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"Einrichtung zur Rückmeldung der ordnungsgemäß durchge-
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führten Tastenbetätigung" Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Rückmeldung der ordnungsgemäß durchgeführten Tastenbetätigung mittels Druckpunktsimulation,
beispielsweise in Tastaturen von Büro- oder ähnlichen Maschinen.
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Bei der Eingabe von Daten über Tastaturen ist es wichtig zu wissen,
daß mit dem Niederdrücken einer Taste auch die betreffende Dateneingabe ordnungsgemäß
erfolgt ist.
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Zu diesem Zweck ist in jeder Taste ein sogenannter Druckpunkt vorgesehen,
der durch erhöhten Kraftaufwand beim Niederdrücken zu überwinden ist. Durch den
noch weiter auf die Taste ausgeübten erhöhten Druck wird diese ruckartig weiterbewegt
und dabei der Kontakt betätigt. Dieser ruckartige Fortfall des Druckes wird von
der Bedienungsperson wahrgenommen und als ordnungsgemäße Eingabe der betreffenden
Daten gewertet. Eine Sicherheit, daß dies auch wirklich geschehen ist, ist dadurch
nicht gegeben, da Druckpunkt und Schaltpunkt nicht identisch sind.
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Bei einer bekannten Anordnung nach der DE-AS 26 57 815 wird dieser
Druckpunkt durch Reibung zweier aufeinanderbewegter Flächen während der Tastenbewegung
erzeugt. Bei der Anordnung nach der DE-AS -22 62 329 wird der Druckpunkt durch eine
Schnappfeder erreicht.
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Es ist auch bekannt, anstelle dieser gefühlsmäßig wahrnehmenden Druckpunkte
eine Druckpunktsimulation in Form eines akustischen Signals vorzunehmen, das bei
jeder ordnungsgemäßen Betätigung einer Taste von einem Tonfrequenzgenerator abgegeben
wird. Eine solche Anordnung
ist aus der DE-AS 19 67 135 bekannt.
Anstelle des Tonfrequenzgenerators ist es auch möglich, eine optische Anzeige vorzunehmen.
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Diese bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß sie die Bedienungsperson
mehr oder weniger stark belästigen, sei es durch erhöhten Kraftaufwand oder durch
eine erhöhte optische oder akustische Konzentration. Sie genügen daher nicht mehr
den heute gestellten Anforderungen an eine humane Arbeitsplatzgestaltung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Rückmeldung
der ordnungsgemäß durchgeführten -Tastenbetätigung zu schaffen, bei der die Rückmeldung
ohne Erhöhung des zur Tastenbetätigung erforderlichen Druckes und ohne zusätzliche
Konzentration des Bedienungspersonals während des Niederdrückens der Taste spürbar
erfolgt und die für alle Tasten gemeinsam verwendet werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Tasten
auf einer allen Tasten gemeinsamen Halterung angeordnet sind, daß die Halterung
ringfügig verschiebbar gelagert ist und daß das von den Schaltelementen der Tasten
erzeugte ordnungsgemäße Datensignal über eine Steuerelektronik sowohl der Vorrichtung
zur Verschiebung der Halterung als auch dem Tastaturausgang zugeführt wird.
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Die Verschiebung der Halterung kann dabei in ihrer Ebene oder aber
auch senkrecht dazu erfolgen und durch einen einzelnen Impuls, einen einzelnen Impuls
mit überlagerter Schwingung oder auch durch ein Impuls zeichen. Die Halterung wird
dadurch nur kurz angestoßen (Schwingung) oder in Vibration versetzt. Diese Schwingung
bzw. die Vibration wird von dem Bediener dann als Druckpunkt, d.h.
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als Rückmeldung der erfolgten Signalgabe empfunden.
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Vorteilhafterweise wird bei einer Vibration der Schwingungserzeuger
mit Schwingungen im Bereich von 4 bis 8 Millisekunden betrieben. Es hat sich auch
als angenehm herausgestellt, wenn die Schwingungen schnell einsetzen und langsam
abklingen. Dabei sind diese Zeitwertungen relativ zu betrachten, da der ganze Vorgang
in der Zeit ablaufen muß, die zwischen den möglichen Betätigungen zweier Tasten
verstreicht. Die letzten langsamen Schwingungen können dabei jedoch bereits von
den schnellen Schwingungen der nächsten Taste überlagert werden, ohne daß sich jedoch
die überlagerten Schwingungen gegenseitig beeinflussen.
