Сенсорная панель для ввода информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода в ЭВМ информации, например, символьной, а также информации о координатах положения элементов и деталей, выполненных из магнитного материала, на поверхности сенсорной панели. Сенсорная панель содержит пакет печатных плат. На слоях каждой печатной платы расположены плоские спиральные индуктивно-емкостные элементы, соединенные в последовательные цепочки по строкам и столбцам матрицы. Матрицы всех печатных плат совмещены друг с другом. Между смежными поверхностями печатных плат размещен изоляционный слой. Выходы строк (столбцов) i-печатной платы соединены с входами строк (столбцов) (i+1)-й печатной платы, причем входы строк и столбцов матрицы первой в пакете печатной платы являются входами сенсорной панели, выходами которой являются выходы строк и столбцов матрицы последней в пакете печатной платы. Сенсорная панель позволяет повысить чувствительность при считывании информации. 4 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода в ЭВМ информации, например, символьной, а также информации о координатах положения элементов и деталей, выполненных из магнитного материала, на поверхности сенсорной панели.

Известна сенсорная панель [1].

Недостатками этой сенсорной панели являются сложность конструкции, обусловленная высокой трудоемкостью и сложностью изготовления многослойных печатных плат, а также неравномерность чувствительности по строкам и столбцам матрицы индуктивно-емкостных элементов, поскольку элементы, относящиеся к столбцам матрицы, расположены на верхних слоях платы (первом и втором слоях), а элементы, относящиеся к строкам матрицы, расположены на нижних слоях платы (третьем и четвертом слоях).

Указанные недостатки устранены в сенсорной панели для ввода информации [2] , которая обеспечивает одинаковую (равномерную) чувствительность по строкам и столбцам матрицы, поскольку все индуктивно-емкостные элементы панели независимо от их принадлежности строке или столбцу матрицы работают в одинаковых условиях, так как витки спиралей каждого элемента находятся и на первом, и на втором слоях печатной платы одновременно, что приводит к выравниванию их индуктивных и емкостных параметров.

Однако т акая сенсорная панель обладает ограниченной чувствительностью при заданных габаритах печатной платы, так как для того, чтобы увеличить чувствительность, необходимо прежде всего увеличить число витков в каждом спиральном индуктивно-емкостном элементе, что невозможно выполнить без увеличения размеров платы по координатным осям Х и Y.

Предлагаемая сенсорная панель устраняет отмеченный недостаток, позволяя увеличить чувствительность без увеличения габаритов панели по координатным осям Х и Y.

Указанный технический результат достигается тем, что в сенсорную панель, содержащую печатную плату, на слоях которой расположены плоские спиральные индуктивно-емкостные элементы, соединенные в последовательные цепочки по строкам и столбцам матрицы, причем внешние витки первых и последних в строках и столбцах матрицы индуктивно-емкостных элементов подключены соответственно к группам контактных площадок, являющихся входами и выходами строк и столбцов матрицы, введены n дополнительных печатных плат с плоскими спиральными индуктивно-емкостными элементами, расположенными и включенными идентично индуктивно-емкостным элементам основной печатной платы, при этом все печатные платы связаны в пакет с совмещением матриц индуктивно-емкостных элементов, между смежными поверхностями печатных плат размещен изоляционный слой, выполненный, например, в виде лакового покрытия, выходы столбцов i-й печатной платы соединены с входами столбцов (i+1)-й печатной платы, где i = 1,2,...,n, выходы строк i-й печатной платы подключены к входам строк (i+1)-й печатной платы, входы строк и столбцов матрицы первой в пакете печатной платы являются входами сенсорной панели, выходами которой являются выходы строк и столбцов матрицы последней в пакете печатной платы.

В сенсорной панели за счет того, что матрицы индуктивно-емкостных элементов совмещены друг с другом, т.е. индуктивно-емкостные элементы всех плат, расположенных в одних и тех же позициях матриц, соосны друг с другом, чувствительность каждого такого элемента возрастает пропорционально количеству печатных плат, находящихся в пакете. При этом необходимо обеспечить соединение строк и столбцов каждой печатной платы определенным образом - выходы строк (столбцов) i-й платы должны быть соединены с входами строк (столбцов) (i+1)-й платы.

На фиг. 1 представлен рисунок печатного монтажа первого слоя печатной платы; на фиг.2 - рисунок печатного монтажа второго слоя печатной платы; на фиг. 3 изображена сенсорная панель, образованная объединением в пакет i+1 печатных плат; на фиг.4 поясняется принцип соединения строк и столбцов матриц индуктивно-емкостных элементов, расположенных на каждой печатной плате.

Печатные платы, образующие сенсорную панель, изготавливаются из фольгированного диэлектрика фотохимическими методами и могут быть многослойными или двухслойными. Ниже рассматривается конструкция сенсорной панели, использующей двухслойные печатные платы.

Первый слой 1 (фиг.1) и второй слой 2 (фиг.2) каждой печатной платы содержит индуктивно-емкостные элементы 3, выполненные в виде двухзаходных спиральных печатных элементов, электрически разобщенных между собой. Внутренние витки каждой отдельной спирали двухзаходного спирального печатного элемента соединены с контактными площадками 4 и 5, в которых выполнены металлизированные переходные отверстия (на фигурах не показаны), благодаря которым обеспечивается электрическая связь между соответствующими элементами, расположенными на слоях 1 и 2. Индуктивно-емкостные элементы 3 размещены на слоях печатной платы в виде прямоугольной матрицы и образуют независимые (электрически разобщенные) цепочки спиральных элементов в строках и столбцах матрицы. Начала и концы цепочек соединены соответственно с контактными площадками 6, 7, 8 и 9 четырех групп выводов, расположенных вдоль сторон каждой печатной платы.

Все печатные платы с матрицами индуктивно-емкостных элементов 3 собраны в пакет (фиг.3). Платы могут быть соединены между собой с помощью крепежных элементов (на фигурах не показаны) или путем склеивания с обеспечением плотного прилегания плоскостей. При этом матрицы индуктивно-емкостных элементов 3 должны быть совмещены между собой так, чтобы спиральные печатные элементы, расположенные на разных печатных платах в одних и тех же позициях матриц, были соосны друг с другом.

Между смежными поверхностями печатных плат размещены тонкие изоляционные слои, выполненные, например, в виде лакового покрытия (на фигурах не показаны). Эти слои исключают возможность короткого замыкания спиральных элементов соседних печатных плат между собой.

Как показано на фиг.4 выходы строк (столбцов) i-й печатной платы (i - порядковый номер печатной платы в пакете) соединены с входами строк (столбцов) (i+1)-й печатной платы, при этом входы 10 строк и входы 11 столбцов первой в пакете печатной платы являются входами сенсорной панели, а выходы 12 строк и выходы 13 столбцов последней в пакете печатной платы являются выходами сенсорной панели.

Направления закрутки плоских спиральных элементов, расположенных на разных печатных платах, согласованы между собой таким образом, что при прохождении электрического тока по виткам спиральных элементов вектор возбуждаемого электромагнитного поля во всех печатных платах имеет одно и то же направление.

Сенсорная панель работает следующим образом.

На входы 10 (11) сенсорной панели подается высокочастотное напряжение, частота которого определяется параметрами последовательной цепочки индуктивно-емкостных элементов 3. При этом выходы 12 и 13 поочередно подключаются к схеме устройства (на фигурах не показано). Частота подключения выходов 12 и 13 во много раз меньше частоты высокочастотного напряжения.

При этом во всех индуктивно-емкостных элементах 3 всех печатных плат протекает ток высокой частоты, возбуждающий электромагнитное поле в пространстве возле каждого индуктивно-емкостного элемента.

При внесении элемента 14 считывания, например стержня из магнитного материала, в зону расположения одного из индуктивно-емкостных элементов 3 (на фиг. 3 и 4 данный элемент заштрихован) происходит изменение индуктивности этого элемента и в соответствующих строке и столбце матрицы происходит изменение уровня высокочастотного сигнала, что фиксируется схемой устройства ввода информации (на фигурах не показано), в котором эти сигналы преобразуются в цифровой код (координаты положения элемента на поверхности сенсорной панели). При использовании элемента считывания сенсорная панель может быть использована для считывания и ввода символьной информации. При этом каждому элементу матрицы соответствует определенный символ.

При размещении на поверхности сенсорной панели плоской детали, выполненной из магнитного материала, изменение уровня сигнала происходит одновременно в нескольких строках и столбцах матрицы. По совокупности этих сигналов в устройстве анализа и обработки сигналов (на фигурах не показано) могут быть определены местоположение и форма плоской детали, что может найти применение в системах контроля, распознавания, робототехнике и других системах.

Предлагаемая сенсорная панель позволяет увеличить чувствительность за счет увеличения числа витков индуктивно-емкостных элементов 3 без увеличения габаритов панели по осям Х и Y путем объединения в пакет i+1 плат однотипной конструкции (двух- или многослойных), а также обеспечением соответствующих связей между строками и столбцами матриц всех печатных плат.

Формула изобретения

СЕНСОРНАЯ ПАНЕЛЬ ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ, содержащая печатную плату, на слоях которой расположены плоские спиральные индуктивно-емкостные элементы, соединенные в последовательные цепочки по строкам и столбцам матрицы, внешние витки первых и последних в строках и столбцах матрицы индуктивно-емкостных элементов подключены соответственно к контактным площадкам, которые являются входами и выходами строк и столбцов матрицы, отличающаяся тем, что в нее введены n дополнительных печатных плат, идентичных основной печатной плате, печатные платы объединены в пакет с совмещением матриц индуктивно-емкостных элементов, между смежными поверхностями печатных плат расположен изоляционный слой в виде лакового покрытия, выходы столбцов i-й печатной платы соединены с входами столбцов (i+1)-й печатной платы, где i = 1,2..., n, входы строк i-й печатной платы подключены к входам строк (i+1)-й печатной платы, входы строк и столбцов матрицы первой в пакете печатной платы являются входами сенсорной панели, выходами которой являются выходы строк и столбцов матрицы, последней в пакете печатной платы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4