Сенсорная клавиатура Советский патент 1986 года по МПК H03K17/945 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вьшода информации.

Цель изобретения - повышение на- дежности - достигается за счет выведения высокочастотного сигнала только на одну из вертикальных и одну из горизонтальных шин сенсорной матрицы и наличия логического Q на всех остальных шинах, осуществления синхронного детектирования, а так же за счет наличия большого перепада уровней напряжения на выходе высокочастотного детектора при отсутствии касания и в момент касания сенсорной площадки.

На чертеже представлена функцио- нальная схема тх.п сенсорной клавиатуры.

Устройство содержит m «п сенсорную матрицу 1, горизонтальные шины которой соединены с соответствующими выходами дешифратора 2 через элементы НЕ 3 с открытьм коллекто- .ром. Второй дешифратор 2. стробируетс высокочастотным генератором 4 через элемент 5 задержки. Вертикальные шины mfn сенсорной матрицы 1 подключены к соответствующим п входам частотного детектора 6. Выход последнего соединен с первьм входом / компаратора 7, выход которого подключен к D-входу D-триггера 8. Входы высокочастотного детектора 6 шун- тируются выходами элементов НЕ 9 с открытым коллектором, которые управляются первым дешифратором 10, также стробируемым генератором 4 высокочастотных импульсов. К информа- ционным входам первого 10 и второго 2 дешифраторов подключены соответствующие выходы Р-разрядиого двоичного счётчика М, который получает импульсы запуска от генератора 12 тактовых импульсов через элемент И-Н

13., .: . ; .. ; / .; :

Горизонтальные шины m vn сенсорной матрицы через соответствующие резисторы 14 подключены к шине по- ложительного питания. В узлах т и сенсорной матрицы 1 находятся последовательно Включенные первый 1 5 и второй 16-конденсаторы, объединенные вьшоды которых подключены к Сенсорным площадкам 17. Высокочастотный детектор 6 содержит п диодов 18, аноды которых подключены к

732

соответствующим входам высокочастотного детектора 6, а катоды объединены и подключены через параллельно включенные резистор 19 и конденсатор 20 к общей шине.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии тактовые импульсы с выхода генератора 12 тактовых импульсов поступают на счетный вход Р-разрядного двоичного счетчика 11 через элемент И-НЕ 13. При это логический уровень на р-входе D-триг гера 8 таков, что последний разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент И-НЕ 13. Сигналы с выходов Р-разрядного двоичного счетчика 11 поступают на соответствующие входы второго дешифратора 2

На синхронизирующий вход второго дешифратора 2 через элемент 5 задержки поступают от генератора 4 высокочастотных импульсов, прямоугольные импульсы частотой порядка 300кГц В определенный момент времени на одном из выходов второго дешифратора 2 имеется высокочастотный сигнал с частотой стробирования, а на остальных выходах - уровень логической 1. При этом на соответствующей горизонтальной шине m л п сенсорной матрицы 1 появляется высокочастотный сигнал, а на остальных горизонтальных шинах - уровень логического О.

Амплитуда высокочастотного сигнала на горизонтальных шинах m хп сенсорной матрицы 1 определяется величиной потенциала положительного питания, подаваемого на вькоды элементов НЕ 3 с открытым коллектором через соответствующие резисторы 14.

Благодаря наличию емкостной связи горизонтальных и вертикальных шин ш X п сенсорной матриод 1 1 высокочастотный сигнал с данной горизонтальной шины на соответстг вующую вертикальную шину и далее на один из входов высокочастотного де-. тектора 6. На остальных вертикальных шинах, а значит, на остальных входах высокочастотного детектора 6 - уровень логического О.

Устройство Обеспечивает синхронное детектирование сигналов с выходов вертикальных шин следующим образом.

В каждой вертикальной шине подключен выход соответствующего элемента

НЕ 9 с открытым коллектором, работающего без питания в цепи коллектора. Элементы НЕ 9 управляются от первого дешифратора 10, стррбируе- мого (.аналогично второму дешифратору 2) высокочастотным генератором 4. .Тем самым .обеспечивается синхронное периодическое открывание соответствующих входов высокочастотного детектора 6, в то время как другие входы последнего заперты на других вертикальных шинах в это время - уровень логического О. Элемент 5 задержки (100-150 не) обеспечивает поступление высокочастотных сигналов на вход высокочастотного детектора 6 без перекрытия .

Появление высокочастотных сигналов на соответствующих входах высокочастотного детектора 6 происходит циклически с частотой изменения сигнала на выходе Р-разрядного двоичного счетчика 11. При этом на выходе высокочастотного детектора 6 поддерживается постоянный уровень напряжения.

