DE3003091A1

DE3003091A1 - Anlage zur steuerung einer schaltung

Info

Publication number: DE3003091A1
Application number: DE19803003091
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: TROYER DOOR CONTROLS Inc
Current assignee: Antroy Enterprises Inc 94080 South San Francisc
Priority date: 1979-01-29
Filing date: 1980-01-29
Publication date: 1980-07-31
Also published as: GB2042188A; SE8000654L; GB2042188B; US4347505A; CA1138956A; AU5502280A; AU541484B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf druckempfindliche Bauelemente und insbesondere auf druckempfindliche Bauelemente aus Halbleitermaterial und auf Schaltungen zur Feststellung verschiedener Druckparameter und zur Durchführung verschiedener Funktionen.

Die bekannten druckempfindlichen Bauelemente oder Matten oder Bodenbeläge werden verwendet, um Türen zu betätigen oder Einrichtungen, die ein Eindringen feststellen, wobei diese im allgemeinen als Schalter wirksam sind, d. h. daß entweder ein elektrischer Strom ein- oder ausgeschaltet wurde, wenn ein Druck auf diese Matten aufgebracht wurde. Einige der bekannten Matten oder Bauelemente verwenden faserartiges oder poröses Material, und dieses Material wurde mit einem elektrischleitenden Material imprägniert, wie beispielsweise Graphit oder Kohlenstoff. Diese bekannten Matten waren einigermaßen dick und waren leicht kompressibel. Sie arbeiteten auf der Basis, daß ein Zusammendrücken des Graphits, des Kohlenstoffs oder eines anderen leitenden Materials den elektrischen Widerstand des Mattenkernmaterials herabsetzt. Dies bedeutet, daß eine erhebliche Bewegung unter Verbiegung des Mattenmaterials erfolgen mußte, um diese Widerstandsänderung zu erzielen. Diese bekannten Matten waren unter sich verändernden Temperaturbedingungen und bei veränderlichem Feuchtigkeitsgehalt instabil. Deshalb war eine genaue Messung von Druck nicht möglich.

Das erfindungsgemäße Druckfühlelement oder die erfindungsgemäße Druckfühlmatte weist eine dünne elastisch verformbare Platte aus Halbleitermaterial auf, welches eine elektrische Leitfähigkeit hat, die im allgemeinen von dem

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Innendruck unabhängig ist, der auf das Halbleiter-Mattenmaterial selbst aufgebracht wird. Das Mattenoder Bauelementenmaterial ist sandwichartig zwischen zwei Metallplatten oder Folien angeordnet, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Aluminium, Stahl und Kupfer und deren Legierungen umfassen, wobei diese Elektroden sich in mechanischem Kontakt mit dem Halbleitermaterial befinden. Eine Schaltung zur Messung einer Schwellenwertspannung ist vorgesehen. Andere Schaltungen, bei denen die Matte oder das Bauelement verwendet wird, umfassen eine Lernschaltung zur Erzeugung einer Schwellwertspannung und eine Schaltung zur Messung von Druck-Zeitfunktionen, sowie zur Prüfung von Kennzeichnungen.

Bei einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung werden mehrere druckempfindliche Bauelemente oder Matten in Zeilen und Kolonnen angeordnet, wobei Abtastkreise vorgesehen sind, um Ordinaten und Abszissen von Druckstellen festzustellen.

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, ein druckempfindliches Bauelement oder eine druckempfindliche Matte zu schaffen, die proportional zum aufgebrachten Druck eine veränderliche elektrische Leitfähigkeit hat.

Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, eine druckempfindliche Matte bzw. ein druckempfindliches Bauelement und Schaltungen für dieses vorzusehen.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, eine druckempfindliche Matte und eine Schaltung vorzusehen, die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn ein vorbestimmter Minimaldruck auf die Matte aufgebracht wird.

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OQI

Es ist auch Ziel der Erfindung, eine druckempfindliche Matte oder ein druckempfindliches Bauelement zu schaffen, wobei eine Lernschaltung verwendet wird, um den vorbestimmten Druckpegel einzustellen, der abgetastet werden soll.

Ein Ziel der Erfindung ist es ferner, eine druckempfindliche Matte und eine Schaltung für diese vorzusehen, die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn ein Druck auf die Matte aufgebracht wird, der zwischen einem vorbestimmten Maximal- und Minimalwert liegt.

Weiterhin ist es auch Ziel der Erfindung, eine druckempfindliche Matte und eine Schaltung für diese vorzusehen, in der eine Druck-Zeitfunktion gemessen und mit einer vorhergehenden Druck-Zeitfunktion verglichen wird.

Zu den Zielen der Erfindung gehört es auch, eine druckempfindliche Matte herzustellen und eine Schaltung für diese, die als eine Auswahleinheit für eine Matrix von druckempfindlichen Matten dient.

Zu den Zielen der Erfindung gehört es auch, eine Matrix von druckempfindlichen Matten oder Bauelementen und Schaltungen dafür vorzusehen, wobei diese Anordnung dann als Bereichsüberwachung arbeiten kann.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Matrix von druckempfindlichen Matten und Schaltungen dafür vorzusehen, wobei diese Anordnung als Wegbestimmungseinrichtung dient.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht eines druckempfindlichen Bauelementes nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltschema einer Schwellenwert- und Lernschaltung für ein druckempfindliches Bauelement gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Schaltschema für das druckempfindliche Bauelement der Erfindung für eine Wechselstromspannung ,

Fig. 3 A ein Schaltschema des erfindungsgemäßen druckempfindlichen Elementes für eine Gleichspannungsspeisung,

Fig. 4 ein Schaltschema für ein druckempfindliches Bauelement nach der Erfindung, wobei Druck-Zeitveränderungen verwendet werden, um Kennzeichnungen od. dgl. darzustellen,

Fig. 4 A eine grafische Darstellung einer Druck-Zeitkurve für eine Darstellung,

Fig. 5 eine Schaltbilddarstellung gemäß der Erfindung, bei der zwei druckempfindliche Bauelemente verwendet werden, um eine Vorrichtung zu betätigen, wenn zwischen einem vorbestimmten Maximum-und einem Minimumwert ein Druckpegel festgestellt ist,

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Fig. 6 eine Schaltbilddarstellung für ein druckempfindliches Bauelement, welches dazu ausgebildet ist, um die Anzahl von Fahrzeugen zu zählen, die in einen Bereich eintreten und diesen verlassen, wobei die Funktionen durchgeführt werden, wenn dieser Bereich voll und wenn dieser Bereich leer ist,

Fig. 7 eine Draufsicht auf druckempfindliche Bauelemente, die miteinander verbunden werden können, um eine Matrix von Bauelementen zu bilden,

Fig. 7 A eine von unten gesehene Draufsicht auf die in Fig. 7 dargestellten Bauelemente,

Fig. 7 B eine Seitenansicht der auf Druck ansprechenden Bauelemente, die in Fig. 7 und 7A dargestellt sind, und zwar genommen längs der Linie 7-7,

Fig. 8 eine schematische elektrische Darstellung einer Matrix von den in Fig. 7 dargestellten, auf Druck empfindlichen Bauelementen, wobei die elektrischen Verbindungen als Matrix dargestellt sind,

Fig. 9 eine Schnittansicht der in Fig. 8 dargestellten Matrix, genommen längs der Linie 9-9,

Fig.iO eine schematische elektrische Schaltbilddarstellung, wobei eine Matrix von druckempfindlichen Bauelementen verwendet wird, die derart angeordnet sind, daß eine X-Y Koordinatendarstellung von Druckstellen an einer Kathodenstrahlröhre dargestellt wird

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Fig. 11 eine schematische elektrische Darstellung einer Matrix van druckempfindlichen Bauelementen gemäß der Erfindung, und zwar zur Darstellung von Verkehrswegen und Lernwegen.

Es sei nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen. Fig. 1 stellt ein auf Druck ansprechendes Bauelement 10 dar, und dieses Bauelement weist einen Kern 12 auf, der sandwichartig zwischen einer ersten Elektrode 14 und einer zweiten Elektrode 16 angeordnet ist. Leitungen 18 und 2O sind elektrisch mit den Elektroden 14 und 16 verbunden und werden dazxt verwendet, um das auf Druck ansprechende Bauelement IO mit anderen SchaLtungs- oder Schaltelementen zu verbinden.

