DE3030156A1

DE3030156A1 - Magnetische tastaturanordnung

Info

Publication number: DE3030156A1
Application number: DE19803030156
Authority: DE
Inventors: Richard G Delagi; Francois A Padovani; George Trenkler
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1979-08-08
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1981-02-26
Also published as: GB2055701A; IT8049436A0; US4283714A; JPS5629735A; FR2463546A1; IT1145412B

Description

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E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

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8 München 60
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7.August 1980 TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

131)00 North Central Expressway
Dallas, Texas / V.St.A.

Unser Zeichen: T 3343

Magnetische Tastaturanordnung

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit dem Gebiet der kontaktlosen Hubtasten zur Verwendung bei elektronischen Büromaschinen, Datenterminals und dgl. Diese Tastaturen liefern elektrische Steuersignale entsprechend der Betätigung der jeweiligen Tastaturschalter der Tastatur.

Bei vielen herkömmlichen elektronischen Geräten und Vorrichtungen werden Tastaturen mit Hubtasten verwendet, bei denen für die Betätigung jedes Tastaturschalters eine relativ große Tastenbewegung erfolgt. Diese Tastenbewegung wird als erwünscht angesehen, denn es wird angenommen, daß sie die Bedienung der Tastatur erleichtert und die Eingabe von Daten in das Gerät zuverlässiger macht. Solche Tastaturen enthalten üblicherweise Paare von zueinander passenden elektrischen Kontakten, die ansprechend auf die Tastaturbewegung geschlossen und geöffnet werden; die Konstruktion von solchen Tastaturen ergibt sich aus einem Kompromiß zwischen Konstruktions- und Kostenbetrachtungen, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Kontakte. Andere Tastaturen, die

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kontaktlos arbeiten, beruhen auf der Anwendung von kapazitiven Schaltern oder Halleffekt-Einrichtungen oder anderen magnetischen Einrichtungen; mit solchen Tastaturen wird angestrebt, die Herstellungskosten zu senken, die Zuverlässigkeit zu verbessern od. dgl. Solche kontaktlosen Systeme neigen jedoch dazu, umfangreich und kompliziert zu sein und strenge Toleranzen der Bauteileigenschaften vorzugeben, so daß im Hinblick auf die Schaffung von kostengünstigeren und zuverlässigeren Tastaturen wenig erreicht werden konnte. Aufgrund der vielen neuen Anwendungen von Datenterminals für allgemeine Verbraucherzwecke besteht jedoch ein hohes Bedürfnis für Tastaturen mit kontaktlosen Hubtasten, die geringere Herstellungkosten und hohe Zuverlässigkeit vereint mit langer Lebensdauer aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine solche kostengünstige und zuverlässige Tastatur mit langer Lebensdauer zu schaffen, die mit kontaktlosen Hubasten ausgerüstet ist. Diese Tastatur soll kostengünstige und leicht herstellbare Bauteile enthalten, die leicht zusammengebaut werden können. Sie soll stabil, robust und über lange Betriebszeit zuverlässig sein. Diese Tastatur soll geeignet sein zum Einsatz in Datenterminals, Computern, elektronischen Wortverarbeitungssystemen und dgl., die für allgemeine Verbraucheranwendungen geeignet sind. Die Tastatur soll keinem übermäßigen Verschleiß ausgesetzt sein, und sie soll auch bei ungünstigen Bedingungen wie hohe Luftfeuchtigkeit, Schmutzanfall, übergießen mit Flüssigkeit und dgl. arbeiten können. Darüber hinaus soll sie einen geringen Energieverbrauch haben und durch äußere elektromagnetische Felder, HF-Störsignale oder die Nähe von anderen elektrischen Geräten nicht gestört werden können.

