DE2455434A1 - Schaltungsanordnung zur feststellung des zustandes eines kapazitiven drucktastenschalters - Google Patents

Schaltungsanordnung zur feststellung des zustandes eines kapazitiven drucktastenschalters

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DE2455434A1
DE2455434A1 DE19742455434 DE2455434A DE2455434A1 DE 2455434 A1 DE2455434 A1 DE 2455434A1 DE 19742455434 DE19742455434 DE 19742455434 DE 2455434 A DE2455434 A DE 2455434A DE 2455434 A1 DE2455434 A1 DE 2455434A1
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Description

Dipl.-Ing. (L ITß^kUSSn München, den 22, fifoV. 1974
D-8 Münchsn 22
T 373
43
Tel. (O &Ü) 29 51 2ä
Teletype Corporation in Skokie, Illinois/V.St.A.
Schaltungsanordnung zur Feststellung
des Zustandes eines kapazitiven
Drucktast ens ehalt ers
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters, insbesondere für das Tastenfeld der Eingabevorrichtung einer Datenverarbeitungsanlage.
Zur Umsetzung der Tastenbetätigung in elektrische Signale sind verschiedene mechanisch oder magnetisch betätigbare
Schalter im Gebrauch. In letzter Zeit findet der kapazitiv betätigte Drucktastenschalter immer mehr Aufmerksamkeit;
ein solcher ist z. B. in US-PS 3 671 822 beschrieben. Bei einem solchen Schalter wird der Abstand zweier Kondensatorplatten und damit die von ihnen gebildete Kapazität durch die Betätigung der Drucktaste geändert. Diese Kapazitätsänderung führt zur Erzeugung eines Schließsignals, das
von einer Codiervorrichtung verarbeitet wird. Die Codiervorrichtung bildet aus dem Schließsignal z. B. ein nach
dem Binärcode oder nach dem ASCII-Alphabet verschlüsselte
Dr.Hk/Du.
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Signalfolge. Die Drucktastenschalter eines Tastenfeldes werden in rascher Folge elektronisch abgetastet; oft sind Mittel vorgesehen, um in Bezug auf eine betätigte Taste nur ein Steuersignal zu erzeugen, unabhängig davon, wie oft der betreffende Schalter abgetastet wird.
Zur Feststellung des Zustandes des abgetasteten Drucktastenschalters, d. h. seiner jeweiligen Kapazität, ist eine Schaltungsanordnung erforderlich, die häufig mit logischen Schaltelementen in TTL-Technik oder MOS-Technik ausgerüstet ist. Die Eigenschaften dieser logischen Schaltelemente schwanken in Abhängigkeit von der Alterung, der Temperatur, SpannungsSchwankungen und sonstigen Einflüssen, wodurch die Zuverlässigkeit der Auswert schaltung stark beeinträchtigt wird. Insbesondere in MOS-Technik ausgeführte Schaltelemente sind für solche Einflüsse stark anfällig.
Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung der erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, die gegen äußere Einflüsse wie Betriebsspannungsschwankungen, Temperaturschwankungen usw. weitgehend unempfindlich ist.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß ein der jeweiligen Kapazität des schaltbaren Kondensators entsprechendes Signal in einem Vergleichsglied mit einem
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Signal, das der Kapazität eines Bezugskondensators entspricht, verglichen wird. Da also äußere Einflüsse der erwähnten Art sich auf den Schalterkondensator und den Bezugskondensator in gleicher Weise auswirken, ist das Vergleichsergebnis weitgehend von diesen Einflüssen unabhängig.
