Сенсорная клавиатура Советский патент 1986 года по МПК H03K17/945 

H3o6peTeHV e относится к импульсной технике н может быть испо гьчова- но в nyjTbrax управления радиоэлектронных ycrpoi icTB.

Цель изобретения - повыпение надежности, достигаете, за с чет уменьшения аппаратурных затрат при увеличении числа сенсорных площадок.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 - функ- циональ шя схема блока управления; на фиг. 3 - то же, блока С1)авнр-ния; на фиг. 4 - временные диaг paммJ работы блока травления; на фиг, 5 - то же, блока сравнения.

Устройство ;фиг.1) содержит генератор 1J М разрезных сенсорных площадок 2. состоящих из первых 3 н вторых 4 сенсорных пластин, фoI)шpoвa- тель 5 h-фазного сигнала, вход кото рот о соединен с дчыходом генератора 1 , а выходы соед1 нены с. со-ответствую щими входами i М+:.;-выг Ол ного переменного резистора 6, фионьтр 7, вы- ,ход KOi oporo подключен к входу блока 8 ут1равлег ия и первому иход,у блока 9 сравнения, выход которого является выходом устройства .

Блок 8 управления (фиг„2) содержит буфериы; ус15ли гель 10, ко- торого подключен к входу первог о дяухполупериодного выпрямителя 11, второй -двухполуттериодный выпрямитель 12, выходы двyxrtOJiyпepиoдныx вьтрямителей 11 и 12 подключены со- ответственно к входам первого 3 и второг о 1 трипч-ров IIlNm j Ta, выход второго 14 тригч ера Шмитта подк: по- чен элемент 15 задержки к второму входу элемента И IG, выход последнего явJ7яeтcя выходом блока 8

управления. I

Бпок 9 сравнения (.З,) содержит нуль-индикатор 17., вход которо- I o является первым входом блока 9 сравнения, второй вход которого П(5Д ключен к счетному входз счетчика 18 третий вход - к входу О установки .счетчика 18 выходы которого подклю- чены к соответствующим входам ре ;гистра 19 памяти, выход нуль-индикатора 17 подключен к D -входу первого D-триггера 20, к входу синхронизации которого подключен инвертор 2 выход первого 13 -триггера 20 подклю- чен к входу cи :poнизaдии второго П-триггера 22 и через элемент 23 задержки к первому входу элемента

Н 24, а четвертый вход блока 9 сравнения подключен к 11 -входу второго П-триггера 22,

Сенсорная клавиатура работает след К1п;им образом.

Напряжение на выходах формирователя 5 h -фазног(.) сигнала для i 4 отпюывается следующими урав зениями:

20

25

где L . 1/ - - апряжения на первом четвертом выходах формирователя 5 четырехфазног о сигнала;

IJ - амтглитуда напряжения; - частота ге чератора 1; - время.

Нанряжение в любой точке x(M+ i) выводного переменгюго резистора 6, находяиейся между крайними точками, в этих условиях описывается уравне- пием

f -.

R, R.

i2nft-f) (2

где

«.L.

U, - напряжение в точке х , ,. сопротивление 1астка ()- выводного переменного резистора 6 мел(ду верхней точкой и точкой V ; , - сопротивление участка (М+п)- выводного переменног о резистора 6 между крайними точками.

Если теперь к точке х подключить вторую 4 сенсорнуто пластину одной из М се сор}шх площадок 2 и замкнуть пальдем или каким-либо токопроводя- I101M материалом ее с первой 3 сенсорной пластиной этой сенсорной площадки 2, то на выводе, объединяющем все М первых сенсорных пластин 3, появится напряжение U, равное

и„

-K.(R,

R )

sinCoTTft-v), ( i,где К- коэффициент, определяющий условия замыкания.

Как видно из уравнений Ч2) и (3), фаза сигнала U не зависит от условий замыкания, а зависит от расположения точки замыкания.

Таким образом, сигнал U поступает на вход фильтра 7, который настроен на частоту генератора 1.

Сигналы с фильтра 7 и с одной из фаз формирователя 5 и -фазного сигнала поступают на блок 9 сравнения, где сравниваются по фазе, которая, как было сказано выше, однозначно связана с положением прикосновения.

Для исключения многократных срабатываний в момент прикосновения и снятия пальца блок 8 управления, используя сигналы с выхода фильтра 7, разрешает работу блока 9 сравнения не сразу же после появления сигнала на выходе фильтра 7, а с задержкой t т на время переходного процесса фильтра 7 и прекращает работу блока

25

Сигнал и,-р поступает на вход нул индикатора 17, сигнал и поступает на счет}Л1Й вход счетчика 18 и через инвертор 21 на вход синхронизации первого D -триггера 20, сигнал Uj поступает на вход О установки сче чика 18,

Цикл работы счетчика 18 определя ется принудительной установкой пос- леднего в О сигналом Uj (фиг.За Условная диаграмма состояний ко9 сравнения после снятия пальца, при этом используется факт отсутствия сигнала на первом входе блока 8 управления .

