Сенсорный переключатель Советский патент 1989 года по МПК H03K17/945 

1

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в устройствах ввода и вывода информации и является усовершенствованием изобретения по авт.св. tf 1092725.

Цель изобретения - повышение достоверности функционирования за счет приведения в соответствие области срабатывания переключателя и области электрических параметров человека- оператора, достигаемое путем введения первого и второго элементов И, формирователей импульсов задержки и контроля, элемента И-НЕ, D-триггера контроля и элемента ИЛИ опроса, а также расширение функциональных возможностей переключателя за счет идентификации неисправностей сенсорного поля, достигаемое путем введения бло ка контроля, состоящего из демультиплексора и D-триггеров по числу выходов демультиплексора.

На фиг.1 приведена электрическая, функциональная схема переключателя; на фиг.2 - диаграммы функционирования сенсорного переключателя при различных значениях эквивалентных электрических параметров человека;на фиг.З- временные диаграммы управляющих сигналов; на фиг.4 - временные диаграммы работы формирователей импульсов.

Сенсорный переключатель содержит мультиплексор 1, М сенсорных площадок 2, элемент ИЛИ 3 опроса, элемент И-НЕ 4, регистр 5, блок 6 сравнения, блок 7 контроля, основной счетчик 8, вспомогательный счетчик 9, дешифратор 10, тактовую шику 11, формирователь 12 импульсов задержки, формирователь 13 импульсов опроса, D-тригЈь Јь

оо

ОЭ

ы

1Ч

rep 14 касания, D-триггер 15 контроля, элемент ИЛИ 16 предустановки, дополнительный счетчик 17, элемент ИЛИ 18 ошибки, D-триггер 19 записи, элемент ИЛИ 20 записи, D-триггер 21 управления, первый элемент И 22, D-триггер 23 ошибки, D-триггер 24 блокировки, выходной регистр 25, второй элемент И 26, формирователь 27 импульсов контроля, третий элемент И 28, выходные шины 29, контрольные шины 30, -а также D-триггеры 31 и демультиплексор 32 блока 7 контроля.

Информационные входы мультиплексора 1 соединены с соответствующими сенсорными площадками 2, выход - с первым входом элемента ИЛИ 3 опроса и инвертирующим входом элемента И-НЕ 4, а управляющие входы - с соответствующими информационными входами регистра 5, первыми входами блока 6 сравнения, управляющими входами блр- ка 7 контроля и выходами основного счетчика 8, С-вход которого пЬдклю- чен к выходу старшего разряда вспомогательного счетчика 9 и входу старшего разряда дешифратора 10, вход второго разряда которого соединен с выходом первого разряда вспомогательного счетчика 9, вход первого разряда - с тактовой шиной 11 и С-входом вспомогательного счетчика 9 первый выход - с входами формирова телей 12 и 13 импульсов задержки и импульсов опроса соответственно и С-входами D-триггеров 14 и 15 касания и контроля соответственно, вто- эой выход - с первым входом элемента ИЛИ 16 предустановки, третий выход - с С-входом дополнительного счетчика 17, первым входом элемента ИЛИ 18, ошибки, S-входом D-триггера 19 запис и стробирующим входом блока 7 контро ля, а четвертый выход - с первым входом элемента ИЛИ 20 записи, второй вход которого подключен к прямому выходу D-триггера 21 управления, первому входу первого элемента И 22

,и С-входам D-триггеров 19 и 23 записи и ошибки соответственно, третий вход - к прямому выходу D-триггера 23 ошибки, четвертый вход - к инверсному выходу D-триггера 24 блокировт ки} а зыход - к С-входам выходного регистра 25 и D-триггера 24 блокиров ки, которого соединен с общей шиной, а Згвход - с инверсным выхо

5

0 5 0

- -

5

0

5

дом D-триггера 21 управления и вторым входом элемента ИЛИ 18 ошибки, третий вход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 16 предустановки и прямому выходу D-триггера 14 ,касания, четвертый вход - к второму входу первого элемента И 22 и выходу второго элемента И 26, а выход - к S-входу D-триггера 23 ошибки, D-вход которого подключен к общей шине. Выход первого элемента И 22 соединен с третьим входом элемента ИЛИ 16 предустановки, выход которого соединен с R-входом дополнительного счетчика 17 и S-входом D-триггера 21 управления, D-вход которого подключен к общей шине, а С-вход - к выходу дополнительного счетчика 17. D-вход D-триггера 19 записи соединен с общей шикой, а выход - с С-входом регистра 5, выходы которого подключены к соответствующим информационным входам выходного регистра 25 и вторым входам блока 6 сравнения, выход которого соединен с первым входом второго элемента И 26, второй вход которого подключен к прямому выходу D-триггера 15 контроля, инверсный выход которого соединен с информационным входом блока 7 контроля, D-вход - с общей шиной, а S-вход - с выходом элемента И-UEA, второй вход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 3 опроса, выходу формирователя 12 импульсов задержки и входу формирователя 27 импульсов контроля, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И 28, второй вход которого подключен к выходу формирователя 13 импульсов опроса, а выход - к С-входу мультиплексора 1, причем выход элемента ИЛИ 3 опроса соединен с S-входом D-триггера 14 опроса, D-вход которого подключен к общей шине, а выходные 29 и контрольные 30 шины соединены с выходами выходного реги- tCTpa 25 и блока 7 контроля соответственно. Кроме того, управляющие и информационный входы демультиплексора 32 соединены соответственно с управляющими и стробирующим входами блока 7 контроля, а выходы подключены к С-входам соответствующих выходных

D-триггеров 31, D-входы и выходы которых соединены соответственно с1 информационным входом и выходами блока 7 контроля.

