Устройство для ввода информации Советский патент 1990 года по МПК H03K17/945 

,Uonl ,uonz

(Л

с

Изобретение относится к вычисли™ гельной технике и может быть использовано в пультах управления различных устройств.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для ввода информации; на фиг.2 - функциональная хема синхронного детектора; на фиг „ 3 - диаграммы сигналов в устройстве.

Устройство для ввода информации Содержит матрицу 1 емкостных элементов, аналоговый мультиплексор 2, усилитель-ограничитель 3, синхронный .детектор 4, компаратор 5, блок б управления, генератор 7 высокочастотных импульсов. Синхронный детектор содержит первый 8 и второй 9 накапливающие элементы в виде конденсаторов h аналоговый переключатель 10.

Матрица 1 емкостных элементов Предназначена для ввода информации путем воздействия оператора на емкос ные элементы матрицы. Аналоговый мультиплексор 2 предназначен для выбора одного из выходов матрицы 1 для подачи сигнала с этого выхода на вход усилителя-ограничителя 3. Мультиплексор 2 может быть выполнен, например, на ИС К561КП2. Усилитель- ограничитель 3 предназначен для усиления сигнала, поступающего с матрицы J через мультиплексор 2, и ограничения его по уровню, выбранному с таким расчетом, чтобы полезный сигнал, приходящий с матрицы, проходил, не ограничиваясь, а импульсная помеха, имеющая большой уровень, срезалась.

Синхронный детектор 4 предназначен для детектирования сигнала с выбранного мультиплексором 2 выхода матрицы синхронно с управляющим сигналом, поступающим от генератора 7 высокочастотных импульсов. Компаратор 5 служит для сравнения сигнала с выхода детектора 4 с уровнем опорного напряжения с целью обнаружения воздействия оператора на опрашиваемый элемент матрицы 1. В качестве компаратора 5 может быть использована, например, ИС К554САЗ. Бйок 6 управления предназначен для осуществления опроса элементов матрицы 1 и выдачи на выход устройства кода, соответствующего элементу матрицы 1,

0

5

0

5

0

5

0

5

воздействие оп-ератора на которым обнаружено, а также соответствую шх сигналов сопровождения, указывающих на обнаружение воздействия.

Опрос блоком 6 матрицы 1 осуществляется путем поочередного выбора одного из ее входов и подачи на выбранный вход сигнала от генератора 7 высокочастотных импульсов, а тгхже путем выдачи сигналов на мультиплексор 2, определяющих выбор мультиплексором 2 одного из выходов матрицы 1. Обнаружение воздействия на элемент матрицы 1 производится блоком 6 на основе анализа сигнала с выхода компаратора 5, поступающего на первый вход блока 6. В качестве аналогового переключателя 10 может быть использована, например, ИМС К561КП2. Блок 6 может быть реализован на известных блоках: дешифраторе, группе логических элементов НЕ, элементе задержки, D-триггере, двоичном счетчике и логическом элементе И-НЕ,

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии блок 6 управления осуществляет опрос матрицы 1 емкостных элементов, поочередно выбирая один из ее входов и подавая на него сигнал с выхода генератора 7 импульсов высокой частоты. При этом каждый емкостной элемент матрицы 1 опрашивается в течение интервала времени, достаточного для того, чтобы уровень сигнала но выходе детектора 4 принял установившееся значение, соответствующее величине высокочастотного сигнала, проходящего на вы ход матрицы 1 через выбранный элемент. Компаратор 5 сравнивает сигнал с выхода детектора 4 с опорным напряжением.

В отсутствие воздействия оператора на элементы матрицы 1 блок 6 управления, контролируя уровень сигнала на выходе компаратора 5 в конце интервала опроса каждого элемента матрицы 1, циклически продолжает опрос до тех пор, пока воздействие оператора на один из элементов матрицы 1 не вызывает изменения величины высокочастотного сигнала, проходящего через этот элемент при его опросе настолько, что сигнал на выходе компаратора 5 в конце интервала опроса принимает значение, соответствующее обнаружению этого

воздействия. Для матрицы элементов, состоящих из двух последовательно включенных конденсаторов каждый, причем с объединенными обкладками каждых двух конденсаторов соединена сенсорная площадка, это соответствует уменьшению сигнала, проходящего на выход матрицы, ниже пороговой величины. По обнаружению воздействия оператора блок 6 управления фиксирует код, соответствующий опрашиваемому элементу матрицы 1, и выдает его на выход устройства.

Так как установление сигнала на выходе детектора происходит в течение нескольких (многих) периодов сигнала генератора 7 импульсов высокой частоты, а одиночная импульсная помеха, имеющая на выходе матрицы 1 даже очень большую амплитуду, пройдя через усилитель-ограничитель попадает на вход синхронного детектора 4 с амплитудой не намного большей, чем амплитуда полезного сигнала то она оказывает на выходной сигнал детектора 4 влияние,ве много раз меньшее, чем полезный сигнал с выхода матрицы 1, Синхронное детектирование позволяет обеспечить дополнительное подавление помех, приходящих несинхронно с сигналом генератора 7 высокочастотных импульсов, который управляет синхронным детектором 4.

Введение в предлагаемое устройство усилителя-ограничителя позволяет значительно уменьшить влияние импульсных помех большой амплитуды и снизить требования к амплитуде сигнала, поступакщего с выходов матрицы емкостных элементов, что снижает амплитуду импульсов опроса, поступающих с блока управления на входы матрицы. Это важно в случае, когда матрица содержит сенсорные элементы, так как при этом уменьшается физиологическое воздействие токов повышенной частоты на пальцы оператора.

Введение усилителя-ограничителя,. соединенного последовательно с синхронным детектором во взаимодействии с блоком управпения и генератором импульсов высокой час готы ,позволяет ликвидировать влияние практически всех видов наводок и помех, за исключением пакетов импульсов, приходящих синхронно с сигналом генарато10

15

20

5

тора высокочастотных импульсов, вероятность появления которых исчезаю- ще мала.

Введение аналогового мультиплексора позволяет уменьпить аппаратные затраты за счет обеспечения использования одного детектирующего узла (элемента) для всех выходов матрицы.

Синхронный детектор по примененной схеме обеспечивает работу на меньших уровнях сигнала вследствие большей линейности его характеристик ки, вызванной тем, что аналоговый переключатель не имеет остаточного напряжения в отличие от диодных детектирующих элементов. Это позволяет более свободно выбирать порог обнаружения воздействия оператора на элементы матрицы.

Формула изобретения

1. Устройство для ввода информации, содержащее матрицу емкостных элементов, генератор высокочастотных импульсов, компаратор, синхронный детектор, блок управления, первая группа выходов которого соединена с входами матрицы емкостных элементов, вторая группа выходок устройства является выходом, первый вход компаратора соединен с шиной первого опорного напряжения, второй вход соединен с первым выходом синхронного детектора, выход компаратора соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора высокочастотных импульсов, а третий вход является тактовым входом устройства, о т - личающеес я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены аналоговый мультиплексор и усилитель-ограничи- 5 тель, информационные входы аналогового мультиплексора соединены с выходами матрицы емкостных элементов, управляющие входы мультиплексора соединены с третьей группой выходов о блока управления, выход мультиплексора соединен с входом усилителя- ограничителя, выход которого соединен с информационным входом синхронного детектора, управляющий вход которого соединен с выходом генератора высокочастотных импульсов, второй выход синхронного детектора соединен с шиной второго опорного напряжения.

0

5

0

5

2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что синхронный детектор содержит первый и второй накапливающие элементы и аналоговый переключатель, вход первого накапливающего элемента является информационным входом синхронного детектора, чыход первого накапливающего элемента соединен с информа- цЦонным входом аналогового пере.клю- чй-теля,, управляющий вход которого

является управляющим входом синхронного детектора, первый выход аналогового переключателя является вторым выходом синхронного детектора, второй выход аналогового переключателя соединен с входом второго накапливающего элемента и является первым выходом синхронного детектора, выход второго накапливающего элемента соединен с шиной нулевого потенциала.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в пультах управления различных устройств. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Устройство для ввода информации содержит матрицу 1 емкостных элементов, аналоговый мультиплексор 2, усилитель-ограничитель 3, синхронный детектор 4, компаратор 5, блок 6 управления и генератор 7 высокочастотных импульсов. Повышение надежности функционирования достигается введением усилителя-ограничителя 3, что позволяет практически полностью исключить влияние помех на работу устройства. Введение аналогового мультиплексора 2 позволяет упростить конструкцию устройства. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Г

8

10

ТактоНыс импульсы П

П

г