Durch die Erfindung wird eine Tastatur mit kontaktlosen Hubtasten geschaffen, in der eine Mehrzahl von ersten Drahtspulen od.dgl. mit gestreckten Schlaufenteilen Seite-an Seite

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auf einem isolierenden Substrat bzw. einer Halterungseinrichtung entlang deren Y-Achse angeordnet ist. Eine Mehrzahl von zweiten Spulen mit gestreckten Schlaufenteilen ist Seite an Seite entlang der X-Achse der Halterungseinrichtung angeordnet. Die zweiten Spulen sind in geringem Abstand von den ersten Spulen und über diesen liegend angeordnet, derart, daß einander entsprechende Schlaufenteile der ersten und zweiten Spulen sich miteinander an einer Mehrzahl von Tastaturpositionen auf der Halterungseinrichtung schneiden. Auf diese Weise sind die Tastaturpositionen in einer Mehrzahl von Spalten und Zeilen auf der Halterungseinrichtung mit einem gewählten Raster angeordnet. Die Tastaturelement sind an jeder Tastaturposition so angeordnet, daß sie jeweils ein elektrisch leitendes Platten-, Ringelement od.dgl. tragen, zur Bewegung zwischen einer ersten oberen Tastenstellung in einem ausgewählten Abstand von dem sich schneidenden Spulenpaar an der Tastaturposition und einer zweiten unteren Tastenstellung in einem geringeren Abstand von den Spulen.

Gemäß der Erfindung sind die Spulen an jeder Tastaturposition so relativ zueinander orientiert und angeordnet, daß in der oberen Tastenstellung des leitenden Tastaturelements ein elektrisches Eingangssignal in der ersten Spule zur magnetischen Induzierung eines relativ geringen Ausgangssignals einer ersten Polarität in der zweiten Spule führt. Die gestreckten Schlaufenteile der sich schneidenden ersten und zweiten Spulen haben also eine ausgewählte Winkelorientierung relativ zueinander, um die jeweilige Induktion zwischen den in geringem Abstand voneinander angeordneten Spulen zu begrenzen, wodurch eine ausreichende Kopplung geschaffen wird, um ein Ausgangssignal einer ausgewählten ersten Polarität an der zweiten Spule zu erzeugen, dessen Amplitude jedoch relativ gering ist.

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Die Anordnung der ersten und der zweiten Spulen an jeder Tastaturposition ist ferner so getroffen, daß bei Bewegung des leitenden Tastaturelements, das als Platte oder Ring ausgebildet sein kann, in seine untere Tastenstellung näher an den sich an dieser Tastaturposition schneidenden Spulen ein elektrisches Eingangssignal in der ersten Spule einen Strom in dem leitenden Tastaturelement induziert. Dieser Strom induziert magnetisch ein Steuersignal in der zweiten Spule, das die entgegengesetzte Polarität und eine ausreichende Amplitude aufweist, um die Polarität des Ausgangssignals der zweiten Spule umzukehren. Durch die Bewegung des leitenden Elementes gelangt dieses also nahe an die erste Spule heran, wobei eine ausreichende Induktion mit den gestreckten Spulenteilen der ersten Spule vorhanden ist, um einen Stromfluß in dem Element in Form einer geschlossenen Schlaufenbahn aufzubauen. Durch die Bewegung des leitenden Elementes gelangt dieses ferner nahe an die zweite Spule heran, wobei an dieser Stelle eine Induktion mit den gestreckten Schlaufenteilen der zweiten Spule vorhanden ist, so daß der in der geschlossenen Strombahn des leitenden Elementes fließende Strom ein Steuersignal in der zweiten Spule induziert, das die entgegengesetzte Polarität wie das' in der zweiten Spule erzeugte erste Signal und eine größere Amplitude als dieses aufweist.

Auf diese Weise wird bei der einfachen und kostengünstigen erfindungsgemäßen Tastatur eine Polaritätsumkehrung der Ausgangssignale in den zweiten Spulen der Tastaturpositionen erreicht, wenn das Tastaturelement der jeweiligen Station zwischen der oberen und der unteren Tastenstellung bewegt wird. Diese Tastatur kann mit beliebigen herkömmlichen elektronischen Einrichtungen kombiniert werden, z.B. mit mikroprozessorgesteuerten Abtasteinrichtungen od.dgl., die auf Polaritätsumkehrungen der Ausgangssignale an den zweiten Spulen ansprechen, um zu bestimmen, welche Tasten sich in der unteren Tastenstellung befinden.

