DE19803627A1 - Extrem flache Drucktaste und Tastatur - Google Patents

Description

Drucktasten und Tastaturen sind allgemein bekannt. Drucktasten werden zur Um­ wandlung von Fingerdrücken in elektrische Signale verwendet.

Die Drucktasten bestehen hauptsächlich aus einem Teil auf den der Betätigungs­ druck ausgeübt wird, aus dem zweiten Teil, der diesen Druck weiterleitet und dem dritten Teil, dem Wandler in ein elektrisches Signal. Der Wandler kann ein elektri­ scher Kontakt aus metallischen Leitermaterial sein. Es werden auch induktive und kapazitive Wandler oder Kraftsensoren auf Basis von Dehnungsmeßstreifen einge­ setzt. Weiterhin kann Druck bekanntermaßen durch den Piezo-Effekt in ein elektri­ sches Signal umgewandelt werden.

Bei herkömmlichen Tastaturen kommen u. a. vergoldete Edelstahlkontakte zur An­ wendung. Auf jeden Fall sind bewegliche Konstruktionsteile nötig.

Nachteilig ist bei den vorgenannten Wandlern, daß sie zur Produktion einen hohen Material- und Zeitaufwand erfordern. Ferner erfordern sie eine zum Teil aufwendige elektronische Beschaltung. Es sind geringe elektrische Ströme um ein vielfaches zu verstärken. Bei metallischen Kontakten ist - bei Einsatz in der Schwachstromtechnik - von Nachteil, daß für jeden Kontakt eine Entprellung erforderlich ist. Die vorgegebe­ ne Betätigungskraft variiert stark und ist nicht einstellbar. Der Widerstand der elektri­ schen Kontakte ist sehr niedrig, es sind u. U. Maßnahmen zur Strombegrenzung er­ forderlich. Eine flache Bauweise ist nur mit erheblichem Aufwand zu realisieren. Eine analoge Auswertung der Betätigungskräfte je Taste ist unmöglich.

Soll z. B. mit der Rücktaste einer Computertastatur eine Reihenfolge von Buchstaben oder Zeichen einer vorangegangene Eingabe gelöscht werden, muß dies durch ein­ zelnes Betätigen der Rücktaste erfolgen. Eine Dauerbetätigung der Rücktaste löscht mehrere Zeichen in einem Durchgang. Die Geschwindigkeit der Löschung ist im Pro­ gramm festgelegt und nicht ohne weiteres zu beeinflussen. Vorgenanntes gilt sinn­ gemäß, wenn lediglich der Cursor irgendwo in einer Zeichenfolge positioniert werden soll. Oftmals ist ein genaues Treffen der gewünschte Position nicht möglich, eine Nachkorrektur unumgänglich, unbequem und zeitaufwendig. Meistens versucht der Anwender sich durch Tippen der Taste an die Position heran zu "tasten".

Die extrem flache analoge Drucktaste erlaubt fernerhin einen Einsatz in der Gebäude und Sachsicherung. Hier ist an eine Nutzung zur Überwachung von Türen und Fen­ stern oder von Sachen gedacht.

Im Gegensatz zu kontaktbehafteten Schaltern, wie z. B. Reedkontakte oder End­ schaltern, ist der Montageaufwand sehr gering. Die extrem flache analoge Drucktaste ist kaum sichtbar, sie kann einfach im Tür- oder Fensterrahmen angeordnet sein. Beim Öffnen der Türe oder des Fensters wird die Taste entlastet, der sofort abneh­ mende Druck über die Widerstandsänderung gemessen und ausgewertet.

Das gleiche Verfahren erlaubt z. B. die Überwachung der Schließung eines Schlos­ ses. Der Schloßriegel drückt nach Betätigung auf die extrem flache analoge Druckta­ ste, die ordnungsgemäße Schließung ist feststellbar.

