1 dalis. Pagrindiniai klaviatūros testavimo įrenginio solenoidui keliami reikalavimai.
1.1 Magnetinio lauko reikalavimai
Kad klaviatūros klavišai veiktų efektyviai, klaviatūros bandymo įrenginio solenoidai turi generuoti pakankamą magnetinio lauko stiprumą. Konkretūs magnetinio lauko stiprumo reikalavimai priklauso nuo klaviatūros klavišų tipo ir konstrukcijos. Apskritai magnetinio lauko stiprumas turėtų gebėti sukurti pakankamą trauką, kad klavišo paspaudimas atitiktų klaviatūros konstrukcijos reikalavimus. Šis stiprumas paprastai svyruoja nuo dešimčių iki šimtų Gausų (G).
1.2 Reakcijos greičio reikalavimai
Klaviatūros testavimo įrenginys turi greitai patikrinti kiekvieną klavišą, todėl solenoido atsako greitis yra labai svarbus. Gavęs bandymo signalą, solenoidas turėtų per labai trumpą laiką sukurti pakankamą magnetinį lauką, kad būtų galima atlikti klavišo veiksmą. Atsakymo laikas paprastai turi būti milisekundės (ms) lygio. Galima tiksliai imituoti greitą klavišų paspaudimą ir atleidimą, tokiu būdu efektyviai nustatant klaviatūros klavišų veikimą, įskaitant jų parametrus, be jokio delsimo.
1.3 Tikslumo reikalavimai
Solenoido veikimo tikslumas yra labai svarbus klaviatūros testavimo įrenginiui. Jis turi tiksliai valdyti klavišo paspaudimo gylį ir jėgą. Pavyzdžiui, testuojant kai kurias klaviatūras su kelių lygių paleidimo funkcijomis, pvz., kai kurias žaidimų klaviatūras, klavišai gali turėti du paleidimo režimus: lengvą ir stiprų paspaudimą. Solenoidas turi tiksliai imituoti šias dvi skirtingas paleidimo jėgas. Tikslumas apima padėties tikslumą (klavišo paspaudimo poslinkio tikslumo valdymą) ir jėgos tikslumą. Pagal skirtingus bandymo standartus, siekiant užtikrinti bandymo rezultatų tikslumą ir patikimumą, poslinkio tikslumas gali būti 0,1 mm, o jėgos tikslumas gali būti apie ±0,1 N.
1.4 Stabilumo reikalavimai
Svarbus klaviatūros bandymo įrenginio solenoido reikalavimas yra ilgalaikis stabilus veikimas. Nuolatinio bandymo metu solenoido veikimas negali reikšmingai svyruoti. Tai apima magnetinio lauko stiprumo stabilumą, atsako greičio stabilumą ir veikimo tikslumo stabilumą. Pavyzdžiui, atliekant didelio masto klaviatūros gamybos bandymus, solenoidas gali turėti veikti nepertraukiamai kelias valandas ar net dienas. Jei per šį laikotarpį elektromagneto veikimas svyruoja, pavyzdžiui, susilpnėja magnetinio lauko stiprumas arba sumažėja atsako greitis, bandymo rezultatai bus netikslūs ir turės įtakos produkto kokybės vertinimui.
1.5 Patvarumo reikalavimai
Kadangi reikia dažnai atlikti pagrindinį veiksmą, solenoidas turi būti labai patvarus. Vidinės solenoido ritės ir stūmoklis turi atlaikyti dažną elektromagnetinę konversiją ir mechaninį įtempį. Apskritai klaviatūros bandymo įrenginio solenoidas turi atlaikyti milijonus veikimo ciklų, kad nekiltų problemų, turinčių įtakos veikimui, tokių kaip solenoido ritės perdegimas ir šerdies susidėvėjimas. Pavyzdžiui, naudojant aukštos kokybės emaliuotą vielą ričių gamybai, galima pagerinti jų atsparumą dilimui ir aukštai temperatūrai, o pasirinkus tinkamą šerdies medžiagą (pvz., minkštą magnetinę medžiagą), galima sumažinti šerdies histerezės nuostolius ir mechaninį nuovargį.
