DE2814047C2 - Eingabe-Tastatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betriffi eine Eingabe-Tastatur zum Erzeugen eines Codesignals in Abhängigkeit von einem Wählvorgang auf einer Wählplatte unter Ausnutzung von ImpuIs'Laufzeiten.

Eitle derartige Tastatur ist aus der Zeitschrift IBM Technical Disclosure Bulletin, VoL 16 (1974), Nr, IU Seiten 3649 und 3650, bekannt. Dabei sind mehrere Tastfelder mit Abstand längs einer Übertragungsleitung angeordnet, die auf eine Tafel aufgedruckt ist. Ein Impulsgenerator gibt auf die Übertragungsleitung Impulse, die eine steile Anstiegsflanke besitzen, jedem Tastenfeld ist eine Drucktaste zugeordnet, die gegen die

Ί Übertragungsleitung gedrückt werden kann und dabei an der betreffenden Stelle der Übertragungsleitung einen Impedanzsprung hervorruft, der dazu führt, daß ein ankommender Impuls an dieser Stelle reflektiert wird. Die Zeitspanne zwischen dem Anlegen eines

in Impulses und der I-Cstslellung des zurückkommenden reflektierten Impulses dient dann zur Feststellung, welche Taste gedruckt worden ist, wobei die Zahl von Taktimpulscn gezählt wird, welche zwischen Aussenden des Impulses und Rückkehr desselben auftreten. Ein Nachteil dieser elektrische Impulse verwendenden Einrichtung besieht darin, daß die Zeitspanne zwischen Aussenden des Impulses und dessen Rückkehr sehr kurz ist, so daß zwischen den einzelnen Tastenfeldern ein beträchtlicher Zwischenraum eingehalten werden muß, um eine einwandfreie Auswertung zu gewährleisten. Eine Unterbringung möglichst vieler Tastenfelder auf kleinstem Raum ist deshalb bei dieser Einrichtung nicht möglich.

Nun ist es zwar bei Codcgeneratoren zum Erzeugen eines Codcsignals in Abhängigkeit von einem Wählvorgang auf einer Wählplattc bereits bekannt, die Laufzeit der wesentlich langsameren mechanischen Wellen auszunutzen. So ist in der Zeitschrift IBM Technical Disclosure Bulletin. Vol. 12. 1969, Nr. 3. Seite 390. eine

JO Wählplatte aus Glas beschrieben, auf die ein Wählstift gedrückt wird, dessen Spitze ein UUraschallsender ist, und wobei an zwei Kamen der Wählplatic Umsetzer angeordnet sind, welche den Zeitpunkt der Ankunft der in der Glasplatte übertragenen Ultraschallwellen feststellen. Diese Einrichtung hut jedoch den Nachteil, daß zwischen der Glasplatte und den an diese angesetzten Umsetzern beträchtliche Übertragungsvcrluste auftreten, so daß es kaum möglich ist. die genaue Stiftposilion in Codesignale umzusetzen; bei einer Übertragung dieses Prinzips auf eine Tastatur müßten deshalb die Tasten einen beträchtlichen Abstand voneinander haben, was ebenfalls euu-r Unterbringung möglichst vieler Tasten auf kleinstem Raum entgegensteht. Außerdem ist bei der vorbekannten Einrichtung ein besonderer Zcitiaktgenerator erforderlich, was zu erhöhten Herstellungskosten führt. Schließlich isi aus der Druckschrift der Firma Koniron Electronic GmbH, betreffend das Gcräi »Summajiraphics-Kurvendigitalisierer«. (1976). eine Anordnung bekannt, bei der die Laufzeit magnciosirikiiv erzeugter Wellen ,lusgtnut/i wird, wobei die Willen in ni.ilrix.irtig angeordneten Stahldrähicn verlaufen. Die Erfordernis einer Vielzahl gesonderter Stahldrählc führt /u vergleichsweise hohen Herstellungskosten, wobei ebenfalls cm gesonderter T^kiimpulsgcnci au>r erforderlich ist. und sieht ebenfalls einer Verkleinerung der Vorrichtung ejitgegen.

