DE2115508A1 - Wählschalteranordnung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 2Π 5508 DR. ING. KARL BOEHMERT · DIPL-ING. ALBERT BOEHMERT

28 BREMEN . FELDSTRASSE 24 · TEL. (04 21) «444038

, . . TiTfi'tififJiilfil C't'riCt Postscheckkonto: Hamburg 126083

Aktenzeichen: h€Uani.lä-.CJ..ftt_i). Bankkonto: Bremer Bank, Bremen, Kto. 100144?

Named.Anm.: Control DeviCÖS ItICo

31.

Mein Zeichen: C 21 28 Bremen, den ^o M&TZ 1971

COMTROL DEVICES INC«, Woburn, Massachusetts 01801,

CV_e St_e Ao)

Wählschalteranordmmg

Die Erfindung besieht sich auf eine elektronische Schalteinrichtung uns insbesondere auf eine Wählschalteranordnung mit einer Reihe von kontaktfreian Schaltpunkten; _;bei deren Betätigung ein charakteristisches AusgangsSignal in kodierter Form hervorgerufen wird«

Eine Rcäihe bzv;« Anordnung von Schaltpunkten ij häufig in ein ProseS-Kon trol !pult, ein alphaniirnerisches Einstellv/erk oder dergleichen einbesogen, um für verschiedene Zwecke digitale Signale in ein elektronisches System einzuführen« Bei einer üblichen Anordnung dieser Art '«/erden durch manuell betätigtes Schließen von Schaltern entsprechende Systemfunktionen, z. B» die Änderung des Potentials einer zugehörigen und angesprochenen Leitung oder die Erregung einest Relais, direkt bewirkt_ω in alternativer Ausgestaltung können die Eingabetasten zur Einführung von Daten in ein System in'verschlüsselter Form verwendet werden_n

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Außerdem sind auch Kombinationen von Baten- und Fimktlonssteuertasten bekannte

Viele bekannte Wähltastensehalterausführungen benutaen mechanische Sehaltkontakte, um auf direktem Wege die erforderlichen elektrischen Oaten und/oder Steuerverbindungen herzustellen^ Bei diesen Ausführungen entstehen systemfehler aufgrund von Kontaktprellen oder Erhöhung des Kontaktwiderstandes, z. B« durch Verschmutzung, starke Oxidation oder angefressene Kontaktpunkteο Außerdem werden bei bekannten Einstellwerkanordnungefi Fehler durch gleichzeitiges Betätigen mehrerer Tasten hervorgerufen«

Es warden auch bereits Halbleiterschaltelemente bei bekannten Einstellwerk-Schaltanordnungen verwendet„ Die Halbleiterschalter wurden häufig durch mechanische Schaltkontakte selektiv durchgesteuert, so daß ihnen die oben in Bezug auf physikalische Kontakte erörterten Nachteile und die in Verbindung mit der Kehrfachbetätigung von Tasten erwachsenden Probleme in gleicher Weise anhaften*

Soweit spezielle Halbleiterbauelemente, z« B· Hall-Effekt-Elemente verwendet wurden, war das Einstellwerk übergangsempfindliche. FehlerSignalen unterworfen; tatsächlich ergab sich auch eine Zerstörung oder Beschädigung der Halbleiterbauelemente aufgrund ausgeprägter elektrischer Übergänge*. Weitere bekannte Halbleiteranordnungen für Einsteliwerke sind relativ kostspielig«

Oer vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Wählschalteranordnung

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anzugeben» die zuverlässig innerhalb unkritischer weiter Grenzen arbeitet, relativ einfach aufgebaut und billig herzustellen ist und kontaktfrei arbeitet«,

Zu diesem Zweck bedient sich die Erfindung einer Schaltanordnung mit einer Reihe von manuell betätigten Tasten, die an einem Kontrollpult, Einstellwerk oder dergleichen angeordnet sind und denen jeweils ein Transistorschalter zugeordnet ist„ Wenn eine Taste gedrückt wird, so wird das Ausgangssignal eines Oszillators durch eine bei Niederdrücken der Taste wirksam werdende relativ große Kapazität an den zugehörigen Transistorschalter angekoppelt und ruft in diesem eine Zustandsänderung hervor« Die Anordnung ist so getroffen, daß beim Niederdrücken der Taste am Eingang des Transistorschalters ein relativ großes sinusförmiges Signal zur Verfügung steht und daß eine nahezu vollständige elektrische Trennung zwischen dem Oszillator und dem Transistorsehalter vorhanden ist, wenn die Taste nicht betätigt ist* Diese Schaltvorgänge finden kontaktfrei statte

Die Ausgangszustände der verschiedenen Transistorschalter werden über eine Vielzahl von Leseschienen bzw_o -leitungen, die mit einer X^ielzahl von Le sever starkem verbunden sind, verschlüsselt«, Ein ODER Verknüpfungs-* glied verbindet die Leseschienen mit einer Austastschaltung Cstrobe circuit)_? die eine Sehalt-Sehwellspannung hat, die gegenüber den Leseverstärkern eine größere Signaländerung zum Schalten erfordert«. Die Austastschaltung betätigt die Leseverstärker gleichzeitig derart, daß alle Ausgangsdaten gleichzeitig entwickelt werden*.