Insbesondere, weist der Kern 12 ein dünnes elastisch verformbares Blatt oder eine dünne elastisch verformbare Folie aus einem Halbleitermaterial auf, welches eine irreguläre Oberfläche hat und eine elektrische Leitfähigkeit, die im allgemeinen gemäß dem Innendruck des Materials invariabel ist. Ein derartiges Material, welches eine irreguläre Oberfläche hat, kann eine dünne Folie aus einem faserartigen Material sein, wie beispielsweise eine Folie aus einem Cellulosefasermaterial, welches mit kolloidalem Graphit beschichtet oder imprägniert ist. Ein typischer Kern 12 kann eine Dicke von etwa 0,003 cm haben. Der Kern 12 kann ebenfalls ein dünnes plastisches Folienmaterial sein, welches kolloidales Graphit aufweist, das in dem plastischen Material in einer ausreichenden"Menge vorhanden ist, um dieses antistatisch zu machen, jedoch dazu führt, daß ein hoher Widerstand entsteht. Die Oberfläche

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des Kunststoff- oder plastischen Materials muß jedoch derart rauh genug sein, daß mikroskopische Irregularitäten oder Vorsprünge und Einbuchtungen in der Oberfläche dieses Materials vorhanden sind. Die Dicke des Kunststoff-Folienmaterials kann in der Nähe von 0,001 cm liegen.

Erste und zweite Elektroden 14 und 16 bestehen aus einer Aluminium-, Stahl- oder Kupferfolie, wenn sie mit einem Kern 12 verwendet werden, der einen kolloidalen Graphit-Füllstoff enthält.

Die Elektroden 14 und 16 stehen in Kontakt mit der aufgerauhten Oberfläche des Kerns 12 derart, daß die Oberfläche der Metallfolie und die Oberfläche des Kerns 12 mechanisch miteinander in Verbindung stehen oder mechanisch miteinander zusammenwirken.

Bekanntlich werden Materialien mit veränderlichem Widerstand verwendet, wobei granuläre oder lose miteinander verwebte elektrischleitende Fasern verwendet werden, um einen veränderlichen Widerstand bei aufgebrachten Drucken zu erzeugen. DerKern 12 gemäß der Erfindung weist jedoch derartige Erscheinungen nicht auf.

Im Gegensatz zu bekannten Materialien wird der veränderliche Widerstand des Bauelementes 12 dadurch erzeugt, daß Oberflächenrauhheiten oder mikroskopische Oberflächen-Irregularitäten mit der Elastizität oder der elastischen Deformierbarkeit des Materials kombiniert werden. Wenn kein wesentlicher Druck auf die Elektroden ausgeübt wird, die auf der Oberfläche des Kerns 12 aufgebracht sind, stützen sich die Elektroden auf den Spitzen der Oberflächen

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der Irregularitäten ab oder werden von den Spitzen, oder Kanten der Oberflächen-Irregularitäten getragen. Wenn ein Druck auf diese Elektroden ausgeübt wird, werden die Oberflächen-Irregularitäten abgeflacht oder zusammengedrückt und werden dazu bewegt, sich auf eine größere Fläche der Elektrode zu verbreiten, und es wird hierdurch eine größere Oberflächenfläche erzeugt, über die hindurch Elektronen hindurchgehen können, und der Bauelementwiderstand wird vermindert. Wenn jedoch der Druck auf die Elektrode aufgehoben wird, werden, da der Kern 12 elastisch verformbar ist, die Elektroden von der Oberfläche des Kerns 12 entfernt und liegen wieder auf den Spitzen der Oberflächenunregelmäßigkeiten an.

Es wurde gefunden, daß die Verwendung einer elektrischleitenden Farbe oder eines elektrischleitenden Klebstoffes zur Befestigung der Elektroden auf dem Kernmaterial dazu führt, daß die Anordnung auf Druck nicht empfindlich ist. Wenn ein leitendes fluides Material zwischen den Elektroden und dem Kernmaterial angeordnet wird, wird diese Baugruppe wiederum gegen Druck unempfindlich. Die Betriebsweise des Bauelementes 10 hängt nicht von dem Zusammendrücken der Fasern innerhalb des Kernes 12 ab, um die Leitfähigkeit zu erhöhen, sondern hängt von der Zwischenwirkung der Oberfläche des Aluminiums, des Stahls oder des Kupfers oder irgendeiner ihrer Legierungen mit den mikroskopischen Oberflächenunregelmäßigkeiten des Materials des Kernes 12 ab.

In Fig. 2 ist schematisch ein Schaltbild eines Kreises dargestellt, der dazu verwendet wird, um eine Vorrichtung 30 zu betätigen, wie beispielsweise ein Relais, welche ihrerseits eine Vorrichtung betätigen kann, wie

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Beispfelsweise eine Tür, Licht,- ein Relais oder andere Srignalerzetigende Einrichtungen od. dgl ^

Bei der Darstellung in Fig. 2 ist die Elektrode 14 auf einer Seite mit einem Spannungsregler 22 verbunden, während die Elektrode 16 mit einem Vorspannungswiderstand 24 verbunden ist und dann mit einer sogenannten Lernschaltung 26, die ihrerseits mit einer Spannungs-Druckschwellenwert-Feststellungsschaltung 28 verbunden ist. Der Ausgang der Schwellenwertschaltung 28 ist seinerseits mit einer Vorrichtung 30 verbunden, die betätigt werden soll. Die andere Seite des Spannungsreglers 22 ist mit einer S-pannungsquelle 23 verbunden.

Die sogenannte Lernsdialtung 2& weist einen Kondensator 32 auf, der in Serie mit der Elektrode 16 und der Spanner ngsschwellwertseha-ltung= 2& geschaltet ist» Der Widerstand 34 der sogenannten Lernschaltung 2& tst parallel mit der Schwellwertschaltung 28 geschaltet.

Die Schwellwertschaltung 28 weist einen Operations- oder Vergleichsverstärker 36 auf, dessen Ausgang mit der Vorrichtung 30 verbunden ist, die betätigt werden soll und deren Eingangsseite mit dem Kondensator 32 verbunden ist, während die andere Eingangsseite mit einem Potentiometer 38 verbunden ist. Das Potentiometer 38 liegt in Serie mit der Gleichspannungsquelle 40.

Um die in Fig. 2 dargestellte Schaltung zu betätigen, wird ein Gewicht auf das Bauelement 10 aufgebracht, beispielsweise der Schritt eines etwa 70 Kilo schweren Mannes auf die Elektrode 14, um die Elektroden 14 und 16 gegen den Kern 12 zu pressen. Wenn dieses stattfindet,

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strömt ein Strom durch den Vorspannungswiderstand 24, und es wird ein Spannungsabfall am Widerstand 24 erzeugt, und es verläuft eine Spannung über den Kondensator 3 2 der sogenannten Lernschaltung 26. Der Kondensator 32 und der Widerstand 34 sind derart bemessen, daß eine relativ große Zeitkonstante für die sogenannte Lernschaltung 26 erzeugt wird.

In Abhängigkeit von der Einstellung des Potentiometers 38 wird die Spannung am Kondensator 32 durch den Operationsverstärker 3 6 festgestellt, und wenn diese Spannung oberhalb der Schwellenwertspannung für den Verstärker 36 liegt, wird ein Signal der Betätigungsschaltung 30 zugeführt, beispielsweise einer Tür, um diese zu öffnen.

Da die Spannung oder das elektrische Signal, die auf der Verstärkerseite 36 des Kondensators 32 auftreten, langsam abnehmen, wenn das Gewicht nicht von dem Bauelement 10 entfernt wird, nimmt die Spannung langsam unter den Schwellenwert für den Verstärker ab, und das Ausgangssignal zur Betätigungseinrichtung 30 wird abgestoppt und beispielsweise wird die Tür geschlossen.

Wenn beispielsweise ein Mann mit 70 Kilo Gewicht auf der Baugruppe 10 weiter fortschreitet, und wenn unmittelbar danach beispielsweise ein Mann mit einem Gewicht von etwa 50 Kilo auf die Baugruppe 10 auftritt, reicht dessen Gewicht nicht aus, um einen Spannungsabfall am Widerstand 24 zu erzeugen, der hoch genug ist, und es erscheint an der Eingangsseite des Verstärkers 36 über den Kondensator 32 keine entsprechende Eingangsspannung. Der Verstärker

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gibt deshalb kein Ausgangssignal ab, um die Schaltung 30 zu betätigen.

Wenn jedoch ein Mann mit etwa einem Gewicht von 100 Kilo auf das Bauelement 10 auftritt, erscheint ein größerer Spannungsabfall am Widerstand 24, und dies führt zu einer Spannung, die gleich dem Unterschied zwischen dem Spannungsabfall zwischen dem 70 Kilo-Mann und dem Spannungsabfall ist, der durch den 100 Kilo-Mann erzeugt wird, und dieser Spannungsabfall tritt am Kondensator 3 2 und am Eingang des Verstärkers 36 auf.

