DE10147942A1

DE10147942A1 - Analog key-press detection circuit has keys arranged in base, collector or emitter lines of transistors connected to series-connected resistors

Info

Publication number: DE10147942A1
Application number: DE2001147942
Authority: DE
Inventors: Siegmar Zirkl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: DE10147942B4

Abstract

The connection points of series-connected resistors (R1 to R8) corresponding to a number of keys (T1 to T8) are connected to the base of respective transistors (V1 to V7). The transistors are connected on the collector side to a power supply (+Vdd), as is the resistor series. The transistors are connected on the emitter side to the analog input of a evaluation circuit. The keys are respectively arranged in the base, collector or emitter lines.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erkennungsschaltung für mehrere, auf einen gemeinsamen Analogeingang einer Auswerteschaltung geschaltete Taster. The invention relates to a detection circuit for several, to a common analog input of an evaluation circuit switched buttons.

In elektrischen Anlagen, in denen eine Betätigung von Anlagenkomponenten durch verschiedene Taster erfolgen soll, müssen, bei traditioneller analoger Bauweise, alle Tasterleitungen zu einer zentralen Schalteinrichtung geführt werden, die mit einer entsprechenden Anzahl analoger Eingänge einer Auswerteschaltung ausgerüstet ist. Die Taster können z. B. die Ausgänge von Relais, beispielsweise solcher von Anlagen- Schutzschaltern, sowie Bewegungsmeldern oder ähnlichen Geräten bilden. Beispielsweise kann es erwünscht sein, den Raum zu identifizieren, aus dem das Signal eines Bewegungsmelders kommt, um eine entsprechende Schalthandlung, zum Beispiel Lichteinschaltung, gegebenenfalls neben einer zentralen Schalthandlung durchzuführen. In electrical systems in which an actuation of System components by means of different buttons, with traditional analog construction, all Push button lines to a central switching device that with a corresponding number of analog inputs one Evaluation circuit is equipped. The buttons can e.g. B. the Outputs of relays, for example those of plant Circuit breakers, as well as motion detectors or similar Devices. For example, the space may be desirable identify from which the signal of a motion detector comes to an appropriate switching operation, for example Switching on the light, possibly next to a central one Switch operation.

Neben herkömmlichen analogen Schaltanlagen ist es auch bekannt, die Taster mit serieller Schaltungstechnik zu betreiben. Hierbei muss jedem Taster durch Impulsformung ein individueller Impuls zugeordnet werden. Tastenfelder in Bediengeräten elektrischer Geräte, Computer, Telefone etc. sind ein Beispiel für diese Technik. In addition to conventional analog switchgear, it is also known to push buttons with serial circuit technology operate. Each button must be switched on by pulse shaping individual impulse can be assigned. Keypads in Control devices of electrical devices, computers, telephones etc. are one Example of this technique.

Sowohl in der parallelen (analogen) als auch in der seriellen Technik muss dafür gesorgt werden, das mehrere gleichzeitig bzw. innerhalb eines bestimmten Zeitfensters nachfolgende Tasterbetätigungen nicht zu fehlerhaften Schalthandlungen führen. Bei individueller Betätigung von Tastern soll in der Regel in einem solchen Fall erkannt werden, dass ein Bedienfehler vorliegt, und es soll keine oder nur einem Taster zugeordnete Schalthandlung ausgeführt werden. Hierfür sind aufwändige Maßnahmen nötig. Both in parallel (analog) and in serial Technology has to be taken care of that several at the same time or subsequent ones within a certain time window Pushbutton operations do not lead to faulty switching operations to lead. When push buttons are pressed individually in the Usually be recognized in such a case that a There is an operating error and there should be no or only one button assigned switching operations are carried out. For this are complex measures necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erkennungsschaltung für mehrere Taster anzugeben, bei der die Taster auf einen gemeinsamen Analogeingang geschaltet sein können und eine zweifelsfreie Identifizierung einer Tasterbetätigung bei Ausschluss von Fehlern bei einer Mehrtasterbetätigung erfolgt. Die Schaltung soll unter geringstmöglichem Aufwand zu realisieren sein. The invention has for its object a Specify detection circuit for several buttons, in which the button can be connected to a common analog input and an unambiguous identification of a button actuation if errors with multi-button actuation are excluded he follows. The circuit should be done with the least possible effort to be realized.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. According to the invention, the object is achieved by the features of claim 1. Appropriate configurations are the subject of subclaims.

