DE2031787C3 - Eingabevorrichtung mit kapazitivem Spannungsteiler - Google Patents
Eingabevorrichtung mit kapazitivem SpannungsteilerInfo
- Publication number
- DE2031787C3 DE2031787C3 DE2031787A DE2031787A DE2031787C3 DE 2031787 C3 DE2031787 C3 DE 2031787C3 DE 2031787 A DE2031787 A DE 2031787A DE 2031787 A DE2031787 A DE 2031787A DE 2031787 C3 DE2031787 C3 DE 2031787C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- capacitors
- voltage
- plates
- driver
- input device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/30—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for interpolation or extrapolation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/32—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for solving of equations or inequations; for matrices
- G06G7/38—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for solving of equations or inequations; for matrices of differential or integral equations
- G06G7/40—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for solving of equations or inequations; for matrices of differential or integral equations of partial differential equations of field or wave equations
- G06G7/46—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for solving of equations or inequations; for matrices of differential or integral equations of partial differential equations of field or wave equations using discontinuous medium, e.g. resistance network
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Algebra (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Diese Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung mit einem eine vorgegebene Charakteristik aufweisenden
kapazitiven Spannungsteiler, die eine Anzahl von Abtaststellen aufweist, an denen jeweils eine der
zugeordneten Eingabepositionen entsprechende Teilspannung abgreifbar ist, vorzugsweise zur Bestimmung
von Ortskoordinaten einer Matrix.
Derartige Eingabevorrichlungcn, welche vorwiegend ein tafelförmiges Rasterfeld zur handschriftlichen
Niederschrift der als Information einzugebenden Daten,
Zeichen und Kurvendarstellungen aufweisen, werden meistens als Eingabestationen in elektrischen Datenverarbeitungsanlagen
verwendet Die einzugebende Information kann beispielsweise bereits als ein Kurvenzug
auf einem Papierblatt enthalten sein, das auf der tafelförmigen Rasterfläche aufliegt Die Rasterfläche
enthält eine große Anzahl von Abtaststellen die bestimmten ΛΎ-Koordinaten entsprechen und denen
durch die Spannungsteiler bestimmte Spannungspotentiale zugeordnet sind, die elektrisch die Koordinatenwerte definieren. Durch die Verwendung eines Abfühlstiftes,
welcher als Spannungssonde dient und der elektrisch mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden
ist, können somit die Koordinatenwerte der einzugebenden Information im erwähnten Beispiel auf elektrische
Weise in der Datenverarbeitungsanlage zur weiteren Verarbeitung eingegeben bzw. übertragen
werden. Der Abfühlstift kann auch so gestaltet sein, daß er sowohl als Schreibstift als auch als Spannungssonde
verwendbar ist.
Solche Eingabevorrichtungen mit einem flächenhaften Rasterfeld können zweiachsig sein, das heißt sie sind
sowohl in der A'-Richtung als auch in der K-Richtung
empfindlich, und jede Abtaststelle im Rasterfeld liefert einen der X-Koordinate und der V-Koordinate
zugeordneten Spannungswert Diese Spannungswerte — folgend ?ls Teilspannung bezeichnet —, werden
durch zwei Spannungsteiler erzeugt, die eine größere Anzahl von Abgriffen bzw. Anzapfungen aufweisen,
welche als Leiterbahnen gestaltet sind, die sich als Positionsstege in das Rasterfeld erstrecken. Die X- und
Y-Positionsstege kreuzen sich in der tafelförmigen Abtastungsfläche und bilden somit das Rasterfeld.
Eine Eingabevorrichtung in einfacherer Ausführung kann auch nur in einer Richtung empfindlich sein. In
diesem Fall enthält die Eingabevorrichtung nur einen Spannungsteiler, dessen Anzapfungen oder Positionsstege Abtaststellen bilden, denen bestimmte Informationswerte
z. B. Ziffern, Buchstaben oder Zeichen zugeordnet sind, welche durch entsprechende Teilspannungen
dargestellt werden, die durch den Abfühlstift auslösbar sind.
Eingabevorrichtungen in der vorstehend kurz beschriebenen Ausführung sind außer bei den Datenverarbeitungsanlagen
auch in Systemen zur Informationsübertragung, zur Steuerung von Anzeigetafeln, Tableaus
und in Regelungs- und Steuerungsgeräten verwendbar. In einer dem Fachmann geläufigen
Abwandlung sind derartige Eingabevorrichtungen bzw. die dort gebräuchlichen Spannungsteiler auch als
Positionsgeber in der Meß-, Steuerungs- oder Regelungstechnik zu verwenden. So kann beispielsweise
durch die relative Verschiebung des Abfühlstiftes zum Rasterfeld von einer ersten Position in eine zweite
Position, entweder eine Wegstrecke, ein Winkel, oder eine andere Größe auf elektrische Weise gemessen
werden. Außerdem ist eine Eingabevorrichtung auch in einer Servosteuerung als Regelglied verwendbar.
Allgemein sind ohmsche Potentiometer als Spannungsteiler
bekannt, bei denen der jeweilige Ort des verschieb- oder drehbaren Schleifers durch die am
Schleiferkontakt abgreifbare Teilerspannung bestimmbar ist. Je nach den Erfordernissen sind derartige
ohmsche Spannungsteiler für lineare und andere Spannungscharakteristiken ausgelegt. Ohmsche Spannungsteiler
als Positionsgeber sind jedoch nur für langsame Bewegungsabläufe geeignet, da bei schneller
Bewegung Kontaktstörungen und Trägheitsprobleme
auftreten, was bei den kapazitiven Positionsgebern nicht der Fall ist.
Es ist bekannt, daß die Eingabe von Daten in datenverarbeitende Rechner oder Steuerungsanlagen in
verschlüsselter Form über Tastaturen, Lochkarten oder Lochstreifen, Magnetbänder oder -platten erfolgen
kann. Außerdem gibt es bereits Lesemaschinen, die besonders stilisierte oder handschriftliche Zeichen und
Buchstaben selbsttätig in Datenverarbeitungsgeräte einlesen. Seit einigen Jahren sind auch Eingabestationen
für Bildschirmgeräte mit Eingabetableaus bekannt, bei
denen mit einem sogenannten Lichtgriffel oder elektrischen Schreibstift von Hand auf das Rasterfeld
des Bildschirmes oder die Tafeloberfläche des Tableaus geschriebene Buchstaben, Zahlen, Zeichen, Kurven und
Zeichnungen in das datenverarbeitende Gerät eingegeben werden können. Dabei wird während der
Niederschrift der einzugebenden Information von jedem Aufzeichnungselement automatisch gesteuert,
der jeweilige Ort der Schreibstiftspitze, d. h. die diesem Ort zugehörigen X-V-Koordinaten durch elektrische
Spannungen dargestellt. Jeder Ort auf dem Rasterfeld des Einschreibetableaus ist durch seine X-V-Koordinaten
bestimmbar. Diesen A-V-Koordinaten der Abfühlstellen sind bestimmte Spannungswerte zugeordnet. Bei
diesen Eingabevorrichtungen wird meistens als Positionsgeber ein Spannungsteiler verwendet, der zusammen
mit dem gitterförmigen Rasterfeld ein Hauptteil des Eingangstableaus ist. Im Rasterfeld, das der zur
Verfügung stehenden Einschreibfläche entspricht, sind in Form einer Matrix elektrisch leitende und mit den
Spannungsteilern verbundene in X- und V-Richtung verlaufende Positionsstege angeordnet. Je enger die
Maschenweite dieser Gitterstruktur des Rasterfeldes ist. um so größer ist das Auflösungsvermögen für die
eingeschriebenen Daten oder Zeichnungen.
Es sind verschiedene Ausführungen von derartigen Eingabevorrichtungen bekannt, bei denen als Positionsgeber
ohmsche, induktive oder kapazitive Spannungsteiler verwendet werden. Außerdem sind verschiedene
Verfahren bekanntgeworden zur zeitabhängigen Bestimmung von Ortskoordinaten. Durch die amerikanische
Patentschrift 33 99 401 wurde ein »Digital-Computer mit einem graphischen Eingabesystem« bekannt, der
eine Einrichtung zur Eingabe von Daten enthält, bei der ein auf kapazitiver Basis arbeitendes Einschreibetableau
vorgesehen ist und bei der die jeweilige Abtastposition des Schreibstiftes bei einer Bewegung über die
Oberfläche des Rasterfeldes nach einem Digital-Verfahren mit elektrischen Spannungsimpulsen bestimmt wird.
