Сенсорный переключатель Советский патент 1988 года по МПК H03K17/945 

00

о

аЛ

СП

ГЧ)

1367

бой последовательности и времени отпускания этих площадок. Сенсор- ньй переключатель содержит мультиплексор 1, сенсорные площадки 2, D-триггер 4 касания, регистр 5, блок 6 сравнения, основной счетчик 7, вспомогательный счетчик 8, дешиф- ратор 9, тактовую шину 10, элемент ИЛИ 11, дополнительный счетчик 12, элемент ИЖ 13 ошибки, D-триггер 14 записи, элемент ИЛИ 15 записи.

0

D-триггер 16 управления, элемент И 17, D-триггер 18 ошибки, D-триггер 19 блокировки, регистр 20,выходные шины 21. Предложенньй переключа тель при случайном непреднамеренном касании нескольких сенсорных площадок сохраняет свое состояние при любой последовательности и времени отпускания сенсорных площадок, чем достигается повьш1ение достоверности функционирования. 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в пультах управления различных устройств, в частности в коммутаторах и устройствах ввода информации в ЭВМ. Цель изобретения - повышение достоверности функционирования - достигается за счет блокировки устройства при касании любых дв5 или более сенсорных площадок и при лю

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в пультах управления различных устройств, в частности в коммутаторах и устройствах ввода информации в ЭВМ.

Цель изобретения - повьшгение достоверности функционирования путем блокировки устройства при касании любых двух и более сенсорных площадок и при любой последовательности и времени отпускания этих сенсорных площадок.

На.фиг.1 представлена функциональная схема: сенсорного переключателя; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу сенсорного переключателя соответственно в режиме рабочего касания одной сенсорной площадки и непреднамеренного касания двух площадок.

Сенсорный переключатель содержит мультиплексор 1, п информационных входов которого соединены с соответствующими сенсорными площадками 2, С-вход - с выходом формирователя 3 импульсов опроса, выход - с S-вхо- дом D-триггера 4 касания, а управляющие входы - с соответствующими информационными входами регистра 5, первыми входами блока 6 сравнения и выходами основного счетчика 7, С-вход которого подключен к выходу старшего разряда вспомогательного счетчика 8 и входу слартего разряда дешифратора 9, вход второго разряд которого соединен с выходом первого разряда вспомогательного счетчика 8 вход первого разряда - с тактовой

шиной 10 и С-зходом вспомогательного счетчика 8, первый выход - с С-входом D-триггера 4 касания и входом формирователя 3 импульсов опроса, второй выход - с первым входом элемента ИЛИ 11 предустановки, третий выход - с С-входом дополнительного счетчика 12, первым входом элемента ИЛИ 13 ошибки и S-входом

D-триггера 14 записи, а четвертый выход - с первым входом элемента ИЛИ 15 записи, второй вход которого подключен к прямому выходу D-триггера 16 управления, первому входу

элемента И 17 и С-входам D-тригге- ров ошибки 18 и записи 14, третий вход - к прямому выходу D-триггера

18ошибки, четвертый вход - к инверсному выходу D-триггера 19 блокиров-,

ки, а выход - к С-входу выходного регистра 20 и С-входу D-триггера

19блокировки, S-вход которого соединен с инверсным выходом D-триггера 16 управления и вторым входом элемента ИЛИ 13 ошибки, третий вход которого подключен к второму входу -; элемента ИЛИ 11 предустановки и прямому выходу D-триггера 4 касания, а четвертый вход - к второму входу элемента И 17 и выходу блока 6 сравнения, вторые входы которого соединены с выходами регистра 5 и входами выходного регистра 20, вькоды которого подключены к выходным шй5 нам 21, при этом третий вход элемента И 17 соединен с инверсным выходом D-триггера 18 ошибки, а выход - с третьим входом элемента ИЛИ 11 предустановки, выход которого под5

3

ключей к R-входу дополнительного счетчика 12 и S-входу D-триггера 16 управления, С-вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика 12, кроме того, прямой выход .D-триггера 14 записи подключен к С-входу регистра 5, а S-вход D-триггера 18 ошибки соединен с выходом элемента ИЛИ 13 ошибки.