Danach sind die Verbindungspunkte einer der Anzahl der Taster entsprechenden Anzahl von in Reihe geschalteten Widerständen jeweils mit der Basis eines Transistors verbunden, die kollektorseitig gemeinsam mit den Widerständen an eine Versorgungsspannung und emitterseitig an den Analogeingang der Auswerteschaltung geführt sind, wobei die Taster jeweils in der Basis-, Kollektor- oder Emitterleitung angeordnet sind. Then the connection points are one of the number of buttons corresponding number of resistors connected in series each connected to the base of a transistor that collector side together with the resistors to one Supply voltage and emitter side to the analog input of the Evaluation circuit are performed, the buttons in each case in the Base, collector or emitter line are arranged.

Die Erkennungsschaltung hat den Vorteil, dass im Falle einer Mehrfach-Tastenbetätigung nur ein Taster erkannt wird, und zwar der, der der Versorgungsspannung am nächsten liegt, da die Basis-Emitterstrecken der übrigen Taster, die ebenfalls betätigt sind, durch inverse Polung gesperrt werden. The detection circuit has the advantage that in the case of a Multiple key presses only one button is recognized, and the one that is closest to the supply voltage, because the base-emitter paths of the other buttons, which are also are operated, are blocked by inverse polarity.

Die Schaltung findet bevorzugt Anwendung bei einem Bewegungsmelder, insbesondere bei einem Funk-Bewegungsmelder, welcher in einer Anlage oder einem System der Gebäudesystemtechnik, z. B. mit EIB, integriert sein kann. The circuit is preferably used in a Motion detector, in particular in the case of a radio motion detector, which in a plant or a system of building system technology, z. B. with EIB, can be integrated.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen The invention is based on a Embodiment will be explained in more detail. In the accompanying drawings demonstrate

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Erkennungsschaltung mit acht Tastern und Fig. 1 shows a detection circuit according to the invention with eight buttons and

Fig. 2 ein Schaltungsdetail zur Temperaturkompensation. Fig. 2 shows a circuit detail for temperature compensation.

Fig. 1 zeigt eine Erkennungsschaltung mit acht Tastern T1 bis T8. Die zu den Tastern T2 bis T8 hinführenden Leitungen sind mit den Emittern von sieben Transistoren V1 bis V7 verbunden. Die von den Tastern T1 bis T8 wegführenden Leitungen sind zusammengeschaltet und führen zum Eingang einer hier nicht gezeigten Auswerteschaltung. An den Basen der Transistoren V1 bis V7 liegen verschiedene Spannungen an, die durch einen Widerstandsteiler, realisiert durch Widerstände R1 bis R8, vorgegeben werden. Wird nun einer der Taster T1 bis T8 betätigt, so erscheint die entsprechende Spannung, abzüglich des jeweiligen Emitter-Basis-Spannungsfalles, am Ausgang der Erkennungsschaltung gleich Eingang der Auswerteschaltung. Wenn alle Taster T1 bis T8 offen sind, liegt über einem Ausgangswiderstand R9 Massepotential am Ausgang, was einem ersten Bereich der Auswertespannung (Nullbereich) entspricht. Es erfolgt keine Reaktion der Auswerteschaltung. Fig. 1 shows a detection circuit with eight buttons T1 to T8. The lines leading to the buttons T2 to T8 are connected to the emitters of seven transistors V1 to V7. The lines leading from the buttons T1 to T8 are interconnected and lead to the input of an evaluation circuit, not shown here. Various voltages are present at the bases of the transistors V1 to V7, which are specified by a resistance divider, implemented by resistors R1 to R8. If one of the buttons T1 to T8 is now pressed, the corresponding voltage, minus the respective emitter-base voltage drop, appears at the output of the detection circuit as the input of the evaluation circuit. If all buttons T1 to T8 are open, an output resistor R9 has ground potential at the output, which corresponds to a first range of the evaluation voltage (zero range). There is no reaction from the evaluation circuit.

Für den Taster T1 gilt ein Sonderfall, da hier bei Tasterbetätigung die volle Versorgungsspannung +Vdd an den Ausgang gelegt wird. Auf diese Weise kommt man im vorliegenden Beispiel mit sieben Transistoren V1 bis V7 aus. A special case applies to button T1, as here Push button actuation the full supply voltage + Vdd to the output is placed. In this way one comes in the present Example with seven transistors V1 to V7.

Der Ausgang der Erkennungsschaltung kann an einen Prozessor mit Analog-Digital-Eingang (A/D) angeschlossen werden, der die Auswertung und Zuordnung der Tasterbetätigung übernimmt. Die Software teilt hierbei den verfügbaren A/D-Bereich in Unterbereiche ein, wobei zwischen Nullbereich (kein Taster T1 bis T8 betätigt) und dem Bereich für den Taster T1 (volle Versorgungsspannung +Vdd) die restlichen sieben Teilbereiche als Toleranzfelder platziert werden. Wird einer der Taster T1 bis T8 betätigt, wird eine Spannung an den Eingang des Prozessors gegeben, anhand derer die Software ermitteln kann, welcher der Taster T1 bis T8 betätigt wurde. The output of the detection circuit can be sent to a processor can be connected with analog-digital input (A / D) evaluates and assigns the button actuation. The software divides the available A / D range into Sub ranges, whereby between zero range (no button T1 up to T8) and the area for button T1 (full Supply voltage + Vdd) the remaining seven sections be placed as tolerance fields. If one of the buttons T1 operated until T8, a voltage is applied to the input of the Processor, which the software can use to determine which button T1 to T8 was pressed.

Eine Auswertung mit entsprechenden Hardwareschaltungen, z. B. Fensterkomparatoren und Logikschaltung, ist ebenso möglich. An evaluation with appropriate hardware circuits, e.g. B. Window comparators and logic circuitry are also possible.

Zur Filterfunktion gegen Störeinflüsse sind ein Widerstand R10 und ein Kondensator C1 vorgesehen. There is a resistance to the filter function against interference R10 and a capacitor C1 are provided.

Im Falle einer Betätigung von mehreren Tastern T1 bis T8 besteht Exklusion der Taster mit dem höheren Zahlenwert, da deren Basis-Emitterstrecken durch inverse Polung gesperrt werden. Werden zum Beispiel die Taster T4, T5 und T6 betätigt, so erzeugt der Taster T4 am Ausgang die entsprechende Spannung. Diese liegt nämlich höher als jene an den Tastern T5 oder T6, so dass die Basis-Emitterstrecken der zugehörigen Transistoren V4, V5 invers gepolt werden und damit sperren, das heißt, der Taster T4 setzt sich gegenüber den Tastern T5, T6 durch. If several buttons T1 to T8 are actuated there is an exclusion of the buttons with the higher numerical value, because whose base-emitter paths are blocked by inverse polarity become. For example, if buttons T4, T5 and T6 are pressed, the button T4 generates the corresponding one at the output Tension. This is because it is higher than that of the T5 buttons or T6, so that the base-emitter paths of the associated Transistors V4, V5 are polarized inversely and thus block, that is, the button T4 sits opposite the buttons T5, T6 through.

Für eine einfachere Softwareimplementation sollten die Widerstände R1 bis R8 vorzugsweise gleiche Werte haben. For easier software implementation, the Resistors R1 to R8 preferably have the same values.

Ohne Temperaturkompensation könnten sich die Toleranzfelder, die den einzelnen Tastern T1 bis T8 zugeordnet sind, überschneiden, was Zweideutigkeit bedeuten würde. Es ist zur Temperaturkompensation deshalb ein Transistor V5 vorgesehen, der folgendermaßen wirkt:
Der Transistor V8 ist als Transistordiode geschaltet (Basis und Kollektor verbunden). Der Verstärkungsfaktor ist maximal, so dass auch bei niedrigen Strömen ein relativ hoher Spannungsfall entsteht (im Gegensatz zu einer normalen Halbleiterdiode bei einigen 10 µA immer noch ca. 0,5 V). Without temperature compensation, the tolerance fields assigned to the individual buttons T1 to T8 could overlap, which would mean ambiguity. A transistor V5 is therefore provided for temperature compensation, which acts as follows:
The transistor V8 is connected as a transistor diode (base and collector connected). The amplification factor is maximum, so that a relatively high voltage drop occurs even at low currents (in contrast to a normal semiconductor diode at some 10 µA still approx. 0.5 V).

