Коммутационная панель для устройства ввода информации

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для считывания и ввода в ЭВМ символьной информации. Целью изобретения является повышение чувствительности коммутационной панели для устройства ввода информации. Указанная цель достигается тем, что коммутационная панель выполнена в виде многослойной печатной платы, на слоях которой расположены плоские спиральные индуктивные элементы, размещенные по столбцам и строкам матрицы, в центре каждого индуктивного элемента расположена контактная площадка, соединенная с внутренним витком спирального индуктивного элемента, коммутационная панель содержит два дополнительных слоя с емкостными элементами, на каждом дополнительном слое емкостные элементы выполнены в виде групп пар линейных шин, в первом дополнительном слое группа пар линейных шин ориентирована по столбцам матрицы, во втором дополнительном слое группа пар линейных шин ориентирована по строкам матрицы. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР у яуг*

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° аай

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 473 631/24 (22) 25.08.89 (46) 30.07.91. Бюл. hh 28 (71) Московский институт электромеханики и автоматики (72) ВМ. Киселев (53) 681.327(088.8) (56) Патент США М 3740744, кл. Н 04 (. 15/06, 1971.

Авторское свидетельство СССР

f4 1534452, кл. 6 06 F 3/02, 1988, (54) КОММУТАЦИОННАЯ ПАНЕЛЬ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для считывания и ввода в ЭВМ символьной информации. Целью изобретения является повышение чувствительности коммутационной панели для

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода в 3ВМ символьной информации.

Цель изобретения — повышение чувствительности коммутационной панели.

На фиг. 1-4 изображены соответственно первый, второй, третий и четвертый слои многослойной печатной платы (МПП). содержащие спиральные индуктивные элементы; на фиг. 5 и 6 — соответственно дополнительные слои МПП с емкостными элементами, выполненными в виде групп пар линейных шин; на фиг. 7 — матрица коммутационных элементов с изображением символов, вводимых с помощью предла Ы, 1667042 А1 устройства ввода информации. Указанная цель достигается тем, что коммутационная панель выполнена в виде многослойной печатной платы, на слоях которой расположены плоские спиральные индуктивные элементы, размещенные по столбцам и строкам матрицы, в центре каждого индуктивного элемента расположена контактная площадка, соединенная с внутренним витком спирального индуктивного элемента, коммутационная панель содержит два дополнительных слоя с емкостными элементами, на каждом дополнительном слое емкостные элементы выполнены в виде групп пар линейных шин, в первом дополни-. тельном слое группа линейных шин ориентирована по столбцам матрицы, во втором дополнительном слое группа пар линейных . шин ориентирована по строкам матрицы.

9 ил..0с гаемой коммутационной панели; на фиг. 8—

0с сечение Mflll с указанием слоев и металлизированных отверстий, обеспечивающих соединение спиральных индуктивных эле- 4 ментов, расположенных в различных слоях M

МПП, через соответствующие контактные площадки; иа фиг. 9 — блок-схема устройства для ввода информации, в котором использу- д ется предлагаемая коммутационная панель.

Коммутационная панель выполнена в виде многослойной печатной платы (МПП), слои 1, 2, 3. 4>. 4z. 4з которой представлены на фиг. 1-6. На слоях 1 — 41 МПП выполнены индуктивные элементы 5, которые располагаются по столбцам и строкам матрицы и являются ее коммутационными элемента1667042 ми. По сторонам расположены периферийные контактные площадки 6— -9,,которые являются соответственно первой,- второй, третьей и четвертой группами выводов коммутационной панели. В центре спиральных индуктивных элементов 5 расположены центральные контактные площадки (КП) 10.

На слое 4z МПП расположены емкостные элементы, выполненные в виде группы пар линейных шин 11, ориентированных по ! столбцам матрицы, На слое 43 МПП распоI ложены емкостные элементы, выполненные в виде группы пар линейных шин 12, ориен тированных по строкам матрицы, При этом . расстояние между шинами в каждой из пар меньше расстояния между шинами соседних пар линейных шин, нечетные шины группы пар линейных шин 11 пятого слоя

МПП соединены с первой группой выводов

6 коммутационной панели, вторая группа, выводов 7 которой подключена к четным шинам группы пар линейных шин 11, Нечет ные шины группы пар линейных шин 12 шестого слоя МГ1П соединены с третьей группой выводов 8 коммутационной панели, четвертая группа выводов 9 которой подключена к четным шинам группы пар линейных шин !2. Символы и знаки нанесены на носитель 13 информации (фиг. 7), представляющие собой тонкую пластинку из диэлектрического материала, либо лист бумаги.

Слои I и2,слои 3и41 ислои42043

МПП выполнены на двустороннем фольгированном диэлектрике. Между вторым и третьим слоями и между четвертым и пятым слоями МПП расположены диэлектрические . прокладки 14. В контактных площадках сло,ев 1 и 2 выполнены металлизированные от; верстия 15, обеспечивающие электрическое соединение внутренних витков спиральных индуктивных элементов этих слоев. В кон.тактных площадках слоев 3, 41, 42 и 43 выполнены металлизированные отверстия 16, обеспечивающие электрическое соединение внутренних витков спиральных индуктивных элементов третьего и четвертого слоев МПП. Металлизированные отверстия

16 расположены между шинами 11 и 12 емкостных элементов пятого и шестого слоев МПП, В периферийных контактных площадках 6-9 всех слоев МПП выполнены металлизированные отверстия 17, обеспечивающие соединение индуктивных и емкостных элементов с первой, второй, третьей и четвертой группами выводов коммутационной панели 18, образованной соединением в единую конструкцию слоев

1 — 6, прокладок 14 и носителя 13 информации, сечение которой представлено на фиг. 8. дуктивные элементы слоев 1-4>, образованные последовательным соединением спиральных индуктивных элементов в столбцах или строках матрицы, и емкостные эле55 менты слоев 42 и 4з МПП, образующие колебательные контура. блоки 24 и 25 пороговых элементов предназначены для сравнения уровней сигналов на выходах усилителей блоков 19 и 20 с заданным пороговым уровнем. Пороговые

Устройство для ввода информации (фиг.

9), в котором используется предлагаемая коммутационная панель 18 с группами выводов 6-9, содержит первый блок 19 усилителей, второй блок 20 усилителей, ключи 21 и 22, генератор 23 импульсов, первый блок

24 пороговых элементов, второй блок 25 пороговых элементов, генератор 26 высокочастотных колебаний, клемму 17 источника питания, выходы 28 и 29 блоков 24 и 25 пороговых элементов, выходы 30 и 31 сигналов признаков абсциссы и ординаты.

Выходы 28 и 29 блоков 24 и 25 подключены к информационным входам коммутатора 32, управляющий вход которого соединен с одним из выходов генератора 23 импульсов, а выходы подключены к информационным входам дешифратора 33, выходы которого являются информационными выходами устройства

Выводы 7 второй группы, соединенные между собой, подключены к выходу ключа

22, выводы 8 третьей группы, соединенные между собой, подключены к выходу ключа

21. Аналоговые входы ключей 21 и 22 соединены с клеммой 27 источника питания, представляющий собой источник постоянного напряжения. Генератор 23 импульсов представляет собой парафазный генератор прямоугольных импульсов, импульсы на Выходе которого равны по длительности и противоположны по фазе (сдвинуты на 180О). В качестве генератора 23 может быть использован симметричный мультивибратор с формирующими каскадами на выходах. Прямой и инверсный выходы генератора 23 подключены к управляющим входам ключей 21 и 22.

Выходы 19 первого блока усилителей подключены к контактным площадкам первой группы выводов 6, а выходы 20 второго блока усилителей соединены с контактными площадками четвертой группы выводов 9.

Управляющие входы блоков 19 и 20 усилителей подключены к выходу генератора 26 высокочастотных колебаний. который представляет собой генератор синусоидальных колебаний фиксированной частоты. Усилители блоков 19 и 20 могут быть выполнены, например, по схеме с общим эмиттером, нагрузкой которых являются ин1667042

Коммутатор 32 предназначен для ком-.20

40

55 элементы этих блоков построены таким образом, что. в обычном состоянии, когда на емкостные и спиральные индуктивные элементы коммутационной панели 18 не оказывается никаких внешних возмущающих воздействий, на выходах усилителей блоков

19 и 20 устанавливаются некоторые стандартные уровни сигналов, не вызывающие срабатывания пороговых элементов блоков

24 и 25, При воздействии внешних возмущений на коммутационные элементы панели

18, уровни сигналов на выходах усилителей блоков 19 и 20 в определенных строках и столбцах матрицы должны измениться по отношению к стандартному уровню, что приведет к срабать ванию определенных пороговых элементов блоков 24 и 25, которые сформируют на своих выходах сигнал логической единицы. мутации выходов 28 и 29 и передачи их на информационные входы дешифратора 33, предназначенного для формирования двоичного кода Xc(Yc) символа, соответствующего определенному элементу матрицы; На выходах 30 и 31 устройства формируются сигналы признаков ординаты и абсциссы (в виде уровней логической единицы), сопровождающие код Xc(Yc) символа на выходах

33.

В качестве элемента считывания информации может быть использован карандаш, имеющий наконечник из магнитного материала, либо палец оператора, помещаемый в позицию соответствующего символа (фиг. 7). Частота сигналов генератора 26 колебаний устанавливается равной fo, которая является резонансной частотой колебательного контура. образованного индуктивностью L элементов 5 строки (столбца) и результирующей емкостью С элементов 11(выполненных в виде шин)Строки столбца. В исходном состоянии уровни сигналов с усилителей блоков 19 и

20 будут определяться только активной составляющей суммарного омического сопротивления спиральных элементов 5 столбцов (строк) матрицы, поскольку при резонансе реактивная составляющая колебательного

LC контура будет равна нулю.

Устройство и входящая в его состав коммутационная панель работают следующим образом, Генератор 23 импульсов, формируя на своих выходах прямоугольные импульсы, сдвинутые по фазе на 180, попеременно включает и выключает ключи 21 и 22, которые подключат вторую и третью группы выводов 7 и 8 к клемме 27 источника питания.

Тем самым попеременно запитываются кол5

15 лекторы транзисторных усилителей блоков

19 и 20 через соответствующие результирующие индуктивности столбцов и строк матрицы. Одновременно с этим на базы транзисторных усилителей блоков 19 и 20 поступает сигнал непрерывных синусоидальных колебаний от высокочастотного генератора 26. В момент эапитки одного из блоков усилителей 19 (20) на их выходах формируется сигнал той же частоты, уровень которого определяется величиной нагрузки (результирующей активной и реактивной составляющих колебательного контура LC).

Сигналы с выходов усилителей блоков

19 и 20 при отсутствии возмущающего внешнего воздействия на элементы коммутационной панели 18 имеют один и тот же стандартный уровень Ugy и поступают на входы блоков 24.и 25 пороговых элементов.

Пороговые элементы настроены таким образом, что при наличии на их входах сигнала с уровнем U<>, на их выходах формируется сигнал логического нуля. Таким образом, в исходном состоянии на выходах 28 и 29 блоков 24 и 25 устанавливается нулевой код.

Считывание символов может осуществляться, например, карандашом с наконечником из магнитомягкого материала или пальцем.

Оператор помещает указанный карандаш в нужную позицию (туда, где расположен соответствующий символ (фиг, 7). При этом индуктивность спиральных элементов 5, расположенных под позицией этого символа возрастает, а следовательно, возрастает индуктивность для данных строк и столба матрицы, что приведет к возрастанию реактивного сопротивления в коллекторной цепи соответствующих усилителей блоков 19 и

20 и изменению уровня сигнала на выходах этих усилителей по отношению к уровню

0с . Соответствующие пороговые элементы блоков 24 и 25 сформируют на своих выходах сигнал логической единицы, т.е, на выходах 29 будет сформирован позиционный

KoA Ynos„B на выходах 28 — позиционный код Х оз данного символа. Поскольку запитка коллекторных цепей усилителей блоков

19 и 20 осуществляется попеременно, то и кОды Упоз и Хпоэ HB Выходах 28 и 29 появляются попеременно. Сигналы У«з и Х«з поступают на информационные входы коммутатора 32, который попеременно передает их на свой выход с помощью управляющегоо сигнала, поступающего с одного из выходов генератора 23 импульсов. При наличии на этом выходе сигнала логического нуля передается код XQQ3> при наличии сигнала логической единицы — код Y oç. Указанные коды преобразуются дешифратором

1667042

33 в код меньшей разрядно«гги и поступают на выход 34 устройства, Одновременно с этим по выходам 30 и 31 передаются сигналы признаков абсциссы и Ординдты даннОГО символа, что дает возможность однозначно определить код вводимого символа.

При считывании символов с помощью пальца панель работает как сенсорное устройство ввода. В этом случае палец опера тора, воздействуя на емкостные элементы т 3 слоев 42 и 4з МПП, изменяет результиру ющую емкость соответствующего столбца и строки матрицы. В результат8 р8зко измеHR8Tc$I реактиВное corlpoTABJI8HLIB колеба

| тел bHОI контура, образованного результирующими индуктивной и емкос- ной сОставляющих, ITQ приводит к cK84KQобразному перепаду уровня сигнала на, выходах соответствующих усилителвй Gr.о ков 13 и 20. В дальнейшем работа устройства происходит аналогично описанному, выше процессу.

Е известной коммутационной панели и

1 известной схеме устройства,,в которой использовались специальные блоки емкост, ных элементов„влияние. элемента считывания (карандаша или пальца) H : емкостную составляющую колебательного !

"контура проявляется в меньшей степени,, т.к. блоки емкостных элемечтов находятся Bo Внешней схеме устройства, а не В самой коммутационной панели.

B эрсдлагаемой коммутационной панели емкостные элементы Входят HnrlocpnpcT

Бенно В конструкцию cBMOI пане.чи, ч ГÎ

ПОЗВОЛЯЕТ C ОДНОЙ СТОРОНЫ ПОВЫСИТЬ 88 чувствительность (там как харзкт8ристик::.. преобразования системы элемен r счи; ывания — коммутационная панель являе-ca Со, лее крутОй, B перепады сиГн слов Hp Bblxoä3K усилителей блоков 39 i4 2Л Являютсл бол 8 четко Выраженными)„а схема самого устройства ввода информа. .,Ии «и ановится проще и надвкнее BB счеэ исключения блоков емкостных элементов.

Предлагаемая коммутационная панель обладает более высокими резонансными свойствами, за счет ТОГО, ч10 емкостные и индуктивные элементы конструктивно обьединены Б одной коммутац онной панели, что уменьшает числа Внешних свя эей. Более высокие резонансные свойства увеличивают крутизну харакгеристики преобразования системы элемент считывания коммутационная панель, что обЕспечивает, большую чувствительность Г1редлагэемой коммутационной панели.

Формула изобретения

Гоммутационная панель для устройства ввода инФОомации, выполненная в виде

3О

4О

50 бц многослойной печатной платы, на слоях которой расположены плоские спиральные индуктивные элементы, размещенные по столбцам и строкам матрицы, в центре каждого индуктивного элемента расположена контактная площадка, соединенная с внутренним витком спирального индуктивного элемента, в первом слое многослойной печатной платы Б каждом столбце матрицы внешние витки первых и последних спиральных индуктивных элементов являются соответственно первой и второй группами

Выводов матрицы, внешний Виток каждого четного спирального индуктивного элемента с Второго по (n — 2)-й элемент соединен с внешним витком смежного нечетного спирального индуктивного элемента с третьего

«Io (и — I)-й элемент В стол оце, Во втором слое многослойной печатной платы в каждом столбце матрицы внешний Виток каждого нечетного спирального индуктивного элемента с первого по (и- I)-й элемент в столбце соединен с внешним витком смежного четного спирального индуктивного элемента с второго по и-й элемент в столбце, в третьем слое многослойной печатной платы в каждой строке матрицы внешние витки первых и последних спиральных индуктиВных элеменгов являются соответственно третьей и четв8ртой Группами выводОБ матрицы, внешний виток каждого четного спирального индуктивног0 элемента с второгo по (и—

2)-й элемент в строке соединен с внешним

Витком смежного нечетногс спирального ин,,уктивного элемента с тре ьего по (и-1}-й элемент в строке„в четвертом слое много:слойной Ге битной пла ы В каждой Строке .::;атрицы внешний виток каждого нечетного пирального индуктивно "о элемента с перBoro rIo (и-")-й элемент в строке соединен с

Внешним Витком смежного четкого элемента с Второго по и-й элемент в строке, в контактных площадках многослойной печатной платы выполнены металлизированные отВерстия, между вторым и третьим слоями расположена диэлектрическая прокладка, отличающаяся тем, что, с целью

rl0BbIUI8hMII чувствительности, коммутационная панель содержит два дополнительHbIx слоя с емкостными элементами, на каждом дополнительном слое емкостные элементы Выполнены в виде групп пар линейных шин, в первом дополнительном слое группа пар линейных шин ориентирована по столбцам матрицы. Во втором дополнительном слое группа пар линейных шин ориентирована по строкам матрицы, расстояние между шинами в каждой из пар меньше расстояния между шинами соседних пар линейных шин, четные шины группы

М 67042

9 ф °

«б ° 6 «6 «6 ° 4; «б ° 6 пэр линейных шин первого дополнительного слоя соединены с первой группой выводов коммутационной. панели, вторая группа выводов которой подключена к нечетным шинам группы пэр линейных шин первого дополнительного слоя, нечетные шины группы пар линейных шин второго дополнительного слоя соединены с третьей группой выводов коммутационной панели, четвертая группа выводов которой подключена к

5 четным шинам группы пар линейных шин второго дополнительного слоя, . ° ° «F 4F «У ° 7

i667042 ф ф ф Е ф ф ф7 eF З

У Я

--Ф Ф-О Ф-ф Ф-Ф Ф-Ф Ф-Ф ф-Ф ф-Ф Ф--

° -Ф Ф-Ф Ф-Ф Ф-Ф Ф--

" -Ф Ф-ф Ф-Ф Ф-Ф Ф-" -ф Ф.ф Ф-ф Э В Ф-, - Ф ф 4В Ф-Ф ф-ф Ф вЂ”

- ф ©ф ф-ф ф-ф ф- е7 е7 е7 е7 е7 е7 е7

Ф-® ®-® ®® ° ®-® ®Ф Ф-® Ф-® ®-4В®-®®-®Ф.® ®-Ф Ф-ФФ-®Ф-® ®-®®-Ф®-®Ф-® в ф ® ®,а ®- ® е Ф-® ®-® АВИВ Ф-® ®Ф ФЭ ®-Э еб еб еб еб еб еб еб еб

1667042 Ee e о о

go o

ge e

ge o

ge o

ge

O 0

7 7 7 7 7 7 7

7 4g

Р

g а

1667042

1 667042

Составитель О. Кулаков

Техред M.Моргентал Корректор. M.Äåì÷èê

Редактор Н. Химчук

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2523 Тираж 407 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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