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Die erfindungsgemäße Tastatur enthält also einfache und kostengünstige Spulenelemente, die einfachen, durch Tasten bewegbaren,leitenden Ringen oder Platten zugeordnet sind, in Verbindung mit kostengünstigen herkömmlichen elektronischen Mitteln zum Abtasten der Tastenzustände der Tastatur. Die Orientierung und Anordnung der Spulenelemente und der leitenden Tastaturelemente relativ zueinander ist so ausgelegt, daß die Tastatur ein eindeutiges' Signal einer ersten Polarität an jeder Tastaturposition liefert, wenn die Taste in ihrer oberen Stellung ist, und eine deutliche Polaritätsumkehrung des Signals an irgendeiner ausgewählten Tastaturposition verursacht, wenn die Taste dieser Tastaturposition gedruckt wird. Die Tastatur arbeitet daher zweckmäßigerweise mit kostengünstigen und herkömmlichen Elektronikeinrichtungen zusammen, um zu erfassen, welche Tasten niedergedrückt wurden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Tastatur;

Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, bei der die Tasten und die Tastenhalterungen entfernt sind;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht längs Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte schematische Ansicht einer Tastaturposition der Tastatur; und

Fig. 5 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Tastaturanordnung.

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In den Fig. 1 und 3 ist mit dem Bezugszeichen 10 allgemein die erfindungsgemäße Tastatur bezeichnet, die an einem Gehäuseteil 12 eine Tastaturplatte mit öffnungen 12.1 aufweist, durch die hindurch Drucktasten 14 in üblicher Weise für den Benutzer zugänglich sind. Bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Tastatur 10 weist diese eine große Anzahl von Tasten auf, wie sie üblicherweise bei alphanumerischen Tastaturen verwendet werden, die an Dateneingabeterminals od.dgl. vorgesehen sind; die Tasten sind wie üblich in horizontalen Reihen und senkrechten Spalten angeordnet. Z.B. sind die Tasten in vier Zeilen zu jeweils 12 bis 14 Tasten angeordnet, wobei eine fünfte Zeile nur eine oder zwei Tasten 14a aufweist, deren Proportionen so gewählt sind, daß sie als Leertaste od.dgl. dienen können. Die Tastenzeilen sind ferner in vier bis fünf Tastenspalten angeordnet, wobei die Spalten am unteren Ende zur rechten Seite der Tastatur hin etwas abgewinkelt sind, wie dies bei den meisten herkömmlichen Tastaturen üblich ist. Die Tastaturplatte bzw. das Gehäuseteil 12 umschließt eine Haupttastatureinheit 16, die in irgendeiner herkömmlichen Weise an dem Gehäuse befestigt ist, so daß die Haupteinheit von dem Gehäuse getragen wird und die Tasten 14, die von der Einheit getragen werden, sich durch die Gehäuseöffnungen 12.1 nach oben erstrecken.

Die Haupttastatureinheit 16 enthält eine Mehrzahl von ersten Drahtspulen 18 od.dgl., die gestreckte Schlaufenteile aufweisen, welche im Abstand voneinander und Seite an Seite parallel zueinander allgemein entlang der Y-Achse eines isolierenden Substrats bzw. einer isolierenden Trägereinrichtung 20 angeordnet sind, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Mehrere zweite Drahtspulen 22, die ebenfalls gestreckte Schlaufenteile aufweisen, sind im Abstand voneinander und Seite an Seite parallel zueinander entlang der X-Achse des Substrats 20 angeordnet. Die zweiten Spulen 22 sind jeweils

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in geringem Abstand von den ersten Spulen und über diesen liegend angeordnet, so daß entsprechende Schlaufenteile der ersten und zweiten Spulen sich in einer Mehrzahl von Tastaturpositionen 24 auf der Halterungseinrichtung bzw. dem Substrat 20 schneiden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das isolierende Substrat 20 aus einem festen und relativ starren, elektrisch isolierenden Material geformt, z.B. aus Polypropylen od.dgl., und zwar in Form eines trogförmigen Spulenträgers od.dgl., wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Der Spulenträger ist also mit einer Mehrzahl von relativ tiefen, rillenähnlichen Ausnehmungen 20.1 versehen, die sich Seite an Seite-allgemein entlang der Y-Achse des Spulenträgers, jedoch etwas geneigt in bezug auf diese Achse erstrecken, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Spulenträger weist ferner eine Mehrzahl von relativ weniger tiefen, rillenähnlichen Ausnehmungungen 20.2 auf, die sich Seite an Seite entlang der X-Achse des Trägerelements 20 erstrecken, so daß die Ausnehmungen 20.2 die Ausnehmungen 20.1 an den Tastaturpositionen 24 schneiden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spulenträger 20 Tastenführungsstifte bzw. Stutzen 20.3 auf, die an jeder Tastaturposition 24 hochstehen, und vorzugsweise erstrecken sich diese Führungsstutzen bis über die oberseitige Oberfläche 20.4 des Spulenträgers. Der trogförmige Spulenträger weist ferner eine größere eingeformte Ausnehmung 20.5 auf, um eine gedruckte Schaltungskarte 26 herkömmlicher Art aufzunehmen, die von der Ausnehmung so aufgenommen wird, daß sie sich in der durch die Ausnehmung bestimmten Stellung an dem Spulenträger befindet.