Da die Transistoren V1 bis V7 in Emitterkopplung geschaltet sind, ist deren Verstärkungsfaktor ca. 1. Since the transistors V1 to V7 are connected in emitter coupling the gain factor is approx. 1.

Bei Betätigen eines der Taster T1 bis T8 fällt an der entsprechenden Basis-Emitterstrecke bei entsprechender Strombelastung ebenfalls eine Spannung von 0,5 V ab. When one of the buttons T1 to T8 is pressed, the corresponding base-emitter path with a corresponding one Current load also a voltage of 0.5 V from.

Unter Temperatureinfluss verändert sich der Spannungsfall am Transistor V8, aber auch an dem aktivierten Transistor V1 bis V7 in der gleichen Richtung. Am Ausgang gesehen sind die Effekte gegenläufig, derart, dass die Spannungsänderung am aktivierten Transistor V1 bis V7 durch die Spannungsänderung am Transistor V8 kompensiert wird. The voltage drop changes under the influence of temperature Transistor V8, but also on the activated transistor V1 to V7 in the same direction. They are seen at the exit Opposing effects, such that the voltage change on activated transistor V1 to V7 by the voltage change on Transistor V8 is compensated.

Der Transistor V8 sollte vom gleichen Typ sein wie die Transistoren V1 bis V7, vorzugsweise auch aus dem gleichen Fertigungslos. Transistor V8 should be of the same type as that Transistors V1 to V7, preferably also from the same Production lot.

Für beste thermische Kompensation sollten die Spannungsfälle am Transistor V8 und am aktivierten Transistor V1 bis V7 gleich sein. In der Praxis muss jedoch die Stromaufnahme der Schaltung bei Tasterbetätigung begrenzt werden, indem der Ausgangswiderstand R9 relativ hochohmig gewählt wird (die Belastung durch den A/D-Eingang eines anzuschließenden Prozessors ist in der Praxis zu vernachlässigen). Wegen des geringen Stromes wird der Spannungsfall an dem aktivierten Transistor V1 bis V7 geringer ausfallen (ca. 0,4 V sind realistisch). Für die Praxis sollten die Widerstände R1 bis R8 möglichst hochohmig ausgeführt werden, jedoch gibt es eine Begrenzung: Der Strom durch den Summenwiderstand der Widerstände R1 bis R8 sollte um Faktoren höher gewählt werden als der minimal notwendige Basisstrom für die noch sichere Sättigung des Transistors V7, um bei Betätigen des Tasters T8 einer zu hohen Verfälschung der vom Widerstandsteiler vorgegebenen Spannung vorzubeugen (über den Transistor V7 fließt der geringste Basisstrom). For best thermal compensation, the voltage drops at transistor V8 and at activated transistor V1 to V7 be equal. In practice, however, the current consumption of the Switching can be limited by pressing the button by the Output resistance R9 is chosen to be relatively high impedance (the Load through the A / D input of a to be connected Processor is negligible in practice). Because of the low current, the voltage drop on the activated Transistors V1 to V7 are smaller (approx. 0.4 V are realistic). In practice, the resistors R1 to R8 as high-resistance as possible, but there is one Limitation: The current through the total resistance of the Resistors R1 to R8 should be selected by factors higher than that minimum necessary base current for still safe saturation of the transistor V7 to one when the button T8 is pressed high falsification of the predetermined by the resistance divider Prevent voltage (the transistor flows through the V7 lowest base current).

Der Ausgangswiderstand R9 sollte hingegen möglichst niederohmig gewählt werden, ohne dass jedoch der Strombedarf der Auswerteschaltung zu hoch wird. The output resistor R9 should, however, if possible can be selected with low impedance, but without the power requirements of the Evaluation circuit is too high.

Für eine höhere Anzahl von Tastern müsste eine entsprechend hohe Auflösung des A/D-Wandlers gegeben sein. For a higher number of buttons, one would have to be corresponding high resolution of the A / D converter.

Eine verbesserte Schaltung zur Temperaturkompensation zeigt Fig. 2. Hier wird der Spannungsfall über dem Transistor V8 durch einen Widerstandsteiler, bestehend aus Widerständen R12 und R13, auf den Wert des Spannungsfalls über den Transistoren V1 bis V7 angeglichen. Dabei sollte der Strom durch die Widerstände R11, R12 um einige Faktoren höher gewählt werden als der Strom durch die Widerstände R1 bis R8. An improved circuit for temperature compensation is shown in FIG. 2. Here, the voltage drop across transistor V8 is matched to the value of the voltage drop across transistors V1 to V7 by a resistor divider consisting of resistors R12 and R13. The current through the resistors R11, R12 should be selected several factors higher than the current through the resistors R1 to R8.

Mit einem Prozessor als Auswerteschaltung kann ein automatischer Abgleich während eines Prüftests der Taster in der Fertigung erfolgen. Der Abgleich sollte bei einer bestimmten Raumtemperatur durchgeführt werden. Bei jeder Tasterbetätigung wird der entsprechende Spannungswert in einem nichtflüchtigen Speicher des Prozessors abgelegt. Die Software des Prozessors hält ein vorgegebenes Toleranzfeld bereit - vorzugsweise das gleiche für alle Taster. Das Toleranzfeld muss in diesem Fall nur noch den Rest-Temperaturgang umfassen, da Bauteiletoleranzen automatisch miterfasst werden. With a processor as an evaluation circuit, a automatic adjustment during a test test of the buttons in the Manufacturing done. The comparison should take place at a certain Room temperature. With everyone Pressing the button will change the corresponding voltage value in one non-volatile memory of the processor. The software of the Processor has a predefined tolerance range - preferably the same for all buttons. The tolerance zone must in this case only include the remaining temperature response, since Component tolerances are automatically recorded.

Bei der Funktion der Erkennungsschaltung wird der Spannungswert, der bei einer Tastenbetätigung entsteht, abgefragt und mit dem Toleranzfeld, in dem er zu liegen kommt, verglichen. Daraus ermittelt die Software die entsprechende Zuordnung. The function of the detection circuit is the Voltage value that arises when a button is pressed, queried and compared to the tolerance range in which it comes to lie. The software uses this to determine the corresponding assignment.

Claims

1. Analog button detection circuit, in which several buttons (T1 to T8) are connected to a common analog input of an evaluation circuit, characterized in that the connection points of a number corresponding to the number of buttons (T1 to T8) of resistors connected in series (R1 to R8) are each connected to the base of a transistor (V1 to V7), which on the collector side, together with the resistors (R1 to R8), are connected to a supply voltage (+ Vdd) and on the emitter side to the analog input of the evaluation circuit, whereby the buttons (T1 to T8) are each arranged in the base, collector or emitter line.

2. button detection circuit according to claim 1, because by characterized in that the evaluation circuit with a Processor with analog input works.

3. button detection circuit according to claim 1, characterized characterized that the evaluation circuit with parallel arranged window comparators works.

4. button detection circuit according to claim 1, by characterized that the evaluation circuit with an A / D Converter and a subsequent logic circuit works.

5. Push button detection circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that to the Resistors (R1 to R8) a transistor (V8) in diode circuit in Series is connected.

6. button detection circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resistors (R1 to R8) a resistance divider consisting of two resistors (R12, R13) is connected in series, on the one hand with the Collector and on the other hand with the emitter of a transistor (V8) is connected in a diode circuit.

7. Button detection circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that their exit with an RC element (R10, C1) is connected.

8. Push button detection circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that a button (T1) is directly connected to the supply voltage (+ Vdd).

9. button detection circuit according to claim 1, characterized characterized that they are a motion detector, in particular a radio motion detector, at least functionally assigned is.