Работа сенсорного переключателя построена по циклическому принципу. Цикл состоит из М строк. Строка состоит из восьми тактов. В каждой строке опрашивается одна сенсорная площадка а опрос всех площадок происходит в течение цикла. Управляющие сигналы, необходимые для работы сентретьего элемента И 28 короткие от-ри- цательные импульсы опроса и контроля поступают на строоирующий нход муль- 5 типлексора 1.

Последовательно со вспомогательным счетчиком 9 включен основной счетчик 8. Последовательное изменение состояний выходов основного сорного переключателя по циклическому 10 счетчика 8 приводит к поочередному принципу, формируются основным 8 иопросу информационных входов мультивспомогательным 9 счетчиками и дешиф- плексора 1, соединенных с соответст- ратором 10. При этом коэффициент пе-вукщими сенсорными площадками 2.

ресчета основного счетчика - М, аЗа М строк опраип твак/тся все сенсоркоэффициент пересчета вспомогатель- 15 ные площадки переключателя, ного счетчика - четыре, и они опреде-Рассмотрим воздействие импульсов

W4KJ76

третьего элемента И 28 короткие от-ри- цательные импульсы опроса и контроля поступают на строоирующий нход муль- 5 типлексора 1.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в пультах ввода и вывода информации. Целью изобретения является повышение достоверности функционирования за счет приведения в соответствие области срабатывания переключателя и области электрических параметров человека-оператора, а также расширение функциональных возможностей за счет идентификации неисправностей сенсорного поля. Это достигается путем введения второго и третьего элементов И, формирователей импульсов задержки и контроля, элемента ИЛИ опроса, элемента И-НЕ и Д-триггера контроля, а также блока контроля, состоящего из демультиплексора и Д-триггеров по числу выходов демультиплексора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

ляют соответственно число опрашиваемых сенсорных площадок и количество тактов в исходной строке.

Рассмотрим формирование управляю- 20 личных значениях параметров R и

щих сигналов. Положительные тактовые импульсы (фкг.За) длительностью Т/2 и периодом Т поступают по тактирующей шине 11 на С-вход вспомогательного счетчика 9. Кроме того, эти же импульсы и импульсы с выходов младшего (фиг.36) и старшего (фиг.Зв) разрядов вспомогательного счетчика 9 поступают на управляющие входы деСМЈ, где последние соединены парал лельно и являются суммарным сопроти лением и емкостью информационного входа мультиплексора 1. Причем сум- 25 марная емкость С5уег включает в себя как емкость CQ оператора, так и мон тажную емкость См сенсорной площадки, соединительного провода и инфор мационного входа мультиплексора отн

тивление Re определяете,, омическим сопротивлением R0 тела оператора отшифратора 10. На выходах дешифратора 30 сительно земли, а суммарное сопро- 10 формируются четыре последовательности импульсов (фиг.Зг, д, е, ж) длительностью Т/2 и периодом &Т, сдвинутые одна относительно другой

на время Т, Отрицательные управляю-При поступлении на стробирукяций

щие импульсы на первом выходе (фиг.Зг) С-вход мультиплексора 1 короткого

дешифратора 10 формируются в первом такте строки, отрицательные импульсы на втором (фиг.Зд), третьем (фиг.Зе) и четвертом (фиг.Зж) выходах дешифратора соответственно в третьем, пятом и седьмом тактах строки.

По положительному фронту импульса с первого выхода (фиг.4а) дешифратора 10 формирователь 12 импульсов задержки формирует короткий отрицательный импульс задержки длительностью (фиг.4б), а формирователь 13 импульсов опроса - короткий отрицательный импульс опроса длительностью Ј(фиг.4в). По положительному фронту импульса с выхода (фиг.46) формирователя 12 импульсов задержки формирователь 27 импульсов контроля формирует короткий отрицательный импульс контроля такой же длительности Ј (фиг.4г). Формирователи импуль сов могут быть выполнены по любой из известных схем. С выхода (фиг.Ад)

опроса и контроля на опрашиваемую входную цепь выполненного на ТТЛ- элементах мультиплексора 1 при различных значениях параметров R и

СМЈ, где последние соединены параллельно и являются суммарным сопротивлением и емкостью информационного входа мультиплексора 1. Причем сум- марная емкость С5уег включает в себя как емкость CQ оператора, так и монтажную емкость См сенсорной площадки, соединительного провода и информационного входа мультиплексора отнотивление Re определяете,, омическим сопротивлением R0 тела оператора от сительно земли, а суммарное сопро-

отрицательного импульса опроса длительностью Т разряженная ранее емкость С 8 информационного входа начинает заряжаться через открытый база-эмиттерный переход входного транзистора.

К моменту окончания импульса опроса емкость С БХ Ј заряжается до напряжения U4, определяемого следующим соотношением:

(En-uS3)R

Rg+Et

BI

RЈ+RBXSI

(1-е

RS RB 5: C6XЈ;

),(O

где ЕП - напряжение источника питания мультиплексора;

Ug - падение напряжения на база- эмиттерном переходе входного транзистора;

Rg. - сопротивление резистора в

базовой цепи входного транзистора ;

RBXi

и СВХЈ- суммарные сопротивление и

емкость информационного вхда мультиплексора 1, Длительность импульса опроса t при этом выбирается такой, чтобы пр

, +С«(

емкость С&хг.за время действия импульса опроса заряжалась бы до nopo ,гового напряжения Un0 мультиплексора, т.е. выполнялось бы соотношение (v -и Мг fts + ftexg ..