Блок 8 управления (фиг,2 формирует на своем выходе сигнал Up раз решения, определяющий временную область, когда сигнал U, с выхода фильт- д в счетчике 18 (КС) для коэффици- ра 7 имеет неискаженные параметры.

Блок 8 управления работает следующим образом.35

В момент прикосновения пальца к сенсорной площадке 2 на входе фиотьт- ра 7 и первом входе блока 8 управления появляется сигнал U (фиг.4а), а

40

спустя время t на выходе фильтра 7 появляется установившийся сигнал L/ (фиг.4б) . Эти сигналы поступают затем на соответствующие двухпо- лупериодные выпрямители 11 и 12, где формируются огибающие сигналы U 45 и д (фиг.4а,б).

Причем сигнал U поступае.т на вход первого двухполупериодного вьт- рямителя 11 через буферный усилитель 10, согласующий последний с. 50 сенсорными площадками 2.

Первый 13 и второй 14 триггеры Шмитта из соответствующих огибающих формируются сигналы U и U. соответственно (фиг.4в,г) с крутыми фронта- 55 ми. Элемент 15 задержки формирует сигнал и путем осуществления задержки положительного фронта сигнала U.

ента деления 16 приведена на фиг.Зд Значение сдвига фаз между сигналами иф и Uj измеряется в момент перехода сигнала Dtp через нулевой уровень, для чего нуль-индикатор 17 формирует сигнал Un (фиг.Зв) j кото- рый, пройдя через первый .D -триггер 20, элемент 23 задержки и элемент И 24, поступает в виде сигнала U(; (фиг.Зе) на вход разрешения записи регистра 19 памяти. При этом

сигнал

II

своим положительным

фронтом дает команду на запись в регистр 19 памяти значения кода (КРУ,ко торый в этот момент был в счетчике 18, например код числа 10 (фиг.З и).

Таким образом, значение кода в регистре 19 памяти соответствует .сдвигу фаз в е диницах синхроимпульсов U;. и номеру сенсорной площадки 2, к которой производилось касание паль цем оператора.

Первый D -триггер 20 необходим для исключения возможности совпадения импульса записи Uj.(фиг.Зе) с моментом смены кода в счетчике 18,

на величину t (фиг.Аб), необходимость которой описана ранее.

Элемент И 16 формирует из сигналов и и и, сигнал Up разрешения (фиг.4е), положительный фронт которого формируется по положительному фронту сигнала I), , а отрицательный - по отрицательному фронту сиг

10

15

20

25

нала -1 ,

Блок 9 сравнения (фиг.З) работает следующим образом.

Сдвиг фаз опорной фазой сигнала и(фиг,5а), поступающего с одного из выходов формирователя 5 h -фазного сигнала на третий вход блока 9 сравнения, и сигналом U (фиг.Зб) заполняется синхроимпульса- ш ир(фиг.5г) , количество которых определяется сдвигом фаз, а следовательно, точкой касания.

Сигнал и,-р поступает на вход нуль- индикатора 17, сигнал и поступает на счет}Л1Й вход счетчика 18 и через инвертор 21 на вход синхронизации первого D -триггера 20, сигнал Uj поступает на вход О установки счетчика 18,

Цикл работы счетчика 18 определяется принудительной установкой пос- леднего в О сигналом Uj (фиг.За . Условная диаграмма состояний ко

т- д в счетчике 18 (КС) для коэффици-

д в счетчике 18 (КС) для коэффици-

ента деления 16 приведена на фиг.Зд. Значение сдвига фаз между сигналами иф и Uj измеряется в момент перехода сигнала Dtp через нулевой уровень, для чего нуль-индикатор 17 формирует сигнал Un (фиг.Зв) j кото- рый, пройдя через первый .D -триггер 20, элемент 23 задержки и элемент И 24, поступает в виде сигнала U(; (фиг.Зе) на вход разрешения записи регистра 19 памяти. При этом

сигнал

II

своим положительным

фронтом дает команду на запись в регистр 19 памяти значения кода (КРУ,ко- торый в этот момент был в счетчике 18, например код числа 10 (фиг.З и).

Таким образом, значение кода в регистре 19 памяти соответствует .сдвигу фаз в е диницах синхроимпульсов U;. и номеру сенсорной площадки 2, к которой производилось касание пальцем оператора.

