DE4236187A1 - Digitiser pad with force sensing resistor - has FSR layer sandwiched between resistive and conductive layers, and several electrodes under electrical potential connecting to resistive layer. - Google Patents
Digitiser pad with force sensing resistor - has FSR layer sandwiched between resistive and conductive layers, and several electrodes under electrical potential connecting to resistive layer.Info
- Publication number
- DE4236187A1 DE4236187A1 DE19924236187 DE4236187A DE4236187A1 DE 4236187 A1 DE4236187 A1 DE 4236187A1 DE 19924236187 DE19924236187 DE 19924236187 DE 4236187 A DE4236187 A DE 4236187A DE 4236187 A1 DE4236187 A1 DE 4236187A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- electrodes
- fsr
- resistance
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/205—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using distributed sensing elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Description
Die Digitalisiertabletts, die unter ihrer englischen Bezeichnung "Digitizer pad" besser bekannt sind, wurden in dem Patent US-48 10 992 beschrieben. Diese Digitalisiertabletts funktionieren nach dem Prinzip der FSR, was die Abkürzung für "Force Sensing Resistors" ist, wobei diese FSR druckempfindliche Kraft-Meßwertgeber sind. Diese Meßwertgeber sind halbleitende Schichten, die aus winzigen, 1 bis 10 Mikron großen Partikeln eines Halbleitermaterials, wie Schefelmolybdän, bestehen, die mit einem Harz vermischt sind, das den Träger dieser Partikel bildet. Diese Partikel geben der Oberfläche der Schicht ein rauhes Aussehen von der Art Schmirgelpapier. Wenn diese Schicht mit ihrer rauhen Oberfläche in Berührung mit einer leitenden Schicht gebracht wird, bewirkt eine Veränderung des Kontaktdrucks eine Ver änderung der Anzahl der Kontaktpunkte, was sich durch eine Änderung des Widerstandes der halbleitenden Schicht äußert.The digitizing tablets under their English name "digitizer pad" better known have been described in the patent US-48 10 992. These digitizing tablets work on the principle the FSR, which is short for "Force Sensing Resistors" is, this FSR pressure sensitive force transducer are. These sensors are semiconducting layers that from tiny, 1 to 10 micron sized particles one Semiconductor material, such as Schefelmolybdenum, exist are mixed with a resin that supports this Forms particles. These particles give the surface of the Layer a rough look of the sandpaper type. If this layer with its rough surface in Is brought into contact with a conductive layer, a change in contact pressure causes a ver change in the number of contact points, which is characterized by a change in the resistance of the semiconducting layer expresses.
Anstatt eine leitende Schicht in Berührung mit der FSR-Schicht zu bringen, kann eine Widerstandsschicht mit einem darauf aufgebrachten, leitenden Netz in Form von zwei ineinandergreifenden Elektrodenkämmen verwendet werden. Diese Widerstandsschicht wird dann mit der FSR- Schicht so vergossen, daß die Elektrodenkämme die halb leitende FSR-Schicht gerade berühren. Wenn auf eine solche Struktur keine Kraft ausgeübt wird, ist der Wider stand zwischen den Klemmen der Elektrodenkämme sehr hoch, wobei er im allgemeinen mehrere Megaohm beträgt. Wenn dagegen senkrecht zu der Oberfläche eine Kraft auf den FSR ausgeübt wird, shuntet die FSR-Schicht die Elektro den bei dem Kontaktpunkt, wobei der Widerstand proportio nal zu der Stärke der Kraft abnimmt. Diese Eigenschaft wird beispielsweise in dem Patent US-44 89 302 aus genutzt, um eine Kraft zu messen.Instead of a conductive layer in contact with the Bringing an FSR layer can include a resistance layer a conductive network in the form of two interlocking electrode combs used will. This resistance layer is then covered with the FSR Pour layer so that the electrode combs half way Just touch the conductive FSR layer. If on one such a structure does not exert any force is the opposite stood very high between the clamps of the electrode combs generally several megohms. If in contrast, a force on the surface perpendicular to the surface FSR is exercised, the FSR layer shunts the electrical the one at the contact point, the resistance being proportional nal decreases with the strength of the force. This attribute is disclosed, for example, in US Pat. No. 4,489,302 used to measure a force.
Bei den Digitalisiertabletts wird dieses Prinzip ausgenutzt, um nicht nur die Kraft oder den Druck zu messen, sondern auch, um die Koordinaten der Punktes, bei dem die Kraft ausgeübt wird, in der gleichen Weise wie mit zwei linearen Potentiometern zu bestimmen, woher die Bezeichnung XYZ-Tabletts stammt, das heißt, es erfolgt eine Bestimmung der X- und Y-Position und der Stärke der Kraft in Richtung der Z-Achse. Die technischen Anwendun gen dieser Digitalisiertabletts sind sehr zahlreich. Sie können beispielsweise zur Kontrolle von Unterschriften verwendet werden, wozu der Namenszug auf dem Bildschirm wiedergegeben wird, und zur Modulation, zum Beispiel der Farbe oder der Strichdicke, entsprechend dem Druck des Schreibstifts. Weitere Anwendungen sind zum Beispiel die elektronischen Zeichentische.This principle applies to digitizing tablets exploited not only the strength or the pressure measure, but also to the coordinates of the point, at which is exercised in the same way as with two linear potentiometers to determine where the Designation XYZ tablets comes from, that is, it takes place a determination of the X and Y position and the strength of the Force in the direction of the Z axis. The technical application These digitizing tablets are very numerous. they can be used, for example, to check signatures be used, for which the name on the screen is reproduced, and for modulation, for example the Color or line thickness, according to the pressure of the Pen. Other applications are, for example electronic drawing tables.
In dem Patent US-48 10 922 werden in der Tat zwei verschiedene Arten von Digitalisiertabletts angegeben, Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 10 und 11 wird der FSR-Effekt bei einer quadratischen Schichtstruktur über zwei Elektrodenpaare aus einander gegenüberliegen den, seitlichen Elektroden ausgenutzt. Diese Ausführungs form weist den Nachteil auf, daß zwei FSR-Schichten erforderlich sind. Außerdem ist jede dieser Schichten einer Widerstandsschicht zugeordnet, die infolge der schleifenden Oberfläche der FSR-Schicht, mit der sie in Kontakt steht, einer raschen Abnutzung unterliegt. Ein anderer Nachteil ist, daß dieses Digitalisiertablett die drei Messungen x, y, z nicht gleichzeitig ausführen kann und Umschaltmittel erfordert, um die Messungen nacheinan der auszuführen.Indeed, two different types of digitizing tablets are specified in the patent US Pat . No. 4,810,922. In the embodiment according to FIGS. 10 and 11, the FSR effect is used in a square layer structure over two electrode pairs, the side electrodes lying opposite one another. This embodiment has the disadvantage that two FSR layers are required. In addition, each of these layers is associated with a resistance layer which is subject to rapid wear due to the abrasive surface of the FSR layer with which it is in contact. Another disadvantage is that this digitizing tablet cannot carry out the three measurements x, y, z at the same time and requires switching means in order to carry out the measurements one after the other.
Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 14 und 15 des oben angeführten US-Patent wird der FSR-Effekt in Richtung der X-, Y- und Z-Achse über zwei Gruppen von Elektrodenkämmen gemessen, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Diese Ausführungsform weist nicht die Abnutzungsprobleme der ersten Ausführungsform auf, da hier widerstandsfähigere metallische Elektroden in Kontakt mit den rauhen Oberflächen der FSR stehen. In the embodiment according to FIGS. 14 and 15 of the above-mentioned US patent, the FSR effect in the direction of the X, Y and Z axes is measured over two groups of electrode combs which are aligned perpendicular to one another. This embodiment does not have the wear problems of the first embodiment because more resistant metallic electrodes are in contact with the rough surfaces of the FSR.
Dagegen sind die Elektrodenkämme, die eine hohe geometrische Auflösung erfordern, schwierig herzustellen. Außerdem sind für jedes Tablett zwei Gruppen von Elektrodenkämmen und zwei FSR-Schichten erforderlich.In contrast, the electrode combs are high geometric resolution require difficult to manufacture. There are also two groups of for each tray Electrode combs and two FSR layers required.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein neues Digitalisiertablett vorzuschlagen, das nicht nur nicht die Nachteile der bekannten Tabletts aufweist, sondern auch zusätzliche Vorteile bietet.The aim of the present invention is a new one Proposing digitizing tablet, not only not has the disadvantages of the known trays, but also offers additional advantages.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß der vor liegenden Erfindung ein Digitalisiertablett vor geschlagen, das durch eine Struktur von beliebiger Form gekennzeichnet ist, die gebildet wird von einer FSR- Schicht, die zwischen einer Widerstandsschicht und einer leitenden Schicht sandwichartig angeordnet ist, mindestens zwei Elektroden, die an bestimmten Stellen in Kontakt mit dem Rand der Widerstandsschicht stehen, und von denen jede mit einem elektrischen Bezugspotential verbunden ist, und zwar über eine Strommeßvorrichtung, über eine mit der leitenden Schicht verbundene Strom quelle, und über eine Vorrichtung zur Messung der elektrischen Spannung zwischen der leitenden Schicht und diesem Bezugspotential.To achieve this goal, according to the before present invention a digitizing tablet struck by a structure of any shape is characterized, which is formed by an FSR Layer between a resistance layer and a conductive layer is sandwiched, at least two electrodes in certain places Are in contact with the edge of the resistance layer, and each with an electrical reference potential is connected, namely via a current measuring device, via a current connected to the conductive layer source, and via a device for measuring the electrical voltage between the conductive layer and this reference potential.
Wenn an einer beliebigen Stelle dieses Tabletts ein Druck ausgeübt wird, ermöglicht die Verringerung des Widerstandes der FSR-Schicht, einen von der Stromquelle herrührenden Strom an der Stelle zu injizieren, an der diese Kraft ausgeübt wird, und Ströme in Richtung der verschiedenen Elektroden hervorzurufen. Die bei den verschiedenen Elektroden gemessene Stärke des Stroms ermöglicht, sofort die genaue Stelle zu bestimmen, an der die Kraft ausgeübt wird, und zwar entweder durch eine anfängliche Eichung des Tabletts, oder durch eine sofortige Berechnung, die von dem Mikroprozessor aus geführt wird, der diesem Tablett zugeordnet ist. Die Messung der Spannung zwischen der leitenden Schicht und dem Bezugspersonal liefert die Information über die Stärke der ausgeübten Kraft. Diese Messungen der Kraft und der Position können gleichzeitig ausgeführt werden, so daß bei dieser Art von Digitalisiertablett keine Umschaltung der Elektroden erforderlich ist. So werden viel kürzere Reaktionszeiten als bei den bekannten Digitalisiertabletts erhalten, und die Messungen der Kraft und der Position sind vollkommen korreliert.If anywhere on this tablet Pressure is applied to reduce the pressure Resistance of the FSR layer, one from the power source to inject current at the point where this force is exerted, and flows towards the different electrodes. The two different electrodes measured strength of the current allows you to immediately determine the exact point at which the force is exerted, either by a initial calibration of the tablet, or by a instant calculation by the microprocessor is performed, which is assigned to this tray. The Measurement of the voltage between the conductive layer and provides the caregiver with information about the Strength of the force exerted. These measurements of force and the position can be run simultaneously so with this type of digitizing tablet none Switching the electrodes is required. So be much shorter response times than the known ones Receive digitizing tablets, and the measurements of the Force and position are completely correlated.