Dies führt natürlich zu einem Ausgangssignal aus dem Verstärker 36, um die Schaltung 30 zu betätigen.

Eine detaillierte Schaltung ist in den Fig. 3 und 3A dargestellt. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung arbeitet mit einer Wechselstromspannung zusammen, während die in Fig. 3A dargestellte Schaltung mit einer Gleichspannung arbeitet.

Es sei nunmehr Bezug auf Fig. 3 genommen. Die Spannungsregelschaltung 22, die Spannungsschwellwertschaltung 28 und der sogenannte Lernkreis 26 sind im einzelnen dargestellt. Zusätzlich ist ein Störsignalausschaltkreis 42 vorgesehen. Dieser Störsignalausschaltkreis 42 weist einen Kondensator 43 auf, der parallel zu den Elektroden 14 und 16 geschaltet ist.

Wie Fig. 3 zeigt, ist am Ausgang der Schaltung eine Gleichrichterschaltung 44 vorgesehen, um den Wechselstrom, der dem Kreis zugeführt wird, in einen pulsierenden Gleichstrom umzuwandeln.

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Insbesondere weist die Gleichrichterschaltung 44 vier Dioden 46 auf, die in Form einer Wheatstoneschen Brücke 48 geschaltet sind, wobei ein Störspannungsausschaltkondensator 50 parallel zu den Ausgangsleitungen 52 und 54 geschaltet ist.

Bezüglich der Spannungsregelschaltung 22 sei bemerkt, daß diese Schaltung einen Widerstand 56 aufweist, der in Reihe mit mehreren in Reihe geschalteten Zenerdioden 58 angeordnet ist. Das andere Ende dieser in Reihe geschalteten Dioden 58 ist mit der Eingangsseite 60 der Wheatstoneschen Brückenschaltung 48 verbunden.

Die Anschlußstelle 62 am anderen Ende der in Serie geschalteten Dioden 58 und des Widerstandes 56 ist mit der Leitung 18 der Elektrode 14 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 56 ist mit der anderen Eingangsseite der Wheatstoneschen Brückenschaltung 48 verbunden.

Die in Fig. 3 dargestellte SperrSchwellenschaltung weist einen Silicium-Gleichrichter 66 auf, der eine Anode 67, eine Kathode 69 und ein Gitter 65 aufweist. Die Kathode 69 ist mit dem Eingang 60 des Gleichrichters 44 verbunden, während die Anode 67 mit der anderen Seite des Gleichrichters 44 verbunden ist. Das Gitter 65, welches verwendet wird, um den Silicium-Gleichrichter 66 zu schalten, ist mit einem Anschluß 72 der sogenannten Lernschaltung 26 verbunden.

Die Lernschaltung 26 weist einen ersten Widerstand 70 auf, dessen eines Ende mit der Anschlußstelle 62 des Spannungsregelkreises 62 verbunden ist, und dessen anderes Ende mit der Verbindungsstelle 72 verbunden ist,

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die ihrerseits mit dem Gitter des Silicium-Gleichrichters 66 verbunden ist, wobei diese Stelle mit einer Seite des Kondensators 74 und mit einem Ende des zweiten Widerstandes 76 verbunden ist. Die Anode 67 des Silicium-Gleichrichters 7 6 ist mit der Eingangsseite 64 der Wheatstoneschen Brücke 48 (Gleichrichterschaltung 44) verbunden, während die Kathode 69 des Silicium-Gleichrichters 66 mit der Eingangsseite 60 der Wheatstoneschen Brückenschaltung 48 verbunden ist.

Die andere Seite des Kondensators 74 ist mit der Leitung 20, und damit mit der Elektrode 16 des Bauelementes 10 verbunden. Das andere Ende des zweiten Widerstandes 76 ist mit der Eingangsseite 60 der Gleichrichterschaltung 44 verbunden.

In Fig. 3A ist eine Schaltung verbunden, die im wesentlichen der in Fig. 3 dargestellten Schaltung entspricht, mit der Ausnahme, daß die Gleichrichterschaltung 44 nicht verwendet wird und daß der Silicium-Gleichrichter 66 durch einen Transistor 78 in der Schwellenwertschaltung 28 ersetzt ist.

Bei der in Fig. 3A dargestellten Schaltung ist die Anschlußstelle 72 der lernschaltung 26 mit der Basis des Transistors 78 verbunden, während dessen Kollektor mit der Ausgangsleitung 64 verbunden ist und dessen Emitter mit der Ausgangsleitung 60 verbunden ist.

Wenn beispielsweise bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung ein Gewicht von etwa 50 Kilo auf die Baugruppe 10 aufgebracht wird, tritt ein Spannungsabfall am Widerstand 68 auf, und es erfolgt eine Spannungsübertragung

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zum Kondensator 74. Der Empfindlichkeitswiderstand 68 ist auf einen derartigen Wert eingestellt, daß er ein Signal in etwa die halbe Belastung der Baugruppe 10 abgibt. Der Kondensator 74 und die Widerstände 56, 70 und 76 sind derart bemessen, daß sie eine im allgemeinen große Zeitkonstante ergeben.

Die Spannung am Kondensator 74 tritt auch am Gitter 65 des Silicium-Gleichrichters 66 auf und macht diesen leitend, und dadurch wird ein Signal an den Ausgangsleitungen 52 und 54 erzeugt.

Die Spannung an der Baugruppe 10 wird im allgemeinen durch den Spannungsregler 22 konstant gehalten, wobei der Widerstand 56 in Serienschaltung mit den Zener-Dioden 58 verwendet wird. Bei diesem Aufbau verbleibt der Verbindungspunkt 62 auf einer relativ konstanten Spannung unabhängig von Spannungsänderungen an den Eingängen 60 und 64 der Gleichrichterschaltung 44.

Wenn bei der in Fig. 3A dargestellten Schaltung ein Gewicht auf die Baugruppe 10 aufgebracht wird, entsteht ein Spannungsabfall am Widerstand 68, und eine entsprechende Spannung tritt am Kondensator 74 auf. Diese übertragene Spannung tritt auch an der Basis 75 des Transistors 78 auf un bewirkt, daß dieser Transistor 78 leitend wird, und dadurch wird ein Signal zwischen den Leitungen 60 und 64 erzeugt. Bei der in Fig. 3A dargestellten Schaltung ist der Ausgangsstrom in den Leitungen 60 und 64 bis zu einem gewissen Maße proportional zum Gewicht, welches auf die Baugruppe 10 aufgebracht wird. Es sei bemerkt, daß die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Schaltungen ohne den sogenannten Lernkreis 26 wirksam sein

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können. In diesem Fall schaltet die in Fig. 3A dargestellte Schaltung ein eingestelltes Gewicht, welches durch die Parameter der Schwellenschaltung 28, der Baugruppe 10 und des Widerstandes 68 und der Spannung an der Verbindungsstelle 62 bestimmt wird.

In den Fig. 4 und 4A ist ein Blockschaltbild für eine Vorrichtung dargestellt, um Größen eines Druck-Zeit-Diagrammes darzustellen, wie es in Fig. 4A gezeigt ist.

Eine Signatur -Prüfschaltung 80 weist eine Druckfühlerbaugruppe 10 der in Fig. 1 dargestellten Bauart auf, und diese ist mit einem Druck-Zeitaufnahmegerät 82 verbunden. Eine Anzahl von Druck-Zeitaufnahme-Charakteristiken ist in einem Speicher 84 gespeichert. Die beiden Druck-Zeitaufzeichnungen werden dann verglichen, wobei ein Einstellungskreis 86 in Verbindung mit einem Druckanpaßkreis 88 verwendet wird.

Der Einstellungskreis 86 weist einen Puls- oder Taktgeber 90 auf, der mit einem Pulszähler 92 verbunden ist. Der Puls- oder Taktgeber 90 ist ebenfalls mit dem Zeitgeber 94 verbunden und mit einem Zeitelement98.

Der Druckanpaßkreis 88 weist einen Maximaldruckdetektor 116 und einen Minimaldruckdetektor 118 auf, die parallel geschaltet sind und die mit einem Einstellkreis 100 verbunden sind. Der Krafteinstellkreis 100 ist über einen Widerstand 102 mit der Eingangsseite eines Vergleichsverstärkers 104 verbunden. Die andere Eingangsseite des Vergleichsverstärkers 104 ist über den Widerstand 106 mit dem Dauerspeicher 84 verbunden.