Bei einer anderen bekannten Eingabevorrichtung werden die Ortskoordinaten der Abtaststellen durch
entsprechende analoge Spannungswerte definiert. Bei dieser bekannten Eingabevorrichtung wird eine Spannung
über eine Widerstandsanordnung, die als Positionsplatte dient, linear verteilt. Der entlang der
Positionsplatte auftretend«: Spannungsabfall wird abgetastet und liefert eine Anzeige für die Position des
Abfühlstiftes. Durch Umschalten der Potentiometer-Speisespannung kann die Teilerspannung für die X- und
V-Richtung abgefühlt werden, so daß eine zweidimensionale Position des Abfühlstiftes feststellbar ist. Bei
dieser bekannten Eingabevorrichtung ist zu beachten, daß der auf den Abfühlstift manuell ausgeübte Druck
während der gesamten Schreibbewegung gleichmäßig ist, um eine falsche Spannungseingabe durch variierende
Übergangswiderstände zu vermeiden.
Eine andere Eingabevorrichtung zur Ermittlung der
AVV-Lagekoordinaten an der Abtaststelle eines Abfühlstiftes
auf einer Positionsplatte, welche als eine mit einer periodischen Speisespannung beaufschlagter Spannungsteiler
gestaltet ist, wurde in der deutschen Patentanmeldung P 19 52 293 vorgeschlagen. Bei dieser
vorgeschlagenen Eingabevorrichtung nimmt der Abfühlstift über eine Koppelkapazität die den jeweiligen
Abtaststellen entsprechenden Spannungen auf. Zum Betrieb dieser vorgeschlagenen Eingabevorrichtung ist
eine verhältnismäßig aufwendige Schaltungsanordnung erforderlich, bei der eine mäanderförmige Spannung
moduliert und demoduliert wird und die Zähler, Filter, Register, Kippschaltungen und Integratoren, sowie
andere Schaltungsanordnungen enthält.
Bei der Fertigung von analogen ein- oder zweidimensionalen Eingabevorrichtungen oder analogen Positionsgebern
besteht eine Schwierigkeit darin, Aufzeichnungsflächen oder Rasterfelder zu erhalten, die
innerhalb enger Toleranzgrenzen eine genaue lineare Spannungscharakteristik in Abhängigkeit von der
Position aufweisen.
Ohmsche analoge Spannungsteiler, — die sogenannten Potenziometer —, können bezüglich ihrer Charakteristik
sehr präzise gefertigt werden, jedoch ist ihre Herstellung ziemlich schwierig, aufwendig und deshalb
auch teuer und für die Massenproduktion nicht zweckmäßig. Andererseits haben ohmsche Spannungsteiler,
die billiger und deshalb auch einfacher ausgeführt sind und die z. B. in einem Photodruck-Ätzverfahren
hergestellt werden, nicht die präzise geforderte Spannungscharakteristik. Es ist schwierig, dünne Widerstandsschichten
zu erzeugen, welche einen einheitlichen Widerstandswert aufweisen. Außerdem ergeben sich bei
derartigen ohmschen Spannungsteilem noch Wärmeprobleme.
Zusammengefaßt ergibt sich, daß ohmsche analoge Spannungsteiler als Präzisions-Potentiometer,
wie vorstehend dargelegt wurde, schwierig zu fertigen und zu teuer sind und daß einfache Ausführungen die
gestellten Forderungen nicht erfüllen.
Bei den bekannten Eingabevorrichtungen bzw. Positionsgebern, die entweder für analoge oder digitale
Verfahren ausgelegt sind und die Spannungsteiler enthalten, besteht der Nachteil, daß die das X-Y-Ghier
im Rasterfeld der Schreibfläche bildenden, sehr dünnen Positionsstege schon bei der Fertigung beschädigt
werden können oder daß sie beim manuellen Einschreiben von Zeichen durch zu starkes Aufdrücken des
Schreibgriffeis brechen. Diese durch die Bruchstellen sich ergebenden Störungen haben zur Folge, daß sich
offene Stromkreise ergeben, daß Spannungs- und Positionsfehler auftreten und daß die Eingabevorrichtung
ungenau und nicht mehr zuverlässig ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Eingabevorrichtung mit einem kapazitiven Spannungsverteiler zu
schaffen, bei welcher der Spannungsteiler eine üneare
Spannungscharakteristik als Funktion der Eingabeposition aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der neuen Eingabevorrichtung der kapazitive
Spannungsteiler aus einer den verschiedenen Eingabepositionen entsprechenden Anzahl von parallel miteinander
verbundenen Schaltungszweigen besteht, von denen jeder seriell miteinander verbundene erste und
zweite Kondensatoren enthält, daß die geforderte Spannungsteiler-Charakteristik durch eine entsprechende
Abstufung der Kapazität der ersten oder der zweiten oder beider Kondensatoren bestimmt ist, daß
die Speisespannung an den Knotenpunkten der
parallelen Schaltungszweige anliegt und daß die positionsabhängigen Teilspannungen an den als Abtaststellen gestalteten Verbindungen zwischen den ersten
und zweiten Kondensatoren abnehmbar sind.
Bei der neuen Eingabevorrichtung, deren Wirkungs- >
weise auf einem Analog-Verfahren basiert, wird für jeden geometrischen Ort des Raster- oder Schreibfeldes, der einer Kreuzungsstelle auf dem Rasterfeld und
damit einer Abtaststelle entspricht, in bestimmten sehr kurzen Zeitintervallen für jede zugeordnete X- und κ,
V-Koordinate eine entsprechende Teilspannung erzeugt. Diese Teilspannungen werden durch kapazitive
Kopplung vom aufgesetzten Abfühlstift festgestellt. Jedem dieser X- Y- Koordinaten ist ein analoger
Spannungswert zugeordnet. Um Unsicherheiten an der ι s Abtaststelle bei der Spannungsermittlung zu eliminieren, wird an der zu definierenden Positionsstelle jeweils
nach einer Teilerspannung X oder Y auch eine Bezugsspannung für die X- bzw. V-Koordinate gemessen. Diese vier Spannungswerte, bestehend aus den
X- K-Teilerspannungen und den X- V-Bezugsspannungen für jede Abtaststelle, gelangen in den elektrischen
Rechner, welcher aus diesen Spannungswerten die momentane Position des Abfühlstiftes ermittelt und in
einen Speicher eingibt. 2«,
Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung wird folgend an Ausführungsbeispielen und anhand von
Zeichnungen ausführlicher erläutert.
F i g. 1 zeigt schematisch eine einachsige in X-Richtung empfindliche Ausführung einer Eingabevorrichtung mit einem kapazitiven Spannungsteiler als
elektrischer Positionsgeber,
Fi g. 2 zeigt in einer auseinandergezogenen Darstellung eine zweidimensionale Ausführung einer Eingabevorrichtung mit je zwei kapazitiven Spannungsteilern
als Positionsgeber, die sowohl für die X- als auch für die K-Richtung vorgesehen sind,
Fi g. 3 zeigt das Zeitdiagramm mit Taktimpulsen für
eine Schalteinrichtung, welche an die Treiberplatten der ersten und zweiten Kondensatoren der Spannungsteiler
in der in F i g. 2 dargestellten Eingabevorrichtung die speisende Wechselspannung taktweise anschaltet,
F i g. 4 zeigt eine Ansicht eines Schnittes durch eine Eingabevorrichtung in der Ausführung gemäß der
Darstellung nach F i g. 2.
