Dio 1: Ključni zahtjev za solenoid uređaja za ispitivanje tipkovnice
1.1 Zahtjevi za magnetsko polje
Kako bi učinkovito pokretali tipke na tipkovnici, solenoidi uređaja za testiranje tipkovnice moraju generirati dovoljnu jakost magnetskog polja. Specifični zahtjevi za jakost magnetskog polja ovise o vrsti i dizajnu tipki na tipkovnici. Općenito govoreći, jakost magnetskog polja trebala bi biti u stanju generirati dovoljnu privlačnost tako da hod pritiska tipke zadovoljava zahtjeve okidanja dizajna tipkovnice. Ova jakost je obično u rasponu od desetaka do stotina Gaussa (G).
1.2 Zahtjevi za brzinu odziva
Uređaj za testiranje tipkovnice mora brzo testirati svaku tipku, stoga je brzina odziva solenoida ključna. Nakon primanja testnog signala, solenoid bi trebao biti u stanju generirati dovoljno magnetskog polja u vrlo kratkom vremenu za pokretanje djelovanja tipke. Vrijeme odziva obično se mora nalaziti na razini milisekunde (ms). Brzo pritiskanje i otpuštanje tipki može se točno simulirati, čime se učinkovito detektiraju performanse tipki na tipkovnici, uključujući njihove parametre, bez ikakvog kašnjenja.
1.3 Zahtjevi za točnost
Točnost djelovanja solenoida ključna je za preciznost uređaja za testiranje tipkovnice. Potrebno je precizno kontrolirati dubinu i silu pritiska tipke. Na primjer, prilikom testiranja nekih tipkovnica s višerazinskim funkcijama okidanja, kao što su neke igraće tipkovnice, tipke mogu imati dva načina okidanja: lagani pritisak i jaki pritisak. Solenoid mora biti u stanju precizno simulirati ove dvije različite sile okidanja. Točnost uključuje točnost položaja (kontrola točnosti pomaka pritiska tipke) i točnost sile. Točnost pomaka može biti unutar 0,1 mm, a točnost sile može biti oko ±0,1 N prema različitim standardima ispitivanja kako bi se osigurala točnost i pouzdanost rezultata ispitivanja.
1.4 Zahtjevi za stabilnost
Dugoročni stabilan rad važan je zahtjev za solenoid uređaja za testiranje tipkovnice. Tijekom kontinuiranog ispitivanja, performanse solenoida ne smiju značajno fluktuirati. To uključuje stabilnost jakosti magnetskog polja, stabilnost brzine odziva i stabilnost točnosti djelovanja. Na primjer, kod ispitivanja proizvodnje tipkovnice velikih razmjera, solenoid može morati raditi kontinuirano nekoliko sati ili čak dana. Tijekom tog razdoblja, ako performanse elektromagneta fluktuiraju, poput slabljenja jakosti magnetskog polja ili spore brzine odziva, rezultati ispitivanja bit će netočni, što će utjecati na procjenu kvalitete proizvoda.
1.5 Zahtjevi za trajnost
Zbog potrebe za čestim aktiviranjem tipke, solenoid mora imati visoku izdržljivost. Unutarnje zavojnice solenoida i klip moraju biti u stanju izdržati česte elektromagnetske pretvorbe i mehanička naprezanja. Općenito govoreći, solenoid uređaja za testiranje tipkovnice mora biti u stanju izdržati milijune ciklusa djelovanja, a u tom procesu neće biti problema koji utječu na performanse, poput izgaranja zavojnice solenoida i trošenja jezgre. Na primjer, korištenje visokokvalitetne emajlirane žice za izradu zavojnica može poboljšati njihovu otpornost na habanje i otpornost na visoke temperature, a odabir prikladnog materijala jezgre (kao što je meki magnetski materijal) može smanjiti gubitak histereze i mehanički umor jezgre.
Dio 2: Struktura solenoida testera tipkovnice
2.1 Solenoidna zavojnica
- Materijal žice: Za izradu zavojnice solenoida obično se koristi emajlirana žica. Na vanjskoj strani emajlirane žice nalazi se sloj izolacijske boje kako bi se spriječili kratki spojevi između zavojnica solenoida. Uobičajeni materijali emajlirane žice uključuju bakar, jer bakar ima dobru vodljivost i može učinkovito smanjiti otpor, čime se smanjuje gubitak energije pri prolasku struje i poboljšava učinkovitost elektromagneta.
- Dizajn zavoja: Broj zavoja ključan je faktor koji utječe na jakost magnetskog polja cjevastog solenoida za ispitivanje tipkovnice. Što je više zavoja, to je veća jakost magnetskog polja generirana pod istom strujom. Međutim, previše zavoja također će povećati otpor zavojnice, što dovodi do problema s zagrijavanjem. Stoga je vrlo važno razumno dizajnirati broj zavoja prema potrebnoj jakosti magnetskog polja i uvjetima napajanja. Na primjer, za solenoid uređaja za ispitivanje tipkovnice koji zahtijeva veću jakost magnetskog polja, broj zavoja može biti između stotina i tisuća.
- Oblik solenoidne zavojnice: Solenoidna zavojnica je obično namotana na odgovarajući okvir, a oblik je obično cilindričan. Ovaj oblik pogoduje koncentraciji i ravnomjernoj raspodjeli magnetskog polja, tako da prilikom pokretanja tipki na tipkovnici magnetsko polje može učinkovitije djelovati na pogonske komponente tipki.
