DE2105071A1 - Elektrisches Schaltgerat - Google Patents

Elektrisches Schaltgerat

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DE2105071A1 DE19712105071 DE2105071A DE2105071A1 DE 2105071 A1 DE2105071 A1 DE 2105071A1 DE 19712105071 DE19712105071 DE 19712105071 DE 2105071 A DE2105071 A DE 2105071A DE 2105071 A1 DE2105071 A1 DE 2105071A1
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  • Push-Button Switches (AREA)
  • Input From Keyboards Or The Like (AREA)

Description

Dr.-Ing. Wilhelm Reichel Dipl-Ing. Wolfgang Beichel
6 Frankfurt a. M. I
Parksiraße 13
χ; α μ . 2 (
22, 4-. IA
COIORADO INSTRUMENTS, INC*, Broom^field, Colorado, VStA
Elektrisches Schaltgerät
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schaltgeräte und eine Tastenfeldmatrix mit elektrischen Schaltgeräten.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren beschrieben.
Die Pig. 1 ist ein Querschnitt durch ein elektrisches Schaltgerät.
Die Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein weiteres elektrisches Schaltgerät.
Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, die das
Ausgangssignal eines Schaltgerätes nach den Fig. 1 oder 2 feststellt oder erfaßt.
Die Fig. 4A und 4B zeigen die Zeitverläufe von Signalen, die von den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltgeräten erzeugt werden, wenn die Taste gedrückt und losgelassen wird.
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Die Pig. 5 zeigt von oben den Matrixaufbau von in den Pig. 1 oder 2 dargestellten Schaltgeräten.
Die Pig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Matrix mit Schaltgeräten nach den Pig. 1 oder 2 und zeigt deren Verbindung mit Signalkonditionier- und Codier3chaltungen.
Die Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Abfühlen bei einer niedergedrückten Taste der in Pig. 6 dargestellten Matrix und zum Erzeugen eines last- oder Torsignals bei Jedem Niederdrücken.
Die Pig. 8 ist ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Peststellen von gleichzeitig niedergedrückten Tasten in der Matrix nach der Pig. 6.
Die Pig. 9 ist eine Ansicht von oben eines abgeänderten elektrischen Schaltgerätes nach den Pig. 1 oder 2.
Die Pig. 1 zeigt ein elektrisches Schaltgerät oder einen Kondensatorschalter. Der dargestellte Kondensatorschalter enthält ein flaches ebenes Grundsubstrat 11, bei dem es sich beispielsweise um ein herkömmliches Glasepoxydsubstrat für gedruckte Schaltungen handeln kann, das beidseitig mit Kupfer kaschiert ist, so daß die noch beschriebenen Leiterbereiche nach dem Fotoätzverfahren gebildet werden können. So ist das Kupfer auf der oberen Oberfläche des Grundsubstrats 11 derart geätzt, daß ein etwa kreisförmiges metallisches PeId oder ein Zielbereich 13 vorhanden ist· Nach dem Ätzen wird die gesamte obere Oberfläche mit Ausnahme der öffnung oder des Ausschnitts 15» der den Zielbereich 13 umgibt, mit einem dielektrischen Film überzogen. _
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Es entsteht daher eine dielektrische Schicht 14 über dem Zielbereich und eine weitere dielektrische Schicht 17 über dem den Ausschnitt 15 umgebenden Grundsubstrat. Auf der unteren Oberfläche des Grundsubstrats wird nach gedruckter Schaltungsart ein Verbindungsbereich 19 ausgebildet, üer über eine metallische Verbindung 21 mit dem Zielbereich 13 verbunden ist.
Über dem Zielbereich 13 ist in einem Abstand und durch Luft getrennt eine kuppelartig gewölbte Feder 23 angeordnet, deren Außenrand auf dem dielektrischen Überzug 17 aufliegt. Die gewölbte Feder 23 wird vorzugsweise aus einem kreisförmigen Abschnitt mit einem Durchmesser von etwa 12,5 mm einer kugeligen Schale mit einem Radius von etwa 50mm hergestellt. Die federnde Metallschale hat eine Stärke von etwa 0,05 bis 0,1 mm. Die gewölbte Feder ist über eine Leitung 25 mit einer äußeren Schaltung verbunden. Eine Tastenführungsplatte 27 ist über dem Grundsubstrat 11 angeordnet und verläuft parallel dazu. In der Tastenführungsplatte 27 ist eine Öffnung 29 vorgesehen, die mit der gewölbten Feder 23 und dem Zielbereich 13 ausgerichtet ist. Die Öffnung 29 enthält ein Drucktastenelement 31. Das Tastenelement ist über eine Schraubenfeder 33 an der Kitte der gewölbten Feder'23 befestigt.
