1. rész: A billentyűzetvizsgáló mágnesszelep főbb követelményei
1.1 Mágneses tér követelményei
A billentyűzet billentyűinek hatékony működtetéséhez a billentyűzetvizsgáló eszközök mágneses szolenoidjainak elegendő mágneses térerősséget kell létrehozniuk. A konkrét mágneses térerősségi követelmények a billentyűzet billentyűinek típusától és kialakításától függenek. Általánosságban elmondható, hogy a mágneses térerősségnek képesnek kell lennie elegendő vonzerő létrehozására ahhoz, hogy a billentyűleütés megfeleljen a billentyűzet kialakításának triggerkövetelményeinek. Ez az erősség általában tíz-száz Gauss (G) tartományban van.
1.2 Válaszsebességre vonatkozó követelmények
A billentyűzet tesztelő eszközének minden egyes billentyűt gyorsan kell tesztelnie, ezért a szolenoid válaszideje kulcsfontosságú. A tesztjel vétele után a szolenoidnak nagyon rövid idő alatt képesnek kell lennie elegendő mágneses mező létrehozására a billentyű lenyomásához. A válaszidőnek általában milliszekundum (ms) szinten kell lennie. A billentyűk gyors lenyomása és elengedése pontosan szimulálható, ezáltal hatékonyan érzékelhető a billentyűzet billentyűinek teljesítménye, beleértve azok paramétereit is, késedelem nélkül.
1.3 Pontossági követelmények
A szolenoid működési pontossága kulcsfontosságú a billentyűzet tesztelő eszköz pontosságához. Pontosan szabályoznia kell a billentyűleütés mélységét és erejét. Például egyes többszintű triggerfunkcióval rendelkező billentyűzetek, például egyes játékbillentyűzetek tesztelésekor a billentyűknek két triggermódjuk lehet: enyhe lenyomás és erős lenyomás. A szolenoidnak képesnek kell lennie e két különböző triggererő pontos szimulálására. A pontosság magában foglalja a pozíciópontosságot (a billentyűleütés elmozdulási pontosságának szabályozása) és az erőpontosságot. Az elmozdulási pontosságnak 0,1 mm-en belül kell lennie, az erőpontosság pedig ±0,1 N körül lehet a különböző vizsgálati szabványok szerint a teszteredmények pontosságának és megbízhatóságának biztosítása érdekében.
1.4 Stabilitási követelmények
A billentyűzetvizsgáló eszköz mágnestekercsének fontos követelménye a hosszú távú, stabil működés. A folyamatos tesztelés során a mágnestekercs teljesítménye nem ingadozhat jelentősen. Ez magában foglalja a mágneses térerősség stabilitását, a válaszsebesség stabilitását és a működési pontosság stabilitását. Például nagyméretű billentyűzetgyártás tesztelése során a mágnestekercsnek több órán vagy akár napokon keresztül folyamatosan működnie kell. Ha ebben az időszakban az elektromágnes teljesítménye ingadozik, például a mágneses térerősség gyengülése vagy a lassú válaszsebesség miatt, a teszteredmények pontatlanok lesznek, ami befolyásolja a termékminőség értékelését.
1.5 Tartóssági követelmények
Mivel a billentyűműveleteket gyakran kell működtetni, a mágnesszelepnek nagy tartóssággal kell rendelkeznie. A belső mágnesszelep tekercseknek és dugattyúnak képesnek kell lenniük ellenállni a gyakori elektromágneses átalakításoknak és a mechanikai igénybevételnek. Általánosságban elmondható, hogy a billentyűzetvizsgáló eszköz mágnesszelepének képesnek kell lennie arra, hogy több millió működési ciklust kibírjon, és ebben a folyamatban nem lesznek olyan problémák, amelyek befolyásolják a teljesítményt, mint például a mágnesszelep tekercsének kiégése és a mag kopása. Például a tekercsek gyártásához használt kiváló minőségű zománcozott huzal javíthatja kopásállóságukat és magas hőmérséklettel szembeni ellenállásukat, a megfelelő maganyag (például lágymágneses anyag) kiválasztása pedig csökkentheti a mag hiszterézisveszteségét és mechanikai kifáradását.
2. rész: A billentyűzetvizsgáló mágnesszelep felépítése
2.1 Mágnesszelep tekercs
- Vezeték anyaga: A mágnestekercsek gyártásához általában zománcozott huzalt használnak. A zománcozott huzal külső oldalán egy szigetelőfesték réteg található, amely megakadályozza a mágnestekercsek közötti rövidzárlatot. A zománcozott huzalok gyakori anyagai közé tartozik a réz, mivel a réz jó vezetőképességgel rendelkezik, és hatékonyan csökkentheti az ellenállást, ezáltal csökkentve az energiaveszteséget az áram áthaladásakor, és javítva az elektromágnes hatékonyságát.
- Menetek száma: A menetek száma kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a billentyűzetvizsgáló eszköz szolenoidjának csőszerű mágnestekercsének mágneses térerősségét. Minél több menet van, annál nagyobb a mágneses térerősség ugyanazon áramerősség mellett. A túl sok menet azonban növeli a tekercs ellenállását, ami melegedési problémákhoz vezet. Ezért nagyon fontos a menetek számát a szükséges mágneses térerősség és a tápellátási feltételek szerint ésszerűen megtervezni. Például egy olyan billentyűzetvizsgáló eszköz szolenoidjának esetében, amely nagyobb mágneses térerősséget igényel, a menetek száma több száz és ezer között lehet.
