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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Positionserfassungsgerät und eine
hierfür
ausgelegte Positionserfassungseinrichtung, und insbesondere auf
ein Positionserfassungsgerät,
das die Fähigkeit
besitzt, zwei oder mehr Positionszeigereinrichtungen gleichzeitig
zu erfassen.
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In
der US-PS 4 878 553 ist ein Positionserfassungsgerät offenbart,
das eine kabellose Positionszeigereinrichtung aufweist. In der Positionszeigereinrichtung
ist eine Resonanzschaltung mit einer vorbestimmten Resonanzfrequenz
eingebaut, die eine kabel- bzw. drahtlose Kommunikation zwischen
einem Tablett und der Positionszeigereinrichtung ermöglicht,
wobei durch elektromagnetische Induktion zwischen der Positionszeigereinrichtung
und dem Tablett eine Position angezeigt wird.
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In
der US-PS 5 466 896 ist eine Weiterentwicklung der Ausgestaltung
gemäß der US-PS
4 878 553 offenbart, bei der ein Positionserfassungsgerät vorgeschlagen
ist, bei dem eine Mehrzahl von Positionszeigereinrichtungen auf
dem gleichen Tablett gleichzeitig erfaßt werden, indem jeder Positionszeigereinrichtung eine
unterschiedliche bzw. eigene Resonanzfrequenz zugeordnet ist.
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Bei
dem in dem Stand der Technik offenbarten, herkömmlichen Positionserfassungsgerät kann die Mehrzahl
von Positionszeigereinrichtungen an dem gleichen Tablett allerdings
lediglich dann erfaßt
werden, wenn den Resonanzschaltungen bereits vorab unterschiedliche
Frequenzen zugeordnet werden, um hierdurch elektromagnetische Interferenzen
bzw. Störungen
zu vermeiden.
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Im
allgemeinen ist einem Benutzer jedoch nicht bewußt, welche Positionszeigereinrichtung
eine bestimmte Frequenz aufweist. Es kann daher der Fehler auftreten,
daß ein
Benutzer manchmal zwei Positionszeigereinrichtungen ergreift, die
die gleiche Frequenz aufweisen, und versucht, diese beiden Positionszeigereinrichtungen
gleichzeitig zu benutzen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Positionserfassungsgerät zu schaffen,
bei dem eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr Positionszeigereinrichtungen
auf bzw. an dem gleichen Tablett erfaßt werden kann, vorausgesetzt,
daß diese
Positionszeigereinrichtungen an bzw. zusammen mit dem Tablett betreibbar
sind.
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Diese
Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1, 5, 15 oder 25 genannten
Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Weiterhin
wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Erfassen von
zwei oder mehr Positionszeigereinrichtungen gemäß dem Patentanspruch 34 geschaffen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, eine Resonanzschaltung
in einer Positionszeigereinrichtung vorzusehen, die auf mindestens
zwei Frequenzen eingestellt werden kann. Zur Einstellung der Frequenz
der Resonanzschaltung auf einen dieser mindestens zwei Frequenzwerte
wird ein Befehlsignal von dem Tablett gesendet, das von der Positionszeigereinrichtung
zur Einstellung der Resonanzfrequenz empfangen wird.
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Mit
der Erfindung wird weiterhin eine Positionszeigereinrichtung geschaffen,
bei der die Resonanzschaltung im Inneren der Positionszeigereinrichtung
eingebaut ist und die eine vorbestimmte Resonanzfrequenz in dem
anfänglichen
Zustand aufweist, wobei die Resonanzfrequenz bei Empfang eines Befehlsignals, das
eine vorbestimmte Frequenz aufweist und in Form einer elektromagnetischen
Welle vorliegt, von dem Tablett in eine andere, vorbestimmte Frequenz
geändert
werden kann.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Positionserfassungsgerät geschaffen,
bei dem das Tablett eine elektromagnetische, einen binären Code
anzeigende oder darstellende Welle (Signal) aussendet, die zwei
Arten von kontinuierlichen Sendedauern bzw. Sendezeitspannen enthalten
kann, wobei die Positionszeigereinrichtung eine Mehrzahl von Sätzen aus
integrierenden Schaltungen (Integratoren) und Vergleichern enthält, die
die Dauer der induzierten, in der Resonanzschaltung erzeugten Spannung
in Abhängigkeit
von dem Spannungsschwellwert der Vergleicher und der Zeitkonstante
der integrierten Schaltungen erfassen und die erfaßte Dauer
in einen binären
Code umwandeln können,
wobei eine Änderung
der Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung in Abhängigkeit
von dem binären
Code durchführbar
ist.
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Selbst
wenn somit eine Mehrzahl von Positionszeigereinrichtungen mit dem
gleichen Aufbau auf einem Tablett angeordnet wird, wird jeder Positionszeigereinrichtung
ein Befehlssignal in Form eines binären Codes, das zur Einstellung
der Resonanzschaltung in jeder Positionszeigereinrichtung auf eine
andere Frequenz dient, zu jeder Positionszeigereinrichtung ausgesendet
werden, wobei der binäre
Code in der jeweiligen Positionszeigereinrichtung erfaßt wird
und zur Umschaltung der Resonanzfrequenz in Übereinstimmung mit dem erfaßten binären Code
dient.
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Als
Folge hiervon können
zwei oder mehr Positionszeigereinrichtungen mit dem gleichen Aufbau
auf dem Tablett angeordnet werden. Indem ein Befehlssignal zur Einstellung
der Resonanzschaltung in jeder Positionszeigereinrichtung auf eine
andere Frequenz gesendet wird, ist es somit möglich, die Positionszeigereinrichtungen
gleichzeitig zu erfassen oder abzufragen, ohne daß elektromagnetische
Interferenzen oder Störungen
zwischen den Positionszeigereinrichtungen auftreten.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung eines Tabletts,
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung eines ersten
Ausführungsbeispiels
einer Positionszeigereinrichtung,
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3 zeigt
eine Darstellung eines Schaltbilds bei dem ersten Ausführungsbeispiel
der Positionszeigereinrichtung,
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4 zeigt
ein Schaltbild eines analogen Schalters, der bei dem ersten, in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
eingesetzt werden kann,
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5(A) bis 5(N) zeigen
schematische Darstellungen der signalmäßigen Beziehung zwischen einem Tablett
und Positionszeigereinrichtungen bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
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6 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Betriebssteuerprogramms, das in einer Zentraleinheit
CPU 10 gespeichert ist,
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7 zeigt
eine Darstellung von Ausgangssignalverläufen, die Ausgangssignale an
solchen Punkten veranschaulichen, die in den 1 und 2 mit
dem Zeichen "x" markiert sind,
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8 zeigt
eine Darstellung von Ausgangssignalverläufen, die Ausgangssignale an
Punkten veranschaulichen, die in den 1 und 2 mit
dem Zeichen "x" angegeben sind,
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9 zeigt
eine Darstellung von Ausgangssignalverläufen, die Ausgangssignale an
Punkten veranschaulichen, die in 2 mit dem
Zeichen "x" bezeichnet sind,
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10 zeigt
ein schematisches Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Positionszeigereinrichtung,
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11 zeigt
eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung eines zweiten
Ausführungsbeispiels
einer Positionszeigereinrichtung, und
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12 zeigt
eine Darstellung von Ausgangssignalverläufen, die Ausgangssignale an
denjenigen Punkten veranschaulichen, die in 11 mit
dem Zeichen "x" bezeichnet sind.
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In 1 ist
ein Schaltungsaufbau eines Tabletts schematisch dargestellt, das
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Positionserfassungsgeräts
bildet. Gemäß 1 sind
40 Schleifenspulen X1 bis X40 entlang der Achse X angeordnet, wohingegen
40 Schleifenspulen Y1 bis Y40 entlang der Achse Y parallel zu der
Erfassungsrichtung angeordnet sind, wie dies in 1 gezeigt
ist.
