Сенсорная панель для устройства ввода информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для ввода в ЭВМ символьной информации. Цель изобретения - уменьшение габаритов за счет повышения плотности компоновки спирально-индуктивных емкостных элементов и повышение чувствительности сенсорной панели. Сенсорная панель выполнена в виде печатной платы, на слоях которой расположены спиральные индуктивные элементы , контактные площадки, металлизированные отверстия. В отличие от известной панели спиральные индуктивно-емкостные элементы расположены на плоскости панели в виде косоугольной mxn матрицы (т - количество элементов в строке , п - количество строк). Центры элементов соседних строк смещены на d/2 по оси абсцисс и на cbsin а по оси ординат (d - шаг размещения элемента, а. - угол наклона осей первой группы реактивных цепочек к положительному направлению оси абсцисс ), оси второй группы реактивных цепочек расположены под углом 180°-а к положительному направлению оси абсцисс, первая и третья группы выводов расположены вдоль первой строки, вторая и четвертая группы выводов вдоль n-й строки. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 F 3/023

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823589/24 (22) 07.05.90 (46) 07.03 92, Бюл. ¹ 9 (71) Московский институт электромеханики и автоматики (72) B. М. Киселев (53) 681,327.12(088,8) (56) Патент США ¹ 3768095, кл, G 06 F 3/02, 1973.

Авторское свидетельство СССР

N 1534452, кл. G 06 F 3/02, 1988. (54) СЕНСОРНАЯ ПАНЕЛЬ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для ввода в ЭВМ символьной информации.

Цель изобретения — уменьшение габаритов за счет повышения плотности компоновки спирально-индуктивных емкостных элементов и повышение чувствительности сенсорной панели. Сенсорная панель выполнена в

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для считывания и ввода в ЭВМ символьной информации (знаков, цифр и т. д.).

Известна коммутационная панель для устройства ввода информации, в которой осуществляется формирование двоичного кодового сигнала вводимого символа при нажатии соответствующей клавиши, под которой расположены полоски, выполненные из магниторезистивного материала, способные резко изменять свое сопротивление под действием магнитного потока.

Недостатком такой панели является ее недостаточная чувствительность при изменении магнитного потока, а также сложно„„. Ы „„1718211 А1 виде печатной платы, на слоях которой расположены спиральные индуктивные элементы, контактные площадки, металлизированные отверстия, В отличие от известной панели спиральные индуктивно-емкостные элементы расположены на плоскости панели в виде косоугольной mxn матрицы (m — количество элементов в строке, n — количество строк). Центры элементов соседних строк смещены на d/2 по оси абсцисс и на dxsin а по оси ординат (d — шаг размещения элемента, c — угол наклона осей первой группы реактивных цепочек к положительному направлению оси абсцисс), оси второй группы реактивных цепочек расположены под углом 1800 — a к положительному направлению оси абсцисс, первая и третья группы выводов расположены вдоль первой строки, вторая и четвертая группы выводов вдоль п-й строки, 1 з. п. ф-лы, 6 ил. сть конструкции, обусловленная необходимостью введения клавиш в каждую позицию матрицы коммутационной панели.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является сенсор. ная панель, выполненная в виде печатной платы, на каждом слое которой размещены индуктивно-емкостные элементы, выполненные в виде плоских спиральных печатных элементов, расположенных по строкам и столбцам прямоугольной mxn матрицы и включенные в последовательные реактивные цепочки через контактные площадки и переходные металлизированные отверстия, Начала и-концы цепочек соединены соответственно с контактными площадками четырех групп выводов, рас1718211 положенных вдоль четырех сторон печатной платы.

Недостатком такой сенсорной панели являются большие габариты, обусловленные недостаточной плотностью компоновки элементов на печатной плате, а также низкая чувствительность, обусловленная небольшим изменением реактивных составляющих (результирующей индуктивности и емкости) цепочки при касании одного знакоместа матрицы считывающим элементом, Целью изобретения является уменьшение габаритов за счет повышения плотности компоновки спиральных индуктивных элементов и повышения чувствительности сенсорной панели, Поставленная цель достигается в сенсорной панели для устройства ввода информации, содержащей печатную плату, на слоях которой расположены спиральные индуктивно-емкостные элементы, последовательно соединенные через контактные площадки и переходные металлизированные отверстия в две группы электрически разобщенных между собой реактивных цепочек, начала и концы которых подключены соответственно к контактным площадкам четырех групп выводов, тем, что спиральные индуктивно-емкостные элементы расположены на слоях панели в виде косоугольной mxn матрицы; где m — количество элементов в горизонтальных строках матрицы, n — количество строк, причем m>n, центры смежных индуктивно-емкостных элементов смежных строк смещены друг относительно друга на d/2 по оси абсцисс и на dxsin а по оси ординат, где d — шаг размещения индуктивно-емкостных элементов в строке матрицы, а — угол наклона осей реактивных цепочек первой группы к положительному направлению оси абсцисс, оси реактивных цепочек второй группы расположены под углом (180Π— а) к положительному направлению оси абсцисс, первая и третья группы выводов расположены вдоль первой строки матрицы, вдоль и-й строки которой расположены вторая и четвертая группы выводов, а также тем, что первый индуктивно-емкостной элемент i-й строки матрицы (i=1, 2„„, и-1) соединен с m-м элементом (i+1)-1 строки матрицы.