Der Erfindung liciri deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Eingabe-Tastatur der eingangs erwähnten An so zu verbessern, daß die Zahl der Tasienfeldcr pro Flächeneinheit wesentlich erhöht werden kann und trotzdem die Herstellungskosten niedrig sind. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kenn/eichen des Hauptanspruches,

Erfindungsgemäß wird also eine Platte aus magneto*

striklivcm Material verwendet, was den Aufbau der Tastatur wesentlich vereinfacht und Dciektorspannungen ermöglicht, die um ein Vielfaches höher liegen als die der erwähnten bekannten Einrichtungen. Hohe

Deteklorspannungen gewährleisten aber eine große Exaktheil, einen stabilen Betrieb und ermöglichen mit vergleichsweise einfachen Schaltkreisen auszukommen. Außerdem erfolgt bei der Erfindung die Kodierung durch Zählung von Impulsen, welche von den Detekiorwindungen abgegeben werden, so daß weder ein besonderer Taktimpulsgenerator noch Synchronisierkreise erforderlich sind, trotzdem aber eine exakte Taktgabe erfolgt. Damit aber sind die Voraussetzungen für geringe Abmessungen und niedrige Herstellungskosten der Eingabe-Tastatur gegeben.

Auf der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bei der Erfindung verwendete Informationsplalte,

Fig. 2A.2B, 2Cund2D Blockschaltbilder von beider |5 Erfindung verwendeten Ausgangskreisen,

Fig.3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Code-Generators und

F i g. 4A₁4B, 4C und 4D Draufsichten zur Erläuterung des Äufbaus der bei der Erfindung verwendeten Informationsplatte.

Zunächst soll die Betriebsweise des Code-Generators anhand der F i g. 1 erläutert werden, welche den Aufbau einer Informalionsplaiie zeigt, wie sie bei der Erfindung Verwendung findet. Die Informalionsplaite bcsie'n aus 2^r> einer dünnen magnetostriktion Platte 11, um die Platte gewickelte, in Y- bzw. X- Richtung verlaufende Erregerleitungen Yp bzw. X_p sowie in /-Richtung verlaufende Detektorleilungen y\ bis yio und in X-Richtung verlaufende Detektorleitungen x\ bis λίο. wobei die Detektor- }o leitungen um die Platte 11 in regelmäßigen Abständen gewickelt sind, derart, daß sie sich unter einem rechten Winkel kreuzen. Bei Auftreten einer magnetostriktiven Schwingung infolge des Aufprägens eines Impulsstroms auf die Erregerleitung Y_p pflanzt sich die Schwingung·=- welle in der magnetostriktiven Platte 11 in einer Richtung senkrecht zur Erregerleitung Y_n fort, und zwar mit einer Geschwindigkeit von etwa 5000 m/sec. Dabei werden Impulse P\ bis P_[n in den in /-Richtung verlaufenden Dclektorleitungen y\ bis y\a induziert, und zwar nacheinander und mit einer Verzögerungszeit entsprechend dem Abstand der Dctektorleitungen voneinander. D-ssclbc gilt für die X-Richtung. Wird somit beispielsweise ein Informations-Wähldetektor 12 mit einem Feld A_r in Berührung gebracht, so wird ein Impuls Po vom Detektor 12 in einer Zeitspanne zwischen den Impulsen P_b und Pi der V-Richiung erhalten, so daß die nach dem Impuls Po ansonsten erscheinenden Impulse (Pi bis P\n) unterdrückt werden, und zwar durch den erwähnten Impuls Pa. mit der Folge, daß in der /-Richtung sieben Impulse P\ bis Pt, erhalten werden. In ähnlicher Weise werden nicht dargestellte Impulse P\ bis /Y in der X Richtung erhalten. Daraus ergibt sich, daß Impulsfolgen (3,6) erhalten werden, und zwar als die X- und /-Koordinaten des Wählfeldes A_r. In ähnlicher Weise können beispielsweise Impulsfolgen (6, 9) erhallen werden, wenn man das Feld B_r anwählt. Bei dem in Fig. I dargesielllen Ausführungsbeispiel besitzt die Informationsplalte eine Größe von 11 χ 11 cm und ist durch die untereinander Abstände von 1 cm aufweisenden, in X- bzw. /-Richtung verlaufenden Dctektorleitungen derart unterteilt, daß 100 Informationen entsprechende Impulse erzeugt werden können, und zwar mittels der Wählfelder l/l bis 10/1Q,

