Клавиатура для ввода данных Советский патент 1975 года по МПК H04L13/02 

На фиг. 1 Aiuia функциоиальиан схема описываемой клавиатуры; на фиг. 2 - схема формирования многоразрядного двоичного кода ключей; на флг. 3 - схема интегратора; на фиг. 4 - схема расноложсния выводов ключей; на фиг. 5 - схе.ма сооединення ключей ка .уюнтажиой плате клавиатуры со случайным направлением включения кодовых (разрядных) проводов; на фиг. 6 - то же, с попарно-встречным включением кодовых (разрядных) лроводов.

Считывающие нровода 1 бесконтактных ключей 2 клавиатуры (см. фнг. 1) носледовательно соединены в обш,ую niHi-iy 3 считывания, концы которой подключены к выходу формирователя 4 первичного тока. Вход формирователя 4 соединен с выходом импульсного генератора 5. Кодовые (разрядные) нровода 6, соответствующие гогнческнм «ед шицам в одноименных двоичных разрядах кодов ключей 2, соедиае11ы носледователы-ю в кодовые (разрядные; ши«ы 7 н подключены ко входам разрядных усилителей 8. Кодовые (разрядные) нровода 9, соответствующие логическим «нулям в одноименных двоичных разрядах кодовых ключей 2, в разряднвге шины 7 не включены. Кодовые провода 10 (по одному в каждом ключе) последовательно соединены в шину И синхронизации, подключенную ко входу усилнтеля 12 сннхронизации.

КлЮЧ, нровода которого включены в щины согласно фиг. 2, имеет пятиразрядпый двоичный код 10010 (верхняя шина 7 соответствует старшему разряду, а нижняя-- .младше.му;.

Выход усилнтеля 12 синхронизации (см. фиг. 1) подключен ко входу интегратора 13, являющегося регистратором длительности включения ключа 2. Единичный выход 14 интегратора 13 соединен со входом двухвходовой схемы «И 15, другой вход KOTOpoii подключен к единичному выходу 16 триггера 17 блокировки, предназначенного для исключения возможности повторного считывания кода включенного ключа. Выход схемы «ii 15 образует шину 18 разрешения формирования команды считывания кода, выведенную в приемник информации (на чертежах не показан;.

Едннич)1ый IS и нулевой 20 установочные входы триггера 17 блокировкн соединены еоотвстственно с нулевым выходо.м 21 интегратора 13 п шиной 22 кома}1ды счиизшания кода ключа через двухвходовые схе.мы «И 23 и 24, вторые входы которых объединены и соединены с выходо.м генератора 5. Вьгчоды разрядных усилителей 8 подключены к одному из входов двухвходовых схе.м «И 25, вторые входы , ; горых объединены и :ij,i,j,.io-icны к шине 22 команды считывания кода. Выходы схем «ii 25, образующие выходные разрядные кодовые шины 26, выведены в приеминк информации.

Длн компе1 сации э.д.с. помех, которые могут иаводиться в кодовых шинах 7, клавиатура .может содержать комненсирующие цепочки, подключенные к выходу фор.мирователя 4 пе)внчного тока. Каждая цепочка еодержит токозадающий резистор 27 и трансформатор 28, первичная об.мотка которого соединена последовательно с резистором 27, а вторичная включена последовательно в одну из разрядных шин 7. Транссрорматор 28 может быть воздушным и содержать несколько витков либо может быть выполнен в виде ферритового сердечника 29,

прошитого проводом 30 компенсирующей цепочки (первичная обмотка) и соответствующей разрядной шиной 7 (вторичная об.мотка). Последовательно соединенные резистор 31 и конденсатор 32 (см. фиг. 3) образуют интегрирующую цепь, подключенную к полюсам 33 источпика питанпя. Конденсатор 32 зашунтирован электронным ключо.м 34, унравляемы.м входным сигнало.м интегратора 13. Параллельио конденсатору 32 включены входные зажимы триггера 35 Ш.мидта. Интегратор 13 имеет два выхода: единичный (прямой) 14, соединенный непосредственно с выходом триггера 35, и нулевой (инвертированный) 21, подключен1 ый к выходу тригтера 35 через инвертор 36.

На фиг. 5 представлена схема соединения двух ключей на монтал :ной нлате клазпатуры для варианта расположения выводов ключа со)ласно фиг. 4. Это расположение характерно тем, что оба вывода каждого разрядного нровода расположены на одной стороне ключа, а все выводы разрядных проводов образуiwT четыре идситнчных секции па двух противопололсных стороиах ключа.

Считывающий провод состоит из двух половин, выводы которых расположены в средней части двух других сторон ключа, нриче.м вывод конца одной половины расположен рядом с выводом начала другой. Шина 3 считыва:;пя состоит из двух ветвей -- прямой н обратHOii, в каждую из которых включена одна из половин сч1 тывающего провода каждого ключа. Тахак схема соединения позволяет получить минимальную длину проводни сов считы:;:iiO i,e;i шлиы 3 iir люитажной нлате и тем самы.м избежать Бозн 1кновенпя паразитных связей .между считывающей 3 и кодовы.ми 7 нппгамн. Кроме того, нри нерекрестпо.м соединении выводов считываюи нх проводов соседпих 1.:лючей одноименные кодовые провода этих ключей вкл очены в соответствующие шины встречно, что иозво.тяет осуществить элект))1гческую блоки)овку клавиатуры при случайном )еме11;го.1 нажатии ,;вух соседних

л.швипг Разряд.иые 7 проведены между разрядным 1;ь ; одалп ключе11 и имеют раз) 37 ji местах включений в пих разрядных нрово;;ов (па фиг. 5 пунктиром лзображе)Ы соедииспия па обратной стороне люитажпой

платы).

На фиг. о представлена схема соединения выводов восьми ключей, расположенных в двух горизонтальных рядах (для простоты изображена лишь одна разрядная шина). Эта

схема позволяет включать кодовые (разрядные) провода в кодовые (разрядные) шины в произвольном направлении, в том числе осуществить попарно-встречное включение проводов, т. е. обеспечить равенство количества проводов различных направлеиий в каждой шине (пр)1 четном количестве «единиц в шИие). Шина считывания организована так же, как и на фиг. 5 (перекрестное включение считывающих проводов), или нутем согласного включения всех проводов. Генератор 5 периодически вырабатывает импульсные сигналы, включающие формирователь 4 первичного тока. Первичный ток протекает по щиие 3 считывания, т. е. через считывающие провода 1 всех ключей 2. Если ни один из ключей «е включен (т. е. все клавищи отпущены), то во всех кодовых проводах 6 и 10, включенных в шины 7 и 11 соответственно, наводится лищь небольшая э. д. с. помехи, поскольку индуктивная связь между считывающим и кодовым проводами очень слаба. При нажатии одной из клавиш укрепленный на ней феррнтовый сердёчник приближается к проводам и сущ.ественно увеличивает связь между ними, в результате чего в кодовых проводах 6 и 10 наводится импульсная э. д. с.. пропорциональная скорости изменения первичного тока. При этом иа входы разрядных усилителей 8 поступает сигнал в том случае, если соответствующий разрядный провод включен в разрядную щнну 7, т. е. если в соответствующем двоИЧНом разряде кода ключа стоит логическая «единица. На выходах разрядных усилителей 8 появляется комбинация импульсов, соответствующая комбинации «единиц и «нулей в двоичном коде включенного ключа. Код ключа считывается в приемиик информации при наличии поступающей на него по шине 22 команды считывания кода. Входные сигналы разрядных усилителей 8, а также их коэффициенты усиления могут иметь Определенный разброс, в результате чего в процессе нажатия клавиши выходные сигналы усилителей 8 отличаются по амт1ЛИтуде, пока клавища нажата неполностью. Чтобы исключить возможность преждевременного считывания кода ключа и появления в связи с этим ошибки, используется шина 11 синхронизации, в которую включены кодовые провода 10 всех ключей. Усилитель 12 синхронизаЦИИ имеет меньшую чувствительиость, чем разрядные усилители 8, поэтому он срабатывает с некоторым запаздыванием, когда амттлитуды сигналов на выходах разрядных усилителей 8 уже установились. До срабатывания канала синхронизации в устройство не может поступить команда считывания кода, т. е. код ключа не может быть считан. Канал синхронизации может быть использован и для осушествления электрической блокировки клавиатуры при одновременном случайном нажатии двух соседних клавиш. Для этого кодовые провода 10 соседних ключей включены в шину 11 синхронизации встречно, в результате чего при нажатии двух соседних клавиш сигналы от них в шине И синхронизации имеют противоположную полярность и взаимно компенсируются. Считывания кода при этом не происходит, так как иптна 22 не может быть возбуждена. Кроме того, встречное включение проводов 10 позволяет скомпенсировать э. д. с. помех, наводимых в niix. Канал синхронизации работает следуюнхим образом. Выходной сигнал усилителя 12 .поступает а вхо.д интегратора 13, вклю ая ключ 34 (см. фиг. 3). При этом конденсЕТОп 32 быстро разряжается через него, в результате чего срабатывает триггер 35 Шмидта, Логические уровни на выходах 14 и 21 интегратора 13 инвеотипуются, причем на выходе 14 устанавливается уровень логической «единицы, а на вых- де 21 - уровень логического «нуля. В результате возбужлается ппгта 18 разрешения гЬормировапия команды считывания кода, поскольку в исходном состоянии триггер 17 блокировки находился 3 состоятппт логической «етинииы. По оком ании синхронизирующего импульса ключ 34 размыкается н конденсатор 32 начин пет заряжаться от источника питания через резистор 31. Постоянная времени цепи запяда выбрана такой, чтобы к моменту прихода следующего импульса си-нхронизации напряжение на конденсаторе 32 не достигло порогового уровня (уровня спабатывания триггера 35 Шмидта. Очеоеднойимпульс синхронизации, замыкая ключ 34. снова разряжает конденсатор 32. так что интегратор 13 остается в «единичном состоянии до тех пор. пока клавиша ключа не будет отпущена, Чепез некоторое после отпускания клавиша, когда на-тяжение на конденсаторе 32 достигнет порогового уровня, тппггер 35 устанавливается в исходное, а интегпатор 13-в «нулевое состояние. Через некоторое время ПОСле возбуждения шины 18 из приемника информации по шине 22 поступает команда считывания кода. При очередном импульсе генератора 5 происходит считывание кода, а также установка триггера п блокировки в «нулевое состояние благодаря совпадению команды считывания кода к сигнада генератора 5 на входах схемы «И 24. При этом шина 18 разрешения формирования команды считывания кода «обнуляется, благодаря чему исключается повторное формнрование этой команды до отпускания клавиши. Таким образом гарантируется однократное счнтываттие кода включенного ключа. При отпускании клавиши, когда интегратор 13 возвращается в «нулевое состояние, очередной импудьс генератора 5 устанавливает триггер 17 в исходное («едннич-ное) состояние благодаря совпадению сигналов на входах схемы «И 23. Для четкой работы клавиатуры необходимо, чтобы длительность команды считывания кода превышала длительность периода повторения игналов генератора 5.

7

Клавиатура может не иметь собственного генератора 5, если из приемника информации поступают импульсы тактовой частоты.

Встречное включение кодовых проводов 6 в разрядные шины 7 позволяет взаимно компенсировать э. д. с. помех, наводимых в . Наиболее удобным для осуществления такого включения является расположение выводов ключа согласно фиг. 4. Для полной компенсации помех необходимо, чтобы количество проводов, включенных в шину в одном направлении, было равно количеству проводов, включенных в нротивонололсном направлении (с учетом направления включения считывающих проводов). Это возможно прн четном количестве проводов в шине. При нечетном количестве проводов э. д. с. помехи в шине не препыщает э. д. с. помехи в одном проводе.

Формула и 3 о б -р е т е н и я

I. Клавиатура для ввода данных, содержащая имнульсный генератор, подключенный к формирователю тока, бесконтактные ключи модульного типа, кодовые шины и приемник инфор.мации, выход которого является выходом клавиатуры, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, первый выход формирователя тока через последовательно соединенные считывающие провода всех бесконтактных ключей подключен к своему второму выходу и дополнительно введены усилитель синхронизации, интегратор, разрядные схемы «И, первая, вторая и третья схемы «И и триггер блокировки, прн этом первый вход усилителя синхронизации через последовательно соединенные провода синхронизации всех бесконтактных ключей подклю8

чен к своему второму входу, а выход усилителя синхронизации через вход и единичный выход интегратора, первый в.ход и выход первой схемы «Pi подсоединен к первому входу приемника информации, к каждому из остальных входов которого подсоединен выход разрядной схемы «И, соответствуюн1ей данному разряду информационного кода, причем к первым входам всех разрядных схем «И од)1овременно подключен унравляющий выход приемника информации, а ко второму входу каждой разрядной схемы «И подсоединен выход разрядного усилителя, соответствующего данному разряду, к одному н другому входам которого подсоединены один и другой концы шины данного разряда, содержащей включенные носледовательно кодовые провода одноименных двоичных разрядов; нулевой выход интегратора через первый вход и выход второй схемы «И, первый вход и выход триггера блокировки подключен ко второму входу первой схемы «И, а выход импульсного генератора одновременно подсоединен ко второму входу второй схемы «PI и к первому входу

третьей схемы «И, через второй вход н выход которой ко второму входу триггера блокировки подключен управляющий выход цриемника информации.

2. Клавиатура по п. 1, отличающаяся тем, что кодовые щины выполнены с разря.дными кол-тпенсирующимн цепочками, составленными из последовательно соединенных токозадающего резистора и первичной обмотки трансформатора, подключенных к выходам

формирователя тока, а вторичная обмотка трансформатора включена последовательно в соответствующую кодовую шину.

.З