На фиг, 1 показана компоновка спиральныхых индуктивно-емкостн ых элементов в квадратной матрице известной панели; на фиг. 2 — то же, в косоугольной матрице предлагаемой панели; на фиг. 3 — то же, первой и второй группы выводовдля первой группы реактивных цепочек; на фиг, 4 — то же, 5

55 третьей и четвертой групп выводов для второй группы реактивных цепочек; на фиг. 5— рисунок печатного монтажа первого слоя печатной платы; на фиг, 6 — то же, второго слоя печатной платы, Сенсорная панель выполнена в виде печатной платы, на слоях которой расположены спиральные индуктивно-емкостные элементы 1, которые изображены условно на фиг, 1 — 4 в виде круглых локальных зон, Печатная плата может быть многослойной или двуслойной. Спиральные индуктивноемкостные элементы могут быть выполнены в виде однозаходных спиральных печатных элементов или двухзаходных спиральных элементов (фиг, 5 и фиг, 6), образующих на поверхности сенсорной панели косоуголь ную mxn матрицу, где m=16 — количество элементов в горизонтальных строках матрицы, а п=4 — количество строк.

В центре спиральных элементов расположены контактные площадки 2 с переходными металлизированными отверстиями (не показаны). По краям платы вдоль первой горизонтальной строки матрицы расположены контактные площадки первой 3 и третьей 4 группы выводов, а вдоль и-1 строки матрицы расположены контактные площадки второй 5 и четвертой 6 групп выводов.

Спиральные индуктивно-емкостные элементы 1 включены последовательно через соответствующие контактные площадки

2 и металлизированные отверстия, выполненные в этих площадках, в две независимые группы электрически разобщенных между собой реактивных цепочек (на фиг. 3 и 4 обозначены пунктирными линиями). Оси первой группы цепочек наклонены к положительному направлению оси абсцисс под утлом а (фиг, 3), а оси второй группы цепочек расположены под углом (180 - а) к положительному направлению оси абсцисс, На фиг. 5 и 6 выходы первых элементов первой, второй и третьей строк и входы m-x элементов второй, третьей и четвертой строк заканчиваются контактными площадками 7, которые служат для обеспечения необходимых соединений в первых трех и последних трех строках второй группы.

Угол может иметь значения 45 — 75 . Оптимальным значением угла является значение а =60 . Центры смежных индуктивно-емкостных элементов соседних строк смещены друг относительно друга на

d/2 по оси абсцисс и Hà dxsin апо оси ординат, где d — шаг размещения индуктивно-емкостных элементов в строке матрицы. Такое размещение элементов на поверхности сен1718211

55 известной, в

50 сорной панели увеличивает плотность их компоновки, что приводит к снижению габаритов панели при таком же количестве и размерах индуктивно-емкостных элементов.

При одинаковых размерах спиральных индуктивно-емкостных элементов и одинаковом их количестве N=64 (у известной

m=n=8, у предлагаемой панели m=16, п=4) плотность компоновки в известной панели равна (т 1=0,785; а в предлагаемой составляет о 2=0,856.

Следовательно, соответственно уменьшаются габариты в

02 0,856 о. — 0,785 — 1,1 раза.

Для второй группы реактивных цепочек начальные и конечные цепочки (с входами

АЗ, ВЗ, СЗ и с выходами А4, В4, С4) являются

"неполными", т.е, содержат число элементов, меньшее n=4. Поэтому для обеспечения идентичных условий работы всех реактивных цепочек первый индуктивно-емкостной элемент i-й строки матрицы (i 1, 2...„n — 1) соединен с m-м элементом (i+1)-й строки матрицы, т,е, первый элемент первой строки соединен с m-м элементом второй строки; первый элемент второй строки соединен с m-м элементом третьей строки, а первый элемент третьей строки соединен с m-м элементом четвертой строки, Сенсорная панель работает следующим образом.

