DE2001703A1 - Kodiereinrichtung zum wahlweisen Miteinanderverbinden elektrischer Leiter - Google Patents

Description

PATE M

. ing. B. HOLZEB 89 AüGSBUBG

I. 59

Augsburg, den.14. Januar 1970

International Business Machines Corporation,Armonk N.Y.10504

Vereinigte Staaten von Amerika

Kodiereinrichtung zum wahlweisen Miteinanderverbinden elektrischer Leiter.

Die Erfindung betrifft Kodiereinrichtungen zum wahlweisen Miteinanderverbinden elektrischer Leiter und insbesondere Mehrfachschalter- bzw. Binärkodiereinrichtungen,

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welche wahlweise mehrfache elektrische Leiter miteinander verbinden.

In der US-PS 3 308 253 ist eine der erfindungsgemäßen Kodiereinrichtung ähnliche Kodiereinrichtung beschrieben. Bisherige, bekannte Kodiereinrichtungen weisen für jeden Schalter jeweils nur zwei Ausgänge auf und haben keine Kontaktkodierung.

Bei solchen Mehrfachschalter-Kodiereinrichtungen herkömmlicher Bauart wird durch die Schalter jeweils zwischen zwei elektrischen Leitern ein Kontakt hergestellt. Derartige Kodiereinrichtungen, welche mit N Schaltern versehen sind, weisen

2 * N^1/2 (1)

_ Ausgangsleitungen auf.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Mehrfachschalter-Kodiereinrichtung derat't

rl/

auszulegen, daß diese weniger als 2 * N ' Ausgangsleitungen aufweist.

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Im Sinne der Lösung dieserAufgabe beinhaltet die Erfindung eine Kodiereinrichtung zum wahlweisen Miteinanderverbinden elektrischer Leiter, welche durch eine Vielzahl von in einer Ebene angeordneten elektrischen Leitern und durch eine -weitere Vielzahl von in einer, in der Nähe dieser Ebene angeordneten weiteren Ebene b erfindlichen elektrischen Leitern, ferner durch eine Vielzahl von Schaltelementen zum wahlweisen Verbinden jeweils

von Leitern der einen genannten Vielzahl von Leitern in ^

'der einen Ebene mit Leitern der genannten weiteren "Viel**"-"- ^ zahl von Leitern in der weiteren Ebene, fernerhin durch noch eine weitere Vielzahl elektrischer Leiter, welche bestimmte Leiter der genannten einen Vielzahl von Leitern in der einen Ebene derart ständig miteinander verbinden, daß Äusgangsleiter gebildet werden, und schließlich durch eine vierte Vielzahl elektrischer Leiter gekennzeichnet ist, welche bestimmte Leiter der genannte^ weiteren Vielzahl von Leitern in der genannten weiteren Ebene'derart ständig miteinander verbinden, daß weitere Ausgangsleiter gebildet ' werden. ·

Bei der !Codiereinrichtung nach der Erfindung ist ein Schalter-Kodlerteil-gemäß einem Schema, weiches mit

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Kontaktkodierung bezeichnet wird, derart verschaltet, daß sich Tensoren niedrigerer Ordnung ergeben.

Die vorhergehenden und weitere Kennzeichen, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich anschaulicher aus der folgenden, mehr ins einzelne gehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, welche als Beispiel in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, die im einzelnen zeigen:

Pig. 1 ein Schaltschema einer prinzipiel

len Druckknopfschalteranordnung, welche zur Erklärung der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 ein Schaltschema einer

prinzipiellen Mehrfachschalter-Kodiereinrichtung, welche eben-

w falls zur Erklärung der Erfin

dung herangezogen wird,

Fig. 3 ein Schaltschema einer Aus

führungsform der Erfindung, bei welcher eine Schalterkodierung

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zusammen mit einer Kontaktkodierung Anwendung findet,

die Pig. 4A-

und 4B- naoh dem Zusammenfügen gemäß

der Darstellung in Fig. 4. ein Schaltsohema einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei weicher Schalterkodierung, Kontaktkodierung ^j und Selbstkodierüng Anwendung ' ^ ." .." finden,

Fig. 5 eine Teilansicht eines Schnit-

^ tes einer, besonderen Kodiereinrichtung, welche bei der erfindungsgemäßen Einrichtung Anwendung findet, und

Fig.. 6 ein S ehalt schema einer ^

Schalteranordnung, welche" bei der erfindungsgemäßen Kodiereinrich.tung verwendet wird.

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Bei vielen elektronischen Geräten bzw. Systemen wird eine Vielzahl von Signalen derart gesteuert bzw. verarbeitet, daß die Signale jeweils auf einen Kode reduziert werden, beispielsweise den Binärkode, bei welchem ver= schiedene Kombinationen elektrischer Schaltkreise wahlweise und gesondert erregt werden. Für eine Kodierung derartiger Signale ist eine Schalteranordnung erforderlich, und man verwendet dafür häufig Matrixschalter.

t '

Ein Matrixschalter stellt eine gebräuchliche

Kodiereinrichtung dar, welche eine Gruppe gewöhnlich zueinander parallel angeordneter elektrischer Leiter bzw. Leitungen sowie eine weitere Gruppe zueinander paralleler elektrischer Leiter bzw. Leitungen aufweist, welch letztere zu der erstgenannten Gruppe senkrecht verlaufen, derart, daß sich eine Gitteranordnung mit einer Vielzahl möglicher Leiter= Schnittpunkte ergibt. Jeder Schnittpunkt ist mit einem Schaltelement versehen, so daß jeweils zwischen zwei ^ Leitern wahlweise ein elektrischer Kontakt hergestellt werden kann. Jedes Schaltelement stellt jeweils zwischen zwei Leitern einen Kontakt her, so daß das jeweils durch diesen Kontakt erzeugte Signal jeweils eine kodierte Anzeige des jeweils geschlossenen Schalters darstellt.