Работа сенсорного переключателя построена по циклическому принципу. Цикл состоит из п строк, а строка из 8 тактов. Длительность такта Т/2 равна длительности тактовых импуль- сов, поступающих по тактовой шине 10. В каждой строке опрашивается одна сенсорная площадка, а опрос всех площадок происходит в течение хщкла. Управляющие сигналы, необ- ходимые для работы сенсорного переключателя по циклическому принципу, формируются основным 7 и вспомога- тельньм 8 счетчиками и дешифратором 9. При этом коэффициент пере- счета основного счетчика - п, а коэффициент пересчета вспомогательного счетчика - 4, и они определяют соответственно число опращиваемы сенсорных площадок и количество тактов в исходной строке.

Рассмотрим формирование управляющих сигналов. Положительные тактовы импульсы (фиг.2 а) с длительностью 1/2 к периодом Т поступают по так- товой шине 10 на С-вход вспомогателного счетчика 8. Кроме того, эти же импульсы (фиг.2 а) и импульсы с выходов младшего (фиг.2 б) и старшего (фиг.2 в) разрядов вспомо- гательного счетчика 8 поступают на управляющие входы дешифратора 9. На выходах дешифратора 9 формируются четыре последовательности импульсов (фиг.2 г, д, е, ж ифиг.З а, б, в, г) отрицгСтельной полярности с длительностью Т/2 и периодом 4Т, сдвинутые одна относительно другой на время Т. Управляющие импульсы на первом выходе (фиг.2 г и 3 а) дешиф- ратора 9 формируются в первом такте строки, импульсы на втором выходе (фиг.2 д и 3 б) дешифратора - в третьем такте строки, импульсы на третьем выходе (фиг.2 е и 3 в) да- шифратора - в пятом такте строки, а импульсы на четвертом выходе (фиг.2 ж и 3 г) дешифратора в седьмом такте строки.

50

Последовательно -.со вспомогательным счетчиком 8 включен основн счетчик 7. Последовательное изменение состояний выходов основого счетчика приводит к поочередному опросу информационных входов мультплексора 1, соединенных с соответсвующими сенсорными площадками 2. З п строк опрашиваются все сенсорные площадки переключателя.

Сенсорный переключатель имеет следующие характерные режимы функционирования: функционирование при отсутствии касания площадок сенсорного поля; функционирование при касании одной площадки сенсорного поля; функционирование при непреднамеренном касании двух или большего числа площадок сенсорного поля.

Рассмотрим работу сенсорного переключателя в этих режимах.

В первом такте каждой строки управляющие импульсы отрицательной полярности (фиг.2 г и 3 а) с первог выхода дешифратора 9 поступают на С-вход D-триггера 4 касания и вход формирователя 3 импульсов опроса. На вь1ходе формирователя 3 по положительному фронту зшравляющих импулсов формируются короткие импульсы опроса (фиг.2 3 и 3 д) отрицательной полярности. Эти- импульсы поступают на стробирующий С-вход мультиплексора I и при отсутствии касания площадок сенсорного поля проходят на его выход в виде импульсов той же полярности (например, в (1-1)-й строке на фиг .2 и 3 е) . С выхода мультиплексора 1 импульсы поступают на S-вход D-триггера 4. При этом D-триггер 4 касания вначале положительным фронтом управляющего импульса (фиг.2 г и 3 а) устанавливается в нулевое состояние (например, в (1-1)-й строке на фиг.2 к и 3 ж), а затем тут же возвращается в исходное единичное состояние нм- пульсом отрицательной полярности (фиг.2 и 3 е) с выхода мультиплексора 1 . На вькоде D-триггера 4 формируются импульсы отрицательной полярности (например, в (1-1)-й строке на фиг.2 к и 3 ж), обусловленные суммарной задержкой распространения сигнала в формирователе 3 импульсов опроса и мультиплексоре 1 Однако длитель ность этих импульсов значительно меньше Т/2 и уровень

М с прямого выхода D-триггера 4

касания блокирует элементы ИЛИ предустановки 11 и ошибки 13 в последующих тактах данной строки. На выходах элементов ИЛИ предустановки (фиг.2 м и 3 и) и ошибки (фиг.2 т и 3 п) в этих тактах присутствует уровень .