ЧЬц Ut-JK,,,-.В .С-Г

э вХЈ/,КБ КВХЈ -3 «ин/ч ,

и„ЛЯ «-п-т-(1-е).

Jnop

к$+кв & Вводя обозначение

I °;

(4

En-U5j

и учитывая, что соотношение (3) долно выполняться при сколь угодно бол ших значениях RMSV . при Rj, Rg., получают окончательное выраже ние для определения длительности импульса опроса

«-Vе../ ln(t (5

При выбранной таким образом длительности импульса опроса-емкость Cft заряжается к концу импульса опроса до напряжения и|,0- при значени лараметров Квх21и СвяЈ-, соответству щих неэаштрихованвой области I (фиг. Кривая Q при этом задается выражением

.

V Win

При

Г

I -TV ;

.(б

) V ;

значениях R6(S и

,

соот

ветствуклщх заштрихованным областям II и III (фиг.2) емкость CftxЈ не успевает зарядиться к концу импульс опроса до порогового напряжения Ц и импульс опроса на выход мультиплесора 1 не преходит,

В промежутке между импульсом опр са и импульсом контроля база-эмиттеный переход входного транзистора зарыт, и емкость Свх5- разряжается через сопротивление Учитывая,

что время разряда равно с,, предсталяют напряжение Ua на емкости CtfxЈ в момент поступления импульса контроля в виде.Ј,,

U.

U,e

. ,

(7)

При поступлении на стробнрующий вход мультиплексора 1 импульса конт-- роля длительностью f суммарная емкость Ср), информационного входа

начинает снова заряжаться через открытый .базаэмиттерный переход входного транзистора. К моменту окончания импульса контроля емкость См заряжается до напряжения U,, определяемого следующим соотношением

WW -g

U. -----(1-е R s-k вх t 4xsi

RS-+C

) +

в z:

+U4e

RS .

15

; 20 р . (8)

Длительность разряда при этом выбирается такой, чтобы при

(9) (Ю)

емкость СВкЈ за время действия импульса контроля заряжалась бы до по{

eif

УОЛ«ИН

+СМ

РОГОВОГО напряжения и мультиплек- 1, т.е. ваполнялось бы соотногаение

р

20 р . 25

х-30 ). U.

(11) обозначено ми - пор ,

При этом через КОУИИИ нимальное сопротивление оператора относительно земли, а через С

, омак емкость оператора отно земли,

максимальная сительно

Подставляя (7) и (1) в (8) с учетом (4), получают

--„.e(

«МЯЧ 9МИН

оммм.

ъ

RpR

Я ОА«ИН

Х1+

II II .1 Г--- -./

+e. .KO..O.KC Я К0ми«с «с /-(12)

з5

Вводя обозначения

8

1 +

JL. R,

и

40

- 45 n Р

,9 МИН

хо днин

(U г

V 4 1AT«V

(13)

(14)

ЭАЮКС

а также используя (5), после преобразований получают

V RF ROMK« C M.ln(1-) 15

При выбранной таким образом длительности

Г СР

емкость С

6X1

заряжается

к концу импульса контроля до напряжения j превышающего V aop при любых зна

50 (еняях параметров Ке,ги Cexs:, ветствуюших областям I и II (фиг.2). Кривая $ при этом, исходя из (1), (4), (7) и (8), задается выражением

RS i «

- 55

2(H5-Ј-)i- с R«№ L

сГп

х

RexЈCexs:a

/ I й«х1«вС№Е(16)

При этом если R ьх Ј

-ЬХ 2.(16) следует, что кривая о к значению

2t Ск (T-)°

(17)

В области III (фиг.2) параметров

cRxЈ;eMKOCTb сехЈ не Успевает зарядиться к концу импульса контроля до порогового напряжения U1 и имемкости Свх „ опрашиваемого информа- 5 ционного входа мультиплексора 1 за время действия импульса опроса успевает дорасти до уровня, превышающего пороговое напряжение U мультиплексора 1. При этом импульс опроса про- 10 ходит на выход мультиплексора 1, В интервале между импульсами опроса и контроля емкость С ьх g. разряжается через сопротивление RBX5.« В зависимости от соотношения постоянной врепульс контроля на выход мультиплексора 1 не проходит.

Таким образом, на диаграмме (фиг,2) можно выдепить три характер ные области параметров С6Х2 15 мени разряда Ra,C&xgH времени раз- з которых реакция на выходе мультип- Ряда-Ср напряжение на емкости СВХЈ

может остаться выше уровня при Rex.j- С B)S или упасть ниже уровня и;ор при За время дли- 2Q тельности импульса контроля напряжение на емкости Cov«- также успевает

D л 2-j

дорасти до уровня, превышающего Unop

лексора 1 на воздействие импульсов опроса и контроля различна;в области I на выход мультиплексора 1 проходит и импульс опроса, и импульс контроля; в области II на выход мультиплексора 1 проходит только импульс контроля; в области III на выход мультиплексора 1 не проходит ни импульс опроса, ни импульс контроля. Функционирование предлагаемого

При этом импульс контроля также проходит на выход мультиплексора 1, 25Элемент ИЛИ 3 опроса и элемент

И-НЕ 4 разделяют поступающие с выхода мультиплексора 1 импульсы опроса

И-НЕ 4 разделяют поступающие с выхода мультиплексора 1 импульсы опроса

сенсорного переключателя при различ-.

