف آهنربای الکتریکی ایجاد می شود. اگر سیم پیچ برقی به دور هسته آهنی پیچیده شود، از آنجایی که هسته آهنی یک ماده مغناطیسی نرم با نفوذپذیری مغناطیسی بالا است، خطوط میدان مغناطیسی در داخل و اطراف هسته آهنی متمرکز شده و باعث مغناطیسی شدن هسته آهنی می شود. در این زمان، هسته آهنی مانند یک آهنربای قوی است که یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند.
3.2. به عنوان مثال، با در نظر گرفتن یک شیر برقی ساده لولهای، زمانی که جریان به یک انتهای سیمپیچ برقی میرود، طبق قانون پیچ سمت راست، سیمپیچ را با چهار انگشت که جهت جریان را نشان میدهند، نگه دارید و جهتی که با انگشت شست نشان داده میشود، قطب شمال میدان مغناطیسی است. شدت میدان مغناطیسی به اندازه جریان و تعداد چرخش های سیم پیچ بستگی دارد. این رابطه را می توان با قانون Biot-Savart توصیف کرد. تا حد معینی، هرچه جریان بزرگتر و چرخش بیشتر باشد، قدرت میدان مغناطیسی بیشتر است.
3.3 فرآیند رانندگی کلیدهای صفحه کلید
3.3.1. در دستگاه تست صفحه کلید، زمانی که شیر برقی دستگاه تست کیبورد برق میگیرد، میدان مغناطیسی ایجاد میشود که بخشهای فلزی کلیدهای صفحه کلید (مانند شفت کلید یا ترکش فلزی و غیره) را جذب میکند. برای صفحه کلیدهای مکانیکی، شفت کلید معمولاً شامل قطعات فلزی است و میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آهنربای الکتریکی شفت را جذب می کند تا به سمت پایین حرکت کند و در نتیجه عملکرد کلید فشرده شده را شبیه سازی می کند.
3.3.2. با در نظر گرفتن صفحه کلید مکانیکی مشترک با محور آبی به عنوان مثال، نیروی میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهنربای الکتریکی بر روی قسمت فلزی محور آبی اثر میکند، بر نیروی کشسانی و اصطکاک محور غلبه میکند، باعث میشود محور به سمت پایین حرکت کند، مدار داخل صفحهکلید را فعال میکند و سیگنال فشار دادن کلید را تولید میکند. هنگامی که آهنربای الکتریکی خاموش می شود، میدان مغناطیسی ناپدید می شود و محور کلید تحت تأثیر نیروی کشسانی خود (مانند نیروی کشسان فنر) به موقعیت اولیه خود باز می گردد و عمل رهاسازی کلید را شبیه سازی می کند.
3.3.3 کنترل سیگنال و فرآیند تست
- سیستم کنترل در تستر صفحه کلید، زمان روشن و خاموش شدن آهنربای الکتریکی را برای شبیه سازی حالت های مختلف عملکرد کلید، مانند فشار کوتاه، فشار طولانی، و غیره کنترل می کند. با تشخیص اینکه آیا صفحه کلید می تواند به درستی سیگنال های الکتریکی (از طریق مدار و رابط صفحه کلید) تحت این عملیات کلید شبیه سازی شده تولید کند، عملکرد کلیدهای صفحه کلید را می توان آزمایش کرد.