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Die
Schleifenspulen sind mit einer Wählschaltung 2 verbunden,
die jeweilige Schleifenspulen auswählt. Die Wählschaltung 2 ist
mit einer Umschaltschaltung 3 zur Umschaltung zwischen
Sendebetrieb und Empfangsbetrieb verbunden, wobei die Empfangsseite
der Umschaltschaltung 3 mit einem Verstärker 5 verbunden ist,
der seinerseits mit einer Detektor- bzw. Erfassungsschaltung 6 verbunden
ist. Die Detektorschaltung 6 ist an ein Tiefpaßfilter 7 angeschlossen,
das mit einer Abtast- und Halteschaltung 8 verbunden ist,
die wiederum an eine Analog/Digital-Wandlerschaltung 9 (Schaltung
zur Umwandlung von analogen in digitale Signale) angeschlossen ist,
die ihrerseits wieder an eine zentrale Verarbeitungseinheit bzw.
Zentraleinheit CPU 10 angeschlossen ist.
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Die
Sendeseite der Umschaltschaltung 3 ist an einen Stromtreiber 11 angeschlossen,
dessen Eingangsanschluß mit
einem Frequenzumschalter 12 verbunden ist, der wiederum
mit Oszillatoren 13 und 14 verbunden ist. Jeder
Oszillator 13 und 14 erzeugt eine unterschiedliche
Frequenz. Der Schalter 12 ist imstande, entweder die von
dem Oszillator 13 erzeugte Frequenz f0 oder die von dem
Oszillator 14 erzeugte Frequenz f1 aus den elektromagnetischen
Signalen, die von dem Tablett gesendet oder zu dem Tablett zu übertragen sind,
in Abhängigkeit
von einem von der zentralen Verarbeitungseinheit 10 zugeführten Steuersignal
auszuwählen.
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Wie
im weiteren Text erläutert
wird, ist die Frequenz f0 so festgelegt, daß sie gleich groß ist wie
die Resonanzfrequenz der Positionszeigereinrichtung in deren Rücksetzmodus
(Reset-Modus), wohingegen die Frequenz f1 so eingestellt ist, daß sie gleich
der geänderten
Resonanzfrequenz ist, nachdem die Positionszeigereinrichtung ein
vorbestimmtes Befehlsignal empfangen hat. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 gibt
weiterhin andere Steuersignale an die Wählschaltung 2, die
Abtast- und Halteschaltung 8, die Analog/-Digital-Wandlerschaltung 9 und
an die Umschaltschaltung 3 ab.
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In 2 ist
schematisch der Schaltungsaufbau der in Übereinstimmung mit dem ersten
Ausführungsbeispiel
stehenden Positionszeigereinrichtung dargestellt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, bilden eine Spule 19 und
eine Kapazität 20 zusammen
eine Resonanzschaltung 21. Eine Kapazität 22 ist mit der Resonanzschaltung 21 über einen
Schalter 32 verbunden. Die Werte der Spule 19,
der Kapazität 20 und
der Kapazität 22 sind
in einer solchen Weise ausgewählt,
daß die
Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung 21 dann, wenn der
Schalter 32 ausgeschaltet ist, das heißt wenn der Rücksetzmodus
vorliegt, gleich f0 wird. Wenn der Schalter 32 eingeschaltet
ist, wird die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung gleich f1.
Die Resonanzschaltung 21 ist mit einer Spannungsquellenschaltung 24,
einer Detektorschaltung 25 und einer Detektorschaltung 26 verbunden.
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Die
Detektorschaltung 25 ist mit einer eine große Zeitkonstante
aufweisenden Integrierschaltung 27 verbunden, während die
Detektorschaltung 26 mit einer eine kleine Zeitkonstante
besitzenden Integrierschaltung verbunden ist. Die Integrierschaltung 27 ist
an einen Vergleicher 29 angeschlossen, während die
Integrierschaltung 28 an einen Vergleicher 30 angeschlossen
ist.
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Der
Vergleicher 29 ist mit einem Datenanschluß D einer
Zwischenspeicherschaltung 31 verbunden, während der
Vergleicher 30 mit dem Trigger- bzw. Übernahmeanschluß T der
Zwischenspeicherschaltung 31 verbunden ist. Der Ausgang
der Zwischenspeicherschaltung 31 ist an den Schalter 32 angeschlossen.
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Die
Integrierschaltung 28 und der Vergleicher 29 bilden
einen ersten Pfad 34, dessen Ausgangssignal an den Datenanschluß D der
Zwischenspeicherschaltung 31 angelegt wird und der so aufgebaut
ist, daß zwischen
der Zeitkonstante der Integrierschaltung 27 und dem Schwellwert
des Vergleichers 29 eine solche Beziehung vorliegt, daß das Ausgangssignal
dann erzeugt wird, wenn von dem in 1 gezeigten
Tablett eine elektromagnetische Welle bzw. ein elektromagnetisches
Signal mit einer ersten vorbestimmten Zeitdauer (bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
handelt es sich hierbei um eine Zeitdauer, die ausreichend länger ist
als 300 μs)
gesendet wird.
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Die
Integrierschaltung 28 und der Vergleicher 30 bilden
einen zweiten Pfad 35, der ein Ausgangssignal an den Triggeranschluß T der
Zwischenspeicherschaltung 31 abgibt und so ausgestaltet
ist, daß zwischen
der Zeitkonstante der Integrierschaltung und dem Schwellwert des
Vergleichers 30 eine solche Beziehung vorliegt, daß das Ausgangssignal
dann erzeugt wird, wenn ein elektromagnetisches Signal von dem Tablett
mit einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer gesendet wird, die kürzer ist
als die erste vorbestimmte Zeitdauer (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Zeitdauer, die ausreichend länger ist
als 100 μs). Der
erste und der zweite Pfad bilden eine der Eigenheiten der vorliegenden
Erfindung.
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Die
in 2 gezeigte Gestaltung ist in 3 in
größeren Einzelheiten
partiell dargestellt, wobei die in 3 verwendeten
Bezugszeichen identisch sind mit den in 2 verwendeten
Bezugszeichen und die gleichen Komponenten bezeichnen. Die Schaltung
ist derart aufgebaut, daß die
Zeitkonstante bzw. das Produkt C1R1 größer ist als die Zeitkonstante
bzw. das Produkt C2R2.
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4 zeigt
Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels
eines analogen Schalters 32. Wie in 4 gezeigt
ist, kann der analoge Schalter 32 zwei MOSFETs enthalten.
Dies ermöglicht
es, sowohl positive als auch negative Signale zu schalten. Vorzugsweise
weist der Schalter 32 den kleinstmöglichen Einschaltwiderstand (d.h.
Widerstand im eingeschalteten Zustand) auf, um hierdurch die Verluste
zu minimieren. Ferner nimmt der Schalter 32 vorzugsweise
den ausgeschalteten oder offenen Zustand an, wenn keine Spannung
angelegt wird.
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Im
folgenden wird die gleichzeitige Erfassung von zwei Positionszeigereinrichtungen,
die gemäß der Darstellung
in 2 aufgebaut sind, an dem gemäß der Darstellung in 1 ausgestalteten
Tablett erläutert. In
den 5A bis 5N ist
schematisch die Beziehung zwischen dem Tablett und den Positionszeigereinrichtungen
dargestellt, während
in 6 ein Ablaufdiagramm eines Betriebssteuerprogramms
dargestellt ist, das in der zentralen Verarbeitungseinheit 10 gespeichert
ist.
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In
der nachfolgenden Tabelle 1 ist die Beziehung zwischen den in den 5A bis 5N dargestellten
Abläufen
und Zuständen
und den in 6 dargestellten Schritten veranschaulicht.
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In
den 7, 8 und 9 sind Darstellungen
von Ausgangswellenformen gezeigt, die an denjenigen Punkten auftreten,
die in den 1 und 2 mit dem
Symbol "x" bezeichnet sind.