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-» Λ —

Es ist außerdem eine Schaltung vorgesehen, welche die Austastschaltung und damit auch die Leseverstärker ausschaltet, wenn zu gleicher Zeit mehrere Tasten gedrückt

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiels näher erläuterte In der Zeichnung zeigt:

Fig«, IA bzw· IB den oberen bzw_o unteren Teil eines

Schaltschemas von einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wählschalteranordnung; und

Fig_e 2 eine Querschnittsansicht einer Tastenausführung mit veränderlicher Kapazität für die Anordnung nach Figο 1·

Xm folgenden wird auf die Fig« IA und IB Bezug genommen, die nachfolgend zusammengesetzt als Pig« I behandelt werden* In Pig. 1 ist eine Vielfachschalteranordnung, z*. Be für ein Einstellwerkj ein ProzeßSteuerpult oder dergleichen gezeigt» Die Anordnung umfaßt im aligemeinen Fall mehrere Wähitastenschal'cer 1O₁ bis 10., von denen jeder einer unterschiedlichen Eingangsvariablen, z* B* einem tinterschiedliehen alphanumerischen Zeichen zugeordnet ist* Es sind außerdem ein oder mehrere Funfcfcionstasten 10, vorgesehen, die bei Betätigung eine ihnen zugeordnete Ausgangsoperation oder -funktion hervorruf en_o Bei Anwendung an einer Schreibmaschine können die Funktionstasten eine Randrückstellung (Wagenrücklauf), Buchstaben« Ziffern-Utaschaltung oder dergleichen hervorruf en«. Bei der Prozeßsteuerung kann jede Funfctionstaste ein Ventil öffnen, eine Datenverbindung über ein abhängiges

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Relais bewirken oder irgendeine andere Betriebsbedingung oder -folge einstellen*

Jede der Tasten 10 ändert selektiv die kapazitive Kopplung zwischen einer gemeinsamen Leittangsschiene 16, die an einen Oszillator 15 angeschlossen ist, und einer ihr zugeordneten besonderen zweiten Kondensator-Leiterplatte 122, die mit einem zugehörigen schwingungsempfindlichen Schalter 20 verbunden ist« Wenn die Tasten 10 angehoben, dch. in ihren Ruhestellungen sind, so ist die Kapazität zwischen der Schiene 16 und jeder der Platten 122 sehr klein* Wenn eine der Tasten 1O_n niedergedrückt ist, so ist die wirksame Kapazität zwischen der Leitungsschiene 16 und dem der betätigten Taste zugeordneten ^eitungsabschnitt 122 wesentlich vergrößert«

Ein Tastenschalter 10 baw« die Taste 10^ ist in Pig· 2 in Querschnittansicht gezeigt. Die Taste weist innere und äußere Teile 112 bzw« 116 auf, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen.. Der Innenteil 112 ist im Inneren des Außenteils 116 vertikal verschieblich gelagert» Der Xnnenteil ist durch eine zwischen der Oberseite des Außenteils 116 und einer Kappe 110 des Innenteils 112 wirkenden Feder 114 vertikal nach oben vorgespannt. Die Kappe 110 ist an einem nach oben vorspringenden Teil des Innenteils 112 angebracht* Der gesamte Tastenschalter 10, kann an einer Schaltplatte 124 befestigt sein, auf der die gemeinsame Leitungsschiene 16 und die von einander unabhängig isolierten Leitungsabschnitte 122 ^x in parallel verlaufenden Reihen angeordnet sind» Ein geerdeter ^Leiter 120 ist vorzugsweise zwischen den Leitern 16 und 122 angeordnete Außerdem ist eine leitende Platte 118 an der Bodenaeite des Innenteils 112 der Taste

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befestigt, und der Innenteil 112 weist Vorsprünge im Bereich des ümfangs seiner Bodenseite aufο

Befindet sich die Taste in der in Fig_o 2 gezeigten oberen Stellung, so ist nmr eine extrem geringe Kapassi tat zwischen den Leitern 16 und 122^ wirksam* Der Grund hierfür liegt in dem großen direkten Zwischenraum zwischen den Elementen 16 und 122*; der Zwischenabschirmung durch den geerdeten Leiter 120; und dem großen Luftspalt des Kopplungswegs vom Leiter 16 über den relativ großen Abstand zur angehobenen Leiterplatte 118 und von dort nach unten über eine entsprechende Distanz zum Leiter 122,**