Vorzugsweise werden der Bezugskondensator und der Schalterkondensator nacheinander auf eine bestimmte Spannung aufgeladen. Das Vergleichsglied gibt dann, ein Signal ab, dessen Wert davon abhängt, ob die Ladezeit des Schalterkondensators mindestens gleich derjenigen des Bezugskondensators oder kleiner als diese ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
und
Fig. 2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Signale an verschiedenen Stellen der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 1 zeigt eine Anzahl kapazitiver Drucktastenschalter 8-1 bis 8-N, die je aus zwei durch ein Dielektrikum ge-
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trennten Metallplatten bestehen und zum Tastenfeld einer Eingabevorrichtung gehör.en. Im Ruhezustand haben die Drucktastenschalter 8 eine große Kapazität, die bei Niederdrücken der betreffenden Drucktaste verringert wird. Die Drucktastenschalter (oder auch schaltbaren Kondensatoren) 8 werden von einem Parallel-Serienumsetzer 10 für Analogsignale abgetastet. Der Ausgang des Umsetzers 10 geht zu einer Kapazitätsmeßvorrichtung 12, durch welche die Kapazitäten der verschiedenen Drucktastenschalter, sowie diejenige eines Bezugskondensators Ik nacheinander gemessen werden. Diese Kapazitätswerte werden dadurch bestimmt, daß das Zeitintervall gemessen wird, das zur Aufladung des betreffenden Kondensators auf die Schwellenspannung eines Kondensators 28 über einen Ladiewiderstand l6 erforderlich ist. Die für den Bezugskondensator Ik gemessene Ladezeit wird in einem Bezugsregister 18 gespeichert. Das Ausgangssignal des Bezugsregisters 18 geht zu einem Vergleichsglied 20. Wenn der Umsetzer 10 die kapazitiven Drucktastenschalter nacheinander abtastet, wird die zur Aufladung des gerade abgetasteten Schalters 8 erforderliche Zeit mit der im Register 18 gespeicherten Zeit, die zur Aufladung des Bezugskondensators I^ erforderlich war, verglichen. Damit wird also im Endeffekt der Schaltzustand jedes abgetasteten Schalters 8 durch Ver-. gleich seines Kapazitätswerts mit dem Kapazitätswert des Bezugskondensators Ik bestimmt. Das Vergleichsglied gibt
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ein Ausgangssignal auf den Eingang eines digitalen Serien-Parallelumsetzers 22, dessen Fortschreiten mit demjenigen des Umsetzers 10 synchronisiert ist. Der Parallelausgang des Umsetzers 22 führt zu einem Codierer 21, der die auf die Abtastung bezogenen Signale von den Drucktastenschaltern 8 in das gewünschte Alphabet (z. B. ASCII) verwandelt. Ferner ist ein Taktgeber 2k vorgesehen, der die Taktsignale zur Synchronisation der einzelnen Schritte der Schaltungsanordnung liefert.
Die Schaltkondensatoren 8 sind sämtlich einseitig geerdet. Die andere. Platte jedes Kondensators ist mit einem zugeordneten Eingang des Umsetzers 10 verbunden. Der Umsetzer 10 tastet N + !-Stellungen ab, wobei N die Anzahl der verwendeten Drucktasten ist. Der feste Kondensator I^ liefert einen Vergleichswert der Bezugskapazität. Der Kondensator 14 ist so ausgebildet, daß er unter normalen äußeren Bedingungen geringe Kapazitätsabweichungen und gute Stabilität zeigt. Der Kapazitätswert des Kondensators Ik liegt in der Mitte zwischen den beiden Zuständen der Drucktastenschalter 8. Eine Klemme des Bezugskondensators Ik ist mit dem ersten Abtasteingang des Umsetzers 10 verbunden, während die andere Klemme des Kondensators l4 geerdet ist. Ein vom Zeitgeber 2k abgegebenes Binärsignal wird auf eine entsprechende Anzahl von Adresseneingängen 26 des Umsetzers 10 gegeben. Um die Kondensatoren 8 und lh individuell aufzuladen, ist der Ladewiderstand 16 zwischen dem Ausgang des Umsetzers
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und einer positiven Betriebsspannungsquelle vorgesehen. Wenn der Umsetzer 10 die einzelnen Kondensatoren mit dem Ladewiderstand l6 verbindet, werden diese aufgeladen. Ein Schwellenwert verstärker 28 dient zur Messung der jeweiligen Spannung an den Klemmen des betreffenden Kondensators. Der Verstärker 28 gibt erst dann ein Ausgangssignal ab, wenn die Spannung A an seinem Eingang den Schwellenwert überschreitet,
Der Taktgeber 2k enthält einen Taktpulsgenerator 30, der als Zeitbasis dient. Die Taktimpulse werden einem Ladeintervallzähler 32 mit drei binären Ausgangssteilen 1^k zugeführt. Diese drei Stellen ergeben also eine Zählung bis zu 8, bevor der Zähler von vorn anfängt. Der Wert des Ladewiderstandes l6 ist in Abhängigkeit von der Taktfrequenz so gewählt, daß der Bezugskondensator lk sich etwa in der Hälfte der Zählperiode des Zählers 32 auf den Schwellenwert des Verstärkers 28 auflädt. Bei dieser Wahl ist die Vorrichtung am wenigsten empfindlich gegen äußere Einflüsse. Das Übertragsignal vom Ladeintervallzähler 32 geht über die Leitung 38 auf einen Drucktastenwählzähler 36. Dieser gibt fortschreitende Binärsignale über ein Kabel kO auf die Adresseneingänge 26 des Umsetzers 10, wodurch dieser Schritt für Schritt weitergeschaltet wird. Der Ladeintervallzähler 32 zählt also für jeden Schritt des Zählers 36 und damit für jede Stellung des Umsetzers 10 einmal durch.