Die von den jeweiligen Wählfeldern erhaltenen Impulsfolgen können vor ihrer Herausführung in vorbestimmte Informationen umgesetzt werden oder in der erzeugten Form VLrbluibcn. Wenn als Ausgang Analogsignale unterschiedlicher Spannungshöhen gewünscht werden, dann ist es /weckmüßig, die von der Informalionsplattc erhaltenen Impulsfolgen durch einen zusätzlichen Kreis, nämlich einen Integrationskreis, zu integrieren.

Wenn die Anzahl der auszulesenden Informationen klein ist, können die Erregerleiiungen und die Detektorleitungen entweder der /- oder der .V-Richtung weggelassen werden.

Die Fig. 2A, 2B und 2C zeigen Beispiele von Ausgangskreisen, die mit den in /-Richtung verlaufenden Detek'torleitungen j/| bis y_i0 bzw. den in X-Richtung verlaufenden Detektorleitungen .Yt bis X\n verbunden sind. Fig.2A zeigt einen Ausgangskreis zur Erzielung von Ausgangsimpulsen paralleler Konfiguration, und die Fig. 2B und 2C zeigen Schaltkreise zur Erzielung einer Reihen-Impulsfolge. Mit Hilfe des Kreises von Fig. 2A kann ein binär codiertes Signal erhalten werden, und zwar durch Verwendung einer Schaltungsanordnung, bei welcher das in gestrichelten Linien dargestellte Register RG durch ein Vcrsehieberegisier SR ersetzt und letzteres mit einem Binarzahler BC verbunden ist. wie dies in F 1 g. 2D d;irgc*.elll ist. Bei den Schaltkreisen nach den Fig. 21) und 2C ka.in derselbe Zweck dadurch erreicht werden, daß ein Binärzähler an die Ausgangsklemme ^angeschlossen wird. In Fig. 2B ist ein durch gestrichelte Linien umschlossener Schaltkreis NE vorgesehen, der aus UND-Gattern A, Flip-Flop'-Kreisen FF\ bis FFw und einem Verzögerungskreis D besteht, womit es möglich ist. den Einfluß von Störgeräuschen zu vermeiden, die sich aus Echoeffekten der magnetostriktiven Schwingungen ergeben. Dieser Kreis kann dann weggelassen werden, wenn Mittel vorgesehen sind, welche die magnetostriktiven Schwingungen vollständig absorbieren, was etwa dadurch geschehen kann, daß die magnetostriktive Platte 11 an ihrem Umfang mittels eines Klebstoffs befestigt wird. Die Detekioricilungen vm bis y, können entweder in Reihenschaltung miteinander verbunden sein, wie dies in Fig. 2C" gezeigt ist. oder aber in Parallelschaltung, Ict/teres etwa dadurch, daß in Fi g. 2B der Kreis NE weggelassen wird. Auf jeden Fall kann dor Aufbau der Schaltkreise dadurch beträchtlich vereinlacht werden, daß Reflcxionsgeräusche ausgeschaltet werden. In den Fig. 2A. 2B. 2C und 2D bezeichnet der Buchstabe R Gleichrichter; Eir.gangsklcmmcn Sund Sjcdcs Flip-Flop-Krcises /■"£"stellen die Einstell- und Rückstcllcingangsklcmmen d;ir. Ausgangsklemmen Q und Q sind die Einstell- und Rückstell-Ausgangsklemmen: RT bezeichnet einen Rückstellimpuls und P, bezeichnet Versehiebcimpulse. Ein Flip-FIop-Kreis FF_n wird dazu verwendet. Ausgangsimpulse zu unterdrücken, die nach Ίοηι Impuls Pa des Informationsdetektors 12 erscheinen würden.

Vorzugsweise wird die dünne magneiostriktive Platte 11 ajs unim Material hergestellt, das einen großen Magnetostriktionskocffizientcn aufweist, etwa aus N·- oder Fe-Co-Legierungen oder aus Ni-FeC o-l.tgierungen. Ein Verfahren zur Herstellung der magnetostriktiven Platte besteht aarin, nach dem Walzen oder nach dem Elektroplattieren Folien abzulnson: die Platte kann aber auch dadurch hergestellt werden, daß eine Schicht aus magnetöstrikiivem Material auf eine Unterschicht aus Kupfer aufgebracht wird. Die. Dicke der magneto* strikliven Platte beträgt vorzugsweise drei Mikron oder darüber. Eine geringere Dicke würde den zu erzielenden Ausgang vermindern, während bei einer zu dicken

Plalle. beispielsweise einer Platte dicker als 1 mm, eine große Errcgcrlcistung zur Erzeugung mngnclostriktiver Schwingungen erforderlich ist. Werden nach einem Elektroplatticrungsvorgang Folien abgenommen, so kann der Ausgang um etwa das Zehnfache dadurch erhöht werden, daß die Platte 30 Minuten lang oder längerauf 500"Cerwärmt wird.

Das magnelostriklivc Material muß aber nicht zwangsläufig die Form einer dünnen Platte haben. Es ist auch möglich, ein Gebilde zu verwenden, bei welchem eine Anzahl von Streifen aus magnelostrikiivcm Material in Matrix-Form auf eine Unterschicht aufgebracht ist, derart, daß die Streifen parallel zur X- bzw. zur K-Richlung verlaufen.

Weiterhin ist es zweckmäßig, magnetische Abschir mungcn rund um die Erregerleitungen vorzusehen, etwa durch Verwendung magnetischen Materials. Damit kann verhindert werden, daß die Erregerenergie direkt in die Detektorleitungen oder den Detektor 12 übergeht und dabei Störgeräusche erzeugt.

Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Informationsplatte nach der Erfindung mit Anwendung auf einen automatischen Wählsignal-Gcncralor für Telefone. Die dünne magnelostriklivc Platte 11 ist dabei mit in A"-Richtung verlaufenden Erregerleitungen X_p und V-Richtung verlaufenden Erregerleitungen Y₀ umwikkell. die durch Magnctplattcn 14 magnetisch abgeschirmt sind. Ferner sind Windungen aus in X-Richtung verlaufenden Deicktorlcitungcn *i bis Vq und in V-Richtung verlaufenden Dctcktorlcitungen /ι bis ym vorgesehen. Auf der magnctostrikliven Platte Il ist eine Markierungsplatte 13 befestigt, derart, daß die Detektorleitungcn λί bis x* und y\ bis ym die Bcgrenzungslinien kleiner Wählfeldcr 0 bis 99 bilden. Am Vorderende des Informationswähldetektors 12 sind eine Aufnahmespule und ein Druckschalter angebracht. Wird die Spitze des Detektors 12 innerhalb eines Wählfeldes auf die Markierungsplatte 13 gepreßt, das mit dem Namen der anzurufenden Person versehen ist (der Benutzer des Telefons beschriftet die Wählfelder), so wird nach dem üblichen Abheben des nicht gezeichneten Telefonhörers der Druckschalter eingeschaltet und führt der Erregerleitung X_P und Yp in dieser Reihenfolge unter der Kontrolle eines nicht gezeichneten Steuerkreises einen Strom zu. so daß eine Reihenimpulsfolge erzeugt wird, und zwar entsprechend dem berührten Wählfeld. Diese Ausgangsimpulse können durch einen Wellenformungskreis unter Verwendung eines monostabilen Multivibrators oder dergleichen erzeugt werden, so daß sie dieselbe Wellenform aufweisen wie die Telefon-Wählimpulse. Wenn somit diese Ausgangsimpulse auf die Telefonleiiung gelangen, so wird durch die Vermittiung der gewünschte Teilnehmer ausgewählt. Im Falle üblicher Telefone ist es erforderlich, die Telefonnummer des gewünschten Teilnehmers zu wählen, während bei der vorliegenden Erfindung es genügt, lediglich den Detektor 12 gegen die Markierungsplatte 13 zu drücken, und zwar an der Stelle, wo sich der Name des gewünschten Teilnehmers befindet Die sich am weitesten links befindende Spalte der Markterungsplatte 3 wird für die Amtsleitungen verwendet. Eine Amtsleitung kann in der Weise besetzt werden, daß nacheinander die Wählfelder »Ziffer 1« bis »Ziffer 0« gedruckt werden, um so die Telefonnummer des anzurufenden Teilnehmers anzugeben, und zwar nach Vorwahl des Feldes »Ziffer 0« der Amtsleitung, womit der Vorgang dem des üblichen Wählens entspricht. Soll dagegen ein sogenannter Kur/.wählvorgang stattfinden, dann sind die Telefonnummern in einem Speicher gespeichert, der als Adresse die Zahlen der Wählfelder benutzt, wobei dann die entsprechenden Tclefonnum-ι mcrn durch die Wählfcld-Nummer aus dem Speicher ausgelesen werden.

Wenn beispielsweise jedes Wiihlfeld eine Hiichcnuusdclinung von 0.5 χ 0,5 cm besitzt und die Größe der Markicruhgsphitle 16 χ 16 cm beträgt, so können 1024

in Nimimerninformationen erhallen werden. Wenn noch mehr Nuniiiicrninfurmiilioncn erforderlich sind, dann können mehrere Miirkicrungsplatlcn vorgesehen und wahlweise ausgetauscht werden, oder es wird eine Vielzahl von Informalionsplsitlcn hergestellt, und die

Ii Platten werden dann in Art eines Loscblatt-Notizblocks miteinander verbunden. Auf jeden Fall ist dabei aber eine Einrichtung erforderlich, welche den erwähnten Ausgangsimpulsen einen Vorimpuls oder Vorimpulse hinzufügt, welche die jeweils ausgewählte Markierungs-

M platte kennzeichnen. Beispielsweise kann so verfahren werden, daß die Nummern /um Rufen einer Amtsleitung, welche sich bei der Markierungsplatte von F i g. 3 am linken Plattencndc befinden, gemeinsam für alle vorbereiteten Markierungsplaltcn gelten und daß die Nummern 1 bis 10 den Markierungsplatten der Seiten 1 bis 10 entsprechen. In den meisten Fällen benötigt der Signalgcncrator nur die Informationsplaite, d.h. keine zusätzlichen Umsct/cr oder Konverter und besitzt einen kleinen und einfachen Aufbau und kann durch eine

]i> einzige Operation betätigt werden. Wenn der Wählmechanismus eines Telefons durch die Informationsplatte nach der Erfindung ersetzt wird, so entsteht dadurch ein völlig neuartiges Telefon.

In F i g. 3 sind die Wählfeldcr quadratisch ausgebildet

j5 und besitzen eine fläche von I cm'. Es ist aber auch möglich, den Wählfcldcrn eine Rechlcckgestall zu geben, einfach dadurch, daß die Detcktorleitungen anders auf die Platte aufgewickelt werden. Auch kann die Fläche um Ά bis ¹Ao verkleinert werden. Wenn jedoch die Wählflächen extrem klein sind, dann muß auch die Beschriftung sehr klein sejn, was die Erkennung der Wählfelder erschwert. In Fig. 3 bedeuten die Bezugsziffern Ound /4/WeinODER-Gaiterbzw. einen Impulsformungsverstärker.

Die Fig. 4A.4B.4C und4D zeigen eine Markierungsplatte. eine in V-Richtung ausgerichtete Detektorfolie, eine magnetostriktive Schwingungsplatte mit aufgewikkclten Erregerwindungen X_n und Y_n in der X- und der Y-Richtung und schließlich eine in Af-Richtung ausgerichtete Detektorfolie. Die Informationsplatte wird daraus einfach dadurch erhalten, daß man die vier Platten bzw. Folien aufeinanderlegt. Die Folien nach den Fig.4B und 4D können in der Weise hergestellt werden, daß durch ein selektives Ätzverfahren ein leitender RIm auf die Folie aus Isolierstoff aufgebracht ■wird, wozu sich am besten das Foto-Ätzverfahren eignet.

Mit der Erfindung wird, wie bereits erwähnt, die Dichte der Informationsstellen wesentlich erhöht und die Herstellung tragbarer und kleiner Vorrichtungen dieser Art wesentlich vereinfacht Die Erfindung ist deshalb vor allem in Geräten anwendbar, die mit einer großen Zahl von Eingangsinformationen gespeist werden, etwa die Eingangseinrichtung einer Schreibmaschine mit chinesischen Buchstaben oder der Signalgenerator eines Telefons (oben beschrieben) oder der Prozessor für verschiedene Informationskarten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Eingabe-Tastatur zum Erzeugen eines Codesignals in Abhängigkeit von einem Wählvorgang aul einer Wählplatte unter Ausnutzung von Impuls-Laufzeiten, dadu rch gekennzeichnet, daß die Wählplattc eine Vielzahl von kleinen, in einer Ebene liegenden Wählfeldern (Ai) aufweist, die sich auf einer Informationsplatte (11) aus magnetostrikiivem Material befinden, wobei zumindest eine Erregerwicklung (x_P; y_p) auf die Informationsplatte (11) an einem Ende derselben aufgewickelt ist, die zumindest eine magnetostriktive Schwingung in dem magnetostriktiven Material erzeugt, und wobei eine Vielzahl von Detektorwicklungen (x\ bis 10;yi bis 10) auf der Informalionsplatte (11) parallel zu den Erregerwicklungen (x_p\ y_p) derart angeordnet sind, daß sie die Informationsebene in die Wählfelder (Ai) unterteilen, und daß ein Wähldetektor (12) vorgesehen ist, der gegen ein gewünschtes Wählfeld drückbar ist wodurch von einem mit den Detektorwicklungen lx\ bis 10; y\ bis 10) verbundenen Ausgangskreis (FhO. A) eine dem gewählten Wählfeld zugeordnete Code-Information erzeugt wird, und zwar in Übereinstimmung mit der Zahl von Ausgangsimpulsen (P\ bis Pm), die von den Detektorwicklungen (χι bis 10;^ί bis 10) bis zu dem Zeitpunkt abgegeben werden, an welchera vom Informationsdetektor (12) ein Detekiorimpuls (P₀) infolge der sich aus der Impulserzeugung durch die Erregerwicklungen (X_n; y_P) und sich im magnetostriktiven Material fortpflanzenden Schwingungswelle abgegeben wird, wobei der , .usgangskreis (FFo, A) nach dem Detektorimpuls (Po) a^komm^nde Impulse unterdrückt.

2. Tastatur nach Anspruch ! dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen (x_p; y_p) und die Detektorwicklungen (ai bis 10: y\ bis 10) sowohl in der X-Richlung als auch in der V-Richtung angeordnet sind und parallel zur Ordinate bzw. zur Abszisse eines orthogonalen Koordinatensystems verlaufen.

3. Tastatur nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetostriktive Materia! die Form einer dünnen Platte hat.

4. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen (x_P;y_P) magnetisch abgeschirmt sind.

5. Tastatur nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detckiorwicklungcn (-Yi bis lO-.yi bis 10) in Reihe geschaltet sind.

6. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorwicklungen (x\ bis 10; y\ bis 10) in Parallelschaltung verbunden sind.