Первый D -триггер 20 необходим для исключения возможности совпадения импульса записи Uj.(фиг.Зе) с моментом смены кода в счетчике 18,

так как сигнал и(фиг.5в) из-за инвертора 21 синхронизируется отрицательным фронтом cинxpoи пyJIЬca U, (фиг.5г) и на выходе первого D -триггера 20 формируется сигнал U ,. фронты которого надежно по падаю т на. середину между моментами смены кода в счетчике 18 ( д„е),

Второй , Ъ -триггер 22 Heo6xpAHNi для осуществления синхронизации сиг- нала и р разреи ення (фиг.Зтк) сигналом (фиг.Зв) нуль-индикатора 17 . для исключения ложного измерения сдвига фаз на первом периоде сигнала i- n и для: разрешения перезаписи кода счетчика 18 в регистр 19 памяти. Запись кода в регистр 19 памяти осуществляется по всем рагзрешенным фронтам сигнала U. с тем, чтобы фиксировать касание пальдем операто- ра сенсорной плордадки 2, вторая 4 сенсорная пластина которой подключена к подвижному выводу O l+h)-выводного резистора 65. находящегося в любом (в том числе непрерывно изменяю- щемся) своем положениИо Это осуществляется с помощью элемента И 24, первый вход которого через элемент 23 задержки подключен к выходу первого D -триггера 20, Элемент 23 за- держки служит для исктточения записи кода в регистр 19 памяти в момент окончания сигнала ир(инг„5).

Формула и 3 о б р е т е н I

1.Сенсорная клавиатура, содержащая генератор и И разрезных сенсорных площадок, состоящих из М первых сесорных; пластин, соединенньо-: одна с .другой, и М вторых сенсорных пластин, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности, в нее введены формирователь и -фазного сигнала,С +и)-выводной переме ный резистор, фильтрJ блок -управле- яия и блок сравнения, причем вьпсод генератора подключен к входу соормгл- .рователя h -фазного сйгнапа, п . выходов которого подключены к соот- ветствутощим первому и второму крайним и ) промежуточным выводам (M+h)-выводного переменного резистора, М вторых сенсорных пластин под готючены к соответствующим М промежуточным выводам |М -f-ti I-выводного переменного резистора, первые М сенсорные пластины подключены к входу фильтра и первому входу блока управления, хфильтра подключен к второму входу блока управления и первому входу блока сравнения, второй вхо гкоторого подключен к выходу генератора, третий вход - к одному из выходов формирователя ь -фазного сигнала четвертый вход - к выходу блока управления, а выход блока сравнения является выходом устройства,

2, Клавиатура по и„1, о т л и - чающаяся тем, что блок управления содержит последовательно соединенные буферный усилитель,вход которого является первым входом блока управления, первый выпрями-тель, первый триггер , выход которого подключен к первому входу элемента PI, последовательно соединенные второй выпрямитель, вход которого является вторым входом блока управления второй тригг ер ПЫитта и зле- мепт задержки, въпход которого подключен к второму входу элемента И, выход последнего является выходом блока травления.

За Клавиатура по п,I, о т л и - чающаяся тем, что блок сравнения содержит нуль-инд1П сатор, вход которого является первыг-г входом блока сравнез-шя, выход нуль-индикатора подключен к D -входу первого D - триггера, выход которого подключен к I- -входу второго D -триггера и входу элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго -D -триггера, выход элемента И подключен к входу синхронизации регистра памяти, к ин- фюрмадионным входам которого подклю- ч:епы соответствующие выхода счетчика, вход которого подключен к второму входу блока сравнения и через инвертор - к С-входу первого D -триггера, вход счетчика является третьим 15ХОДОМ блока сравнения, D-вход второго J)-триггера является четвертым входом блока сравнения, выхо,цы регистра памяти являются выходами блока сравнения.

Фиг. J

Редактор Н.Слободяник

Составитель Е,Бреславец

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

Заказ 4426/58Тираж 816Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к области импульсной техники. Может быть использовано в пультах управления радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - повышение надежности, достигаемое за счет уменьшения аппаратурных затрат при увеличении числа n 131 И III iii aiimil J 3FfU-j, I сенсорных площадок. Для достижения данной цели в устройство, содержащее генератор 1, М разрезных сенсорных площадок 2., состоящих из первых 3 и вторых 4 сенсорных пластин, введены формирователь 5 п фазного сигнала,, (M+h)-выводной переменный резистор 6, фильтр 7, блок 8 управления, блок 9 сравнения. В описании изобретения также приводятся схемы блока управления и блока сравнения. Для исключения многократных срабатываний в момент прикосновения и снятия пальца блок управления вьщает команды разрешения работы блока сравнения с задрежкой на время переходного процесса фильтра 7 и прекращешш его работы сразу после снятия пальца. 2 я.п„ , 5 ил. L . I .I, JFrr -- L-brdLJbtrJ 41-