Wenn das Tastenelement 31 niedergedrückt wird, übt die Schraubenfeder 33 einen Druck auf die gewölbte Feder 23 aus. Wenn dieser Druck hinreichend groß ist, führt die gewölbte Feder eine Schnappbewegung aus, d.h. sie springt plötzlich in die Richtung des ausgeübten Drucks. Durch diesen Schnappoder Springvorgang wird die Kapazität zwischen der gewölbten Feder 23 und dem Zielbereich 13 sprungartig geändert. Wenn der Kondensator beim Auftreten der Schnappbewegung mit einer hinreichend hohen Spannung geladen ist, wird dabei
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ein elektrisches Signal erzeugt, aas erfaßt oder festgestellt und anschließend in einer elektronischen Einrichtung verarbeitet wird.
Obwohl die in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform für viele Betriebsbedingungen geeignet ist, weist sie dennoch gewisse Nachteile auf. Es hat sich nämlich gezeigt, daß in vielen dielektrischen Schichten eine dielektrische Polarisation stattfindet und daß im 'Laufe einer gewissen Zeit an beiden Oberflächen der dielektrischen Schicht La dungen entstehen. Dies hat zur Folge, daß die obere Oberfläche der Schicht, d.h. die obere Oberfläche des Zielbereiches 13, das gleiche elektrische Potential annimmt wie die gewölbte Peder 23. In diesem Pail tritt keine Änderung der Kapazität zwischen der umspringenden gewölbten Peder und dem metallischen Zielbereich 13 auf, so daß kein Signal abgegeben wird. Um diese Störung zu beseitigen kann man die Polarität der an die gewölbte Peder 23 und dem Zielbereich 13 angelegten Spannung umkehren. Man kann aber auch die dielektrische Schicht 13 entfernen. Diese Lösungen sind jedoch unpraktisch. Eine etwas bessere Lösung besteht darin, eine geringfügig leitende oder unvollkommene dielektrische Schicht zu benutzen, durch die das obige Problem vollständig beseitigt wird.
Obwohl eine dielektrische Schicht mit einer gesteuerten Ableitung die obige Schwierigkeit vermeidet, schafft die Anordnung nach der Pig. 2 eine bessere Lösung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Pig. 2 wird die Polarisationsladung auf der dielektrischen Schicht sogar zu einer wünschenswerten Eigenschaft gemacht, indem eine Schichtgewählt wird, die bereits eine eingefrorene große elektrische Ladung aufweist.
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Solche Schichten oder Filme sind bekannt und werden als Electretschichten bezeichnet. Electrete bestehen aus Y/achs-, Harz-, Flurocarbonschichten und anderen Filmen und sogar aus Titanatkeramik.
Bei der Ausfuhrungsform nach der Pig. 2 ist in der Mitte eine Stützplatte 41 mit einer zylindrischen Öffnung 43 vorgesehen, die aus einem Isoliermaterial besteht. Eine gewölbte Feder 45 ruht auf einer leitenden Metallfolie 47, die an der unteren Oberfläche der Stützplatte 41 die Öffnung 43 umgibt. Die dünne leitende Metallschicht 47 liegt auf der oberen Kupferschicht 49 einer Epoxydschaltungsplatte 51· Ein kreisförmig geätzter metallischer Zielbereich 53 befindet sich unter der Öffnung 43 und ist von dem Hauptabschnitt der oberen Kupferschicht 49 der Glasepoxydschaltungsplatte 51 durch eine Ausnehmung oder einen Einschnitt 55 getrennt. Der Zielbereich oder das Feld 53 hat einen Durchmesser von etwa 12,5 mm, und die Trennfuge zwischen dem isolierten kreisförmigen Zielbereich und dem geerdeten Umgebungsmaterial, das von der Metallfolie 47 und der oberen Kupferschicht 49 gebildet wird, ist etwa 0,8 mm groß. Der Zielbereich 53 ist über eine durch Ätzen der unteren Kupferschicht auf der Epoxydschaltungsplatte 51 ausgebildeten Leitung 57 mit einer äußeren Schaltung verbunden. Die Leitung oder der Leiter 57 und die Leiterbereiche der oberen Kupferschicht können in herkömmlicher Weise hergestellt werden, beispielsweise durch ein fotografisches Ätzverfahren. Der Leiter 57 ist über einen Leiter 59, der sich durch die Epoxydschaltungsplatte 51 erstreckt, mit dem Zielbereich verbunden.