Als Beispiel sei angenommen, daß ein großer Wert

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von ρ Schaltelementen, beispielsweise P = 4096, erforderlich ist. Bei einem herkömmlichen Matrixschalter mit 4096 Schaltelementen ergibt sieh mit dem Ausdruck' (1)

1 = 2 ' 4O96^1/2 = 2 » 64 = 128, ■■ ■■-wenn jedoch η = 4 ist, .so ergibt sich . I=H 4Ο96^1/4 = 4 · 8 = 32

Infolge der Vergrößerung von η sind für den gleichen Wert von P mit der logischen Schaltung 96 äußere Leiter weniger verbunden* Das Erhöhen des-Wertes von η stellt jedoch sowohl ein topologisches Problem als auch ein elektrisches Problem dar, insbesondere dann,'wenn die Leiter nur zwei Ebenen besetzen.· Im folgenden wird die Theorie der Erfindung erläutert, wobei die erfindungsgemäßen Elemente in Form von Vektoren bzw. Tensoren beschrieben werden,.

γ Bei Vorhandensein von P Schaltern, welche jeweils mit einer von P Eingangsleitungen verbunden sind, kann, die sich durclv das Schalterschließen ergebende Information in den meisten Fällen durch Iog2 P Ausgangsleitungen dargestellt werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als

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Kodierung. Dieser Kodiervorgang kann willkürlich in zwei Teilkodierschritte aufgeteilt v/erden, von welchen der eine durch Schalter und der andere mittels elektronischer Bauteile, wie beispielsweise Dioden und/oder Transistoren, vorgenommen wird. Eine Darstellung einer einfachen zweistufigen Kodiereinrichtung ist in Fig. 1 angegebenIDie eine Stufe 10 weist Druckknopfschalter P^, Pp, P, und P₁^ auf, welche jeweils mit Ausgangs leitungen L., Lp, L., und Lj. verbunden sind. Diese Ausgangsleitungen sind in der anderen Stufe durch Dioden derart miteinander verbunden, daß jeweils 2-Bit-Binärkodeworte 00, 01, 10 und 11 jeweils dann gebildet werden, wenn die Schalter P₁ bis Ph jeweils geschlossen sind.

Unter der Annahme, daß von den Schaltern P.. bis Pj, jeweils nur ein Schalter gleichzeitig betätigt wird, kann eine beliebige Eingangsgröße als ein Vektor der Ordnung 1 angesehen und folgendermaßen bezeichnet werden

F₁ (i = 1, 2 ... I)

Die Große irgendeines bestimmten Vektors wird jeweils durch den besonderen Wert von i angegeben. Die gesamte

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Schar von Vektoren, welche durch die Schalter dargestellt sind, kann man als ein Vektorfeld bezeichnen. Die Größe des Vektorfeldes in dem oben angegebenen Beispiel wird durch I angegeben. Bei der Darstellung in Fig. 1 · ist I - 4 und gleich dem Wert des größten Vektors.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, ist die ■

Ausgangsgröße der einen Stufe 10, d.h. die Eingangsgröße -

■ ■ ■■ ■ - - - - "■ ι

der anderen Stufe 12, gleich einem Vektor L.(i = 1, 2 ... I), ?! wobei I - 4 ist.

In Weiterbildung des Vektörkonzeptes wird vorteilhaft ■ von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß ein Schalter P jeweils zwei Kontakte aufweist, welche jeweils als informationstragende Ausgangsleitungen verwendet werden können. In Fig. 2 ist ein Matrixschalter dargestellt, welcher in einer Stufe Ik sechzehn Schaltelemente aufweist. Die Leitungen L., Lp, L^ und L₁. gemäß der Darstellung in Fig. 2 % sowie Leitungen L' , L¹" L'-,, und L'| verlaufen jeweils in verschiedenen Ebenen und sind normalerweise an den sechzehn Schnittpunkten nicht miteinander verbunden.. Zwischen diesen Leitern kann jedoch auf verschiedenste Art wahlweise jeweils ein Kontakt hergestellt werden.

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JO

Bei einem derartigen Matrixschalter kann in bekannter Weise beispielsweise ein Kontakt dadurch hergestellt werden, daß ein Druckstift jeweils zwei Leitungen gegeneinander preßt.