В пятом такте строки управляющие импульсы отрицательной полярности (фиг.2 е и 3 в) с третьего выхода дешифратора 9 поступают на S-вход D-триггера 14 записи и С-вход дополнительного счетчика 12. Первый из этих импульсов после включения источника питания устанавливает D-три гер 14 записи в единичное состояние Последующие импульсы толькб подтверждают это состояние D-триггера записи. На прямом вькоде D-триггера записи (Фиг.2 р и 2 н) присутствует уровень 1. После включения источника питания управляющие импульсы с третьего выхода дешифратора 9 подсчитьшаются дополнительным счетчиком 12 емкостью N. При заполнении дополнительного счетчика до величины N/2 пК положительньй перепад с его выхода (фиг.2 ни 3 к) устанавливает D-триггер 16 управления в нулевое состояние. Уровень О с прямого выхода D-триггера 16 управления (фиг.2 о и 3 л) закрывает элемент И 17. На его выходе (фиг.2 л и 3 з) также устанавливается уровень О. Уровень 1 с инверсного выхода D-триггера 16 управления (фиг. 2 п и 3 м) дополнительно блокирует элемент ИЛИ 13 ошибки. В дальнейшем дополнительный счетчик 12 продолжает считать управ ляющие импульсы, поступающие на его С-вход в пятом такте каждой строки. Однако положительные перепады с его выхода только подтверждают нулевое состояние D-триггера 16 управления. В седьмом такте строки управляющие импульсы отрицательной полярности (фиг.2 ж и 3 г) с четвертого выхода дешифратора 9 поступают на вход элемента ИЛИ 15 записи. При этом, поскольку при включении источника питания D-триггеры ошибки 1 и блокировки 19 могут установиться в произвольное состояние, возможны два случая. В первом случае В-триг- гер 18 ошибки устанавливается в нулевое состояние, а D-триггер 19 бло7150

кировки - в единичное. С прямого выхода D-триггера ошибки и инверсного выхода D-триггера блокировки на 5 элемент ИЛИ 15 записи поступают уровни О. Такой же уровень поступает на элемент ИЛИ записи с прямого выхода D-триггера 16 управления. При этом первьй же управляющий импульс, 10 пройдя через логический элемент

ИЛИ 15 записи, положительным фронтом установит D-триггер 19 блокировки в нулевое состояние. На инверсном выходе D-триггера блокировки появляет5

5 ся уровень 1 и блокирует элемент ИЛИ 15 записи. Следующие управляющие импульсы через элемент ИЛИ записи не проходят. Во втором случае D-триггеры ошибки и блокировки устанавли- 0 ваются в такие состояния, при которых первьш или второй, или оба одновременно блокируют элемент ИЛИ записи. Таким образом, при отсутствии касания сенсорных площадок двоичный код на выходных шинах 21 не изменяется.

При касании какой-либо одной, например i-й,площадки сенсорного поля к монтажной емкости этой пло0 щадки и емкости i-ro.информационного входа мультиплексора 1 -добавляется емкость тела оператора. Суммарная емкость не успевает зарядиться До уровня 1 за время действия ко5 роткого импульса опроса (фиг.2 з), и в i-й строке каждого цикла импульсы на выход (фиг.2 и) мультиплексора 1 не проходят. При этом в первом такте i-й строки управляющий импульс

0 (фиг;2 г) с первого выхода дешифратора 9 устанавливает триггер 4 в нулевое состояние, в котором он остается до конца первого такта следующей строки. Уровень О с прямо5 го выхода D-триггера 4 касания (фиг.2 к) деблокирует элементы ИЛИ 11 и 13 в последующих тактах данной строки.