In diesen Darstellungen bezeichnet die Spulennummer eine ausgewählte Schleifenspule,
während
mit "T" die Sendedauer (Sendeperiode
von dem Positionserfassungsgerät)
bezeichnet ist und mit "R" eine Empfangsdauer
(Empfangsperiode des Positionserfassungsgeräts) bezeichnet ist.
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Zunächst wird
in einem Rücksetzmodus
(siehe 6) die Anzahl von Positionszeigereinrichtungen, die
an dem in 1 dargestellten Tablett angeordnet
sind, auf Null eingestellt, so daß N = 0 eingestellt wird (Schritt 40).
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Danach
wird eine Gesamtoberflächenabtastung
bzw. -abfragung (Schritte 42 bis 47) durchgeführt, um hierdurch
zu ermitteln, ob eine Positionszeigereinrichtung mit dem in 2 gezeigten
Aufbau an dem Tablett angeordnet ist oder nicht (Schritt 41).
Die Gesamtoberflächenabtastung
muß mit
der Frequenz f0 durchgeführt werden,
die die für
den Rücksetzmodus
(Reset-Modus) verwendete Frequenz der Positionszeigereinrichtung ist.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 sendet ein Steuersignal
aus, durch das der Frequenzänderungsumschalter 12 auf
diejenige Seite umgeschaltet wird, bei der er mit dem die Frequenz
f0 erzeugenden Oszillator 13 verbunden ist (Schritt 42).
Anschließend
wird eine Gesamtoberflächenabtastung
bzw. -abfragung in der Richtung der Achse X durchgeführt. Diese
Gesamtoberflächenabtastung
wird in der gleichen Weise wie bei einem herkömmlichen Positionsdetektor
ausgeführt.
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Bei
der Gesamtoberflächenabtastung
befiehlt die zentrale Verarbeitungseinheit 10 der Wählschaltung 2 die
Schleifenspule X1 auszuwählen,
schaltet die Umschaltschaltung (bzw. Umschalter) 3 auf
den Sendeanschluß T
um, und bewirkt somit die Zuführung
eines Signals mit der Frequenz f0 zu der Schleifenspule X1. Von der
Schleifenspule X1 wird somit ein elektromagnetisches Signal (elektromagnetische
Welle) mit der Frequenz f0(a) gesendet. Nachdem die zentrale Verarbeitungseinheit 10 das
Senden für
eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel T = 100 μs) ausgeführt hat,
schaltet die Wählschaltung 2 (oder
die zentrale Verarbeitungseinheit 10) die Umschaltschaltung 3 auf
die Empfangsseite R um, wobei weiterhin die Schleifenspule X1 beibehalten und
ausgewählt
bleibt, und empfängt
ein Signal von der Positionszeigereinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer
(zum Beispiel T = 100 μs).
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Der
vorstehend beschriebene Ablauf wird für jede Schleifenspule X1 bis
X40 in der Richtung der Achse X ausgeführt (Schritt 43).
Es wird diejenige Schleifenspule ermittelt, die ein oberhalb eines
vorbestimmten Pegels liegendes Signal aussendet (Schritt 44).
Falls bei dem Schritt 44 kein Signal oberhalb des vorbestimmten Pegels
ermittelt wird, wird hieraus geschlossen, daß keine Positionszeigereinrichtung
an dem Tablett vorhanden ist (5A). Der
Ablauf überspringt
dann die Schritte 45 bis 49 und kehrt zu dem Schritt 41 zurück, wonach
die Gesamtoberflächenabtastung
bezüglich
der Achse X (Schritte 43 und 44) solange wiederholt
wird, bis eine Positionszeigereinrichtung erfaßt wird.
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Falls
ein Signal, das oberhalb des vorbestimmten Pegels liegt, bei dem
Schritt 44 erfaßt
wird, wird hieraus geschlossen, daß eine Positionszeigereinrichtung
an dem Tablett vorhanden ist (5B), und
es wird dann die Gesamtoberflächenabtastung
bzw. -abfragung bezüglich
der Achse Y (Schritt 45) ausgeführt.
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Die
Gesamtoberflächenabtastung
bezüglich
der Achse Y wird in der gleichen Weise wie die Gesamtoberflächenabtastung
bezüglich
der Achse X durchgeführt.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 befiehlt der Wählschaltung 2,
die Schleifenspule Y1 auszuwählen,
verbindet die Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeanschluß T, und
bewirkt somit die Zuführung
eines Signals mit der Frequenz f0 zu der Schleifenspule Y1. Ein
elektromagnetisches Signal (elektromagnetische Welle) mit der Frequenz
f0(a) wird somit von der Sendespule Y1 ausgesendet.
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Nachdem
die zentrale Verarbeitungseinheit 10 das Aussenden für eine vorbestimmte
Zeitdauer (zum Beispiel für
T = 100 μs)
ausgeführt
hat, schaltet die Wählschaltung 2 (oder
die zentrale Verarbeitungseinheit 10), die Umschaltschaltung 3 auf
den Empfangsbetrieb um, wobei die Schleifenspule Y1 überwacht
wird, und empfängt
ein Signal von der Positionszeigereinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer
(zum Beispiel für
T = 100 μs).
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Der
vorstehend erläuterte
Ablauf wird für
jede Schleifenspule Y1 bis Y40 in der Richtung der Achse Y ausgeführt (Schritt 45),
wie dies in 8 dargestellt ist. Es wird eine
oder diejenige Schleifenspule erfaßt, die ein Signal aussendet,
das oberhalb eines vorbestimmten Pegels liegt (Schritt 46).
Falls bei dem Schritt 46 kein Signal oberhalb des vorbestimmten
Pegels erfaßt
wird, wird hieraus geschlossen, daß keine Positionszeigereinrichtung
an dem Tablett vorhanden ist. Der Ablauf kehrt dann zu dem Schritt 41 zurück und es
wird die Gesamtoberflächenabtastung
wiederholt (Schritt 43 bis 46). Falls ein oberhalb
des vorbestimmten Pegels liegendes Signal erfaßt wird, wird hieraus erkannt,
daß eine
Positions zeigereinrichtung an dem Tablett vorhanden ist. Der Ablauf
geht dann zu dem nächsten
Schritt 47 über.
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Falls
die Positionszeigereinrichtung, die bei dem Schritt 46 erfaßt worden
ist, die erste Positionszeigereinrichtung ist, wird ein Befehlsignal
an die Positionszeigereinrichtung gesendet, um hierdurch die Resonanzfrequenz
von f0 auf f1 umzuschalten, so daß die Positionszeigereinrichtung
nicht mit einer anderen Positionszeigereinrichtung in störende Wechselwirkung
tritt, die die für
den Rücksetzmodus
ausgewählte
Frequenz f0 aufweist (Schritt 47 und 48) (5C).
Die Anzahl N von Positionszeigereinrichtungen wird dann um 1 erhöht (Schritt 49).
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Wenn
der Vorgang der Gesamtoberflächenabtastung
ausgehend von dem Schritt 42 bis zu dem Schritt 49 abgeschlossen
ist, kehrt der Ablauf wieder zu dem Schritt 41 zurück.
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Bei
dem Schritt 41 hängt
die nachfolgende Verarbeitung davon ab, ob eine Positionszeigereinrichtung erfaßt worden
ist oder nicht. Falls keine Positionszeigereinrichtung erfaßt worden
ist (N = 0), wird der Vorgang der Gesamtoberflächenabtastung wiederholt (Schritt 42 bis 49).
Falls eine oder zwei Positionszeigereinrichtungen erfaßt worden
sind, werden die Positionserfassungsschritte 50 bis 52 für diejenige
Positionserfassungseinrichtung durchgeführt, deren Resonanzfrequenz
bei dem Schritt 48 auf den Wert f1 umgeschaltet worden ist.
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9 zeigt
eine Signaldarstellung bei jedem Segment: Es wird die Ausgabe eines
Befehls gesteuert, der zu der Positionszeigereinrichtung gesendet
wird und dieser die Umschaltung der Resonanzfrequenz von f0 auf
f1 befiehlt; die Frequenz wird auf den Wert f1 geändert; und
es wird die Koordinate erfaßt
(Schritt 48, Schritt 50, Schritt 51).