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Die KennzeichnungsprüfSchaltung 80 weist einen Start-Stop-Detektor 87 auf, der seinerseits die druckempfindliche Baugruppe 10 mit einem Takt- oder Zeitgeber 90 verbindet und ferner einen Maßzahlzeitgeber 94. Eine Hauptsteuerschaltung 83 wird bei der Schaltung 80 verwendet und ist mit dem Detektor 87 verbunden, mit der Steuerung 94 und mit einer Seite des Speicherschalters* 81 und der Flipflop-Schaltung 85.

Ein Übertragungsschalter oder ein Relais 81 ist vorgesehen, um die Ausgangsseite der Krafteinstellschaltung 100 entweder mit dem Permanentspeicher 84 oder mit einer Hauptsteuerung 83 zu verbinden, und zwar in Abhängigkeit davon, ob eine Eingabe in den Speicher 84 erfolgen soll, oder ob ein Vergleich mit einem Kennzeichen erfolgen soll, welches bereits im Speicher 84 gespeichert ist.

Die Ausgangsseite des Vergleichsverstärkers 104 ist mit der Eingangsseite eines ersten speziellen Verstärkers 108 verbunden und mit einer Eingangsseite eines zweiten sogenannten Deviationsverstärkers 110. Die Ausgangsseiten der Deviationsverstärker 108 und 110 sind mit einer Eingangsseite einer ODER-Schaltung 112 verbunden. Der Ausgang der ODER-Schaltung 112 ist mit einer Eingangsseite einer UND-Schaltung 114 verbunden. Die andere Eingangsseite der UND-Schaltung 114 ist mit einer Zeitgeberschaltung 94 über einer Inverterschaltung 115 verbunden.

Die Ausgangsseite der UND-Schaltung 114 ist mit der Eingangsseite einer Flipflop-Schaltung 85 verbunden, und deren Ausgang wird verwendet, um den Zustand "kein Ausgangssignal" anzuzeigen.

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J^-^fijCf- - 23 -

Die zusammengefaßten Kräfte auf dem Bauelement 10 werden als Maximum- und Minimum-Kräfte durch die Einheit 116 für maximale Kräfte und die Einheit 118 für minimale Kräfte gemessen.

Das druckempfindliche Bauelement 10 wird zusammen mit einem normalen Bleistift 117 oder einem ähnlichen Schreibgerät verwendet, um den vertikalen Druck aufzuzeichnen, um ein Druck-Zeitdiagramm 119 aufzuzeichnen, wie es in Fig. 4Λ dargestellt ist. Die maximalen und minimalen Kräfte, die während des Kennzeichenlernverfahrens gemessen werden, werden durch eine Maximaleinheit 116 und eine Minimaleinheit 118 festgehalten und werden zusammen mit dem Einstellkreis 110 während des Vergleichs verwendet. Die Zeitdauer wird vom Beginn der Kennzeichnung bis zum Ende durch einen Einstellungskreis 86 festgehalten.

Wenn irgendein SchjeLbstift 117 auf das Bauelement 10 aufgesetzt wird, so wird der Start-Stop-Detektor 87 nach Feststellung eines vorbestimmten Minimaldruckes in Betrieb gesetzt, um den Zeitgeber 90 auszulösen, damit in vorbestimmten Zeitschritten gezählt wird, während die Druckwerte im temporären Speicher 92 aufgezeichnet werden. Der Zeitgeber 90 zählt so lange wie das Schreibgerät 117 auf das Bauelement 10 einen Druck ausübt, der größer ist als der minimal feststellbare Druck. Am Ende dieser Kennzeichnung, wenn das Schreibgerät 117 abgehoben wird, stoppt der Zeitgeber 90 seine Zählung. Der letzte Zählwert des Impulszählers 92 wird im Zeitelement 98 gespeichert.

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Entweder automatisch nach Vollendung der Signatur oder durch einen Befehl von der Steuereinheit 83 wird der Taktgeber 90 wieder betätigt, um den Zähler 92 und den Vergleichszähler 94 in Betrieb zu nehmen. Der Vergleichszähler teilt die Anzahl der ankommenden Taktimpulse durch den letzten Wert des Zählers 92, der im Zeitelement 98 gespeichert ist und multipliziert dann dieses Ergebnis mit der Anzahl der Speicherzellen der Kennzeichnung, die im Dauerspeicher84 vorher eingegeben ist. Jede Speicherzelle entspricht einer vorbestimmten Zeitperiode, wenn die ursprüngliche Signatur aufgezeichnet wurde.

Dies erzeugt einen Index für die Kennzeichnung im Dauerspeicher 84, der sich exakt von Null bis zur maximalen Raumgröße im Speicher 84 verändert. Die Größe eines jeden Speicherarbeitsraumes ist so gewählt, daß diese groß genug ist, um jede Kennzeichnung von entsprechender Länge aufzunehmen.

Während der Vergleichsphase des Kennzeichnungsprüfers verändert sich die Zählung des Zählers 92 von Null bis zur Endzahl der gerade geschriebenen Kennzeichen, die im zeitweiligen Speicher 82 gespeichert wird, während der Zähler 94 sich von Null bis zum Ende der Kennzeichnung verändert, die im Dauerspeicher 84 gespeichert ist. Die beiden Kennzeichnungen werden dann in Zeitinkrementen für jede Kennzeichnung abgetastet, die der Schreibgerätstellung längs der Kennzeichnung entspricht.

Die folgende Tabelle zeigt die Einstellungen und die Zustände der verschiedenen Betriebsarten der Kennzeichnungsprüfschaltung 80.

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Lernkennzeichnungsverfahren

Phase A; Die Kennzeichnung wird vorerst im Permanentspeicher 84 als Musterkennzeichnung für Vergleichszwecke aufgezeichnet.

Schaltung oder Einheit Einstellung oder Zustand

Taktgeber 90

Zähler 92

Zeitelement 98 Vergleichszähler 94 Dauerspeicher 84 Temporärer Speicher ÜbertragungsSchalter Steuereinheit 83

Maximale Kraftmeßeinheit 116

Minimale Kraftmeßeinheit 118

Flipflop-Schaltung 85 gibt auf ein Signal von der Start-Stop-Schaltung 87 Impulse ab

anfangs auf Null eingestellt. Zählt die Impulse des Taktgebers 90 während der Kennzeichnung.

zurückgestellt

ausgeschaltet

eingeschaltet

vom Speicher 84 getrennt

so programmiert, um die Schaltungselemente auf die Phase B am Ende der Kennzeichnung zurückzustellen.

so eingestellt, um festgestellte maximale Kraft aufzuzeichnen.

so eingestellt, um festgestellte Minimalkraft aufzuzeichnen.

kein Vergleich.

Ende der Kennzeichnung

Phase B: Übergangsphase zwischen Aufzeichnung der Kennzeichnung und Übertragung der Kennzeichnung zum Dauerspeicher 84.

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Schaltung oder Einheit Einstellung oder Zustand

Taktgeber 90
Zähler 92

Endzeitelement 98

Vergleichsmeßeinheit 94 Maximale Kraftmeßeinheit Minimale Kraftmeßeinheit Hauptsteuereinheit 83

Übertragungsschalter 81 Flipflopschaltung 85 ausgeschaltet.

stoppt die Zählung und hält die letzte Zählung fest.

speichert den Wert der letzten Zählung des Zählers 92.

ausgeschaltet.

hält den maximalen Kraftwert.

hält den minimalen Kraftwert.

ist derart programmiert, um die Schaltungselemente nach der Phase B in die Phase C umzustellen.

ist vom Speicher 84 getrennt, kein Vergleich.

Übertragung der Kennzeichnung in den Speicher

Phase C: Die Kennzeichnung, die im temporären Speicher 82 gespeichert ist, wird auf den Dauerspeicher 84 übertragen.

Schaltung oder Einheit Einstellung oder Zustand

übertragungsschalter 81

Dauerspeicher 84

Endzeitelement 98 Maximale Kraftmeßeinheit Minimale Kraftmeßeinheit Taktgeber 90

ist derart eingestellt, um die Kraftmeßeinheit 100 mit dem Dauerspeicher 84 zu verbinden.

zeichnet lediglich den Zustand auf.

hält den Wert,
hält den Wert,
hält den Wert.

zählt weiter, bis die Zählung des Zählers 92 gleich der Zählung des Endzeitelementes 98 ist und stoppt dann.