Wenn die Taste 10 ^ niedergedrückt wird, so kommt die Leitungsplatte 118 in unmittelbare Nähe der Leiter und 122, wobei der Minimalabstand zwischen der leitenden Platte 118 und den Leitern durch die Vorsprünge 113 des Tasteninnenteils bestimmt und aufrechterhalten wird, die gegen die Oberseite der Schaltplatte 124 stoßen» Oiese räumliche Beziehung führt zu einer hohen Kapazität und einer relativ niedrigen Impedanz (bei der Oszillatorfrequenz) bei der Signalkopplung vom Leiter 16 au der in unmittelbarer Nähe angeordneten Leiterplatte 118 und von der Leiterplatte 118 über den Leiter 122^ zum Schalter 20^« Xn alternativer Ausführung kann die physikalisch kontaktfreie Isolierung zwischen der Leiterplatte 118 und den Elementen 16 und durch eine Isolierschicht oder einen Isolierüberzug zwischen diesen Bauteilen, beispielsweise unter Verwendung eines Isolierstreifens, hergestellt sein»

Eine genutete oder gekerbte Zone 119 ist vorzugsweise

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an der Bodenseite des Tasfcen-Xnrtenfceils 112 in der Leiterplatte 118 derart vorgesehen_f daß die Leiterplatte auch im niedergedrückten Zustand der Taste vom geerdeten Leiter 120 ausreichend weit entfernt lst_o Wenn die Taste niedergedrückt 1st, ist aufgrund dieser Ausführung der Signalweg sswischen der das sinusförmige Signal führenden Leiterschiene 16 und dem den Schalter treibenden Leiter 122 nicht durch eine hohe Kapazität zwischen den Element 118 und Erde nebengeschlossen·

Kurz gesagt, ist die Kopplung zwischen den) Oszillator 15 und dem entsprechenden Schalter 20 bei der in Fig· 2 gezeigten, unter der Wirkung der Druckfeder 114 angehobenen Stellung der Taste 10 aufgrund der sehr geringen Kapazität und hohen Impedanz sehr klein, während bei niedergedrückter Taste 1O_n eine relativ hohe Kapazität und ein niedriger Widerstand zwischen den Schaltungselement en 15 und 2O_n wirksam sind«

Im folgenden wird erneut auf Pig. 1 Bezug genommen« Der Oszillator 15 liefert eine relativ hochfrequente Schwingung, z* B* in der Größenordnung von 100 kHz, mit sinnvoll hohen Amplituden, z. B* einigen 100 V, auf die Leiterschiene 16. Die wirksamen Kondensatoranschlußplatten 122_n sind jeweils mit einem anderen Schalter 2O_n verbunden· Jeder der Schalter 2O_n weist einen Transistor 24 in Emitterschaltung mit einem KoIlektorwiderstand 28 und einem zwischen dem Kollektor und Erde legenden Kondensator 26 auf. Außerdem verbindet ein Widerstand 22 die Basis des Transistors 24 mit dem Erdanschluß·

Im folgenden sollen der Schalter 2O₁ und die Taste 1O₁ bzw. deren Punktionswelse repräsentativ für die entsprechenden anderen Schaltungselemente erläutert werdeno

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Der Transistor 24₁ ist normalerweise nicht leitend, da seine Basis nicht angesteuert wird«. Die sehr niedrige Ruhe-Kapazität zwischen der Leiterschierse 16 und dem Leiter an schnitt 22 bei unbestätigter Taste 1O₁ koppelt nur eine verschwindend geringe sinusförmige Spannung an den Schalter 2O₁ an, und dös sich daraufhin an der Basis des Transistors 24₁ einstellende Potential reicht nicht aus, um den Transistor merk? lieh leitend zu machen» Demgemäß lädt sich der Kondensator 2S₁ über einen gemeinsamen Widerstand 30 und den Kollektorwiderstand 28^ mit der dargestellten Polarität auf angenähert die volle Spannung einer Quelle 32 auf«

