Сенсорный переключатель Советский патент 1991 года по МПК H03K17/945 

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

Цель изобретения - повышение надежности. Цель достигается введением в устройство эталонного и максимального конденсаторов, дешифратора, RS-триггера и интегрирующей цепи, осуществляющих периодическую коррекцию порогового уровня порогово-усилительного блока.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема сенсорного переключателя.

Переключатель содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, регистр 3 памяти, первый КМОП и второй регистры 4 и 5 сдвига соответственно, сенсорные площадки 6, RC- цепь 7, состоящую из параллельно соединенных первого резистора 8 и первого конденсатора 9 и порогово-усилительного блока 10, первый вход которого соединен с

выводом плюсовой шины питания первого КМОП регистра 4 сдвига и через RC-цепь 7 - с шиной 11 плюсового электропитания устройства и с информационным входом второго регистра 5 сдвига, вход сброса которого подключен к С-входу регистра 3 памяти, выходы являются группой информационных выходов 12 устройства а группа информационных входов подключена соответственно к группе информационных выходов счетчика 2, С-вход которого подключен к прямому выходу генератора 1, инверсный выход которого соединен с С-входом первого КМОП регистра 4 сдвига, вход сброса которого подключен к шине 13 начальной установки устройства, а информационный вход соединен с С-входом второго регистра 5 сдвига выход которого подключен к дополнительному выходу 14 устройства дешифратор 15, RS-триггер 16. интегрирующую RC цепь 17, состоящую из второго

С

со

ЧЭ Ю

со

резистора 16 и второго конденсатора 19, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ 20 и 21 соответственно, группа информационных входов с первого по п дешифратора 15 соединена с группой информационных выходов с первого по n-й счетчика 2, первый и второй выходы соединены соответственно с S- и R-входами RS-триггера 16, третий и четвертый выходы соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 20 и 21, а дополнительный информационный вход дешифратора 15 подключен к выходу второго элемента 21 ИЛИ-НЕ, к минусовой шине 22 питания первыми выводами подключены максимальный конденсатор 23 максимальной емкости Смаке, и эталонный конденсатор 24 эталонной емкости С эт., вторые выводы которых подключены соответственно к (т-1)-у и т-у выходам первого КМОП регистра 4 сдвига, а порогово-усилительный блок 10 содержит последовательно соединенные аналоговый компаратор 25, усилитель 26, преобразователь 27 уровней и третий резистор 28.

Сенсорный переключатель работает следующим образом.

При включении устройства единичным уровнем сигнала начальной установки по шине 13 начальной установки все разряды первого КМОП регистра 4 сдвига устанавливаются в состояние О. Импульсы с прямого выхода генератора 1 поступают на С-вход счетчика 2, который переключается по каждому положительному фронту в новое состояние, и многократно заполняют его, Информация с выходов счетчика 2 поступает на информационные входы регистра 3 памяти, но не записывается в него, так как на его С-вход не поступает импульс записи. Кроме этого, эта информация поступает на информационные входы дешифратора 15 и дешифруется им. Таблица программирования дешифратора 15, выполненного на ППЗУ, составляется так, что при опросе сенсорных площадок 6 на третьем и четвертом выходах дешифратора оказываются соответственно уровни О и Г, а при опросе Смаке. 23 и Сэт. 24 их состояния меняются на противоположные. На первый и второй выходы дешифратора 15 единичные импульсы проходят, когда код на его информационных входах соответствует моменту опроса Смаке. 23 или Сзт. 24 и присутствуют импульсы на дополнительном входе дешифратора 15. Импульс переполнения счетчика 2 поступает с его выхода переноса и удерживается в течение одного периода сигнала генератора 1 на информационном входе первого КМОП регистра 4 сдвига и положительным фронтом записывает 1 в младший разряд второго регистра 5 сдп /.r а. сдвигая информацию в нем. Второй регистр сдвига до момента первого прикос-юеения к сенсорным площадкам 6, как правило успевает полностью заполниться логическими единицами. Далее через полпериода поло жительным фронтом импульса поступающего с инверсного выхода генератора 1 на С-вход первого КМОП регистра 4 сдвига,

0 положительный уровень сигнала на информационном входе первого КМОП регистра 4 сдвига фиксируется в нем (записывается 1 в его младшем разряде), т.е. фиксируется наличие импульса переполнения счетчика 2.