Bei der in der F i g. 1 schematisch abgebildeten und v>
nur in der X-Richtung empfindlichen Eingabevorrichtung ist in der Praxis eine größere Anzahl von schmalen
Verbindungsleitungen, den sogenannten Positionsstegen 1—8 vorhanden, die leitend mit den Gegenplatten
2i— 23 der zweiten Kondensatoren verbunden sind, ss
Diese Gegenplatten 21—28 der zweiten Kondensatoren können aus demselben Material bestehen, wie die damit
verbundenen Positionsstege 1—8, welche die Gegenplatten zu den ersten Kondensatoren bilden. Die
Positionsstege 1—8 als Gegenplatten der ersten fto Kondensatoren und die Gegenplatten 21—28 der
zweiten Kondensatoren bilden in jedem Schaltungszweig eine Einheit und sind vorzugsweise als flache
Leiterbahnen ausgeführt. Die relativ schmalen Positionsstege 1—8 verbreitern sich im Bereich der fts
Treiberplatte 17 zu streifenförmigen Gegenplatten 21—28 der zweiten Kondensatoren. Die Positionsabfühlung bei einem derartigen kapazitiven Spannungsteiler
(in der Prinzipausführung gemäß Darstellung in Fig. 1)
erfolgt in der durch einen Pfeil angegebenen A"-Richtung. Zur Bildung der zweiten Kondensatoren 16, sind
die streifenförmigen Gegenplatten 21—28 parallel mit Abstand nebeneinander auf der Oberseite einer dünnen
dielektrischen Schicht -12, 13 angeordnet, und sie bedecken die gleiche Fläche der auf der Unterseite der
dielektrischen Schicht 12, 13,34 angeordneten dreieckförmigen Treiberplatte 17, welche für alle zweite
Kondensatoren 16 gemeinsam ist. In der F i g. 1 sind die beiden Gegenplatten 27 und 28 in abgebrochener
Zeichenweise dargestellt. In den Ausschnitten der beiden Gegenplatten 27 und 28 ist die dünne
dielektrische Schicht 12, 13 zu erkennen, welche die Gegenplatten 21—28 von der gemeinsamen Treiberplatte 17 trennt.
Bei den ersten Kondensatoren der schematisch ir Fi g. 1 dargestellten Eingabevorrichtung ist jedei
Positionssteg 1 —8 mit einer gemeinsamen auf Massepo
tential liegenden Treiberplatte 19 kapazitiv gekoppelt Jeder dieser acht ersten Kondensatoren, deren schmale
Gegenplatten auch die Positionsstege 1 —8 bilden, weis eine gleiche Kapazität auf. Demzufolge haben die erster
Kondensatoren auch jeweils einen gleichen Schein widerstand. An diesen Scheinwiderstanden bzw. an der
Positionsstegen 1 —8 steht bezogen auf Massepotentia die X-Teilerspannung einer Abtaststelle bzw. einei
Position zur Verfügung. Zwischen jedem der Positions Stege 1—8 und der gemeinsamen rechteckförmiger
Treiberplatte 19 befindet sich eine isolierende Zwi schenschicht als Dielektrikum 10, 11, das z.B. an der
zeichnerischen Ausschnitten der Positionsstege 7 und t sichtbar ist und das über die gesamte Fläche eine
gleichmäßige Dicke aufweist.
Die aus der gemeinsamen Treiberplatte 19 und der Positionsstegen 1—8 als Gegenplatten gebildeter
ersten Kondensatoren gleicher Kapazitit und die au: der dreieckförmigen Treiberplatte 17 und den Gegen
platten 21—28 gebildeten zweiten Kondensatoren K m't verschiedenen Kapazitäten bilden eine Parallel
schaltung von Schaltungszweigen, bei denen jeweils eir erster und ein zweiter Kondensator reihenförmig durcl
einen der Positionsstege 1—8 miteinander verbunder ist. Die in F i g. 1 dargestellte Ausführung eine
kapazitiven Spannungsteilers als eindimensionale Ein gabevorrichtung stellt im elektrischen Schaltbild eint
Parallelschaltung von acht Schaltungszweigen dar wobei jeder Schaltungszweig einer Position ode
Abtaststelle zugeordnet ist. In den Schaltungszweigei
dieser Parallelschaltung sind als kapazitive Schein widerstände jeweils ein erster und zweiter Kondensato
16 angeordnet, die reihenförmig miteinander verbundei sind.
Gemäß der schematischen Darstellung in Fig.
nimmt die einer jeden Positionsstclle 1 —8 zugeordneti
Belagsfiäche der Treiberplatte 17 der zeiten Kondensa
torgruppe 16 in der X-Richtung in der Größe zu. Wem an diese kapazitive Spannungsteilerschaltung eini
höherfrequente von der Speisespannungsquelle 11 gelieferte Wechselspannung gelegt wird, dann steigt ii
Abhängigkeit der Kapazität der zweiten Kondensato ren 16 die X-Teilerspannung an den Positionsstegei
1 —8 im gleichen Verhältnis an, wie die Fliehen bzw. dii Kapazitäten der zweiten Kondensatoren 16, und zwa
in der gleichen Richtung. Daraus ergibt sich, daß sich dii Teilerspannung aufgrund der geometrischen Form de
Treiberplaiie 17 als Funktion der Position in X-Rich
tung ändert. Wenn jede der Gegenplatten 21—28 dii
gleiche Breite und in der X-Richtung den gleichen Abstand hat, ändert sich auf den Positionsstegen 1—8
zur Verfügung stehende Teilerspannung von einem Positionssteg zum anderen und somit mit der Position
bzw. Abtaststelle entsprechend der nichtlinearen Funktion
worin Cx, in Abhängigkeit von der Positionsstelle χ die
jeweilige Kapazität zwischen den einzelnen Gegenplatten 21—28 und der gemeinsamen Treiberplatte 17 ist;
und Cf eine feste Kapazität zwischen den einzelnen Positionsstegen 1—8 und der auf Massepotential
liegenden Treiberplatte 19 darstellt. In diesem Zusammenhang wird Cf im Vergleich zu einer Streuspannung
gegen Masse groß gehalten.
Die Teilerspannung Vo(X) als elektrischer Positionswert kann so eingestellt werden, daß sie sich linear mit
der Position ändert, indem man die Parameter der Spannungsteileranordnung in F i g. 1 so wählt, daß die
Nichtlinearität der Funktion
ausgeglichen wird. So kann z. B. der Abstand zwischen
einander benachbarten Gegenplatten 21—28 der zweiten Kondensatoren 16 so gewählt werden, daß er
sich über die einzelnen Positionsstellen in X-Richtung nichtlinear verändert und damit die Nichtlinearität
dieser Funktion ausgleicht. Außer dieser linearen Spannungsanpassung an die nichtlineare Funktion
'CfTcx,'
können die Parameter (für den Spannungsteiler dargestellt) in F i g. 1 so verändert werden, daß sie eine
unterschiedliche nichtlineare Teilerspanr.ung als Funktion der Positionsstellung in X-Richtung liefern. Die
Treiberplatte 17 braucht natürlich keine aus einem Stück bestehende Belagsfläche sein, und außerdem
braucht sie keine Dreiecksform aufweisen. Somit kann die Treiberplatte 17 durch irgendeine Anordnung
ersetzt werden, welche z. B. aus einer Anzahl elektrisch miteinander verbundener Einzelplatten unterschiedlicher
Flächengröße bestehen kann. Dabei müssen die einzelnen Treiberplatten, um die erforderliche Kapazität
zu bekommen, der wirksamen Fläche der gemeinsamen Treiberplatte 17 äquivalent sein, d. h., die
Einzel-Treiberplatten müssen eine Projektion der zugeordneten Gegenplatten 21 —28 sein, leitend miteinander
gekoppelt sein und ihre Flächen entsprechend der gewünschten Spannungscharakteristik ändern, um die
auf den Positionsstegen 1—8 liegende Teilerspannung zu erhalten.