ных параметрах К8Х5-И С 6Х2-происходити контроля. На выход элемента ИЛИ 3

следующим образом: область I парамет- опроса проходит только импульс опро- ров RRX и С„«;. отождествляется сен- 30 са а на выход элемента И-НЕ 4 - только импульс контроля. По пожительно- му фронту импульса с первого выхода дешифратора 10 в конце первого такта каждой строки опроса D-триггеры каса- 35 ния 14 и контроля 15 устанавливаются в нулевое состояние. При поступлении с выхода элемента ИЛИ 3 опроса им пульса опроса на S-вход В-триггера 14 касания на его прямом выходе устаBXS: зх сорным переключателем с отсутствием

касания сенсорной площадки; область II - с касанием сенсорной площадки; область III - с неисправностью сенсорной площадкиi

Кроме того, область II параметров CRXrf которую предлагаемый сенсорный переключатель отождествляет с с касанием, полностью включает в себя область физического воздействия оператора (выделена на двойной штриховкой) . Область II хорошо аппроксимирует область физического воздействия оператора и меньше заштрихованных областей II и III, отождествляемых с касанием сенсорным переключателем по основному авторскому свидетельт ству.

Фиксация нахождения параметров RBXS: и Св)1 Ј в той или иной области (фиг,2) осуществляется с помощью D-триггера 14 касания и D-триггера 15 контроля.

Рассмотрим работу элемента ИЛИ 3 опроса, элемента И-НЕ 4 и D-трипге- ров касания 14 и контроля 15 ао время опроса одной сенсорной площадки 2 в различных областях значений параметров RB)(H C8KS;.

40 навливается уровень логической t , присутствующий во всех последующих тактах данной строки. Аналогично при поступлении с выхода элемента И-НЕ 4 импульса контроля на S-вход

45 D-триггера 15 контроля иа его прямом выходе также устанавливается уровень логической 1, присутствующий во всех последующих тактах данной строки. За интервал времени 4МТ до еле-

50 дующего опроса данного информационного входа мультиплексора 1 емкость СЬк. успевает разрядиться до исходного уровня, и далее процесс повторяется.

55

В области II (фиг.2) параметров К6х2-и CBS(S. напряжение на емкости СиЈ за время длительности импульса опроса не успевает дорасти до уровня .

В области I (фиг,2) параметров К„ и С QV .- напряжение на суммарной

Цх Р 2

емкости Свх „ опрашиваемого информа- 5 ционного входа мультиплексора 1 за время действия импульса опроса успевает дорасти до уровня, превышающего пороговое напряжение U мультиплексора 1. При этом импульс опроса про- 10 ходит на выход мультиплексора 1, В интервале между импульсами опроса и контроля емкость С ьх g. разряжается через сопротивление RBX5.« В зависимости от соотношения постоянной вре15 мени разряда Ra,C&xgH времени раз- Ряда-Ср напряжение на емкости СВХЈ

При этом импульс контроля также проходит на выход мультиплексора 1, 25Элемент ИЛИ 3 опроса и элемент

И-НЕ 4 разделяют поступающие с выхода мультиплексора 1 импульсы опроса

.

навливается уровень логической t , присутствующий во всех последующих тактах данной строки. Аналогично при поступлении с выхода элемента И-НЕ 4 импульса контроля на S-вход

D-триггера 15 контроля иа его прямом выходе также устанавливается уровень логической 1, присутствующий во всех последующих тактах данной строки. За интервал времени 4МТ до еле-

дующего опроса данного информационного входа мультиплексора 1 емкость СЬк. успевает разрядиться до исходного уровня, и далее процесс повторяется.

В области II (фиг.2) параметров К6х2-и CBS(S. напряжение на емкости СиЈ за время длительности импульса опроса не успевает дорасти до уровня .

П14

При этом импульс опроса не проходит на выход мультиплексора 1.

Следовательно, с выхода элемента ИЛИ 3 опроса импульс опроса на S- вход D-триггера 14 касания не поступает, и на прямом выходе D-триггера

14касания в последующих тактах данной строки остается уровень логического О.

За время длительности импульса контроля напряжение на емкости Св, успевает дорасти .до уровня, превышаюего U . При этом импульс контроля рохрдит на выход мультиплексора 1 и, соответственно, на выход элемента 4. На прямом выходе D-триггера

15контроля в последующих тактах данной строки устанавливается уровень огической 1.

В области III (фиг,2) параметров Квх5:и CBXS- напряжение на емкости Свх2.эа время длительности импульса опроса не успевает дорасти до уровня . При этом импульс опроса на выход мультиплексора 1 и, соответственно, на выход элемента ИЛИ 3 опроса не проходит. На прямом выходе D-триггера 14 касания в последующих тактах данной строки остается уровень логического О, В интервале между импульсами опроса и контроля емкость С6Х„ разряжается. В зависимости от соотношения постоянной времени разряда КВХ2;Свх5:и времени разряда Јр разряд емкости Свхг-меньше при RB,,C или больше при RBXЈCBXS1 ;:Ј- За время длительности импульса контроля напряжение на емкости Сдх. опять не успевает дорасти до уровня пор При этом импульс контроля на выход мультиплексора 1 и, соответственно, на выход элемента И-НЕ 4 не проходит. На прямом выходенО-триг- гера 15 контроля в последующих тактах данной строки остается уровень логического О.

