DE1549570A1

DE1549570A1 - Schaltung fuer eine kontaktlose Tastatur,vorzugsweise fuer elektronische Rechenmaschinen

Info

Publication number: DE1549570A1
Application number: DE19671549570
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl-Ing Gentemann; Lehmann N J Prof Dr-Ing Habil; Kurt Dipl-Ing Urban
Original assignee: Elektronische Rechenmaschinen Wissenschaftlicher Industriebetrieb VEB
Current assignee: Elektronische Rechenmaschinen Wissenschaftlicher Industriebetrieb VEB
Priority date: 1967-04-03
Filing date: 1967-04-03
Publication date: 1971-03-04
Also published as: NL6705136A; GB1185676A

Description

Schaltung für eine kontaktlos·. Tastatur, vorzugsweise für elektronische Rechenmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Schaltung fUr eine kontdctlose Tastatur, welche Vorzugsweise in elektronischen Rechenmaschinen , besonders in Tischrechnern» verwendet werden kann· Jedoch kann ihr Einsatz auch bei anderen elektrischen und elektronischen Geräten vorteilhaft sein» bei denen durch Tastendruck ein elektrisches oder elektronisches Signal erzeugt werden aoll.

PUr kontaktlose Tastaturen sind mehrere Lösungen gefunden worden· So ist eino Anordnung bekannt geworden, bei der «ine Grundkapazitöt und eine Glimmlampe in Reihe an ein· Wechselspannun^squelle geochol tet sind« Durch die Wirkung der ^M Pinger kapazität" des Bedienenden wird die GrundkapazitMt vergrößert, und dl· Glimmlampe zündet· Das Licht der Qlinmlaxnp· fällt auf ein liohtempfindllehes Kleraent, wolchog einen Translator ■touert. Uthroro eoloher Anordnungen können ru

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einer Tastatur mit Speicherung zusami:»engeechaltet worden (Elektronik, München (1966) 3, 5. 74). Weiterhin iat eine Anordnung bekannt, bei der Kaltkathodenröhren durch kapazitive Beeinflussung gesteuert werden· Hierbei werden die Kaltkathodenröhren durch Annäherung eines geerdeten Körpers an einen leitenden Belag des Röhrenkolbens oder eine mit der entsprechenden Elektrode der Röhre verbundene Platte stromdurchlässig gemacht.(DAS 1 220 176). Mehrere derartige Röhren können zu einer Tastatur zusarninengeachaltet werden.

äs ist auch bekannt, durch den Tastendruck eine Kodier scheibe au drehen (DAS 1 084 947) und dadurch einen Lichtstrahl, der auf eine Fotozelle wirkt, in Impulse zu zerlegen.
Das kodierte Signal liegt dann am Auegang In Seriendarstellung vor. Mehrere solcher Kodier-Bchelben können auf einer Achse angeordnet werden und gemeinsam auf eine Fotoselle wirken. Darüber hinaus aind noch kontaktlose Binzelaohalter bekannt geworden, deren Wirkung auf der mechanischen Veränderung eines magnetischen Kreises beruht (DAS 1 030 069)· oder darauf, daß die Leitfähigkeit von magnetfeidempfindliohen Halbleitern durch da· Hagnetfeld eines Permanentmagneten beeinflußt wird (DA3 1 074 647)·

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Die icontaktlosen kapazitiven Tasten mit Speicherung benötigen für jede Taste zwei Verstärker, zunächst die Kombination Glimmlampe - /oto widerst an J und danach, vom -Fotowiderstand gesteuert, eine Transistorverstärkerstufe. Erst dann kann, eine Kodiereinrichtung angesteuert werden. Am Ausgang der Kodiereinrichtung steht die Ziffer in ParalIeIdarsteilung bereit und kann erst danach ·-■ in einer geringeren Anzahl von Kanälen als am Eingang weiterverarbeitet.werden. Da die "Fingerkapazita^rt individuell sehr verschieden iet, ergeben sich Schwierigkeiten, wenn das Gerät von verschiedenen Pereonen mit stark unterschiedlichem Zustand der Fingerkuppen bedient wird· Durch die "Fingerkapazität" kann die Einrichtung störende Hochfrequenzenergie abstrahlen· Der Aufwand für eine komplette Tastatur ist recht groß.