Zwischen der geerdeten gewölbten Feder 45 und der isolierten Zielplatte 53 wird ein Kondensator gebildet. Über der gewölbten Feder befindet sich in der Öffnung 43 eine Druckplatte. Über dieser Druckplatte 61 ist ein Schaumkissen oder
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ein federnder Körper 63 angeordnet, über den federnden Körper 63 befindet sich ein zylindrisches Kupplungselement 65, du3 eine auf dem Kopf stehende T-förmige Gestalt hut, wie es gezeigt ist. Der Kopf des Kupplungselements 65 ist über dem elastischen Körper 63 in die öffnung 43 eingepaßt, und das Bein oder der Steg des Kupplungselements 65 ragt aurch eine kleine Öffnung 66 in einer abdeckplatte 08 nach oben. Das Bein des Kupplungselement^ 65 ist an einer Drucktastenkappe 67 befestigt. Die Druckplatte·61 weist vorzugsweise drei nach unten ragende Elemente 69 auf, die in einem symmetrischen Abstand voneinander angeordnet sind und mit der gewölbten Feder nahe bei ihrem Außenrand in Berührung kommen. Auf diese Weise ist die Mitte der kuppeiförmigen Feder frei, so daß eine möglichst große ochnappbewegung auftreten kann. Nach der tichnappbewegung kehrt die Jeder 45 ihre Wölbungsrichtung um und erstreckt sich nach unten in Richtung auf die Zielplatte. Beim Niederdrücken der Druckkappe oder Taste 67 wird über die Verbindungselemente ein Druck auf die kuppelartige Feder 45 ausgeübt. Infolge dieses Drucks kehrt die Feder 45 plötzlich ihre V/ölbungsrichtung um, so daß die Kapazität zwischen der Zielplatte 53 und der gewölbten Feder 45 sprungartig geändert wird.
Auf der dem Epoxydsubstrat gegenüberliegenden Seite befindet sich auf dem Zielbereich 53 eine permanent geladene dielektrische Schicht 71. Die geladene dielektrische Schicht 71 hat vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie der kreisförmige Zielbereich 53. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Infolge der beschriebenen Anordnung wird auf der einen Seite der bewegbaren gewölbten Feder 54 eine Ladung ausgebildet. Wie bereits erwähnt, wird eine geladene dielektrische Schicht normalerweise Electret genannt.
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Der Electret liefert nun aas elektrische EeId, das zürn Be-* trieb des Gerätes notwendig ist. Unter der Annahme, daß die der gewölbten Feder zugekehrte dielektrische Oberfläche eine positive Ladung trägt, ist die Ladung an der gegenüberliegenden Federoberfläche und an der Zielplatte notwendigerweise negativ, da über den Leiter 57 und einen Widerstand (in Pig. 2 nicht gezeigt) ein zur Erde führender Stromfad vorgesehen ist. Auf diese ./eise wird der geladene Kondensator von. dem Luftabstand zwischen der oberen Oberfläche des Electreten 7"! und der unteren Oberfläche der gewölbten Feder 45 gebildet. Wenn während des Schnappvorganges der gewölbten Feder die Kapazität zwischen der gewölbten Feder 45 und der oberen Oberfläche des Electreten 71 äußerst schnell zunimmt und die Feder 45 eine dicht bei der Oberfläche des Elektreten liegende Stellung einnimmt, fällt die Spannung an dem Kondensator notwendigerweise auf einen sehr kleinen Wert, so daß die Zielplatte 53 über die Leitung 57 an eine äußei'e Meß- oder Fühlschaltung ein negativ gerichtetes elektrisches Spannungssignal abgibt. Auf diese V/eise kann man das Niederdrücken der Taste mit einer angeschlossenen elektronischen Schaltung abfühlen oder messen.
Die Fig. 3 zeigt eine Einrichtung zum Feststellen oder Erfassen des Ausgangssignals einer einzigen Taste und enthält einen Widerstand 81, der mit seinem einen Ende an eine Spannungsquelle mit einem Potential +V verbunden ist. Das andere Ende des Widerstandes ist über einen Kondensatorschalter 82 der in der Fig. 1 dargestellten Art an Erde angeschlossen. Eine ähnliche Anordnung kann man für einen Kondensatorhalter nach der Fig. 2 benutzen, allerdings mit der Ausnahme, daß die Klemme +V und die Erdklemme vertauscht sind. Der Verbiiidungspunkt zwischen dem Kondensatorschulter 82 und dem Widerstand 81 ist an den Eingang eines
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Schmitt-Triggers 83 angeschlossen. Wenn durch die Betätigung eines Kondensatorschalters ein Signal erzeugt wird, tritt an der Ausgangsklemme 85 des Schmitt-Triggers 83 ein Impuls auf. Ein derartiger Impuls tritt jedesmal auf, wenn die Taste niedergedrückt wird.