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Die
Darstellung in 9 zeigt ein Beispiel für den Schritt 43 und
den Schritt 45, bei denen die maximalen Signale von der
Schleifenspule X7 bzw. von der Schleifenspule Y5 erfaßt werden.
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Die
zentrale Verarbeitungseinheit 10 befiehlt der Wählschaltung 2,
die Schleifenspule X7 auszuwählen,
die am nächsten
bei der Positionszeigereinrichtung liegt, die Umschaltschaltung 3 mit
dem sendeseitigen Anschluß T
zu verbinden, und das Signal zu der Schleifenspule X7 mit der Frequenz
f0 zu speisen.
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In
diesem Zustand befiehlt die zentrale Verarbeitungseinheit 10 somit,
ein elektromagnetisches Signal (Welle a) mit der Frequenz f0 von
der Schleifenspule X7 zu der Positionszeigereinrichtung für die vorbestimmte Zeitdauer
(bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
liegt die Zeitdauer T bei 700 μs)
auszusenden.
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Aufgrund
dieses Vorgangs wird in der Resonanzschaltung 21 eine induzierte
Spannung (b) erzeugt, und es wird diese induzierte Spannung (b)
an die Spannungsquellenschaltung bzw. Spannungsschaltung 24, an
die Detektorschaltung 25 und an die Detektorschaltung 26 angelegt.
Die Detektorschaltungen 25 und 26 erzeugen jeweils
ein Detektorausgangssignal (f) bzw. ein Detektorausgangssignal (c).
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Aufgrund
des Detektorausgangssignals (c) wird durch die Integrierschaltung
des zweiten Pfads ein Ausgangssignal (d) und durch den Vergleicher
des zweiten Pfads ein Ausgangssignal (e) erzeugt, wie dies in 9 dargestellt
ist. Weiterhin wird von der Integrierschaltung des ersten Pfads
ein Ausgangssignal (g) und von dem Vergleicher des ersten Pfads
ein Ausgangssignal (h) abgegeben, wie dies in 9 gezeigt
ist.
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Hierbei
ist die zentrale Verarbeitungseinheit 10 auf eine Sendezeitdauer
von 700 μs
eingestellt, wobei die Ausgangssignale (e) und (h) der Vergleicher
während
dieser Sendezeitdauer beginnen.
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Wenn
die Sendezeitdauer von 700 μs
beendet ist, werden durch die Vergleicher abfallende Flanken in den
Ausgangssignalen (e) und (h) erzeugt. Bei dem Ausgangssignal (e),
das von dem die kleinere Zeitkonstante aufweisenden zweiten Pfad
abgegeben wird, tritt die abfallende Flanke zuerst auf, wobei die
Zwischenspeicherschaltung 31 einen hohen Pegel als Signal
(i) gleichzeitig mit dem Zeitpunkt der abfallenden Flanke des von
dem zweiten Pfad stammenden Ausgangssignals (e) abgibt.
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Wenn
der Schalter 32 durch das Signal (i) eingeschaltet wird,
wird die Kapazität 22 mit
der Resonanzschaltung 21 verbunden, und es ändert sich
die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung 21 somit von
f0 auf f1 (Schritt 48).
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Wenn
die Resonanzfrequenz der Positionszeigereinrichtung auf f1 geändert worden
ist, spricht die Positionszeigereinrichtung dann lediglich auf die
elektromagnetischen Signale mit der Frequenz f1 an. Aus diesem Grund
gibt die zentrale Verarbeitungseinheit 10 ein Steuersignal
an den Schalter 12 ab, um hierdurch von der Frequenz f0
auf die Frequenz f1 umzuschalten, damit der Koordinatenwert der
Positionszeigereinrichtung dann kontinuierlich erhalten werden kann
(Schritt 50).
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Die
zentrale Verarbeitungseinheit 10 befiehlt der Wählschaltung 2,
die Schleifenspule X7 auszuwählen,
die am nächsten
bei der Positionszeigereinrichtung liegt, und befiehlt weiterhin,
die Umschaltschaltung 3 nun mit dem für den Sendebetrieb vorgesehenen
Anschluß T
zu verbinden. Die Schleifenspule X7 sendet dann ein elektromagnetisches
Signal mit der Frequenz f1(a) zu der Positionszeigereinrichtung.
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Als
Folge hiervon wird in der Resonanzschaltung 21 der Positionszeigereinrichtung
eine induzierte Spannung (b) induziert, wobei diese induzierte Spannung
(b) an die Detektorschaltungen 25 und 26 angelegt wird.
Die Detektorschaltungen 25 und 26 erzeugen jeweils
Detektorausgangssignale (f) und (c). Hierbei ist durch die zentrale
Verarbeitungseinheit 10 eine Sendezeitdauer von T = 100 μs bezeichnet,
so daß von
dem zweiten Pfad 35 kein Ausgangssignal (e) abgegeben wird
und somit das Ausgangssignal (i) der Zwischenspeicherschaltung 31 nicht
geändert
wird. Die Resonanzschaltung 21 behält daher die Resonanzfrequenz
f1 bei.
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Nach
dem Ablauf der Sendezeitdauer von 100 μs befiehlt die zentrale Verarbeitungseinheit 10 der Wählschaltung 2,
die Schleifenspule X5 auszuwählen,
und befiehlt weiterhin der Umschaltschaltung 3, auf den für den Empfangsbetrieb
dienenden Anschluß R
umzuschalten. In diesem Empfangsbetrieb für die Schleifenspule X5 erzeugt
und ermittelt das Tablett ein Empfangssignal in der gleichen Weise
und mit dem gleichen Betriebsablauf, wie er zuvor bei dem bereits
erläuterten
Schritt 43 geschildert worden ist.
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Die
teilweise Abtastung (partielle Abtastung oder Abfragung) wird, wie
in 9 dargestellt wird, dadurch bewirkt, daß die Schleifenspule
X7 während
der Sendezeit ausgewählt
wird, und daß die
Schleifenspulen X6, X7, X8 und X9 sequentiell während der Empfangszeit ausgewählt werden
(Schritt 51).
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Im
Anschluß an
die partielle Abtastung in der Richtung der Achse X wird eine partielle
Abtastung in der Richtung der Achse Y durchgeführt, wie es in 9 dargestellt
ist. Anders ausgedrückt,
wird die Schleifenspule Y5 während
der Sendezeit ausgewählt,
und es werden während
der Empfangszeitdauer die Schleifenspulen Y3, Y4, Y5, Y6 und Y7
ausgewählt,
um hierdurch eine partielle Abtastung in der Richtung der Achse
Y in der gleichen Weise wie bei der partiellen Abtastung in der
Richtung der Achse X auszuführen
(Schritt 51).
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Die
Position der Positionszeigereinrichtung in der Richtung der Achse
X wird anhand der Empfangssignalpegel der fünf Schleifenspulen ermittelt,
die um die Schleifenspule X7 herum, mit dieser als Zentrum, angeordnet
sind. Die Position der Positionszeigereinrichtung in der Richtung
der Achse Y wird anhand der Empfangssignalpegel der fünf Schleifenspulen
ermittelt, die um die als Mitte dienende Schleifenspule Y5 herum
angeordnet sind (Schritt 51) (5D).
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In
einem Fall, bei dem der Empfangssignalpegel den vorbestimmten Wert
nicht erreicht hat, wird daraus geschlossen, daß die Positionszeigereinrichtung
von der Tablettoberfläche
entfernt worden ist (Schritt 52), und es wird die Anzahl
N von Positionszeigereinrichtun gen um 1 verringert (Schritt 54).
Falls keine weitere Positionszeigereinrichtung vorhanden ist, nimmt
N den Wert 0 an, woraufhin der Betriebsablauf zu dem Schritt 41 zurückkehrt,
um hierdurch die vorstehend bereits erläuterte Gesamtoberflächenabtastung
durchzuführen (Schritt 55).
