Część 1: Kluczowe wymagania dotyczące urządzenia do testowania klawiatury Solenoid
1.1 Wymagania dotyczące pola magnetycznego
Aby skutecznie napędzać klawisze klawiatury, elektromagnesy urządzeń testujących klawiaturę muszą generować wystarczającą siłę pola magnetycznego. Konkretne wymagania dotyczące siły pola magnetycznego zależą od rodzaju i konstrukcji klawiszy klawiatury. Ogólnie rzecz biorąc, siła pola magnetycznego powinna być w stanie wygenerować wystarczające przyciąganie, aby naciśnięcie klawisza spełniało wymagania dotyczące wyzwalania konstrukcji klawiatury. Siła ta zwykle mieści się w zakresie od dziesiątek do setek Gaussa (G).
1.2 Wymagania dotyczące szybkości reakcji
Urządzenie do testowania klawiatury musi szybko testować każdy klawisz, więc szybkość reakcji elektromagnesu jest kluczowa. Po otrzymaniu sygnału testowego elektromagnes powinien być w stanie wygenerować wystarczające pole magnetyczne w bardzo krótkim czasie, aby uruchomić działanie klawisza. Czas reakcji zwykle musi być na poziomie milisekundy (ms). Szybkie naciskanie i zwalnianie klawiszy można dokładnie symulować, skutecznie wykrywając w ten sposób działanie klawiszy klawiatury, w tym ich parametry, bez żadnych opóźnień.
1.3 Wymagania dotyczące dokładności
Dokładność działania elektromagnesu jest kluczowa dla dokładności. Urządzenie do testowania klawiatury. Musi dokładnie kontrolować głębokość i siłę naciśnięcia klawisza. Na przykład podczas testowania niektórych klawiatur z funkcjami wyzwalania wielopoziomowego, takich jak niektóre klawiatury do gier, klawisze mogą mieć dwa tryby wyzwalania: lekkie naciśnięcie i mocne naciśnięcie. Elektromagnes musi być w stanie dokładnie symulować te dwie różne siły wyzwalania. Dokładność obejmuje dokładność położenia (kontrolowanie dokładności przemieszczenia naciśnięcia klawisza) i dokładność siły. Dokładność przemieszczenia może być wymagana w granicach 0,1 mm, a dokładność siły może wynosić około ±0,1 N zgodnie z różnymi normami testowymi, aby zapewnić dokładność i niezawodność wyników testu.
1.4 Wymagania dotyczące stabilności
Długotrwała, stabilna praca jest ważnym wymogiem dla elektromagnesu urządzenia do testowania klawiatury. Podczas ciągłego testu wydajność elektromagnesu nie może znacząco się wahać. Obejmuje to stabilność natężenia pola magnetycznego, stabilność szybkości reakcji i stabilność dokładności działania. Na przykład podczas testowania produkcji klawiatur na dużą skalę elektromagnes może wymagać ciągłej pracy przez kilka godzin lub nawet dni. W tym okresie, jeśli wydajność elektromagnesu ulega wahaniom, takim jak osłabienie natężenia pola magnetycznego lub powolna szybkość reakcji, wyniki testu będą niedokładne, co wpłynie na ocenę jakości produktu.
1.5 Wymagania dotyczące trwałości
Ze względu na konieczność częstego naciskania klawisza, elektromagnes musi mieć wysoką trwałość. Wewnętrzne cewki elektromagnesu i tłok muszą być w stanie wytrzymać częste przekształcanie elektromagnetyczne i naprężenia mechaniczne. Mówiąc ogólnie, elektromagnes urządzenia testującego klawiaturę musi być w stanie wytrzymać miliony cykli działania, a w tym procesie nie będzie żadnych problemów, które wpływają na wydajność, takich jak wypalenie cewki elektromagnesu i zużycie rdzenia. Na przykład użycie wysokiej jakości emaliowanego drutu do wykonania cewek może poprawić ich odporność na zużycie i wysoką temperaturę, a wybór odpowiedniego materiału rdzenia (takiego jak miękki materiał magnetyczny) może zmniejszyć straty histerezy i zmęczenie mechaniczne rdzenia.
Część 2: Struktura elektromagnesu testera klawiatury
2.1 Cewka elektromagnesu
- Materiał przewodu: Do produkcji cewki elektromagnesu zwykle stosuje się przewód emaliowany. Na zewnątrz przewodu emaliowanego znajduje się warstwa farby izolacyjnej, która zapobiega zwarciom między cewkami elektromagnesu. Typowe materiały przewodów emaliowanych obejmują miedź, ponieważ miedź ma dobrą przewodność i może skutecznie zmniejszać rezystancję, zmniejszając w ten sposób straty energii podczas przepływu prądu i poprawiając wydajność elektromagnesu.
- Konstrukcja zwojów: Liczba zwojów jest kluczowa dla siły pola magnetycznego rurowego elektromagnesu dla elektromagnesu urządzenia do testowania klawiatury. Im więcej zwojów, tym większa siła pola magnetycznego generowana przy tym samym prądzie. Jednak zbyt wiele zwojów zwiększy również rezystancję cewki, co doprowadzi do problemów z nagrzewaniem. Dlatego bardzo ważne jest, aby rozsądnie zaprojektować liczbę zwojów zgodnie z wymaganą siłą pola magnetycznego i warunkami zasilania. Na przykład w przypadku elektromagnesu urządzenia do testowania klawiatury, który wymaga większej siły pola magnetycznego, liczba zwojów może wynosić od setek do tysięcy.
- Kształt cewki elektromagnesu: Cewka elektromagnesu jest zazwyczaj nawinięta na odpowiednią ramę, a jej kształt jest zazwyczaj cylindryczny. Ten kształt sprzyja koncentracji i równomiernemu rozłożeniu pola magnetycznego, dzięki czemu podczas napędzania klawiszy klawiatury pole magnetyczne może działać skuteczniej na elementy napędowe klawiszy.