Die Pig. 4A zeigt den zeitlichen Verlauf des von dem Schmitt-Trigger 83 erfaßten Signals, wenn beim Niederdrücken der Taste eine Schnappbewegung auftritt. Beim üchnappunkt 87 nimmt die Kapazität schlagartig zu, so daß eine sprungartige Spannungsabnahme auftritt. Diese plötzliche Spannungsabnähme wird von dem Schmitt-Trigger 83 wahrgenommen, so daß dieser einen Impuls abgibt. Wenn die Taste bei dem in der Fig. 4B dargestellten Zeitpunkt 88 losgelassen wird, schnappt die gewölbte Feder in ihre Ursprungslage zurück, und der Kondensatorschalter gibt das dargestellte positive Signal ab.
Um Datenimpulse zu erzeugen kann man jedes der in den Fig. 4A und 4B dargestellten Signale benutzen. Das einfachste elektrische Signalgerät besteht aus einer Eintastenanordnung nach der Fig. 1 oder 2 und einem nachgeschalteten Schmitt-Trigger. Mehrere dieser Tastenanordnungen, die jeweils an einem Schmitt-Trigger angeschlossen sind, bilden ein Tastenfeld mit einer einzigen Ausgangsleitung. Obwohl ein derartiges Tastenfeld in manchen Fällen verwendet wird, kann man aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und des einfacheren Aufbaus durch die gemeinsame Verwendung von Schmitt-Trigger-Schaltungen mit einer großen Anzahl von Tastenanordnung ein codiertes Ausgangssignal erzeugen.
In der Fig. 5 ist gezeigt, wie man Tastenanordnungen vereinigen kann, um ein codiertes Ausgangssignal zu erzeugen. Ein dielektrisches Tastensignalgerat nach Art der Fig. 1 oder 2
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weist zu diesem Zweck zwei -Kondensatorzielbereiche auf, die unter einer gewölbten Feder angeordnet sind. Um dies zu erreichen, kann man den kreisförmigen Zielbereich in zwei Segmente unterteilen, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist. Die aufgeteilten Zielbereichsegmente werden dann wie die Elemente einer x-y-Matrix verbunden, und zwar derart, daß das eine Segment jeder Zielscheibe an eine der x-Leitungen und das andere Segment jeder Zielscheibe an eine der y-Leitungen angeschlossen ist. Je'de Zielscheibe oder jedes Feld hat jetzt in der Anordnung oder Matrix eine Adresse χ , y .
Obwohl die räumliche Anordnung der Zielbereiche eines Tastenfeldes nicht der in der Fig. 5 dargestellten V/eise mit Spalten und Zeilen zu entsprechen braucht, werden die Zielscheiben elektrisch in der gezeigten Weise verbunden, so daß ihren Ausgangssignalen.Codewerte zugeordnet werden können. Im folgenden soll angenommen werden, daß ein Tastenfeld mit 64 Tasten mindestens in elektrischer Hinsicht die nach der Fig. 5 gezeigte Anordnung aufweist. Diese Zahl (64) von Sprach- und Zahlensymbolen, Satzzeichen und dergleichen kann man durch ein binäres Sechs-Bit-Codewort oder ein Byte darstellen, das von 000,000 oder Xn, yn bis 111,111 reicht. Die Werte von χ und y , die eine beliebige vorgegebene Taste darstellen, kann man also durch einen reinen Binärcode ausdrücken. Eine 8 mal 8-Matrix definiert 64 Elemente. Dabei sind 0 bis 7 x-Leitungen und 0 bis 7 y-Leitungen vorhanden. Infolge dieser Anordnung benötigt man lediglich 16 Schmitt-Trigger und zugehörige Impulsdehner, die in Kombination im folgenden mit Signalkonditionier- oder Signalbehandlungsschaltung bezeichnet sind, um insgesamt 64 Tastenelemente zu bedienen. Eine solche Anordnung ist in der Fig. 6 dargestellt. Eine Gruppe von 8 Signalkonditionierschaltungen ist
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den x-Leitungen zugeordnet. Diesen Leitungen folgt ein einziger x-Codierer, der die ersten drei Bits des Tastenfeld-Ausgangscodewortes liefert.
Eine zweite Gruppe von 8 Signalkonditionierschaltungen ist den y-Leitungen zugeordnet. Es folgt ein einziger y-Codierer, der die zweiten drei Bits liefert.