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Schaltung oder Einheit Einstellung oder Zustand

Vergleichsmeßzähler 94

Zähler 92
Kraftmeßeinheit 100 zählt und führt Zeitmessung durch.

setzt Zählung fort.

führt Kraftmeßfunktion durch.

Kennzeichnungsvergleich

Phase D: Die Eingangskennzeichnung wird mit der gespeicherten Kennzeichnung verglichen. In allen vorhergehenden Phasen wird das Ausgangssignal nicht beachtet. In der Phase D zeigt das Ausgangssignal der Flipflop-Schaltung 85 an, ob die Signatur echt ist.

Schaltung oder Einheit Einstellung oder Zustand

Übertragungsschalter 81 Dauerspeicher 84 Endzeitelement 98 Maximalkraftmeßeinheit Minimalkraftmeßeinheit Zeitgeber 90

Meßzeitgeber 94

Kraftmesser 100 vom Speicher 84 getrennt, liest lediglich Zustand. hält Wert,
hält Wert,
hält Wert.

läuft weiter, bis die Zählung des Zählers 92 gleich der Zählung des Endzeitelementes ist.

zählt und führt Zeitmeßfunktion durch.

führt Kraftmeßfunktion durch.

Die Phase D ist beendet, wenn die Zählung des Zählers 92 der Zählung des Endzeitelementes 98 gleich ist.

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Es sei bemerkt, daß die Schaltungselemente 102, 106, 108, 109, 110, 111, 112, 114 und 115 während der Einstellung und Rückstellung der Flipflop-Schaltung 85 durch die Hauptsteuerung 83 weiter laufen, wobei jedoch der Ausgang dieser Schaltung lediglich während der Phase D von Bedeutung ist, wenn sich die Schaltung 80 in der Vergleichsphase befindet.

Auf diese Weise wird die grafische Darstellung 119 des Druckes als Funktion der Zeit,im temporären Speicher 82 gespeichert, elektronisch verglichen, wobei ein Kraftoder Druckvergleichskreis 88 verwendet wird, und zwar mit vorher aufgenommener grafischen Darstellung des Druckes als Funktion der Zeit, die im Permanentspeicher 84 gespeichert ist, wobei der Vergleichsverstärker 104 verwendet wird. Die Toleranzabweichung der Kraftanpassung kann durch Verstärker 108 und 110 eingestellt werden, die andere Eingänge haben, die mit den Deviationssteuereinheiten 109 und 111 verbunden sind. Wenn der Ausgang der Deviationsverstärker 108 und 110 zusammenpaßt, wird ein Signal über eine UND-Schaltung 112 zugeführt, um die Authentität der Unterschrift anzuzeigen.

In Fig. 5 ist eine adaptive Maximum-Minimum-Druckbetätigungsschaltung 120 dargestellt, in der eine Einrichtung lediglich dann betätigt wird, wenn der Druck, der dem Bauelement zugeführt wird, innerhalb der Minimum- und Maximum-Druckbedingungen liegt.

Die Ausgangsseite der ersten Schwellenwertdetektorschaltung 122 ist mit einer Seite einer UND-Schaltung 126 über einen Inverter 128 verbunden, während die Ausgangsschaltung einer zweiten Schwellenwertdetektorschaltung 124 mit der anderen Seite der UND-Schaltung 126 verbunden

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Insbesondere weist die Schaltung 120 die gleichen Schaltungselemente wie die in Fig. 2 dargestellte auf, mit der Ausnahme, daß anstelle des einzelnen Schwellenwertdetektors 28 in Fig. 2 zwei Schwellenwertdetektorschaltungen 122a und 122b verwendet werden.

Wie in Fig. 2 weist die Schaltung 120 eine Elektrode 14 auf, die mit einer Seite des Spannungsreglers 22 verbunden ist, während die Elektrode 16 zuerst mit einem Vorspannungswiderstand 24 verbunden ist und dann mit der Lernschaltung 26. Die Lernschaltung 26 kann wahlweise in der Schaltung 120 vorgesehen sein.

Die Lernschaltung 26 ist ihrerseits mit der Eingangsseite der ersten und zweiten Schwellenwertdetektorschaltung 122aund 122b verbunden.

Ähnlich wie in Fig. 2 v/eist die Lernschaltung 26 der Schaltung 120 einen Kondensator 32 auf, der in Serie mit der Elektrode 16 und den beiden Spannungsschwellenwertschaltungen 122a und 122b geschaltet ist. Der Widerstand 34 der Lernschaltung 26 ist parallel zu den beiden Schwellenwertschaltungen 122a und 122b geschaltet.

Die beiden Schwellenwertschaltungen 122a und 122b sind identisch und weisen, auf die Schaltung 122a Bezug genommen, einen Operations- oder Vergleichsverstärker 124a auf, dessen eine Eingangsseite (negativ) mit der Elektrode 16 über die Lernschaltung 26 verbunden ist, während die andere Seite (positiv) mit einem Potentiometer 126a verbunden ist. Das Potentiometer 126a ist in Serie mit der Gleichspannungsquelle 128a geschaltet.

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Um die adaptive Minimumschaltung 120 nach Fig. 5 zu betätigen, werden die Schwellwertschaltungen 122a und 122b manuell eingestellt, um bei einem speziellen Gewicht zu schalten. Der erste Schwellenwertdetektor 122a ist auf das maximale Gewicht eingestellt, welches ein Signal auslöst, während der zweite Schwellenwertdetektor 122b auf das vorbestimmte Minimum eingestellt ist, welches ein Signal auslöst. Die nächste Person, die auf das Bauelement 10 tritt, muß innerhalb dieser Maximal- und Minimaleinstellungen liegen, um ein Signal auszulösen, welches von der UND-Schaltung 130 übertragen wird.

Es sei nunmehr auf Fig. 6 Bezug genommen. Es ist eine Schaltung dargestellt, in der mehrere Bauelemente 10 in einer Schaltung 140 verwendet werden, wobei eine Fehlfunktion beispielsweise in einer Garage durchgeführt wird, wenn keine Kraftfahrzeuge vorhanden sind. Die Lichter werden dann ausgeschaltet, und wenn einer oder mehrere Wagen vorhanden sind, werden die Lichter eingeschaltet. Wenn die Garage gefüllt ist, wird ein Warnsignal abgegeben, um anzuzeigen, daß kein Parkraum mehr vorhanden ist. Die Garage kann jede beliebige Anzahl von Einfahrten und Ausfahrten haben.

Bei der Darstellung in Fig. 6 weist die Schaltung zwei Sätze von Ein-Ausbauelementen 142a - 142b und 144a 144b auf, und zwar an jeder der beiden Ein- und Auslässe 142 und 144. Beide Bauelemente 142a und 144a sind mit dem Schwellenwertdetektor 146a verbunden, während die Bauelemente 142b und 144b beide mit dem Schwellenwertdetektor 146b verbunden sind.

Der Ausgang des ersten Schwellenwertdetektors 146a ist sowohl mit der Eingangsseite des Zeitgebers 148a

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und einer Eingangsseite der UND-Schaltung 152 verbunden, während der zweite Schwellenwertdetektor 146b mit der Eingangsseite des Zeitgebers 148b und einer Eingangsseite der UND-Schaltung 150 verbunden ist.

Der Ausgang des Zeitgebers 148a ist mit dem anderen Eingang der UND-Schaltung 150 verbunden, während der Ausgang des Zeitgebers 148b mit der anderen Eingangsseite der UND-Schaltung 152 verbunden ist.

Die Ausgangsseite der UND-Schaltung 150 ist mit dem AufwärtsZählanschluß 154 des Zählers 58 verbunden, während die Ausgangsseite der UND-Schaltung 152 mit einer Eingangsseite der UND-Schaltung 156 verbunden ist, dessen Ausgangsseite mit dem Abwärtszählanschluß 160 des Zählers 158 verbunden ist. Die andere Eingangsseite der UND-Schaltung 156 ist über den Inverter 162 mit dem Nullzählanschluß 164 des Zählers 158 verbunden.

Der MaximalZählanschluß 166 des Zählers 158 ist mit einem Relais 168 verbunden, welches verwendet wird, um eine Gefüllt-Warnanzeige 172 zu betätigen, während der Nullzählanschluß 164 des Zählers verwendet wird, um ein Relais 170 zu betätigen, wenn der Zähler 158 eine Zahl größer als Null zählt. Das Relais 170 wird verwendet, um das Licht 174 anzuschalten, wenn der Zählzustand des Zählers 158 größer als Null ist, wobei das Licht ausgeschaltet wird, wenn der Zählstand Null ist.