Wird ein Gegenstand, z. B. ein Schrank oder Tresor auf die extrem flache analoge Drucktaste gestellt, führt ein Anheben desselben sofort zur Alarmauslösung. Diese Überwachung ist wegen ihrer flachen Bauweise praktisch unsichtbar. Sie kann auch in ein Möbel eingebaut werden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt einen Taster und eine Tastatur mit analog auswertbaren Tasten ohne Kontakte und ohne bewegliche Teile zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird zum Aufbau eines extrem flachen Tasters und einer entspre­ chend flachen Tastatur ein oder mehrere druckabhängige Widerstände wunschge­ mäß einzeln oder gemeinsam angeordnet. In einer relativ einfachen Schaltung wer­ den die beim Betätigen der Taste oder Tastatur sich je nach Einwirkungsdruck än­ dernden Widerstände erfaßt, ausgewertet und in einem Rechnerprogramm oder ei­ ner elektronischen Schaltung wunschgemäß in nutzbare Signale umgesetzt.

Die in Folie eingebetteten, ca. 1/10 mm flachen, druckabhängigen Widerstände kön­ nen ohne weitere mechanische Maßnahme genutzt werden. Ein direkter Fingerdruck auf den Widerstand ändert sofort die elektrischen Werte. Analog zur Höhe des aus­ geübten Druckes ist auch die Änderung des Widerstandes.

Die Widerstandswerte sind hochohmig und die Widerstandsänderungen bewegen sich je nach Stärke der Druckeinwirkung zwischen Kiloohm und Megaohm. Daher ist eine analoge Auswertung leicht durchführbar und sinnvoll nutzbar. Die Beschaltung kommt z. B. gegenüber Dehnungsmeßstreifen mit weniger Bauteilen aus. Dies be­ dingt geringeren Platzbedarf und geringere Wärmeentwicklung. Der Stromverbrauch ist - bedingt durch die Hochohmigkeit und weniger Bauteile - niedrig, schont die Be­ triebskosten und evt. eingesetzte Batterien.

Ein leichter Druck auf die Taste läßt einen gewünschten Ablauf langsam erfolgen, verstärkter Druck erhöht das Ablauftempo. Bei Annäherung an die gewünschte Posi­ tion oder den gewünschte Wert kann mittels Nachlassen des Druckes die Ablaufge­ schwindigkeit verringert werden. Ein genaues Positionieren oder Einstellen ist leicht zu bewerkstelligen.

Werden zwei oder mehrere der Widerstände mechanisch hintereinander angeordnet, kann bei geringsten Baumaßen eine hoher Redundanz erreicht werden. Diese Maß­ nahme eignet sich besonders für sicherheitsrelevante Funktionen, wie sie z. B. in der Luftfahrt erforderlich sind.

Die auf den druckabhängigen Widerstand auszuübende Kraft kann direkt von einem Finger oder über eine zusätzliche Mechanik erfolgen. So sind z. B. handelsübliche Tasten als Übertrager der Fingerkraft einsetzbar, es kann eine gewohnte Tastatur aufgebaut werden.

Claims (4)

1. Extrem flache analoge Drucktaste und Tastatur, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere folienförmige, biegsame, druckabhängige Widerstände beliebi­ ger geometrischer Form und Anordnung direkt durch eine menschliche Kraft, z. B. einen Fingerdruck- einen mechanischen Druck oder über einen mechanischen Übertrager betätigt und die analog zur ausgeübten Druckhöhe entstehende Wi­ derstandsänderung gemessen, ausgewertet und zur analogen Funktionsaus­ übung eingesetzt wird. Digitale Funktionen sind nach einer Analog-Digitalwand­ lung nutzbar.

2. Extrem flache analoge Drucktaste und Tastatur nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die individuelle Höhe der Druckausübung auf eine analoge Drucktaste oder Tastatur als personentypisches, biometrisches Merkmal erfaßbar und zur Identifizierung einer Person nutzbar ist.

3. Extrem flache analoge Drucktaste und Tastatur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch mechanische Anordnung zwei oder mehre­ rer Folienwiderstände hintereinander bei geringsten Maßen eine hohe Redun­ danz erreichbar ist.

4. Extrem flache analoge Drucktaste und Tastatur nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur analogen eine digitale Signalnut­ zung zur Anwendung kommt.