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Sollte es außerdem erwünscht sein, die Druckpunktsimulation auch akustisch
anzuzeigen, so kann die Schwingung (Vibtation) mit einer höheren Schwingfrequenz
überlagert werden.
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Dadurch, daß von ein und demselben Kontakt aus gesteuert wird, kann
bei Einsetzen der Schwingung bzw. der Vibration im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen
mit Sicherheit davon ausgegangen werden, daß die Dateneingabe ordnungsgemäß erfolgt
ist. Dies kann dann erreicht werden, wenn durch die Tastenkontaktgabe eine Tastatur-Steuerelektronik
wirksam wird, die das erzeugte Signal über eine Weiche sowohl über einen Modulator
dem Schwingungserzeuger als auch dem Tastaturausgang zuführt. Wird der Schwingungserzeuger
als Elektromagnet ausgebildet, der durch eine in ihrer Amplitude und/oder in der
Zeit veränderbare Spannung erregt wird, so wird die die Tasten tragende Halterung
entweder den Anker selbst bilden oder der Anker ist an ihr befestigt. Als Elektromagnet
können beliebige elektromechanische Schwingungserzeuger verwendet werden, wie Membran-Systeme,
Tauchanker-Systeme, Schwinganker-
Systeme oder Klappanker-Systeme.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 die Systemanordnung einer Tastatur mit Druckpunktsimulation
nach der Erfindung im Querschnitt, Fig.2 eine Draufsicht mit detailliertem Führungs-
sowie Steuermechanismus der Anordnung nach Fig.1 und Fig.3 eine prinzipmäßige Schaltungsanordnung
zur Steuerung des Schwingungserzeugers.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Tastatur enthält einen Tastaturprint
1, auf dem sowohl die einzelnen Tasten 13 als auch die nicht dargestellten elektrischen
Bauelemente angeordnet sind. Dieser Tastaturprint 1 ist mit einer Halterung 2 so
verbunden, daß eine wesentliche Durchbiegung ausgeschlossen ist und die auf der
Printplatte 1 befindlichen und nicht dargestellten Bauelemente jedoch leicht zugänglich
bleiben.
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Die Halterung 2 ist an beiden Längsseiten nach unten abgewinkelt und
dort richtungsgleich jeweils mit zwei Lagerbolzen 3 und 30 versehen. Das Bodenblech
4 ist an seinen Längsseiten nach oben abgewinkelt und hat in axialfluchtender Richtung
zu den Lagerbolzen 3 und 30 jeweils zwei Gleitbuchsen 5 und 50, in die die Lagerbolzen
3 und 30, verbunden über den Tastaturprint 1 und Halterung 2, von links eingeschoben
werden.
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Zuvor aber wird das rechte Bolzenpaar 3 mit je einem Dämpfungsring
6 versehen. Nach dem Einschub werden die gleichen Lagerbolzen 3 nochmals mit weiteren
Dämpfungsringen 7 bestückt, die, begrenzt durch eine Arretierung 8,
in
ihrer Dicke der jeweils gewünschten Auslenkung Y der Halterung 2 in waagerechter
Richtung A-B Rechnung tragen. Erfahrungsgemäß ist ein Gleitweg Y von etwa 1/10 bis
2/10 mm der Schwingungen im Zehntelbereich anzustreben. Um diese Bewegung zu erreichen
ist eine Zugfeder 9 zwischen der Halterung 2 und dem Bodenblech 4 angeordnet. Sie
zieht die Halterung 2 in Richtung B gegen die Dämpfungsringe 6. Diesg Zugfeder 9
entgegengesetzt wirkt ein Magnetsystem 10 und 12. Als Magnetsystem ist ein Elektromagnet
10 vorgesehen, der über einen Winkel 11 am Bodenblech (4) verankert ist.Im Abstand
X, der größer als der Gleitweg Y sein sollte, ist der Anker 12 mit der Halterung
2 fest verbunden.
