Сенсорная клавиатура

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вьшода информации . Цель изобретения - повышение надежности - достигается путем введения, высокочастотного сигнала только на одну из вертикальных и на одну из горизонтальных шин сенсорной матрицы и наличия логического О на всех остальных шинах, осуществления синхронного детектирования, а также за счет создания большого перепада уровней напряжения на выходе высокочастотного детектора при отсутствии касания и в момент касания сенсорной площадки. Устройств содержит сенсорную матрицу I, дешифратор 2, логический элемент (ЛЭ) НЕ 3, ВЧ-генератор 4-, элемент 5 задержки , частотный детектор 6, компаратор 7,D -триггеры 8, ЛЭ НЕ 9, дешифратор 10, двоичный счетчик 11, генератор 12 тактовых импульсов, ЛЭ И-НЕ 13, резисторы 14 и 19, конденсаторы 15, 16 и 20, сенсорную площадку 17, диоды 18. Использование сенсорной матрицы с последовательно включенными конденсаторами 15 и 16 обеспечивает гальваническую развязку оператора с электрической схемой устройства . 4 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (504 Н 03 К 17 945

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

, °

/ Д.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3 784 99/24-2 1 (22) 03.07.84 (46) 28.02.86. Бюл. 9 8 (72) И.N.Перельман, А.В.Михальский >

А.Л.Вулис и Г.И.Худин (53) 621.3)6.56(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 792583, кл. Н 03 К )7/00, )979.

Авторское свидетельство СССР !

) - 997250, кл. Н 03 К )7/945, 1981. (54) СЕНСОРНАЯ КЛАВИАТУРА (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вывода информации. Цель изобретения — повыше.ние надежности — достигается путем введения- высокочастотного сигнала только на одну из вертикальных и на одну из горизонтальных шин сенсорной матрицы и наличия логического "0" на всех остальных шинах, осуществле„„SU „„12151? 3 А ния синхронного детектирования, а также за счет создания большого перепада уровней напряжения на выходе высокочастотного детектора при отсутствии касания и в момент касания сенсорной площадки. Устройств содержит сенсорную матрицу 1, дешифратор 2, логический элемент (ЛЭ) HE

3, ВЧ-генератор 4; элемент 5 задержки, частотный детектор 6, компаратор

7, D -триггеры 8, ЛЭ НЕ 9, дешифратор 10, двоичный счетчик 11, генератор 12 тактовых импульсов, ЛЭ И-HE

13, резисторы 14 и 19, конденсаторы

15, )6 и 20, сенсорную площадку 17, диоды 18. Использование сенсорной матрицы с последовательно включенными конденсаторами 15 и 16 обеспечивает гальваническую развязку оператора с электрической схемой устройства. 4 з п. ф лы, 1 ил.

1215173

50

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

Цель изобретения - повышение надежности .— достигается за счет выведения высокочастотного сигнала только на одну из вертикальных и одну из горизонтальных шин сенсорной матрицы и наличия логического

"0" на всех остальных шинах, осуществления синхронного детектирования, а так же за счет наличия большого . перепада уровней напряжения на выходе высокочастотного детектора при отсутствии касания и. в момент касания сенсорной площадки.

На чертеже представлена функциональная схема man сенсорной клавиатуры.

Устройство содержит m x и сенсорную матрицу 1, горизонтальные шины которой соединены с соответствующими выкодами дешифратора 2 через элементы НЕ 3 с открытым коллектором. Второй дешифратор 2. стробируется высокочастотным генератором 4 через элемент 5 задержки. Вертикальные шины m х и сенсорной матрицы 1 подключены к соответствующим п входам частотного детектора 6. Выкод последнего соединен с первьм входом : компаратора 7, выход которого подключен к D-входу D-триггера 8. Входы высокочастотного детектора 6 шунтируются выходами элементов. НЕ 9 с открытым коллектором, которые управ-. .ляются первым дешифратором 10, также стробируемым генератором 4 высокочастотных импульсов. К информационным входам первого 10 и второго 2 дешифраторов подключены соответствующие выходы Р-разрядного двоичного счетчика 11, который. получает импульсы запуска от. генератора 12 тактовых импульсов через элемент И-НЕ

13.

Горизонтальные шины ш хп сенсорной матрицы через соответствующие резисторы 14 подключены к шине положительного питания. В узлах m i n сенсорной матрицы 1 находятся последовательно включенные первый 15 и второй 16 конденсаторы,. объединенные выводы которых подключены к сенсорным площадкам 17. Высокочастотный детектор 6 содержит и диодов 18, аноды которых подключены к

l5 I

40 соответствующим входам высокочастот-

1 ного детектора 6, а катоды объединены и подключены через параллельно включенные резистор 19 и конденсатор 20 к общей шине.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии тактовые импульсы с выхода генератора 12 тактовых импульсов поступают на счетный вход P-разрядного двоичного счетчика 11 через элемент И-НЕ 13. При этом логический уровень на D-входе D-триггера 8 таков, что последний разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент И-HE 13. Сигналы с выходов P-разрядного двоичного счетчика 1) поступают на соответствующие входы второго дешифратора 2.

На синхронизирующий вход второго дешифратора 2 через элемент 5 за- держки поступают от генератора 4 высокочастотных импульсов . прямоугольные импульсы частотой порядка 300кГц, В определенный момент времени на одном из-выходов второго дешифратора 2 имеется высокочастотный сигнал с частотой стробирования, а на остальных выходах - уровень логической "1".

При этом на соответствующей горизонтальной шине m n сенсорной матрицы 1 появляется высокочастотный сигнал, а на остальных горизонтальных шинах - уровень логического "0".