В третьем такте i-й строки управ0 ляющий импульс отрицательной полярности (фиг.2 д) с второго выхода дешифратора 9 проходит на выход элемента ИЛИ 11 предустановки (фиг .2м), сбрасьшая в нулевое состояние триг55 геры дополнительного счетчика 12 (фиг. 2 н) и устанавливая в единичное состояние D-триггер 16 (фиг. 2 о, п). Положительньй перепад напряжения с прямого выхода D-триггера

7

16 управления (фиг.2 о) устанавливает в нулевое состояние D-тригге- ры 14 (фиг.2 р) и 18 (фиг.2 у,ф). Уровни 1 с прямого выхода D-триг- гера управления (фиг.2 о) и инверсного выхода D-триггера ошибки (фиг.2 ф) деблокируют элемент И 17 (фиг.2 л). Уровень 1 с прямого выхода D-триггера управления (фиг.2 о) блокирует также по одному из входов элемент ИЛИ 15. Уровень О с инверсного выхода D-триггера 16 управления (фиг.2 п) деблокирует элемент ИЛИ 13 и устанавлива ет в единичное состояние D-триггер 19 (фиг. 2 х). Уровень О с прямого выхода D-триггера 14 фиг. 2 р) производит перезапись двоичного кода номера i-й касаемой площадки сен сорного поля из основного счетчика 7 в регистр 5. При этом в i-й стро- {Ке каждого последующего цикла на входы блока 6 поступают одинаковые коды, что приводит к установке в i-й строке уровня 1 на вьпсоде блока (фиг.2 с). Этот уровень поступает на вход элемента И 17. Элемент И открьшается и уровень 1 с его вьпсода (фиг. 2 л) блокирует элемент ИЛИ II (фиг.2 м). Уровень 1 с выхода блока 6 сравнения (фиг.2 с) поступает также на вход элемента ИЛИ 13 и блокирует его. Уровень О с инверсного выхода D-триггера 19 (фиг. 2 х) деблокирует по одному из входов элемент ИЛИ 15 записи.

В пятом такте i-и строки управления импульс (фиг.2 е) с третьего выхода дешифратора 9 устанавливает D-.триггер 14 в единичное состояние. На выход элемента И 13 управляющий импульс не проходит, так как он заблокирован уровнем 1 с выхода блока сравнения (фиг.2 с). В каждой строке эти же управляющие импульсы с третьего выхода дешифратора 9 поступают на С-вход дополнительного счетчика 12 и подсчитьшаются им.

В седьмом такте i-й строки управляющий импульс (фиг.2 ж) с четвертого вькода дешифратора 9 поступает на вход элемента ИЛИ 15 записи. Однако на выход этого элемента (фиг.2 ц) он не проходит, так как элемент ИЛИ записи заблокирован . уровнем 1 с прямого выхода О-триг- гера 16 (фиг.2 о).

8

Аналогичньм образом работает сенсорный переключатель при касании i-й площадки сенсорного поля и в последующих (К-2) циклах. В К-м цикле с момента касания i-й площадки на С-вход дополнительного счетчика 12 с третьего выхода дешифратора 9 поступает управляющий импульс . Старший разряд дополнитель. ного счетчика устанавливается в единичное состояние (фиг.2 н), а положительный перепад с его прямого выхода устанавливает в нулевое состояние D-триггер 16 (фиг.2 о). Уровень О с прямого выхода D-триггера управления (фиг.2 о) деблокирует элемент ИЛИ 15, и управляющий импульс (фиг. 2 ж) в седьмом такте этой же строки проходит через эле- мент ИЛИ 15 (фиг.2 ц) на С-вход выходного регистра 20. Двоичньй код номера i-й касаемой площадки сенсорного поля переписьшается из регистра 5 в выходной регистр 20. Двоичный код номера i-й сенсорной площадки появляется на выходных шинах 21.

