устройство тактильной индикации

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ТАКТИЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ, содержащее корпус, плоскую поверхность индикации с вертикальными отверстиями и рабочие элементы со стержнями, выполненными с возможностью возвратно-поступательного перемещения сквозь упомянутые отверстия, и с фиксаторами заданного положения стержней, отличающееся тем, что фиксаторы заданного положения стержней выполнены в виде спирали из материала с эффектом памяти формы, навитой на стержень по его длине и состоящей из двух секций, общая точка которых жестко скреплена со стержнем и электрически соединена с ним, а свободные концы секций установлены с упором в контактные шайбы, установленные соответственно в верхней, примыкающей к поверхности индикации части отверстия и в нижней его части, при этом стержни электрически изолированы от витков спирали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тифлотехнике, а более конкретно к устройствам тактильного отображения информации, предназначенным для слепых.

Известны устройства тактильной индикации, которые содержат электромагниты для перемещения стержней. В известном устройстве для воспроизведения рельефных знаков, содержащем корпус, плоскую поверхность индикации с отверстиями и размещенные в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения стержни, конец каждого стержня контактирует с якорем соответствующего электромагнита. При подаче управляющего напряжения на обмотку электромагнита якорь притягивается к сердечнику, выдвигая соответствующий стержень над поверхностью индикации. После снятия напряжения с обмотки электромагнита стержень возвращается в исходное положение под действием собственного веса.

Недостатками такого устройства являются низкая надежность, большие габариты, невысокое быстродействие, обусловленные электромеханическими элементами конструкции. Кроме того устройство требует подачи напряжения на все время индикации и не запоминает информацию после снятия напряжения.

Известно устройство для рельефного отображения информации, содержащее пластину с отверстиями и размещенные в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения стержни. Стержни скреплены с постоянными магнитами. Подпружиненные в направлении пластины электромагниты размещены с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами стержней. При подаче напряжения в обмотки электромагнита соответствующие постоянные магниты отталкиваются от сердечников электромагнитов в сторону пластины, выдвигая эти стержень из отверстия над пластиной, при этом к усилию взаимодействия полюсов добавляется усилие распрямившейся пружины. Недостатками приведенного устройства являются низкая надежность и большие габариты, что обусловлено электромеханическими и механическими узлами - электромагнитом, пружинами для фиксации стержня над поверхностью индикации; характеристики указанных элементов неустойчивы во времени и зависят от условий эксплуатации. Кроме того изготовление катушек электромагнитов с диаметром порядка 2 мм весьма трудоемкий процесс.

Известно устройство для воспроизведения изображения в форме кода Брайля, в котором стержни подпружинены, а пружины связаны с фиксаторами, содержащими биметаллические пластинки. При подаче напряжения на указанные пластинки они изгибаются вследствие нагрева протекающим током и освобождают пружины. Пружины, распрямляясь, выдвигают стержни из отверстий над поверхностью индикации. Возврат стержней в исходное положение осуществляется с помощью планетарного механизма вручную после считывания всей страницы. Такое устройство громоздко и недостаточно надежно вследствие большого количества механических узлов, и кроме того, не позволяет работать в автоматическом режиме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для тактильного чтения, содержащее корпус, плоскую поверхность индикации с отверстиями рабочие элементы, включающие стержни, выполненные с возможностью возвратно-поступательного перемещения сквозь упомянутые отверстия, и фиксаторы заданного положения стержней. Каждый фиксатор выполнен из гибкой пьезоэлектрической пластины, один конец которой закреплен неподвижно, а второй конец выполнен с возможностью изгиба и соединен через упругий элемент со стержнем. Усилие деформации изгиба перпендикулярно продольной оси стержня. Изгиб ограничен упором. При подаче к пластине управляющего напряжения того или иного знака она изгибается до упора и стержень фиксируется соответственно в одном из крайних положений - либо над поверхностью индикации, либо под ней.