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Das binäre Ausgangssignal des LadeintervallZählers 32 wird den drei Eingängen eines zur Entladung dienenden NOR-Gliedes 42 zugeführt. Wenn zu Beginn eines Zählzyklus alle Ausgänge des Ladeintervallzählers 32 auf niedrigem Pegel liegen, ist das Ausgangssignal B des NOR-Gliedes 42 auf hohem Pegel. Für alle übrigen Zählerschritte ist mindestens ein Eingang des NOR-Gliedes auf hohem Pegel und damit das NOR-Glied gesperrt. Wenn also der Umsetzer 10 auf eine neue Stelle umgeschaltet wird, tritt am Ausgang des NOR-Gliedes 42 ein positiver Impuls auf, der über ein Negationsglied 44 in einen negativen Impuls verwandelt und auf den Ausgang des Umsetzers 10 gegeben wird. Der Lädewiderstand 16 dient hierbei als Lastwiderstand für das Negationsglied 44. Auf diese Weise wird der vom Umsetzer 10 gerade abgetastete Kondensator zunächst einmal entladen. Wenn der Zähler 32 weiterzählt, geht beim nächsten Zählschritt das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 42 auf einen niedrigen Pegel, wodurch der Ausgang des Negatxonsgliedes 44 hoehgelegt wird und das Ausgangssignal des Umsetzers 10 nicht mehr beeinflussen kann. Der betreffende Kondensator 8 oder 14 kann also nunmehr über den Ladewiderstand l6 aufgeladen werden.
Zum Entschlüsseln des binären Ausgangssignals des Tastenwählzählers 36 ist ein NOR-Glied 46 vorgesehen, das so viele Eingänge hat, wie der Zähler 36 Ausgänge im Kabel
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— ο —
40 aufweist. Das Ausgangssignal C des NOR-Gliedes 46 geht zu einem Eingang eines UND-Gliedes 48 mit zwei Eingängen, dessen Ausgang mit dem Bezugsregister 18 verbunden ist. Im ersten Zählschritt des Zählers 36 sind alle seine Ausgänge auf niedrigem Pegel, so daß dann und nur dann das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 46 positiv wird und das UND-Glied 48 öffnet, so daß sein Ausgangssignal D dem Signal von seinem anderen Eingang 5I folgen kann. Dieser erste Zählschritt des Zählers 36 entspricht, wie erwähnt, der Verbindung des Bezugskondensators 14 mit dem Ausgang des Umsetzers 10. Yenn in diesem Zustand die Spannung am Bezugskondensator l4 den Schwellenwert des Verstärkers 28 erreicht, beginnt dieser plötzlich zu leiten und gibt ein Signal E über ein Negationsglied 50 auf den Eingang 5I des UND-Gliedes 48. Da das UND-Glied 48 vorher geöffnet wurde, kann sein Ausgangssignal D einen hohen Wert annehmen und ergibt ein Füllsignal für das Bezugsregister Das Register wird mit dem Ausgangssignal des Ladeintervallzählers an der Hinterflanke des Eingangsimpulses gefüllt. Dieses Zählergebnis des Ladeintervallzählers 32 ist offenbar ein Maß für die Zeitspanne zwischen der Entladung des Bezugskondensators und seiner Aufladung auf den Schwellenwert des Verstärkers 28. Das Ausgangssignal des Schwellenwertverstärkers 28 geht ferner auf einen Eingang 53 eines UND-Gliedes 52 mit drei Eingängen, dessen zweiter Eingang über ein Negationsglied $h vom Ausgang des NOR-
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Gliedes k6 gespeist wird. Wenn also das Ausgangssignal C des NOR-Gliedes 46 zu dem Bezugskondensator hoch geht, tritt am Eingang des UND-Gliedes 52 ein negatives Signal auf, das das UND-Glied sperrt und dessen Ausgangs signal F auf einem niedrigen Wert festhält. Dadurch wird die Erzeugung eines Ausgangssignals verhindert, wenn der Wert des Bezugskondensators Ik gemessen wird.
Der Parallelausgang des Speicherregisters 18 ist über die Leitungen 56 mit den Eingängen des Vergleichsgliedes 20 verbunden. Die übrigen Paralleleingänge 58 dieses Vcr·- gleichsgliedes werden von den Ausgängen des Ladeintervallzählers 32 beaufschlagt. Wenn die beiden Parallel-Signale übereinstimmen, gibt das Vergleichsglied 20 ein Steuersignal G auf den letzten Eingang des UND-Gliedes 52. Die Arbeitsweise des Vergleichsgliedes wird weiter unten näher beschrieben. Zur Entzerrung des Ausgangsimpulses F des UND-Gliedes 52 dient ein Impulsformer 60, der z. B. aus einem monostabilen Multivibrator besteht. Der Ausgang des Impulsformers 60 ist mit dem Eingang des digitalen Serien-Parallel-Umsetzers 22 verbunden. Zur Steuerung des Umsetzers 22 dienen' die über das Kabel kO zugeführten binären Ausgangssignale des Zählers 36.· Infolgedessen ist die Fortschaltung des Umsetzers 22 mit derjenigen des Umsetzers 10 synchronisiei-t. Der Umsetzer 22 hat eine Mehrzahl von Ausgängen 62-I bis 62-N, die je einem der Drucktastenschalter 8-1 bis 8-N entsprechen. Wenn also der Umsetzer 10 einen
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bestimmten Drucktastenschalter 8 zur Kapazitätsmessung
wählt, wird der Umsetzer 22 mit dem entsprechenden Eingang des Codierers 21 verbunden. Letzterer liefert nach einem
beliebigen gewünschten Alphabet verschlüsselte Impulse.
In Fig. 2 sind verschiedene Betriebszustände entsprechend
vier exemplarischen Stellungen des Umsetzers 10 dargestellt. Im dargestellten Intervall I wird die Zeitspanne gemessen, die zur Aufladung des Bezugskondensators Ik auf einen bestimmten Endwert erforderlich ist. In Intervall II wird
ein betätigter Drucktastenschalter 8 abgetastet, dessen
Kapazität also geringer als diejenige des Bezugskondensators Ik ist. In Intervall III wird in gleicher Weise ein nichtbetätigter Dnacktastenschalter 8 mit höherer Kapazität als der Bezugskondensator Ik abgetastet. Intervall IV schließlich bezieht sich auf den Fall, daß die Kondensatorplatten eines Drucktastenschalters 8 kurzgeschlossen sind, weil
das Dielektrikum durchgeschlagen ist oder die Platten sich berühren, wenn Luft als Dielektrikum dient. Es wird sich
hernach zeigen, daß ein solcher Kurzschluß den Betrieb des Geräts nicht stören kann; dieser Zustand wird vielmehr als Drucktastenschalter mit hoher Kapazität gedeutet, weist
also auf eine nichtbetätigte Drucktaste hin.
Die Signale A bis G entsprechen den in Fig. 1 ebenso gekennzeichneten Stellen. Wie erwähnt, geht eine vollstän-
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dige Kapazitätsmessung in acht Taktimpulsen vor sich, die einem Zyklus des LadeintervallZählers 32 entsprechen. Im Zeitpunkt t.. beginnt der Ladeintervallzähler einen Zyklus mit allen Ausgängen auf niedrigem Pegel; das Signal B am Ausgang des NOR-Gliedes k2 nimmt also einen hohen Wert an, wodurch das Signal A am Ausgang des Negationsgliedes kk einen niedrigen Wert erhält und eine etwa auf dem Bezugskondensator l4 angesammelte Restladung abgeleitet wird. Das Auftreten einer solchen Restladung könnte einen Meßfehler verursachen. An der Hinterkante des zweiten Taktimpulses t? schaltet der Ladeintervallzähler 32 weiter. Der Ausgang des Negationsgliedes hk- geht hoch und der Bezugskondensator 14 beginnt sich über den Ladewiderstand l6 aufzuladen. Wie Kurve. A zeigt, lädt sich der Bezugskondensator bis zur Hinterkante des Taktimpulses tQ auf. Wenn die Schwellenspannung des Verstärkers 28 überschritten wird, was im vorliegenden Falle zwischen t, und- tq der Fall ist, nimmt der Ausgang E des Verstärkers 28 einen hohen Wert an und bleibt während der fortgesetzten weiteren Aufladung des Bezugskondensators 14 auf diesem Wert. Die Zeit zwischen t, und t. /,ist die Spanne, welche der Bezugskondensator zum Aufladen auf die Schwellenspannung des Verstärkers benötigt. Wie früher erwähnt, ist die binäre Adressencodierung des Umsetzers so gewählt, daß der Bezugskondensator abgetastet wird, wenn alle Ausgänge des Schrittschaltzählers 36 auf niedrigem Pegel sind. Dieser Binärwert Null wird auf die Eingänge des NOR-Gliedes k6 gegeben,
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wodurch dessen Ausgangsspannung C im ganzen Bezugskondensatorintervall (t.. bis t_) auf hohem Pegel bleibt und ein entsprechendes Signal am Eingang 47 des UND-Gliedes 48 auftritt. Im Zeitpunkt t. .. / geht der Eingang 51 des UND-Gliedes 48 auf einen niedrigen Wert, weil am Eingang des Negationsgliedes 50 ein positives Signal auftritt. Die Hinterflanke des Eingangssignals D für das Register 18 bewirkt, daß dieses mit der vom Intervallzähler 32 gelieferten Binärzahl gefüllt wird. Als Antwort auf die Füllung des Registers 18 liefert das Vergleichsglied 20 während der Periode t. _ / bis t_ ein Koinzidenz-Signal G, das an der nächsten Hinteflanke des Taktimpulses t_ endet. Es sei bemerkt, daß das Ausgangssignal F des UND-Gliedes 52, das dem Impulsformer 60 zugeführt wird, im ganzen Intervall I auf einem niedrigen Wert bleibt, weil das einen hohen Wert aufweisende Signal C vom NOR-Glied 46 in dem Negationsglied $k umgekehrt und dann auf einen Eingang des UND-Gliedes 52 gegeben wird. Dadurch kann während der Messung des Bezugskondensators 14 kein Ausgangssignal erzeugt werden,
Wie erwähnt, tastet im Intervall II der Umsetzer 10 einen gedrückten Drucktastenschalter 8 ab, dessen Kapazität geringer als diejenige des Bezugskondensators 14 ist. Zu Beginn des Intervalls II sind alle Binärausgänge des Ladeintervallzählers 32 auf niedrigem Niveau, so daß etwa in dem betreffenden Drucktastenschalter 8 angesammelte
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Ladungen abgeleitet werden. Im Zeitpunkt t verschwindet das Entladesignal B, so daß sich der betreffende Kondensator 8 nunmehr über den Ladewiderstand l6 aufladen kann. Der Spannungsanstieg des Signals A im Intervall II ist erheblich schneller als im Intervall I, weil die Kapazität des Kondensators 8 geringer als diejenige des Bezugskondensators Ik ist. Wenn die an dem betreffenden Kondensator 8 liegende Spannung den Schwellenwert des Verstärkers 28 erreicht, was hier zwischen den Taktimpulsen t.... und t,2 eintritt, gibt der Verstärker 28 eine positive Ausgangsspannung E ab, wodurch der Eingang des UND-Gliedes 52 hochgezogen wird. In diesem Zeitpunkt ist die vom Ladeintervallzähler 32 durchgezählte Zahl kleiner als die im Bezugsspeicherregister 18 stehende Zahl. Infolgedessen bleibt der Ausgang des Vergleichsgliedes 20 auf niedrigem Wert, so daß auch das Ausgangssignal F des UND-Gliedes 52 niedrig bleibt. Wenn aber die Zahl im Speicherregister 18 mit der vom Ladeintervallzähler angezeigten Zahl zusammenfällt, was hier im Zeitpunkt t, eintritt, so geht das Ausgangs signal G des Vergleichsgliedes im Intervall t.. _ bis t-,-ο hoch. In diesem Intervall sind somit alle Eingänge des Ausgangs-UND-Gliedes 52 auf hohem Niveau und dieses erzeugt einen Ausgangsimpuls F, der auf den Impulsformer 60 gegeben und mittels des Umsetzers 22 dem entsprechenden Eingang des Codierers 21 zugeführt wird.
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Intervall III illustriert die Abtastung eines nichtbetätigten Drucktastenschalters 8, der also einen hohen Kapazitätswert zeigt. Im Zeitpunkt t.. 7 nimmt das Ausgangssignal B des NOR-Gliedes k2 einen hohen Wert an, wodurch der betreffende Schaltkondensator 8 in der Zeitspanne t 7 bis to entladen wird. Anschließend wird der Schaltkondensator 8 über den Lad3^^ridex■stειnd l6 aufgeladen, wie Signal A zeigt. In diesem Falle ist der Spannungsanstieg wegen der großen Kapazität viel langsamer als die Ladegeschwindigkeit des Bezugskondensators 14 im Intervall I. Im Zeitpunkt t _ fallen der binäre Ausgangswert des Ladeintervallzählers 32 und der im Register 18 gespeicherte Binärwert zusammen. Demzufolge erzeugt das Vergleichsglied 20 während der Zeitspanne t _ bis t .. einen Ausgangsimpuls E. In dieser Zeitspanne ist das Ausgangs signal E des Schwellenwertverstärkers 28 niedrig, \ireil die Spannung am Drucktastenschalter 8 noch nicht den Schwellenwert des Verstärkers 28 erreicht hat. Kurz nach dem Taktimpuls t9„ ist die Ladespannung so weit angewachsen, daß sie den Schwellenwert des Verstärkers 28 erreicht, so daß Signal E einen hohen Wert annimmt und ein entsprechendes Signal auf den Eingang 53 des UND-Gliedes 52 gelangt. Im Zeitpunkt t _ ist aber das Ausgangssignal G des Vergleichsgliedes bereits wieder verschwunden. Somit findet im ganzen Intervall III keine Koinzidenz der Ausgangsimpulse des Vergleichsgliedes und des Verstärkers statt. Das Ausgangssignal F des UND-Gliedes 52 bleibt somit im ganzen Inter-
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vail III auf einem niedrigen Wert und der abgetastete Drucktastenschalter 8 wird als nichtbetätigter Schalter erkannt.
Intervall TV bezieht sich wie gesagt auf die Abtastung eines nichtbetätigten Drucktastenschalters 8, dessen Kondensatorplatten kurzgeschlossen sind. Als Antwort auf das Signal B vom NOR-Glied k-2 im Zeitpunkt t entlädt das Negationsglied kh den Schaltkondensator 8* Da aber die Kondensatorplatten desselben kurzgeschlossen sind, kann gar Iceine Restladung abgeleitet werden. Beim nächsten Taktimpuls t r schreitet der Ladeintervallzähler 32 weiter und der Ausgang des Negationsgliedes kh nimmt einen hohen TvTert an, so daß der betreffende Schaltkondensator 8 über den Widerstand 16 aufgeladen werden kann. Die Spannung bleibt aber in der ganzen Ladeperiode niedrig, weil die Kondensator- ■ platten kurzgeschlossen sind. Infolgedessen verläuft die Kurve A horizontal. Der Spannungspegel an dem Schaltkondensator 8 kann also den Schwellenwert des Verstärkers niemals erreichen und der Signalpegel am Eingang 53 des UND-Gliedes 52 bleibt stets niedrig. Wenn das Ausgangssignal des Ladeintervallzählers 32 und die im Speicher-. register-:18 stehende Binärzahl über einstimmen, gibt das Vergleichsglied 20 einai Ausgangsimpuls G auf den Eingang des UND-Gliedes 52, der vom Taktimpuls-toQ bis t. ö reicht.
do 2)t
Dieser Impuls hat aber keinen Einfluß, da der Eingang des Schwellenwertverstärkers 28 ständig auf niedrigem Pegel bleibt« Infolgedessen bleibt' das Ausgangssignäl F auf -.·....
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seinem niedrigen Wert. Somit wird ein kurzgeschlossener Drucktastenschalter als nichtbetätigter Schalter angesehen.
Da die beschriebene Schaltungsanordnung die Kapazität des Bezugskondensators Ik für jede vollständige Abtastung der Drucktastenschalter 8-1 bis 8-N mischt, wird das Speicherregister 18 ständig an etwaige Schwankungen der Betriebsspannung oder der Temperatur, sowie Alterungserscheinungen einzelner Bauteile angepaßt. Auch kompliziert die beschriebene Schaltungsanordnung etwaige Herstellungstoleranzen, soweit diese in vernünftigen Grenzen bleiben. Somit ergibt sich eine sehr zuverlässige Abtastung des Betriebszustandes aller Drucktastenschalter in weitgehender Unabhängigkeit von äußeren Bedingungen.
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Claims (1)

  1. -m. 6- ll'cSS&BSffll München, den 22' NOV. 1974
    D.Q München 22 T 7
    4β Τ·Ι. (COS) ί29512β
    Teletype Corporation in Skökie, Illinois/V.St.A.
    Pat entansprüche
    Schaltungsanordnung zur Peststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters, dadurch gekennzeichnet, daß ein derjeweiligen Kapazität des Drucktastenschalters (8-1 bis 8-N) entsprechendes Signal E in einem Komparator (52) mit einem Signal (g), das der gemessenen Kapazität eines Bezugskondensators (l4) entspricht, verglichen und aus dem "Vergleichsergebnis ein das Vorzeichen der Abweichung angebendes Ausgangssignal (f) abgeleitet wird.
    2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch-gekennzeichnet , daß der Bezugskondensator (l4) und die kapazitiven Drucktastenkondensator (8-1 bis 8-N) nacheinander abgetastet und mit einem Ladekreis (l6) verbunden werden und daß eine Zeitmeßschaltung (12) die zur Aufladung der einzelnen Drucktastenschalter auf eine bestimmte Spannung benötigte Ladezeit mißt und mit der Ladezeit des Bezugskondensators (l4) vergleicht.
    Dr.Kk/Du.
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    3» Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung einen Schwellenwertverstärker (28) enthält, der bei Überschreitung einer bestimmten Ladespannung (a) an seinem Eingang ein Ausgangssignal (e) erzeugt, das im Komparator (52) mit dem Ausgangssignal (g) eines Speichers (l8) für die zur Aufladung des Bezugskondensators (l4) auf den gleichen Wert benötigte Zeit verglichen wird.
    k. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3» gekennzeichnet durch ein Programmwerk (2^) zur fortschreitenden periodischen Abtastung des Bezugskondensators (l^) und der kapazitiven Drucktastenschalter (8-1 bis 8-N) mit einem von einem Taktpulsgeber (3°) beaufschlagten Zähler (32) und einer von dem Zähler abhängigen Vorrichtung (36, kO, 26) zum abwechselnden Anschalten des Bezugskondensators und der kapazitiven Drucktastenschalter an die Meßschaltung (12), wenn jeweils der Zähler (32) seine Zählreihe durchlaufen hat.
    5. Schaltungsanordnung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte von dem Zähler (32) angegebene Zahl das Signal bildet, welches als Aufladezeit des Bezugskondensators (l4) gespeichert wird.
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    6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch Schaltmittel (46, 48, 5O) zum Speichern der vom Zähler (32) angegebenen Zahl in dem Speicher (l8) für die Ladezeit des Bezugskondensators, wenn das Ausgangssignal (e) des Schwellenwertverstärkers angibt, daß die vorgegebene Ladespannung des Bezugskondensators erreicht ist.
    7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator aus einem UND-Glied (52) besteht, an dessen Eingänge das .Ausgangssignal (e) des Schwellenwertverstärkers (28) und das Ausgangssignal (g) des Bezugsladezeitspeichers (l8) angelegt werden, wobei das Ausgangssignal (f) des UND-Gliedes (52) bei Koinzidenz seiner beiden Eingangssignale einen ersten Wert und bei mangelnder Koinzidenz dieser Signale, einen zweiten Wert abgibt, so daß diese beiden Werte des Ausgangssignals (p) die beiden möglichen Zustände des abgetasteten Drucktastenschalters (8-1 bis 8-N) darstellen.
    8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (4-2, 44) zum Entladen des Bezugskondensators (l4) bzw. des abgetasteten Druckt as tens cha.lt er s vor dem Aufladen desselben.
DE2455434A 1973-11-29 1974-11-22 Schaltungsanordnung zur Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters Expired DE2455434C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/420,132 US3931610A (en) 1973-11-29 1973-11-29 Capacitive keyswitch sensor and method

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