Wenn der Schalter 10^ niedergedrückt wird, wird eine relativ hohe sinusförmige Spannung die typisch in der Größenordnung von einigen Volt liegt, über die relativ hohe Kapazität der Taste 1O₁ an die Basis des Transistors 24.* angelegt und steuert den Transistor während der positiven Sinushalbwelle Coder einer anderen Wellenform) durch. Oa die Ossillatorfrequenz relativ hoch ist und der Widerstand des im leitenden Zustand befindlichen Transistors 24₁ sehr viel geringer als die Impedanz des KollektorwiderStandes 28. ist, kann sich der Kondensator 26₁ von der zu Beginn der Schaltphase gespeicherten vollen Spannung der Quelle 32 über die Kollektor-Bmitter-Strecke des Transistors rasch auf das Sättigungspotential des Transistors 24₁ entladen« Demgemäß sinkt die Spannung an einer Ausgangsleitung 4O₁ des Schalters 2O₁ rasch auf Erdpotential. Die Signaländerungen treten innerhalb eines sehr kleinen Bruchteils derjenigen Zeit auf, die fUr die rascheste physikalische Beätlgung einer Taste erforderlich ist. Entsprechend wird auch auf jeder der den anderen Tasten 10 und Schaltern 20 zugeordneten Ausgangsleitungen 40 ein übergang von einer hohen auf eine niedrige Spannung hervorgerufen₉ wenn die zugehörige Taste niedergedrückt wird,

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Wenn die Taste 1O^ freigegeben wird, wird das sinusförmige Ansteuer- bzw· Treibersignal vom Transistor 24₁ abgetrennt, so daß der Transistor in seinen nichtleitenden Ruhezustand zurückkehrt· Demgemäß lädt sich der Kondensator 26^ erneut auf die Spannung der Spannungsquelle 32 auf*

Die Ausgangssignale auf den verschiedenen Ausgangsleitungen 40 der Schalter 20 werden über eine Vielzahl von Matriickreuzungspunkt-Dioden 42, welche die Ausgangsleitungen 4O_n mit einer Vielzahl von Leseleitungen bzw« -schienen selektiv verbinden, verschlüsselt*

D«h«, jede der den Wähltasten 1O₄ bis 10 zugeordneten

i Ausgangsleitungen 40 ist über eine oder mehrere Dioden 42 an eine bestimmte und untereinander abweichende Gruppe von Leseleitungen 44 verbunden« So hat die Leitung 40^ gemäß dem dargestellten Schaltbeispiel nur eine Verbindung, nämlich zur Leseleitung 44^, während die Leitung 40^ , die der Taste 10^ zugeordnet 1st, mit der ersten und der letzten Leseleitung 44^ und 44_k verbunden isto

Wenn eine Taste 10^ betätigt wird, so legen die Dioden 42, deren Kathoden mit der der niedergedrückten Taste zugeordneten Ausgangsleitung 40^ verbunden sind, die ihnen zugeordnete Leseschiene oder -schienen 44 auf das durch das Sättigungspotential des entsprechenden Transistors 24^ und die wenigen Zehntel Volt Spannungsabfall über die Dioden 42 bestimmte und dem Erdpotential nahekommende Potential« Die restlichen Leiter 44 haben keine Diodenverbindung mit der Ausgangeleitung 4O₁ und sind daher nicht auf Erdpotential gebrachte Dieses

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Muster aus geerdeten und nicht geerdeten Signalen auf den Leitungen 44 stellt einen Kode dar, der nach Erreichen eines festen Zustandes zur Identifizierung der betätigten Taste ausreicht« ·

Jedoch ist es gemäß Weiterbildungen der Erfindung zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und zur Vermeidung von Fehlern wünschenswert, die Signale auf den Leseleitungen weiter zu verarbeiten« Z. B. tritt häufig die Situation auf t daß zwei Tasten 10 versehentlich gleichzeitig nie» dergedrückt werden, S₀ B. wenn ein Finger der Bedienungsperson auf zwei benachbarten Tasten anschlägt oder eine zweite Taste angeschlagen wird, bevor die erste Taste freigegeben ist» Wenn zwei oder mehr Tasten niedergedrückt werden, so rufen die Dioden 42 eine logische ODER-cperation zwischen den Leitungen 40 und 44 derart hervor, daß die Erdsignale auf allen Leseleitungen 44 erscheinen, die über eine Diode mit einer einer niedergedrückten Taste zugeordneten Ausgangsleitung 40 verbunden sind. Dieses gemischte Hybridmuster kann verbotene Kodierzustände erzeugen oder zu einfachen Fehlern Anlaß geben«

Außerdem werden die gegen das Erdpotential verlaufenden Spannungsignale auf den Leseleitungen 44 aufgrund unterschiedlicher charakteristischer Spannungen für die Dioden 42 und der sich ändernden Empfindlichkeiten jedes Ziffern* Aufnahmekanals für den Verbraucher allgemein von der Ausgabeeinrichtung zu verschiedenen Zeiten als sich ändernder Zustand interpretiert, so daß eine Folge digitaler Worte erzeugt wird, bis die Daten einen festen Zustand erreicht haben«