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Wenn
der Signalpegel bei dem Schritt 52 bei oder oberhalb des
vorbestimmten Pegels liegt, wird die Gesamtoberflächenabtastung
mit der Frequenz f0 durchgeführt,
um zu ermitteln, ob eine weitere Positionszeigereinrichtung neu
an dem Tablett angeordnet worden ist (5E). Zu
diesem Zweck wird die Steuerung der bzw. durch die zentrale Verarbeitungseinheit 10 zu
dem Schritt 42 zurückgebracht.
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Nachfolgend
wird der Fall der Gesamtoberflächenabtastung
beschrieben, der dann durchgeführt
wird, wenn eine Positionszeigereinrichtung, die auf die Frequenz
f1 eingestellt ist, an dem Tablett angeordnet ist, und wenn versucht
wird, zu erfassen, ob eine weitere Positionszeigereinrichtung neu
an dem Tablett angeordnet worden ist oder nicht.
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Die
Gesamtoberflächenabtastung
muß unter
Verwendung der Frequenz f0, die die Rücksetzfrequenz bzw. normale
Vorgabefrequenz einer Positionszeigereinrichtung ist, durchgeführt werden,
weshalb zunächst ein
Steuersignal von der zentralen Verarbeitungseinheit 10 erzeugt
wird, durch das der Umschalter 12 auf diejenige Seite umgeschaltet
wird, bei der er mit dem die Frequenz f0 erzeugenden Oszillator 13 verbunden
ist (Schritt 42).
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Nachfolgend
wird eine Gesamtoberflächenabtastung
für die
Achse X sowie eine Gesamtoberflächenabtastung
für die
Achse Y durchgeführt,
wie bereits vorstehend erläutert
(Schritt 43 bis 46). Wenn während dieser gesamten Oberflächenabtastungen
kein Signal oberhalb des vorbestimmten Pegels ermittelt wird, wird
dies so eingestuft bzw. ausgewertet, daß keine Positionszeigereinrichtung
an der Tablettoberfläche
vorhanden ist, wobei der Betriebsablauf, das heißt die Steuerung durch die
zentrale Verarbeitungseinheit 10, zu dem Schritt 41 zurückkehrt,
um wiederholt eine Koordinatenerfassung für die Positionszeiger einrichtung durchzuführen, deren
Frequenz bereits auf den Wert f1 eingestellt worden ist (Schritt 41 bis 51).
-
Falls
ein oberhalb des vorbestimmten Pegels während dieser Gesamtoberflächenabtastungen
ermittelt wird (Schritte 43 bis 46), wird hieraus
geschlossen, daß eine
zweite Positionszeigereinrichtung an der Tablettoberfläche vorhanden
ist (5F). In diesem Fall ist es notwendig, für diese
zweite Positionszeigereinrichtung eine partielle Abtastung durchzuführen, wobei
die Frequenz bei dem Wert f0 gehalten wird. Der Schritt 48 wird
daher übersprungen
und es wird die Anzahl N der Positionszeigereinrichtungen auf den
Wert N = 2 erhöht
(Schritte 47 bis 49).
-
Aufgrund
des vorstehend erläuterten
Ablaufs sind somit zwei Positionszeigereinrichtungen erkannt worden,
von denen eine bei der Frequenz f0 und die andere bei der Frequenz
f1 betreibbar ist. Diese beiden Einrichtungen haben sich voneinander
unterscheidende Frequenzen und sind somit frei von wechselseitigen Interferenzen
bzw. Störungen,
so daß es
möglich
ist, zwei Koordinatenpositionen zu erfassen. Wenn diese beiden Positionszeigereinrichtungen
an dem Tablett angeordnet sind, führt die zentrale Verarbeitungseinheit 10 die
Verarbeitungsschritte 50 bis 60 wiederholt durch,
um hierdurch die Koordinatenpositionen der beiden Positionszeigereinrichtungen
kontinuierlich zu erfassen (5G).
-
Für die erste
Positionszeigereinrichtung, die auf die Frequenz f1 eingestellt
ist, wird der durch die Schritte 50 bis 52 veranschaulichte
Ablauf durchgeführt.
In diesem Fall ist die Positionszeigereinrichtung bereits auf die
Frequenz f1 eingestellt, so daß der
vorstehend bereits erläuterte
partielle Abtastvorgang, unter Ausschluß der in 9 gezeigten
Sendezeitdauer von 700 μs,
jeweils fünf
Mal für
die Achse X bzw. für
die Achse Y bei der Frequenz f1 für eine Sendezeitdauer von 100 μs wiederholt
wird, um hierdurch die Koordinate zu ermitteln.
-
Für die zweite
Positionszeigereinrichtung, die auf die Frequenz f0 eingestellt
ist, wird ein durch die Schritte 56 bis 58 veranschaulichter
Vorgang ausgeführt.
Die Koordinate wird hierbei unter Ausschluß der in 9 gezeigten
Sendezeitdauer von 700 μs
dadurch erfaßt,
daß die
teilweise Abtastung (partielle Abtastung) fünf Mal für die Achse X bzw. für die Achse
Y bei der Frequenz f0 für
die Sendezeitdauer von 100 μs
wiederholt ausgeführt
wird.
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Während der
Schritte 50 bis 60, bei denen die Koordinaten
der beiden Positionszeigereinrichtungen, die bei den Frequenzen
f1 und f0 betreibbar sind, abwechselnd erfaßt werden, wird dann, wenn
bei dem Schritt 52 beurteilt worden ist, daß die bei
der Frequenz f1 betreibbare Positionszeigereinrichtung weggenommen worden
ist (5I), die Resonanzfrequenz der verbleibenden Positionszeigereinrichtung,
die bei der Frequenz f0 betreibbar ist, bei dem Schritt 61 von
f0 auf f1 geändert
(5J und 5K), um
hierdurch eine Störung
zu vermeiden, die auftreten könnte,
wenn eine weitere Positionszeigereinrichtung, die auf die Rücksetzfrequenz bzw.
normale Vorgabefrequenz von f0 eingestellt ist, erneut auf die Tablettoberfläche aufgebracht
wird (5M). Dieser Schritt 61 wird
in der gleichen Weise wie der vorstehend erläuterte Schritt 48 ausgeführt.
-
Wie
vorstehend angegeben, ist es bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
selbst dann, wenn zwei Positionszeigereinrichtungen mit derselben
Ausgestaltung bzw. dergleichen Konfiguration auf dem Tablett angeordnet
sind, möglich,
die beiden bezeichneten Positionen zu erfassen, ohne daß störende Wechselwirkungen
auftreten, was dadurch erreicht wird, daß die Resonanzfrequenz einer
der Positionszeigereinrichtungen durch ein von dem Tablett ausgesandtes
Signal geändert
wird. Weiterhin können
auch aus einer Vielzahl von Positionszeigereinrichtungen zwei beliebige
Positionszeigereinrichtungen in beliebiger Kombination gleichzeitig
benutzt werden.
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In
den 10 und 11 ist
eine Positionszeigereinrichtung dargestellt, die in Übereinstimmung
mit einem zweiten Ausführungsbeispiel
steht. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel
sendet das Tablett ein Steuersignal zu der Positionszeigereinrichtung
in Form eines binären
Codes. Eine Resonanzfrequenz einer in der Positionszeigereinrichtung
befindlichen Resonanzschaltung wird geändert, wenn der erfaßte binäre Code einen
vorbestimmten Wert besitzt. Die Positionszeigereinrichtung gibt
eine Schaltinformation in Abhängigkeit von
einer Betätigung
oder einer Betriebsweise der Positionszeigereinrichtung oder einen
Identifikationscode (ID-Code), der in der Positionszeigereinrichtung
eingestellt ist, in einem Fall zurück, bei dem der erfaßte binäre Code
nicht der gleiche ist wie der vorbestimmte Wert.
