DE2043389C3 - Tastatur für Rechenmaschinen, Fernschreiber und Datenendstationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tastatur zur Erzeugung von codierten Signalen in Rechenmaschinen, Fernschreibern und Datenendstationen mit einem magnetischen Kreis, einer Mehrzahl von Platten, die eine Reihe von in Linie ausgerichteten, von einem magnetischen Fluß durchquerten Öffnungen haben, einer Reihe von

ferromagnetischen Tauchkernen, die in den Öffnungen gleiten können, und einer Mehrzahl von Abfühlwicklungen, vor. denen jede die Reihe von Öffnungen umgibt, um einen Wechsel des magnetischen Flusses anzuzeigen.

Durch die FR-PS 15 59 318 ist eine Tastatur der erwähnten Art bekannt geworden, in der der magnetische Kreis einen hohen magnetischen Widerstand aufweist und durch nichtmagnetische Platten gebildet wird, deren Öffnungen von einer Primärwicklung umgeben sind. Nach Niederdrücken einer entsprechenden Taste wird über einen Impulsgenerator, der durch eine geeignete fotoelektrische Einrichtung ausgelöst wird, ein Impulsstrom in die Primärwicklung des magnetischen Kreises eingegeben. Auf diese Weise wird ein treibender magnetischer Fluß erzeugt, der von den die Öffnung, in welche die Taste den magnetischen Tauchkern eingesetzt hat, umgebenden Wicklungen ermittelt wird. Der Flußwechsel und damit der von den Wicklungen ermittelte Spannungsimpuls sind unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der die Tasten niedergedrückt werden. Um jedoch zu diesem Ergebnis zu kommen, benötigt die Tastatur eine teure und komplizierte elektronische Ausrüstung sowohl für die Erzeugung des impulsiven magnetischen Flusses in dem

einen hohen magnetischen Widerstand aufweisenden

magnetischen Kreis der vollen Tastatur als auch für die

Verstärkung der sehr schwachen von den Wicklungen ermittelten Signale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tastatur zur Erzeugung codierter Signale in Rechenmaschinen, Fernschreibern und Datenendstationen zu schaffen, die relativ einfach und nicht teuer ist, bei der die von den Wicklungen ermittelten Signale stark sind und unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der die Tasten niedergedrückt werden, und bei der der Wechsel

des magnetischen Flusses auf die Öffnung begrenzt ist, die von dem ferromagnetischen Tauchkern durchquert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Tastatur der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen mit einer ferromagnetischen Platte mit Öffnungen, die mit den Öffnungen der anderen Platten in Linie ausgerichtet sind, mit einer magnetischen Einrichtung,

■ en im wesentlichen permanenten magnetischen Arch die in linie ausgerichteten öffnungen und mit Riegel, die mit den Tauchkernen ^rtpnwirkefl und jeden der Tauchkerne schlagartig ^^"pntsorechende Öffnung bewegen, ν odurch der ^m· A die öffnung umgebenden Wicklung verbundene ^m'^er· nhe Fluß infolge Betätigung eier entsprechenf ^SSe «ändert wird.

if >,>«> Ausgestaltungen der Erfindung sind in den

mrflchen angegeben.
Unteranspi ^ ^ _? ^ _{Zeichmmgen ist der}

^ln tand der Erfindung anhand eines besonders Gegenswi _{Ausführungsbe}i_spiels dargestellt, welches bevorzugi _einze]_nen auch hinsichtlich weiterer

^na? α ,«merkmale näher beschrieben ist. Es zeigt ErfindungM _{auf eine Tas1atur zur} Erzeugung

rJe Skalen nach der Erfindung, ^V°r 9 eiS Schnitt durch die Vorrichtung entlang

^F^" IUlmFig 1
_der Lime 11-11« s- -_e ^.^ ^^ ^.^ ^

Fig.3 eine pe ρ

^Tif ^atU4 eine perspektivische Ansicht eines dem Teil

u ρ; I λ entsprechenden Teils in abgeänderter nach Fig-3 entsprecn 5

10

,

einen Axialschnitt durch einen Tastenstempel SSSSS¹JSS

aus, um die im Tastenfeld vorhandenen zehn Tasten 11 zu bezeichnen.

In jeder der Tafeln 19 bis 22 (Fig.3) befinden sich koaxial zu den in der ferromagnetischen Platte 16 vorhandenen Öffnung 14 zehn Öffnungen 24. Auf jeder der Tafeln 19 bis 22 aus isolierendem Material befindet sich ein aus einer dünnen Schicht aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer, ^stehender Leiter, der einen um die öffnungen 24 herum verlaufenden Stromweg bildet und dabei entsprechend der Kodierart Windungen 26 in einer Üblicherweise als

positiv angenommenen Richtung und Windungen 27 in der als negativ angenommenen Richtung bildet Die elektrischen Leiter sind zum Teil auf der einen Seite der

Tafeln 19 bis 22 und zum Teil auf deren anderer Seite angebracht, um den Ausgangs- und den Rückfuhrungsleiter jeder Leitung zu bilden. Am Ende des Ausgangsleiters ist durch die Tafeln 19 und 22 hindurch eine elektrisch leitende Verbindung 30 mit dem auf der _{Umerseite befindlichen} Rückführungsleiter vorhanden.

Dadurch verläuft jede um die Öffnungen 24 herum gebildete Windung zur Hälfte auf der Oberseite und zur

Hälfte auf der Unterseite der Tafeln 19 bis 22. ^ ^^ ^.^ .^ ^ _{2ehn Tasten n}

Kombination von vier Windungen, je einer fur jeden

S eines Einzelteils

^Pnach^P der Erfindung, in vergärtem Raufen

Querschnitt durch den unteren Te, der 30 ^^

der

beschriebene Ausführungsform des Abfühlwicklungen hervor, bei _h Erfindung weist eine gebräuchliche te Leitungsdrähte 28, von welchen i

sk

Zwischenlegen einer Isolierfo ie jmschen je zwei Tatein übereinanderliegend rwischen den Platten

Ä „bis „ is, gleich de, ^M1| _f<!rromilgne,i_Sch=m Malenal „, _{im lnneren des} Hohlkolbens

'⁵ »fden Kop,4, desKer„_S O

drückt diesen gegen den Anschlag 42 am Hohlkolben 38.

In der Wand des Gehäuses 33 befindet sich eine Nut 44, in der die Blattfeder 46 liegt, deren unterer geneigter Arm 47 in die Bewegungsbahn des Hohlkolbens 38 ragt, der an seinem unteren Ende eine Sperrklinke 48 trägt, welche in die Rast 49 in dem Kern 13 eingreift.

Beim Niederdrücken einer Taste 11 werden der Schaft 36 und der Hohlkolben 38 nach unten geschoben. Dabei werden zunächst die Federn 37' und 43 zusammengedrückt, letztere deshalb, weil der Kern 13 noch durch die in die Rast 49 eingreifende Sperrklinke 48 der Blattfeder 46 verriegelt ist Bei weiterer Abwärtsbewegung des Hohlkolbens 38 trifft dieser auf den in seinem Weg liegenden geneigten Arm 47 der Blattfeder 46 und drückt diesen in die Nut 44 zurück, so daß die Sperrklinke 48 an ihrem unteren Ende aus der Rast 49 herausgelöst wird. Der Kern 13 wird dadurch freigegeben und schnellt unter der Einwirkung der sich entspannenden Feder 43 rasch abwärts, wobei er durch die entsprechenden öffnungen 24 bzw. 31 der Tafeln 19 bis 22 bzw. 29 hindurchtritt und auf die ferromagnetische Platte 17 auf trifft.

Dadurch wird der ferromagnetische Kern 13 in den Magnetfluß der Teile 15, 16, 17 einbezogen und ändert dabei den Verlauf des Magnetflusses, der nunmehr auch axial durch ihn hindurch verläuft Auf diese Weise nimmt der die Abfühlwicklungen 25 oder 28 durchdringende Magnetfluß plötzlich zu. Die Zunahme des Magnetflusses induziert in den Abfühlkreisen 73 oder 28 eine der zeitlichen Ableitung άΦ/dt des Flusses proportionale Spannung, deren Vorzeichen von der Richtung abhängig ist, in welcher die Abfühlwindungen verlaufen. Der Einfachheit halber soll die in den Abfühlkreisen induzierte Spannung als »Impuls« bezeichnet sein.

Die zeitliche Magnetflußänderung ist der Geschwindigkeit, mit welche·· der Kern abwärts bewegt wird, proportional. Da die Geschwindigkeit des Kerns 13 von der Art, in welcher die Taste 11 niedergedrückt wird, unabhängig ist. ist der in den Abfühlwicklungen induzierte Spannungsimpuls stets gleich groß.

Dadurch wird, je nachdem, ob in jedem Stromweg 25 oder in jedem Leitungsdraht 28 in Übereinstimmung mit der betätigten Taste eine Wicklung mit positiver oder negativer Richtung vorhanden ist, am Ausgang des betreffenden Stromweges ein positiver oder negativer Spannungsimpuls, erzielt. Die Impulskombination am Ausgang der verschiedenen Stromwege 25 ist für die betätigte Taste charakteristisch und stel·* ihren Code dar. Die Kombination der Impulse, die sn geeigneter Weise verstärkt werden, kann auf einen durch die Tastatur zu steuernden beliebigen Tei¹ einer Maschine einwirken.

Beim Loslassen der Taste 11 wird diese und der Hohlkolben 38 durch die Feder 37 nach ober; gedrückt. Der Hohlkolben 38 gibt dabei den geneigten Arm 47 der Blattfeder 46 wieder frei, so daß die Sperrklinke 48 wieder in die Rast 49 im Kern 13 eintreten kann und diesen verriegelt Somit ist der Ausgangszustand der Freigabevorrichtung wiederhergestellt und bereit, jederzeit erneut ausgelöst zu werden.

Während der Aufwärtsbewegung des ferromagneti- ;chen Kerns 13 entsteht in dem ihn einschließenden Viagnetfluß eine erneute Veränderung. Diesmal ändert ;ich aufgrund der Streuung in der Luft der I⁷IuB von ;inem endlichen Wert bis auf einen Wert, der praktisch sfull ist wobei diese Veränderung gegenüber der vorgehenden von entgegengesetztem Vorzeichen ist

Dadurch wird in den der losgelassenen Taste II entsprechenden Windung ein Spannungsimpuls erzeugt, welcher dem während der Abwärtsbewegung des Kerns 13 erzeugten Impuls ein entgegengesetztes Vorzeichen hat und außerdem von sehr niedrigem Wert ist. Dies ergibt sich aus einer Analyse des Phänomens.

Die in den Induktionswicklungen, die angenommen N

Windungen haben, induzierte elektromotorische Kraft iT ist durch die Gleichung (1) ausgedrückt in welcher M

ίο die magnetomotorische Kraft und R die Reluktanz bedeutet:

E=N

M dR(t) R²U) ' di

Die Reluktanz R enthält ein konstantes Glied R₀ und ein zeitlich infolge des Luftspaltes zwischen dem ferromagnetischen Kern 13 und der Platte 17 veränderbares Glied, wie es durch die Gleichung (2):

= R₀

^{X{t) + K}

ausgedrückt ist, in welcher χ die in F i g. 5 dargestellte Koordinate, Sdie Querschnittsfläche des Kerns 13, μ die Permeabilität des Werkstoffs, aus welchem der Kern 13 gebildet ist, und K eine Konstante bedeutet
Schließlich ergibt sich die G Ieichung (3):
30

_E _ _N N v(j)

R(t) x(f) + K' ^(J)

in welcher ν die Momentangeschwindigkeit des Kerns 13 bedeutet

Die Geschwindigkeit des Kerns 13 ist bei seiner Aufwärtsbewegung geringer als bei seiner Abwärtsbewegung; einerseits weil die Rückstellfeder 37 einen niedrigeren Elastizitätskoeffizienten als die Vortriebsfeder 43 hat, und andererseits, weil die Masse, die die Feder 37 während der Aufwärtsbewegung bewegt, größer ist als die während der Abwärtsbewegung des Kerns 13 durch die Feder 43 bewegte Masse.
Der Höchstwert der Nutzspannung wird für χ = 0 erzielt wenn der Kern die Platte 17 berührt da ν seinen Höchstwert und R(x+I<) seinen Mindestwert erreicht. Zu Beginn der Aufwärtsbewegung ist ν sehr niedrig und hat demzufolge feinen Wert, der viel niedriger als die Nutzspannungsspitze ist. Am Ende der Aufwärtsbewegung hat ν immer noch einen niedrigeren Wert als den während der Abwärtsbewegung erreichten, wobei ferner das Glied R(x+K) seinen Höchstwert erreicht und demzufolge E einen gegenüber dem Nutzimpuls vernachlässigbaren Wert hat Dadurch wird, wenn man den ungewollten Freigabeimpuls vernachlässigt, die Gefahr von Störungen behoben.

Die Tastatur zur Erzeugung von Code-Signalen nach der Erfindung ermöglicht außerdem die Betätigung einer weiteren Taste auch dann, wenn die vorgehende

Taste noch niedergedrückt ist Das Signal in dem Abfühlkreis wird nur durch eine Veränderung im Magnetfluß erzielt so daß eine Taste unbegrenzt niedergedrückt bleiben kann, ohne daß dadurch in den Abfühlwicklungen ein Signal erzielt wird.

Ein sich bei einer Tastatur für Rechen- oder Schreibmaschinen stellendes Problem besteht darin, daß der Fall einer unbeabsichtigten gleichzeitigen Betätigung von zwei Tasten erkennbar sein muß. Zu diesem

Zweck wird die beschriebene Anordnung benutzt, gemäß der jede Windung des Stromweges in positiver Richtung um die öffnungen 24 herum, je nach dem gewählten Code einer der beiden möglichen Binärwerte entspricht, und in negativer Richtung um die öffnungen herum dem anderen Binärwert entspricht.

Bei einem Wicklungssystem dieser Art gibt es für jede beliebige Kombination von zwei Tasten stets mindestens einen Stromweg, der in Übereinstimmung mit einer Taste in positiver Richtung und in Übereinstimmung mit der anderen Taste in negativer Richtung verläuft. Dadurch gibt es bei versehentlichem gleichzeitigem Niederdrücken von zwei Tasten zwei Spannungsimpulse, die sich in Übereinstimmung mit mindestens einem Stromweg wechselseitig löschen. Dadurch ist es möglich, die Tastatur mit einer Vorrichtung zu versehen, die beim Auftreten eines »Null«-Wertes am Ausgang eines beliebigen Stromweges zugleich mit einem anderen Wert als Null am Ausgang eines anderen Stromweges, ein Fehlersignal erzeugt.

Bei Verwendung des Systems mit auf einen isolierenden Träger aufgebrachte Wicklungen läßt sich vorteilhafterweise eine einzige gelochte und biegsame isolierende Folie 51 verwenden, auf der ein Standardstromkreis durch Drucken usw. hergestellt ist. Der Standardstromkreis besteht aus Windungen der in F i g. 6 dargestellten Art, die um jede Öffnung 52 herum verlaufen und in Reihe geschaltet sind. Jede Windung ist auf die beiden Seiten der Folie aufgebracht und hat vier Schleifen 53, 54, 56, 57. Durch Unterbrechen der Schleifen 53 -und 57 verläuft die Windung in einer Richtung um die entsprechende Öffnung 52 herum, während sie durch Unterbrechen der Schleifen 54 und 56 in entgegengesetzter Richtung verläuft. Das Unterbrechen der Schleifen kann mit Hilfe eines in passender Weise programmierten Lochers erfolgen. Wie vorstehend erörtert, verläuft die Hälfte jeder Windung auf der einen Seite der Folie und die zweite Hälfte auf deren anderer Seite, wobei im Querschnitt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Windungen der elektrische Kreis in einer zur Ebene des Magnetfeldes lotrechten Ebene liegt, um ungewollte Magnetflußschlüsse auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Darauf wird die Folie 51 in der in F i g. 7 gezeigten Weise zusammengefaltet, daß mehrere Lagen entstehen und die in jeder Lage vorhandenen öffnungen miteinander übereinstimmen, worauf sie zwischen den ferromagnetischen Platten 16 und 17 angeordnet wird, an welchen sie beispielsweise mit Hilfe der Bolzen 59 befestigt wird. Eine auf die Folie 51 gelegte und in gleicher Weise gelochte isolierende Folie 58 verhindert, daß die Windungen einander benachbarter Lagen der Folie 51 miteinander in Berührung kommen.

Bei Anwendung des Systems mit gewickelten Leitungsdrähten ist es möglich, um jede Öffnung 31 herum mehr als eine Windung zu legen, was den Vorteil hätte, höhere elektromotorische Kräfte zu erzielen. Die Wicklungen in positiver oder negativer Richtung können mit Hilfe einer programmierten Maschine hergestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Tastatur für Rechenmaschinen, Fernschreiber und Datenendstationen mit einem magnetischen Kreis, einer Mehrzahl von Platten, die eine Reihe von in Linie ausgerichteten, von einem magnetischen Fluß durchquerten Öffnungen haben, einer Reihe von ferromagnetischen Tauchkernen, die in den Öffnungen gleiten können, und einer Mehrzahl von Abfühlwicklungen, von denen jede die Reihe von Öffnungen umgibt, um einen Wechsel des magnetischen Flusses anzuzeigen, gekennzeichnet durch eine ferromagnetische Platte (16) mit Öffnungen (14), die mit den Öffnungen (24) der anderen Platten (19 bis 22) in Linie ausgerichtet sind, durch eine magnetische Einrichtung (15), die einen im wesentlichen permanenten magnetischen Fluß durch die in Linie ausgerichteten Öffnungen (24) erzeugt, und durch Riegel (47), die mit den Tauchkernen (13) zusammenwirken und jeden der Tauchkerne (13) schlagartig in die entsprechende Öffnung (24) bewegen, wodurch der mit der die Öffnung (24) umgebenden Wicklung (26) verbundene magnetische Fluß infolge Betätigung einer entsprechenden Taste (11) geändert wird.

2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlwicklungen (26, 27) in jeweils unterschiedlichem Sinn um die Öffnungen (24) gewickelt sind, so daß in der Mehrzahl der Wicklungen unterschiedliche Kombinationen von Spannungsimpulsen erzeugt werden, die entgegengesetzte Polaritäten in Übereinstimmung mit dem Sinn der die Öffnungen umgebenden Abfühlwicklungen haben, wodurch bei gleichzeitiger Betätigung von zwei Tasten in mindestens einer Abfühlwicklung im wesentlichen ein Nullspannungsimpuls erzeugt wird.

3. Tastatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlwicklungen (26, 27) auf eine biegsame isolierende Tafel (51) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (24) gedruckt sind, wobei die biegsame isolierende Tafel (51) in mehreren Lagen so gefaltet ist, daß die Öffnungen (24) angemessen mit den Öffnungen (14) der ferromagnetischen Platte (16) in Linie ausgerichtet sind.

4. Tastatur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlwicklungen (26, 27) zwei geschlossene Windungen enthalten, die auf entgegengesetzten Seiten der Platte (51) in Übereinstimmung mit jeder der Öffnungen (24) angeordnet und mit dem elektrischen Kreis mittels einer durch die Platte (51) hindurchgehenden metallischen Verbindung (30) verbunden sind, wobei die metallische Stetigkeit der beiden Windungen auf entgegengesetzten Seiten in bezug auf die metallische Verbindung (30) unterbrochen ist, so daß der Sinn, in welchem die Abfühlwicklung um die entsprechende Öffnung gewickelt ist, durch die Seite in einer Windung bestimmt wird, auf welcher die Stetigkeit unterbrochen ist.

5. Tastatur nach einem der Anspüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung Dauermagnete (15) aufweist, die in dem magnetischen Kreis der ferromagnetischen Platte (16) angeordnet sind.

6. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der jede Taste von einer entsprechenden Rückholfe-

der zurückgeholt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Taste (11) der Riegel eine durch eine Sperrhebelfeder (46) beeinflußte Klinke (48), die in Ruhestellung in den Tauchkern (13) eingreift, ?ine Vortiebsfeder (43), die die Taste (11) mit dem Tauchkern verbindet und während des Niederdfükkens der Taste bis zur Freigabe der Klinke (48) gespannt ist, so daß der Tauchkern in die öffnung schnellt, und eine Schulter (42) der Taste (11) enthält, die den Ta.uchkern (13) wieder mit der Klinke (48) in Eingriff bringt, während die Rückholfeder (37) nach Freigabe der niedergedrückten Taste die Taste (11) wieder zuiückholt.