Ferner erzeugt die beschriebene Anordnung immer dann ein Tast- oder Torsignal, wenn eine Taste niedergedrückt wird, so daß die Geräte, die Daten von dem Tastenfeld empfangen, benachrichtigt werden, wenn ein neues Signal kommt. Eine Einrichtung zum Erzeugen eines derartigen Tastsignals ist in der Pig. 7 dargestellt. Alle Signale der x-Leitungen der Matrix werden den Eingängen eines ODER-Gliedes OR-1 mit 8 Eingängen zugeführt. Alle Signale der y-Leitungen werden den Eingängen eines zweiten ODER-Gliedes OR-2 mit 8 Eingängen zugeführt. Die Ausgangssignale des ersten und zweiten ODER-Gliedes werden den beiden Eingängen eines UND-Gliedes AND-1 mit zwei Eingängen zugeführt. Das UND-Glied kann nur ein Ausgangssignal abgeben, wenn sowohl ein x-Signal als auch ein y-Signal gleichzeitig erzeugt werden. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes wird dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 99 zugeführt. Der monostabile Multivibrator erzeugt jedesmal ein Tastimpuls-Ausgangssignal, wenn das UND-Glied ein Signal abgibt. Jedesmal wenn eine Taste gedrückt und sowohl ein x-Signal als auch ein y-Signal erzeugt werden, liefert die gezeigte Schaltungsanordnung ein Tastsignal. Die Dauer oder Länge des Tastsignals hängt von der einstellbaren Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators ab. \Ienn entweder nur ein x-Signal oder nur ein y-Signal auftritt, wird kein Tastsignal erzeugt. Wenn man daher das Tastsignal zum Tasten der Ausgänge des x-Codierers und des y-Codierers verwendet, werden ungewollte Ausgangssignale vermieden.
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Ferner ist es erwünscht, eine Anordnung zu schaffen, die feststellt, wenn zwei Tasten gleichzeitig gedrückt werden, da beim gleichzeitigen Drücken von zwei Tasten fehlerhafte Ausgangscodesignale auftreten. Eine Einrichtung zum Peststellen der gleichzeitigen Tastenbetätigung ist in der Fig. dargestellt. Jede x-Matrixleitung ist an eine gemeinsame Leitung 11 über Widerstände R1 bis RÖ angeschlossen. Die Leitung L1 ist über ein Widerstand R9 an eine Spannungsquelle +V - 1 angeschlossen. In ähnlicher Weise sind alle y-Mutrixleitungen an eine gemeinsame Leitung L2 über Widerstände R1O bis RI7 angeschlossen. Ferner ist die Leitung L2 über einen Widerstand R19 mit einer Spannungsquelle +V verbunden. Die Leitung L1 ist an den Eingang eines ersten Schmitt-Triggers 101 angeschlossen. Die Leitung L2 ist an den Eingang eines zweiten Schmitt-Triggers 102 angeschlossen. Die Ausgänge dieser beiden Schmitt-Trigger 101 und 102 sind mit den Eingängen eines ODER-Gliedes OR-3 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes führt zum Eingang eines Fehlerregisters 103. Der eine Ausgang des Fehlerregisters führt zu einer Ausgangsklemme 104. Der zweite Ausgang des Fehlerregisters ist mit einer Signalkonditionierschaltung 105 verbunden. Der Ausgang der Signalkonditionierschaltung führt über einen Fehlerbeseitigungsschalter 106 zur Erde. Das Fehlerregister ist ein einfaches Flip-Flop, das an seiner Ausgangsklemme eine Anzeigesignal abgibt, das die weitere Betätigung des Tastenfeldes sperrt, bis der Fehler-beseitigungsschalter betätigt und das Fehlerregister 103 zurückgesetzt wird.
Wenn beim Betrieb mehr als eine x-Leitung oder mehr als eine y-Leitung ein Signal empfängt, weil gleichzeitig zwei Tasten niedergedrückt werden, erzeugt einer oder erzeugen beide der Schmitt-Trigger 101 und 102 ein Ausgangssignal. Dieses Signal wird über das ODER-Glied OR-3 dem Fehlerregister zugeführt, das dann ein Ausgangesignal der oben beschriebenen
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Art abgibt. Ein einziges x-Signal oder ein einziges y-üignal reicht nicht aus, um den Schmitt-Trigger 101 oder 102 zu triggern. Auf diese Weise wird lediglich die gleichzeitige Betätigung von zwei oder mehreren Tasten erfaßt und die weitere Betätigung des Tastenfeldes gesperrt.
Die beschriebene Ausführungsform braucht nicht unbedingt mit einem zweiteiligen Zielbereich nach Art der Pig. 5
ι.
ausgerüstet zu sein. So ist in der Fig. 9 ein Zielbereich oder Feld mit drei Segmenten 107, 108 und 109 dargestellt. Diese Segmente sind alle unter einer einzigen gewölbten Feder eines zuvor beschriebenen Signalgerätes angeordnet. Wenn bei einem solchen Gerät die Taste niedergedrückt und die Feder eine Schnappbewegung ausführt, werden drei Ausgangs· signale erzeugt. In ähnlicher Weise können vier oder noch mehr Ausgangssignale erzeugt werden. Dies hängt von der Größe des Zielbereiches und der Anzahl der Segmente ab.