- Mágnestekercs alakja: A mágnestekercs általában egy megfelelő keretre van feltekercselve, és alakja általában hengeres. Ez a forma elősegíti a mágneses mező koncentrációját és egyenletes eloszlását, így a billentyűzet billentyűinek megnyomásakor a mágneses mező hatékonyabban tud hatni a billentyűk meghajtó alkatrészeire.
2.2 Mágnesszelep dugattyú
- Dugattyú anyaga: A dugattyú a mágnesszelep fontos alkotóeleme, fő funkciója a mágneses tér erősítése. Általában lágymágneses anyagokat, például elektromos tisztaságú szénacélt és szilíciumacél lemezeket választanak. A lágymágneses anyagok nagy mágneses permeabilitása megkönnyítheti a mágneses tér áthaladását a magon, ezáltal növelve az elektromágnes mágneses térerősségét. Példaként a szilíciumacél lemezeket tekintve, ezek szilíciumot tartalmazó ötvözött acéllemezek. A szilícium hozzáadása miatt csökken a mag hiszterézisvesztesége és örvényáram-vesztesége, és javul az elektromágnes hatásfoka.
- Dugattyú alakja: A mag alakja általában megegyezik a mágnestekercs alakjával, és többnyire cső alakú. Egyes kivitelekben a dugattyú egyik végén egy kiálló rész található, amely közvetlenül érintkezik a billentyűzet billentyűinek meghajtó alkatrészeivel, vagy megközelíti azokat, hogy jobban átadja a mágneses tér erejét a billentyűknek, és ezáltal előidézze a billentyűk működését.
2.3 Lakhatás
- Anyagválasztás: A billentyűzetvizsgáló eszköz szolenoidjának háza elsősorban a belső tekercset és a vasmagot védi, és elektromágneses árnyékolási szerepet is betölthet. Általában fém anyagokat, például rozsdamentes acélt vagy szénacélt használnak. A szénacél ház nagyobb szilárdságú és korrózióállóságú, és alkalmazkodik a különböző tesztkörnyezetekhez.
- Szerkezeti kialakítás: A héj szerkezeti kialakításának figyelembe kell vennie a könnyű telepítést és a hőelvezetést. Általában rögzítőfuratok vagy rések vannak, amelyek megkönnyítik az elektromágnes rögzítését a billentyűzet teszter megfelelő pozíciójához. Ugyanakkor a héj hőelvezető bordákkal vagy szellőzőnyílásokkal is kialakítható, hogy elősegítsék a tekercs működése során keletkező hő elvezetését, és megakadályozzák az elektromágnes túlmelegedés miatti károsodását.
3. rész: A billentyűzetvizsgáló eszköz mágnestekercsének működése főként az elektromágneses indukció elvén alapul.
3.1. Az elektromágneses elmélet alapjai
Amikor az áram áthalad a mágnesszelep tekercsén, az Ampere törvénye (más néven jobbmenetes csavar törvénye) szerint mágneses mező keletkezik az elektromágnes körül. Ha a mágnesszelep tekercset a vasmag köré tekercseljük, mivel a vasmag egy nagy mágneses permeabilitású, lágy mágneses anyag, a mágneses mező vonalak a vasmag belsejében és körülötte koncentrálódnak, ami a vasmag mágnesesedését okozza. Ekkor a vasmag olyan, mint egy erős mágnes, erős mágneses mezőt generál.
3.2. Vegyünk például egy egyszerű cső alakú mágnestekercset példaként. Amikor az áram a mágnestekercs egyik végébe folyik, a jobbmenetes szabály szerint négy ujjal fogjuk meg a tekercset az áram irányába mutatva, a hüvelykujj által mutatott irány a mágneses tér északi pólusa. A mágneses tér erőssége összefügg az áram nagyságával és a tekercs meneteinek számával. Az összefüggés a Biot-Savart törvényével írható le. Bizonyos mértékig minél nagyobb az áram és minél több menet van, annál nagyobb a mágneses tér erőssége.
3.3 A billentyűzet billentyűinek működtetési folyamata
3.3.1. A billentyűzetvizsgáló eszközben, amikor a billentyűzetvizsgáló eszköz mágnestekercse gerjesztődik, mágneses mező keletkezik, amely vonzza a billentyűzet billentyűinek fém részeit (például a billentyű szárát vagy fém repeszeket stb.). Mechanikus billentyűzetek esetén a billentyű szár általában fém alkatrészeket tartalmaz, és az elektromágnes által generált mágneses mező vonzza a szárat, így az lefelé mozog, ezáltal szimulálva a billentyű lenyomásának működését.
3.3.2. Vegyük például a hagyományos kék tengelyű mechanikus billentyűzetet. Az elektromágnes által generált mágneses térerő a kék tengely fém részére hat, legyőzi a tengely rugalmas erejét és súrlódását, aminek következtében a tengely lefelé mozdul, beindítja a billentyűzet belsejében lévő áramkört, és billentyűleütési jelet generál. Amikor az elektromágnes kikapcsol, a mágneses tér eltűnik, és a billentyűtengely saját rugalmas erejének (például a rugó rugalmas erejének) hatására visszatér eredeti helyzetébe, szimulálva a billentyű elengedését.
3.3.3 Jelvezérlés és tesztelési folyamat
- A billentyűzettesztelő vezérlőrendszere szabályozza az elektromágnes be- és kikapcsolási idejét, hogy szimulálja a különböző billentyűleütési módokat, például a rövid lenyomást, a hosszú lenyomást stb. Azzal, hogy érzékeli, hogy a billentyűzet megfelelően képes-e elektromos jeleket generálni (a billentyűzet áramkörén és interfészén keresztül) ezen szimulált billentyűleütések során, tesztelhető a billentyűzetbillentyűk működése.