In F i g. 2 ist schematisch eine auseinandergezogene Darstellung einer zweidimensionalen Eingabevorrichtung
mit mehreren kapazitiven Spannungsteilern für einen Positionsgeber abgebildet, mit dem die Positionen
in der X- als auch in der V-Richtung, dargestellt durch
die Pfeile neben den Treiberplatten 30 bzw. 50, elektrisch abgefohlt werden können. Anstelle von nur
einer dreieckförmigen X-Treiberplatte 17 wie in der
eindimensionalen Eingabevorrichtung nach Fig. 1, ist
bei dieser zweidimensionalen Eingabevorrichtung jeweils ein komplementäres Paar dreieckförmiger A"-Treiberplatten
30 und 31 im unteren Teil der Fig. 2 dargestellt. Der Zweck dieser komplementären Anordnung
von A"-Treiberplatten wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Außer diesem komplementären Paar von X-Treiberplatten
30 und 31 in Fig. 2 ist, um eine größere Zuverlässigkeit der Positionsabfühlung zu erhalten,
sowie wegen des Gleichgewichts und Symmetrie, noch ein zusätzliches Paar von X-Treiberplatten 32 und 33
vorgesehen. Durch die zusätzliche Anordnung des zweiten Paares von .Y-Treiberplatten 32, 33 gemäß der
Fig. 2, liefern beim Bruch eines der X-Positionsstege
38—45 beide Teilstücke der gebrochenen Leitung des Positionssteges immer noch eine zum Abfühlen der
Position ausreichende X-Teilerspannung. Das zweite Paar der X-Treiberplatten 32, 33 wird gleichzeitig wie
das erste Paar X-Treiberplatten 30, 31 an die
Speise-Wechselspannung geschaltet. Gemäß der Darstellung in F i g. 2 wirken die beiden Paare der
komplementären X-Treiberplatten 30,31 und 32,33 mit
den Kondensatorgegenplatten 34, 35 usw. sowie 36, 37 usw. zusammen.
Durch die kapazitive Kopplung der X-Treiberplatten
30, 31 und 32, 33 mit den Gegenplatten 34 ... 37 usw. wird von der speisenden Wechselspannungsquelle 18
auf die als Verbindung der beiden X-Spannungsteiler dienenden Positionsstege 38—45 über ein zwischen den
Kondensator-Treiberplatten und den Gegenplatten sowie den Positionsstegen eingefügtes dielektrisches
Medium (das in der F i g. 2 nicht dargestellt ist), die jeder Positionsstelle zugeordnete Teilerspannung Vo(X) gekoppelt.
Für die V-Richtung sind in Fig.2 ebenfalls zwei gleiche Paare von komplementären V-Treiberplatten
50, 51 und 52, 53 vorgesehen. Diese beiden V-Treiberplattenpaare wirken genauso wie die X-Treiberplattenpaare,
welche vorstehend kurz beschrieben wurden. Die diesen V-Treiberplatten 50,51 und 52,53 zugeordneten
Y-Positionsstege 54—61 liefern auch eine Teilerspannung
Vo(Y) für die jeweiligen Positionen bzw. Abtaststellen in der V-Richtung. Zur elektrischen
Positionsfeststellung in der A"-Richtung sind die A"-Treiberplatten 30, 31 ausreichend. Das zweite Paar
X-Treiberplatten 32, 33 ist nur aus Gründen der
Zweckmäßigkeit und Sicherheit vorgesehen, wie dies bereits erläutert wurde. Entsprechendes gilt auch für die
beiden Paare der V-Treiberplatten 50,51 und 52,53.
Wie genauer in Zusammenhang mit der F i g. 4 noch erklärt wird, kann die zweidimensionale Eingabevorrichtung
gemäß der F i g. 2 als elektrischer Positionsgeber durch ein chemisches Niederschlagsverfahren der
AT-Positionsstege 38—45 und den zugehörigen Kondensator-Gegenplatten
34, 35, 36, 37 ... sowie der y-Treiberplatten 50, 51 und 52, 53 auf der einen
Oberflächenseite einer dünnen, dielektrischen Tafel aufgebracht werden. Auf der anderen Oberflächenseite
der dünnen, plattenförmigen dielektrischen Zwischenschicht 14 werden hingegen durch das chemische
Niederschlagsverfahren die V-Positionsstege 54—61 mit den damit verbundenen Kondensator-Gegenplatten
und davon getrennt die A'-Treiberplatten 30,31 und 32,
33 aufgebracht Die in der F i g. 2 gestrichelt dargestellten erste und zweite Kondensatoren 48 und 49 stellen
die entsprechenden Kapazitäten zwischen der Kondensator-Gegenplatte 34 und den entsprechenden Ab-
schnitten 46 und 47 der zueinander komplementären Treiberplatten 30 und 31 dar.
Die Fig. 3 zeigt in einem Impulsdiagramm in Abhängigkeit von der Zeit, wie die X- und V-Treiberplatten
der kapazitiven Spannungsteiler nach der F i g. 2 taktweise nacheinander an die speisende Wechselspannung
geschaltet werden. Obwohl der einfacheren Erklärung halber in der Fig. 2 die Speisespannungsquelle
18 nur als an die X-Treiberplatten 30 und 31 angeschlossen dargestellt ist, werden gleichzeitig mit
diesen X-Treiberplatten 30, 31 auch die anderen beiden X-Treiberplatten 32 und 33 genauso an die Wechselspannung
angeschlossen. Hierbei ist die -Y-Treiberplatte
32 der X-Treiberplatte 30 parallel geschaltet.
Während der Taktzeit Tx und Ty, die aufeinanderfolgen,
werden nacheinander die X- und V-Treiberplatten
an die von der Speisespannungsquelle 18 gelieferte Wechselspannung geschaltet. Während der Taktzeiten
Tx versorgt die Speisespannungsquelle 18 die X-Treiberplatten
30... 33 mit Wechselspannung, und während der Taktzeiten Ty werden die y-Treiberplatten 50... 55
an die Wechselspannung geschaltet. Jeder dieser Treiberimpulse Tx. Ty ist in zwei Taktzeiten 7*1, T2
bzw. 73, 7*4 unterteilt, wie dies aus dem Diagramm Fig.3 ersichtlich ist Während der X-Treibzeit zur
Taktzeit 7Ί sind von den parallelgeschalteten X-Kondensatorzweigen
die beiden X-Treiberplatten 30 und 32 an das Spannungspotential der Wechselspannungsquelle
18 angeschaltet, und die beiden anderen -Y-Treiberplatten
31 und 33 liegen dabei auf Massepotential. Während dieser X-Taktzeit Tl stehen an den
X-Positionsstegen 38—45 die jeweiligen X-Teilerspannungen
zur Verfügung. Zur A"-Taktzeit T2 hingegen werden alle .V-Treiberplatten 30, 31, 32 und 33 parallel
geschaltet, und sie liegen auf dem Potential der speisenden Wechselspannung. Während dieser X-Taktzeit
7"2 weisen die X-Positionsstege 38—45 eine
X-Bezugsspannung auf. Auf die gleiche Weise werden während der V-Treibzeit Ty zur Taktzeit Γ3 die beiden
Treiberplatten 50 und 52 an die Wechselspannung geschaltet, und die beiden anderen K-Treiberplatten 51
und 53 werden auf Massepotential gelegt Anschließend werden zur y-Taktzeit TA alle vier TK-Treiberplatten 50,
51, 52 und 53 so geschaltet, daß sie das Potential der
Wechselspannung aufweisen.
Um die -Y-Position einer Abtaststelle abfühlen zu
können, wird wie aus der F i g. 3 (a) zu ersehen ist, zur X-Taktzeit 7*1 die hochfrequente Wechselspannung an
die ersten und zweiten X- Kondensatoren geschaltet Während der gesamten X-Taktzeit Tx liegt kein
Treibersignal an den V-Treiberplatten 50 bis 53 an, denn
während dieser X-Taktzeit Tx liegen alle vier V-Treiberplatten 50—53 auf Massepotential. Während
der ersten X-Taktzeit 7Ί, dargestellt in F i g. 3 (c) ist in
der angedeuteten Schalteinrichtung der F i g. 2 ein Schalter 62 mit der Speisespannungsquelle 18 verbunden,
und ein anderer Schalter 63 ist so geschaltet daß er die X-Treiberplatte 31 auf Massepotential legt Durch
diese Schalterstellungen liegt somit nur die eine X-Treiberplatte 30 auf Spannungspotential, das über die
Gegenplatten 35, 36 etc. auf die XPositionsstege
38—45 kapazitiv gekoppelt wird. Die X-Teilspannungen
sind durch einen Spannungsfühler, beispielsweise einen elektrischen Schreibgriffel oder dergleichen von diesen
X-Positionsstegen 38—45 direkt abzufühlen oder indirekt über eine Koppelkapazität Da wie aus der
F i g. 2 zu ersehen ist, die Fläche der X-Treiberplatte 30
nach links abnimmt nimmt auch die auf die verschiedenen Gegenplatten 34, 35 etc. kapazitiv gekoppelte
Spannung während der A"-Taktzeiten Ti nach links hin
ab, und die Positionsabfühlung in X-Richtung wirkt als Funktion der Amplitude dieser Spannung. In gleicher
Weise wird gleichzeitig während dieser X-Taktzeit TX
die zur X-Treiberplatte 30 parallelgeschaltete X-Treiberplatte
32 ebenfalls an die Wechselspannung geschaltet, und die zugeordnete A"-Treiberplatte 33 wird wie die
X-Treiberplatte 31 auf Massepotential gelegt.