Jede der ersten Drahtspulen 18 enthält vorzugsweise sechs bis zwölf Windungen eines Kupfer-Magnetdrahtes 18.1 der Stärke Nr. 30 (US-Norm) od.dgl., mit einer Isolierbeschichtung 18.2 darauf. Die Spulen sind vorzugsweise mit·gestreckten Schlaufenteilen einer Länge in der Größenordnung von 5O,8 bis 101,6 mm (2 bis 4 Zoll) und mit einer Spulenbreite von

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6,35 bis 12,7 mm od.dgl. gewickelt. Die Spulen werden dann in die jeweiligen Ausnehmungen 20.1 in dem Spulenträger so eingebettet (Fig. 2 und 3), daß die entgegengesetzten Enden 18.3, 18.4 der Spulen sich in der in Fig. 2 gezeigten Weise bis zu der gedruckten Schaltungsplatine 26 erstrecken. Die zweiten Spulen 22 sind vorzugsweise mit gleicher Breite und aus dem gleichen Drahtmaterial gefertigt, haben jedoch längere gestreckte Schlaufenteile in der Größenordnung von etwa 230 mm (9 Zoll). Die zweiten Spulen 22 sind in Rillen 20.2 des Spulenträgers derart angeordnet, daß sich jede Spule in geringem Abstand über einer Mehrzahl von ersten Spulen und diese schneidend befindet, derart, daß-die entgegengesetzten Enden 22.1, 22.2 der Spulen sich ebenfalls bis zu der gedruckten Schaltungsplatine 26 erstrecken, die in Fig. gezeigt ist. Diese Spulen können leicht und kostengünstig mit der gewünschten Länge und Breite und mit den Anschlußenden der gewünschten Länge unter Anwendung herkömmlicher Wicklungsgeräte aufgewickelt werden, und sie können leicht auf dem Spulenträger in der gezeigten Weise in Stellung gebracht werden. Der Spulenträger kann leicht durch Formen hergestellt werden; gewünschtenfalls ist der Spulenträger mit zusätzlichen schmalen und flachen Rillen oder Ausnehmungen 20.6 versehen, um die Spulenenden 18.3, 18.4 sowie 22.1 und 22.2 aufzunehmen und zu der Schaltungsplatine zu führen. Die Spulenenden werden vorzugsweise angelötet oder in andere'r Weise mit den gewünschten Leiterbahnen (nicht dargestellt) verbunden, die in üblicher Weise auf der Schaltungsplatine vorhanden sind, um die Spulen 18 und 22 mit der Elektronikeinrichtung zu'verbinden, die in Fig. 2 schematisch mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet ist und weiter unten erläutert wird.

Erfindungsgemäß sind die Drucktasten 14 in der Einheit 16 an den jeweiligen Tastaturpositionen 24 so angeordnet, daß jede Taste ein elektrisch leitendes, platten- oder ringför-

