RU2030790C1

RU2030790C1 - Device of tactile presentation

Info

Publication number: RU2030790C1
Authority: RU
Inventors: Олег Константинович Белоусов; Владислав Николаевич Бильчич; Борис Андреевич Гончаренко; Владимир Владимирович Грищук; Валерий Васильевич Дмитриенко; Анатолий Иванович Метыженко; Александр Владимирович Пащенко
Original assignee: Олег Константинович Белоусов; Владислав Николаевич Бильчич; Борис Андреевич Гончаренко; Владимир Владимирович Грищук; Валерий Васильевич Дмитриенко; Анатолий Иванович Метыженко; Александр Владимирович Пащенко
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: aids for blind. SUBSTANCE: device of tactile presentation has locators of preset position of rods which are manufactured in the form of spirals from material with effect of shape memory, for instance from, nitinole, put on rod over its length and composed of two sections which common point is made fast to rod and electrically coupled to it. Free ends of sections are mounted to positive stop against contact washers bordering correspondingly on indication surface and on lower end of hole. Rods are electrically insulated from turns of spiral. Contact washers are coupled to output of source of controlling voltage and common point of spiral sections is coupled to zero point of this source. With supply of controlling voltage to lower section of locator heating of spiral takes place because of resistivity and partial straightening of spiral of this section due to effect of shape memory of material. Thanks to rigid coupling of common point of sections with rod the latter will move, extend above indication surface and register in this position till proper voltage arrives to upper section. With supply of voltage to upper section rod will return to initial position below indication surface and will be registered in it. EFFECT: improved reliability of device. 2 dwg

Description

Изобретение относится к тифлотехнике, а более конкретно к устройствам тактильного отображения информации, предназначенным для слепых. The invention relates to typhlotechnics, and more particularly to devices for tactile display of information intended for the blind.

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. Known tactile indication devices that contain electromagnets for moving the rods. In the known device for reproducing embossed signs, comprising a housing, a flat display surface with holes and rods placed therein with the possibility of reciprocating movement, the end of each rod is in contact with the armature of the corresponding electromagnet. When a control voltage is applied to the electromagnet winding, the armature is attracted to the core, pushing the corresponding rod above the display surface. After removing the voltage from the winding of the electromagnet, the rod returns to its original position under the influence of its own weight.

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. The disadvantages of this device are low reliability, large dimensions, low speed, due to electromechanical structural elements. In addition, the device requires a voltage supply for the entire display time and does not remember information after voltage is removed.

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. A device for a relief display of information containing a plate with holes and placed in them with the possibility of reciprocating movement of the rods. The rods are fastened with permanent magnets. The electromagnets spring-loaded in the direction of the plate are arranged to interact with the permanent magnets of the rods. When voltage is applied to the electromagnet windings, the corresponding permanent magnets are repelled from the cores of the electromagnets towards the plate, pushing the rod from the hole above the plate, and the force of the straightened spring is added to the pole interaction force. The disadvantages of this device are low reliability and large dimensions, which is due to electromechanical and mechanical components - an electromagnet, springs for fixing the rod above the display surface; the characteristics of these elements are unstable in time and depend on operating conditions. In addition, the manufacture of coils of electromagnets with a diameter of about 2 mm is a very time-consuming process.

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. A device for reproducing an image in the form of a Braille code is known, in which the rods are spring-loaded and the springs are connected with latches containing bimetallic plates. When voltage is applied to these plates, they bend due to heating by a flowing current and release the springs. The springs, straightening, push the rods out of the holes above the display surface. The rods are returned to their original position using the planetary mechanism manually after reading the entire page. Such a device is cumbersome and insufficiently reliable due to the large number of mechanical components, and in addition, does not allow to work in automatic mode.

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. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a device for tactile reading, comprising a housing, a flat display surface with holes, working elements including rods made with the possibility of reciprocating movement through the said holes, and latches of a predetermined position of the rods. Each clamp is made of a flexible piezoelectric plate, one end of which is fixedly fixed, and the second end is made with the possibility of bending and connected through an elastic element to the rod. Bending deformation force perpendicular to the longitudinal axis of the rod. Bending is limited by stop. When a control voltage of one or another sign is applied to the plate, it bends to the stop and the rod is fixed in one of the extreme positions, respectively, either above or below the display surface.