Wenn sich im Betrieb keine Autos in der Garage befinden, ist der Zähler 158 auf Null eingestellt, wobei das Licht 174 ausgeschaltet ist. Wenn ein Fahrzeug beispielsweise durch den Eingang 142 einfährt, fährt dieses zuerst über

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das Bauelement 142a und eine kurze Zeitspanne später über das Bauelement 142b. Dadurch werden im zeitlichen Abstand zwei Signale erzeugt, und zwar zuerst durch die Schwellwertspannung 146a und dann durch die Schwellwertspannung 146b. Das Signal, welches von der Schwellwertspannung 146a übertragen wird, wird durch den Zeitgeber 148a derart in entsprechender Weise verzögert, daß das Ausgangssignal des Zeitgebers 148a die Eingangsseite der UND-Schaltung 150 zur gleichen Zeit erreicht wie das Signal von der Schwellwertschaltung 146b, und dadurch wird ein Ausgangssignal von der UND-Schaltung 15Oa dem AufwärtsZählanschluß 154 des Zählers 158 zugeführt, der dann die Zahl "1" zählt. Wenn dies erfolgt, wird das Licht 174 durch das Relais 170 eingeschaltet und bleibt eingeschaltet, so lange die Zählung größer als Null ist.

Wenn ein Fahrzeug die Garage verläßt, tritt der umgekehrte Zustand ein, und dadurch wird ein Signal am Abwärts Zählanschluß 160 des Zählers 158 aufgenommen, um ein Fahrzeug vom Zähler 158 abzuziehen. Die Verbindung der Ausgangsseite 164 des Zählers 158 mit dem Inverter 162 der UND-Schaltung 156 erfolgt, um eine negative Zählung zu verhindern.

Nachdem eine ausreichende Anzahl von Fahrzeugen in den Garagenbereich eingefahren ist, um eine maximale Zählung zu erreichen, wird der Maximalzählanschluß 166 des Zählers 158 betätigt, und dadurch wird das Relais 168 in Betrieb genommen, um die Gefüllt-Warnlampe 172 einzuschalten. Wenn ein Fahrzeug die Garage verläßt, wird die Warnleuchte 172 ausgeschaltet, wenn die Zählung unterhalb des vorbestimmten Maximalwertes liegt.

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Es sei nunmehr auf die Fig. 7, 7A und 7B Bezug genommen. Es ist ein Modular-Streifenbauelement 180 vorgesehen, welches zusammen mit anderen Streifenbauelementen verwendet werden kann, um eine Matrix von Bauelementen zu bilden, welche Zeilen und Kolonnen von modularen Bauelementen auf v/eist.

Die Fig. 7 und 7B zeigen eine Draufsicht auf ein modulares Bauelement 180, welches einen Kern 182 aus einem Halbleitermaterial aufweist. Auf der Oberseite des Kerns 182 sind Quadrate 184a - 184f aus Aluminium-, Stahl-oder Kupferfolien angeordnet, die mit elektrischen Leitungen 186a - 186f verbunden sind, die längs des Bauelementes 180 zum Ende des Kerns 182 verlaufen, wo sie mit entsprechenden Kontakten, die nicht dargestellt sind, aber bekannt sind, verbunden sind.

Die Fig. 7 und 7B zeigen, daß die Unterseite des Bauelementes 180, und zwar dessen Kern 180 mit einem Streifen 188 aus Aluminiumfolie oder Kupferfolie bedeckt ist, die etwa die gleiche Größe wie der Kern 182 hat. Eine Leitung 190 verbindet den Streifen 188 mit einem nicht dargestellten üblichen Steckkontakt, um eine Verbindung mit den elektrischen Schaltungen, wie sie in den anderen Figuren gezeigt sind, herzustellen.

Fig. 8 zeigt ein schematisches elektrisches Diagramm 200 einer Matrix aus Bauelementen 202 des in Fig. 7 dargestellten Typs. Die Matrix ist in Zeilen 204, nämlich Zeilen 204a - 2O4e,angeordnet und in Kolonnen 206, nämlich den Kolonnen 206a - 2O6f.

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3003081

Leitungen 208, und zwar Leitungen 208a - 2O8e, verbinden die Unterseite einer Folienelektrode für ein. Bauelement 202 in einer Reihe. Da die Bauelemente 202 die Form eines langgestreckten Streifens haben können,der sich über die Länge des Kerns erstreckt, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, kann die Leitung 208 der Streifeneleketrode 188 des Bauelementes 170 der Fig. 7 entsprechen.

Leitungen 210, und zwar Leitungen 210a - 21Of, verbinden die oberen Quadrate eines jeden Bauelementes 2O2 der Kolonne 206, wobei eine Diode 214 in Serie mit der oberen Elektrode geschaltet ist, um einen Stromrückfluß von einer betätigten Matte durch eine nicht betätigte Matte oder ein nicht betätigtes Bauelement hindurch zu verhindern. Die Bauelementenmatrix bestimmt kartesische Koordinaten X und Y, wobei in diesen Koordinaten das Gewicht eines Objektes festgestellt und lokalisiert werden kann.

In Fig. 10 ist eine derartige Bauelementenmatrix 250 gezeigt, wobei eine Schaltung verwendet wird, um grafisch die Koordinatenlage des Gegenstandes anzuzeigen.

Bei der Schaltung 250 in Fig. 10 wird eine Matrix 252 von Bauelementen 254 verwendet, die in Reihen 256a - 256e und Kolonnen 258a - 258e angeordnet sind. Die Matrix 252 ist die gleiche wie die Matrix 200 in Fig. 8.

Die Schaltung 250 weist einen Zeilenabtaster 260 auf, der mit jeder Zeile 256a - 256e verbunden ist, und einen Kolonnenabtaster 262, der mit jeder Kolonne 258a - 258e verbunden ist.

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Der Zeilenabtaster wird durch eine Abtaststeuereinheit 264 gesteuert, während der Kolonnenabtaster 262 durch eine Kolonnenabtaststeuerung 266 gesteuert wird.

Die Zeilenabtaststeuerung 264 ist ferner mit den senkrechten Ablenkelektroden 270 einer Kathodenstrahlröhre 268 verbunden, während die Kolonnenabtaststeuerung 266 mit den Horizontalablenkelektroden 272 der Kathodenstrahlröhre 268 verbunden ist.

Mit dem Zeilenabtaster 260 ist ein Spannungsverstärker 274 verbunden, dessen Ausgang mit der Kathode 276 der Kathodenstrahlröhre 268 verbunden ist. Ein Lastwiderstand 275 verbindet die Eingangsseite des Spannungsverstärkers 274 mit der Erde. Der Zweck des Lastwiderstandes 274 ist der gleiche wie der des Widerstandes 24 in Fig. 2, nämlich dafür zu sorgen, daß, wenn ein Matrixpunkt abgetastet wird, der Strom, der durch diesen fließt, umgekehrt proportional zum Widerstand der Stelle ist. Dieser Strom fließt dann durch den Widerstand 275 und erzeugt eine Spannung umgekehrt proportional zum Widerstand des Matrixpunktes. Ein Ausgang des Spannungsverstärkers 274, der umgekehrt proportional zum Widerstand des abgetasteten Matrixpunktes ist, erzeugt einen hellen Elektronenstrahl am Schirm der Kathodenstrahlröhre 268.

Eine Abtaststeuerung 278 ist mit beiden Steuereinheiten 264 und 266 verbunden, um die Geschwindigkeit und die Folge der Abtastung der Reihen 256 und Kolonnen 258 einzustellen.

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Als Beispiel für die Betriebsweise der Schaltung 250 sind Gewichte 280, 282 und 284 auf der Matrix 252 angeordnet, und zwar an den Koordinatenstellen 256a 258b, 256b - 258d und 256e - 258e.

über den Taktgeber 278 betätigt die Kolonnenabtaststeuerung 266 den Kolonnenabtaster 262, der bei der Kolonne 258 beginnt. Gleichzeitig beaufschlagt die Steuereinheit 266 die Horizontalablenkungselektroden 272 der Kathodenstrahlröhre 268, um einen Elektronenstrahl 286 in die richtige Stellung auf der linken Seite des Schirmes abzulenken. Während der Einstellung in der Kolonne 258 betätigt der Taktgeber 278 die Zeilenabtaststeuerung 264, damit der Zeilenabtaster 260 die Zeilen 256a bis 256e der Reihe nach abtastet. Gleichzeitig beaufschlagt die Zeilenabtaststeuerung 264 die vertikalen Ablenkelektroden 270 der Kathodenstrahlröhre 268, wodurch der Elektronenstrahl 286 entsprechend einer Zeilenkoordinate senkrecht stufenweise abgelenkt wird. Da kein Gewicht auf irgendeinem Bauelement in der Kolonne 258 angeordnet ist, wird keine Spannung vom Schwellwertdetektor 274 festgestellt, und der Elektronenstrahl 286 wird nicht heller.