Die weiter bekannten mechanisch gesteuerten, nichtmechanischen Schalter für Gleich- oder Wechselspannung könnten genauso wie die oben beschriebene Anordnung «u Tastaturen susaaraengβoohaltet werden, jedoch steigt der Aufwand, besondere der umfangreichen elektronlachen Einrichtung linear Bit der Anzahl der Tasten« Auch hiev kann das Signal erat nach einer Zwiachenveratärkung kodiert werden·

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Diese Einrichtungen sind als Einzeltasten vorteil haft gegenüber Kontekten, bei einer Anordnung zu Tastaturen ist jedoch der Aufwand zu groß, so daß sie für elektronische Rechner, besondere Tischrechner, nicht eingesetzt werden· Weiterhin ist besonders für Tischrechner eine sehr gerinne Bauhöhe der Tastatur notwendig. Diese Forderung kann nur erfüllt werden, wenn zur" Bedienung ein geringer Tastenhub notwendig ist und die Tastenelemente selbst eine geringe Höhe haben. Die bekannten Einrichtungen auf der Grundlage von Kaltkathodenröhre^ magnetfeldempfindlichen Halbleitern, sättigungsgeschalteten Tranefluxoren oder rotierenden Kodierscheiben haben diese Eigenschaft nicht·

Zweok der Erfindung let ee, die aufgeführten Mängel bekannter Tastaturen au beseitigen. Insbesondere soll die Tastatur keine störende, elektromagnetische Energie abstrahlen, sie soll in der Ausführung robust, zuverlässig und war* tunsθarm sein, gegebenenfalls jedoch ein· leichte Wartung zulassen·

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Der Erfindung lie^t die Aufgabe zugrunde, eine kontek tloae Tastatur zu scharfen, bei der die eingegebene Information unmittelbar nach den Tastenelementen ohne vorherige Verstärkung in beliebigen üblichen Kode umgesetzt wird· Die Information soll am Ausgang der Tastatur in Parallel· darstellung vorlioäen_t Darüber hinaus soll di· Bauhöhe der Tastatur möglichat niedrig gehalten werden.

Die Tastenelemente selbst sollen nicht berührungsempfindlich sein, sondern zur Betätigung soll ein kleiner fingerdruck aufgebracht werden·

v/ird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere Taotepannungeteilor von einer SpannungsquelIe gespeist werden und die Spannungeteiler Über Entkoppeln und Kodier β inri di tungen mit ▼erstarkenden Elementen verbunden sind« Das Teil-▼orhüItnie der Tastepannungstoller ist <uittols 71ngerdruck veränderbar. Die Itatkoppel- und Ko* diereinrichtung besteht z» B* aus einer Diodenkombination und legt die entsprechend dem TeilvorhUltnis deo Tastepannungsteilers veränderte Amplitude der Spannung an dm Atngong verstärkender Siebente, s. B, Traneiotortn. Die Traneletortn sind im ¹Wtauetand nichtleitend, sie werden durch die von Tftstspftnnungstellev vtrurmonte Spannungs-

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änderung leitend, Α.Ή Ausgang der Transistoren steht eine entsprechend dem angewandten Kode verschlüsselte Dualziffer in Paralleldarateilung bereit. Es ist zweckmäßig, neben den für die Zifferndarstellung notwendigen, einen oder mehrere zusätzliche Traneistoren vorzusehen, die über Dioden ra.lt einigen oder allen Taatsnannunsstellern verbunden sind, jedoch erst bei einem stärkeren ... Tastendruck ansprechen als die übrigen Transistoren, Das hierbei entstehende besondere Signal kann zur Fertigmeldung der Tastatur an den Rechner und für den Bedienenden zur Anzeige des Zustandes - Taste betätigt - benutzt werden.

Der Testkondensator ist zweckmäßigerweise so aufgebaut» daß sich zwisohen den Kondensatorplatten, von denen eine beweglich angeordnet ist, ein mehrschichtiges Dielektrikum, bestehend aus einem festen Dielektrikum mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante, einem plastisch-elastischen Dielektrikum mit möglichst hoher relativer Dielektrizitätskonstante und einem Luftspalt, befindet·

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, eine oder beide Kondeneatorplatten aus einem leitenden nioht festen s· B. plastischen, elastischen oder ähnlichen Material herzustellen oder dieses Material auf die dem Dielektrikum lugewandte Seit« der bewegliehen Kondensatorplatte aufzubringen und leitend mit dieser su verbinden·