2 dalis: Klaviatūros testerio solenoido sandara
2.1 Solenoidinė ritė
- Vielos medžiaga: Solenoido ritėms gaminti paprastai naudojama emaliuota viela. Emaliuotos vielos išorėje yra izoliacinių dažų sluoksnis, kad būtų išvengta trumpųjų jungimų tarp solenoido ričių. Įprastos emaliuotos vielos medžiagos yra varis, nes varis pasižymi geru laidumu ir gali efektyviai sumažinti varžą, taip sumažindamas energijos nuostolius praleidžiant srovę ir pagerindamas elektromagneto efektyvumą.
- Apsisukimų skaičius: Apsisukimų skaičius yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos klaviatūros testavimo įrenginio solenoido vamzdinio solenoido magnetinio lauko stiprumui. Kuo daugiau apsisukimų, tuo didesnis magnetinio lauko stiprumas, susidarantis esant tai pačiai srovei. Tačiau per daug apsisukimų taip pat padidins ritės varžą, o tai sukels įkaitimo problemų. Todėl labai svarbu pagrįstai suprojektuoti apsisukimų skaičių pagal reikiamą magnetinio lauko stiprumą ir maitinimo sąlygas. Pavyzdžiui, klaviatūros testavimo įrenginio solenoidui, kuriam reikalingas didesnis magnetinio lauko stiprumas, apsisukimų skaičius gali būti nuo šimtų iki tūkstančių.
- Solenoido ritės forma: solenoido ritė paprastai yra suvyniota ant tinkamo rėmo, o forma paprastai yra cilindrinė. Ši forma padeda koncentruoti ir tolygiai paskirstyti magnetinį lauką, todėl, spaudžiant klaviatūros klavišus, magnetinis laukas gali efektyviau veikti klavišų varomuosius komponentus.
2.2 Solenoidinis stūmoklis
- Stūmoklio medžiaga: Stūmoklis yra svarbi solenoido dalis, kurios pagrindinė funkcija yra sustiprinti magnetinį lauką. Paprastai parenkamos minkštos magnetinės medžiagos, tokios kaip grynas anglinis plienas ir silicio plieno lakštai. Dėl didelio minkštų magnetinių medžiagų magnetinio pralaidumo magnetinis laukas gali lengviau praeiti per šerdį, taip padidinant elektromagneto magnetinio lauko stiprumą. Pavyzdžiui, silicio plieno lakštai yra silicio turintys legiruotojo plieno lakštai. Dėl silicio pridėjimo sumažėja šerdies histerezės nuostoliai ir sūkurinių srovių nuostoliai, o elektromagneto efektyvumas pagerėja.
- Stūmoklio forma: Šerdies forma paprastai atitinka solenoido ritės formą ir dažniausiai yra vamzdinė. Kai kuriuose modeliuose viename stūmoklio gale yra išsikišusi dalis, skirta tiesiogiai liestis su klaviatūros klavišų varomaisiais komponentais arba prie jų priartėti, kad magnetinio lauko jėga būtų geriau perduodama klavišams ir valdomas klavišo veikimas.
2.3 Būstas
- Medžiagų parinkimas: Klaviatūros testavimo įrenginio solenoido korpusas daugiausia apsaugo vidinę ritę ir geležies šerdį, taip pat gali atlikti tam tikrą elektromagnetinio ekranavimo vaidmenį. Paprastai naudojamos metalinės medžiagos, tokios kaip nerūdijantis plienas arba anglinis plienas. Anglinio plieno korpusas yra tvirtesnis ir atsparesnis korozijai, todėl gali prisitaikyti prie skirtingų bandymo aplinkų.