Mit einem dreiteiligen Zielbereich kann man eine 3-stellige Matrix direkt codieren. Das Tastatur-Fernsprech-Wahlsystem benutzt beispielsweise im allgemeinen drei Frequenzkomponenten. Dabei setzt sich die untere Frequenz aus fünf getrennten Frequenzen, die mittlere Frequenz aus fünf getrennten Frequenzen und die obere Frequenz aus vier getrennten Frequenzen zusammen. Das beschriebene Tastenfeld kann man daher benutzen, um einen Ton zu erzeugen, der alle oder einige dieser Frequenzen in sich vereinigt.
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Claims (20)

  1. Patentansprüche
    \\y Elektrisches Schaltgerät, gekennzeichnet durch eine metallische Zielscheibe oder Zielplatte, durch einen gewölbten Federkörper, der auf der einen Seite der Zielscheibe derart angeordnet ist, daß sich der Abstand zwischen dem Federkörper und der Zielscheibe durch eine Schnappbewegung des Körpers schlagartig vermindert, wenn mindestens ein vorgegebener Druck auf die Mitte des Federkörpers ausgeübt wird, und dabei ein sprungartiges Schaltsignal auftritt, und durch eine Tastenvorrichtung zum Ausüben eines Drucks auf die Mitte des Federkörpers,
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dem Federkörper benachbarte Oberfläche der metallischen Zielscheibe mit einer Electretschicht bedeckt ist. '
  3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die metallische Zielscheibe auf einem Substrat aufgebracht ist.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat auf beiden Seiten kupferka-'schiert und in einer vorgegebenen Weise derart geätzt ist, daß ein isolierter Kupferabschnitt die metallische Zielscheibe bildet, und daß auf dem Substrat um die Zielscheibe herum'ein metallischer Ring befestigt ist, der eine Stütze für den Federkörper bildet und der mit dem übrigen Kupfer elektrisch verbunden ist.
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  5. 5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Tastenvorrichtung einen Tastenknopf enthält, der auf der der metallischen Zielscheibe abgewandten Seite des Federkörpers angebracht ist, und daß eine zusammendrückbare Vorrichtung zum Übertragen des Drucks von dem Tastenknopf auf den Federkörper zwischen diesen Teilen angeordnet ist.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die zusammendrückbare Vorrichtung ein zusamraendrückbares Kissen und eine Druckplatte mit mehreren Elementen enthält, die derart angeordnet sind, daß sie an einer Oberfläche des Federkörpers angreifen.
  7. 7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die zusammendrückbare Vorrichtung eine Schraubenfeder enthält.
  8. 8. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielscheibe mehrere elektrisch isolierte Abschnitte enthält.
  9. 9· Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß zwei isolierte Abschnitte vorhanden sind.
  10. 10. Elektrisches Schaltgerät, gekennzeichnet durch einen veränderbaren Kondensator mit einer ersten leitenden Platte, einer zweiten, federnden, gewölbten, leitenden Platte und einer Vorrichtung zum Verformen der zweiten Platte, um durch eine Schnappwirkung eine Abstandsänderung zwischen den beiden Platten zu erreichen und dabei eine Kapazitätsänderung des Kondensators vorzunehmen.
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  11. 11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein Electret in dem Spalt zwischen den beiden Platten angeordnet ist.
  12. 12. Gerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e kennzeichnet , daß die erste leitende Platte zwei elektrisch isolierte Abschnitte aufweist.
  13. 13. Tastenfeldmatrix, gekennzeichnet durch mehrere elektrische Schaltgeräte nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
  14. H. Tastenfeldmatrix nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrixanordnung eine x- y-Matrix mit mehreren x-Leitungen und y-Leitungen ist und daß jedes Gerät an eine andere Kombination aus einer x-Leitung und einer y-Leitung angeschlossen ist.
  15. 15. Tastenfeldmatrix mit mehreren x-Leitungen und y-Leitungen sowie mehreren elektrischen Signalgeräten nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der eine isolierte Abschnitt jedes Gerät an eine zugeordnete x-Leitung und der andere isolierte Abschnitt des Geräts an eine zugeordnete y-Leitung angeschlossen ist, so daß jedes Gerät mit einer verschiedenen Kombination aus einer x-Leitung und einer y-Leitung verbunden ist.
  16. 16. Tastenfeldmatrix nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch mehrere x- und y-Signalkonditionierschaltungen, wobei an jede x-Leitung der x-y-Matrix eine x-Signalkonditionierschaltung und an jede y-Leitung der x-y-Matrix eine y-Konditionierschaltu::g angeschlossen ist, durch einen mit den Ausgängen der x-Signalkonditionierschaltungen verbundenen x-Codierer und durch einen mit den Ausgängen der y-Signalkonditionier-— schaltungen verbundenen y-Codierer.