Таким образом, уровни логической 1 на прямых выходах D-триггеров касания 14 и контроля 15 устанавливаются во втором и последующих тактах строки опроса сенсорной площадки только при таких значениях R6Xg- и СВх5-, которые отождествляются с отсутствием касания (область I на фиг.2).

Кроме того, уровень логического О на прямом выходе D-триггера 14 касания и уровень логической 1 на

483712

прямом выходе D-триггера 15 контроля устанавливаются во втором и последующих тактах строки сенсорной площадки s только при таких значениях RBXZ1 и СВХ5:, которые отождествляются с касанием сенсорной площадки (область II на фиг.2). Только при этих условиях сенсорный переключатель идентифицирует физическое воздействие на сенсорную площадку как касание оператором. Сенсорный переключатель имеет три характерных режима функционирования: функционирование при отсутствии ка5 сания площадок сенсорного поля; функционирование при касании одной площадки сенсорного поля; функционирование при непреднамеренном касании двух или большего числа площадок сено сорного поля.

Рассмотрим работу сенсорного переключателя в этих раиммах.

При отсутствии касания площадок сенсорного поля в первом такте, нап5 ример, i-1-й строки опроса D-тригге- ры касания 14 и контроля 15 устанавливаются в единичные состояния, в которых они и остаются до конца первого такта следующей строки, Уровень

о логической 1 с прямого выхода

D-триггера 14 касания блокирует элементы ИЛИ предустановки 16 и ошибки 18 в последующих тактах данной строки. На выходах элементов ИЛИ предустановки 16 и ошибки 18 в этих тактах присутствует уровень логической 1, В пятом такте строки управляющие импульсы с третьего выхода дешифратора 10 поступают на S-вход D-триггера

Q 19 записи и С-вход дополнительного счетчика 17, Первый же из этих импульсов после включения источника питания устанавливает остриггер 19 записи в единичное состояние, После45 дующие импульсы только подтверждают это состояние D-триггера записи. На прямом выходе D-триггера 19 записи присутствует уровень логической 1. После включения источника питания

0 управляющие импульсы с третьего выхода дешифратора 10 подсчитываются дополнительным счетчиком 17 емкостью N. При заполнении дополнительного счетчика 17 до величины полое жительный перепад с его выхода устанавливает D-триггер 21 управления в нулевое состояние. Уровень логического О с прямого выхода D-триггера управления закрывает первый элемент

35

И 22, На его выходе также устанавливается уровень логического О. Уровень логической 1 с инверсного выхода D-триггера 21 управления до- полнительно блокирует элемент ИЛИ 18 ошибки. В дальнейшем дополнительный счетчик 17 продолжает считать управляющие импульсы, поступающие на его С-вход в пятом такте каждой строки, Однако положительные перепады с его выхода только подтверждают нулевое состояние D-триггера 21 управления.

В седьмом такте строки управляющи импульсы с четвертого выхода дешиф- ратора 10 поступают на вход элемента ИЛИ 20 записи. При этом, поскольку при включении источника питания триггеры ошибки 23 и блокировки 24 могут установиться в произвольные состоя- ния, возможны два случая. В первом D-триггер 23 ошибки устанавливается в нулевое состояние, а D-триггер 24 блокировки - в единичное.С прямого

В третьем такте i-й строки управляющий импульс с второго выхода дешифратора 10 проходит на выход элемента ИЛИ 16 предустановки, сбрасывая в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 17 и устанавливая в единичное состояние D-триггер 21 управления. Положительный перепад напряжения с прямого выхода D-триггера 21 управления устанавливает в нулевое состояние D-триггеры записи 19 и ошибки 23. Уровень логической 1 с прямого выхода D-триггера 21 управления деблокирует первый элемент И 22 и блокирует по одному из входов элемент ИЛИ 20 записи. Уровень логического О с инверсного выхода

выхода D-триггера 23 ошибки и инверс-25 D-триггера 21 управления деблокирует

35

ного выхода D-триггера 24 блокировки на элемент ИЛИ 20 записи поступают уровни логического О. Такой же уровень поступает на элемент ИЛИ 20 за- писи с прямого выхода D-триггера 21 зо управления. При этом первый же упт- равляющий импульс, пройдя через логический элемент ИЛИ 20 записи, положительным фронтом установит D-триггер 24 блокировки в нулевое состояние. На инверсном выходе D-триггера 24 блокировки появляется уровень логической 1 и блокирует элемент ИЛИ 20 записи. Последующие управляющие импульсы через элемент ИЛИ 20 записи 40 не проходят. Во втором случае D-триггеры ошибки 23 и блокировки 24 устанавливаются в такие состояния, при которых первый или второй, или оба одновременно блокируют элемент ИЛИ 20 записи. Таким образом, при отсутствии касания сенсорных площадок двоичный код на выходных шинах 29 не изменяется .