Ein derartiger bekannter Schalter weist beispielsweise eine Gruppe zueinander paralleler Leiter auf, welche auf die obere Fläche eine-" Trägerschicht aufgedruckt sind. Eine auf dieser oberen Fläche der Trägerschicht angeordnete Trennschicht ist an den jeweils vorgesehenen Schnittpunkten mit Löchern versehen. Eine Membrane bzw. eine Trägerschicht aus elastischem Material, an deren Unterseite eine Gruppe zueinander paralleler Leiter aufgedruckt ist, ist auf der Trennschicht derart angeordnet, daß die beiden Leitergruppen jeweils senkrecht zueinander verlaufen und durch die Trennschicht voneinander getrennt sind. Ein Schaltkontakt wird dadurch erzeugt, daß an einem Punkt oberhalb eines Loches in der Trennschicht die zweitge= nannte Trägerschicht derart in das Trennschichtloch hinein= gedrückt wird, daß zwei Leiter miteinander Kontakt bekommen. Ein derartiger Schalter wird üblicherweise als "Elastischer Membranschalter" bezeichnet und in der folgenden Beschreibung wird dafür die Abkürzung EMS verwendet.

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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Schaltschema ist
es günstiger, die Schalter statt mit P, bis P^g gemäß
einem zweidimensionalen Bezeichnungsschema zu kennzeichnen, wobei jeder Schalter jeweils die Bezeichnung P...

v. j - ι j i- · · »<

trägt und wobei I = J = 4 ist. Diese Bezeichnungen
entsprechen Vektoren der' Ordnung 2.

Die Ausgänge der einen Stufe 14, d„.h_o die Leitungen L^ bis L^ und L'. bis L^f j. sind als Vektoren der Ordnung 1
definiert, d.h. jeweils als Vektoren L. und L., und liefern einen Teilkode mit insgesamt acht zu der anderen elektronischen ,Stufe 16 führenden Leitungen. Diese Ausgangsvektoren sind
jeweils durch das cartesische Produkt P.. = L. χ L. jeweils auf die Schaltelemente bezogen. Dieses cartesische Produkt bedeutet physikalisch, daß eine Betätigung eines bestimmten Schalters P.. elektrische Verbindungen zwischen dem

Xj.-.;■-■.

Schalter P.. uhd jeweils den Ausgängen L. und L. herstellt. Wenn beispielsweise ein Schalter P__ geschlossen ist, so
fließt über dies'en Schalter ein Strom von L„ nach L^r,.

Wie vorher bereits erwähnt, ist es sehr"erwünscht,
die Kodierung so weit wie mögliph bereits in der erstgenannten Stufe bzw. in der Schaltstufe vorzunehmen

-11-

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und damit die Anzahl der Ausgangsleitungen derart zu verringern, daß sich für die Anzahl der in der zweitgenannten Stufe erforderlichen, relativ teuren elektronischen Bauteile ein Minimum ergibt. Die Anzahl elektronischer Bauteile ist von der Anzahl L der Eingangsleitungen, d.h. der Ausgangs= leitungen der erstgenannten Schaltstufe, abhängig. Die Aufgabe besteht demgemäß darin, diese Zahl L zu verringern, was, wie vorher bereits festgestellt, dadurch erreicht wird, daß die Zahl η so groß wie praktisch möglich gemacht wird. Wenn die Zahl η allerdings größer als 2 ist, so ist der sich ergebende Schaltvektor komplexer als P.. und erfordert zu seiner Darstellung einen mehr als zwei= dimensionalen Raum, was dann zu ernsten Schwierigkeiten führt, wenn die Leiteranordnungen auf gedruckte Schaltungen auf zwei zweidimensionalen Schichten beschränkt sind.

Außerdem steht auf jeder der zweidimensionalen Oberflächen, beispielsweise bei einem EMS, jeweils nur eine Dimension für eine Unterscheidung zwischen den Signalen zur Verfügung. Wenn beispielsweise die untere Trägerschicht horizontal verlaufende elektrische Leiter aufweist, so steht nur die vertikale Dimension für die übertragung der Signalinformation zur Verfügung. In diesem Falle ist die obere Trägerschicht mit

mm Λ Ο mm

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vertikal verlaufenden Leitern versehen und die Information wird demzufolge nur horizontal übertragen. Die Angaben vertikal und horizontal beziehen sich hier auf die Darstellung in der Zeichenebene. Hinsichtlich dieser Dimensions- bzw. Topologiebeschränkungen bietet sich das im folgenden beschriebene Tensorkonzept an. "

Das verwendete Tensorkonzept eignet sich sehr für

die Beschreibung ebener Schaltanordnungen, weil durch die M

Anwendung von 'tiefgesetzten bzw. hochgesetzten Indizes horizontale bzw* vertikale Bauteile der Kodiereinrichtung bezeichnungsmäßig getrennt bleiben.

Da die Ausgangsleitungen des EMS als horizontal bzw. vertikal verlaufend angesehen werden können, sind im folgenden die Ausgangsleitungen L-. bzw. L-. mit L für

vertikale Leitungen bzw. L, für horizontale Leitungen bezeichnet. Jeder Schalter ist damit durch das cartesische ' ■ j|

Produkt L, χ L^v definiert und durch ie Bezeichnung P^ dargestellt.

Im Falle von η = A weist jeder Schalter jeweils vier

Ausgänge auf und der Schaltvektor wird· als Ρ7ΐ^2 geschrieben.