- Konstrukcinė konstrukcija: Korpuso konstrukcinė konstrukcija turėtų būti sudaryta atsižvelgiant į montavimo patogumą ir šilumos išsklaidymą. Paprastai yra tvirtinimo angos arba plyšiai, kad būtų lengviau pritvirtinti elektromagnetą atitinkamoje klaviatūros testerio padėtyje. Tuo pačiu metu korpusas gali būti suprojektuotas su šilumos išsklaidymo pelekais arba ventiliacijos angomis, kad būtų lengviau išsklaidyti ritės veikimo metu susidarančią šilumą ir būtų išvengta elektromagneto pažeidimų dėl perkaitimo.
3 dalis: Klaviatūros testavimo įrenginio solenoido veikimas daugiausia pagrįstas elektromagnetinės indukcijos principu.
3.1. Pagrindinis elektromagnetinis principas
Kai srovė praeina per solenoido ritę, pagal Ampero dėsnį (dar vadinamą dešiniojo varžto dėsniu), aplink elektromagnetą susidaro magnetinis laukas. Jei solenoido ritė apvyniota aplink geležinę šerdį, kadangi geležinė šerdis yra minkšta magnetinė medžiaga, pasižyminti dideliu magnetiniu pralaidumu, magnetinio lauko linijos bus sutelktos geležinės šerdies viduje ir aplink ją, todėl geležinė šerdis bus įmagnetinta. Šiuo metu geležinė šerdis yra kaip stiprus magnetas, sukuriantis stiprų magnetinį lauką.
3.2. Pavyzdžiui, imkime paprastą vamzdinį solenoidą kaip pavyzdį. Kai srovė teka į vieną solenoido ritės galą, pagal dešiniojo sukimo taisyklę laikykite ritę keturiais pirštais, nukreiptais srovės kryptimi, o nykščio nurodyta kryptis yra magnetinio lauko šiaurinis polius. Magnetinio lauko stiprumas yra susijęs su srovės dydžiu ir ritės vijimų skaičiumi. Šį ryšį galima apibūdinti Bio-Savarto dėsniu. Tam tikru mastu, kuo didesnė srovė ir kuo daugiau vijimų, tuo didesnis magnetinio lauko stiprumas.
3.3 Klaviatūros klavišų spaudimo procesas
3.3.1. Klaviatūros bandymo įrenginyje, kai įjungiamas klaviatūros bandymo įrenginio solenoidas, sukuriamas magnetinis laukas, kuris pritraukia metalines klaviatūros klavišų dalis (pvz., klavišo kotą, metalines skeveldras ir kt.). Mechaninių klaviatūrų klavišo kotas paprastai turi metalinių dalių, o elektromagneto sukuriamas magnetinis laukas pritraukia kotą judėti žemyn, taip imituodamas paspaudžiamo klavišo veiksmą.
3.3.2. Pavyzdžiui, įprastos mėlynosios ašies mechaninės klaviatūros atveju elektromagneto sukuriamas magnetinio lauko laukas veikia metalinę mėlynosios ašies dalį, įveikdamas ašies tamprumo jėgą ir trintį, todėl ašis juda žemyn, suaktyvindamas klaviatūros viduje esančią grandinę ir generuodamas klavišo paspaudimo signalą. Išjungus elektromagnetą, magnetinis laukas išnyksta, o klavišo ašis, veikiant savo pačios tamprumo jėgai (pvz., spyruoklės tamprumo jėgai), grįžta į pradinę padėtį, imituodama klavišo atleidimo veiksmą.
3.3.3 Signalo valdymo ir bandymo procesas
- Klaviatūros testerio valdymo sistema kontroliuoja elektromagneto įjungimo ir išjungimo laiką, kad imituotų skirtingus klavišų veikimo režimus, pvz., trumpą paspaudimą, ilgą paspaudimą ir kt. Nustačius, ar klaviatūra gali tinkamai generuoti elektrinius signalus (per klaviatūros grandinę ir sąsają) šių imituojamų klavišų operacijų metu, galima patikrinti klaviatūros klavišų funkciją.