При касании оператором сенсорной площадки I7 интенсивность высокочастотных колебаний, поступающих на вход высокочастотного детектора 6 при установке Р-разрядного двоичного счетчика 11 в положение, соответствующее сенсорной площадке 17, к которой произведено касание, падает, напряжение на выходе высокочастотного детектора 6 становится ниже уровня опорного напряжения на втором входе компаратора 7 и на D-вход D-триггера 8 с выхо да компаратора 7 поступает сигнал, устанавливающий D-триггер 8 в состояние, запрещающее прохождение так товых импульсов на вход Р-разрядного двоичного счетчика И. При этом состояние Р-разрядного двоичного счетчика. 1 соответствует коду выбранной сенсорной площадки 17. Сигнал с выхо да Р-разрядного двоичного счетчика 1 используется в качестве информационного выхода устройства.

Описанное состояние устройства сохраняется на время касания опера- тором сенсорной площадки 17. При пре кращении касания устройство возвращается в исходное состояние.

Использование тип. сенсорной матрицы с последовательно включенными

2151734

первым 15 и вторым 16 конденсаторами обеспечивает гальваническую развязку оператора с электрической схемой устройства. 5 .

Формула изо.бретения

Сенсорная клавиатура, содержащая m X h сенсорную матрицу, генератор

10 тактовых импульсов, Р-разрядный двоичный счетчик,причем 2 hi.h , и Б-триггер, выход генератора тактовых импульсов соединен с С-входом D-триггера, аХ выходов старших раз15 рядовР -разрядного двоичного счетчика, причем 2 и , соединены с соответствующими информационными входами первого дешифратора, о т л и - чающаяся тем, что, с целью

20 повьш1ения надежности, в нее введены второй дешифратор, генератор высокочастотных импульсов, элемент задержки, hi +V1 элементов НЕ с открытым коллектором, m резисторов, высоко25 частотный детектор, компаратор и

: элемент И-НЕ, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу элемента И-НЕ, вькод которого подключен к счетному входу

30 Р разрядного двоичного счетчика,

Y выходов младших разрядов которого, причем 2 т, подключены к соответствующим информационным входам второго дешифраторами инверсных выхо35 Д° которого через соответствующие элементы НЕ с открытым коллектором подключены к соответствующим горизонтальным т шинам m X п сенсорной матрицы и через соответствую40 Щ резисторы - к шине положительного питания, вькод генератора высокочастотных импульсов подключен к синхронизирующему входу первого дешифратора и через элемент задержки - 45 к синхронизирующему входу второго дешифратора, h инверсных выходов первого дешифратора через соответствующие элементы НЕ с открытьм

коллектором подключены к соответ- 50 ствующим вертикальным ti- шинам vn х п сенсорной матригда и к соответствующим входам высокочастотного детектора, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй , iвход которого подключен к шине опор1НОГО потенциала, выход к -D-входу D-триггера, инверсный выход которо- jro подключен к второму входу элемен-

та И-НЕ, а выходы устройства подключены к выходам Р -разрядного двоичного счетчика.

2.Клавиатура по п. , отличающаяся тем, что «т X гьсенсорная матрица содержит 2(Vn х и) конденсаторов и tr х п сенсорных площадок, причем в узлах т х п сенсорной матрицы находятся последовательно включенные первый и второй конденсаторы, объединенные вьшоды которых подключены к соответствующим сенсорным площадкам.

3.Клавиатура по п. 1, отличающаяся тем, что высокоРедактор М.Келемеш

Составитель Е.Бреславец

Техред О.НецеКорректор О.Луговая

911/59Тираж 818

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Под

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

частотный детектор содержит h диодов, аноды которых подключены к входам высокочастотного детектора, а катрды объединены и подключены к выходу высокочастотного детектора и через параллельно включенные резистор и конденсатор -г к общей щине.

4. Клавиатура по п. I, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что элемент задержки содержит резистор и конденсатор, причем первый вывод резистора подключен к входу элемента задержки, а второй вьюод резистора подключен к выходу элемента задержки и через конденсатор - к общей шине.

Подписное

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вьшода информации. Цель изобретения - повышение надежности - достигается путем введения, высокочастотного сигнала только на одну из вертикальных и на одну из горизонтальных шин сенсорной матрицы и наличия логического О на всех остальных шинах, осуществления синхронного детектирования, а также за счет создания большого перепада уровней напряжения на выходе высокочастотного детектора при отсутствии касания и в момент касания сенсорной площадки. Устройств содержит сенсорную матрицу I, дешифратор 2, логический элемент (ЛЭ) НЕ 3, ВЧ-генератор 4-, элемент 5 задержки, частотный детектор 6, компаратор 7,D -триггеры 8, ЛЭ НЕ 9, дешифратор 10, двоичный счетчик 11, генератор 12 тактовых импульсов, ЛЭ И-НЕ 13, резисторы 14 и 19, конденсаторы 15, 16 и 20, сенсорную площадку 17, диоды 18. Использование сенсорной матрицы с последовательно включенными конденсаторами 15 и 16 обеспечивает гальваническую развязку оператора с электрической схемой устройства. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л