^hl^h2

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ft

Abweichend von dem gewöhnlichen Fall, bei welchem η = 2 ist, ist die Anzahl von Schaltern nicht gleich dem cartesischen Produkt von zwei Ausgangstensoren L. und L.. Für η > 2 ist die Anzahl der Schalter gleich dem Produkt von horizontalen und vertikalen Zwischentensoren, welche mit K bezeichnet sind. Demgemäß ergibt sich

VV VV VV

P. V² = K, , χ K ^{1 2} , TObei P. * ² ein gemischter

^hl^h2 ^hl^h2 ^hl^h2 vv

Tensor der Ordnung 4 ist und wobei Khlh2 und K

jeweils Tensoren der Ordnung 2 sind, welche durch ein Leiterpaar dargestellt werden. Die Tensoren K müssen mittels eines Schemas, welches als Kontaktkodierung bezeichnet wird, weiter in Vektoren L kodiert werden, da diese Tensoren durch direkte Kontakte anstelle von Schaltern jeweils zwischen Leitungen kodiert sind.

Das mehrwertige Kodierschema, bei welchem zwei

φ Leitungsanordnungen auf jeweils ebenen Flächen Anwendung finden, kann formal folgendermaßen beschrieben werden: Eine gegebene ursprüngliche Eingangsgröße ist als

V₁V₂ v.

ein Tensorfeld der Form P₁ , ··· j dargestellt und bei

n^j np... π ·

einem ersten Kodiervorgang bzw. in einer ersten Kodier-"Ebene" wird eine Schalterkodierung angewendet, so daß das ursprüngliche Teneorfeld in zwei Zwischentensorfelder

_K ^ν1^ν2···^νί

h₁hp..,h, und K ^J derart unterteilt wird,

- 11» -

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daß das carte si.sche Produkt der Zwischentensoren gleich dem ursprünglichen Tensorfeld ist:

V₁Vp...V. V₁Vp.. .V. .."■■-■

P , ^J => K, x-K ^J h₁h₂...h_i ^hi^h2ⁱ* ^#ili

Darauf folgende Kodierungen,welche sich aus einer · Kpntaktkodierung jeweils auf den gleichen ebenen Flächen ergeben, liefern solange.weitere Unterteilungen, bis die endgültige Schar von Tensoren bzw. Vektoren L, , L .. .L

ν ν . ν ■*" .. . ^hl ^h2 · ^hi

und L , L ... L ^J erreicht ist. .

Die endgültige Beziehung lautet damit folgendermaßen-

V₁V₂...v. - ^vl ^V2 ■ ^v

P.¹, ■ _H ^J = L, χ L, χ ...x Ir. χ L ^x χ L- χ ... χ L ^{J h}l^h2-"^hi ^hl -^h2 ^hi ■ ■ -

und für die Gesamtzahl von Ausgangsleitungen ergibt sich

•

■ V₁ ν ν.

In Fig. 3 der Zeichnungen ist' eine Schalterkodier= anordnung dargestellt, bei welcher'die Anzahl der Schalter P = 8i und η - 4 ist. Ein Matrixschalter herkömmlicher Art

■·.·■- 15 - '

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-mit 8l Schaltelementen und mit η = 2 würde neun horizontale Leitungen und neun vertikale Leitungen erfordern, was ins= gesamt auf achtzehn Ausgangsleitungen führt. Bei der in Fig. dargestellten Kodiereinrichtung weist jedes Schaltelement jeweils vier Ausgänge auf und die Gesamtzahl der Ausgangs=

-I IU

leitungen beträgt 4 - 8l ' = 12. Für die Durchführung der Kodierung erfordert die Einrichtung nach der Erfindung gemäß der Darstellung in Fig. 3 jedoch eine Schalterkodier= stufe und eine Kontaktkodierstufe.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Schalterkodiereinrichtung in schematischer Form dargestellt. Bei der tatsächlichen Ausführung dieser Kodiereinrichtung ist eine Gruppe von Leitungen, beispielsweise von horizontalen Leitungen, auf die obere Fläche einer Trägerschicht aufgedruckt. Es sind dabei achtzehn horizontale Leitungen vorhanden, welche in neun Paare zu jeweils zwei Leitungen unterteilt sind. Eine Trennschicht aus Isolationsmaterial, welche an bestimmten Stellen mit Löchern, wie beispielsweise Löcher 20, 22_S 24, 26, 28, 30 usw. , versehen ist, ist auf der Trägerschicht angeordnet. Eine Membrane bzw Trägerschicht aus nachgiebigem Material ist über dieser Trennschicht angeordnet. Die membranartige Trägerschicht weist achtzehn vertikale Leitungen auf, welche auf die untere

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Fläche dieser Trägerschicht derart aufgedrückt sind, daß sich gemäß der schematischen Darstellung in Fig.

eine gegliederte Anordnung horizontaler und vertikaler

Leitungen ergibt. Die horizontalen und die vertikalen ·

Leitungen sind durch die·Trennschicht jeweils voneinander isoliert, jedoch befinden sich die Schnittpunkte jeweils der horizontalen mit den vertikalen Leitungen jeweils im Bereich der Löcher der Trennschicht. Jede Schalt= elementbetätigung besteht darin, daß die membranartige

Trägerschicht örtlich jeweils oberhalb zweier Löcher derart Pj

mit Druck beaufschlagt wird, daß jeweils zwei horizontale und zwei vertikale Leitungen dann jeweils Kontakt miteinander bekommen, wenn die membranartige Trägerschicht in die beiden Löcher hineingedrückt wird. Demgemäß verbindet Schalter 32 , welcher in Fig. 3 in Form eines Quadrates angedeutet ist, über ein Loch 20 eine Leitung 34 mit einer Leitung 44 und über ein Loch 22 eine Leitung 36 mit einer Leitung 46. In gleicher Weise verbindet ein Schalter 38,

wenn er niedergedrückt ist, eine Leitung 40 mit der M

Leitung 44 und eine Leitung 42 mit der Leitung 46.

Sämtliche einundachtzig*Schaltelemente in Fig. 3 verbinden dann, wenn sie jeweils betätigt; werden, jeweilj zwei horizontale Leitungen mit jeweils zwei vertikalen Leitungen^und liefern

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VV '

12
damit die Tensoren P, _h der Ordnung 4,

12

Die Zwischentensoren K, , und K werden durch

^hl^h2
Kontaktkodierung weiter kodiert. Die Kontaktkodierung

besteht in der ständigen Verbindung, vorzugsweise am Rande des EMS, horizontaler Leitungen mit vertikalen Leitungen. Der Tensor K, _h ist in Fig. 3 als Block 48 und der

12
Tensor K^vl^v2ist als Block 50 dargestellt. Die Zwischen= tensoren sind von der Ordnung 2 und haben jeweils eine Größe von 3. Die Kontaktkodierung ist derart ausgeführt, daß jeweils das Schließen eines Schalters ("1 aus 8l"-Kode), welch letzterer jeweils vier Leitungen miteinander verbindet ("4 aus 36"--Kode) .j weiter zu einem "4 aus 12"-Kode kodiert wird. Die 12 Ausgangsleitungen sind jeweils mit H₁, H₂, H₃, IP₁, H'₂, H»₃ und Vl, V2, V₃, V₁, V»₂ und V₃ bezeichnet. Jedes Schalterschließen stellt jeweils eine einzige Verbindung von Leitungen H, V, H¹ bzw. V her. Beispielsweise verbindet der Schalter 32 H₁ mit V₁ und H' mit V'_M. Der Schalter 52 verbindet H₁ mit V₁ und H* mit V', Schalter 56 verbindet IL mit V₁ und Ii* mit V₁. Schalter 58 verbindet H-. mit V. und H* mit V» . Demgemäß

j l j 1

fließt beim Schließen eines einzelnen Schalters von insgesamt einundachtzigSchaltern ein Strom jeweils in einer einzigen Kombination von jeweils vier Ausgangsleitungen. Bei einem Matrixschalter

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herkömmlicher Art sind insgesamt achtzehn Ausgangsleitungen erforderlüchjWährend bei der Kodiereinrichtung nach der Erfindung nur zwölf Ausgangsleitungen erforderlich sind«- Die Anzahl der eingesparten Ausgangsleitungen steigt mit der Anzahl der verwendeten Schaltelemente an.

Die Kontakte für die' Kontaktkodierung können in Ϊ*""!;?

verschiedenster Weise hergestellt werden, beispielsweise" ^S* ' .^Χξ?

durch eine durch die Löcher hindurchgehende Verbindung . ^

* - " . ■ " ■ jfl

bzw. durch geeignete Klemmvorrichtungen, welche die *;

membranartige Trägerschicht durch die Löcher jeweils ■ an den Kontaktstellen ständig hindurchdrücken.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Kodiereinrichtung besteht darin, daß jeweils einzelne L'eitungspaare miteinander in Kontakt gebracht werden. Eine FPolge eines derartig hergestellten Kontaktes besteht beispielsweise darin, daß in den miteinander verbundenen Leitungen ein Strom fließt. Demgemäß sind beispielsweise ti

H₁, H₂, H-,, Hl₁, H'₂ Und H^f, über Widerstände 59 jeweils mit Potentialqüellen +V und V., V'y ^v-z* ^v'i» ^' und v'_, jeweils über Widerstände 60 mit Erde verbunden. In diesen Leitungen fließt solange kein Stromj bis ein ·

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Schalter geschlossen wird, so daß sich ein Strompfad von +V nach Erde ausbildet, welcher in den Ausgangsleitungen jeweils Spannungsabfälle hervorruft. Die Leitungen H., Hp, IL., H'., H'₂, II' , V₁, V₂, V₃, V₁, V^f ₂ und V» sind dann mit elektronischen Bauelementen, wie beispielsweise Transistoren, Dioden usw. verbunden.

In der vorhergehenden Eeschreibung ist dargestellt, φ wie eine Kodiereinrichtung in zwei Ebenen unter Verwendung

einer Kombination von Schalterkddierung und Kontaktkodierung auszubilden ist, damit weniger Ausgangsleitungen als bei herkömmlichen Kodiereinrichtungen erforderlich sind,, Die Kodiereinrichtung wurde dabei auf horizontale Leitungen in einer Ebene und vertikale Leitungen in der anderen Ebene beschränkt. Zur Verminderung der Anzahl von Kontakten, welche bei der Kontaktkodierung verwendet werden, kann eine andere Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, bei welcher jedoch horizontale und vertikale Leitungen jeweils ^ in beiden Ebenen angeordnet sind. Diese andere Art der erfindungsgemäßen Lösung wird mit Selbstkodierung bezeichnet.

In den Fig. 4A und 4B ist eine erfindungsgemäße

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Xi

Kodiereinrichtung dargestellt, welche 256 Schaltelemente aufweist (P = 256, η = -4, L = 1β), Dabei sind 32 horizontale Leitungen und 32 vertikale Leitungen jeweils in Gruppen zu jeweils zwei Leitern derart angeordnet, daß jedes Schaltelement jeweils zwei Schnittpunkte und vier Ausgänge aufweist. Wie in Fig. 3 treten auch hier zwei Zwischen= tensoren K auf, von welchen jedoch der eine durch Kontakt= kodierung und der andere durch Selbstkodierung gebildet wird_e Die Selbstkodierung wird dadurch erreicht, daß bestimmte horizontale Leitungen über vertikale Leitungsver= bindungen "umlaufen" und daß außerdem bestimmte vertikale Leitungen über horizontale Leitungsverbindungen "umlaufen". Die in bezug auf die Darstellung in Fig. 4 zweite horizontale Leitung 72 verläuft vertikal und.wird zur sechzehnten horizontalen Leitung, welche wiederum vertikal verläuft und zur achtzehnten horizontalen Leitung wird, welche ebenfalls wiederum vertikal verläuft und zur zweiunddreißigsten horizontalen Leitung wird, Die vierten,sechsten und achten horizontalen Leitungen 74, 76 und 78 machen jeweils ebenfalls "Umläufe" und erstrecken sich jeweils insgesamt vier mal durch die Schalter,

Diejenigen horizontalen Leitungen, welche nicht selbstkodiert sind (vgl. üngeradzahlig bezifferte Leitungen in dem in den Fig» 4A und 4B dargestellten Schaltungs=

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00913t/

beispiel) sind in Gruppen von jeweils vier Leitern mittels Kontakt !codierung miteinander verbunden. Demgemäß sind die ersten, dritten, fünften und siebenten Leitungen 71, 73, 75 und 77 ebenso wie die drei Gruppen von jeweils vier ungeradzahlig bezifferten Leitungen durch Kontakte miteinander verbunden. Die vertikalen Leitungen in der anderen Ebene sind zwar zu den horizontalen Leitungen identisch angeordnet, bilden jedoch mit diesen

feinen Winkel von 90°. Die Ausgangsleitungen IL, H₂, H, und H₁, sind direkt jeweils von den ersten, neunten, siebenten und fünfundzwanzigsten Leitungen abgeleitet, welche jeweils mit 71, 73, 75 und 77 bezeichnet sind«, Die Leitungen H' , H' , H¹, und E\ sind direkt jeweils von den Enden der umlaufenden Leitungen 72, 74, J6 und 78 abgeleitet. Das Gleiche gilt für die vertikale Ebene, in welcher V^ Vp, V und V₁, jeweils mit 81, 83, 85 und 87 bezw. V^, V«₂, V» und V¹^ jeweils mit 82, 84, 86 und 88 bezeichnet sind,

W Durch jedes Schalterschließen wird jeweils ein einzelnes Doppelpaar von jeweils zwei Leitungen K derart miteinander verbunden, daß sich ein 4-Bit-Ausgangskode ergibt. Der elektrische Teil der in Fig. 3 dargestellten Kodiereinrichtung ist der Übersichtlichkeit halber in den Fig. 4A und 4B weggelassen worden. Durch das Sschließen eines Schalters

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werden K mit V. und H' mit V jeweils verbunden, so daß ein Stromfluß jeweils in diesen vier Leitungen zustandekommt„ Das Schließen eines Schalters 90 bewirkt eine Verbindung vonEh (über einen Kontakt und die Leitung 71) mit V. und H' mit V' . Durch das Schließen eines Schalters 92 werden jeweils EL mit V. und H. (über die Leitung 72) mit V^ verbunden. Schalter 94 verbindet EL (über einen Kontakt) mit Vp (über einen Kontakt) und H'^ (über die Leitung 76) mit V₂. . ■■■''. . ·

In gleicher Weise verbindet jedes der 256 Schaltelemente jeweils eine einzige Gruppe von jeweils vier Leitungen derart miteinander, daß sich ein Stromfluß ausbildet. Insgesamt sind 16 Ausgangsleitungen vorhanden. Bei einem Matrixkodierer herkömmlicher Bauart sind für 256 Schalter. 32 Ausgangs'= leitungen erforderlich. Da jede der Ausgangsleitungen normalerweise jeweils mit einem Transistor.bzw. einem ähnlichen elektronischen Bauelement verbunden ist, welches jeweils relativ teurer ist als der Kodierschalter, ist es vorteilhafter, M beispielsweise bei gleicher Anzahl von Schaltelementen mit einem "¹J aus 16"-Kode anstelle eines "2 aus 32"-Kode zu arbeiten.

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Die Pig. 3 bzw. 4A und 4B stellen Kodiereinrichtungen nach der Erfindung dar, bei welchen η = 4 ist und jedes Schaltelement jeweils vier Ausgänge aufweist. Das wird durch zwei Schaltpunkte erreicht, welche jeweils gleichzeitig betätigt werden. Für Werte von η > 4 weist jedes Schalt= element jeweils mehr Leitungen und mehr Schaltpunkte auf.

Es ist vorher bereits dargelegt worden, daß bei α Verwendung der erfindungsgemäßen Kodiereinrichtung in * einer EMS-Anordnung die Schalter jeweils mittels eines Druckstiftes betätigt werden, welcher die membranartige Trägerschicht derart durch Löcher in einer Trennschicht hindurchdrückt, daß mit der unter der Trennschicht befindlichen Trägerschicht ein Kontakt hergestellt wird. In Fig. 5 ist eine besondere Anordnung für das Schließen der Schalter in einer EMS-Anordnung dargestellt. Fig. 5 zeigt die Ansicht eines Schnittes durch zwei Löcher der Trennschicht. Die Darstellung in Fig. 5 dient nur zur χ Erläuterung der Erfindung und ist deshalb nicht maßstäblich

gezeichnet. Die Trägerschicht 100 weist zwei Leitungen und 104 auf. Die Trennschicht 105 ist auf dieser Trägerschicht befestigt. Die membranartige Trägerschicht 108 ist mit zwei

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■ ■ ^; ■ ' ; is '■■ ■--weiteren Leitungen 110 und 112 versehen. Eine elastomere Betätigungsplatte 114 ist mit konisch geformten Höckern 116 und 118 versehen und über der membranartigen Trägerschicht 108 _: angeordnet. Eine relativ dicke Schicht aus weichelastomerem Material 120 ist über der Betätigüngsplatte angeordnet. Beispielsweise durch einen Finger bzw. durch einen Druckstift 122 wird eine Kraft ausgeübt und auf die Höcker 116 bzw. 118 derartübertragen, daß jeweils zwischen den Leitungen"110 bzw. und den Leitungen 102 bzw. 104 ein Kontakt hergestellt wird.

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung erweist sich insbesondere dann als günstig, wenn für jede Leitungsverbindung jeweils mehr als ein Kontakt verwendet wird. Zur Sicherung des Schalterschließens kann bei Bedarf für jede Leitungs= verbindung jeweils mehr als ein Kontaktpunkt verwendet werden· In diesem Fall wird entsprechend der Darstellung in Fig. 6 jeweils über Löcher 128 und 130 ein Kontakt zwischen Leitungen 124 und 126 hergestellt. In gleicher Weise wird durch Löcher 136 und 138 ein Kontakt zwischen Leitungen 132 und 134 hergestellt. Die Betätigungsplatte 114 weist dementsprechend vier Höker auf» Die dicke elastomere Schicht 120 verteilt die von dem Druckstift ausgeübt Kraft. Dieörtliche Belastung wird von mindestens drei bzw. von sämtlichen vier Höckern

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aufgenommen. Eine beliebige Kombination von mindestens drei dieser Höcker stellt den Kontakt zwischen jeweils zwei erforderlichen Leitungen her.

Im vorhergehenden ist eine einzelne Kodiereinrichtung beschrieben, welche eine Vielzahl von Schaltern aufweist und bei welcher die Anzahl von Ausgangsleitungen bei einer bestimmten Anzahl von Schaltern ein Minimum ist. Die Kodiereinrichtung ist in Form eines Kodierfeldes unter

™ Verwendung elastischer Membranschalter ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsart allein beschränkt. Beispielsweise kann entsprechend den Prinzipien der Erfindung eine optische Kodiereinrichtung ausgeführt werden, bei welcher die horizontalen und vertikalen Leitungen jeweils an ihren Schnittpunkten durch Fotoleiter miteinander verbunden sind, welche bei Dunkelheit den Schaltkreis in geöffnetem Zustand halten. Das Schalterschließen wird dadurch erzielt, daß ein Lichtstrahl auf bestimmte

B Photoleiter gerichtet wird, welche bei Beleuchtung zwischen den Leitungen jeweils einen Stromweg bilden. Bei diese roptischen Ausführungsform der Erfindung dient die gleiche Theorie der Schalterkodierung und Kontaktkodierung zur Verminderung der Anzahl von Ausgangsleitungen.

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Im Rahmen der Erfindung bietet-sich dem¹Fachmann über die "beschriebenen Ausführungsbeispiele hinaus selbst verständlich eine Vielzahl von" Vereintächunga-- und Verbesserungsmöglichkeiten sowohl hinsichtlich des Aufbaues als auch der Betriebsweise der erfinduhgsgemäßen Kodiereinrichtung. ' ■""."■■ :

-27 -"

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Claims (6)

1. ι. 59

   Patentansprüche:

   ί J Kodiereinriclitung zum walilweisen Mteinanderverbinden elektrischer Leiter, gekennzeichnet durch

   m) eine Vielzahl von in einer Ebene angeordneten elektrischen Leitern (34, 36, 40, 42) und durch eine weitere Vielzahl von in einer, in der Nähe dieser Ebene angeordneten weiteren Ebene befindlichen elektrischen Leitern (44, 46), ferner durch eine Vielzahl von Schaltelementen (32, 38, 52, 54, 56) zum v/ahlweisen Verbinden jeweils von Leitern der genannten einen Vielzahl von Leitern in -der einen Ebene mit Leitern der genannten weiteren Vielzahl von Leitern in der weiteren Ebene, fernerhin

   ^ durch noch eine weitere Vielzahl elektrischer Leiter (48), welche bestimmte Leiter der genannten einen Vielzahl von Leitern in der einen Ebene derart ständig miteinander verbinden, daß Ausgangsleiter (H_x., Hp, il_yi HJ., H^, EX) gebildet werden, und schließlich durch eine vierte Vielzahl elektrischer Leiter (50), welche bestimmte Leiter der genannten weiteren Vielzahl von Leitern in der genannten weiteren Ebene derart ständig miteinander verbinden, daß weitere Ausgangsleiter (V,-, V₀, ν,, V' V* V') gebildet werden.

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   Λ*
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in der einen Ebene verlaufende Trägerschicht (100), welche auf einer ihrer Oberflächen die eine Vielzahl elektrischer Leiter (34, 36 bzw. 102, 104·) trägt, welch letztere in einer Richtung auf dieser Trägerschicht parallel verlaufen, und durch eine weitere Trägerschicht (108), welche in der weiteren Ebene verläuft und auf einer ihrer Oberflächen die genannte weitere Vielzahl elektrischer Leiter (44, 46'bzw. 110, 112) trägt, die ihrerseits (J auf der weiteren Trägerschicht parallel verlaufen und sich dabei senkrecht zur Richtung der genannten einen Vielzahl elektrischer Leiter erstrecken.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne Schaltelement (32, 38, 52, 54, 56) der genannten Vielzahl von Schaltelementen jeweils mindestens zwei Paare der genannten elektrischen Leiter (34·, 36 bzw. 44, 46) ^miteinander verbindet, wobei M jedes dieser Leiterpaare jeweils einen Leiter der genannten einen Vielzahl und jeweils einen Leiter der genannten weiteren Vielzahl elektrischer Leiter umfaßt.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Leiter der genannten noch weiteren Vielzahl elektrischer Leiter (48) jeweils gesonderte Gruppen von jeweils mindestens zwei

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   der genannten einen Vielzahl elektrischer Leiter ständig miteinander derart verbindet, daß die genannten Ausgangsleitungen (EL, H₂, Η-,, H' H' H') gebildet werden, und daß jeder einzelne Leiter der viertgenannten Vielzahl elektrischer Leiter (50) jeweils gesonderte Gruppen von mindestens zwei Leitern der genannten weiteren Vielzahl elektrischer Leiter ständig miteinander derart verbindet, daß die genannten weiteren Ausgangsleiter (V,,, Vp, V^, Vi, VA, V-I) gebildet werden.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Trägerschicht (108) in der Nähe der genannten einen Ebene verläuft, daß ferner auf der einen Trägerschicht (100) die genannte weitere Vielzahl elektrischer Leiter (44, 46 bzw.110, 112) der genannten einen Vielzahl elektrischer Leiter (34, 36 bzw. 102, 104) gegenüberliegt, daß fernerhin mittels einer Vielzahl von P Schaltelementen (32, 38, 52, 54, 56 bzw. 114, 116, 118) jeweils wahlweise Leiter der genannten einen Vielzahl mit Leitern der genannten weiteren Vielzahl von Leitern verbindbar sind, wobei jedes einzelne der P Schaltelemente insgesamt η Leiter miteinander verbindet und wobei η eine ganze Zahl größer als 2 ist, und daß schließlich die noch weitere Vielzahl und die viertgenannte Vielzahl von Leitern insge-

   1/n samt L Auagangsleitungen bilden, wobei L gleich η· Ρ ist.

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6. 6. Einrichtung, nach einem der Ansprüche 1 "bis" 5, gekennzeichnet durch eine starre Trägerschicht (100.), welche jeweils eine ebene obere und eine ebene untere . Fläche aufweist, ferner durch eine Vielzahl elektrischer Leiter (102, 104), welche an der oberen Fläche dieser Trägerschicht zueinander parallel verlaufen, weiter durch eine auf dieser oberen Fläche der Trägerschicht angeordnete Schicht (106) aus Isolationsmäterial, in welcher eine Vielzahl"van in Zeilen und Spalten ange- M ordneten Löchern gebildet ist, wobei jede Spalte von Löchern oberhalb und kolinear in bezug auf einen gesonderten Leiter der genannten einen Vielzahl elektrischer Leiter angeordnet ist, derart, daß durch diese Löcher hindurch ein Zugriff zu den Leitern möglich ist, weiterhin durch eine Schicht (108) aus flexiblem Material, welche eine Jeweils ebene obere, und untere Fläche aufweist und welche auf der Schicht aus Isolationsmaterial angebracht ist und die genannte weitere Vielzahl von elektrischen "i

   Leitern (110, 112) trägt, die ihrerseits auf der unteren --' Fläche in zur Richtung der genannten einen Vielzahl von Leitern senkrecht verlaufender Richtung angeordnet sind, wobei- jeder Leiter der genannten weiteren Vielzahl ,von Leitern jeweils oberhalb einer gesonderten Zeile' der genannten Vielzahl von Löchern vex'läuft, und schließlich

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   durch ^ine Vielzahl herabdrückbarer Schalterteile (116, 118), welche oberhalb der oberen Fläche der flexiblen Schicht (108) angeordnet sind, wobei ,jedes dieser Schalterteile beim Herabdrücken das flexible Material jeweils durch mindestens zwei einander benachbarte Löcher in der Schicht aus Isolationsmaterial derart drückt, daß mindestens zwei Leiter der genannten weiteren Vielzahl von Leitern jeweils mit mindestens zwei Leitern der genannten einen Vielzahl von Leitern Kontakt bekommen.

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