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  17. 17· Tastenfeldmatrix nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung jedesmal ein Tastsignal erzeugt, wenn eines der elektrischen Schaltgeräte betätigt wird.
  18. 18. Tastenfeldmatrix nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die TastensignalerZeugungseinrichtung ein an die x-Leitungen der Matrix angeschlossenes erstes ODER-Glied, ein an die y-Leitungen der Matrix angeschlossenes zweites ODER-Glied, ein an die Ausgänge der ODER-Glieder angeschlossenes UND-Glied und eine an das UND-Glied angeschlossene Mehrzustandschaltung enthält.
  19. 19· Tastenfeldmatrix nach Anspruch 18, dadurch
    gekennzeichnet , daß eine Fühleinrichtung
    feststellt, wenn gleichzeitig mehr als ein der elektrischen Schaltgeräte betätigt wird.
  20. 20. Tastenfeldmatrix nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet , daß die Fühleinrichtung eine erste Leitung, die über je einen entsprechenden Widerstand an jede x-Leitung der Matrix angeschlossen ist, einen mit der ersten Leitung verbundenen Schmitt-Trigger, eine zweite Leitung, die über je einen entsprechenden Widerstand an jede y-Leitung der Matrix angeschlossen ist, einen an die zweite Leitung angeschlossenen Schmitt-Trigger, ein an die Ausgänge des ersten und zweiten Schmitt-Triggers angeschlossenes ODER-Glied, ein an den Ausgang dee letzten ODER-Glieds angeschlossenes Fehlerregister und eine Einrichtung zum Zurücksetzen des Fehlerregisters enthält, wobei die Einrichtung derart ausgelegt ist, daß mindestens der erste oder der zweite Schmitt-Trigger getriggert wird,
    ../17 _
    109838/1799
    wenn zwei oder mehrere Schaltgeräte gleichzeitig betätigt werden und die erste und die zweite leitung über vorgegebene Widerstände mit vorgegebenen Spannungsquellen verbunden sind.
    10&CJÖ/17
    Leerseite
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2833186A1 (de) * 1978-07-28 1980-02-07 Schoeller & Co Elektrotech Drucktastenschalter
DE102008007034A1 (de) * 2008-01-31 2009-08-13 Siemens Aktiengesellschaft Kondensatoranordnung mit veränderbarer Kapazität, Verfahren zum Herstellen der Kondensatoranordnung und Verwendung der Kondensatoranordnung
DE102009032614A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schaltelement und Verfahren zur Auswertung eines Schaltelements
DE102011079730A1 (de) * 2011-07-25 2013-01-31 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät und Haushaltsgerät
EP2629422A1 (de) 2012-02-15 2013-08-21 Flextronics International Kft. Kapazitiver Schalter

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3696908A (en) * 1970-11-09 1972-10-10 Sperry Rand Corp Capacitive key
USRE31942E (en) * 1971-03-01 1985-07-09 High speed serial scan and readout of keyboards
US3797630A (en) * 1971-07-12 1974-03-19 Alphanumeric Holdings Ltd Keyboard for electronic circuit
US3751612A (en) * 1971-08-30 1973-08-07 Colorado Instr Inc Snap action capacitive type switch
BE794109A (fr) * 1972-01-18 1973-05-16 Western Electric Co Selecteur a touches a electret a unites multiples
US3786495A (en) * 1972-05-17 1974-01-15 Ncr Stored charge transducer
US3786497A (en) * 1972-07-31 1974-01-15 Ibm Matrix keyboard method and apparatus
US3886866A (en) * 1972-11-24 1975-06-03 Us Navy Capacitor - contact fuze system
USRE30923E (en) * 1973-01-02 1982-05-04 Bowmar Instrument Corporation Calculator keyboard switch with disc spring contact and printed circuit board
US3912988A (en) * 1973-01-29 1975-10-14 Fischer & Porter Co Capacitive detector for an electronic differential pressure transmitter
US3931610A (en) * 1973-11-29 1976-01-06 Teletype Corporation Capacitive keyswitch sensor and method
US3867594A (en) * 1973-11-29 1975-02-18 Texas Instruments Inc Pressure sensitive switch with diaphragm and dish contact means
US4031329A (en) * 1974-06-13 1977-06-21 International Telephone And Telegraph Corporation Time limited telephone paging employs a relay switch actuated by dual frequency tone
US3925610A (en) * 1974-08-12 1975-12-09 Bell Telephone Labor Inc Graphic communications tablet