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Mit der erfindungsgeaiäßen Tastatur kann am Ausgang der verstärkenden i&lemente ein Schal t-Bpannunp*ehub in der Größenordnung von bei· spielsweise 10 V erreicht werden. Die Schaltleistung ist in weiten Grenzen wählbar. Die Erfindung bringt folgende technisch-ökonomische und technische Vorteile: Der Aufwand für mechanische sowie elektrische und elektronische Bauelemente wird gegenüber den bekannt gewordenen kontaktlosen Tastaturen wesentlich verringert. Die Tastatur kann in einer äußerst flachen Form ausgeführt werden und kann, da sie völlig metallisch umkleidet werden kann, keine andere elektrische und elektronische Gerät· störende elektromagnetische Energie abstrahlen· Durch die sofort nach den TastSpannungsteilern mögliche Kodierung kann sich auch bei ungünstigen Kodes die Anzahl der zur Verstärkung notwendigen Bauelemente am Auegang der Schaltung wesentlich verringern. Es let beispielsweise möglich, Übliche Oerraanium-Dioden und -Transistoren mit durchschnittlichen Eigenschaften und Kennwerten einzusetzen. Die Anordnung der Taetenelemente kann eo günstig gewählt werden, daS bei Fehlern In diesen Elementen, s. B. mechanischen Beschädigungen, nur das fehlerhafte Element selbst, nicht aber die gesamte Tastatur gewechselt werden muß·

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Die Tastatur kann durch zusätzliche Taatkondeneatoren und/oder durch Erweiterung und Verhinderung dee Kodeo variiert worden. ü.:an kann die Bedienungeseite der Tastatur so glinstig ausbilden, daß eine Beschädigung schwer möglich ist. Die gesamte Tastatur, Mechanik sowie Elektronik, kann mit sehr geringera Aufwand gefertigt werden.

Die Erfindung eoll nachstehend an einem Ausführ ungsbeiepiel naher erläutert werden. In der Zeichnung zeigern
Pig. 1i eine Schaltung der Tastatur, Pig, 2i den Aufbau des Testkondensator·

Die Hochfrequensapannungequelle 1 speiet alt einer Frequene von ca· 1 VRz die Taatepannungsteiler, bestehend aus einem Testkondensator 2 und einea Ohmschen Widerstand J* Dia Taeteponaujag*» telltr werden duroh Diodenkombinationen, κ. Β. bestehend aus den Dioden 4| 5, entkoppelt· Den Eingängen der verstärkenden Bauel einen te, z· B. den Eingängen der verstärkenden Bauelemente 7» 8, wird eine gleichgerichtete Spannung zugeführt· Zur Quittung der Spannung sind dl« Basiekondeneatoren 11 vorgesehen* Die eingegeben· Information wird vtrechlüeeelt, «· B« Im Dreiexseft-Kod·, lndeei alt «liier ^Taste ein oder eehrer·

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verstärkende Bauelemente, β. B. mit der Taste 6 die verstärkenden Bauelemente 7| 8, gesteuert werden. Wird keine ^λ&βϊθ gedrückt, eo sind die Kapazitäten der Tastkondeneatoren so klein, daß die nachfolgenden verstärkenden Bauelemente nichtleitend sind. Wird z„ B. die Taste 6 betätigt, bo vergrößert aich die Kapazität des Tastkondensators 2,und die Spannung am Ohmechen Widerstand 3 vorgröflert sich. Dieser Spannungsanstieg wird Über die Dioden 41 5 den verstärkenden Bauelementen 7| θ zugeführt und bewirkt, daß diese verstärkenden Bauelemente leitend werden· Bei gedrückter Taste 6 steht an den Ausgängen der verstärkenden Bauelemente 7| 8j 9r 10 entsprechend dem Dreiexzeß-Kode die Dualziffer OOLL in Paralleldarstellung. Die jeder Taste zugeordnete Entkoppel- und Kodier* einrichtung ist im dargestellten Ausführungebslepiel eo $esohaltet, daß stete eine Verschlüsselung im Drelexeeß-Kode erfolgt. Neben den In PIg. 1 dargestellten Tier verstärkenden Bauelementen, dl· ftlr dl« kodierte, parallele Darstellung der Ziffer Im Drel«s«s0-Xode notwendig sind, kann ein f nftes ▼erstarkendes Bauelement vorgeaehe; werden. Dieses verstUrkende Bauelement ist mit den Taetapannungsteilorn verbunden und wird bei Bttsti^ung einer Taete in gleicher Weiee ge steuert, wie die veratllrktnden'Bauelemente der