Wenn jedoch die Kolonne 258b in der vorher beschriebenen Weise abgetastet wird, so wird, wenn die Zeile 256b erreicht wird, das Gewicht 280 durch den Schwellenwertdetektor 274 festgestellt, und eine Spannung wird am Ausgang des Detektors 274 abgegeben. Diese Spannung bewirkt, daß die Kathode 276 mehr Elektronen emittiert, und dadurch erzeugt der Elektronenstrahl 286 einen hellen Fleck 290 auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 268 an einer Koordinatenstelle, die der Koordinatenstelle entspricht,

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die das Gewicht 230 auf der Matrix 252 einnimmt.

In ähnlicher Weise werden Leuchtflecken 292 und 294 erzeugt, die den Koordinatenstellen der Gewichte 282 und 284 entsprechen.

Wenn ein Transistor und ein Verstärker im Schwellenwertdetektor 274 verwendet werden, so kann die Intensität der Leuchtflecken auf der Kathodenstrahlröhre -268 entsprechend der Größe des Gewichtes verändert werden, welches vom Detektor 274 festgestellt wurde.

In Fig. 11 ist ein Blockschaltdiagramm 300 einer Vorrichtung zur Bereichsüberwachung und zum Lernen von Wegen dargestellt.

Die Schaltung umfaßt eine Matrix von Bauelementen 302, die in Zeilen 304 und in Kolonnen 306 einzelner Bauelemente 308 angeordnet sind.

Eine Seite oder Elektrode der Bauelemente 308 in den Zeilen 304 ist mit dem Demultiplexer oder"I" oderReihenabtaster 310 verbunden, während die andere Seite oder Elektrode der Bauelemente 308, welche die Kolonnen 306 bildet, mit einer elektronischen Analogschaltung oder einem "J" oder Kolonnenabtaster 312 verbunden ist.

Ein"I-J"-Abtastgenerator 314 ist mit dem Demultiplexer 310 und der Analogschaltung 312 verbunden, derart, daß alle Bauelemente 308 der Reihe nach gemäß einer vorbestimmten Reihen- und Kolonnenfolge abgestatet werden. Beispielsweise werden die Kolonnen 306a - 3O6d für die Zeile 304a abgetastet und dann die Kolonnen 306a - 3O6d

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für die Zeile 304b usw., bis alle Kolonnen für alle Reihen abgetastet sind. Ein Taktgeber ist mit dem "I-J"-Abtastgenerator verbunden, um den zeitlichen Ablauf der Abtastung einzustellen.

Ein Speicher 318 ist mit den "I"-und "J"-Ausgängen des Abtastgenerators 314 verbunden.

Die Ausgangsseite der elektronische Analogschaltung 314 ist mit einem Analog-Digitalwandler 320 entweder über den Lärm-Überwachungsschalter 3 22 verbunden oder über den Maximalsignalgenerator 324.

Die Ausgangs- oder Digitalseite des Analog-Digitalwandlers 320 ist mit der Eingangsseite des Speichers 318 und einer Eingangsseite einer Digitalkomparatorschaltung 326 verbunden. Der Ausgang des Speichers ist mit der Eingangsseite des Digitalkomparators 326 verbunden. Die hohe Ausgangsseite des Digitalkomparators 326 ist mit der Eingangsseite des Speichers 318 über den Lernschalter 328 verbunden.

Der Maximalsignalgenerator 3 24 kann wahlweise in der Schaltung 300 vorgesehen sein. Die Eingangsseite der Schaltung 324 ist mit einem Lastwiderstand 332 verbunden, der immer erforderlich ist und dessen eines Ende mit der Ausgangsseite der elektronischen Analogschaltung 312 verbunden ist und mit einer Seite des Vergleichsverstärkers 334 in der Schaltung 324. Die andere Seite des Lastwiderstandes 332 ist geerdet und mit einer Seite des Empfindlichkeitseinstellungspotentiometers 336 verbunden, dessen andere Seite über die Speiseleitung 338 geerdet ist.

030031/0885 ~ ³⁹ "

Der Gleitkontakt 340 des Potentiometers 336 ist mit der anderen Seite des Vergleichsverstärkers 334 verbunden. Die Ausgangsseite des Vergleichsverstärkers 334 ist mit dem Analogmultiplexer 3 42 verbunden, der seinerseits mit der Eingangsseite des Analog-Digitalwandlers 320 verbunden ist. Spannung wird dem Analogmultiplexer 342 über die Spannungsquelle 344 zugeführt.

Im Betrieb der Schaltung 300 müssen zwei Betriebsarten beachtet werden, und zwar der Weg oder Bereichslernbetrieb und zweitens der Weg oder Bereichsüberwachungsbetrieb.

Beim Weg-Lernbetrieb wird der "I-J"-Abtastgenerator 314 verwendet, um.den Demultiplexer 310 zu betätigen, um zuerst eine Zeile 304a zu halten, d. h. eine Spannung einer Seite oder Elektrode der Bauelemente 308 in der Zeile 304 zuzuführen, während der Reihe nach jede Kolonne 306a durch 3O6d getastet wird, wobei die elektronische Analogschaltung 312 verwendet wird, die über die Diode 350 zuerst mit der Kolonne 306a, dann mit der Kolonne 306 b usw. verbunden wird, und schließlich mit der Kolonne 3O6d, wobei so viele Kolonnen abgetastet werden, wie zur Verfügung stehen. Dieser Vorgang wird für die Zeilen 304b - 304c oder mit beliebig vielen Zeilen durchgeführt. Dadurch wird jedes Bauelement einzeln überwacht.

Das Gewichts-Druck- oder Ausgangssignal der Bauelemente wird über den elektronischen Analogschalter 312 geschaltet, der der Reihe nach die Bauelemente 308 mit dem Maximalsignalgenerator 324 verbindet. Der Maximalsignalgenerator 3 24 erzeugt ein Maximalsignal, wenn der Eingangs-

030031/0885 "⁴⁰"

3QQ3Q91

wert oder der Druck oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Anderenfalls führt er das Signal direkt dem Analog -Digitalwandler 3 20 zu.

Nachdem es durch den Maximalsignalgenerator 3 24 hindurchgegangen ist, wird das analoge Ausgangssignal des elektronischen Analogschalters 312 in ein Digitalsignal durch den Analog-Digitalwandler 320 umgewandelt. Auf diese Weise wird irgendein Druck auf irgendeinem Bauelement 308 durch einen Digitalwert dargestellt.

Der Zweck des Maximalsignalgenerators 324 besteht darin, die Gewichts- oder Druckdaten für die Bauelemente 308 auf einen Maximalwert einzustellen, so daß während der überwachung kein Druck oder ein hohes Signal erzeugt wird, wenn es mit dem zugeordneten Wert im Speicher 318 verglichen wird.

Die Abtastfolge wird im Speicher 318 aufgezeichnet, so daß jedes Bauelement im Speicher 318 adressiert ist und gleichzeitig wird ein entsprechender Digitaldruckwert vorgesehen, wenn die Bauelementenmatrix 302 der Reihe nach abgetastet wird. Wenn eine Person über einen Weg geht, während die Vorrichtung auf Lernbetrieb eingestellt ist, werden die Gewichtswerte im Speicher 318, die jeder Matte zugeordnet sind, über die gegangen wird, diejenigen sein, die durch das Gewicht der Person erzeugt werden, wobei die Werte für alle anderen Bauelemente durch Umweltgewichtsbedingungen erzeugt werden.

Nachdem der Weg-Lernbetrieb beendet ist, wird der Schalter 3 22 auf Überwachungsbetrieb umgestellt, und der Schalter 3 28 wird ausgeschaltet.

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Die Vorrichtung ist nunmehr auf Weg-Überwachungsbetrieb eingestellt. Bei dieser Betriebsweise tastet der ¹¹I-J"-Abtastgenerator 314 die Reihen und Kolonnen wie beim Lernbetrieb. Beim Überwachungsbetrieb wird der Maximalsignalgenerator 3 24 umgangen, um lediglich die Ausgangssignale von den Bauelementen 308 dem Analog-Digital-Wandler 3 20 zuzuführen. Die Ausgangsseite des Digitalkomparators 326 ist vom Speicher 318 abgeschaltet, jedoch bleibt dessen Eingangsseite des Speichers 318 verbunden. Wenn irgendein Bauelement, welches sich nicht im gelernten Weg befindet, einen Druck anzeigt, gibt der Speicher 318 den aufgezeichneten Druck ab, der dann durch den Digitalkomparator 3 26 mit dem Eingangssignal verglichen wird. Wenn eine Differenz auftritt, wird ein Alarm 348 ausgelöst.