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Demgemäß wird eine Vielzahl von Leseverstärker?* 5O₁ Με 50. verwendet, die jeder der Leseleitungen 44 augeordnet sind« Ein Leseverstärker 50. ist jedem der Punktions« tasten 10. zugeordnet« Darüberninaus gehört zu der in Fig· 1 dargestellten Anordnung eine nachfolgend noch genauer beschriebene Schaltung, welche die Leseverstärker 5O_-1 bis 50. außer Betrieb setzt, wenn mehrere Tasten gleichzeitig gedrückt sind»

Jeder der Leseverstärker SQ₁ bis 50^ wird an seinen» Eingang mit der auf der entsprechenden der Leseleitungen 44₁ bis 44^ anstehenden Spannung beaufschlagt· Im folgenden wird der Leseverstärker 5O₁ erläutert, der für die gesamte Verstärkergruppe repräsentativ ist· Der Verstärker 5O₁ weist einen Transistor 6O₁ in Emitterschaltung auf, dessen Basis von einer Spannungsquelle (z. B. der Quelle 32) Über einen Widerstand 54₁ und zwei Spannungsreduzierende Dioden 56 normalerweise auf einem solchen Potential gehalten wird, daß er leitend ist· Demgemäß ist die Spannung am Kollektor des Transistors 6O₁ normalerweise niedrig, wodurch die Spannung am Ausgang eines NAND-Verknüpfungsgliedes 64₁ und einer sich daran anschließenden Ziffernausgabeleitung 6S₁ normalerweise hoch» Die Signalzustände der Gruppe von Ziffern-Ausgabeleitungen 66 enthalten die verschlüsselte Ausgangsinformation, welche die jeweils betätigte Taste 1O₁ ..1O₁ identifiziert· Außerdem liegt über dem Eingang des Leseverstärkers 5O₁ ein Kondensator 5Z₁, der mit der in der Zeichnung dargestellten Polarität normalerweise auf eine spannung aufgeladen ist, die im wesentlichen durch diejenige an den Dioden 5S₁ und die Basis-Emitterspannung in Transistordurchlaßrichtung gegeben ist«

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Bei Betätigung einer über eine Diode 42 mit der Leseleitung 44., verbundenen Taste, z* B· den Tasten 10^ χ oder 10^ gemäß Fig. 1, so wird das gegen Erde gehende Potential der Leitung 44_a auf den Eingang des Leseverstärkers 50,* gegeben* Daraufhin entlädt sich der Kondensator 52₁ Über eine der Dioden 42 und den im Sättigungsbereich betriebenen Transistor 24 des der betätigten Taste zugeordneten Schalters 20. Wenn der Kondensator 52 angenähert auf Erdpotential entladen ist, bricht die Basisausteuerung des Transistors zusammen, und die ein Eingangssignal für das NAND-Verknüpfungsglied 64₁ bildende Kollektorspannung des Transistors 60^ gelangt auf einen hohen Wert.

Dementsprechend wird auch das Kollektorpotential des Transistors 60 in denjenigen anderen Leseverstärkerη 50 positiv, die anderen auf Erdpotential liegenden Leseleitungen 44 zugeordnet sind· Diese Kollektoren werden jedoch zu verschiedenen Zeiten positiv, da die Leseverstärker 50 unterschiedliche, eine Zustandsänderung herbeiführende Eingangsspannungsschwellwerte besitzen«

Eine Austastschaltung 90 liefert normalerweise über eine Leitung 107 eine relativ niedrige Spannung an einen zweiten Eingang des NAND-Verknüpfungsgliedes in jedem der Leseverstärker 50, wodurch die Ausgangsspannung der NAWD-Verknüpfungsglieder 64 und die Spannungen der Leitungen 66 hoch oder positiv sind, und zwar unabhängig von der dem anderen NAND-Eingang der verschiedenen Transistoren 60 zugeführten Spannung. Wenn daher beispielsweise die Taste 1O₁ niedergedrückt ist, so bleibt die Ausgangsspannung des NAND-Gliedes 64.