Недостатками известного устройства являются трудоемкость изготовления устройства вследствие сложности получения множества высокоточных пьезоэлектрических пластин и мелких упругих элементов и низкая надежность вследствие хрупкости пьезоэлектрических пластин и ограниченного срока службы механических деталей. Кроме того стоимость таких устройств достаточно высока.

Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления и удешевление устройства при повышении надежности его работы за счет упрощения конструкции рабочего элемента.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве тактильной индикации, содержащем корпус, плоскую поверхность индикации с отверстиями и рабочие элементы со стержнями, выполненными с возможностью возвратно-поступательного перемещения сквозь упомянутые отверстия, и с фиксаторами заданного положения стержней, последние выполнены в виде спирали из материала с эффектом памяти формы, навитой на стержень по его длине и состоящей из двух секций, общая точка которых жестко скреплена со стержнем и электрически соединена с ним, а свободные концы секций установлены с упором в контактные шайбы, примыкающие соответственно к поверхности индикации и дну корпуса, при этом стержень электрически изолирован от витков спирали.

Такая совокупность признаков является новой и позволяет достичь поставленную цель, так как основные операции при изготовлении рабочего элемента устройства - навивка спирали, ее рубка на отрезки заданной длины и закрепление на стержне - не трудоемки. Отсутствие сложных и дорогих электромеханических элементов, выполнение спирали из материала с эффектом памяти формы, повышающего свои механические характеристики в процессе работы, обеспечивают повышение надежности и удешевление устройства, один девятизначный модуль будет иметь стоимость порядка 10-15 руб.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство тактильной индикации отличается конструкцией рабочего элемента: выполнением фиксаторов заданного положения стержней в виде спирали из материала с эффектом памяти формы, навитой на стержень по его длине и состоящей из двух секций, общая точка которых жестко скреплена со стержнем и электрически соединена с ним, а свободные концы установлены с упором в контактные шайбы, примыкающие соответственно к поверхности индикации и дну корпуса. При этом стержень электрически изолирован от витков спирали.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлено устройство тактильной индикации, вид сверху; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство тактильной индикации содержит корпус 1, поверхность 2 индикации с отверстиями 3 и рабочие элементы 4. Рабочий элемент 4 включает стержень 5 и фиксатор заданного положения в виде двух секций 6 и 7. Общая точка А указанных секций 6,7 жестко скреплена со стержнем 4, а концы установлены с упором в контактные шайбы 8,9. Стержень покрыт электроизолирующим слоем 10.

Контактные шайбы 8,9 подсоединены к выходам источника управляющего напряжения, а стержень 5 соединен с нулевой точкой указанного источника (на фиг. не показан).

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего напряжения на нижнюю секцию 7 происходит нагрев спирали секции 7 вследствие ее резистивности и частичное распрямление спирали этой секции 7 вследствие эффекта памяти формы. Благодаря жесткому скреплению точки А - общей точки секций - со стержнем 5, последний переместится и выдвинется из отверстия 3 над поверхностью 2 индикации. Стержень 5 будет зафиксирован в этом положении независимо от наличия напряжения на секции 8 до поступления управляющего напряжения на секцию 6. При поступлении управляющего напряжения на секцию 6 аналогичным образом стержень 5 будет передвинут в положение ниже поверхности 2 индикации и зафиксирован в указанном положении до последующего поступления напряжения на секцию 7.

В примере исполнения стержень 5 выполнен из медной проволоки 0,8-1,0 мм0,8-1,0 мм и покрыт электроизоляционным лаком типа КО-916, "имидайт" и т. п., а спираль выполнена из нитинола.

Устройство имеет модульное исполнение и содержит девять рабочих элементов 4. Первые шесть рабочих элементов 4 расположены по стандарту шеститочия и предназначены для вывода информации в Марбургской системе обозначений. Четвертая пара рабочих элементов 4 предназначена для задания признака штифта в шеститочии по системе Брайля - Националь. Девятый рабочий элемент 4 выполняет функцию курсора экрана тактильного терминала. Рабочий размер поверхности 2 модуля 8х18 мм.