030031/0885 BAD ORIGINAL

Leerseite

Claims

MÜLLER-BORE · DEUFEL · SCHÖN · HERTEL

PATENTANWÄLTE

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORS (PATENTANWALT VON 1927 - 197S) DR. PAUL DEUFEL, DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES L¹OPFICE EUROPEEN DES BREVETS

S/Gei.-S/T 32-1

2 9. JAN. 1980

Troyer Door Controls, Inc. Tahoe City, Calif. 95730 U.S.A.

Anlage zur Steuerung einer Schaltung

Patentansprüche

.) Anlage zur Steuerung einer Schaltung, gekennzeichnet durch eine dünne elastische verformbare Platte aus einem Halbleitermaterial, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die im allgemeinen unabhängig vom aufgebrachten Druck ist, eine erste Elektrode aus einer elektrischleitenden Metallfolie, ausgewählt aus der Gruppe, die Kupfer, Stahl und Aluminium und deren Legierungen umfaßt, wobei sich diese Elektrode mit einer Seite der elastisch deformierbaren

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MÜNCHEN 86, SIEBERTSTR. 4 · POB 860720 ■ KABEL: MUEBOPAT ■ TEL. (0 89) 4740 05 - TELECOPIER XEROX 400 > TELEX 5-24288

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Halbleiterplatte befindet und elektrisch mit dem zu steuernden Kreis verbunden ist/ und eine zweite Elektrode aus einer elektrischleitenden Metallfolie, ausgewählt aus der Gruppe, die Kupfer, Stahl und Aluminium und deren Legierungen umfaßt, und die sich in elektrischem Kontakt mit der anderen Seite der elastischen deformierbaren Halbleiterplatte befindet und die elektrisch mit dem zu steuernden Kreis verbunden ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne flexible Platte aus Halbleitermaterial eine dünne Platte aus einem faserförmigen nichtleitenden Material ist, welche mit kolloidalem Graphit imprägniert ist, und eine aufgerauhte Oberfläche aufweist, die mikroskopische Grate und Einpressungen hat.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne flexible Platte aus Halbleitermaterial eine dünne Kunststoffplatte ist, in der kolloidales Graphit suspendiert ist und die durch mikroskopische Grate und Einbuchtungen aufgerauht ist.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um ein elektrisches Signal den ersten und zweiten Elektroden zuzuführen, und Einrichtungen, um einen Schwellenwertdruck bei Aufbringung eines Druckes auf die erste Elektrode, die Halbleiterplatte und die zweite Elektrode festzustellen.
5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lernschaltung vorgesehen ist, die einen mittleren Druck feststellt, und daß Einrichtungen zur Feststellung eines Schwellenwertdruckes auf diesen mittleren Druck eingestellt sind.

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6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um das elektrische Signal zwischen der ersten und zweiten Elektrode einzustellen.
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um einen vorbestimmten Minimal- und Maximaldruck an den Elektroden festzustellen, und Einrichtungen, um die Schaltung zu betätigen, wenn der Druck zwischen dem Minimal- und Maximalwert

liegt.
8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Spannung als Funktion der Zeit messen und die mit einer der Elektroden verbunden sind, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um diese Spannungs-Zeitfunktion zu speichern, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Spannungä-Zeitfunktion mit der gespeicherten Spannungs-Zeitfunktion zu vergleichen, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um die Schaltung zu betätigen, wenn die beiden Spannungs-Zeitfunktionen im wesentlichen die gleichen sind.
9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere druckempfindliche Halbleiter-Bauelemente in Zeilen und Kolonnen angeordnet sind, daß jedes Bauelement eine dünne elastische deformierbare Platte aus Halbleitermaterial aufweist, die eine elektrische Leitfähigkeit hat, die im allgemeinen vom aufgebrachten Druck unabhängig ist, daß eine erste Elektrode aus einem flexiblen elektrischleitenden Metall, ausgewählt aus der Gruppe, die Kupfer, Stahl, Aluminium und deren Legierungen umfaßt, in mechanischem Kontakt mit einer Seite der flexiblen Halbleiterplatte angeordnet ist und elektrisch mit der

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300309t

zu steuernden Schaltung verbunden ist, daß eine zweite Elektrode aus einem flexiblen elektrischleitenden Metall, ausgewählt aus der Gruppe, die Kupfer, Stahl, Aluminium und deren Legierungen umfaßt, in mechanischem Kontakt mit der anderen Seite der deformierbaren Halbleiterplatte angeordnet ist und elektrisch mit der zu steuernden Schaltung verbunden ist, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um der Reihe nach eine Spannung wieder der ersten Elektrode einer Reihe zuzuführen, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Spannung feststellen und die mit jeder der zweiten Elektroden, die eine Kolonne bilden, verbunden sind, und daß Einrichtungen vorgesehen' sind, um der Reihe nach die elektrischen Signale an den Kolonnen abzutasten.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kathodenstrahlröhre vorgesehen ist, die einen Elektronenstrahl erzeugt und horizontale und senkrechte Ablenkelektroden aufweist, daß der Reihe nach eine Spannung der ersten Elektrode zugeführt wird, um den Elektronenstrahl vertikal gemäß einer Zeilenstellung zu bewegen, daß der Reihe nach die Kolonnen abgetastet werden, um den Elektronenstrahl horizontal gemäß einer Kolonnenstellung zu bewegen, daß Einrichtungen mit den Vorrichtungen zur Feststellung einer Spannung verbunden sind, um die Intensität des Elektronenstrahls zu erhöhen, wenn eine Spannung festgestellt ist.
11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um einen Spannungswert für jedes Bauelement in der Matrix zu speichern, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um die gespeicherten Spannungswerte mit Spannungswerten zu vergleichen, die von den

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Einrichtungen zur Feststellung einer Spannung festgestellt wurden, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um ein Signal zu erzeugen, wenn irgendeine der festgestellten Spannungen größer ist als der gespeicherte Spannung swert.
12. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher vorgesehen ist, der mehrere adressierte Speicherräume aufweist,die den Bauelementen in der Matrix entsprechen und der eine Eingangsseite, eine Ausgangsseite und eine Adressenseite hat, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um der Reihe nach jeden der adressierten Speicherräume mit jedem Bauelement zu verbinden, daß ein Analog-Digitalwandler vorgesehen ist, dessen Analog-Eingangsseite mit den Einrichtungen zur Feststellung einer Spannung verbunden ist, wobei dessen Digital-Ausgangsseite mit der Eingangsseite des Speichers verbunden ist, daß Einrichtungen zum Vergleich von Digitalwerten vorgesehen sind, die eine Eingangsseite haben, welche mit der Digital-Ausgangsseite des Analog-Digitalwandlers verbunden ist, wobei die andere Eingangsseite mit der Ausgangsseite des Speichers verbunden ist, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die mit der Ausgangsseite des Digital-Komparators verbunden sind, um ein Signal zu erzeugen, wenn das vom Speicher abgegebene Digital-Signal kleiner ist als das Digital-Signal vom Analog-Digitalwandler.
13. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine langgestreckte dünne elastische deformierbare Platte aus einem Halbleitermaterial vorgesehen ist, die eine elektrische Leitfähigkeit hat, die im allgemeinen unabhängig vom aufgebrachten Druck ist, daß eine erste Elektrode aus

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einer langgestreckten flexiblen elektrischleitenden Metallfolie, ausgewählt aus der Gruppe, die Kupfer, Stahl, Aluminium und deren Legierungen umfaßt, in etwa die Größe und Form des Halbleitermaterials hat, in mechanischem Kontakt mit einer Seite des Halbleitermaterials angeordnet ist, daß mehrere zweite Elektroden aus im allgemeinen quadratischen flexiblen elektrischleitenden Metallfolien,ausgewählt aus der Gruppe, die Kupfer, Stahl, Aluminium und deren Legierungen umfaßt, und deren Breite etwa gleich der Breite des Halbleitermaterials ist, in mechanischem Kontakt mit dem Halbleitermaterial angeordnet ist, wobei die einzelnen Folien im Abstand voneinander längs des langgestreckten Halbleitermaterials angeordnet sind, und wobei jede der zweiten Elektroden mit dem Kreis verbunden ist.

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