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Wird nun der mit jeder Taste beliebig zu koppelnde Magnet 10 angesteuert,
erfolgt in absolutem Gleichklang zum Tastenschaltpunkt eine Impulsvibration gegen
die Zugfeder 9 über die Halterung 2, die die Bedienungsperson als Tastendruckpunkt
empfindet. Dieser Empfindungsbereich kann über Zeitkonstante, Luft-(X) und Gleitspalt
(y) sowie Kennwerte der Zugfeder 9 individuell gesteuert bzw. verändert werden.
Da sich der Elektromagnet 10 und der Anker 12 nie berühren, der Gleitweg Y zudem
sehr klein ist, kann das System als geräusch- und verschleißarm bezeichnet werden.
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In Abänderung des beschriebenen Beispiels ist es auch möglich, die
Halterung 2 und das Bodenblech 4 an ihren Seiten nicht abzuwinkeln und über Lagerbolzen,
Gleitbuchsen miteinander zu verbinden, sondern über Schwingfedern, beispielsweise
über an Halterung 2 und Bodenblech 4 befestigte Blattfedern oder über Gummipuffer,
deren Schwingbereich entsprechend dem Gleitweg Y begrenzt ist.
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Eine weitere Änderung ergibt sich durch eine 90°-Drehung
des
Elektromagneten 10 mit entsprechender Änderung der Verbindung Halterung 2 - Bodenblech
4. In diesem Falle ergibt sich eine Verschiebung der Halterung 2 senkrecht zu deren
Ebene. Auch ist es nicht erforderlich, daß eine gesonderte Halterung 2 vorgesehen
ist.
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So kann die Printplatte 1, auf der die Tasten 13 und die Kontaktanordnung
18 angeordnet sind, als Halterung 1 dienen, wenn die vorbestimmte Fertigkeit vorhanden
ist.
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In Fig.3 ist die Steuerschaltung für den Schwingungserzeuger schematisch
dargestellt. Die Kontaktanordnung 18 sämtlicher auf der Halterung 2 angeordneter
Tasten 13 ist mit den Eingängen einer Tastatursteuerelektronik 16 verbunden. In
der Figur ist nur eine dieser Verbindungen zwischen dem Kontakt der linken Taste
13 und dem Eingang der Tastatursteuerelektronik 16 voll ausgezeichnet.
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Die übrigen Verbindungen sind nur als unterbrochene Linien angedeutet.
Die Steuerelektronik 16 hat nun die Aufgabe, das von dem Tastenkontakt durch Schließen
abgegebene Dateneingabesignal auf zwei Leitungen zu übertragen, so daß es einmal
durch Veränderung oder Überlagerung den Schwingungserzeuger 10 anregt und zum anderen
unverändert und in bekannter Weise auf den Tastaturausgang 17 gelangt.
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Im vorliegenden Beispiel ist als Schwingungserzeuger ein Elektromagnet
verwendet worden, der über den Treiber 14 impulsmäßig-an ,pannung +U gelegt wird.
Dieses impulsweise Steuern der Erregerspannung U erfolgt durch den Modulator 15,
der die Basis des Treibers 14 in der dargestellten Impulsfolge steuert. Diese Impulsfolge
zeigt zu Anfang relativ breite Impulse, die anschließend schmaler werden.
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(a). Dies bedeutet, daß durch Anlegen der Impulsfolge die Vibration-bzw.
die Schwingungen schnell einsetzen und langsam abklingen. Die rechts dargestellte
Impulsfolge (b) ist umgekehrt und beginnt mit schmalen Impulsen,
die
anschließend breiter werden. Hierdurch wird die Vibration bzw. setzen die Schwingungen
langsam ein und werden immer stärker. Bewährt hat sich darüber hinaus eine Impulsfolge
mit Schwingungen von 4 bis 8 Millisekunden. Anstelle der zeitlichen Änderung der
Impulsfolge kann auch eine Veränderung in der Amplitude mit gleichem Erfolg verwendet
werden.
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