2.2 Solenoidni klip
- Materijal klipa: Klip je važna komponenta solenoida, a njegova glavna funkcija je pojačanje magnetskog polja. Općenito se odabiru meki magnetski materijali poput čistog ugljičnog čelika za elektrotehniku i silicijskih čeličnih limova. Visoka magnetska permeabilnost mekih magnetskih materijala može olakšati prolaz magnetskog polja kroz jezgru, čime se povećava jakost magnetskog polja elektromagneta. Uzimajući silicijske čelične limove kao primjer, to je lim od legiranog čelika koji sadrži silicij. Zbog dodatka silicija, smanjuju se gubici histereze i vrtložnih struja jezgre, a poboljšava se učinkovitost elektromagneta.
- Oblik klipa: Oblik jezgre obično odgovara zavojnici solenoida i uglavnom je cjevast. U nekim izvedbama na jednom kraju klipa nalazi se izbočeni dio koji se koristi za izravan kontakt ili približavanje pogonskim komponentama tipki na tipkovnici, kako bi se bolje prenijela sila magnetskog polja na tipke i pokrenulo djelovanje tipke.
2.3 Stanovanje
- Odabir materijala: Kućište solenoida uređaja za ispitivanje tipkovnice uglavnom štiti unutarnju zavojnicu i željeznu jezgru, a može igrati i određenu ulogu elektromagnetskog oklopa. Obično se koriste metalni materijali poput nehrđajućeg čelika ili ugljičnog čelika. Kućište od ugljičnog čelika ima veću čvrstoću i otpornost na koroziju te se može prilagoditi različitim ispitnim okruženjima.
- Strukturni dizajn: Strukturni dizajn kućišta treba uzeti u obzir praktičnost ugradnje i odvođenje topline. Obično postoje rupe ili utori za montažu kako bi se olakšalo pričvršćivanje elektromagneta na odgovarajući položaj testera tipkovnice. Istovremeno, kućište može biti dizajnirano s rebrima za odvođenje topline ili ventilacijskim otvorima kako bi se olakšalo odvođenje topline koju stvara zavojnica tijekom rada i spriječilo oštećenje elektromagneta zbog pregrijavanja.
Dio 3: Rad solenoida uređaja za testiranje tipkovnice uglavnom se temelji na principu elektromagnetske indukcije.
3.1. Osnovni elektromagnetski princip
Kada struja prolazi kroz zavojnicu solenoida, prema Amperovom zakonu (također nazvanom zakon desnog vijka), oko elektromagneta će se generirati magnetsko polje. Ako je zavojnica solenoida namotana oko željezne jezgre, budući da je željezna jezgra mekani magnetski materijal s visokom magnetskom permeabilnošću, linije magnetskog polja bit će koncentrirane unutar i oko željezne jezgre, uzrokujući magnetizaciju željezne jezgre. U ovom trenutku, željezna jezgra je poput jakog magneta, generirajući jako magnetsko polje.
3.2. Na primjer, uzimajući jednostavan cjevasti solenoid kao primjer, kada struja teče u jedan kraj zavojnice solenoida, prema pravilu desnog vijka, držite zavojnicu s četiri prsta usmjerena u smjeru struje, a smjer koji pokazuje palac je sjeverni pol magnetskog polja. Jačina magnetskog polja povezana je s veličinom struje i brojem zavoja zavojnice. Odnos se može opisati Biot-Savartovim zakonom. Do određene mjere, što je veća struja i više zavoja, to je veća jakost magnetskog polja.
3.3 Postupak upravljanja tipkama na tipkovnici
3.3.1. U uređaju za testiranje tipkovnice, kada se solenoid uređaja za testiranje tipkovnice napaja, generira se magnetsko polje koje će privući metalne dijelove tipki na tipkovnici (poput osovine tipke ili metalnih šrapnela itd.). Kod mehaničkih tipkovnica, osovina tipke obično sadrži metalne dijelove, a magnetsko polje koje generira elektromagnet privući će osovinu da se pomiče prema dolje, simulirajući time djelovanje pritiska tipke.
3.3.2. Uzimajući za primjer uobičajenu mehaničku tipkovnicu s plavom osi, sila magnetskog polja koju generira elektromagnet djeluje na metalni dio plave osi, prevladavajući elastičnu silu i trenje osi, uzrokujući pomicanje osi prema dolje, aktivirajući strujni krug unutar tipkovnice i generirajući signal pritiska tipke. Kada se elektromagnet isključi, magnetsko polje nestaje, a os tipke vraća se u prvobitni položaj pod djelovanjem vlastite elastične sile (kao što je elastična sila opruge), simulirajući radnju otpuštanja tipke.
3.3.3 Postupak upravljanja signalom i ispitivanja
- Upravljački sustav u testeru tipkovnice kontrolira vrijeme uključivanja i isključivanja elektromagneta kako bi simulirao različite načine rada tipki, kao što su kratki pritisak, dugi pritisak itd. Otkrivanjem može li tipkovnica ispravno generirati električne signale (putem strujnog kruga i sučelja tipkovnice) pod ovim simuliranim radnjama tipki, može se testirati funkcija tipki na tipkovnici.