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hoch, obwohl die Spannung am Kollektor des Transistors 60.* als Teil der internen Funktionsweise des Verstärkers 5CL positiv geworden ist* Wie nachfolgend noch beschrieben wird, beaufschlagt die Austastschaltung 90 einen Verstärker 50 unter Anlegen einer positiven Spannung an die Leitung 107, nachdem alle Verstärker 50 auf die an ihren Eingängen anstehenden Signale reagiert haben, so, daß die Ziffernleitungen 66 gleichzeitig von einem überall hohen Zustand auf ihre Informationszustände überwechseln*

Zu diesem Zweck werden die Eingangsspannungen von den Leseleitungen 44. bis 44. nicht nur an einen der Leseverstärker 50. bis 50.., sondern auch an einen entsprechenden Eingang eines Dioden- ODER- Gliedes 80 angelegt. Wenn daher die Taste 10^ niedergedrückt wird, so steht das gegen Erde gehende Potential auf der Leseleitung 44. Über eine Diode 82^ am Eingang der Austastschaltung 90 an<>

Die Austastschaltung 90 weist einen normalerweise leitenden Transistor 100 auf, welcher über eine Spannungsquelle 32, einen Widerstand 96 und zwei Dioden 94 in Durchlaßrichtung vorgespannt gehalten wird« Wie oben in Verbindung mit den ähnlich aufgebauten Leseverstärkern 50 bereits ausgeführt wurde, speichert ein Kondensator 92 eine Spannung, welche den Durchlaßspannungen der Dioden 94 und der Eingangsspannung des Transistors 100 entspricht« Der Transistor wird über den Strompfad von den normalerweise auf hohem Potential liegenden Ausgang eines NAND-Gliedes 104 Über einen Widerstand 102 normalerweise auch weiter in gewissem Umfang in Vorwärtsrichtung betrieben.

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Wenn das Erdpotential Ober d.ie Diode SS₁ de3 ODER-Gatfcers an der Austastschaltung 90 anliegt, entlädt sich der Kondensator 92 und die Vorspannung (in Vorwärtsrichtung} des Transistors 100 bricht ssusanunen, so daß der Transistor 100 gesperrt wird, da der Strom Über den Widerstand zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustande des Transistors 100 nicht ausreicht., Demgemäß wird das Kollektorpotential des Transistors 100 positiv und bringt den Ausgang des normalerweise teilweise durchgesteuerten NAND-Gliedes 104 auf Brdpotential_o Dieses negativ verlaufende Potential wird über die durch den Widerstand 102 gebildete Rückkopplungsschleife zur Basis des Transistors 100 rückgekoppelt, um das Sperren des Transistors 100 zu beschleunigen»

Die Aus tastschaltung 90 zeichnet sich durch eine gegenüber denjenigen der Leseverstärker 50 geringere eine Zustandsänderung herbeiführende Eingangsspannungsschwelle aus· D. h«, daß zur Änderung des Ausgangszustandes der Austastschaltung 90 die Spannung auf jeder der Leseleitungen 44 auf ein niedriges Potential sinken, muß als zur Umschaltung jedes der Leseverstärker 50 notwendig ist. Dieser Effekt wird dadurch erreicht, daß ein Teil der zur Schaltung der Leseverstärker 50 verwendeten Eingangs Spannungsänderung über die Dioden 82 des ODER- ^s Gliedes abfällt, bevor die Spannung die Austastschaltung 90 erreicht; darüberhinaus liefert die Rückkopplungsschleife über den Widerstand 102 für den Transistor 100. eine gewisse Vorspannung in Durchlaßrichtung, die bei den Leseverstärkern 50 nicht benutzt wird und erst überwunden werden muß, bevor die Austastschaltung 90 ihren Zustand ändert« Daher steht die digitale Information;

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die eine betätigte Taste 10 eindeutig identifisiert_t an den Kollektoren der Leseverstärkertransistoren SO zur Verfügung» bevor die Austastschaltung 90 ihren Zustand am Ausgang ändern kann«

Wenn das Ausgangssignal des ODER-Gatters 80 unter den Schaltschwellwert der Austastschaltung 90 absinkt, wird der Transistor 100» wie oben erläutert wurde« gesperrt, und setzt den Ausgang des NAND-Gliedes 104 auf einen niedrigen Zustand, wenn ein Differenzverstärker 70 ein geeignetes Ausgangssignal entwickelt. Um die NAND-Glieder 64 in den Leseverstarkern 5O₁ bis 50_± «u entsperren, d.h sum Teil durchzusteuern, wird über einen Inverter 106 die Ausgangsspannung des NAND-Gliedes 104 wieder auf einen hohen Spannungszustand gebracht« Daraufhin stellt sich die niedrige, in der Nähe des Erdpotentials liegende digitale Spannung,(die als binäre ⁿlⁿ definiert ist) auf den Ziffernleitungen 66 ein, die einer geerdeten Leseleitung 44 zugeordnet sind* während eine relativ hohe Spannung (eine binäre ⁿ0")auf den restlichen leitungen bleibt» Diese digitale Information erscheint gleichzeitig auf den Leitungen 66.. bis 66. als übergang von dem anfänglichen 00·*.0 Zustand· Diese Information kann dann in irgendeinem Verbraucher weiterverwendet werden·

