Сенсорный переключатель

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вывода информации Цель изобретения - повышение надежности - достигается введением максимального конденсатора 23, эталонного конденсатора 24, дешифратора 15, RS-триггера 16 и интегрирующей цепи 17, включенной между выходом RS-триггера 16 и вторым входом порогово усилительного блока 10 Прямой выход генератора 1 подключен к С-входу счетчика 2выходы которого соединены с соответствующими входами регистра 3 памяти и дешифратора 15. выход переноса счетчика 2 соединен с С входом второго регистра 5 сдвига и D-входом первого КМОП регистра 4 сдвига выходы которого соединены с соответстзующими сенсорными площадками 6, а выход порогово-усилительного блокл 10 состоящею из последовательно соединенных аналогового компаратора 25. усилителя 26 и преобразователя уровней 27, соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 20 и 21 соответственно 1 3п ф-лы, 1 ил СО

СОЮЗ COBF ГСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИНЕ СК ИХ

РЕСПУБЛИК

ic>>s H:3 t(1!,.

ГССУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ з.п,ф-лы, 1 ил, (21) 4402886/21 (22) 04,04.88 (46) 15,10.91. Бюл. М 38 (12) Л.В.Тунев, С.Ю.Устинов и А.В.Орлов (53) 621.316.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йг 1431062, кл, Н 03 К 17/945, 1987. (54) СЕНСОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧ

Цель изобретения — повышение надежности. Цель достигается введением е устройство эталонного и максимального конденсаторое, дешифратора, RS-триггера и интегрирующей цепи, осуществляющих периодическую коррекцию порогового уровня порогово-усилительного блока, На чертеже приведена функциональная электрическая схема сенсорного переключателя.

Переключатель содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, регистр 3 памяти, первый КМОП и второй регистры 4 и 5 сдвига соответственно, сенсорные площадки 6, RCцепь 7, состоящую из параллельно соединенных первого резистора 8 и первого конденсатора 9 и порогово-усилительного блока 10, первый вход которого соединен с

„„SU „., 1684923 А1 дом RS-триггера 16 и вторым входом порогово-усилительного блока 10. Прямой выход генератора 1 подключен к С-входу счетчика

2, выходы которого соединены с соответствующими входами регистра 3 памяти и дешифратора 15, выход переноса счетчика 2 соединен с С-входом второго регистра 5 сдвига и 0-входом первого КМОП регистра

4 сдвига. выходы которого соединены с соответстзующими сенсорными площадн ами

6, а выход порогово-усилительного блока 10 состоящего иэ последовательно соединенных аналоговою компаратора 25. усилителя

26 и преобразователя уровней 27, соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 20 и 21 соответственно. 1 выводом плюсовой шины питания первого

КМОП регистра 4 сдвига и через RC-цепь 7 — с шиной 11 плюсового электропитания устройства и с информационным входом ето- 0 рого регистра 5 сдвига, вход сброса 0( которого подключен к С-входу регистра 3 па — ф мяти, выходы являются группой информа- ) ционных выходов 12 устройства, а группа с ) информационных входов подключена соот- ( ветственно к группе информационных выходов счетчика 2. С-вход которого подключен к прямому выходу генератора 1, инверсный выход которого соединен с С-входом первого КМОП регистра 4 сдвига, вход сброса которого подключен к шине 13 начальной установки устройства, а информационный вход соединен с С-входом второго регистра

5 сдвига, выход которого подключен к дополнительному выходу 14 устройства, дешифратор 15, RS-триггер 16, интегрирующую RC цепь 17, состоящую из второго

1684923 резистора 18 и второго конденсатора 19, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ 20 и 21 соответственно, группа информационных входов с первого по п дешифратора 15 соединена с группой информационных выходов с первого по и-й счетчика 2, первый и второй выходы соединены соответственно с

S- u R-входами RS-триггера 16, третий и четвертый выходы соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 20 и 21, а дополнительный информационный вход дешифратора

15 подключен к выходу второго элемента 21

ИЛИ-НЕ, к минусовой шине 22 питания первыми выводами подключены максимальный конденсатор 23 максимальной емкости

Смакс. и эталонный конденсатор 24 эталонной емкости С а,„вторые выводы которых подключены соответственно к (m-1)-у и m-y выходам первого КМОП регистра 4 сдвига, а порогово-усилительный блок 10 содержит последовательно соединенные аналоговый компаратор 25, усилитель 26, преобразователь 27 уровней и третий резистор 28, Сенсорный переключатель работает следующим образом.

Г1ри включении устройства единичным уровнем сигнала начальной установки по шине 13 начальной установки все разряды первого КМОП регистра 4 сдвига устанавливаются в состояние "0". Импульсы с прямого выхода генератора 1 поступают на С-вход счетчика 2, который переключается по каждому положительному фронту в новое состояние, и многократно заполняют его, Информация с выходов счетчика 2 поступает на информационные входы регистра 3 памяти, но не записывается в него, так как на его С-вход не поступает импульс записи.

Кроме этого, эта информация поступает на информационные входы дешифратора 15 и дешифруется им. Таблица программирования дешифратора 15, выполненного на

ППЗУ, составляется так, что при опросе сенсорных площадок б на третьем и четвертом выходах дешифратора оказываюгся соответственно уровни "0" и "1", а при опросе

Смакс. 23 и Сат. 24 их состояния меняются на противоположные. На первый и второй выходы дешифратора 15 единичные импульсы проходят, когда код на его информационных входах соответствует моменту опроса

Смаке, 23 или Сат. 24 и присутствуют импульсы на дополнительном входе дешифратора

15, Импульс переполнения счетчика 2 поступает с его выхода переноса и удерживается в течение одного периода сигнала генератора 1 на информационном входе первого КМОП регистра 4 сдвига и положительным фронтом записывает "1" в млад5

55 ший разряд второго регистра 6 сдв,: а, сдвигаа информацию в нем. Вгорой регистр сдвига до момента первого прикос овения к сенсорным площадкам б, как правило. успевает полностью заполниться логическими единицами. Далее через полпериода положительным фронтом импульса поступающего с инверсного выхода генератора 1 на

С-вход первого КМОП регистра 4 сдвига, положительный уровень сигнала на информационном входе первого КМОП регистра 4 сдвига фиксируется в нем (записывается "1" в его младшем разряде), т,е, фиксируется наличие импульса переполнения счетчика 2.

Следующие положительные фронты импульсов, поступающие на С-вход первого

КМОП регистра 4 сдвига, последовательно сдвигают эту "1" по разрядом, переводя их поочередно в состояние "1". При этом производится опрос сенсорных площадок б, а также максимального конденсатора Смакс.

23, емкость которого выбирается достаточной для обязательного срабатывания порогово-усилительного блока 10 при поступлении на его первый вход сигнала опроса, и эталонного конденсатора Са. 24, емкость ксторого, выбранная за эталон, выбирается исходя иэ требований регулировки порога срабатывания порогово-усилительного блока 10, При этом во время, опроса С ак 23 на выводе плюсового питания первого КМОП регистр 4 сдвига появляется короткий отрицательный импульс с максимальной глубиной провала, длительность которого меньше длительности половины периода частоты генератора 1, и всегда срабатывает ся порогово-усилительный блок 10 при поступлении на его первый вход сигнала опроса с вывода плюсового питания первого YMOfl регистра 4 сдвига. Далее импульс с выхода порогово-усилительного блока 10 поступает через второй элемент ИЛИ-НЕ

21, так как на его первом входе в соответствии с входным кодом информационных входов дешифратора 15 установлен уровень

"0", а на первом входе первого элемента 20

ИЛИ-НЕ присутствует уровень "1", поступает единичным уровнем на дополнительный информационный вход дешифратора 15.

При поступлении этого импульса на первом выходе дешифратора 15 формируется такой же короткий положительный импульс, который поступает на S-вход RS-триггера 16.

RS-триггер 16 устанавливается в единичное состояние, так как на его R-входе в этот момент уровень "0", и начинается заряд второго конденсатора 19 RC-цепи 17, т.е. уровень порога на втором входе порогово-усилительного блока 10 начинает расти.

1681923

Г Э

4с

Во время опроса следуюп1его выхода первого КМОП регистра 4 сдвига ": кс;денсатора С„24, срабатыва)<ие по«)гсвоусилительного блока 10 происходит в зависимости от уровня регулируемого порога íà втОрОм входе порогово-усилительного блока 10. Импульс на выводе плюсового питания первого КМОП регистра 4 сдвига при опросе С) 24 ме<«ьс<)е па амплитуде и длительности чем импульс при опросе См«с

23 и импульсы ст oпрос=. opHcc рных площадок 6, но больв) неэнл; i)ельнь«х провалов уровня напряжения в маме «ты переключения гервого КМОП рР ис ра 4 Сдвига. Если при этом порогово усилитель«<ый блок 10 не срабатывает, То нл сго выходе импульс не вырабатывается и дог,олн «те<««,нь«й информационный вход де«))ифраторэ 15 остается в нулевом состс»янии несмотря на то, что на первый вход второго элемента ИЛИ-НЕ 21 пода««разре«<)ающий ««уг евой уровень. Соответс венно, на R-вход )1.":>-тр«)ггера 16 не поступает положительный импульс с второго выхода дешифратора 1":, хотя код в группе его входов cooTBOTcTBóåò устэновке в единичное состояние его гторого выхода и

ПЕрВЫй ВЫХОД rjPØj1

Опроса енсорных плэщлдс к 6, С„,«23 и

С„24 откло«1ение величиньi порога срабатывания, устанавливаемс <; эрч;,ом-разрядом второго конденсатора 1 Я RC-цепи 17 на втором входе порога«о-ус)лител«ного блока 10, от эталонного нап;) )>кен;:я, эа который взят уровень напря>x .I

l/llocoBoro oитания первог0 КМОП регистра

4 сдвига в момент опрoc;: СC,-, 24, было незначительным, В преде IBх указ.-нного регулируемого порога, устанавливаемого при помощи неполного заряда-разряда второго

:,онденсатора 19 РС-цепи 17 на в)ором входе порогово-усил, теf; но . ло«;а 10, срабатывание последнего должн.: 6, ть с запасом по надежности, г,е. Ор««ооо значении регулируемого и )рога,. лжно происходить обязательное срабатывание горогово-усилитель ого блока 10 Iij)ll касании сенсорных площадок 6 и п...cfóïë k" 1 сигнала их алроса на вывод I;n«ocoBoro питания первого КМС«П регистра 4 ..двлга.

Есл«< же порогово-уси-«TPnk,í«:Ié блок

10 при опросе С>-. 24 срэ<»в,,,B<:T. то импульс с е.о выхода чсрез вт.)сяй элемент

ИЛИ-HF 21 по туflB . ò I а до«:,)вх»пельный информационный Вхс)Д Дев «1, iBT r) «а 15, ВО

ВОЕМя ОПрОСа С-,т 24 НЭ В)О,,1 . ХО,1ВтаааГО элемента ИЛИ-HF 21 падаг тая раэр .: ) ,.;,é:<у< евой уровень 1 эх как л) од««пй код ,,:.шм<1яс)атора 15, Т,о Koä P fi) « ":, деши<т ратора 15, и уровень cl1fi!;i i;i ««, дополнительном ин<1)аpмационнг м в сооТВр-,ствуют выдаче ppj)«I<1

åão второй выход и далее ««а R-в од г<." р;; гера 16, то последний устанавл«1вается - ii; левое состояние, при этом начин;, )p÷ медленный разряд второго конде«;сатпр

RC-цепи 17.

После опроса С, 24 п ро <сходи) э!; нение счетчика 2 и он вырабатывает о ной импульс переполнения, Так)1м абр. - )« устанавливается .эаимно-од«<оз«1лчн<)«.,с« ответствие Bkixop«lock) кода счет«ика 2 li соответствующего ему еди и i«

4 сдвига. Например, в м,)«1e«<т f) <... ic)i;iii ния счетчика 2 в единичное сk)- I o

4 сдвига, эафиксируется iB H чал:- f.,:P:1 и<лавины гериода часто1ы «»лл„«. <,. f),.) )«)дс счетчика 2 при установке;)<.. « -.."., .даi! счетчика 2 в единично< сосгоя«1,«:

При прикосновен и к ка«,)й- . ;:,- нсорной площадке 6 в мол<енть: оп,.п<,. ))о, сенсорной плащ дки 6»«««а в««вг,-с гс о<.,i;;of») питания первого КМОП р<)гис ip,i . Сдв)1«: г«олучается провал I!p )pf)>«<.«

"1", то на выходе первого элеменia vIЛИ-ji .:

20 вырабатывается положи с ь«ь и импульс, который поступает на R-f)xад B-.npofc оегистра 5 сдвига и устанавливааг в «.ói)åBoå состояние его выходы и дополнительнь<й в«яход 14 устройства. Импульс положительным фронтом, поступая на С-вх< д рс: «1стра

3 памяти, осуществляет запись и е «дэчу кода в группу выходов 12 устрайстг1, =,оответствует той сенсорной площадке, к KOT,!j,.j; прикоснулись). установ:,енный в нул:".в.; состояние дополнительный выхс д i «ус i ройства сигнализируеT о наличии кас .-Ix«B оператором сенсорной площадки 6, и в группе выходов 12 устройства прис.тcT «ус)т ее код, Лог,"0" На допол«ительнол; вы;o,"е

1604923 поддержинне :.я нсе нремя, пока оператор касае сн се l".Uðíîé площадки 6, так как импульсы с выхода порогово-усилительного блока 10 через первый элемент ИЛИ-НЕ 20 производят опрос второго регистра 5 сдвига в нулевое состояни",. с периодом г, равным времени цикла счета счетчика 2.

Если во время с <ятия касания возникает дребезг. т,е, прерывание касания на некоторое время Т«я, то в последовательности импульсон на выходе порогово-усилительного блока 10 возникают пробелы, но они не приводят к пропаданию "0" на выходе последнего разряда второго регистра 5 сдвига, так как "1" на этом выходе может появиться только через время т h > Т > т (h — 1 ), где h — число разрядов второго регистра 5 сдвига. Если Т > Т«р, то пробелы в последовательности импульсов с выхода пороговоусилительного блока 10 будут подавлены, т,е, погашен дребезг. Аналогичные процессы происходят и в начальный момент касания сенсорной площадки б. .После поступления последнего импульса íà R-вход второго регистра 5 сдвига через время Т устройство возвращается в исходное состояние и готово к очередной операции ввода. Импульсы переполнения с выхода переполнения счетчика 2 положительным фронтсм поступают на С-вход второго регистра 5 сдвига и через несколько циклов заполняют его, При начальном включении до заполнения второго регистра 5 сдвига устройство к работе не готово, так как на дополнительном выходе 14 устройства может присутствовать уровень "0", что свидетельствует о том, что код на выходах регистра 3 памяти выставлен для передачи какому-либо устройству.

Формула изобретения

1. Сенсорный переключатель, содержащий генератор импульсов, счетчик, регистр памяти, первый КМОП и второй регистры сдвига, сенсорные площадки, порогово-усилительный блок и RC-цепь, состоящую из параллельно соединенных первого резистора и первого конденсатора, причем первый вход порогово-усилительного блока соединен с выводом положительного питания первого КМОП регистра сдвига и через RCцепь с шиной положительного электропитания и информационным входом второго регистра сдвига, вход сброса которого соединен с входом синхронизации регистра памяти, информационные входы регистра памяти соединены с соответствующими вы5

55 ходами счетчика, вход которого соединен с неинвертирующим выходом гpíåðdòoðà импульсов, инвертирующий выход генератора импульсов соединен с входом синхронизации первого KMOll регистра сдвига. первые (m-2) выходы которого соединены с соответствующими сенсорными площадками, вход сброса первого КМОП р истра сдвига соединен с шиной началь ой установки, выход переноса счетчика соединен с информационным входом первого 1.МОП регистра сдвига и входом синхронизации второго регистра сдвига, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены дешифратор, RS-триггер, интегрирующая цепь, состоящая из второго резистора и BTopofo конденсатора, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, эталонный и максимальный конденсаторы, причем информационные входы дешифратора подключены к соответствующим выходам счетчика, первый и второй выходы дешифратора подключены соответственно к S- u R-входам

RS-триггера, а третий и четвертый выходы дешифратора подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, дополнительный информационный вход дешифратора подключен к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу порогово-усилительного блока и второму входу первого цемента ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к входу синхронизации регистра памяти, выход RS-триггера подключен к входу интегрирующей цепи, выход которой подключен к второму входу порогово-усилительного блока, эталонный конденсатор подключен между m-м выходом первого КМОП регистра сдвига и общей шиной, а максимальный конденсатор подключен между (m-1)-м выходом первого

КМОП регистра сдвига и общей шиной, 2, Переключатель по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что порогово-усилительный блок состоит из последовательно соединенных аналогового компаратора, усилителя и преобразователя уровней, причем инвертирующий вход аналогового компаратора подключен к первому входу порогово-усилительного блока, второй вход которого подключен к неинвертирующему входу аналогового компаратора, а выход преобразователя уровней подключен к выходу порогово-усилите ьного блока и через третий резистор к положительной шине электропитания.

1684923

Составитель Е.Бреславец

Редактор Л,Веселовская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M.Øàðoøè

Заказ 3515 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

СР

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

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