Сенсорный переключатель Советский патент 1981 года по МПК H03K17/945 

(54) СЕНСОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах управления, коммутационной технике, устройствах ввода информации в ЭВМ.

Известно сенсорное переключающее устройство, содержащее сенсорную площадку, подключенную ко входу элемента И, D-триггер и дополнительные элементы И и ИЛИ 1.

Недостаток устройства - низкая надежность из-за возможности пробоя элементов при наличии на пальцах оператора статического электричества.

Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее блок сенсорных датчиков, соединенных с блоками фиксации, и блок сброса, выходы которого подключены . ко входам соответствующих блоков фиксации {21 .

Однако устройство имеет низкую надежность работы, обусловленную возникновением неопределенных положений.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в сенсорный переключатель, содержаний И сенсорных датчиков,блок

сброса и и блоков фиксации, первые входы которых соединены с соответ- :. ствующими выходами блока сброса, введены синхронизатор, выход которого соединен с первыми входами сенсорных датчиков, и анёшизатор приращений, состоящий из VI первых элементов И, элемента.ИЛИ, генератора интервалов и и вторых элементов И, при10чем первые входы первых элементов И соединены с первыми выходами соответствующих сенсорных датчиков, а другие входы - со вторыми выходами остальных сенсорных датчиков, при зтом

15 заходы первых элементов И подключены к первьм входам соответствующих вторых элементов И и через соединенные последовательно элемент ИЛИ и генератор интервалов подключены ко

20 вторым входам вторых элементов И, выходы которых- соединены с соответствующими входами блока сброса и вторыми входами соответствующих блоков фиксации.. .

25

Кроме того,каждый сенсорный датчик содержит ждущий мультивибратор,первый вход которого соединен с частью разделенной сенсорной площадки, покрытой изоляционным материалом, а вторая часть площадки соединена с корпусом, причем второй вход ждущего мультивибратора подключен к первому входу сенсорного датчика, а выходы - к соответствующим выходам сенсорного датчика.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Сенсорный переключатель содержит 1 сенсорных датчиков 1, каждый из которых состоит из ждущего мультивибратора 2, ко входу которого подключена чарть разделенной сенсорной площадки 3, покрытой слоем изолятора 4, другая часть которой соединена с корпусом, синхронизатор 5, выход которого соединен со входами сенсорных датчиков 1, анализатор б приращений, состоящий , из элементов И 7, элемента ИЛИ 8, генератора 9 интервалов. Элементы И 7- соединены с прямыми выходами соответствующих сенсорных датчиков 1, а выходы соединены с входами элемента. ИЛИ 8 и со входами элементов. И 1 Устройство содержит также блок 11 сброса, выходы которого соединены с входами соответстйующих блоков 12 фиксации.

Сенсорный переключатель работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии касания оператором изоляторов 4 сенсорных площадок 3 или приближения к ним, ждущие мультивибраторы 2 сенсорных датчиков 1, запускаемые импульсами синхронизатора 5, вырабатывают прямоугольные импульсы равной длительности, которые поступают на входы Элементов И 7. .

Сигналы, поступающее с инверсных выходов остальных сенсорных датчиков 1 на другие входы каждого из элементов И 7 являются запрещающими для йигнала, поступающего на первый вход В результате на выходе каждого из элементов И 7 сигнал отсутствует либо длительност его (At-j) не превышает значение времени (utjj) , через которое от момента запуска этим сигналом генератора 9 интервалов разрешающий сигнал с выхода последнего поступает на второй вход каждого из элементов И 10.

Запуск генератора 9 интервалов осуществляется.передним фронтом импульсного сигнала, поступающего с . выхода одного из элементов И 7 через элемент ИЛИ 8 на его вход.

Таким образом, в исходном состояний переключателя при отсутствии касания оператором изоляторов 4 сенсорных площадок 3, сигналы на выходах элементов И 10 отсутствуют и блоки 12 фиксации, а следовательно, и переключатель сохраняют предыдущее состояние.

При приближении на расстояние порядка 2 мм, в случае установки средней чувствительности, или при касании рукой оператора изоляционного материала разделенной сенсорной площадки 3/ во времязадающую цепь соответствующего ждущего . мультивибратора 2 вносится дополнительная емкость А С.

До момента касания или приближения длительность импульса каждого из ждущих мультивибраторов ,2 определяется выражением , где R и С - параметры времязадающей цепи, К - коэффициент, определяемый параметрами используемой микросхемы.

В момент касания или приближения лительность имп.ульса соответствующего ждущего мультивибратора 2 определяется выражением

KR(C+&C) At.

-И

Из этого выр.ажения следует, если учесть, что длительности импульсов, вырабатываемых другими сенсорными датчиками 1 не изменились, на .соответствующие входы элементов И 10 с выхода соответствующего элемента И 7 поступает импульс длительностью At. Этот же импульс, пройдя элемент ИЛИ 8, запускает передним фронтом генератор 9 интервалов.

Через интервал времени ut, меньший, чем Alt, но больший, чем At , генератор 9 интервалов формирует на выходе сигнал, который поступает на вторые входы элементов И 10.

При совпадении импульса, вырабатываемого генератором 9 интервалов с импульсом длительности At, поступающим с выхода соответствующего элемента И 8, на выходе соответствующего элемента И 10 формируется сигнал, который поступает на входг соответствующего блока 12 фиксации, а также на соответствующий вход блока 11 сброса.

При этом соответствующий блок 12 фиксации, например триггер, устанавливается в единичное состояние, формируя на выходе соответствующий сигнал. На другие входы остальных блоков 12 фиксации с соответствующих выходов блока 11 сброса поступаю сигналы сброса, обеспечивающие стира55 ние предьшущей информации.

При приближении к нескольким или ко всем одновременно сенсорньм полям переключателя, а также при каса40 мни одновременно нескольких сенсорных полей происходит одновременное увеличение длительности импульсов, вЕфабатываемых соответствующими жду.щими мультивибраторами 2, на величину it. В этом случае длительности

Импульсов ждущих мультивибраторов определяются выражениями

jt

t,, t + &t5, tV,; t«-bAt,,

.

, + At3.

Так как для сигнала, вырабатываемого каждым ждущим мультивибратором 2, сигналы всех других ждущих мультивибраторов являются запрещающими, то на выходе одного из элементов И 7 длительность импульса At изменяется незначительно и близка к величине At, меньшей ,чем ut2- В этом случае переключатель сохра:няет предыдущее состояние.

Для случая, когда вблизи сенсорных полей находится проводящая поверхность, например рука оператора, и одновременно производится касание определенного сенсорного поля, например первого, длительность импуль сов соответствующего ждущего мультивибратора 2 определяется выражением 4 t,tAtj+At.

Длительность импульсов каждого из остальшлх ждущих мультивибраторов

Чи tjn utjВ этом случае на выходе соответствующего элемента И 7 сформируется импульс длительностью Ait, соответствующий блок 12 фиксации сработает на включение и произойдет сброс других блоков 12 фиксации.

Введение синхронизатора и анализатора приращений, пойволякидего производить сравнение приращения параметра сигнала каждого из сенсорных датчиков с приращениями этого же сигнсша в сигналах других сенсорных датчиков а также сравнение разности этих сигналов с заданной величиной, достигается высокая надежность работы сенсорного переключателя.

Кроме того, полная идентичность выполнения сенсорных датчиков позволяет избежать влияния на надежность работы предлагаемого сенсорного переключателя таких внешних факторов, как.изменение давления, температу,ры, осве{аенности сенсорных полей, так как уход параметра сигнала каждого из сенсорных датчиков компенсируется равным уходом этого же параметра в сигналах других сенсорных датчиков .

Формула изобретения

0 сброса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности,

в него введены синхронизат&р, выход которого соединен с первыми входами сенсорных датчиков, и анализатор

5 приращений, состоящий из п первых элементов И, элемента ИЛИ, генератора интервалов и п вторых элементов И, причем первые входы первых элементов И соединены с первыми выхода0 ми соответствующих сенсорных датчиков, а другие входы - со вторыми выходами остальных сенсорных датчиков, при этом выходы первых элементов И подключены к первым входам соответствующих вторых элементов И

5 и через соединенные последовательно элемент ИЛИ и генератор интервалов подключены ко вторым входам вторых элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами блока

0 сброса и вторыми входами соответствующих блоков фиксации.

5 мультивибратор, первый вход которого соединен с частью разделенной сенсорной площадки, покрытой изоляционным материалом, а вторая часть площадки соединена с корпусом, причем

0 второй вход ждущего мультивибратора подключен к первому входу сенсорного датчика, а выходы - к соответствующим выходам сенсорного датчика.

Источники информации, | принятые во внимание при экспертизе.

5

0

с. 325, рис. 12.9 (прототип).