2.2 Tłok elektromagnetyczny
- Materiał tłoka: Tłok jest ważnym elementem elektromagnesu, a jego główną funkcją jest wzmocnienie pola magnetycznego. Zazwyczaj wybiera się miękkie materiały magnetyczne, takie jak czysta stal węglowa i blachy ze stali krzemowej. Wysoka przenikalność magnetyczna miękkich materiałów magnetycznych może ułatwić przechodzenie pola magnetycznego przez rdzeń, zwiększając w ten sposób siłę pola magnetycznego elektromagnesu. Biorąc za przykład blachy ze stali krzemowej, jest to blacha ze stali stopowej zawierająca krzem. Ze względu na dodatek krzemu straty histerezy i straty prądów wirowych rdzenia są zmniejszone, a wydajność elektromagnesu jest poprawiona.
- Kształt tłoka: Kształt rdzenia zwykle pasuje do cewki elektromagnesu i jest przeważnie rurowy. W niektórych projektach na jednym końcu tłoka znajduje się wystająca część, która służy do bezpośredniego kontaktu lub zbliżania się do elementów napędowych klawiszy klawiatury, aby lepiej przekazywać siłę pola magnetycznego do klawiszy i napędzać działanie klawisza.
2.3 Mieszkalnictwo
- Wybór materiału: Obudowa urządzenia do testowania klawiatury Solenoid głównie chroni wewnętrzną cewkę i rdzeń żelazny, a także może pełnić pewną rolę ekranowania elektromagnetycznego. Zazwyczaj stosuje się materiały metalowe, takie jak stal nierdzewna lub stal węglowa. Obudowa ze stali węglowej ma większą wytrzymałość i odporność na korozję i może dostosować się do różnych środowisk testowych.
- Konstrukcja: Konstrukcja obudowy powinna uwzględniać wygodę instalacji i odprowadzanie ciepła. Zazwyczaj znajdują się tam otwory montażowe lub szczeliny ułatwiające mocowanie elektromagnesu do odpowiedniej pozycji testera klawiatury. Jednocześnie obudowa może być zaprojektowana z żebrami odprowadzającymi ciepło lub otworami wentylacyjnymi, aby ułatwić odprowadzanie ciepła wytwarzanego przez cewkę podczas pracy i zapobiec uszkodzeniu elektromagnesu z powodu przegrzania.
Część 3: Działanie elektromagnesu urządzenia do testowania klawiatury opiera się głównie na zasadzie indukcji elektromagnetycznej.
3.1.Podstawowa zasada elektromagnetyzmu
Gdy prąd przepływa przez cewkę elektromagnesu, zgodnie z prawem Ampere'a (nazywanym również prawem śruby prawoskrętnej), wokół elektromagnesu zostanie wytworzone pole magnetyczne. Jeśli cewka elektromagnesu zostanie nawinięta wokół rdzenia żelaznego, ponieważ rdzeń żelazny jest miękkim materiałem magnetycznym o wysokiej przenikalności magnetycznej, linie pola magnetycznego będą koncentrować się wewnątrz i wokół rdzenia żelaznego, powodując namagnesowanie rdzenia żelaznego. W tym momencie rdzeń żelazny jest jak silny magnes, generujący silne pole magnetyczne.
3.2. Na przykład, biorąc prosty elektromagnes rurowy jako przykład, gdy prąd płynie do jednego końca cewki elektromagnesu, zgodnie z regułą śruby prawoskrętnej, przytrzymaj cewkę czterema palcami skierowanymi w kierunku prądu, a kierunek wskazany przez kciuk jest biegunem północnym pola magnetycznego. Siła pola magnetycznego jest związana z rozmiarem prądu i liczbą zwojów cewki. Zależność tę można opisać za pomocą prawa Biota-Savarta. Do pewnego stopnia, im większy prąd i im więcej zwojów, tym większa siła pola magnetycznego.
3.3Proces sterowania klawiszami klawiatury
3.3.1. W urządzeniu do testowania klawiatury, gdy solenoid urządzenia do testowania klawiatury jest zasilany, generowane jest pole magnetyczne, które przyciąga metalowe części klawiszy klawiatury (takie jak trzon klawisza lub metalowe odłamki itp.). W przypadku klawiatur mechanicznych trzon klawisza zwykle zawiera metalowe części, a pole magnetyczne generowane przez elektromagnes przyciągnie trzon do przesunięcia się w dół, symulując w ten sposób działanie naciśniętego klawisza.
3.3.2. Biorąc za przykład typową niebieską klawiaturę mechaniczną, siła pola magnetycznego generowana przez elektromagnes działa na metalową część niebieskiej osi, pokonując siłę sprężystości i tarcie osi, powodując ruch osi w dół, uruchamiając obwód wewnątrz klawiatury i generując sygnał naciśnięcia klawisza. Gdy elektromagnes jest wyłączony, pole magnetyczne znika, a oś klawisza powraca do pierwotnej pozycji pod wpływem własnej siły sprężystości (takiej jak siła sprężystości sprężyny), symulując działanie zwalniania klawisza.
3.3.3 Sterowanie sygnałem i proces testowania
- Układ sterowania w testerze klawiatury kontroluje czas włączania i wyłączania elektromagnesu, aby symulować różne tryby działania klawiszy, takie jak krótkie naciśnięcie, długie naciśnięcie itp. Poprzez wykrywanie, czy klawiatura może prawidłowo generować sygnały elektryczne (poprzez obwód klawiatury i interfejs) podczas tych symulowanych operacji klawiszowych, można przetestować funkcję klawiszy klawiatury.