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Das
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
eingesetzte Tablett kann das gleiche Tablett wie das in 1 gezeigte
sein, wobei sich jedoch der Ablauf des Betriebssteuerprogramms,
das in der zentralen Verarbeitungseinheit 10 gespeichert
ist, gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
geringfügig
unterscheidet. Genauer gesagt unterscheidet sich die Methode des
Aussendens eines Befehls zur Änderung
der Resonanzfrequenz von dem Wert f0 zu dem Wert f1 zu der Positionszeigereinrichtung
bei dem Schritt 48 und dem Schritt 61.
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In 12 ist
ein Signalverlauf an Abschnitten gezeigt, die in 11 mit
den Symbolen "x" bezeichnet sind,
der dann auftritt, wenn ein Befehl zur Änderung der Resonanzfrequenz
von dem Wert f0 auf den Wert f1 empfangen wird. Die Änderung
der Resonanzfrequenz in der Positionszeigereinrichtung wird unter
Bezugnahme auf die 11 und 12 nachstehend
erläutert.
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Gemäß 11 bilden
eine Spule 68 und eine Kapazität 69 eine Resonanzschaltung 70.
Ein Schalter 71 verbindet eine Kapazität 72 mit der Resonanzschaltung 70.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
kann der Schalter 71 gemäß der Darstellung in 4 aufgebaut
sein. Der Schalter 71 und die Kapazität 72 ändern die Resonanzfrequenz
von dem Wert f0 auf den Wert f1 in der gleichen Weise wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel.
In dem Rücksetzmodus
ist der Schalter 71 geöffnet,
so daß die
Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung 70 bei dem Wert
f0 liegt. Die Werte der Spule 68 und der Kapazitäten 69 und 72 sind
so ausgewählt, daß erreicht
wird, daß sich
die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung 70 auf den Wert
f1 ändert,
wenn der Schalter 71 geschlossen ist.
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Ein
Schalter 73 ist mit den beiden Enden der Resonanzschaltung 70 verbunden.
Durch die Steuerung des Schalters 73 ist es der Positionszeigereinrichtung
möglich,
eine Schaltinformation in Abhängigkeit
von einer Betriebsweise oder einer Betätigung der Positionszeigereinrichtung,
oder einen Identifikationscode, der in der Positionszeigereinrichtung
eingestellt ist, zu dem Tablett als ein das Vorhandensein oder fehlende
Vorhandensein darstellendes Signal zurückzusenden. Die Resonanzschaltung 70 ist
mit einer Spannungsquellenschaltung 74 zur Erzeugung einer
Spannung verbunden. Die Resonanzschaltung 70 ist weiterhin
an eine Detektorschaltung angeschlossen, die aus einem Vergleicher 78 und
einer ersten Integrierschaltung besteht, die eine Diode 75,
einen Widerstand 76 (R1) und eine Kapazität 77 (C1)
enthält.
Das Ausgangssignal des Vergleichers 78 spiegelt das Ergebnis
der Erfassung bzw. Überprüfung wieder,
ob der Wert des Signals b, das in der Resonanzschaltung 70 induziert
worden ist, oberhalb des vorbestimmten Pegels liegt oder nicht.
Wenn ein elektromagnetisches Signal intermittierend gesendet wird,
wie es in 12 mit der Wellenform a gezeigt
ist, behält
ein Signal (c) einen hohen Pegel entsprechend der Sendezeitdauer
bei.
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Die
Zeitkonstante der ersten Integrierschaltung, die einen Widerstand 76 (R1)
und eine Kapazität 77 (C1)
aufweist, ist so eingestellt, daß von dem Vergleicher 78 ein
Ausgangssignal erzeugt wird, wenn eine elektromagnetische Welle
von dem Tablett kontinuierlich für
eine vorbestimmte Zeitdauer bzw. für mehr als die vorbestimmte
Zeitdauer ausgesendet wird (ungefähr 50 μs bei diesem Ausführungsbeispiel).
-
Der
Ausgang des Vergleichers 78 ist weiterhin mit einer zweiten
und dritten Integrierschaltung, die unterschiedliche Zeitkonstanten
besitzen, einem Takteingangsanschluß einer Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 85 und
dem Takteingangsanschluß eines
Flip-Flops 90 verbunden. Die zweite Integrierschaltung
weist einen Widerstand 79 (R2) und eine Kapazität 80 (C2)
sowie einen hiermit verbundenen Vergleicher 81 auf, wobei
der Ausgang des Vergleichers 81 mit dem Datenanschluß der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 85 verbunden
ist. Die dritte Integrierschaltung weist einen Widerstand 82 (R3)
und eine Kapazität 83 (C3)
sowie einen hiermit verbundenen Vergleicher 84 auf, wobei
der Ausgang des Vergleichers 84 an den Rücksetzanschluß R der
Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 85 und an den Takteingangsanschluß für eine Zwischenspeicherung
seitens eines Dekodierers 86 angeschlossen ist.
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Die
Zeitkonstante der zweiten Integrierschaltung, die den Widerstand 79 (R2)
und die Kapazität 80 (C2)
aufweist, ist ausreichend größer als
die Zeitkonstante der ersten Integrierschaltung und ist derart eingestellt,
daß durch
den Vergleicher 81 ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn
ein elektromagnetisches Signal von dem Tablett kontinuierlich für eine vorbestimmte
Zeitdauer oder mehr als diese vorbestimmte Zeitdauer (ungefähr 150 μs bei diesem
Ausführungsbeispiel)
ausgesetzt wird.
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Die
Zeitkonstante der dritten Integrierschaltung, die den Widerstand 82 (R3)
und die Kapazität 83 (C3) aufweist,
ist ausreichend größer als
die Zeitkonstante der zweiten Integrierschaltung und ist derart
eingestellt, daß von
dem Vergleicher 84 ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn
eine elektromagnetische Welle (elektromagnetisches Signal) von dem
Tablett kontinuierlich für
eine vorbestimmte Zeitdauer (350 μs
bei diesem Ausführungsbeispiel)
gesendet wird.
-
Die
Sendezeitdauer des Sendevorgangs seitens des Tabletts wird durch
die in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaute erste, zweite
und dritte Integrierschaltung und den jeweiligen Vergleicher erfaßt. Die
Sendezeitdauer wird dann durch die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 85 in
Form eines binären
Codes mit 2 Bit reproduziert.
-
Die
beiden Bitausgangsanschlüsse
QA und QB der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 85 sind
jeweils an die Eingangsanschlüsse
A bzw. B des Dekodierers 86 angeschlossen, wobei der Dekodierer 86 das
dekodierte, aus den Eingangswerten an den Eingangsanschlüssen A und
B für die
beiden Bits erzielte Ergebnis zum Zeitpunkt der abfallenden Flanke
des Zwischenspeichertakts (Signal e) an den Anschlüssen bzw.
in Form der Signale Q0, Q1, Q2 und Q3 abgibt.
-
Wenn
das Eingangssignal für
den Dekodierer 86 (B, A) gleich (0, 0) ist, nimmt lediglich
der Ausgang Q0 den hohen Pegel an. Falls das Eingangssignal gleich
(0, 1) ist, nimmt lediglich der Ausgang Q1 den hohen Pegel an; falls
das Eingangssignal gleich (1, 0) ist, gelangt lediglich der Ausgang
Q2 auf hohen Pegel; und wenn das Eingangssignal gleich (1, 1) ist,
nimmt lediglich der Ausgang Q3 hohen Pegel an.
-
Jedes
der Ausgangssignale an den jeweiligen Ausgangsanschlüssen Q0,
Q1, Q2 und Q3 des Dekodierers 86 wird zu einem Steuersignal
zur Steuerung eines Betriebs in Abhängigkeit von dem entsprechenden, 2
Bit aufweisenden Code.