Dieses Digitalisiertablett hat außerdem den Vor teil, daß es nur eine einzige FSR-Schicht zur Messung der zwei Koordinaten x und y und der Kraft z aufweist. Dieses Tablett erfordert keine Elektrodenkämme, die schwierig herzustellen sind und oft Unregelmäßigkeiten oder Haar risse aufweisen, die die Ergebnisse verfälschen können, so daß bei diesem Tablett die erhaltenen Meßwerte sehr zuverlässig sind. Es gibt auch keine Probleme mehr mit Kurzschlüssen zwischen den verschiedenen Elektroden.This digitizing tablet also has the intent partly that there is only a single FSR layer for measuring the has two coordinates x and y and the force z. This Tray does not require electrode combs that are difficult and often irregularities or hair have cracks that can distort the results, so that the measurements obtained with this tray are very great are reliable. There are also no more problems with Short circuits between the different electrodes.
Die FSR-Schicht kann eine getrennte Schicht, oder eine unmittelbar auf der Widerstandsschicht oder auf der leitenden Schicht gebildete Schicht sein. Diese leitende Schicht kann eine metallische Elektrode sein, die relativ starr, aber örtlich verformbar ist. Wenn die Elektrode metallisch ist, und wenn sich die FSR-Schicht auf der Widerstandsschicht befindet oder auf dieser gebildet wird, werden ebenfalls die Probleme der Abnutzung beim Kontakt mit der rauhen Oberfläche des FSR vermieden.The FSR layer can be a separate layer, or one directly on the resistance layer or on the conductive layer formed layer. This senior Layer can be a metallic electrode, the relative rigid but deformable locally. If the electrode is metallic, and if the FSR layer is on the Resistance layer is located or formed on this will also address wear and tear issues with Avoid contact with the rough surface of the FSR.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat die Struktur eine polygonale, und vorzugsweise quadratische Form, wobei die Elektroden an jeder Ecke der Struktur vorgesehen sind.According to an advantageous embodiment, the Structure a polygonal, and preferably square Shape, with the electrodes on each corner of the structure are provided.
Jede Elektrode kann über einen Operationsverstärker mit einem Analog-Digital-Konverter verbunden werden.Each electrode can have an operational amplifier can be connected to an analog-digital converter.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Widerstandsschicht von vier Streifen umgeben, die sich zwischen den Elektroden erstrecken, und deren elektri scher Widerstand viel kleiner als der Widerstand der zentralen Widerstandsschicht ist. Eine der Elektroden ist mit einem hohen elektrischen Potential verbunden, und die diagonal gegenüberliegende Elektrode hat ein niedrigeres Potential, während die zwei anderen Elektroden umschalt bar sind, und zwar die eine zwischen dem hohen Potential und dem niedrigeren Potential, und die andere zwischen dem niedrigeren Potential und dem hohen Potential, und umgekehrt.According to another embodiment, the Resistance layer surrounded by four stripes that are extend between the electrodes, and their electri resistance much less than the resistance of the central resistance layer. One of the electrodes is associated with a high electrical potential, and the the diagonally opposite electrode has a lower one Potential while the other two electrodes switch are the one between the high potential and the lower potential, and the other between the lower potential and the high potential, and vice versa.
Weitere Besonderheiten und Vorteile ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung einiger Ausführungs formen, die nachstehend zur Veranschaulichung wieder gegeben sind, wobei auf die im Anhang beigefügten Figuren Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen:There are other special features and advantages from the detailed description of some execution shape the illustration below again are given, with reference to the figures attached in the appendix Reference is made, which represent the following:
Die Fig. 1 ist ein schematischer Grundriß einer ersten Ausführungsform des Digitalisiertabletts gemäß der vorliegenden Erfindung. Figure 1 is a schematic plan view of a first embodiment of the digitizing tablet according to the present invention.
Die Fig. 1a ist ein schematischer vertikaler Schnitt eines Digitalisiertabletts. Figure 1a is a schematic vertical section of a digitizing tablet.
Die Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Variante des Digitalisiertabletts der Fig. 1. FIG. 2 is a schematic illustration of a variant of the digitizing tablet of FIG. 1.
Die Fig. 2a und 2b geben Beispiele für die Messung des Stroms als Funktion der Position auf dem Tablett wieder. FIGS. 2a and 2b provide examples of measurement of the current as a function of the position on the tablet again.
Die Fig. 3 und 3a sind ein schematischer Grundriß bzw. ein schematischer Schnitt einer zweiten Ausführungsform eines Digitalisiertabletts. FIGS. 3 and 3a are a schematic plan view and a schematic sectional view of a second embodiment of a digitizer tablet.
Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 1a ist eine Widerstandsschicht 1 von beliebiger Form, mit konstanter Dicke oder einer bekannten Verteilung und einem konstanten spezifischen Widerstand, oder mit einer bekannten Verteilung, auf ihrem Umfang mit mehreren, bei spielsweise fünf Elektroden 2, 3, 4, 5 und 6 verbunden, die gegenüber dem Widerstand der Widerstandsschicht 1 einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen. Eine Schicht mit niedrigem spezifischen Widerstand, beispiels weise eine metallische Elektrode 7, von ähnlicher Form und Größe wie die Widerstandsschicht 1, ist über dieser Schicht angeordnet. Zwischen der Widerstandsschicht 1 und der Elektrode 7 ist eine FSR-Schicht 8 vorgesehen, die aus einer getrennten Schicht bestehen kann, oder unmittelbar auf der Widerstandsschicht 1, oder unter der Elektrode 7 gebildet sein kann. In jedem Fall wird der Kontakt zwischen der Widerstandsschicht 1 und der darüber angeordneten Elektrode 7 immer über den FSR-Effekt der Schicht 8 verwirklicht.In the embodiment according to FIGS. 1 and 1a is a resistance layer 1 of any shape, with a constant thickness or a known distribution and a constant specific resistance, or with a known distribution, on its circumference with several, for example five electrodes 2 , 3rd , 4 , 5 and 6 connected, which have a low electrical resistance to the resistance of the resistance layer 1 . A layer with a low specific resistance, for example a metallic electrode 7 , of a similar shape and size as the resistance layer 1 , is arranged over this layer. Between the resistance layer 1 and the electrode 7 , an FSR layer 8 is provided, which can consist of a separate layer, or can be formed directly on the resistance layer 1 , or under the electrode 7 . In any case, the contact between the resistance layer 1 and the electrode 7 arranged above it is always realized via the FSR effect of the layer 8 .
Die darüber angeordnete Elektrode 7 ist mit einer Stromquelle 9 verbunden, und die Elektroden 2, 3, 4, 5, 6 der Widerstandsschicht 1 sind über Vorrichtungen 10, 11, 12, 13, 14, wie beispielsweise Amperemeter, die die Messung der einzelnen Ströme ermöglichen, mit einem bekannten Bezugspotential, beispielsweise der Masse, verbunden. Ein Voltmeter 15 oder ein anderes geeignetes Mittel ermöglicht, das Potential zwischen der darüber angeordneten Elektrode 7 und dem elektrischen Bezugs potential, beispielsweise der Masse, zu messen.The electrode 7 arranged above is connected to a current source 9 , and the electrodes 2 , 3 , 4 , 5 , 6 of the resistance layer 1 are via devices 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , such as ammeters, which measure the individual currents enable to be connected to a known reference potential, for example the ground. A voltmeter 15 or another suitable means makes it possible to measure the potential between the electrode 7 arranged above it and the electrical reference potential, for example the ground.
Wenn an einer beliebigen Stelle der oberen Fläche der Elektrode 7 ein Druck ausgeübt wird, wird infolge des FSR-Effekts in der Schicht 8 der Widerstand zwischen der Widerstandsschicht 1 und der Elektrode 7 proportional zu der Stärke dieser Kraft vermindert. Folglich dringt der von der Quelle 9 gelieferte elektrische Strom an der Stelle ein, an der die Kraft auf das Tablett ausgeübt wird, und dieser Strom verteilt sich danach über die Widerstandsschicht 1 auf die verschiedenen Elektroden 2, 3, 4, 5 und 6 entsprechend der Position, bei der die Kraft ausgeübt wird. So kann die Position der ausgeübten Kraft aufgrund der Gesamtheit der Werte der von den Meß instrumenten 10, 11, 12, 13 und 14 gemessenen Einzelwerte berechnet werden. Diese Position kann in Abhängigkeit von diesen Strommessungen in dem Mikroprozessor rasch berechnet werden. Die Position kann ebenfalls bestimmt werden mittels einer Eichung oder einer anfänglichen Erprobung des Tabletts, bei der einer Vielzahl von Meß werten entsprechende Positionen zugeordnet werden.When pressure is applied to any part of the upper surface of the electrode 7 , the resistance between the resistance layer 1 and the electrode 7 is reduced in proportion to the strength of this force due to the FSR effect in the layer 8 . Consequently, the electric current supplied by the source 9 penetrates at the point where the force is exerted on the tablet, and this current is then distributed over the resistance layer 1 to the various electrodes 2 , 3 , 4 , 5 and 6 according to FIG Position where the force is applied. The position of the force exerted can thus be calculated on the basis of the total of the values of the individual values measured by the measuring instruments 10 , 11 , 12 , 13 and 14 . This position can be quickly calculated in the microprocessor depending on these current measurements. The position can also be determined by means of a calibration or an initial trial of the tablet, in which corresponding positions are assigned to a large number of measured values.
Wenn die Kraft auf der Elektrode 7 verschoben wird, und von einer Schrift oder einer Zeichnung herrührt, ist es möglich, über den Mikroprozessor Meßwerte in einer vorgegebenen Taktfolge zu erzeugen, und über die Wieder gabe dieser Meßwerte auf einem Bildschirm die Zeichnung oder die Schrift darzustellen.If the force on the electrode 7 is shifted and comes from a writing or a drawing, it is possible to generate measured values in a predetermined clock sequence via the microprocessor, and to display the drawing or writing on a screen via the reproduction of these measured values .
Da zwischen der auf die Elektrode 7 ausgeübten Kraft und dem Widerstand der FSR-Schicht eine charakteri stische Beziehung besteht, enthält die mit dem Voltmeter ausgeführte Messung der Spannung zwischen der Elektrode 7 und dem Bezugspotential die Information über die Stärke der ausgeübten Kraft. Da diese Messung gleichzeitig mit der Messung der Koordinaten des Punktes, an dem die Kraft ausgeübt wird, ausgeführt werden kann, ist es möglich, die Darstellung auf dem Bildschirm in Abhängigkeit von dieser Kraft zu modulieren, beispielsweise durch eine Änderung der Farbe oder der Dicke des Strichs.Since there is a characteristic relationship between the force exerted on the electrode 7 and the resistance of the FSR layer, the measurement of the voltage between the electrode 7 and the reference potential carried out with the voltmeter contains the information about the strength of the force exerted. Since this measurement can be carried out simultaneously with the measurement of the coordinates of the point at which the force is exerted, it is possible to modulate the display on the screen as a function of this force, for example by changing the color or the thickness of the Dashes.