Амплитуда высокочастотного сигна--. ла на горизонтальных шинах m хп сенсорной матрицы 1 определяется величиной потенциала положительного питания, подаваемого на выходы элементов

HE 3 с открытым коллектором через соответствующие резисторы 14 .

Благодаря наличию емкостной связи горизонтальных и вертикальных шин ш п сенсорной. матрицы I высокочастотный сигнал с данной горизонтальной шины попадает на соответст". вующую вертикальную шину и далее на один из входов высокочастотного де-. тектора 6. На остальных вертикальных шинах; а значит, на остальных входах высокочастотного детектора 6уровень логического "0".

Устройство обеспечивает синхронное детектирование сигналов с выходов вертикальных шин следующим образом.

В каждой вертикальной шине подключен выход соответствующего элемента

1215173

НЕ 9 с открытым коллектором, работающего без питания в цепи коллектора. Элементы НЕ 9 управляются от первого дешифратора 10, стробируемого (аналогично второму дешифра- 5 тору 2) высокочастотным генератором 4. Тем самым .обеспечивается синхронное периодическое открыва-. ние соответствующих входов высокочастотного детектора 6, в то время как другие входы последнего заперты, на других вертикальных шинах в это время — уровень логического "0"., Элемент 5 задержки (100-150 нс) обеспечивает поступление высокочас- 15 тотных сигналов на вход высокочастотного детектора 6 без перекрытия.

У

Появление высокочастотных сигналов на соответствующих входах высо- 20 кочастотного детектора 6 происходит циклически с частотой изменения сигнала на выходе P-разрядного двоичного счетчика 11. При этом на выходе высокочастотного детектора 6 поддерживается постоянный уровень напряжения.

При касании оператором сенсорной площадки 17 интенсивность высокочастотных колебаний, поступаю- ЗО щих на вход высокочастотного детектора 6 при установке P-разрядного двоичного счетчика 11 в положение, соответствующее сенсорной площадке 1.?, к КоТороА произведено касание, падает, напряжение на выходе высокочастотного детектора 6 становится ниже уровня опорного напряжения на втором входе компаратора 7 и íà D-вход D-триггера 8 с выхо- 4О да компаратора 7 поступает сигнал, устанавливающий D-триггер 8 в состояние, запрещающее прохождение так.. товых импульсов на вход P-разрядного двоичного счетчика 1!. При этом состояние Р-разрядного двоичного счетчика.11 соответствует коду выбранной сенсорной площадки 17. Сигнал с выхода P-разрядного двоичного счетчика 1) используется в качестве информационного выхода устройства.

Описанное состояние устройства сохраняется на время касания оператором сенсорной площадки 17. При прекращении касания устройство возвращается в исходное состояние.

Использование m кп сенсорной матрицы с последовательно включенными первым 15 и вторым 16 конденсаторами обеспечивает гальваническую развязку оператора с электрической схемой устройства, Ф о р м у л а и з о.б р е т е н и я

Сенсорная клавиатура, содержащая

W х И сенсорную матрицу, генератор тактовых импульсов, P-разрядный двоичный счетчик, причем 2 = 1т . и 3 -триггер, выход генератора тактовых импульсов соединен с С-входом

Р -триггера, ах выходов старших разрядов р -разрядного двоичного счетчика, причем 2 = И, соединены с со- х ответствующими информационными входами первого дешифратора, о т л и— чающа яс я тем, что, с целью повышения надежности, в нее введены второй дешифратор, генератор высокочастотных импульсов, элемент задержки, М + И элементов HE с открытым коллектором, m резисторов, высокочастотный детектор, компаратор и элемент И-НЕ, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу

Р -разрядного двоичного счетчика, у выходов младших разрядов которого, причем 2 =en, подключены к соответствующим информационным входам вто» рого дешифратора,tn инверсных выходов которого через соответствующие элементы HK с открытым коллектором подключены к соответствующим горизонтальным tn meHaM tn х и сенсорной матрицы и через соответствующие резисторы - к шине положительного питания, выход генератора высокочастотных импульсов подключен к синхронизирующему входу первого дешифратора и через элемент задержки— к синхронизирующему входу второго дешифратора, И инверсных выходов первого дешифратора через соответствующие элементы HE с открытым коллектором подключены к соответствующим вертикальным И шинам tn хи сенсорной матрицы и к соответствующим входам высокочастотного детектора, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй

:вход которого подключен к шине опор1 ! ного потенциала, выход к — D-входу

D-триггера, инверсный выход которо)го подключен к второму входу элемен/

1215173

Составитель Е.Бреславец

Техред О.Неце

Корректор О.Луговая

Редактор М. Келемеш

Заказ 911/59 Тираж 818

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 та И-НЕ, а выходы устройства подклю- чены к выходам Р -разрядного двоичного счетчика.

2. Клавиатура по п. l о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что tn х и сенсорная матрица содержит 2(пх n) конденсаторов и W x n сенсорных площадок, причем в узлах m x n сенсорной матрицы находятся последовательно включенные первый и второй конденсаторы, объединенные выводы которых подключены к соответствующим сенсорным площадкам.

3. Клавиатура по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что высокочастотный детектор содержит h диодов, аноды которых подключены к входам высокочастотного детектора, а като" ды объединены и подключены к выходу высокочастотного детектора и через параллельно включенные резистор и конденсатор †. к общей шине.

4. Клавиатура по п. 1, о т л и—

10 ч а ю щ а я с я тем, что элемент задержки содержит резистор и конденсатор, причем первый вывод резистора подключен к входу элемента задержки, а второй вывод резистора подклю-. !

5 чен к выходу элемента задержки и через конденсатор — к общей шине,