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TetradenauQp;änp;e. La ist ,Igdoch Voreor-re getroffen, ?.· B. durch Anlegen einer entsprechender. Vorspannung, daß dieeos verstärkende Bauelement ir. jede.v. Falle erst bei einem stärkeren Tactendruck leitend wird als die anderen verstärkenden Bauelemente, Dieser zusätzliche Signalauegang kann den angeschlossenen Rechner die Ferti^meldung der Tastatur geben. Außerdem kann daraus ein für den Benutzer wichtige· optisches, akustisches oder mechanisches Signal ab* geleitet werden. Letzteres kann jedoch auch durch entsprechende Mittel ir. den einzelnen Tasten erzeugt v/erden. Statt der als entkoppelnde Bauelemente beispielsweise angeführten Dioden 4; 5 und der In Fig. 1 als verstärkende Bauelemente 7{ 8j 9| beispielsweise angeführten Traneistoren können aueh entsprechende Fes tkurpereohal tkr eise od. a*. verwendet werden. Der in Fig. 2 dargestellte Testkondensator ist so aufgebaut, daß die Kapazität durch Pingerdruck mindestens im Verhältnis 1 t bis 1 ι 100 variiert wird. Der Tastkondensator besteht aus zwei Kondensatorplatten 15 und 16· Die

-. . · - ■·.- '·' .'!■; ^;" _fas -^; ' " ν »^., -■:■ Kondensatorplatte 16 ist als dünne Metallraerabran

/ V- · -.-- ■' . - ■ t»%.-■■ . ■ '.'■.,. ausgeführt, so daß sie durch FUagerdruck bewegt

% ■■*.■■:-^' m - .-ns :,-'-fkfl V..- " ^! ■- .- -- ^: '■' ■·■" ■ ■ werden kann. Zwischen den Kondensatorplatten be-

findet sieh ein mehrschichtiges Dielektrikum.

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Jiin Dielektrika·., bsstei.t ζ, B. au a eine=·.: Plättchen

r hochdielekti'ischer BarixTititanatkerru.iik 1? mit der relativen Dielektriaitiitakons taate L^q^ ^ 10000 und hat eine Dicke von weniger als 1 ;r.n und einen Durchmesser von ca. -15-mm. üine v/eitere dielektrische Schicht besteht aus dorn Glyzerinfil:.i 13 mit der relativen Dielektrizitätskonstante £_rQl «s50 und ist auf der nicht mit Metall beschichteten Deck- · fläche des Bariumtitanatplättchens 12 und/oder auf der diesem Plättchen zugewandten Seite der Kondensator plat te 16 als wenige juzi starker Film aufgetragen. Er dient besonders dazu, auch bei ungleichmäßigem Fin^erdruck und bei vorhandener Oberflächenrauhigkeit des Bariumtitanatplättchens 12 und der beweglichen Kondensator platte 16 eine große Xapa-i zitütsvariation zu erreichen· Der Luftspalt 14 hat» wenn der Tastkondensator nicht betätigt ist, ein· . Dicke von ca. ISO^om oder mehr· Die als dünne Metallraembran ausgebildete Kondensatorplatte 16 hat eine Dicke von ca. 50 /üb· Durch Pingerdruck wird der Luftspalt 14 beseitigt oder wesentlich verringert· Dadurch erhöht eich die Kapazität des Kondensators von ca» 10 pF auf ca· 1 nP. Um trotz eventueller Oberflächenrauhigkeiten oder ungleichmäßigen Fingerdrucks eine möglichst innige Berührung der Kondeneatorplatte 16 mit dem Bariumtitanetplättehen 12 su gewährleisten, können z. B. beide Kondensator-

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platten 15; 16 aus einem leitendon, plastischtlattIschen oder ähnlichen Hatθrial bestehen, oder ein solches Material 17 kann auf der Innenseite der beweglichen Kondenaatorplatte 16 aufgebracht urd. leitend mit dieser rcrbunderi sein· Die Kondeneatorplatte 16 kann auch als beweglich angeordnetes Metallstück mit mindestens einer planen, dem Bariuratitanatkera^ikpiattchen 12 zugewandten Oberfläche ausgebildet sein.

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Claims

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Patentansp.'U ehe»

1, Schaltungsanordnung fur eine Tastatur, insbesondere Eingabetastatur für elektronische Rechenmaschinen, gekennzeichnet durch mitteis Finrerdi'uclc kontaktlos eine variable Auoßan^ospannun;* erzeu ende Tastele.vionto, die passive elektrische bauteile enthalten und zwischen eine Spannun'βουβίΐβ und eine Ent koppel- und ■> Kodiereinrichtung mit anechließenden verstärkenden Elementen geschaltet sind.
2. Schaltung fUr eine kontaktlose Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere verstärkende Bauelemente über Entkoppelelemente mit allen Tastenelementen verbunden sind und erst später bei stärkerem Pingerdruck als die Übrigen verstärkenden Bauelemente ansprechen und daß dadurch ein besonderes Signal entsteht·
3. Schaltung für eine kontaktlose Tastatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gikennzeichnet, daß Mittel zur Signalisierung des Zusttndes - fast· betätigt - vorgesehen sind, wobei diese Mittel auch meohanisch in dis Tastenelemente eingebaut sein können.

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