US4034234A (en) * 1975-01-10 1977-07-05 Texas Instruments Incorporated Switching module for solid-state keyboard
US3982079A (en) * 1975-04-16 1976-09-21 Litton Business Telephone Systems, Inc. Touch-to-rotary converter for a telephone instrument
US4015254A (en) * 1975-12-04 1977-03-29 General Motors Corporation Keyboard encoding circuit utilizing an A/D converter
US4095066A (en) * 1976-08-04 1978-06-13 International Business Machines Corporation Hinged flyplate actuator
US4103252A (en) * 1976-11-26 1978-07-25 Xerox Corporation Capacitive touch-activated transducer system including a plurality of oscillators
JPS5380571A (en) * 1976-12-24 1978-07-17 Hitachi Ltd Switch
US4209819A (en) * 1978-03-13 1980-06-24 Key Tronic Corporation Capacitive keyswitch
US4234871A (en) * 1978-06-06 1980-11-18 Ing. C. Olivetti & C., S.P.A. Capacitive keyboard for data processing equipments
JPS5854754Y2 (ja) * 1978-06-23 1983-12-14 トヨスタ−株式会社 タツチスイツチ
DE2931489B1 (de) * 1979-08-03 1980-10-16 Jungheinrich Kg Steuerhebelschalter
US4482932A (en) * 1981-07-30 1984-11-13 Topre Corporation Keyboard switch
US4458293A (en) * 1981-11-05 1984-07-03 Cherry Electrical Products Corporation Capacitive keyboard
US4466046A (en) * 1982-05-17 1984-08-14 Cherry Electrical Products Corporation Capacitive keyboard switch
US4561002A (en) * 1982-08-30 1985-12-24 General Electric Company Capacitive touch switch arrangement
DE3236098A1 (de) * 1982-09-29 1984-03-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Druckwandleranordnung, insbesondere fuer industrieroboter
DE3337122A1 (de) * 1982-10-20 1984-04-26 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Kapazitive taste
DE8505750U1 (de) * 1985-02-28 1986-08-21 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Rechteckförmiger Kontaktträger für Tastaturen
US5906019A (en) * 1995-10-31 1999-05-25 Mccarthy; Kevin Air mattress with oval beams
CN101908874A (zh) * 2009-06-03 2010-12-08 Ge医疗系统环球技术有限公司 具有机械触感的电容式数据输入装置
DE102011121897A1 (de) * 2011-12-22 2013-06-27 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Kapazitiver Berührungsschalter
DE102012209366A1 (de) * 2012-06-04 2013-12-05 Zf Friedrichshafen Ag Schaltvorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Schaltvorgangs einer Schaltvorrichtung
US10218383B2 (en) * 2013-06-25 2019-02-26 Ncr Corporation Keypad
ES2927805T3 (es) 2018-04-16 2022-11-11 Merit Automotive Electronics Systems S L U Sistema de control capacitivo, en particular un módulo integrado en la columna del volante de un vehículo automóvil
WO2023101098A1 (ko) * 2021-12-01 2023-06-08 엘지전자 주식회사 휴대용 전자기기

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB467750A (en) * 1936-02-17 1937-06-23 Cole E K Ltd Improvements in trimmer condensers
US3159820A (en) * 1958-11-24 1964-12-01 Int Standard Electric Corp Information storage device
BE631062A (de) * 1962-04-20
US3293640A (en) * 1964-05-22 1966-12-20 Chalfin Albert Electronic systems keyboard and switch matrix

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2833186A1 (de) * 1978-07-28 1980-02-07 Schoeller & Co Elektrotech Drucktastenschalter
DE102008007034A1 (de) * 2008-01-31 2009-08-13 Siemens Aktiengesellschaft Kondensatoranordnung mit veränderbarer Kapazität, Verfahren zum Herstellen der Kondensatoranordnung und Verwendung der Kondensatoranordnung
DE102009032614A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schaltelement und Verfahren zur Auswertung eines Schaltelements
DE102011079730A1 (de) * 2011-07-25 2013-01-31 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät und Haushaltsgerät
DE102011079730B4 (de) * 2011-07-25 2013-04-04 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät und Haushaltsgerät
EP2629422A1 (de) 2012-02-15 2013-08-21 Flextronics International Kft. Kapazitiver Schalter
WO2013120787A1 (de) 2012-02-15 2013-08-22 Flextronics International Kft. Kapazitiver schalter

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SE384088B (sv) 1976-04-12
CA930311A (en) 1973-07-17
JPS5327470B1 (de) 1978-08-08
DE2105071B2 (de) 1976-08-19
GB1345771A (en) 1974-02-06
FR2078851A5 (de) 1971-11-05

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