Die Anzahl, die Position und die Abmessungen der mit der Widerstandsschicht 1 verbundenen Elektroden können durch numerische Berechnung in Abhängigkeit von der spezifischen Anwendung und der Form des Digitalisier tabletts optimiert werden.The number, position and dimensions of the associated with the resistive layer 1 the shape of the electrodes may be digitizing tablet optimized by numerical calculation, depending on the specific application and.
Die Elektrode 7 kann ebenfalls mit der Masse ver bunden werden, um gleichzeitig eine elektromagnetische Abschirmung zu verwirklichen. In diesem Falle ist das Bezugspotential der mit der Widerstandsschicht 1 ver bundenen Elektroden ein schwebendes Potential, und die Information über die Stärke der Kraft ist in dem Wert des schwebenden Potentials gegenüber der Masse enthalten.The electrode 7 can also be connected to the ground, in order to simultaneously implement an electromagnetic shield. In this case, the reference potential of the electrodes connected to the resistance layer 1 is a floating potential, and the information on the strength of the force is contained in the value of the floating potential against the ground.
In der Fig. 2 ist eine Variante mit einem Digitalisiertablett 21 von quadratischer Form wieder gegeben. Dieses Tablett ist ähnlich aufgebaut wie das Tablett der Fig. 1 und weist eine FSR-Schicht auf, die zwischen einer unteren Widerstandsschicht und einer oberen Elektrode sandwichartig angeordnet ist. Diese Struktur weist an den vier Ecken vier Elektroden 22, 23, 24, 25 auf, die beispielsweise eine L-Form haben können, die an den Ecken des Tabletts 21 anliegt. Diese vier Elektroden 22, 23, 24, 25 sind über Operationsverstärker 29, 30, 31 bzw. 32 mit einem Analog-Digital-Konverter 35 verbunden, wobei bei den Elektroden gleichzeitig eine virtuelle Masse erzeugt wird. Die durch die Kennziffer 27 symbolisierte Elektrode des Tabletts 21 ist ebenfalls mit dem Analog-Digital-Konverter 35 verbunden, um die Spannung der darüber angeordneten Elektrode 27 als Funktion der Stärke der auf die Elektrode 27 ausgeübten Kraft messen zu können. Die Kennziffer 28 bezeichnet eine Stromquelle, die mit der Elektrode 27 und dem Analog- Digital-Konverter verbunden ist.In FIG. 2, a variant is given with a digitizing tablet 21 of square shape. This tray is constructed similarly to the tray of FIG. 1 and has an FSR layer which is sandwiched between a lower resistance layer and an upper electrode. This structure has four electrodes 22 , 23 , 24 , 25 at the four corners, which can have an L-shape, for example, which abuts the corners of the tray 21 . These four electrodes 22 , 23 , 24 , 25 are connected via operational amplifiers 29 , 30 , 31 and 32 to an analog-digital converter 35 , a virtual mass being generated at the same time for the electrodes. The electrode of the tablet 21 symbolized by the reference number 27 is likewise connected to the analog-digital converter 35 in order to be able to measure the voltage of the electrode 27 arranged above it as a function of the strength of the force exerted on the electrode 27 . The reference number 28 designates a current source which is connected to the electrode 27 and the analog-digital converter.
Die Funktionsweise ist ähnlich wie bei der Ausführungsform der Fig. 1. Die Operationsverstärker 29 bis 32 ermöglichen die Messung der Einzelströme bei den Elektroden durch den Analog-Digital-Konverter, und folglich die Bestimmung der X- und Y-Koordinate der Position, bei der die Kraft ausgeübt wird, deren Stärke als Funktion der Spannung an der Elektrode 27 von dem Konverter 35 gleichzeitig gemessen wird. Dieser Konverter gehört zu einem Mikroprozessor, der außer seiner spezifi schen Aufgabe der Anwendung also die Position und die Stärke der Kraft aufgrund der digitalisierten Spannungen berechnet.The mode of operation is similar to that of the embodiment in FIG. 1. The operational amplifiers 29 to 32 enable the measurement of the individual currents at the electrodes by the analog-digital converter, and consequently the determination of the X and Y coordinates of the position at which the force is exerted, the strength of which is measured simultaneously by the converter 35 as a function of the voltage on the electrode 27 . This converter is part of a microprocessor which, in addition to its specific application task, calculates the position and strength of the force based on the digitized voltages.
Wenn angenommen wird, daß nahe bei dem unteren Rand, ungefähr in der Mitte zwischen den Elektroden 22 und 23 ein Druck auf das Tablett 21 ausgeübt wird, und daß der Punkt, bei dem die Kraft ausgeübt wird, in Richtung der Elektrode 22 verschoben wird, dann gibt die Kurve der Fig. 2a die Strommessungen für die Differenzen von Spannungspaaren wieder, die durch die Verschiebung dieses Punktes, bei dem die Kraft ausgeübt wird, erzeugt wurden. Ebenso ist in der Fig. 2b eine analoge Kurve wiedergegeben, die erhalten wird, wenn die Kraft im Zentrum des Tabletts 21 ausgeübt wird, und der Punkt, an dem die Kraft ausgeübt wird, zwischen den Elektroden 22 und 25 nach links verschoben wird. Diese Kurven zeigen, daß die Nicht-Linearitäten der Messungen sehr begrenzt sind, insbesondere am Rand des Tabletts, so daß mehr als 90% der aktiven Oberfläche dieses Tabletts verwendet werden können, ohne daß das Tablett zu empfindlich gegen Meßfehler ist.If it is assumed that near the bottom edge, approximately midway between electrodes 22 and 23 , pressure is applied to tray 21 and the point at which the force is applied is shifted towards electrode 22 , then the curve of Figure 2a shows the current measurements for the differences in voltage pairs produced by the displacement of this point at which the force is exerted. Likewise, an analog curve is shown in FIG. 2 b, which is obtained when the force is exerted in the center of the tray 21 and the point at which the force is exerted is shifted to the left between the electrodes 22 and 25 . These curves show that the non-linearities of the measurements are very limited, especially at the edge of the tablet, so that more than 90% of the active surface of this tablet can be used without the tablet being too sensitive to measurement errors.
