DD230973A1 - Vielstellige sensoreingabe fuer daten und befehle ohne verwendung spezieller sensorschaltkreise - Google Patents

Abstract

Dargestellt wird eine vielstellige Sensoreingabe fuer Daten und Befehle ohne Verwendung spezieller Sensorschaltkreise zur Handeingabe bei verschiedener Datenbreite hauptsaechlich in EDVA und Steuerungen von NC-Maschinen, Industrierobotern und bei Konsumguetern. Ziel der Erfindung ist die Vermeidung der Nachteile beim Einsatz mechanischer Kontakte als Bedienorgane, Nutzung der Vorteile von Beruehrungsflaechen als Sensoren unter Umgehung des hohen Aufwandes, der entsteht, wenn viele Bedienorgane erforderlich sind und dazu uebliche Sensorschaltkreise Verwendung finden. Geloest wurde die Aufgabe dadurch, dass die als Eingabeorgane dienenden Sensoren zeitlich nacheinander immer dann aktiviert werden, wenn das zum Sensor gehoerende, von einem Binaerzaehler generierte Zeichen, am Schaltungsausgang anliegt. Der Zaehler wird durch einen Taktgenerator angesteuert, der ueber einen Schwellwertschalter dann gestoppt wird, wenn ein Sensor beruehrt wird und dabei seine aktive Phase durchlaeuft. Die Aktivierung der Sensoren erfolgt durch die Ausgaenge eines 1 aus n-Dekoders, der den Zaehlertand staendig dekodiert. Das bei mechanischen Tastern auftretende Kontaktprellen kann hier schaltungsbedingt nicht auftreten. Figur

Description

Anwendungsgebiete der Erfindung

Anwendungsmoglichkeiten fur die erfindungsgemaße Schaltung ergeben sich überall dort, wo Daten und Befehle in EDVA elektronische Schreibmaschinen, Mikrorechner, gerauschlose Fernschreiber mit Bildschirm, Gerate der Unterhaltungselektronik, NC-Steuerungen usw. eingegeben werden müssen.

Handgerate fur Fernsteuerungen, tragbare Anlagen zum Erfassen von Material bei großen Lagerbestanden, Bedienteile fur teach-in-Betneb fur Industrieroboter benotigen ebenso leichtgangige und sichere Eingabetastaturen wie moderne elektronische Meß- und Prüfgeräte

Nicht anwendbar ist die hier beschriebene Schaltung in einer Umgebung mit sehr hoher Luftfeuchtigkeit.

Bekannte technische Losungen

Fur die Eingabe von Daten und Steuerbefehlen von Hand werden üblicherweise Tastenschalter oder bei geringem Umfang an Eingabestellen auch Beruhrungstasten (Sensorsn) verwendet. Nachteilig sind hierbei der Verschleiß bei mechanischen Tastern, Kontaktunsicherheiten besonders bei kleinen Strömen und auftretende Schaltgerausche Bekannte Sensoreingaben schalten zwar gerauschlos, kontaktsicher und verschleißarm, erfordern aber bei größerer Anzahl von Sensoren hohen Bauelementeaufwand besonders an speziellen Sensorschaltkreisen Aufwendig sind auch Sensoren, die magnetische Felder ausnutzen

Ziel der Erfindung

Unter Vermeidung der oben angeführten Mangel sollen die Bitkombinationen, aus denen einzugebende Daten und Befehle bestehen, exakt und mit geringem Aufwand gebildet werden können, wobei die Bediengeschwindigkeit in den von Hand realisierbaren Grenzen möglich sein soll, ohne daß bei hoher Eingabefolge systembedingt Fehler entstehen Grundlage bildet eine 4 bit breite (Halb-Byte) Hexadezimal-Eingabe, die fur breitere Datenwor+e beliebig nebeneinander gereiht werden kann, ohne daß der Aufwand bei der Realisierung im gleichen Maße steigt.