-
Wenn
von dem Tablett ein Steuerbefehl mit dem Wert (0, 0) gesendet wird,
wird am Ausgangs Q0 ein Signal gemäß dem Signal (h) erzeugt. Dieses
Signal (h) wird an den Rücksetzanschluß R der
Parallel/Seriell-Wandlerschaltung 87 angelegt, wobei die
Parallel/-Seriell-Wandlerschaltung 87 arbeitet,
wenn das Signal (h) auf hohen Pegel übergeht.
-
Die
Parallel/Seriell-Wandlerschaltung 87 sendet sequentiell
digitale Daten SW1, SW2, SW3 und SW4, die die Betriebsinformation
der Positionzeigereinrichtung darstellen, bei jedem Zeitpunkt der
ansteigenden Flanke des Taktsignals (m). Auf diese Weise wird die
Resonanzschaltung 70 über
den Schalter 73 gesteuert, und es werden die Betätigungen
bzw. die Erzeugung von SW1, SW2, SW3 und SW4 in dem Tablett als
das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Signals erfaßt.
-
Das
Taktsignal (m) wird mit einer konstanten Impulsbreite (ungefähr 100 μs bei dem
aktuellen Ausführungsbeispiel)
durch eine bekannte monostabile Multivibratorschaltung (Monoflop)
erzeugt, die ein Flip-Flop 90, einen Widerstand 91 und
eine Kapazität 92 enthält.
-
Dies
stellt einen Aufbau zur kontinuierlichen Steuerung des Schalters 73 bis
zu dem Abschluß der
Aussendung der elektromagnetischen Welle von dem Tablett dar, wobei
allerdings die Signale (b) und (c) sofort beseitigt werden, wenn
bei der Resonanzschaltung ein Kurzschluß durch den Schalter 73 hervorgerufen
wird.
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Wenn
von dem Tablett ein Steuerbefehl (0, 1) gesendet wird, wird am Ausgang
Q1 ein Signal (i) abgegeben. Dieses Signal (i) wird an den Rücksetzanschluß R eines
seriellen Festwertspeichers (ROM) 88 angelegt, wobei der
serielle Festwertspeicher 88 seinen Betrieb beginnt, wenn
das Signal (i) auf den hohen Pegel übergeht. Der serielle Festwertspeicher 88 überträgt einen
oder mehrere Identifikationscode, die für die Positionszeigereinrichtung
spezifisch ist/sind und bereits vorab in dem seriellen Festwertspeicher 88 eingeschrieben
ist sind, sequentiell bei jedem Zeitpunkt der ansteigenden Flanke
des Taktsignals (m). Auf der Seite des Tabletts werden diese Identifikationscode
als das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Signals erfaßt.
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Wenn
ein Steuerbefehl (1, 0) von dem Tablett gesendet wird, wird am Ausgang
Q2 das Signal (j) erzeugt. Dieses Signal (j) wird an den Takteingangsanschluß des Flip-Flops 89 angelegt,
wobei das Flip-Flop 89 ein Signal mit hohem Pegel zum Zeitpunkt
der ansteigenden Flanke des Signals (j) ausgibt. Aufgrund dieses Ausgangssignals
(l) wird die Kapazität 72 mit
der Resonanzschaltung 70 über den Schalter 71 verbunden,
was dazu führt,
daß sich
die Resonanzfrequenz auf den Wert f1 ändert.
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Wenn
von dem Tablett ein Steuerbefehl (1, 1) gesendet wird, wird am Ausgang
Q3 ein Signal (k) abgegeben. Dieses Signal (k) wird an den Rücksetzanschluß R des
Flip-Flops 89 angelegt, wobei das Flip-Flop 89 zum
Zeitpunkt der ansteigenden Flanke des Signals (k) einen niedrigen
Pegel abgibt, bzw. auf diesen niedrigen Pegel wechselt. Auf diese
Weise wird die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung 70 wieder
zu dem Wert f0 zurückgebracht.
Dieser Steuerbefehl (1, 1) ist bei dem aktuellen Ausführungsbeispiel
nicht unbedingt notwendig, wobei jedoch eine Positionszeigereinrichtung,
deren Frequenz durch Empfang eines Befehls (1, 0) von dem Tablett
auf den Wert f1 geändert
worden ist, wieder auf den Wert f0 durch Empfang des Befehls (1, 1)
zurückgebracht
werden kann. Wenn die Positionszeigereinrichtung von der Oberfläche des
Tabletts weggenommen wird, wird die Frequenz der Positionzeigereinrichtung
ebenfalls auf den Wert f0 zurückgebracht.
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Gemäß 12 werden
die digitalen Codes durch die Sendezeitdauern der Sendevorgänge des
Tabletts ausgedrückt,
wobei eine Betriebsweise vorgesehen ist, bei der die Resonanzfrequenz
der Positionszeigereinrichtung von dem Wert f0 auf den Wert f1 geändert wird,
wenn der Steuerbefehl (1, 0) empfangen wird.
-
Die
zentrale Verarbeitungseinheit 10 ermöglicht einen Sendevorgang und
Empfangsvorgang zwischen der Positionszeigereinrichtung und dem
Tablett in der folgenden Weise: Sendedauer T = 200 μs, Empfangdauer
R = 200 μs;
Sendedauer T = 100 μs,
Empfangsdauer R = 100 μs;
Sendedauer T = 600 μs,
Empfangsdauer R = 100 μs
(12).
-
Die
zentrale Verarbeitungseinheit 10 wählt die am nächsten bei
der Positionszeigereinrichtung liegende Schleifenspule (X7 bei diesem
Beispiel) durch die Wählschaltung 2 aus,
schaltet die Umschaltschaltung 3 auf den für den Sendebetrieb
vorgesehenen Anschluß T
um und bewirkt das Aussenden eines elektromagnetischen Signals (a)
zu der Positionszeigereinrichtung für eine Zeitdauer von T = 200 μs.
-
Auf
diese Weise wird eine induzierte Spannung (b) in der Resonanzschaltung 70 erzeugt.
Diese Sendedauer T = 200 μs
ist ausreichend länger
als die Zeitkonstante der zweiten Integrierschaltung, so daß die Ausgangssignale
der Vergleicher 78 und 81 aufgrund dieses Sendevorgangs
anzuwachsen beginnen. Wenn die Sendedauer T = 200 μs verstrichen
ist, schaltet die zentrale Verarbeitungseinheit 10 die
Umschaltschaltung 3 auf den für den Empfangsbetrieb vorgesehenen
Anschluß R
um und beendet das Aussenden der elektromagnetischen Welle bzw.
wartet auf den Empfang der elektromagnetischen Welle für die Zeitdauer
von R = 200 μs.
-
Während dieser
Zeitdauer ändern
sich die Ausgangssignale der Vergleicher 78 und 81 auf
den niedrigen Pegel, wobei das Ausgangssignal des Vergleichers 78 zuerst
die abfallende Flanke ausbildet, wonach dann bei dem Ausgangssignal
des Vergleichers 81 die abfallende Flanke auftritt.
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Bei
der abfallenden Flanke des Vergleichers 78 wird der Ausgangswert
des Vergleichers 81 in die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 85 eingespeist.
Auf diese Weise werden die Signale (g) und (f) für den Dekodierer 86 zu "0" bzw. zu "1".
-
Die
zentrale Verarbeitungseinheit 10 bewirkt dann die Aussendung
eines elektromagnetischen Signals für die Zeitdauer von T = 100 μs. Hierdurch
wird in der Resonanzschaltung 70 eine induzierte Spannung
(b) erzeugt. Diese Sendedauer T = 100 μs ist ausreichend kürzer als
die Zeitkonstante der zweiten Integrierschaltung und ausreichend
länger
als die Zeitkonstante der ersten Integrierschaltung. Durch diesen
Sendevorgang mit der Sendedauer T = 100 μs ergibt sich somit der Effekt,
daß das
Ausgangssignal des Vergleichers 78 anzuwachsen beginnt,
wohingegen das Ausgangssignal des Vergleichers 81 bei dem
niedrigen Pegel bleibt.