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Austastschaltung 90 und dadurch auch die Leseverstärker 50 ausgeschaltet, wenn mehrere Tasten 10 gleichzeitig niedergedrückt werden«) Zu diesem Zweck sind die Kollektoren aller Transistoren 24 der Schalter 20 über den gemeinsamen Widerstand 30 an die positive Spannungsquelle 32 angeschlossen« Das Potential eines Anschlusses des Widerstandes 30 wird an den nicht invertierenden Eingang

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des Differenzverstärkers 70 gelegt» Ein v-orein,gest«2?It?·« Bezugspotent5_aX wird an den invert, rarenden Eingang 72 des Differenzverstärker angelegte

Wenn keine Taste öder nur eine einsige Taste 10 niedergedrückt ist, ist der Spannungsabfall über den gemeinsamen Widerstand 30 so, daß das Potential am nicht invertierenden Eingang 71 des Differenzverstärkers 70 dasjenige am invertierenden Eingang 72 übersteigt« Daher ist die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 70 positiv, und das NAND-Glied 104 wird teilweise durchgeschaltet „ um die Tastenidentifizierungsdaten in der oben beschriebenen Weise auszutasten«.

Wenn jedoch mehrere Tasten niedergedrückt werden, ist der sich aus der Summe der durch die leitenden Transistoren 24 fließenden Ströme zusammensetzende Strom durch den Widerstand 30 so groß, daß er das Potential am Differenzverstärkereingang 71 unter das Potential am invertierenden Eingang 72 absinken läßt« Demgemäß wird die Ausgangsspanrasng des Differenzverstärker« 70 negativ, wodurch das NAND-Glied 104 seine positive Ausgangsspannung beibehält und über das Inversionsglied 106 Erdpotential an einen Eingang der NAND-Gatter 64 der Verstärker 50 gelegt wird« Dadurch wird die hohe Spannung an den Ausgängen der NAND-Glieder 64 beibehalten, so daß keine Daten bsw_e Information auf den Ausgabeleitungen 66 erscheinen können, ungeachtet der Tatsache 5 daß zwei oder mehr Tasten gedruckt worden sind*

Wenn die Tasten soweit freigegeben worden sind, daß keine Taste mehr betätigt ist, kehrt die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 70 auf ihren normalerweise positiven Wert zurück und erlaubt wieder eine Verarbeitung von Daten...

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Die Funktiensfcaste öder -tasten IQ, sind gemäß dean, typischen Äusftihriangsbeisplel nicht auf die Ziffern- bzw* digitalen Leitungen 66» verschlüsselt, und daher sind die Ausgangsleitungen 40. entweder direkt oder Ober eine angesprochene Leseleitung ohne das Erfordernis einer Diode 42 mit dem Leseverstärker SO. verbunden»

Da der Ausgang des Funktionsleseverstärkers 50, nicht in den Verschlüsselungsvorgang einbezogen ist, ist es nicht erforderlich, daß ein Ausgangssignal vom Leseverstärker 50. so lange verzögert wird, bis entsprechende Ausgangssignale von irgendeinem anderen Verstärker 50 zur Verfügung stehen. Demgemäß arbeitet der Verstärker 50, in analoger Weise wie die den Wähltasten zugeordneten Leseverstärker 50,- bis 50. und lie» fert selektiv ein niedriges Ausgangssignal auf einer Punktionsausgabeleitung 67, wenn die Taste 10, betätigt wird* Der Aufbau des Verstärkers 50. weicht jedoch insofern von den Leseverstärkern 50,, bis SQ.. ab, als nur eine Spannungsreduzierungsdiode verwendet zu werden und keine Verbindung mit der Austastschaltung zu bestehen braucht.,

Ee zeigt sich daher, daß die Anordnung gemäß Fig. 1 zuverlässig eine Information in verschlüsselter Form auf einer Vielzahl von Ziffernausgangsleitungen 66 liefert, wenn eine einzige Wähltaste 10. 0*0 10. niedergedrückt wird· Außerdem liefert sie ein Ausgangssignal auf einer oder mehreren Funktionsausgabeleitungen 67, wenn eine Funktionstaste 10. betätigt wird; die Information wird auf den Ziffernleitungen 66 unterdrückt, wenn irrtümlich mehrere Tasten gedrückt worden sindo

/18Λ 7

Die in den Figuren dargestellte Anoronung ist τ.-ν.τ ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, o^s- im EahssKi der vorliegenden Erfindung in vieler Hinsicht lie-iäx·=· fiziert werden kanne So kann beispielsweise jeder Schalter 20 mehrere Ausgangsleitungert aufweisen₃ welche bei Erregung zum Abfragen elites Mifcroprogrananspeichers verwendet werden«» Die Ausgengssignalverschlüsselung, die durch Betätigen einer besonderen Taste hervorgerufen wird, entspricht in diesem Fall dem im Speicher gespeicherten Informationsmustar_ö