Wesen der Erfindung

Es ist die technische Aufgabe zu losen, die durch einen Binarzahler generierten Bitkombinationen dann am Ausgang der Schaltung bereitzustellen, wenn ein der jeweiligen Kombination entsprechender Sensor berührt wira Die technische Losung ist so realisiert, daß ein durch einen Taktgeber angesteuerter Binarzahler zyklisch durchzahlt und ein nachgeschalteter Dekoder den jeweiligen Zahlerstand standig dekodiert Jeder Dekoderausgang aktiviert die Berührungsfläche eines Sensors, der dem durch den Zahlerstand dargestellten Zeichen entspricht Die dazugehörigen anderen Hälften aller Berührungsflächen sind miteinander und mit dem Eingang eines Schwellwertschalters verbunden Der Ausgang des Schwellwertscnalters stopt mit logisch L den Taktgenerator oder schließt eine zwischen diesem und dem Zahlereingang liegende Torschaltung. Dies geschieht jedoch nur dann, wenn der hochohmig auf logisch H liegende Eingang des Schwellwertschalters auf logisch L gezogen wird Man erreicht diesen Zustand durch Beruhren eines Sensors, wobei man seine beiden Hälften über den Hautwiderstand des Fingers elektrisch verbindet Ist der Sensor durch den zugehörigen Dekoderausgang aktiviert (logisch L), bleibt die Bitkombination fur die Zeit des Beruhrens des Sensors an den Zahlerausgangen bestehen und wird der Nachfolgeeinrichtung überschrieben.

Aus dem L-Ausgangssignal des Schwellwertschalters kann das Daten-Gultig-Signal fur die Nachfolgeeinrichtung abgeleitet werden Bei einigen Anwendungen wird durch Setzen eines statischen Flip-Flop der Stop des Taktgenerators erzwungen, bis durch ein (auch automatisch erzeugtes) Quittiersignal das Flip-Flop zurückgesetzt wird Beispielsweise erfolgt bei der Anwendung der SJchaltung fur Fernschreibtastaturen das Rucksetzen des FF durch einen hier erforderlichen Parallel-Senen-Wandler

Ausführungsbeispiel

Das ausgeführte Beispiel zeigt das Grundprinzip der Erfindung anhand einer hexadezimalen Eingabeschaltung Dabei ist bet 2 kHz Taktfrequenz jeder einzelne der 16 Sensoren 125mal pro Sekunde fur etwa 30 Mikrosekunden aktiviert Die Gesamtschaltung besteht aus dem Taktgenerator 1, dem Zahler 2 mit nachgeschlatetem Dekoder 3, den Berührungsflächen 4 und den Schwellwertschaltern 5 und 8

Der Zahler 1 mit Start-Stop-Einrichfung 6 wurde hier mit einer IS D 100 realisiert Seine Taktfrequenz betragt etwa 2 kHz. Sem Ausgangssignal schaltet den Zahler 2 (IS D 193) zyklisch vorwartszahlend von 0 bis F (Hexadezimal) Der Zahlerausgang stellt das Ausgangssignal 7 bereit, das gleichzeitig am Dekoder 3 ansteht Der Dekoder 3, realisiert durch eine IS K 155 ID 3 (SN 74154), dekodiert laufend das Ausgangssignal des Zahlers 2 und schaltet den der Eingangsbelegung entsprechenden Ausgang auf logisch L Die 16 Ausgange des Dekoders 3 fuhren an die 16 Berührungsflächen, deren jeweils andere Hälften untereinander und mit dem Eingang des Schwellwertschalters 5 (IS A 302) verbunden sind Alle 0,5 Millisekunden ist ein anderer Dekoderausgang auf logisch L geschaltet.

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Der Eingang der IS A 302 liegt über einen Widerstand von größer als 1 MOhm an der Betriebsspannung von +U tief B = 5 Volt und damit auf logisch H.

Wird nun durch Berühren von einem Sensorflächenpaar dieses niederohmiger als 1 MOhm überbrückt, so wird der Eingang des Schwellwertschalters 5 in dem Moment auf logisch L gezogen, in dem der zugehörige Dekoderausgang auf logisch L geschaltet hat. Der Offen-Kollektor-Ausgang des Schwellwertschalters folgt dem Eingang und sein L-Signal am Ausgang stopt den Taktgenerator 1. Der Zähler 2 bleibt auf seinem Zählerstand stehen und sein Ausgang zeigt dabei die Bitkombination, die dem berührten Sensor binär entspricht (z. B. HLLH beim Berühren des Sensors 9).

Vom Ausgang des Schwellwertschalters 5 kann ein Daten-Gültig-Signal als Einschreibbefehl für die Nachfolgeeinrichtung abgeleitet werden. Im ausgeführten Beispiel bleibt das Ausgangssignal 7 des Zählers 2 solange erhalten, bis nach der Kontrolle des 7 der Sensor Q (= Quittung) berührt wird und über den Schwellwertschalter 8 der Zähler 1 wieder gestartet wird. Die hexadezimale Sensoreingabe dient hier dem Programmieren statischer 1-kBit-Speicher U 202 in halb-Byte-Breite. Da durch den Dekoder immer nur ein Sensor aktiviert wird, ist eine Zeichenverstümmelung durch versehentliches Berühren von mehr als einem Sensor gleichzeitig nicht möglich. Es wird immer nur der erstberührte Sensor den Schwellwertschalter 5 schalten können.

Das ausgeführte Beispiel, zeigt deutlich, daß Erscheinungen, die bei Eingaben mit mechanischen Tastern auf das Kontaktprellen zurückzuführen sind und dort zu besonderen Maßnahmen zwingen, hier schaltungsbedingt nicht auftreten können.

Das oben beschriebene Grundprinzip ist erweiterungsfähig. So kann mit zwei Dekodern SN 74154 bei 5 bit Datenbreite 1 aus 32 dekodiert werden. Das ergibt 32 abhängige Sensoren. Bei noch größerer Anzahl von abhängigen Sensoren wird der zweite Dekoder zur Aktivierung der Schwellwertschalter benutzt, so daß bei 8 bit Datenbreite 256 abhängige Sensoren möglich wären.

Sollen Sensoren gleichzeitig bedient werden können, werden sie in Gruppen eingeteilt, und jeder Gruppe wird ein Schwellwertschalter zugeordnet (Zeichen-, Positions- und Funktionssensor). Außer bei alphanumerischer Eingabe mit 64 Zeichen wird man jedoch bei größerer Datenbreite auf hexadezimale Darstellung zurückgreifen und diese Halbbytes stellenrichtig aneinanderreihen. Eine spezielle Abwandlung stellt die simultane Verwendung der Sensoren dar. Hierbei wird der Taktgenerator nicht angehalten; der Zähler läuft also ständig durch. Die Sensoren werden von 0 bis η ständig abgefragt und dabei belegte ermittelt.

Im Beispiel eines Schachcomputers wäre das Spielfeld als Sensorfläche ausgebildet, die Figuren an der Grundfläche mit leitfähigem Material belegt. Da die Schachfiguren zum Spielbeginn eine definierte Stellung nach Platz und Wertigkeit einnehmen, ist im gesamten Spielverlauf eine fortlaufende Abfrage möglich, ohne daß der Spieler seine Züge extra von Hand eingibt. Er muß die vom Computer ausgegebenen Züge selbstverständlich auch mit den Figuren nachsetzen. Das kleine Beispiel war nur zur Veranschaulichung der simultanen Verwendung der Sensoren gedacht.

Claims (5)

253 108 4 Erfindungsanspruch:

1 Vielsteilige Sensoreneingabe fur Daten und Befehle ohne Verwendung spezieller Sensorschaltkreise gekennzeichnet dadurch, daß durch die Verwendung von Berührungsflächen (Sensoren) die Nachteile mechanischer Tastensatze vermieden werden

2 Über Sensoren erfolgt sichere Dateneingabe, gekennzeichnet dadurch, daß zeitlich immer nur ein Sensor jeder Gruppe fur die Eingabe aktiviert ist.

3 Das dem Ausgangssignal entsprechende Zeichen liegt stets prell- und spikesfrei vor, gekennzeichnet dadurch, daß schaltungsbedingt das zum jeweiligen Sensor gehörende Zeichen erst exakt am Zahlerausgang vorhanden sein muß, ehe der dazugehörende Sensor über den Dekoderausgang überhaupt aktiviert werden kann

4 Gei inger Schaltungsaufwand gegenüber herkömmlichen technischen Losungen auch bei großer Sensoranzahl, gekennzeichnet dadurch, daß keine speziellen Sensorschaltkreise wie U 710/711 oder U 705 verwendet werden

5 Ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, daß bei gleicher großer Anzahl von Eingabestellen, auch bei beliebiger Anordnung derselben, gegenüber dem Stand der Technik die erfindungsgemaße Herstellung von Dateneingabeeinheiten ökonomischer ist

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