Сенсорный переключатель Советский патент 1982 года по МПК H03K17/945 

Изобретение относится к импульс- , ной технике и может быть использовано в автоматике и вычислительной технике, в частности в устройствах ввода информации в ЭВМ, в тостатурных телефонных номеронабирателях, а также в радио- и телеаппаратуре, в качестве бесконтактных электронных переключателей, срабатывающих от прикосновения пальцем. Известен сенсорный переключатель, содержащий контактную площадку, выпол ненную на двух электродах, один из которых подключен к выходу генератора импульсов, и логическую схему детектирования 1 . Недостатки этого устройства - слож ность и низкая надежность. Наиболее близким к изобретению техническим решением является сенсор ный переключатель, содержащий задающий генератор с двумя противофазными выходами, один из « торых через резистор соединен с сенсорной площадКОЙ, подключенной к входу управляющего элемента, второй вход которого подключен к другому выходу генератора, а выход управляющего элемента соединен с входом переключающего элемента, к выходу которого подключена нагрузка 2 . Недостаток этого сенсорного переключателя - невысокая надежность работы. Для достижения цели в сенсорный переключатель, содержащий контактную площадку , первый электрод которой подключен к выводу резистора и через управляющий элемент - к первому входу переключающего элемента, выход которого соединен с нагрузкой, введены конденсатор и инвертор, причем втйрой электрод контактной площадки соединен с общей шиной и через конденсатор - с входом управляющего элемента, выход которого через инвертор подключен к второму входу переключающего элемента, при этом другой вывод

396

резистора соединен с положительной шиной источника питания.

Кроме того, управляющий и переключающий элементы и инвертор выполнены на комплементарной МОП логике.

На чертеже представлена функциональная схема сенсорного переключателя.

Устройство содержит контактную площадку 1, выполненную на двух электродах, один из которых соединен с общей шиной 2 и конденсатором 3, а другой электрод соединен с входом управляющего элемента и выводом резистора 5, второй вывод которого соединен с положительной шиной 6 источника питания. Выход управляющего элемента 4 соединен с входом инвертора 7 и первым входом переключающего элемента 8, второй вход которого соединен с выходом инвертора 7 а выход переключающего элемента 8 подключен к нагрузке 9.

Сенсорный переключатель может быть построен на комплементарной МОП логике типа ИЛИ-НЕ или И-НЕ. При этом управляющий элемент k включается по схеме НЕ, а в качестве переключающе го элемента 8 можно исгюльзовать, RS-i риггер, реализованный на двух элементах логики указанного выше типа. Применение разрезной контактной площадки 1 , состоящей из двух электродов, один из которых заземлен, позволяет обеспечить надежную защиту К-МОП микросхем от статического электричества при касании пальцем площадки 1 .

Устройство работает следующим образом.

Когда нет касания пальцем пары электродов контактной площадки 1, на входе управляющего элемента присутствует плюсовое напряжение источника питания, соответствующее уровню логической единицы. С выхода управляющего элемента k проинвертированный входной сигнал в виде логического нуля поступает на вход инвертора 7 сигнал логической единицы поступает на второй вход переключающего элемента 8 и переводит его выход в состояние логического нуля, при этом отсутствует коммутация нагрузки 9.

При касании пальцем пары электродов контактной площадки 1 на участке между входом управляющего элемента и общей шиной 2 включается сопротивление кожи пальца оператора и, следовательно, напряжение на входе

Й64

управляющего элемента уменьшится от величины -ь источника питания до величины

V

- J 1

и.п

где V р- напряжение источника питания устройства; J - величина тока протекающего по цепи: шина источника питания 6 - резистор 5 - первый электрод контактной . площадки 1 - сопротивление участка кожи пальца оператора - второй электрод контактной площадки 1 - общая шина 2;

Гц - сопротивление участка нормальной сухой кожи пальца оператора.

Данная величина напряжения, присутствующая на входе управляющего элемента k, для комплементарной МОП логики является логическим нулем, что переведет управляющий элемент k из состояния логического нуля в состояние логической единицы, которое инвертируется инвертором 7. Наличие логической единицы на первом входе и логического нуля на втором входе переключающего элемента 8 переведет его выход из состояния логического нуля в состояние логической единицы и произведет коммутацию нагрузки 9.

Для устранения эффекта дребезга, которыйможет наблюдаться при недостаточно надежном касании пальцем оператора пары электродов контактной площадки 1, служат инвертор 7 и переключающий элемент 8. Резистор j является ограничивающим, а конденсатор 3 характеризует время срабатывания сенсорного переключателя, т. е, время возврата схемы в исходное состояние после снятия пальца с пары электродов контактной площадки 1, а также формирует крутые фронты импульса на нагрузке 9.

Таким образом в данном устройстве одна элементарная ячейка построена в одном корпусе комплементарной МОП-микросхемы типа ИЛИ-НЕ или 4И-НЕ, резисторе и конденсаторе, что повышает надежность и значительно уменьшает габариты. Кроме того, выполнение сенсорного переключателя на комплементарной МОП логике позволяет снизить (приблизительно в 100 раз) потребление мощности от источника питания.

Формула изобретения

1, Сенсорный переключатель, содержащий контактную площадку, первый электрод которой подключен к выводу $ резистора и через управляющий элёментк первому входу переключающего элемента, выход которого соединен с нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью повышения-надежно- ю сти, в него введены конденсатор и инвертор, причем второй электрод контактной площадки соединен с общей шиной и через конденсатор - с входом управляющего элемента, выход которо- is го через инвертор подключен к второму

входу переключающего элемента, при этом другой вывод резистора соединен с положительной шиной источника питания.

2. Переключатель по п. 1, о т л и чающийся тем, что управляющий и переключающий элементы и инвертор выполнены на комплементарной МОП логике.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции V 2326083, кл. Н 03 К 17/00, 27.05.77.

2.Авторское свидетельство СССР

, кл. Н 03 К 17/9 5, Ot.01.77 (прототип).

0-CD