Während des in F i g. 3 (c) dargestellten Zeitintervalls der X-Taktzeit TI ist der Schalter 63 umgeschaltet und
über den geschlossenen Schalter 62 mit der Speisespannungsquelle 18 verbunden. Dadurch liegen zur X-Taktzeit
Tl sowohl die X-Treiberplatten 30, 31 als auch die
ι s zusätzlichen X-Treiberplatten 32, 33 auf dem Potential
der Speisespannungsquelle 18. Während dieser X-Taktzeit TI liegen somit alle X-Treiberplatten 30 ... 33 an
der gleichen Bezugsspannung, die z. B. durch den elektrischen Schreibgriffel abgefühlt und in der
;o eingangs beschriebenen Anordnung eines Positionstableaus
als Referenzspannung verwendet werden kann.
Während der in F i g. 3 (b) gezeigten y-Taktzeit Ty wird in ähnliqher Weise wie vorstehend bereits
beschrieben wurde, die Wechselspannung an die y-Treiberplatten geschaltet, wobei zu dieser y-Taktzeit
die X-Treiberplatten 30 ... 33 auf Massepotential
liegen. Somit werden während der in F i g. 3 (c) gezeigten K-Taktzeit Γ3 die in F i g. 2 abgebildeten
y-Treiberplatten 50 und 52 gleichzeitig an die
•?o Wechselspannung geschaltet, während die beiden
anderen V-Treiberplatten 51 und 53 auf Massepotential liegen. Dadurch steht auf den y-Positionsstegen 54—61
die V-Teilerspannung zur Verfügung. Während der in Fig.3(c) gezeigten y-Taktzeit TA sind alle vier
.15 y-Treiberplatten 50—53 an die Wechselspannung
geschaltet und sie koppeln eine feste Bezugsspannung auf die y-Positionsstege54—61 für Vergleichszwecke.
Das Anlegen der Wechselspannung während der Taktzeiten 7*und Tysowie der der Taktzeiten TI — 7~4
an die X— y-Treiberplatten während der einzelnen Zeiträume kann mit Hilfe verschiedener Schaltungsanordnungen
gesteuert werden, die jedoch keinen Teil dieser Erfindung bilden und daher nicht ausführlicher
beschrieben wurden.
Aus der F i g. 2 ist zu erkennen, daß zur .Y-Taktzeit
Tl die in Fig.2 dargestellte X-Treiberplatte 31
genauso wirkt, wie die in F i g. 1 abgebildete Treiberplatte 19 der ersten Kondensatoren. Anstatt jedoch eine
feste Kapazität bezogen auf Masse, aufzuweisen für die Gruppe der Positionsstege 31—45 der ^-Richtung,
besitzt die X-Treiberplatte 31 eine Kapazität, die sich als
Funktion der Positionsstellen ändert und zwar komplementär zu der Kapazität der X-Treiberplatte 30.
Während des Zeitintervalles zur X-Taktzeit T2 wirken
die Treiberplatten 30 und 31 zusammen und koppeln eine gleiche Bezugsspannung auf die A"-Positionsstege
38-45 der X-Richtung.
Die Art in welcher die zueinander komplementären Treiberplatten, z.B. die ,Y-Treiberplatten 30 und 31
zusammenwirken, um zuerst eine ΛΓ-Teilerspannung der
zugeordneten Position zu erzeugen und dann eine .Y-Bezugsspannung zu erhalten, ist aus der Fig.2 zu
ersehen, in der die entsprechenden Kapazitäten Ct1- und
Cx, als erste und zweite Kondensatoren 48 und 49 in
gestrichelter Darstellung eingezeichnet sind.
Wenn während der .Y-Taktzeit Tl nur die -Y-Treiberplatte
30 an die Wechselspannung angeschlossen ist und die X-Treiberplatte 31 auf Massepotential liegt kann die
jeweilige X-Teilerspannung Vo auf den A^-Positionsstegen 38—45 durch folgendes Verhältnis dargestellt
werden:
Vo =
cg + Cx
Die Bezeichnung Q stellt die Kapazität zwischen den X-Positionsstegen 38—45 der X-Richtung und den
V-Positionsstegen 54—61 der V-Richtung dar, wobei die zuletzt genannten über ihre entsprechenden
Kapazitäten gegen die V-Treiberplatten 50—53 während der yV-Taktzeit Ti sowie alle anderen Streukapazitäten geerdet sind. G, stellt die Kapazität einzelner
zwischen der X-Treiberplatte 30 und den Kondensatorgegcnplatten 34, 35 etc. dar. G1 stellt die Kapazität
zwischen den einzelnen Kondensatorgegenplatten 34, 35 ... und der geerdeten X-Treiberplatte 31 dar. Die
positionsabhängige X-Teilerspannung Vo ändert sich
mit Cf, wobei C,- eine Funktion der Geometrie der
X-Treiberplatte 30 ist in Übereinstimmung mit dem Zähler der obengenannten Formel, wenn der Nenner im
wesentlichen konstant bleibt.
Da die in Fig.2 abgebildeten A"-Treiberplatten 30
und 31 zueinander in ihren Flächen komplementär sind, ist die Summe der einzelnen Kapazitatsflächen, die z. B.
durch die Abschnitte 46 und 47 dargestellt sind und die eine Projektion der Kondensatorgegenplatte 34 bilden,
konstant. Mit dieser konstanten Summe der Kapazitätsflächen und einem Q, das vergleichsweise relativ groß
ist zu C«, und G1, läßt sich aus obiger Beziehung, worin
nur die XTreiberplatte 30 auf Spannungspotential liegt,
entnehmen, daß das auf den Positionsstegen 38—45 erzeugte Teilerspannungssignal eine Funktion des
Verhältnisses der Kapazitäten der Abschnitte der A'-Treiberplatte 30 zur Summe der Kapazitäten der
Abschnitte der X-Treiberplatten 30 und 31 ist und somit
nicht von deren absoluten Werten abhängt. Somit gilt die Beziehung für die Teilerspannung
Vo =
Aus dieser Beziehung ist zu ersehen, daß die Dicke der zwischen den Λ-Treiberplatten 90 und 31 angeordneten Dielektrikums den Wert der Λ-Teilerspannung
nicht beeinflußt, solange sie in der V-Richtung zwischen den Flächen, wie z. B. 46 und 47 gleichmäßig dick ist.
Wenn sich das Verhältnis Zähler zu Nenner in obiger
Beziehung linear ändert, wie es bei der Dreicksanordnung der F i g. 2 der Fall ist, dann ändert sich auch die
Teiierspannung von einem Positionssteg zum anderen in einem linearen Verhältnis. Dieses Verhältnis kann
jedoch so gestaltet werden, daß es sich entsprechend jeder gewünschten Funktion verändert indem man z. B.
die geometrische Form der .V-Treiberplatten 30 und 31 ändert. Wenn also z. B. anstelle einer Spannungsteiler-Einrichtung für die Positionsabfühlung zwei frequenzgleiche phasenverschobene Signale zum Betrieb des
Positionsgebers in der Art verwendet werden, daß der Grad der Phtsenverschiebung sich mit der Position
ändert, kann die Nicht-Linearität im Phasenverhältnis dadurch korrigiert werden, daß man die durch die
geometrische Form der Treiberplatten 30 und 31 eingeführte Nicht-Linearität kompensiert. So kann z. B.
der zwischen den X-Treiberplatten 30 und 31 untertei
lende Einschnitt wahlweise so gebogen sein, daß eine
gewählte nichtlineare A"-Teilerspannung auf den A--Positionsstegen 38—45 besteht, die eine Funktion der
einzelnen Positionsstellen entlang der -Jf-Treiberplatten
30-31 ist
Während des Zeitraumes zur X-Taktzeit T2, wenn
beide AVTreiberplatten 30 und 31 auf Spannungspotential liegen, ergibt sich auf den Positionsstegen 38—45
eine A"-Teilerspannung nach der Beziehung:
Vo
=
11 + C11
C9 + Cx, + C11.
Da, wie bereits erklärt wurde, bei der in F i g. 2 dargestellten zweidimensionalen Eingabevorrichtung
die durch die Zahl 46 bezeichnete Belagsfiäche immer das Komplement der durch die_Zahl 47 bezeichneten
Belagsfläche darstellt, ist auch Cx, immer das Komplement_von Gr Da die Summe der Kapazitäten von Cx,
und C»,einekonstante Kist, ist auch
Daraus geht hervor, daß Vo unabhängig von der X-Position ist, wenn Q konstant mit X ist. Wenn jedoch
G,-und ^,-relativ zu Qgroß sind, dann ist
Vb= 1,
und die Teilerspannung Vo ist unabhängig von einer möglichen Variation von Q. Daraus folgt, daß man eine
von der Position unabhängige konstante Bezugsspannung an den Positionsstegen erhält, solange eine relativ
große rechteckige Treiberplatten-Anordnung benutzt wird. Diese Bezugsspannung erhält man als Teilerspannung ungeachtet der Unterteilung der beiden X-Trciberphtten 30 und 31, die ein komplementäres
X-Treiberplattenpaar bilden.
Das vorstehend für die X-Treiberplatten 30 und 31
Gesagte gilt auch für alle in der F i g. 2 dargestellter komplementären Treiberplattenpaare.
Die Fig.4 zeigt die Ansicht eines Schnittes durch
einen Teil einer zweidimensionalen Eingabevorrichtung mit X-V-Positionsgebem, welche in der Fig.2 als
Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Dieser Schnitt kanr z. B. parallel zu den in F i g. 2 gezeigten K-Positionsste
gen 54—61 gelegt sein. Gemäß der Darstellung ir Fig.4 kann die dielektrische Schicht 14 eine dünne
Tafel aus Polyathylenterephthalt von präziser Dicke sehr guter Gleichmäßigkeit sein. Auch auf der Ober
und Unterseite dieser dielektrischen Zwischenschicht H kann zuerst eine elektrisch leitende Schicht aus — ζ. Β
Kupfer — niedergeschlagen werden. Die Kupferschich ten können dann zur Bildung der X- und K-Positionsste
ge geätzt werden. Diese Positionsstege sind in de Fig.4 mit den Bezugsnummern 40—42 bzw. 61
bezeichnet. Jede Leitschicht der X- und K-Positionsste ge kann durch eine weitere dünne Schicht dielektrische!
Materials abgedeckt werden. In der Fig.4 sind diest
Deckschichten durch die Bezugsnummern 9 und 1! bezeichnet. Die Hohlräume zwischen den Positionsste
gen im Rasterfeld können außerdem durch eil dielektrisches Material 20 ausgefüllt sein. Obwohl die ii
Fig. 2 abgebildeten XV-Treiberplatten in der Fig.·
nicht dargestellt sind, können sie natürlich genauso wii die X Y-Positionsstege hergestellt werden.
weise an der Unterseite der dielektrischen Zwischenschicht 14 zusammen mit den K-Positionsstegen und
den y-Gegenplatten geätzt werden. Die vier y-Treiberplatten
50—53 dagegen werden auf der anderen Oberflächenseite der dielektrischen Zwischenschicht 14
entlang den A^Positionsste ;εη und .Y-Gegenplatten
geätzt
Wenn ein Abfühlstift 64, z. B, ein Schreibgriffel, auf
die dielektrische Deckschicht 15 gesetzt oder über diese geführt wird, wird kapazitiv die an den Positionsstegen
liegende Spannung auf den Abfühlstift 64 gekoppelt, die der jeweiligen X- und V-Position zugeordnet ist auf der
sich der Abfühlstift 64 momentan befindet Der Abfühlstift 64 kann ein konventioneller Kugelschreiber
sein, dessen Spitze mit einer Ausgabeienheit, z. B. einem
Rechner elektrisch leitend verbunden ist Bei einer solchen Abfühlanordnung kann ein Schreibmedium
zwischen den Abfühlstift 64 und der Tafeloberfläche gelegt sein, um eine handschriftliche Aufzeichnung von
S einzugebenden Daten oder Zeichnungen zu ermöglichen.
Während der Bewegung des AbfOhlstiftes 64 über
das Schreibmedium bzw. das Rasterfeld der Eingabevorrichtung wird die jeweilige Λ/Υ-Positon des
Abfühlstiftes 64 elektronisch abgefühlt, wobei die
ίο jeweiligen Teilerspannungen der Positionsstege auf den
Abfühlstift 64 gekoppelt werdea Durch diesen Abfühlvorgang wird eine Informationserkennung erreicht, bei
der das aufgezeichnete Zeichen in Form von den Λ/K-Koordinaten zugeordneten Spannungswerten in
1S den Rechner eingegeben wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Eingabevorrichtung mit einem eine vorgegebene Charakteristik aufweisenden kapazitiven Span- s
nungsteiler, die eine Anzahl von Abgabetasten aufweist, an denen jeweils eine der zugeordneten
Eingabepositionen entsprechende Teilspannung abgreifbar ist, vorzugsweise zur Bestimmung von
Ortskoordinaten einer Matrix, dadurch ge- )0
kennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler aus einer den verschiedenen Eingabepositionen
(X, Y) entsprechenden Anzahl von parallel verbundenen Schaltungszweigen (1, 21; 2, 23;... 8,
29, 17, 19) besteht von denen jeder seriell ,5
miteinander verbundene erste (1,19; 2,19 ... 8,19;
48) und zweite Kondensatoren (21, 17; 22,17 ... 28, 17; 49) enthält, daß die geforderte Spannungstdler-Charakteristik
durch eine entsprechende Abstufung der Kapazität der ersten oder zweiten oder beider
Kondensatoren bestimmt ist, daß die Speisespannung (18) an Knotenpunkten der parallelen Schaltungszweige
(17,19) anliegt und daß die positionsabhängigen Teilspannungen (Vo), an den als Abtaststellen
gestalteten Verbindungen (1...8,38... 45,54 2s
... 61) zwischen den ersten und zweiten Kondensatoren abnehmbar sind.
2. Eingabevorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der
Charakteristik des kapazitiven Spannungsteilers die }0
Gesamtkapazität der ersten und zweiten Kondensatoren in den einzelnen Schaltungszweigen verschieden
groß ist und daß die ersten Kondensatoren jeweils in allen Schaltungszweigen die gleiche
Kapazität aufweisen (F i g. 1). \s
3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schaltungszweig die
Summe der Kapazitäten des ersten und zweiten Kondensators (48, 49) gleich ist und daß die
Einzelkapazitäten der ersten (48) und zweiten (49) A0
Kondensatoren in Abhängigkeit von der Spannungsteiler-Charakteristik in jedem Schaltungszweig
zueinander komplementär sind (F i g. 2).
4. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Knotenpunkten verbundenen Treiberplatten (17,19,
30 ... 33, 50 ... 53) der ersten und zweiten Kondensatoren aller Schaltungszweige jeweils zu
gemeinsamen, die Konotenpunkte bildenden Treiberplatten (17,19,30... 33,50... 53) zusammengefaßt
sind, daß diese Treiberplatten auf der einen Oberflächenseite und ihre korrespondierenden einzelnen
Gegenplatten (1... 8,21... 28,34... 37) mit
Abstand nebeneinanderliegend als flache Leiterbahnen auf der anderen Oberflächenseite einer dünnen
dielektrischen Zwischenschicht (10—13) angeordnet sind.
5. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für die
ersten Kondensatoren (1, 19; 2, 19 ... 8, 19) (l0
gemeinsame Treiberplatte (19) eine rechteckförmige Fläche bildet, daß die für die zweiten Kondensatoren
(21, 17 ... 28, 17) gemeinsame TreiUrplatte (17) als eine rechtwinklige Dreiecksfläche aufgeführt ist, daß
die isoliert über den 1 reiberplatten (17, 19) (,<,
liegenden Gegenplatten (1.. .8; 21.. .28) der ersten
und zweiten Kondensatoren reihenförmig zu Schaltungszweigen miteiander verbunden sind und aus in
ihrer Breite abgestuften Leiterbahnen bestehen und daß die Leiterbahnen über der dreieckförmigen
Treiberplatte (17) breiter sind als über der rechteckförmigen Treiberplatte (19) (Fig. 1).
6. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche I, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Treiberplatte (30,31; 32,33; 50,51; 52,53) der ersten
und zweiten Kondensatoren (48, 49) verzugsweise jeweils zwei gleiche rechtwinklige voneinander
isolierte Dreiecksflächen bilden, deren Hypotenusen mit geringem Abstand nebeneinander liegen, so daß
zwei benachbarte Treiberplatten (30,31) zusammen eine rechteckförmige Fläche bilden und daß die
isoliert darüberliegenden Kondensator-Gegenplatten (34, 35) der ersten und zweiten Kondensatoren
(48,49) jedes Schaltungszweiges flache mit Abstand nebeneinanderliegende einheitliche Leiterbahnen
(34,35,36,37...) sind, die in ihrer Längsrichtung die
Treiberplatten überdecken (F i g. 2).
7. Eingabevorrichtung für einen in zwei Richtungen (X, Y) empfindlichen flächenhaften Positionsgeber
zur Bestimmung von Ortskoordinaten einer Abtaststelle in einem Rasterfeld nach einem der
Ansprüche 1,3,4 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß am Rande des Rasterfeldes für jede Richtung (X, Y)
wenigstens einmal die Treiber- (30,31; 32,33; 50,51;
52, 53) und Gegenplatten (34, 35, 36, 37 ...) der ersten und zweiten Kondensatoren (48, 49) beiderseits
aui den Oberflächen der dielelektrischen Zwischenschicht (10,11,12,14) angeordnet sind, daß
mit den Gegenplatten (34, 35, 36, 37 ...) koordinatenförmig verlaufende und das Rasterfeld
bildende schmale, leitende ΛΎ-Positionsstege (38...
45, 54 ... 61) verbunden sind, von denen die Positionsstege der X-Richtung (35 ... 45) von den
Positionsstegen der K-Richtung (54 ... 61) durch eine Isolierschicht (13) getrennt sind, und daß die
Kreuzungsstellen der XK-Positionsstege die Abtaststellen
bilden (F ig. 2).
8. Eingabevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die X- und K-Richtung
jeweils zwei gleiche kapazitive Spannungsteiler vorgesehen sind, die an den entgegengesetzten
Seiten des Rasterfeldes angeordnet sind, daß in einem Schaltungszweig die einander entsprechenden
Kondensatorgegenplatten (34, 36; 35, 37) der Spannungsteiler für eine Richtung (X, Y) durch
Positionsstege (38, 39 ...) miteinander verbunden sind und daß die Treiberplatten (30,32; 31,33; 50,52;
51, 53) der Spannungsteilerpaare elektrisch parallel geschaltet sind.
9. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die
dielektrische Zwischenschicht (14) mit den auf beiden Oberflächenseiten angeordneten Kondensatorplatten
und Positionsstegen auf einer isolierenden Unterlagsschicht (9) liegt, daß ihre obere Seite mit
einer sehr dünnen dieleketrischen Deckschicht (15) belegt ist, daß die zwischen den leitenden Belägen
befindlichen Räume mit Isoliermaterial (20) ausgefüllt sind und daß der Abgriff der Teilspannungen
(Vo) durch einen auf eine Abgreifstelle setzbaren Fühlstift (64) erfolgt ν F ig. 4).
10. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Treiberplatte (19, 31,33 ...) der ersten Kondensatoren auf Massepoiential und die Treiberplatten (17,
30, 32 ...) der zweiten Kondensatoren auf
Spannungspotential (18) liegen und daß die Teilspannungen (Vo) zwischen Masse und den Positionsstegen
(1... 8,38... 45,54... 61) abgreifbar sind.
11. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung (18) eine hochfrequente Wechselspannung
ist, die über eine von Taktimpulsen (Tx, Ty) gesteuerte Schalteinrichtung (62, 63) taktweise
nacheinander zunächst an den oder die Spannungsteiler für eine Richtung (X oder Y) and dann
anschließend an den oder die Spannungsteiler für die andere Richtung (Toder X) anschaltbar ist, daß bei
einem an Spannung (18) liegenden Spannungsteiler die Treiberplatte (19,31,33) der ersten Kondensatoren
(1, 19; 2, ?9 ... 18, 19; 48) vorzugsweise auf Massepotential und die Treiberplatte (17,30,32) der
zweiten Kondensatoren (21,17; 22,17... 28,17; 49)
auf dem Potential der Speisespannung (18) liegt und daß gleichzeitig die Treiberplatten (50 bis 53) der
nicht aktivierten Spannungsteiler (Y, X) auf Massepotential geschaltet sind.
12. Eingabevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß während der Taktzeit
(Tx, Ty) für die Taktimpulse der Schalteinrichtung (62, 63) welche die einer Richtung (X oder Y)
zugeordneten kapazitiven Spannungsteiler an die Speisespannung (i8) schalten, die Schalteinrichtung
(62, 63) in einer ersten X-Taktzeit (T \) die Treiberplatte (19, 31, 33) der ersten Kondensatoren
(48) der aktivierten Spannungsteiler mit Massepotential verbindet und die Treiberplatten (17, 30, 32)
der zweiten Kondensatoren (49) an die Wechsclspannungsquelle
(18) schaltet und daß die Schalteinrichtung (62,63) in einer zweiten X-Taktzeit (T2) die
Treiberplatten (17, 19, 30, 31, 32, 33) der ersten und zweiten Kondensatoren eines kapazitiven Spannungsteilers
für eine Richtung (X oder Y) an die Wechselspannungsquelle (18) schaltet.
13. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
A"-Treiberplatten (30 bis 33) der ersten und zweiten
Kondensatoren (48, 49) der Spannungsteiler für die X-Richtung und die V-Gegenplatten und die sie
verbindenden Y- Positionsstege (54 ... 61) der Spannungsteiler für die V-Richtung auf der einen
Oberflächenseite einer dielektrischen Folie (14) angeordnet sind, und daß die V-Treiberplatten (50
bis 53) die Spannungsteiler für die K-Richtung und die X-Gegenplatten (34 ... 37) und die sie
verbindenden X-Positionsstege (38 ... 45) der Spannungsteiler für die X-Richtung auf der anderen
Oberflächenseite der dielektrischen Folie (14) so angeordnet sind, daß die A7V-Positionsstege (38 ...
45,54... 61) ein rechtwinkliges Raster bilden.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US83782069A | 1969-06-30 | 1969-06-30 | |
US85674569A | 1969-09-10 | 1969-09-10 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2031787A1 DE2031787A1 (de) | 1971-01-14 |
DE2031787B2 DE2031787B2 (de) | 1977-10-27 |
DE2031787C3 true DE2031787C3 (de) | 1978-06-15 |
Family
ID=27125976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2031787A Expired DE2031787C3 (de) | 1969-06-30 | 1970-06-26 | Eingabevorrichtung mit kapazitivem Spannungsteiler |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3593115A (de) |
JP (1) | JPS4922567B1 (de) |
DE (1) | DE2031787C3 (de) |
FR (1) | FR2054597B1 (de) |
GB (1) | GB1313664A (de) |
SE (1) | SE356385B (de) |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3784897A (en) * | 1972-02-17 | 1974-01-08 | Landis Tool Co | Capacitor transducer |
US4054746A (en) * | 1975-10-22 | 1977-10-18 | Data Automation Corporation | Electronic coordinate position digitizing system |
US4018989A (en) * | 1975-12-24 | 1977-04-19 | Summagraphics Corporation | Position coordinate determination device |
US4087625A (en) * | 1976-12-29 | 1978-05-02 | International Business Machines Corporation | Capacitive two dimensional tablet with single conductive layer |
IT1111425B (it) * | 1977-05-18 | 1986-01-13 | Conte Alberto | Trasduttore assoluto di precisione per misure di posizioni lineari od angolari |
FR2376399A1 (fr) * | 1977-11-18 | 1978-07-28 | Ibm | Tablette capacitive a une seule couche conductrice |
US4451698A (en) * | 1982-11-12 | 1984-05-29 | Display Interface Corporation | Coordinate digitizing device |
US4570149A (en) * | 1983-03-15 | 1986-02-11 | Koala Technologies Corporation | Simplified touch tablet data device |
US4603231A (en) * | 1983-03-31 | 1986-07-29 | Interand Corporation | System for sensing spatial coordinates |
US4586260A (en) * | 1984-05-29 | 1986-05-06 | The L. S. Starrett Company | Capacitive displacement measuring instrument |
US4705919A (en) * | 1985-02-21 | 1987-11-10 | Dhawan Satish K | Electrostatic pattern-coupled digitizer |
US4771138A (en) * | 1985-02-21 | 1988-09-13 | Dhawan Satish K | Electrostatic pattern-coupled digitizer |
DE3804640A1 (de) * | 1988-02-15 | 1989-09-07 | Baumann Heinz W Dipl Ing Fh | Digitalisier-anzeige-tablett |
US4893071A (en) * | 1988-05-24 | 1990-01-09 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Capacitive incremental position measurement and motion control |
US5049827A (en) * | 1990-01-12 | 1991-09-17 | Jet Electronics & Technology Inc. | Non-contacting potentiometer |
EP0574213B1 (de) * | 1992-06-08 | 1999-03-24 | Synaptics, Inc. | Objekt-Positionsdetektor |
US5861583A (en) * | 1992-06-08 | 1999-01-19 | Synaptics, Incorporated | Object position detector |
US5889236A (en) * | 1992-06-08 | 1999-03-30 | Synaptics Incorporated | Pressure sensitive scrollbar feature |
US6028271A (en) * | 1992-06-08 | 2000-02-22 | Synaptics, Inc. | Object position detector with edge motion feature and gesture recognition |
US6239389B1 (en) | 1992-06-08 | 2001-05-29 | Synaptics, Inc. | Object position detection system and method |
US5880411A (en) | 1992-06-08 | 1999-03-09 | Synaptics, Incorporated | Object position detector with edge motion feature and gesture recognition |
US5363051A (en) * | 1992-11-23 | 1994-11-08 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Steering capaciflector sensor |
US5711672A (en) * | 1994-07-01 | 1998-01-27 | Tv Interactive Data Corporation | Method for automatically starting execution and ending execution of a process in a host device based on insertion and removal of a storage media into the host device |
US5624265A (en) * | 1994-07-01 | 1997-04-29 | Tv Interactive Data Corporation | Printed publication remote contol for accessing interactive media |
US5757304A (en) * | 1996-09-13 | 1998-05-26 | Tv Interactive Data Corporation | Remote control including an integrated circuit die supported by a printed publication and method for forming the remote control |
US6380929B1 (en) | 1996-09-20 | 2002-04-30 | Synaptics, Incorporated | Pen drawing computer input device |
US5854625A (en) * | 1996-11-06 | 1998-12-29 | Synaptics, Incorporated | Force sensing touchpad |
WO1998040863A1 (en) * | 1997-03-14 | 1998-09-17 | Tv Interactive Data Corporation | A method of detachably attaching an insert to a remote control base and the resulting remote control |
US7737953B2 (en) * | 2004-08-19 | 2010-06-15 | Synaptics Incorporated | Capacitive sensing apparatus having varying depth sensing elements |
DE102005041114A1 (de) | 2005-08-30 | 2007-03-01 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Kapazitiver Stellstreifen und Haushaltsgerät mit einem solchen |
DE202007005237U1 (de) * | 2006-04-25 | 2007-07-05 | Philipp, Harald, Southampton | Hybrides kapazitives Berührungsbildschirmelement |
US20080088595A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Hua Liu | Interconnected two-substrate layer touchpad capacitive sensing device |
DE102009019910B4 (de) | 2008-05-01 | 2021-09-16 | Solas Oled Ltd. | Gestenerkennung |
US8526767B2 (en) * | 2008-05-01 | 2013-09-03 | Atmel Corporation | Gesture recognition |
US8395597B2 (en) * | 2009-10-27 | 2013-03-12 | Motorola Mobility Llc | Method and device for providing an equi-potential touch screen |
US8149496B2 (en) * | 2009-12-22 | 2012-04-03 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Integrated touch for IMOD displays using back glass |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2968952A (en) * | 1959-09-21 | 1961-01-24 | John J Stalder | Force measurement system |
US3312892A (en) * | 1964-05-04 | 1967-04-04 | Technology Instr Corp Of Calif | Contactless electrical transducer having moving parts |
US3399401A (en) * | 1964-06-29 | 1968-08-27 | Army Usa | Digital computer and graphic input system |
FR1445527A (fr) * | 1965-04-09 | 1966-07-15 | A C B Schlumberger | Capteur de déplacements linéaires |
BE696819A (de) * | 1967-04-10 | 1967-09-18 |
-
1969
- 1969-09-10 US US856745A patent/US3593115A/en not_active Expired - Lifetime
-
1970
- 1970-05-22 FR FR707018634A patent/FR2054597B1/fr not_active Expired
- 1970-05-29 JP JP45045735A patent/JPS4922567B1/ja active Pending
- 1970-06-23 SE SE08652/70A patent/SE356385B/xx unknown
- 1970-06-25 GB GB3080270A patent/GB1313664A/en not_active Expired
- 1970-06-26 DE DE2031787A patent/DE2031787C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2031787B2 (de) | 1977-10-27 |
FR2054597B1 (de) | 1974-02-22 |
US3593115A (en) | 1971-07-13 |
DE2031787A1 (de) | 1971-01-14 |
SE356385B (de) | 1973-05-21 |
JPS4922567B1 (de) | 1974-06-10 |
GB1313664A (en) | 1973-04-18 |
FR2054597A1 (de) | 1971-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2031787C3 (de) | Eingabevorrichtung mit kapazitivem Spannungsteiler | |
DE69032091T2 (de) | Eingabesystem mit berührungsempfindlicher Widerstandsfilmtafel | |
DE69121806T2 (de) | System einer Berührungsmessfühlergruppe und Anzeigesystem | |
DE69201477T2 (de) | Kapazitiver Positionsdetektor. | |
DE69217248T2 (de) | Dateneingabegerät mit einer druckempfindlichen eingabeoberfläche. | |
DE69024094T2 (de) | Berührungssensor-Matrixsysteme und Anzeigesysteme, die sie enthalten | |
DE69421478T2 (de) | Datenverarbeitungsvorrichtung mit Berührungsbildschirm und Kraftaufnehmer | |
DE69428164T2 (de) | Digitalisiereingabegerät | |
DE69017481T2 (de) | Cursorsteuerungseinrichtung. | |
EP0299204B1 (de) | Manuell zu betätigender Positionsgeber | |
DE2523163A1 (de) | Kapazitiver differentialmesswandler | |
DE69032101T2 (de) | Vorrichtung für datenspeicherung | |
DE3409560A1 (de) | Struktur zum eingeben von daten in einen computer | |
DE102018120576B3 (de) | Eingabevorrichtung mit beweglicher Handhabe auf kapazitiver Detektionsfläche und redundanter kapazitiver Potenzialeinkopplung | |
DE102011075852A1 (de) | Paneel für Positionssensoren | |
DE102013219340A1 (de) | Erhöhung des dynamischen Bereichs einer Integrator-basierten Gegenkapazitätsmessschaltung | |
DE202012103379U1 (de) | Berührungssensor mit Stromspiegel zur Eigenkapazitätsmessung | |
DE112009002576T5 (de) | Berührungspositions-Auffindungsverfahren und -vorrichtung | |
DE202007005237U1 (de) | Hybrides kapazitives Berührungsbildschirmelement | |
CH672377A5 (de) | ||
DE2621337C2 (de) | Positionstableauanordnung mit Markierungsstift | |
DE102012006546B4 (de) | Kapazitiver Sensor, Verfahren zum Auslesen eines kapazitiven Sensorfeldes und Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven Sensorfeldes | |
DE10247313A1 (de) | Berührungs- und druckpegelempfindliche Oberfläche | |
DE69705742T2 (de) | Verfahren zur optimierung der berührpunktserkennung eines kapazitiven berührungssensors | |
DE68919930T2 (de) | Widerstandstablett mit mehreren Leitern für Koordinateneingabe. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |