DD230973A1 - MANY SENSOR INPUT FOR DATA AND COMMANDS WITHOUT USING SPECIAL SENSOR CIRCUITS - Google Patents
MANY SENSOR INPUT FOR DATA AND COMMANDS WITHOUT USING SPECIAL SENSOR CIRCUITS Download PDFInfo
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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. FigurIt shows a multi-digit sensor input for data and commands without the use of special sensor circuits for manual input with different data width mainly in EDVA and controls of NC machines, industrial robots and consumer goods. The aim of the invention is to avoid the disadvantages of using mechanical contacts as controls, using the advantages of Beruehrungsflaechen as sensors, bypassing the high cost, which arises when many controls are required and to find conventional sensor circuits use. The task was solved by the fact that the sensors serving as input devices are activated one after the other whenever the character belonging to the sensor and generated by a binary counter is applied to the circuit output. The counter is driven by a clock generator which is stopped by a threshold switch when a sensor is touched while passing through its active phase. The sensors are activated by the outputs of a 1-out-of-n decoder, which decodes the counterthread constantly. The contact bounce occurring with mechanical buttons can not occur due to the circuit. figure
Description
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.Applications for the inventive circuit arise wherever data and commands in EDVA electronic typewriters, microcomputers, noiseless teleprinters with screen, consumer electronics, NC controllers, etc. must be entered.
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 PrüfgeräteHandhelds for remote controls, portable equipment for capturing material in large inventory, teach-in controls for industrial robots also require light-weight and secure keypads such as modern electronic measuring and testing equipment
Nicht anwendbar ist die hier beschriebene Schaltung in einer Umgebung mit sehr hoher Luftfeuchtigkeit.Not applicable is the circuit described here in a very high humidity environment.
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 ausnutzenFor entering data and control commands by hand usually key switches or with a small amount of input points also touch keys (Sensorsn) are used. Disadvantages here are the wear on mechanical buttons, contact uncertainties especially with small currents and occurring switching noise Known sensor inputs switch noiseless, reliable contact and wear, but require a larger number of sensors high component cost especially on special sensor circuits Also consuming are sensors that exploit magnetic fields
Ziel der ErfindungObject of the invention
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.While avoiding the above-mentioned deficiency, the bit combinations, from which data and commands to be entered, can be formed accurately and with little effort, the operating speed should be possible in the manually realizable limits, without causing high input sequence systemic errors arise basis a 4-bit wide (half-byte) hexadecimal input, which can be arbitrarily ranked side by side for wider Datenwor + e without the effort in the realization increases to the same extent.
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.It is the technical task to solve the bit combinations generated by a binary numerator then provide at the output of the circuit, if one of the respective combination corresponding sensor touches wira The technical solution is realized so that cycled through a binary counter driven by a clock payer and a downstream decoder Each decoder output activates the contact surface of a sensor corresponding to the character represented by the payer The corresponding other halves of all contact surfaces are connected to each other and to the input of a threshold switch The output of the threshold counter stops with logical L the clock generator or closes one between this and the payer input gate circuit. However, this only happens when the input of the threshold switch, which has a high impedance to logical H, is pulled to logical L. This condition is achieved by touching a sensor, electrically connecting its two halves via the skin resistance of the finger. Is the sensor activated by the associated decoder output? (Logically L), the bit combination will persist for the time the sensor touched the payer outputs and will be overwritten by the slave device.
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-WandlerFrom the L output of the threshold switch, the data valid signal for the slave device can be derived. In some applications, setting a static flip-flop forces the stop of the clock generator until the flip-flop is reset by an acknowledgment signal (also generated automatically) For example, in the application of the S-circuit for telex keyboards, the FF is reset by a parallel-to-senen converter required here
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 8The example shown shows the basic principle of the invention based on a hexadecimal input circuit bet 2 kHz clock frequency each of the 16 sensors 125 times per second for about 30 microseconds activated The overall circuit consists of the clock generator 1, the payer 2 with nachgeschlatem decoder 3, the contact surfaces 4th and the threshold switches 5 and 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.The payer 1 with start-stop device 6 was realized here with an IS D 100. Its clock frequency is about 2 kHz. Sem output signal switches the payer 2 (IS D 193) cyclically forward-paying from 0 to F (hexadecimal) The payer output provides the output signal 7, which is simultaneously present at the decoder 3. The decoder 3, realized by an IS K 155 ID 3 (SN 74154) , decodes continuously the output signal of the counter 2 and switches the input assignment corresponding output to logical L The 16 outputs of the decoder 3 go to the 16 contact surfaces, each other halves to each other and to the input of the threshold switch 5 (IS A 302) are all 0.5 milliseconds another decoder output is switched to logical L.
253 108 4253 108 4
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.The input of the IS A 302 is above a resistance of greater than 1 Mohm at the operating voltage of + U deep B = 5 volts and thus logic 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).If this is bridged by touching a sensor surface pair of this lower than 1 MOhm, the input of the threshold switch 5 is pulled to the logical L in the moment in which the associated decoder output has switched to logic L. The open-collector output of the threshold switch follows the input and its L signal at the output stops the clock generator 1. The counter 2 remains at its count and its output shows the bit combination that corresponds to the sensor touched binary (eg. HLLH when touching the sensor 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.From the output of the threshold switch 5, a data valid signal can be derived as a write-in command for the slave device. In the example shown, the output signal 7 of the counter 2 is maintained until after the control of 7, the sensor Q (= acknowledgment) is touched and the counter 1 is restarted via the threshold value switch 8. The hexadecimal sensor input is used here to program static 1-kBit memory U 202 in half-byte width. Since only one sensor is activated by the decoder at a time, character mutilation by accidentally touching more than one sensor is not possible at the same time. Only the first-touched sensor will always be able to switch the threshold value switch 5.
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.The example shown clearly shows that phenomena that are due to the contact bounce when entering with mechanical buttons and force there to special measures, can not occur here circuit due.
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.The basic principle described above is expandable. Thus with two decoders SN 74154 with 5 bit data width 1 from 32 can be decoded. That gives 32 dependent sensors. With even greater number of dependent sensors of the second decoder is used to activate the threshold, so that at 8-bit data width 256 dependent sensors would be possible.
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.If sensors can be operated at the same time, they are divided into groups and each group is assigned a threshold value switch (character, position and function sensor). However, except for alphanumeric input with 64 characters, you will fall back to hexadecimal notation for larger data widths and string these nibbles in the correct position. A special modification is the simultaneous use of the sensors. In this case, the clock generator is not stopped; the counter runs so constantly. The sensors are constantly polled from 0 to η and thereby determined occupied.
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.In the example of a chess computer, the playing field would be designed as a sensor surface which occupies figures on the base surface with conductive material. Since the chess pieces at the start of the game occupy a defined position for place and value, a continuous query is possible throughout the game, without the player inputs his moves by hand. Of course, he also has to add the figures issued by the computer to the figures. The small example was intended only to illustrate the simultaneous use of the sensors.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10127595A1 (en) * | 2001-05-30 | 2002-12-05 | Ego Elektro Geraetebau Gmbh | Circuit arrangement for several sensor elements |
-
1983
- 1983-07-15 DD DD25310883A patent/DD230973A1/en unknown
Cited By (1)
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DE10127595A1 (en) * | 2001-05-30 | 2002-12-05 | Ego Elektro Geraetebau Gmbh | Circuit arrangement for several sensor elements |
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