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. The disadvantages of the known device are the complexity of manufacturing the device due to the difficulty of obtaining many high-precision piezoelectric plates and small elastic elements and low reliability due to the fragility of the piezoelectric plates and the limited service life of mechanical parts. In addition, the cost of such devices is quite high.

Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления и удешевление устройства при повышении надежности его работы за счет упрощения конструкции рабочего элемента. The aim of the invention is to reduce the complexity of manufacturing and cheaper devices while increasing the reliability of its work by simplifying the design of the working element.

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. This goal is achieved by the fact that in the tactile display device containing the housing, a flat display surface with holes and working elements with rods made with the possibility of reciprocating movement through the said holes, and with the latches of the specified position of the rods, the latter are made in the form of a spiral of material with the shape memory effect wound on the rod along its length and consisting of two sections, the common point of which is rigidly bonded to the rod and electrically connected to it, and the free ends sections are installed with emphasis in contact washers adjacent respectively to the display surface and the bottom of the housing, while the rod is electrically isolated from the coils of the spiral.

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. This set of features is new and allows you to achieve the goal, since the basic operations in the manufacture of the working element of the device - winding a spiral, its cutting into segments of a given length and fixing on the rod - are not time-consuming. The absence of complex and expensive electromechanical elements, the implementation of a spiral from a material with a shape memory effect that increases its mechanical characteristics during operation, provides increased reliability and cheaper devices, one nine-digit module will have a cost of about 10-15 rubles.

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. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive tactile display device is distinguished by the design of the working element: the execution of the latches of a given position of the rods in the form of a spiral made of a material with a shape memory effect wound on the rod along its length and consisting of two sections, the common point of which is rigidly fixed to the rod and is electrically connected to it, and the free ends are mounted abutting into contact washers adjacent respectively to the indication surface and the bottom of the housing. In this case, the rod is electrically isolated from the turns of the spiral.

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". Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty." Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other well-known technical solutions in this technical field did not reveal signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлено устройство тактильной индикации, вид сверху; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a tactile indication device, top view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 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. The tactile indication device comprises a housing 1, an indication surface 2 with holes 3 and working elements 4. The working element 4 includes a rod 5 and a predetermined position lock in the form of two sections 6 and 7. The common point A of these sections 6.7 is rigidly attached to the rod 4, and the ends are installed with an emphasis in the contact washers 8.9. The core is coated with an electrically insulating layer 10.

Контактные шайбы 8,9 подсоединены к выходам источника управляющего напряжения, а стержень 5 соединен с нулевой точкой указанного источника (на фиг. не показан). Contact washers 8.9 are connected to the outputs of the control voltage source, and the rod 5 is connected to the zero point of the specified source (not shown in Fig.).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

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. When a control voltage is applied to the lower section 7, the spiral of section 7 is heated due to its resistance and the spiral is partially straightened out of this section 7 due to the shape memory effect. Due to the rigid fastening of point A - the common point of the sections - with the rod 5, the latter will move and slide out of the hole 3 above the display surface 2. The rod 5 will be fixed in this position regardless of the presence of voltage on the section 8 until the control voltage arrives at the section 6. When the control voltage is supplied to the section 6 in the same way, the rod 5 will be moved to a position below the indication surface 2 and locked in the indicated position until the next voltage to section 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. In the embodiment, the rod 5 is made of copper wire ⌀ 0.8-1.0 mm0.8-1.0 mm and is coated with electrical insulating varnish of the type KO-916, "imite", etc., and the spiral is made of nitinol.

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. The device has a modular design and contains nine working elements 4. The first six working elements 4 are arranged according to the six-point standard and are designed to display information in the Marburg notation. The fourth pair of work items 4 is designed to set the sign of a pin in a six-point by the Braille - National system. The ninth work item 4 performs the function of the screen cursor of the tactile terminal. The working surface size of the 2 modules is 8x18 mm.

Claims

TACTICAL INDICATION DEVICE, comprising a housing, a flat display surface with vertical holes and working elements with rods made with the possibility of reciprocating movement through the said holes, and with latches of a predetermined position of the rods, characterized in that the latches of a predetermined position of the rods are made in the form of a spiral of material with a shape memory effect wound on the rod along its length and consisting of two sections, the common point of which is rigidly bonded to the rod and electrically connected It is not connected with it, and the free ends of the sections are installed with an emphasis on contact washers installed respectively in the upper part of the hole adjacent to the indication surface and in its lower part, while the rods are electrically isolated from the coils of the spiral.