При касании оператором какой-либо одной, например i-й, площадки 2 сенсорного поля в первом такте i-й стро- ки опроса D-триггеры касания 14 и контроля 15 устанавливаются соответственно в нулевое и единичное состояэлемент ИЛИ 18 ошибки и устанавливает в единичное состояние D-триггер 24 блокировки, на инверсном выходе которого устанавливается уровень логического О. Уровень логического О с прямого выхода Огтрь гера 19 ваписи производит перезапись двоичного кода номера i-й касаемой площадки сенсорного поля из основного счетчика 8 в регистр 5. При этом в i-й строке данного и каждого последующего - цикла на первые и вторые входы блока 6 сравнения поступают одинаковые коды. Блок 6 сравнения вырабатывает уровень логической 1 при равенстве кодов на его первых и вторых входах, уровень логического О - при всех других входных комбинациях и может быть выполнен по любой из известных схем. 45 Следовательно,в 1-й строке на выходе блока 6 сравнения устанавливается уровень логической 1. На выходе деблокированного второго элемента И 26 также устанавливается уровень логической 1. Этот уровень поступает на вход первого элемента И 22, который открывается, и уровень логической 1 с его выхода блокирует элемент ИЛИ 16 предустановки. Уровень логической 1 с выхода второго элемента И 26 поступает также на вход элемента ИЛИ 18 ошибки и блокирует его. Уровень логического О с инверсного выхода D-триггера 24 Дпоки50

55

ния, в которых они и остаются до конца первого такта следующей строки. Уровень логического О с прямого выхода D-триггера 14 касания деблокнрует элементы ИЛИ предустановки 16 и ошибки 18 в последующих тактах данной строки, Уровень логической 1 с прямого выхода деблокирует второй элемент И 26.

В третьем такте i-й строки управляющий импульс с второго выхода дешифратора 10 проходит на выход элемента ИЛИ 16 предустановки, сбрасывая в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 17 и устанавливая в единичное состояние D-триггер 21 управления. Положительный перепад напряжения с прямого выхода D-триггера 21 управления устанавливает в нулевое состояние D-триггеры записи 19 и ошибки 23. Уровень логической 1 с прямого выхода D-триггера 21 управления деблокирует первый элемент И 22 и блокирует по одному из входов элемент ИЛИ 20 записи. Уровень логического О с инверсного выхода

D-триггера 21 управления деблокирует

35

зо 0

элемент ИЛИ 18 ошибки и устанавливает в единичное состояние D-триггер 24 блокировки, на инверсном выходе которого устанавливается уровень логического О. Уровень логического О с прямого выхода Огтрь гера 19 ваписи производит перезапись двоичного кода номера i-й касаемой площадки сенсорного поля из основного счетчика 8 в регистр 5. При этом в i-й строке данного и каждого последующего - цикла на первые и вторые входы блока 6 сравнения поступают одинаковые коды. Блок 6 сравнения вырабатывает уровень логической 1 при равенстве кодов на его первых и вторых входах, уровень логического О - при всех других входных комбинациях и может быть выполнен по любой из известных схем. 5 Следовательно,в 1-й строке на выходе блока 6 сравнения устанавливается уровень логической 1. На выходе деблокированного второго элемента И 26 также устанавливается уровень логической 1. Этот уровень поступает на вход первого элемента И 22, который открывается, и уровень логической 1 с его выхода блокирует элемент ИЛИ 16 предустановки. Уровень логической 1 с выхода второго элемента И 26 поступает также на вход элемента ИЛИ 18 ошибки и блокирует его. Уровень логического О с инверсного выхода D-триггера 24 Дпоки0

5

15

ровки деблокирует по одному из входов элемент ИЛИ 20 записи.

В пятом такте i-й строки управления импульс с третьего выхода дешифратора 10 устанавливает D-триггер 19 записи в единичное состояние. На выход элемента ИЛИ 18 ошибки управляющий импульс не проходит, так как он заблокирован уровнем логической 1 с выхода второго элемента И 26, В каждой строке эти же управляющие импульсы с третьего выхода дешифратора 10 поступают также на С-вход дополни14

тельного счетчика им,

В седьмом такт.е i-й строки управляющий импульс с четвертого выхода дешифратора 10 поступает на вход элемента ИЛИ 20 записи. Однако на выход этого элемента он не проходит, так как элемент ИЛИ 20 записи заблокирован уровнем логической 1 с прямого выхода D-триггера 21 управления.

Аналогичным образом работает сенсорный переключатель при касании площадки 2 сенсорного поля и в последующих (К-2)-м циклах. В К-м цикле с момента касания i-й площадки 2 ка ,С-вход дополнительного счетчика 17 с третьего выхода дешифратора 10 поступает управляющий чмпульс, Старший разряд дополнительного счетчика устанавливается в единичное состояние, а положительный перепад с его прямого выхода установит в нулевое состояние D-триггер 21 управления. Уровень логического О с прямого выхода D-триггера 21 управления деблокирует элемент ИЛИ 2С записи и управляющий импульс в седьмом такте этой гке строки проходит через элемент ИЛИ 20 записи на С-вход выходного регистра 25 Двоичный код номера i-й касаемой площадки 2 сенсорного поля переписывается из регистра 5 в выходной регистр 25. Двоичный код номера сенсорной площадки 2 появляется на выходных шинах 29.