Рассмотрим теперь работу сенсорного переключателя при непреднамеренном касании двух, например i-й и (i+l)-й площадок сенсорного поля. В этом случае в следующей за моментом касания, например i-й строке цикла переключатель работает аналогично рассмотренному. Устанавливается в нулевое состояние D-триггер 4 (фиг.З ж), сбрасьшаются в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 12 (фиг.З к), устанавливается в единичное состояние ,D-триггер 16 управления (фиг.З л,м), двоичный код номера i-й касаемой площадки сенсорного поля переписьшается из основного счетчика 7 в регистр 5, и D-триггер 18 (фиг.З р, с) устанавивается в нулевое, а D-триггер 19 (фиг.З т) - в единичное состояния.

В первом такте (i+l)-й строки этого цикла управляющий испульс (фиг.З а) с первого выхода дешифратора 9 подтверждает нулевое состо - ие D-триггера 4 (фиг.З ж). Уровень О с прямого выхода D-триггера 4 (фиг.З ж) деблокирует элементы , ЛИ 11 и 13 в последующих тактах даной строки. В (i+l)-й строке на выодах основного счетчика 7 присуттвует двоичный код числа (i+1). На ыходах регистра 5 присутствует записанный в i-й строке двоичный код числа i. При этом в (1+1)-й строке на выходе блока 6 сравнения будет уровень О (фиг.З о).

Этот уровень поступает на вход элемента И 17. Элемент И закрьшаетс и уровень О с его выхода (фиг.З л деблокирует элемент ИЛИ 11. Кроме того, уровень О с выхода блока 6 деблокирует элемент ИЛИ 13.

В третьем также (1+1)-й строки уравляющий импульс отрицательной полярности (фиг.36) с второго выхода дешифратора 9 проходит на выход элемента ИЛИ 11 (фиг.З и), сбра сьгоая в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 12 (фиг.З к и подтверждая единичное состояние D-триггера 16 управления (фиг.З л, м). D-триггер 14 (фиг.З н) остает-- ся в единичном состоянии. Перезапись двоичного крда числа (i+1) из основного счетчика 7 в регистр 5 не производится.

В пятом такте (i+1)-и строки управляющий импульс (фиг.З в) с третьего выхода дешифратора 9 подтверждает единичное состояние D-триггера 14 (фиг.З н), увеличивает на единицу содержимое дополнительного счетчика 12 и, через открытьй элемент ИЛИ 13 (фиг.З п) устанавливает в единичное состояние В- Триг- гер 18 (фиг. 3 р,с). Тем самым в D-триггере запоминается инфopмau я о наличии ошибочного касания. Уровень 1 с прямого выхода этого триггера (фиг.З р) блокирует элемен ИЛИ 15, а уровень О с.инверсного выхода (фиг.З с) блокирует элемент И 17, деблокируя при этом элемент ИЛИ 11.

В седьмом такте (i+1)-и строки

управляющий импульс (фиг.З г) с чет- 45 го касания. При этом D-триггер 18

вертого выхода дешифратора 9 поступает на вход элемента ИЛИ 15. Однако на выход этого элемента (фиг.З у) он не проходит, так как элемент заблокирован. Перезапись кода из регистра 5 в выходной регистр 20 не производится. Двоичный код на выходных шинах 21 не изменяется.