Die Fig. 3 und 3a stellen eine andere Aus führungsform eines Digitalisiertabletts dar. Dieses Digitalisiertablett besteht aber immer noch aus einer FSR-Schicht 40, die zwischen einer Widerstandsschicht 41 und einer Elektrode 50 sandwichartig angeordnet ist. Die Widerstandsschicht 41, bei dem dargestellten Beispiel von quadratischer Form, die eine konstante Dicke und einen konstanten spezifischen Widerstand aufweist, ist an den Rändern mit vier Zonen 42, 43, 44, 45 verbunden, die einen wesentlich niedrigeren Widerstand als die zentrale Widerstandsschicht 41 aufweisen. Diese Zonen oder Streifen erstrecken sich zwischen vier Elektroden 46, 47, 48 und 49, die an den vier Ecken der Widerstandsschicht vorgesehen sind. Die FSR-Schicht und die Elektrode 50 haben die gleiche Form und die gleiche Oberfläche wie die zentrale Widerstandsschicht 41. Wie bei der vorhergehen den Ausführungsform erfolgt der Kontakt zwischen der zentralen Widerstandsschicht 41 und der darüber angeord neten Elektrode 50 über den FSR-Effekt der Schicht 40. FIGS. 3 and 3a illustrate another From guide die is a digitizing tablet. However, this digitizing tablet is still of a FSR-layer 40 between a resistor layer 41 and an electrode 50 is arranged sandwich-like. The resistance layer 41 , in the illustrated example of square shape, which has a constant thickness and a constant resistivity, is connected at the edges to four zones 42 , 43 , 44 , 45 , which have a substantially lower resistance than the central resistance layer 41 . These zones or strips extend between four electrodes 46 , 47 , 48 and 49 which are provided at the four corners of the resistance layer. The FSR layer and the electrode 50 have the same shape and the same surface as the central resistance layer 41 . As in the previous embodiment, the contact between the central resistance layer 41 and the electrode 50 arranged thereover takes place via the FSR effect of the layer 40 .
Eine der Elektroden, beispielsweise die Elektrode 49, ist immer mit einem hohen Potential verbunden, während die diagonal gegenüberliegende Elektrode 47 immer mit einem niedrigeren Potential verbunden ist. Die zwei anderen, einander diagonal gegenüberliegenden Elektroden 46 und 48 sind über einen Umschalter zwischen dem hohen Potential und dem niedrigeren Potential, und umgekehrt, umschaltbar. Die Umschaltung dieser Elektroden ist so koordiniert, daß dann, wenn eine der Elektroden auf das hohe Potential umgeschaltet wird, die andere automatisch auf das niedrige Potential umgeschaltet wird. Wenn beispielsweise die Elektrode 46 auf das hohe Potential der Elektrode 49 umgeschaltet wird, wird die Elektrode 48 auf das niedrige Potential der Elektrode 47 umgeschaltet. In diesem Fall wird eine praktisch linearer Spannungs gradient erzeugt, der sich in X-Richtung einerseits zwischen den Elektroden 46 und 49, und andererseits zwischen den Elektroden 47 und 48 erstreckt, was folglich ermöglicht, die Abszisse des Punktes, bei dem ein örtlicher Druck auf die Elektrode 50 ausgeübt wird, sowie seine Verschiebung in X-Richtung zu bestimmen.One of the electrodes, for example electrode 49 , is always connected to a high potential, while the diagonally opposite electrode 47 is always connected to a lower potential. The other two diagonally opposite electrodes 46 and 48 are switchable between the high potential and the lower potential, and vice versa. The switching of these electrodes is coordinated so that when one of the electrodes is switched to the high potential, the other is automatically switched to the low potential. For example, when the electrode 46 is switched to the high potential of the electrode 49 , the electrode 48 is switched to the low potential of the electrode 47 . In this case, a practically linear voltage gradient is produced which extends in the X direction on the one hand between electrodes 46 and 49 and on the other hand between electrodes 47 and 48 , which consequently enables the abscissa of the point at which a local pressure is applied the electrode 50 is exerted, as well as to determine its displacement in the X direction.
Wenn die Elektrode 46 auf das niedrige Potential der Elektrode 47, und die Elektrode 48 auf das hohe Potential der Elektrode 49 umgeschaltet wird, wird in analoger Weise ein praktisch linearer Spannungsgradient in Y-Richtung erzeugt, der die Messung der Ordinate des Punktes, an dem die Kraft ausgeübt wird, sowie seine Verschiebung in Y-Richtung ermöglicht.When the electrode 46 is switched to the low potential of the electrode 47 and the electrode 48 is switched to the high potential of the electrode 49 , a practically linear voltage gradient in the Y direction is generated in an analogous manner, which measurement of the ordinate of the point at which the force is exerted, as well as its displacement in the Y direction.
Die Messungen werden durch Messung des Potentials der Elektrode 50 ausgeführt, da die Oberfläche der FSR- Schicht ermöglicht, das Potential, das an der Stelle vorhanden ist, an der die Kraft auf die Elektrode 50 ausgeübt wird, auf die darüber angeordnete Elektrode zu übertragen. Zwei aufeinanderfolgende Messungen des Potentials dieser Elektrode entsprechend der Umschaltung der äußeren Elektroden ermöglichen so, die Koordinaten des Punktes, an dem die Kraft ausgeübt wird, sowohl in X-Richtung, als auch in Y-Richtung, ohne Linearisierung direkt zu bestimmen.The measurements are carried out by measuring the potential of the electrode 50 , since the surface of the FSR layer makes it possible to transmit the potential present at the point where the force is exerted on the electrode 50 to the electrode located above it. Two successive measurements of the potential of this electrode in accordance with the switching of the outer electrodes thus make it possible to directly determine the coordinates of the point at which the force is exerted, both in the X direction and in the Y direction, without linearization.
Der Zweck der äußeren Streifen 42, 43, 44, 45 ist, die Richtwirkung der Spannungsgradienten zwischen den Elektrodenpaaren zu verbessern.The purpose of the outer strips 42 , 43 , 44 , 45 is to improve the directivity of the voltage gradients between the pairs of electrodes.
Die FSR-Oberfläche hat, für den Bereich der nutz baren Kräfte, einen höheren spezifischen Widerstand als die zentrale Widerstandsschicht 41, wodurch die Messung des Widerstandes des FSR-Kontakts mit einer genügenden Genauigkeit ermöglicht wird. Da eine charakteristische Beziehung zwischen der ausgeübten Kraft und dem FSR- Widerstand besteht, enthält die Messung der Spannung der Elektrode 50 die Information über die Stärke der aus geübten Kraft.The FSR surface has, for the range of usable forces, a higher specific resistance than the central resistance layer 41 , which enables the resistance of the FSR contact to be measured with sufficient accuracy. Since there is a characteristic relationship between the force exerted and the FSR resistance, the measurement of the voltage of the electrode 50 contains the information about the strength of the force exerted.
Der Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 ist, daß die Bestimmung der Koordinaten des Punktes, an dem eine Kraft ausgeübt wird, eine direkte Bestimmung ist, ohne die Notwendigkeit einer Berechnung oder einer Eichung, und ohne die Notwendigkeit einer Linearisierung. Dagegen erfordert diese Ausführungsform eine Umschaltung zwischen den Messungen von x und y. Die Vorteile der zwei vorher gehenden Ausführungsformen, insbesondere nur eine einzige FSR-Schicht, keine Abnutzung der Elektrode 50 beim Kontakt mit der rauhen Oberfläche des FSR infolge ihrer metallischen Beschaffenheit und ihrer Abriebfestigkeit, sowie keine Probleme mit Kurzschlüssen und Meßunregel mäßigkeiten infolge Unvollkommenheiten von Elektroden kämmen, sind ebenfalls bei der Ausführungsform der Fig. 3 vorhanden.The advantage of this embodiment over the embodiments of Figures 1 and 2 is that the determination of the coordinates of the point at which a force is applied is a direct determination, without the need for calculation or calibration, and without the need for linearization . In contrast, this embodiment requires switching between the measurements of x and y. The advantages of the two previous embodiments, in particular only a single FSR layer, no wear of the electrode 50 on contact with the rough surface of the FSR due to its metallic nature and its abrasion resistance, as well as no problems with short circuits and measurement irregularities due to electrode imperfections are also present in the embodiment of FIG. 3.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU88033A LU88033A1 (en) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | Digitizing tablet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4236187A1 true DE4236187A1 (en) | 1993-05-19 |
Family
ID=19731325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19924236187 Withdrawn DE4236187A1 (en) | 1991-11-13 | 1992-10-27 | Digitiser pad with force sensing resistor - has FSR layer sandwiched between resistive and conductive layers, and several electrodes under electrical potential connecting to resistive layer. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4236187A1 (en) |
| FR (1) | FR2683649B1 (en) |
| LU (1) | LU88033A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999060357A1 (en) * | 1998-05-21 | 1999-11-25 | Brunel University | Pressure sensor |
| US7365031B2 (en) | 2000-04-03 | 2008-04-29 | Intelligent Textiles Limited | Conductive pressure sensitive textile |
| US8298968B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-10-30 | Intelligent Textiles Limited | Electrical components and circuits constructed as textiles |
| US10519575B2 (en) | 2015-12-18 | 2019-12-31 | Intelligent Textiles Limited | Conductive fabric, method of manufacturing a conductive fabric and apparatus therefor |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2905195B1 (en) | 2006-08-23 | 2008-10-10 | Dav Sa | CONTROL MODULE, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLE |
| FR2910652B1 (en) | 2006-12-21 | 2009-04-24 | Dav Sa | ELECTRIC CONTROL MODULE, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE |
| FR2913271B1 (en) | 2007-03-02 | 2009-10-02 | Dav Sa | ELECTRICAL CONTROL DEVICE FOR MOTOR VEHICLE |
| FR2917859B1 (en) | 2007-06-25 | 2009-10-02 | Dav Sa | ELECTRICAL CONTROL DEVICE |
| FR2921197B1 (en) | 2007-09-17 | 2014-11-21 | Dav | ELECTRICAL SWITCH WITH TOUCH SURFACE |
| FR2922035B1 (en) | 2007-10-08 | 2016-09-30 | Dav | METHOD FOR CONTROLLING A TOUCH-SURFACE CONTROL DEVICE AND ELECTRICAL CONTROL DEVICE WITH A TOUCH-SURFACE HAVING MEANS FOR CARRYING OUT SAID METHOD |
| FR2925709B1 (en) | 2007-12-20 | 2011-04-15 | Dav | METHOD FOR CONTROLLING A TOUCH-SURFACE CONTROL DEVICE AND CORRESPONDING CONTROL DEVICE |
| FR2925708B1 (en) | 2007-12-20 | 2009-12-18 | Dav | METHOD FOR DETECTING AN ANGULAR VARIATION OF A CONTROL PATH ON A TOUCH SURFACE AND CORRESPONDING CONTROL MODULE |
| FR2969048B1 (en) | 2010-12-21 | 2013-05-31 | Valeo Systemes Thermiques | CONTROL DEVICE FOR MOTOR VEHICLE |
| FR2969774B1 (en) | 2010-12-22 | 2013-09-13 | Valeo Systemes Thermiques | BUTTON AND MULTIFUNCTION CONTROL DEVICE |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4198539A (en) * | 1977-01-19 | 1980-04-15 | Peptek, Inc. | System for producing electric field with predetermined characteristics and edge terminations for resistance planes therefor |
| JPS5837784A (en) * | 1981-08-28 | 1983-03-05 | Toshiba Corp | Coordinate input device |
| JPS5962990A (en) * | 1982-10-04 | 1984-04-10 | Saginomiya Seisakusho Inc | Detector for hand-written information |
| US4644101A (en) * | 1985-12-11 | 1987-02-17 | At&T Bell Laboratories | Pressure-responsive position sensor |
| GB2204131B (en) * | 1987-04-28 | 1991-04-17 | Ibm | Graphics input tablet |
| US5008497A (en) * | 1990-03-22 | 1991-04-16 | Asher David J | Touch controller |
-
1991
- 1991-11-13 LU LU88033A patent/LU88033A1/en unknown
-
1992
- 1992-10-27 DE DE19924236187 patent/DE4236187A1/en not_active Withdrawn
- 1992-11-12 FR FR9213617A patent/FR2683649B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999060357A1 (en) * | 1998-05-21 | 1999-11-25 | Brunel University | Pressure sensor |
| US7365031B2 (en) | 2000-04-03 | 2008-04-29 | Intelligent Textiles Limited | Conductive pressure sensitive textile |
| US8298968B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-10-30 | Intelligent Textiles Limited | Electrical components and circuits constructed as textiles |
| US8669195B2 (en) | 2004-02-27 | 2014-03-11 | Intelligent Textiles Limited | Electrical components and circuits constructed as textiles |
| US10519575B2 (en) | 2015-12-18 | 2019-12-31 | Intelligent Textiles Limited | Conductive fabric, method of manufacturing a conductive fabric and apparatus therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2683649B1 (en) | 1995-12-22 |
| FR2683649A1 (en) | 1993-05-14 |
| LU88033A1 (en) | 1993-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3013129C2 (en) | Detector device for the X and Y coordinates of input points | |
| DE3634855C1 (en) | Capacitive measuring arrangement for the determination of forces and / or pressures | |
| DE3409560A1 (en) | STRUCTURE FOR ENTERING DATA IN A COMPUTER | |
| DE4236187A1 (en) | Digitiser pad with force sensing resistor - has FSR layer sandwiched between resistive and conductive layers, and several electrodes under electrical potential connecting to resistive layer. | |
| DE112009002052B4 (en) | Modified power source with seamless range switching | |
| DE2529475A1 (en) | DEVICE FOR THE TIME-DEPENDENT MEASUREMENT OF PHYSICAL SIZES | |
| DE102013005939A1 (en) | Measuring resistor and corresponding measuring method | |
| DE10247313A1 (en) | Touch and pressure level sensitive surface | |
| DE2516620B2 (en) | Process for the manufacture of PIN diodes | |
| WO2001018515A1 (en) | Sensor device and method for interrogating a sensor device | |
| DE2247643A1 (en) | VARISTOR WITH INTEGRAL TEMPERATURE SENSOR | |
| DE3831156A1 (en) | COORDINATE INPUT UNIT | |
| DE2500051A1 (en) | MEASURING DEVICE FOR THE ELECTRICAL FIELD STRENGTH OF ALTERNATING FIELDS | |
| DE19722834A1 (en) | Magnetoresistive gradiometer for measuring magnetic field gradients | |
| DE3932572C2 (en) | ||
| DE1648873A1 (en) | Moisture measuring device | |
| DE3604120C2 (en) | ||
| DE4233332C2 (en) | Magnetoresistive sensor arrangement on a chip for measuring local distributions of magnetic field gradients | |
| DE19716173C2 (en) | Leakage current testing for planar lambda sensors | |
| DE19529178A1 (en) | Semiconductor acceleration sensor with acceleration sensor bar for e.g. ABS of motor vehicle | |
| DE909505C (en) | Device for measuring the moisture content of hygroscopic materials by electrical means | |
| DE3243954A1 (en) | SURFACE-SHAPED ELECTRICAL MEASURING DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION OF AN OVERLAY MEASURING TIP AND A DEVICE FOR MULTI-DIMENSIONAL MEASUREMENT OF PINE OR. Jaw articulation | |
| DE2359143A1 (en) | METHOD OF LINEARIZING THE SIGNALS OF A PHOTODETECTOR | |
| DE1934084C3 (en) | Method for determining the complex dielectric constant of a material and means for carrying out the same | |
| DE102018106466B3 (en) | Method for the continuous determination of all components of a resistance tensor of thin films |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INTERLINK ELECTRONICS INC., CAMARILLO, CALIF. 9301 |
|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |