La présente invention concerne la technique relative à la génération de données sur claviers, et elle a pour objet un émetteur de signaux de code pour un clavier à partir duquel les entrées effectuées en une notation, par exemple décimale, doivent être ensuite converties et traduites en signaux électriques en une autre notation, par exemple en une notation binaire.
De nombreuses formes de circuits de lecture, mécanique et électrique, ont été suggérées dans le passé pour claviers afin d'assurer un engagement par contact ou circuit complet et pour empêcher que des entrées erronées de clavier ne soient imprimées, ou utilisées d'une autre manière. Des essais ont été faits dans le passé pour l'exploration électrique en succession de commutateurs actionnés par clavier afin de lire la touche actionnée du clavier et créer un signal électrique qui en soit représentatif.
Un tel mécanisme d'exploration de clavier a été décrit dans le brevet no 2 989 729 des Etats Unis d'Amérique au nom de Schafer, qui décrit l'application d'au moins deux signaux électriques complets d'exploration des états des commutateurs de clavier avant qu'un dispositif d'utilisation du signal puisse être actionné, en assurant ainsi que le commutateur actionné puisse rester dans l'état complétant le circuit pour la durée du premier signal et pour une partie du deuxième signal.
Un deuxième circuit de clavier généralement en relation avec ce problème a été décrit dans le brevet no 3 454 147 des Etats Unis d'Amérique au nom de Schram dans lequel on prévoit la mémorisation d'un signal généré par une touche d'actionnement en une position correspondante dans un registre statique de mémorisation jusqu'à ce qu'une touche générant un signal précédent soit retournée en sa position de départ normale. D'autres circuits émetteurs à clavier en relation avec ce problème sont décrits dans les brevets des
Etats Unis d'Amérique no 3 308 918 (James), no 3 377 622 (Burch et al), et no 3 457 368 (Houcke).
L'objet de la présente invention est donc un émetteur de signaux de code avec des commutateurs ayant une position ouverte et une position fermée et qui sont séquentiellement explorés de manière répétée.
L'émetteur suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend:
- Plusieurs commutateurs électriques présentant une position ouverte et une position fermée;
- un registre à décalage avec un nombre d'étages au moins égal à celui des commutateurs;
- des moyens pour explorer séquentiellement de manière répétée les commutateurs et pour introduire, lors de la détection d'un commutateur fermé, un bit dans le premier étage du registre ainsi que pour décaler ce bit à travers celui-ci jusqu'à son dernier étage;
;
- des portes de circuit connectées avec les premier et dernier étages du registre et agencées pour transmettre un signal représentant un commutateur fermé détecté par les moyens d'exploration lorsque seul le premier étage du registre contient un bit, et pour être incapable de transmettre un tel signal lorsqu'un bit apparaît à la fois dans le premier étage et dans les autres étages du registre.
Le dessin annexé représente - à titre d'exemple - une forme de réalisation de l'émetteur, objet de l'invention.
Une brève description du dessin sera maintenant donnée.
Dans celui-ci
la fig. 1 est une vue brisée en perspective d'une partie de coin du mécanisme de clavier construit selon la présente inven tion et brisée en partie de manière à exposer certaines parties internes.
La fig. 2 est une vue verticale en coupe du mécanisme de clavier illustrant l'une des touches en position abaissée fermant un contact électrique à l'intérieur, certains éléments du mécanisme formant une chambre hermétiquement fermée, cette chambre étant montrée avec une épaisseur exagérée.
La fig. 3 est un graphique illustrant la résistance variable à l'actionnement de la touche.
La fig. 4 est une illustration schématique du circuit en général pour l'exploration des dispositifs de commutation du clavier et pour la conversion de signaux binaires en signaux décimaux; et
la fig. 5 est une vue schématique similaire montrant plus en détail la partie de convertisseur de code du circuitage du clavier en se reportant aux parties restantes du circuit.
Un mode préférentiel de réalisation de la présente invention pourra être considéré comme étant divisé en deux catégories principales, l'une essentiellement de structure et l'autre électronique. Les fig. 1 à 3 illustrent les aspects physiques de ce mode de réalisation, et les fig. 4 et 5 représentent schématiquement les circuits électriques impliqués. Ainsi que montré dans les fig. 1 et 2 des dessins, les touches du clavier agissent par l'intermédiaire d'organes minces, flexibles, pour amener deux surfaces électriquement conductrices en contact mutuel pour fermer un circuit. L'organe de base du clavier est constitué de préférence par un tableau 10 de circuit imprimé de forme rectangulaire ayant un câblage imprimé 12 sur sa surface supérieure laquelle, ainsi que montré dans la fig. 1, peut s'étendre au moins jusqu'à l'une de ses parties marginales.
Au dit tableau se trouve superposée une couche ou bloc épais, rigide, en matière électriquement isolante. Une pluralité de touches que l'on peut abaisser sont montées dans le bloc ou couche isolant 14, chaque touche comprenant une tige de touche 16 et une partie supérieure de touche 17. Entre le tableau et le bloc se trouvent interposées deux couches très minces et flexibles de matière, la couche supérieure étant illustrée en 18 et pouvant être entièrement conductrice électriquement, par exemple une pellicule de béryllium-cuivre, et la couche inférieure étant montrée en 20 et étant constituée par une feuille mince, perforée, électriquement isolante, telle qu'une feuille flexible en matière plastique que l'on trouve dans le commerce sous le nom de Kapton .
Dans le but d'obtenir une clarté plus grande des dessins, les épaisseurs des diverses couches flexibles et des câblages imprimés ont été considérablement exagérées dans la fig. 1, et il est bien entendu que ces éléments sont extrêmement minces. La pellicule 18 pourra présenter une épaisseur d'environ 12,5 millièmes de millimètre et la feuille isolante 20 pourra présenter une épaisseur de l'ordre de 2,5 millièmes de millimètre.
A l'état convenablement assemblé, tel qu'illustré dans les fig. 1 et 2, les perforations 22 dans la feuille flexible 20 peuvent venir en engagement avec les tiges de touches de telle sorte que la pellicule conductrice 18, et de préférence les surfaces 19 revêtues d'or, pourront être mises en contact avec des tampons 24 revêtus de manière similaire, faisant partie du câblage d'impression du tableau 10 de circuit imprimé. Un châssis 26 électriquement conducteur formant un bord autour du tableau du circuit imprimé est interposé entre la feuille conductrice 18 et la feuille isolante 29. Dans le mode de réalisation illustré de la présente invention, la feuille conductrice 18 pourra être maintenue au même potentiel que le châssis conducteur 26. Le câblage imprimé sur le tableau sera normalement à un potentiel différent.
Cependant, en abaissant une touche, il déformera la région immédiatement voisine de la feuille 18 à travers un trou aligné 22 formé dans la feuille isolante 20 et en engagement avec le tampon aligné sur le tableau de circuit imprimé, en modifiant ainsi le potentiel du fil imprimé associé avec le tampon et avec la touche abaissée, et en distinguant de cette manière le fil ou le conducteur pour ce tampon de tous les autres prévus sur le tableau.
Avant de se reporter plus particulièrement à la fig. 2, chaque touche est poussée élastiquement en sa position soulevée par un organe élastique ayant la forme d'une hotte 28 partiellement affaissable qui prend la forme d'un collier biseauté encerclant la partie supérieure de la tige de touche et venant en engagement avec la face intérieure de la partie supérieure de la touche avec laquelle elle est associée. L'extrémité inférieure de chaque tige de touche se termine par un diaphragme 30 formé en matière élastique, qui est également partiellement affaissable lorsqu'une touche est abaissée.
Chaque diaphragme présente une saillie épaissie biseautée 32 sur sa face inférieure, laquelle lorsque sa touche est abaissée comme illustré par une touche abaissée montrée dans la fig. 2, forcera la région à proximité immédiate de la feuille conductrice 18 à travers le trou adjacent 22 de la feuille isolante pour la faire venir en engagement avec le tampon aligné 24 du tableau du circuit imprimé. Lorsque la force d'activation nécessaire pour abaisser une touche choisie a été supprimée, sa hotte associée 28 et le diaphragme 30 coopéreront pour pousser la touche à venir en sa position soulevée inactive.
Ainsi qu'illustré par le graphique de la fig. 3, chaque hotte 28 applique une charge initiale sur sa tige de touche respective et augmente progressivement sa résistance à l'abaissement de la touche sur environ un quart de l'avancement total de la tige.
Ensuite, la résistance de chaque hotte diminue. Cependant, lorsqu'un contact de pellicule est obtenu, la résistance du diaphragme 30 intervient, et ensemble avec la hotte elle applique une résistance qui augmente progressivement, à l'effort qui agit pour abaisser la touche. La forme générale de selle du graphique de résistance dans la fig. 3 indique une résistance souhaitable pour la touche.
Un trait caractéristique important de la présente invention consiste en la prévision de moyens assurant une étanchéité parfaite des feuilles flexibles et de tous les conducteurs 12, à l'exception des extrémités, à l'égard de l'atmosphère, et plus particulièrement à l'égard des effets nuisibles de l'oxygène.
Dans ce but, les couches minces, flexibles, 18 et 20 et le châssis conducteur 26 sont liés mutuellement en relation de superposition et avec quatre parties marginales du tableau de circuit imprimé de manière à former une chambre hermétiquement fermée à l'intérieur de laquelle se trouve logés les contacts électriques. Un gaz inerte, tel que l'argon, est substitué à l'air dans cette chambre fermée. Le gaz inerte empêche l'oxydation des parties métalliques à l'intérieur de la chambre, qui autrement se produirait dans un environnement atmosphérique.
En se reportant de manière spécifique aux fig. 4 et 5 dans lesquelles on a illustré les traits électroniques caractéristiques, un clavier 40 formé de 100 touches aptes à être abaissées à la main, comme décrit ci-dessus en connection avec les fig. 1 et 2, est associé avec un registre de décalage 42 à l'extrémité ouverte consistant en 101 flip-flops, capable d'y faire cycler un bit à la vitesse d'environ 20 millisecondes. En association avec chaque touche du clavier se trouve une porte NON-ET, la série complète de ces portes NON-ET pour les 100 touches étant illustrée dans un convertisseur binaire à décimale, généralement indiqué en 44 dans la fig. 4 et montré en détail à la partie inférieure de la fig. 5. Chaque porte NON-ET 45 est individuellement associée avec une tige de touche 16 et sa dépression fermera la sortie de sa porte associée.
Les 100 portes NON-ET du clavier sont explorées en série à la vitesse d'horloge établie pour le système. L'exploration du clavier commence toujours avec la même touche et continue à travers la rangée de touches dans le même ordre, avec ce résultat que la valeur d'une touche quelconque abaissée est entrée en la position UN du registre de décalage 42 du même moment que sa porte NON-ET est explorée. Par exemple, si la touche du numéro huit du clavier est abaissée, elle ne sera pas lue du clavier avant que la huitième porte NON-ET 45 n'ait été explorée et à ce moment elle sera entrée comme bit dans le premier flip-flop du registre 42. Ensuite, à mesure que l'exploration du clavier continue, ce bit sera décalé à travers le registre 42 et sera déchargé en la 101 me position de celui-ci avant de sortir du registre de décalage.
La présence d'un bit en la première position du registre de décalage sera palpée et alimentée sur le côté entrée d'une porte ET 46 au moyen d'un trajet 48. Une sortie apparaîtra sur le trajet de sortie 50 de la porte NON-ET 46 lorsque des signaux concurrents de même signe apparaîtront sur trois entrées à la porte, notamment la ligne d'échantillonnage 52, la ligne 48 connectée avec la première position dans le registre de décalage, et la sortie de l'inverseur 54 dont l'entrée est connectée par le trajet 56 avec la 101 sème position du registre de décalage 42.
L'impulsion de lecture venant de la porte
NON-ET 46 passera à travers un inverseur 58 à une série de sept portes NON-ET 60 dont les entrées sont également connectées avec les sorties d'un compteur binaire 62 à 7 bits qui sert de source d'impulsions d'exploration pour alimenter successivement des impulsions à la porte NON-ET 45 du convertisseur binaire à décimal 44 en ordre numérique des touches et qui délivre concuramment des impulsions binaires codées représentatives de chaque touche explorée à certaines portes de la série de porte NON-ET 60.
L'unité de convertisseur binaire à décimal 44 livre successivement une impulsion à chacune des paires de contacts dans la partie hermétiquement fermée du tableau de circuit imprimé et trouvant une paire de contacts fermés comme résultat de l'abaissement d'une touche choisie, l'impulsion livrée à cette paire de contacts sera envoyée en position UN du registre de décalage 42. Ainsi qu'illustré dans la fig. 4, une telle impulsion est envoyée à deux entrées du registre de décalage repré- senté par S et R , le premier par l'intermédiaire de l'inverseur 64 et le deuxième par l'intermédiaire de la ligne de dérivation 66.
La présence d'un bit en position UN d'un registre de décalage provoquera la livraison d'une impulsion sur la ligne de sortie 50 communiquant avec toutes les portes ET 60, et l'arrivée de cette sortie coincidant avec le comptage du compteur binaire 62 donnera sous une forme codée la valeur ou le caractère de la touche actionnée. Cependant, ainsi qu'il sera expliqué ci-après, ce signal ne se produira qu'une seule fois pendant l'abaissement d'une touche, même si des impulsions dérivées d'explorations successives continuent à passer par la paire de contacts fermés de la touche actionnée.
Un trait caractéristique du circuit réside en la prévision de moyens pour empêcher une signalisation à répétition du caractère associé avec une touche actionnée, même si des impulsions successives d'exploration passent à travers. A cause de la vitesse très élevée de l'exploration, une touche sera normalement actionnée pendant plusieurs cycles de l'exploration. Si un signal est reçu par la porte NON-ET 46 de la première position du registre de décalage, mais non de la 101 sème position de l'imprimé, la lecture du caractère de la touche abaissée sera faite comme expliqué ci-dessus.
Cependant, si des signaux sont concuramment reçus par la porte NON-ET 46 aussi bien de la première position que de la 101 cm position du registre de décalage, indiquant la présence d'un bit dans chacune de ses positions, alors à cause de l'inversion du signal de la 101 position un signal de sortie sur la canalisation 50 ne se produira pas lorsque la porte NON-ET 46 est échantillonnée.
Cela ne donne qu'un seul imprimé pour chaque touche abaissée et empêche toute impression ultérieure de la touche abaissée à moins qu'une touche spéciale de répétition ne soit actionnée dans ce but. En d'autres mots, le circuit empêchera une lecture vers le dispositif d'impression à cause de la présence simultanée d'un bit dans la première et dans la dernière positions du registre de décalage.
Exprimé de manière plus succinote que ci-dessus, le registre de décalage 42 comprend N +1 positions ou flip-flops, où N est le nombre de touches dans le clavier. Les sorties des positions UN et N +1 du registre de décalage sont alimentées comme les entrées dans le circuitage de portes. Lorsqu'une touche est abaissée, son activation sera détectée pendant un cycle d'exploration. Au moment même où l'activation est détectée, un bit sera entrée en la position UN du registre de décalage. A mesure que l'exploration continue le bit sera décalé à travers le registre au dernier flip-flop ou en position N +1 . La vitesse d'exploration est telle qu'une touche restera normalement abaissée pendant plus d'un seul cycle d'exploration.
Si un bit apparaît simultanément aussi bien en position UN qu'en position N+ 1 du registre de décalage, le circuitage de portes empêchera l'impression de l'enregistrement ou la lecture du caractère de la touche abaissée. Ainsi, à moins qu'on le désire, il ne se produira qu'une seule impression de chaque touche abaissée.
Ainsi qu'il a été suggéré ci-dessus, le circuit peut présenter des moyens servant à répéter l'impression d'un caractère pendant qu'une touche est abaissée. Cela a été illustré schématiquement sur les schémas de bloc des fig. 4 et 5 et dans ce but on doit disposer de l'actionnement d'une touche spéciale de contrôle 68 caractérisée comme signifiant Répété, validez et certains composants de circuit et des connexions représentées par les portes NON-OU 70 et NON-ET 72 de leurs entrées respectives. Les entrées de la porte NON-OU 70 sont connectées individuellement avec les sorties de l'unité de conversion binaire à décimal 44, et la porte NON-ET 72 présente une entrée contrôlée par la touche de répétition.
Lorsque cette touche est actionnée, le caractère pourra être imprimé à répétition, soit pour la durée pendant laquelle la touche choisie est tenue abaissée, soit jusqu'à atteindre un certain nombre de répétitions.
On croit que l'opération du mécanisme pourra être facilement comprise de la description qui précède. Il suffit de dire que le compteur binaire 62 génère successivement, en relation de séquence réglée avec la vitesse basique d'horloge, les chiffres depuis 1 à 100 impulsions en notation binaire et livre ces données pulsées à la série de portes NON-ET 60 et également à l'unité de convertisseur de code 44 où les impulsions sont converties en notation décimale et sont alimentées successivement à la matrice de 100 portes ET 45 illustrée dans la fig. 5.
Les portes 45 sont disposées par colonnes en ordre numérique et la première position de porte ou position UN est montrée dans le coin de droite en bas de la matrice, et cette position et les positions immédiatement adjacentes sont numérotées 1 , 2 , 3 , 4 , etc. Les colonnes de portes 45 sont explorées en séquence en direction vers le haut et de droite à gauche en commençant par la première position ou position UN qui avance à travers les colonnes jusqu'à la dernière ou 100 position montrée dans la colonne située le plus à gauche. L'exploration est répétée plusieurs fois à la vitesse d'exploration relativement élevée de vingt millisecondes de sorte que pendant l'actionnement normal d'une touche du clavier on l'aura explorée plusieurs fois avant qu'on la libère.
Cependant, seulement la première exploration de la touche actionnée produira un signal d'intelligence sur les sorties de la série de portes
NON-ET 60, les explorations restantes étant non effectives à cause de la présence d'un bit en la position 101 ou N+ 1 du registre de décalage au moment où l'exploration suivante introduit un bit en la position UN du registre. En d'autres mots, si l'on trouve qu'un bit est présent en la dernière position bit du registre de décalage en coincidence réglée dans 1e temps avec le commencement de l'exploration suivante du clavier, une sortie effective du circuit du clavier est rendue nulle.
Les vues schématiques du circuit qui ont été illustrées dans les fig. 4 et 5 comprennent les circuits d'horloge et de remise Izéro pour assurer un recyclage à répétition de l'exploration.
Pendant l'actionnement d'une touche, des impulsions venant du convertisseur de code 44 sont alimentées simultanément aux entrées S et R du registre de décalage 42. En libérant la touche actionnée et l'ouverture de la paire de contacts qui lui sont associés, l'opération du registre de décalage est arrêtée, mais aussi bien le compteur binaire 62 que le convertisseur de code 44 pourront continuer à fonctionner.