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   MäTslschalteranordnung, gekennzeichnet durch und swaite in gegenseitigem Abstand angeordnete, isolierte Leiter (16 und 122) zwischen demen ein geerdeter !Leiter (120) angeordnet ist? durch eine federbelastete Taste (110 -119) mit einer Leiterplatte (118), die siifc einem ersten Abschnitt selektiv in die Nähe des ersten ^eiters (16) und mit einem zweiten Abschnitt selektiv in die Nähe des zweiten Leiters (122) rückbar ist, &obei die Leiterplatte mit der Taste bewegt wird; ferner durch eine einen physikalischen Kontakt zwischen der Leiterplatte und den beiden Leitern verhindernde Vorrichtung (113)j einen eine Wechselspannung auf den erstem Leiter (16) legenden Oszillator (15) und eine auf Wechselspannungen ansprechende, mit dem zweiten Leiter (122) verbundene Schalteinrichtung (20)*

   2* Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasten- leiterplatte {118} an der dem geerdeten Leiter C120) gegenüberliegenden Stelle (119) derart nut- oder kerbenförmlg ausgebildet ist, daß sie in jeder ihrer Relativstellungen zu den Leitern (16, 120, 122) einen relativ großen Abstand von dem geerdeten eiter (1201 hat.

   3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Wechselspannungen ansprechende Schalteinrichtung (20) einen transistor C24) in Emitterschaltung und einen zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors parallel geschalteten Kondensator (26) aufweist, wobei die Basis des Transistors mit dem zweiten Leiter (122) verbunden ist*

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   4β Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet,, daß mehrere! int. gleicher Weiss cvusge«- bildete Tasten ClO₁- 10^5 und auf Wechselspannungen ansprechende Schalteinrichtungen C 2CL - 20.) vorgesehen -sind, teobei der s^eite Leiter aus einer entsprechenden Zahl von jeweils unterschiedlichen Tasten und Schalteinrichtungen zugeordneten isolierten Leitera&sahnitten "(122^ - 122^ y bestehtί daß mehrere Leseleitungen C44^ -· 44, ) selektiv über Dioden (42) in einem Verschlüsselungsmuster an die Schalteinrichtungen angeschaltet sindf und daß jeder Leseleitung ein anderer Leseverstärker CSO ^ - SQ^.) nachgeschaltet ist, dessen Eingang. jeweils durch eine Schwellwertschaltung (32, 52, 54, 5S₉ 60) gebildet ist, die den Verstärker in.einen." von zwei charakteristischen Ausgangsauständen versetzt, wenn die Eingangsspannung oberhalb oder unterhalb der Spannungsschv/elle liegt«

   5_e Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Austastschaltung (90) vorgesehen ist, deren Eingang über ein ODER-Verknüpfungsglied (803 an die Eingänge aller Leseverstärker (50- - 5OjJ angeschaltet und durch eine Schwellwertschaltung C32., 92, 94, 100) gebildet ist, die die Austastschaltimg in einen von awei charakteristischen Ausgangssuständen versetzt₉ wenn die Eingartgsspannung oberhalb oder unterhalb der Spannungsschtfelle liegt, i^obei die Schwellwertschaltung' der Austastschaltung sur Zustandsänderung der Austastschaltung eine größere Signalanderung erfordeirt als die Schwellwertschaltungen der Leseverstärker, und daß die Leseverstärker über den Ausgang (106, 107) der Austastschaltung selektiv betätigbar sind»

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   6» Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5_S dadurch gekennzeichnet, daß eine die gesamte Stromaufnähme der Schalteinrichtungen (20^ bis 2O₁) messende Einrichtung (30) und eine von der Meßgröße abhängig gesteuerte Einrichtung C70) vorgesehen sind, die die Leseverstärker (5O₁ « 50^.) ausschaltet, wenn mehrere Schalteinrichtungen gleichzeitig leitend sind«

   7» Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Meßgroße abhängig gesteuerte Einrieb·" tung ein Differensverstärker (70) ist, der die Austast-» schaltung (90) selektiv ausschaltet»

   8* Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein nur zum Auslesen diendnder Speicher und mehrere mit den auf Wechselspannungen ansprechenden Schaltein~ richtungen (20^ bis 20.) verbundene Leitungen zum Adressieren des Speichers vorgesehen sind*.

   9a Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasten (1O₁ - 10.) selektiv der« art betätgbar sind, daß ein Kopplungspfad C16, 18, 122) relativ hoher Kapazität vom Oszillator (15) au einer zugehörigen Schalteinrichtung (20) gebildet ist«

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