Поскольку элемент ИЛИ 11 деблокирован уровнем О с выхода элемента И 17, в последующих циклах при наличии продотасающегося касания хотя бы одной сенсорной площадки импульс с второго выхода дешифратора 9

(фиг. 3 б) проходит через открытый элемент ИЛИ 11 (фиг.З и) и сбрасывает триггеры дополнительного счетчика 12 (фиг.З к)., подтверждая единичное состояние D-триггера 16 (фиг.З л, м). При этом D-триггер 18 остается в единичном состоянии (фиг.З р,с), храня информацию о на- личии ошибочного касания. Т -элько после отсчета К циклов, в которых не было ни одного касания какой- либо сенсорной площадки 2, дополнительный счетчик 12 заполняется до

половины своей емкости N (фиг.З к) и сбрасьшает D-триггер 16 (фиг.З л, м). Сенсорньй переключатель при этом возвращается в исходное состояние и готов к приему последующей

информации.Аналогичным образом работает сенсорный переключатель и при непреднамеренном касании трех, четырех и большего числа площадок сенсорного поля.

в момент касания какой-либо площадки сенсорного поля переключателя запускается блок, содержащий до- полнительньй счетчик 12 и D-триггер 16. Дополнительный счетчик отсчитьюает К циклов, в течение которых проверяется имеется ли- касание других площадок сенсорного поля. Если в течение К циклов, т.е. в течение интервала времени 4пТК, фиксируется касание только одной площадки сенсорного поля, тЬ двоичный код номера касаемой площадки пере- письшается из регистра 5 в выходной регистр 20 и поступает на выходные

шины 21. Если фиксируется касание двух или большего числа площадок, то D-триггер 18 устанавливается в единичное состояние, запоминая тем самым информацию о наличии ошибочно

блокирует запись в выходной регистр 20 и код на выходных шинах 21 остается неизменным. В исходное состояние сенсорный переключатель возвраща50 ется только после отсчета К циклов, в которык не было ни одного касания какой-либо площадки, т.е. после прекращения ошибочного воздействия на сенсорное поле переключателя.

55 Интервал времени 4пТК при этом должен на длительность цикла 4пТ превьш1ать время переходного процесса при касании t ив то же время быть . не настолько большим, чтобы операn

тором ощущалась задержка tp момента срабатьшания сенсорного переключателя по сравнению с моментом касания сенсорной площадки, т.е.

13

t + 4пТ 4пТК tp

Преобраэовьгоая (1), получаем соотношение для выбора значения К:

(1)

..tK

4пТ

4пТ

Введение в сенсорный перекЬю- чатель связи между инверсным выходом D-триггера ощибки и третьим вхдом элемента И позволяет идентифицировать окончание ошибЪчного касания сенсорного поля по наличию К циклов работы переключателя, в которых не бьто ни одного касания какой-либо сенсорной площадки. При этом при случайном (непреднамеренд жш1ши1я:1 шш1шшп.:шпшша:жи1пш1Ш1 JlЛJuггlJглJ Jт: JlЛJг: J J JlJ

i-/ L .2. пкч-2гж нпк 1 н i м

г inmi-тппги-inni-innnr д ттппг innni-inrif-nnnr

е 1ГТ1ПГ 1Г1ПГиПГи1ПППГ

ж -1ПППГ-ПППГ ™ППГ-ПППГ

7150 2

ном) касании нескольких сенсорных площадок переключатель сохраняет свое состояние при любой после- g довательности и времени отпускания

сенсорных площадок. Тем самым дости- гается повьппение достоверности функционирования устройства.

10 Формула изобретения

Сенсорный переключатель по авт. св. № 1092725, о т л.и чающий- с я тем, что, с целью повышения

15 достдверности функционирования путем исключения возможности переключения устройства при касании любых двух и более сенсорных площадок и при любой последовательности и

20 времени отпускания этих сенсорных площадок, инверсный выход D-триггера ошибки подключен к третьему входу элемента И.

Фиг.

Н / Н i+2 nfn4-lnfn inm H пК+НпКчиКФ1 а 1ПППГ Т1Г1Ги1ПППГ ПППГ

Т1ППГ--1ПППГ 1ПГ ЛГ--Т1 ТПГ1Г1Г ППГТ

г ПГ1ГТГ1Г ПППГТ ТГ

irni

I I

т

LJ

.jn.

Т

I

I Т|

.