5 Следующие положительные фронты импульсов, поступающие на С-вход первого КМОП регистра 4 сдвига, последовательно сдвигают эту 1 по разрядом, переводя их поочередно в состояние 1. При этом про0 изводится опрос сенсорных плсщадок 6, а, также максимального конденсатора Смаке. 23, емкость которого выбирается достаточной для обязательного срабатывания по- рогово-усилительного блока 10 при поступ5 лении на его первый вход сигнала опроса, и эталонного конденсатора Сэт 24, емкость которого, выбранная за эталон, выбирается исходя из требований регулировки порога срабатывания порогово-усилительного бло0 ка 10. При этом во время.опроса Смакс.23 на выводе плюсового питания первого КМОП регистр 4 сдвига появляется короткий отрицательный импульс с максимальной глубиной провала, длительность которого

5 меньше длительности половины периода частоты генератора 1, и всегда срабатывает lpя порогово-усилительный блок 10 при поступлении на его первый вход сигнала опроса с вывода плюсового питания перво0 го КМОП регистра 4 сдвига. Далее импульс с выхода порогово-усилительного блока 10 поступает через второй элемент ИЛИ-НЕ 2 I, так как на его первом входе в соответствии с входным кодом информационных вхо5 дов дешифратора 15 установлен уровень О, а на первом входе первого элемента 20 ИЛИ-НЕ присутствует уровень 1, поступает единичным уровнем на дополнительный информационный вход дешифратора 15.

0 При поступлении этого импульса на первом выходе дешифратора 15 формируется такой же короткий положительный импульс, который поступает на S-вход RS-триггера 16. RS-триггер 16 устанавливается в единичное

5 состояние, так как на его R-входе в этот момент уровень О, и начинается заряд второго конденсатора 19 RC-цепи 17. т.е. уровень порога на втором входе порогово-усилительного блока 10 начинает расти.

Во время опроса следующего выхода первого КМОП регистра 4 сдвиг г т- денсатора СЭт 24 срабатывания по, тсао усилительного блока 10 происходит ъ зависимости от уровня регулируемого поро га на втором входе порогово-усилительного блока 10 Импульс на выводе плюсового питания первого КМОП регистра 4 сдвига при опросе 24 мечыиие по тмплитуде и длительности чем I. при опросе Смаке 23 и импульсы ст опрос сенсорных площадок 6 но больше нетит отрльных провалов уровня напряжения в моменты переключения первого КМОП ре истра А сдгига Если при JTOM порогооо усилитепьиыи бгок 10 не срабатывает то нт его выходе импульс не вырабатывается и дог ОЛНИГРПЬНЫЙ информационны, вход дешифр топэ 15 остается в нулевом состоянии несмотря на то, что на первый вход второго прмента ИЛИ-НЕ 21 подан разрешающий нулевой уровень Соответственно, на R-вход RS триггера 16 не поступает положительный импульс с второго выходя дешифратора 15 лотя код в группе его входов соответствует установке в единичное состояние его гторого выхода и первый вы/од дешифратора эуже переведен в нулевое состояние PS трь ггер 16 остается включенным в единичное гостояние и продолжается медленней °ар.яд конденсатора 19 RC-цепи 17 постоянная времени которой выбран т г- in за период опроса сенсорных А 6 СМе)кс 23 и Сэт 24 отклонение величины порога срабатывания, устанавливаемой - рчдом-ра ря- дом второго конденсатора 9 RC-црпи 17 на втором входе порогеро-усилитрльного блока 10 от эталонного Ропр 1жрн. я за который взят уоовень напряч ння на выводе тлюсового питания первого КМОП регистра 4 сдвига в момент опро ч С 24 было незначительным В пределе, указанного регу лируемого порога устанрвпива --мого при помощи неполного заояд второго чОнденсатора 19 17 на втором входе порогово-усил/тс/ но тока 10 срабатывание последнего должч б ть с запасом по надежности ге при чооом значении регулируемого порога , vmno происходить обязательное срабллв ние поро- гово-усилитель. ого блика 10 при касании сенсорных площадок Сип CHI нала их опроса на вывод i пюеозого питания первого КМОП регистра -) гдп/ira

Если же порогово уги |Итогн,нни блок 10 при опросе Сэ- 24 ( с т t т то импульс с ого выхода через пт i ои злемент ИЛИ-НЕ 21 nocr/nd.i i а до in пельный информационный вход т 15 Во впемя опроса С-,т 24 чэ ьк 1 , второго

элемента ИЛИ Ht 21 подается рл ip ) и (угепой уровень Гтг ктк п пднпи ктд ,i LLiic inaTopa 15, т г код р rpv i i ,ipujncf ратора 15 и уровень сигм i i , с 5 дополнительном информационном с cooi ве ствуют выдаче единичного

его второй выход и далее на R nvo,i RS i г гера 16, то последний угтанав шпдстгя п i r левое состояние при этом начинг-ic

0 медленный разряд второго кондр,сак I i RC-цепи 17

После опроса Счт 24 происходит ч i i пение счетчика 2 и он вырабатывает oi i „, ной импульс переполнения Таким обр 1

5 устанавливается яяимно однознлчн i о ответствие выходного кода счетчика 2 и r j ответствующего одичичног J ургвнм одного из разрядов rvpfo о % CMl rf .1 4 сдвига Например в момент n i o

0 ния счетчика 2 в единичное го i i . ° установлен с середины пер. i si цклтн младшего разряда (четч кэ 2 тихо,- г-п ъ шего разряда перво о Ь МО 1 гигтра I сдвига, т е пр11косновение к п f i i г up

5 ной площадке подключенной i младшего разряда первого КМСП реги if-ч 4 сдвига зафиксируется Р нг.ча;к i г ,с гч ловины периода частоты v .i D «,чд,1 счетчика 2 при установкг ,н } % ,M.C,PII

0 счетчика 2 в единичное состояни

При ПРИКОСНОВЕНИИ К . v Зг1

сорной площадке 6 о моменть о i, о j ) o.- сенсорной площадки 6 на cuitr -о , к о joro питания первого КМОП ртчфи рдв1и

5 получается провал ij tlppжt ич ,ртс ня регулируемого noporti сряГи тыв н ИР v танавливаемого HJ ч т t р о м ьхпде порогово-усилигельного 10 Причтом порогово усилительный блок 10 i,p fjo-iwfic

0 ет и на его выходе появтяетсч огрицзтопс ный импульс, пост, лающий н второй вход первою элемента ИЛИ HF 20 а га ак Hd его первом входе уровень 0 а на ( г, ь /м входе второго элемента ИЛИ НЕ 21

е 1 то на выходе первого элем та И 1 Нг 20 вырабатывается попожите (ьиыи им пульс который поступает на R пход р opoto оегистра 5 сдвига и устанавливав j hy lesoe гостояние его выходы и дополнительный

0 выход 14 устройства Импульс положитеть ным фронтом поступая на С вхо ; рг истра 3 памяти, осуществляет запись и ео.гмч ко да в группу выходов 12 устройств (с ответ ствует той сенсорной площадке к коброй

5 прикоснулись) Установ/.енныи в .о состояние дополнительные л уст ройства сигнализирует о наличии кэин 1я оператором сенсорной площадки сиз группе выходов 12 устройовэ ус г ее код Лог О на дополнительное вы о, е

поддержи пае юя все время, пока оператор касае(ся сенсорной площадки 6, так как им- пупьсы с выхода порогоно-усилительного блока 10 через первый элемент ИЛИ-НЕ 20 производят опрос второго регистра 5 сдвига в нулевое состояние с периодом г , равным времени цикла счета счегчика 2.

Если во время снятия касания возникает дребезг, т.е. прерывание касания на некоторое время Тдр , то в последовательности импульсов на выходе порогово-усили- тельного блока 10 возникают пробелы, но они не приводят к пропаданию О на выходе последнего разряда второго регистра 5 сдвига, так как 1 на этом выходе может появиться только через время (h-1), где h - число разрядов второго регистра 5 сдвига. Если Т Тдр, то пробелы в последовательности импульсов с выхода порогово- усилительного блока 10 будут подавлены, т.е. погашен дребезг. Аналогичные процессы происходят и в начальный момент касания сенсорной площадки 6.

После поступления последнего импульса на R-вход второго регистра 5 сдвига через время Т устройство возвращается в исходное состояние и готово к очередной операции ввода. Импульсы переполнения с выхода переполнения счетчика 2 положительным фронтом поступают на С-вход второго регистра 5 сдвига и через несколько циклов заполняют его, При начальном включении до заполнения второго регистра 5 сдвига устройство к работе не готово, так как на дополнительном выходе 14 устройства может присутствовать уровень О, что свидетельствует о том, что код на выходах регистра 3 памяти выставлен для передачи какому-либо устройству.

Формула изобретения

1. Сенсорный переключатель, содержащий генератор импульсов, счетчик, регистр памяти, первый КМОП и второй регистры сдвига, сенсорные площадки, порогово-уси- лительный блок и RC-цепь, состоящую из параллельно соединенных первого резистора и первого конденсатора, причем первый вход порогово-усилительного блока соединен с выводом положительного питания первого КМОП регистра сдвига и через RC- цепь с шиной положительного электропитания и информационным входом второго регистра сдвига, вход сброса которого соединен с входом синхронизации регистра памяти, информационные входы регистра памяти соединены с соответствующими выходами счетчика, вход которого соединен с неинвертирующим выходом генератора импульсов, инвертирующий выход генератора импульсов соединен с входом синхронизации первого КМОП регистра сдвига первые (т-2) выходы которого соединены с соответствующими сенсорными площадками, вход сброса первого КМОП регистра сдвига соединен с шиной начальной установки, выход

переноса счетчика соединен с информационным входом первого КМОП регистра сдвига и входом синхронизации второго регистра сдвига, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности, в него введены дешифратор, RS-триггер, интегрирующая цепь, состоящая из второго резистора и второго конденсатора, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, эталонный и максимальный конденсаторы, причем информационные входы дешифратора подкпючены к соответствующим выходам счетчика, первый и второй выходы дешифратора подключены соответственно к S- и R-входам RS-триггера, а третий и четвертый выходы

дешифратора подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, дополнительный информационный вход дешифратора подключен к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ, второй

вход которого подключен к выходу порогово-усилительного блока и второму входу первого ;лемента ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к входу синхронизации регистра памяти, выход RS-триггерэ подключен к входу интегрирующей цепи, выход которой подключен к второму входу порогово-усилительного блока, эталонный конденсатор подключен между т-м выходом первого КМОП регистра сдвига и

общей шиной, а максимальный конденсатор подключен между (т-1)-м выходом первого КМОП регистра сдвига и общей шиной.

2. Переключатель по п.1,отличающий с я тем, что порогово-усилительный

блок состоит из последовательно соединенных аналогового компаратора, усилителя и преобразователя уровней, причем инвертирующий вход аналогового компаратора подключен к первому входу порогово-усилительного блока, второй вход которого подключен к неинвертирующему входу аналогового компаратора, а выход преобразователя уровней подключен к выходу порюгово-усилительного блока и через

третий резистор к положительной шине электропитания.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вывода информации Цель изобретения - повышение надежности - достигается введением максимального конденсатора 23, эталонного конденсатора 24, дешифратора 15, RS-триггера 16 и интегрирующей цепи 17, включенной между выходом RS-триггера 16 и вторым входом поро- гово усилительного блока 10 Прямой выход генератора 1 подключен к С-входу счетчика 2выходы которого соединены с соответствующими входами регистра 3 памяти и дешифратора 15. выход переноса счетчика 2 соединен с С входом второго регистра 5 сдвига и D-входом первого КМОП регистра 4 сдвига выходы которого соединены с со- ответстзующими сенсорными площадками 6, а выход порогово-усилительного блокл 10 состоящею из последовательно соединенных аналогового компаратора 25. усилителя 26 и преобразователя уровней 27, соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 20 и 21 соответственно 1 3п ф-лы, 1 ил СО