-
Nach
der Sendedauer T = 100 μs
schaltet die Zentraleinheit 10 die Umschaltschaltung 3 auf
den für den
Empfangsbetrieb vorgesehenen Anschluß R um und beendet die Aussendung
der elektromagnetischen Welle für
die Zeitdauer R = 100 μs.
-
Während dieser
Zeitdauer ändert
sich das Ausgangssignal des Vergleichers 78 auf den niedrigen
Pegel und es tritt der Ausgangswert "0" des
Vergleichers 81 an der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 85 auf.
Zur gleichen Zeit tritt der Wert "1",
der während
des vorhergehenden Sendens/Empfangs für 200 μs aufgenommen wurde, als das
Signal (g) auf, so daß die
Signale (g) und (f) für
den Dekodierer 86 zu "1" bzw. zu "0" werden.
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Die
zentrale Verarbeitungseinheit sendet dann ein elektromagnetisches
Signal zu der Positionszeigereinrichtung für die Sendedauer T = 600 μs, um hierdurch
diese Daten "1" und "0" in das Steuersignal umzuwandeln. Diese
Sendedauer T = 600 μs
ist ausreichend länger
als die Zeitkonstante der dritten Integrierschaltung, so daß die Ausgangssignale
der Vergleicher 78, 81 und 84 aufgrund
dieses Sendevorgangs mit der Sendedauer T = 600 μs jeweils anzuwachsen beginnen,
wie es in der Darstellung bei (c), (d) und (e) gezeigt ist.
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Nach
der Sendedauer T = 600 μs
schaltet die zentrale Verarbeitungseinheit 10 die Umschaltschaltung 3 auf
den für
den Empfangsbetrieb vorgesehenen Anschluß R um und beendet die Aussendung
der elektromagnetischen Welle für
die Zeitdauer R = 100 μs.
Während
dieser Zeitdauer tritt in allen Ausgangssignalen der Vergleicher 78, 81 und 84,
die jeweils bei (c), (d) und (e) gezeigt sind, die nachlaufende
Flanke (abfallende Flanke) auf, wobei die von der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 85 abgegebenen
Daten (1, 0) aufgrund der abfallenden Flanke des Signals (e) in
den Dekodierer 86 übernommen
werden, wobei lediglich der Ausgang Q2, der die Daten (1, 0) veranschaulicht,
auf hohen Pegel wechselt und das Signal (j) hohen Pegel annimmt.
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Aufgrund
der ansteigenden Flanke des Signals (j) nimmt das Ausgangssignal
(l) des Flip-Flops 89 hohen
Pegel an. Wenn das Signal (l) hohen Pegel annimmt, wird die Resonanzfrequenz
der Resonanzschaltung 70 von dem Wert f0 auf den Wert f1
geändert.
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Der
Zweck der Einführung
einer Diode parallel zu dem Widerstand 82 besteht darin,
die Resonanzfrequenz sofort umzuschalten, wenn bei dem Signal (c)
die nachlaufende Flanke (abfallende Flanke) auftritt. Dies wird
dadurch erreicht, daß die
abfallende Flanke des Signals (e) erzeugt wird, sobald das Signal
(c) die abfallende Flanke zeigt. Diese Diode ist optional.
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Mit
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
können
in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel zwei beliebige,
an dem in 1 gezeigten Tablett angeordnete
Positionszeigereinrichtungen aus einer Mehrzahl von Positionzeigereinrichtungen
in Übereinstimmung
mit dem in 6 gezeigten Ablaufdiagramm erfaßt werden.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sendet das Tablett einen binären
Code zu der Positionszeigereinrichtung, wodurch es möglich ist,
die Frequenz umzuschalten, und die Betätigungsinformation bezüglich eines
Schalters oder einen Identifikationscode, der für jede Positionszeigereinrichtung
spezifisch ist, zu erfassen.
-
Anders
ausgedrückt
bedeutet dies, daß es
möglich
ist, die notwendige Information zu erhalten, indem ein vorbestimmter
Code von dem Tablett zum Zeitpunkt der Erfassung der Koordinaten
bei den Schritten 51 oder 57 in 6 gesendet
wird.
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Wenn
die zentrale Verarbeitungseinheit 10 gemäß 12 den
Sende/Empfangs-Vorgang zwischen der Positionszeigereinrichtung und
dem Tablett in der folgenden Weise durchführt: Sendedauer T = 100 μs, Empfangdauer
R = 100 μs;
Sendedauer T = 100 μs,
Empfangsdauer R = 100 μs;
Sendedauer T = 600 μs,
Empfangsdauer R = 100 μs,
und den Code (0, 0) mit Hilfe der vier sich hieran anschließenden Sende/Empfangs-Frequenzen
sendet, wird jeweils die Betätigungsinformation
der Schalter 1, 2, 3 und 4 auf
der Seite des Tabletts erfaßt
werden.
-
Wenn
der Schalter ausgeschaltet ist, wird ein Signal auf der Seite des
Tabletts erfaßt;
wenn der Schalter eingeschaltet ist, wird kein Signal auf der Seite
des Tabletts erfaßt.
Es ist auch akzeptabel, weitere Betätigungsinformationen für die bzw.
von der Positionszeigereinrichtung als nur die Schaltdaten zu übertragen, nämlich zum
Beispiel eine digitale, aus einer analogen Information umgewandelte
Stiftdruckinformation.
-
Wenn
die zentrale Verarbeitungseinheit 10 einen Sende/Empfangs-Vorgang
zwischen der Positionszeigereinrichtung und dem Tablett in der folgenden
Weise bewirkt: Sendedauer T = 100 μs, Empfangsdauer R = 100 μs; Sendedauer
T = 200 μs,
Empfangsdauer R = 200 μs;
Sendedauer T = 600 μs,
Empfangsdauer R = 100 μs,
und den Code (0, 1) überträgt, werden
bei dem sich hieran anschließenden
Sende/Empfangs-Vorgang Daten, die in dem seriellen Festwertspeicher 88 eingeschrieben
sind, jeweils ein Bit für
ein Bit aufeinanderfolgend erfaßt.
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Wenn
somit, anders ausgedrückt,
die Daten gleich "0" sind, wird ein Signal
auf der Seite des Tabletts erfaßt,
und wenn die Daten gleich "1" sind, wird kein
Signal auf der Seite des Tabletts erfaßt.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist ein Beispiel gezeigt, bei dem unter Verwendung der beiden Frequenzen
f0 und f1 zwei beliebige Positionszeigereinrichtungen aus einer
Mehrzahl von Positionszeigereinrichtungen gleichzeitig an dem gleichen
Tablett erfaßt
werden können.
Wenn dem Tablett die Fähigkeit verliehen
wird, eine größere Anzahl
von Frequenzen durch Befehle einzustellen, können auch drei oder mehr Positionszeigereinrichtungen
gleichzeitig erfaßt
werden. Als Beispiel könnten
somit bei dem ersten Ausführungsbeispiel
eine dritte Kapazität
und ein zweiter Schalter parallel zu der Resonanzschaltung 21 hinzugefügt werden.
Die dritte Kapazität
kann den gleichen oder einen anderen Kapazitätswert wie die Kapazität 22 aufweisen.
-
Das
beschriebene Positionserfassungsgerät ist somit imstande, eine
beliebige Kombination aus Positionszeigereinrichtungen gleichzeitig
zu erfassen, so daß ein
benutzerfreundliches Gerät
geschaffen ist. Die Resonanzfrequenz einer in den Positionszeigereinrichtungen
enthaltenen Resonanzschaltung läßt sich
durch ein von einem Tablett ausgesandtes Befehlssignal einstellen,
so daß mehrere,
an dem Tablett angeordnete Positionszeigereinrichtungen auf unterschiedlichen
Frequenzen eingestellt werden können
und somit elektromagnetische Störungen
oder Wechselwirkungen zwischen den an dem Tablett befindlichen Positionszeigereinrichtungen
unterdrückt
werden können.
Damit ist eine gleichzeitige Erfassung möglich.