Рассмотрим работу сенсорного переключателя при непреднамеренном касании двух, например i-й и (i,t)-ft площадок 2 сенсорного поля. В этом случае в следующей за моментом касания i-й строке цикла переключатель работает аналогично рассмотренному. D-трь.тер 14 касания устанавливается в нулевое состояние, D-триггер 15 контроля -- в единичное состояние,

7 и подсчитываются 15 соответственно в нулевое и единичное

20

30

35

состояния. Уровень логического О с прямого выхода D-триггера 14 касания деблокирует элементы ИЛИ предустановки 16 к ошибки 18 в последующих тактах данной строки, В (1-Н)-й строке на выходах основного счетчика 8 присутствует дзоич най код числа - (i+1). Нз выходах же регистра 5 присутствует записанный в i-й строке 25 двоичный код числа 10 При этом в (1+1)-й строке на выходе блока 6 сравнения будет уровень логического О. На выходе деблокированного второго элемента И 26 также устанавливается уровень логического О,Этот уровень поступает на вход первого элемента И 22, который закрывается, и уровень логического О с , его выхода деблокирует элемент ИЛИ 16 предустановки. Кроме того, уровень логического О с выхода второго элемента И 26 деблокирует элемент ИЛИ 18 ошибки,

В третьем такте (i+1)-и строки управляющий импульс с второго выхода дешифратора 10 проходит на выход элемента ИЛИ 16 предустановки, сбрасывая в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 17 и под- тверждающая единичное состояние D-триггера 21 управления, D-триггер 19 записи остается в единичном состоянии. Перезапись двоичного кода числа (i+1) из. основного счетчика 8 в регистр 5 не производится.

В пятом такте (i+1)-и строки управляющий импульс с третьего выхода дешифратора 10 подтверждает единичное состояние D-триггера 19 записи, увеличивает на единицу содержимое дополнительного счетчика 17 и, проходя через открытый элемент ИЛИ 18 ошибки, устанавливает в единичное состояние D-триггер 23 ошибки, Уро40

45

ВО

55

483716

сбрасываются в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 17, устанавливается в единичное состояние с D-триггер 21 управления, двоичный код номера i-й касаемой площадки 2 сенсорного поля переписывается из основного счетчика 8 в регистр 5 и, наконец, D-триггер 23 ошибки устанав- 10 ливается в нулевое, а D-триггер 24 блокировки - в единичное состояние,

В первом такте (1-Н)й строки этого же цикла Р-триггеры касания 14 и контроля 15 также будут установлена

0

0

5

состояния. Уровень логического О с прямого выхода D-триггера 14 касания деблокирует элементы ИЛИ предустановки 16 к ошибки 18 в последующих тактах данной строки, В (1-Н)-й строке на выходах основного счетчика 8 присутствует дзоич най код числа - (i+1). Нз выходах же регистра 5 присутствует записанный в i-й строке 5 двоичный код числа 10 При этом в (1+1)-й строке на выходе блока 6 сравнения будет уровень логического О. На выходе деблокированного второго элемента И 26 также устанавливается уровень логического О,Этот уровень поступает на вход первого элемента И 22, который закрывается, и уровень логического О с , его выхода деблокирует элемент ИЛИ 16 предустановки. Кроме того, уровень логического О с выхода второго элемента И 26 деблокирует элемент ИЛИ 18 ошибки,

В третьем такте (i+1)-и строки управляющий импульс с второго выхода дешифратора 10 проходит на выход элемента ИЛИ 16 предустановки, сбрасывая в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 17 и под- тверждающая единичное состояние D-триггера 21 управления, D-триггер 19 записи остается в единичном состоянии. Перезапись двоичного кода числа (i+1) из. основного счетчика 8 в регистр 5 не производится.

В пятом такте (i+1)-и строки управляющий импульс с третьего выхода дешифратора 10 подтверждает единичное состояние D-триггера 19 записи, увеличивает на единицу содержимое дополнительного счетчика 17 и, проходя через открытый элемент ИЛИ 18 ошибки, устанавливает в единичное состояние D-триггер 23 ошибки, Уро0

5

О

5

17

вень логической 1 с прямого выхода этого триггера 23 блокирует элемент ИЛИ 20 записи.

В седьмом такте (1+1)-й строки управляющий импульс с четвертого выхода дешифратора 10 поступает на вход элемента ИЛИ 20 записи. Однако на выход этого элемента 20 он не прохо дит, так как элемент 20 заблокирован. Перезапись кода из регистра 5 в выходной регистр 25 не производится. Двоичный код на выходных шинах 29 не изменяется.i

Таким образом, в момент касания какой-либо площадки 2 сенсорного поля переключателя запускается блок, содержащий дополнительный счетчик 17 и D-триггер 21 управления. Дополннписи в выходной регистр 25 и информация на выходных винах 29 не изменяется.

10

15

Происходит это следующим образом. Уровень логического О с прямого выхода D-триггера 14 касания в строке опроса неисправной сенсорной площадки 2 деблокирует по первым входам элементы ИЛИ предустановки 16 и ошибки Тв. Уровень логического О с прямо-. го выхода D-триггера 15 контроля блокирует второй элемент И 26, Уровень логического О с его выхода, в свою очередь, блокирует первый элемент И 22 и деблокирует по второму входу элемент ИЛИ 18 ошибки. Уровень логического О с выхода первого элемен- тельный счетчик 17 отсчитывает К цик- 20 та И 22 деблокирует по второму входу лов, в течение которых проверяетсяэлемент ИЛИ 16 предустановки. При

наличие касания других площадок 2этом в третьем такте данной строки

сенсорного поля. Если в течение Котрицательный импульс с второго выхоциклов, т.е. в течение интервала вре- - да дешифратора-10 проходит через отМеНИ А ТК фИКСИРГТСЛ-КаСаНИег:Т ЛЬ 25 КРЫТЫЙ элемент ИЛИ 16 предустановки,

сбрасывает в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 17 и устанавливает в единичное состояние D-триггер 21 управления. Уровень 30 логического О с инверсно, о выхода D-триггера 21 управления деблокирует по третьему входу элемент ИЛИ 18 ошибки. В пятом такте данной строки отрицательный импульс с третьего вы 35 хода дешифратора 10 проходит через открытый элемент ИЛИ 18 ошибки и устанавливает в единичное состояние D-триггер 23 ошибки. Уровень логической 1 с прямого выхода D-триггера

не настолько большим, чтобы операто- 4Q 23 ошибки блокирует элемент ИЛИ 20

записи, В седьмом такте данной и пос- ледующих строк отрицательный импульс записи с четвертого выхода дешифратора 10 на выходной регистр 25 не 45 проходит через заблокированный элемент ИЛИ 20 записи и информация на

ко одной площадки-2 сенсорного поля, то двоичный код номера касаемой площадки 2 переписывается из регистра 5 в выходной регистр 25 и поступает на выходные шины 29, .Если же фиксируется касание двух или больше площадок 2, то перезапись иэ регистра 5 в выходной4 регистр 25 не- производится,-и код на выходных шинах 29 остается, неизменным.

Интервал времени 4МТК при этом должен на длительность цикла 4МТ превышать время переходного процесса при касании tK и в то же время быть

ром ощущалась задержка t момента срабатывания сенсорного переключателя по сравнению с моментом касания сенсорной площадки, т.е.

tK + 4 .(18)

Преобразовывая (1), получают соотношение для выбора значения К

&

О9)

выходных шинах 29 не изменяется.Поскольку в каждом последующем цикле при опросе неисправной сенсорной пло- Таким образом, уровни логического 50 Щадки триггеры дополнительного счет- 0 на прямых выходах D-триггеровчика 17 сбрасываются в нулевое соскасания 14 и контроля 15 устанавли-тояние, D-триггер 23 ошибки и в дальваются во втором и последующих тактах нейшем блокирует запись в выходной строки опроса сенсорной площадкирегистр 25. Только после того, как

55 D-триггер 21 управления зафиксирует К циклов, в которых ни одна из опрошенных сенсорных площадок не была неисправной, D-триггер 23 ошибки ;нимает блокировку элемента ИЛИ 20

только при таких значениях . , которые отождествляются с неисправностью сенсорной площадки (область III на фиг.2). В этом -спучае производится блокировка импульса за-

а

147483718

писи в выходной регистр 25 и информация на выходных винах 29 не изменяется.

10

20

15

20

О9)

кого в

19

записи и сенсорный переключатель возвращается в исходное состояние, Наличие уровня логической 1 на

инверсном выходе D-триггера 15 контроля во втором и последующих тактах строки опроса сенсорной площадки идентифицируется блоком 7 контроля как неисправность сенсорной площадки,

Это происходит следующим образом.

Последовательное изменение состояний выходов основного счетчика 8 приводит к поочередному опросу сенсорных площадок 1. При опросе,например, i-й сенсорной площадки 2 в пятом- такте i-й строки импульс с третьего выхода дешифратора 10 распределяется демультиплексором 32 на С-вход соответствующего i-й строке выходного D-триггера 31. Поскольку D-входы всех выходных D-триггеров 31 подключены к инвертирующему выходу D-триггера 15 контроля, в i-й выходной D-триггер 31 записывается инфор35

мация о состоянии D-триггера 15 конт- 25 входу третьего элемента И, инвертиру- роля в i-й строке опроса.ющий вход элемента И-НЕ подключен

Таким образом, при неисправностик выходу мультиплексора, а выход

i-й сенсорной площадки 2 на i-йподключен к S-входу D-триггера контконтрольной шине 30, соединенной сроля, D-вход которого подключен к

выходом 1-го выходного D-триггера З1, эд оОщей шине, а прямой выход подключен будет уровень логической 1. Анало-к второму входу второго элемента И

гичным образом блок 7 контроля работает при опросе других сенсорных площадок, Информация о состоянии сенсорных площадок на контрольных шинах 30 периодически (с периодом 4МТ) обновляется и может быть использована для оперативного контроля работоспособности путем подключения к контрольным шинам индикации, сигнализации и т.п..

Формула изобретения

7483720

области электрических параметров человека-оператора, в переключатель введены второй и третий элементы И, . формирователи импульсов задержки и контроля, -элемент ИЛИ опроса, элемент И-НЕ и D-триггер контроля, причем выход блока сравнения через второй элемент И подключен к входу перЮ вого элемента И и входу элемента ИЛИ ошибки, выход формирователя импульсов опроса подключен к С-входу мультиплексора через третий элемент И, а элемент ИЛИ опроса включен между вы15 ходом мультиплексора и S-входом

D-триггера касания, С-вход которого подключен к С-входу D-триггерэ контроля и входу формирователя импульсов задержки, выход которого подключен

2о к входу формирователя импульсов контроля, второму входу элемента ИЛИ опроса и нейнвертирующему входу элемента И-НЕ, выход формирователя импульсов контроля подключен к второму

5

Cfel

к mi

Фин. 2

% г

д в

ж

в--с-

1

JLГ

ФиеЛ