К контактным площадкам первой 3 и третьей 4 групп выводов (обозначены на фиг. 3 и 4 соответственно А1-Р1 и АЗ вЂ” РЗ) постоя н но подключено высокочастотное напряжение. частота которого задается в соответствии с параметрами (индуктивностью и емкостью) последовательной реактивной цепочки индуктивно-емкостных элементов 1. При этом к контактным площадкам второй 5 и четвертой 6 групп выводов (обозначены на фиг. 3 и 4 соответственно: АЗ вЂ” Р2 и А4 — Р4) подключается попеременно питающее напряжение, частота подключения которого во много раз меньше частоты высокочастотного напряжения. В результате во всех индуктивно-емкостных элементах 1 возникают колебания определенной амплитуды, в каждом знакоместе (не обозначены) возбуждается переменное электромагнитное поле.

При считывании информации (координат определен ного знакоместа) с сенсорной панели элементом считывания (не показан) происходит изменение реактивных составляющих определенных цепочек первой и

50 второй групп, на пересечении которых расположено знакоместо считываемой позиции (символа), При этом на соответствующих выходах первой 3 и третьей 4 групп выводов изменяется амплитуда переменной составляющей сигнала, что фиксируется схемой устройства ввода информации, где эти сигналы преобразуются в цифровой код соответствующей позиции на сенсорной панели.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает уменьшение габаритов сенсорной панели эа счет повышения плотности компоновки индуктивно-емкостных элементов на ее поверхности, а также повышение чувствительности.

В известном устройстве каждая реактивная цепочка (строка или столбец матрицы) состоит из m=n=8 элементов, а в предлагаемой сенсорной панели каждая реактивная цепочка состоит из n=4 элементов, Реактивные цепочки, составленные из последовательно включенных спиральных индуктивно-емкостных элементов, обладают более выраженными индуктивными свойствами, чем емкостными, тем более, что при последовательном включении результирующие индуктивности и емкости будут соответственно равны:

1-рез=п Lэл;

Сэл

Среэ=

П, где n — число элементов в последовательной цепочке, При касании одного из таких индуктивно-емкостных элементов, расположенного в знакоместе соответствующего символа, элементом считывания, соответственно изменяется индуктивность Ьл и Сэл. на величины Л L и С. Однако в связи с преобладающим влиянием индуктивной составляющей, величину Л С можно исключить из дальнейшего рассмотрения.

Величина относительного изменения индуктивной составляющей в известной панели (n=8) будет составлять

hp — 100 = 100% и -эл 8 Ьл

В предлагаемой конструкции сенсорной панели (n=4) она будет равна д — 100 = 100 / и -эл 8 -эл

Следовательно, чувствительность предлагаемой сенсорной панели будет выше, чем в при одинаковом числе знакомест и меньших габаритах панели.

1718211

30 (Риг.1

Формула изобретения

1. Сенсорная панель для устройства ввода информации, содержащая печатную плату, на слоях которой расположены спиральные индуктивно-емкостные элементы, последовательно соединенные через контактные площадки и переходные металлизированные отверстия в две группы реактивных цепочек, начала и концы которых подключены соответственно к контактным площадкам четырех групп выводов, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения габаритов за счет повышения плотности компоновки спиральных индуктивно-емкостных элементов и повышения чувствительности сенсорной панели, спиральные индуктивно-емкостные элементы расположены на слоях панели в виде косоугольной гпхп матрицы, где m — количество элементов в горизонтальных строках матрицы, и- количество строк, причем m>n центры смежных индуктивно-емкостных элементов смежных строк смещены друг относительно друга на d/2 по оси абсцисс и на

dxsin а на оси ординат, где d — шаг разме5 щения индуктивно-емкостных элементов в строке матрицы, а — угол наклона осей реактивных цепочек первой группы к положительному направлению оси абсцисс, оси реактивных цепочек второй группы распо10 ложены под углом (180Π— а) к положительному направлению оси абсцисс, первая и третья группы выводов расположены вдоль первой строки матрицы, вдоль и-й строки которой расположены вторая и четвертая

15 группы выводов.

2. Панель по и. 1, отличающаяся тем, что первый индуктивно-емкостной элемент i-й строки матрицы (i=1, 2, ..., n — 1) соединены с m-м элементом (i+1)-й строки

20 матрицы.

1718211

12

1718211

15 -.а20

Составитель В.М,Киселев

Редактор И,Ванюшкина Техред М.Моргентал Корректор М,Пожо

Заказ 882 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издателескии комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 10i