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miges Tastenelement haltert, und zwar zur Bewegung zwischen einer oberen Tastenstellung in einem wesentlichen Abstand von den Spulen 18 und 22, die sich an der Tastaturposition schneiden, und einer unteren Tastenstellung, in der das leitende Element an dieser Tastaturposition einen geringeren Abstand von den Spulen hat. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, weist jede Taste 14 vorzugsweise einen Basisteil 14.1 mit einem Schaftteil 14.2 auf, der eine mittlere Aussparung 14.3 und einen Flanschteil 14.4 aufweist, wodurch ein leitender Ring 30 aus Kupfer od.dgl. auf der Flanschoberfläche gehaltert ist. Vorzugsweise ist der Tastaturschaft 14.2 geeignet zur Aufnahme einer Tastenkappe 14.5, die in der in Fig. 3 gezeigten Weise auf dem Schaft aufgepreßt oder in anderer Weise lösbar befestigt ist. Das Basisteil und/oder die Tastenkappe sind vorzugsweise aus Polypropylen oder einem anderen relativ festen und starren, elektrisch isolierenden Material gefertigt, und gewünschtenfalls ist das leitende Element 30 auf den Tastenflansch aufplattiert, aufgekittet oder in einer anderen herkömmlichen Weise an dem Flansch befestigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Tastatureinheit 16 ferner ein allgemein flaches Tastenrückhalteteil 32, das eine Mehrzahl von öffnungen 34 aufweist, die über die entsprechenden Tastenführungsstutzen 20.3 an dem Spulenträger passen, wobei jede öffnung einen Teil 34.1 mit großem Durchmesser und einen Teil 34.2 mit kleinem Durchmesser aufweist, wobei eine Schulter 34.3 gebildet ist. Bei der Herstellung der Tastatureinheit 16 werden die Schaftteile 14.2 der Tasten in die entsprechenden öffnungen 34 in der Tastenrückhalteplatte so eingesetzt, daß die Tastenflansche 14.4 auf der Rückhalteschulter 34.3 anliegen. Die Tastenkappen 14.5 werden dann auf den jeweiligen Tastenschäften befestigt. Schraubenförmige Druckfedern 36 od.dgl. sind in den Ausnehmungen 14.3 der Tastenschäfte angeordnet, und diese Ausnehmungen sind mit

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Spiel oder in ähnlicher Weise über die Tastenführungsstutzen 20.3 an dem Spulenträger aufgesetzt. Vorzugsweise wird das Rückhalteteil an dem Spulenträger durch Schrauben 38 (Fig. 3) befestigt, um die Spulen 18, 22 und die gedruckte Schaltungsplatine 26 dazwischen in Stellung zu halten. Bei dieser Anordnung sind die Tasten 14 einzeln bewegbar, und die Bewegung jeder einzelnen Taste an einer Tastaturposition 24 bewegt das leitende Platten- oder Ringteil 30 zwischen der oberen und der unteren Tastenposition.

Erfindungsgemäß sind die erwähnten Spuleneinrichtungen 18 und 22 relativ zueinander an jeder Tastaturposition in einfacher und zweckmäßiger Weise derart angeordnet, orientiert und bemessen, daß die Spulen miteinander und mit dem leitenden Tastenelement 30 an der Tastaturposition zusammenwirken, um Ausgangssignale an den Fühlerspulen 22 zu erzeugen, die wiedergeben, ob die verschiedenen einzelnen Tasten 14 der Tastatur in der oberen oder unteren Tastenstellung sind. Die gestreckten Schlaufenteile der Spulen, die sich an den jeweiligen Tastaturpositionen schneiden, sind also zumindest ungefähr rechtwinkelig zueinander in der Nähe der jeweiligen Tastaturpositionen orientiert, wie in Fig. 4 an den Positionen 24a und 24b gezeigt ist. Die Endteile 18.5, 18.6 sowie 22.3, 22.4 der sich schneidenden Spulenschlaufen, die andere Relativanordnungen zueinander und zu den gestreckten Schlaufenteilen der Spulen aufweisen, haben wenigstens einen ausgewählten Abstand von diesen Tastaturpositionen. Wenn bei dieser Ausführungsform ein elektrischer Eingangs impuls an die Treiber- oder Erregerspule 18 dieser Tastaturposition 24a angelegt wird, wie durch Pfeile 40 in Fig. 4 angedeutet ist, während das Tastenelement 30 an dieser Position sich in der oberen Stellung im Abstand von den Spulen befindet, ist eine in ausgewähltem Maße begrenzte Induktion zwischen den sich schneidenden Spulen 18 und 22 vorhanden, und diese direkte Induktion ergibt ein Ausgangs- bzw. Steuersignal

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relativ geringer Amplitude und einer ausgewählten ersten Polarität in der Fühlerspule 22, wie durch die Pfeile 4 2 an der Tastaturposition 24a in Fig. 4 angedeutet ist. Ein großer Teil des Magnetflusses, der in dem Feld um die Spule 18 herum aufgebaut ist, wenn der Impuls 40 an die Spule 18 angelegt wird, schneidet also nicht die angrenzenden gestreckten Schlaufenteile der schneidend angeordneten Spule 22, jedoch ist eine ausreichende Induktion zwischen den Spulen vorhanden, die auf dem Effekt der Enden der Spulenschlaufen, auf der etwas schrägen Anordnung bzw. Winkelorientierung zwischen der sich schneidenden Spulen oder auf den örtlichen Feldstreuungen od.dgl. beruhen, um zu gewährleisten, daß ein Ausgangssignal 4 2 einer zwar kleinen, jedoch erfaßbaren Amplitude einer ersten ausgewählten Polarität in der Fühlerspule 22 magnetisch induziert wird.

Wenn die Drucktaste 14 an einer Tastenposition in die untere Tastenstellung bewegt wird, wird das von der Taste getragene leitende, ringförmige Tastenelement 30 in enge Nähe und induktive Wechselwirkung mit beiden Spulen 18, 22 gebracht, die sich an dieser Position schneiden, wie in Fig. 4 an der Tastaturposition 24b schematisch dargestellt ist. Wenn also ein Eingangsimpuls 40 an die Treiberspule 18 angelegt wird, während die Taste sich in der unteren Stellung befindet, so wird im Ergebnis die Polarität des in der Fühlerspule 22 erzeugten Ausgangssignals umgekehrt, wie die Pfeile 46 an der Tastaturposition 24b in Fig. 4 andeuten. Die Gestaltung des leitenden Ringelements 30 relativ zu den Spulen 18, 20 ist also derart ausgelegt, daß es bei seiner Annäherung an die Spulen das magnetische Feld schneidet, das aufgebaut wird, wenn der Eingangsimpuls 40 an die Spule 18 angelegt wird. Folglich wird ein Strom 44 beträchtlicher Größe auf einer geschlossenen Strombahn in dem leitenden Element 30 induziert, wie in Fig. 4 an der Position 24b durch Pfeile 44 angedeutet ist. Das durch den Strom 44 in dem leitenden Tastaturelement aufgebaute magnetische Feld induziert ein zweites Steuer- bzw.

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Ausgangssignal in der Fühlerspule, wobei dieses zweite Ausgangssignal die entgegengesetzte Polarität und eine ausreichende Amplitude aufweist, um die Polarität des Ausgangssignals umzukehren, das die Spule 22 entsprechend der Richtung des Pfeils 4 6 in Fig. 4 abgibt.

Wenn bei einer typischen Ausfuhrungsform der Erfindung ein Eingangsimpuls 40 von etwa 2 V an die Treiberspule 18 während 2 Mikrosekunden angelegt wird, wird in der Fühlerspule 22 an der Tastaturposition ein Ausgangsimpuls 42 von etwa 10 mV und mit einer ausgewählten ersten Polarität erzeugt, wenn das leitende Tastaturelement 30 an dieser Tastaturposition sich in seiner oberen Stellung befindet. Wenn jedoch derselbe Eingangsimpuls an die Spule 18 angelegt wird, während die Taste an der jeweiligen Position niedergedrückt wird, so liefert die Fühlerspule 22 ein Ausgangssignal von etwa 10 mV mit umgekehrter Polarität. Die Proportionen, Orientierung und Abstände der Spulen 18 und 22 sind natürlich unter Berücksichtigung der Amplitude der Treiberimpulse ausgewählt, die an die Spulen 18 angelegt werden, und ebenfalls unter Berücksichtigung der verschiedenen anderen Konstruktionsmerkmale; die beschriebene Tastaturausbildung kann also Ausgangssignale der gewünschten Pegel und mit der gewünschten Polaritätsumkehrung abgeben, um die Stellungen der jeweiligen Tasten des Aufbaus wiederzugeben.

Gemäß der Erfindung wird die oben beschriebene Ausführungsform der Tastatur mit irgendeiner herkömmlichen elektronischen Einrichtung kombiniert (die in Fig. 2 schematisch mit 28 bezeichnet ist), um die Treiber-Eingangssignale an den jeweiligen Tastaturpositionen an die Erregerspulen 18 anzulegen und,um auf die Polaritätsumkehrung des Ausgangssignals der Fühlerspulen 22 an den Tastaturpositionen anzusprechen, deren Tasten niedergedrückt sind, um bestimmte Steuerfunktionen auszuführen und die obere oder untere Tastenstellung der

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verschiedenen Tasten anzuzeigen. Bei einer besonderen Ausführungsform legt eine herkömmliche elektronische Abtasteinrichtung elektrische Impulse an die Spulen 18 in schneller Folge an, wobei an jede Spule 18 für jede Tastaturposition, die von dieser Spule geschnitten wird, ein Impuls angelegt wird; die Treiberimpulse werden dabei sequentiell an die Treiberspulen 18 an den verschiedenen Tastaturpositonen 24 angelegt. Eine entsprechende elektronische Abtasteinrichtung adressiert die Fühlerspulen 22 an den jeweiligen Tastaturpositionen, deren Treiberspulen angesteuert sind, wobei die Adressiereinrichtung geeignet ist, bestimmte Steuerfunktionen auszuführen, wenn Ausgangssignale umgekehrter Polarität von Tastaturpositionen empfangen werden, deren Tasten niedergedrückt sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 5 dargestellt ist, sind die Erregerspulen 18 z.B. über einen.Mikroprozessor 48 od.dgl. an eine Stromquelle angelegt, wobei dieser Mikroprozessor in herkömmlicher Weise so betrieben wird, daß er die Spulen in einer vorbestimmten Sequenz abtastet, um elektrische Eingangspulse an die Spulen 18 der jeweiligen Tastaturpositionen sequentiell in üblicher Weise anzulegen. Die Fühelrspulen 22 sind zwischen Masse und jeweils einen Eingang 50.1 eines zugeh-örigen Verstärkers angelegt, während der andere Eingangsanschluß 50.2 des zugehörigen Verstärkers mit Masse verbunden ist; auf diese Weise werden nur Ausgangsimpulse 46 aus den Spulen 22 verstärkt und als Ausgangssignale von den Verstärkern an der mit 50.3 bezeichneten Stelle abgegeben, die eine umgekehrte Polarität aufweisen, um die niedergedrückte Tastenstellung anzuzeigen. Eine herkömmliche Multiplexeinrichtung 52 wird von dem Mikroprozessor 48 über Leitung 52.1 gesteuert und in herkömmlicher Weise mit den Verstärkern 50 verbunden, so daß die Fühelrspulen22 an den jeweiligen Tastaturpositionen 24 sequentiell adressiert werden, während die Treiberspulen 18 an diesen Positionen

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mit Impulsen angesteuert werden. Ausgangssignale umgekehrter Polarität, die über die Multiplexeinrichtung aus den Tastaturpositionen abgeleitet werden, an welchen Tasten niedergedrückt sind, werden über Leitung 52.2 in den Mikroprozessor eingegeben, um auf irgendeine herkömmliche Weise verarbeitet zu werden, um Steuersignale auf Leitung 48.1 zu ergeben, welche die Betätigung der Tastatur wiedergeben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Mikroprozessor 48, die Verstärker 50 und die Multiplexeinrichtung 52 als integrierte Schaltung od.dgl. ausgebildet, die auf der gedruckten Schaltungsplatine 26 aufgebaut ist, wie in Fig. 2 durch das Bezugszeichen 28 angedeutet ist; die Spulen 18 und 22 sind mit den beschriebenen Elektronikbauteilen durch Leiterbahnen (nicht dargestellt) auf der Platine in herkömmlicher Weise verbunden. Gewünschtenfalls werden die Eingänge 50.2 der Verstärker über einen Widerstand 54 geerdet, um einen ausgewählten Bezugsspannungspegel zur Betätigung einer Taste einzustellen, und der Mikroprozessor 48 ist geeignet zum Anlegen eines relativ geringeren Vorspannungspegels über einen Widerstand 56, wenn eine Taste zum erstenmal betätigt wird; wenn eine Taste in der betätigten Stellung gehalten wird, wird auf diese Weise einer intermittierenden Unterbrechung des Tasten-Betätigungssignals vorgebeugt. Da elektronische Einrichtungen zum Abtasten oder Adressieren der Tastaturpositionen 24 wohlbekannt sind, wird die elektronische Einrichtung 28, die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Tastaturanordnung verwendet wird, hier nicht weiter beschrieben; es wird lediglich betont, daß diese elektronische Einrichtung geeignet ist, auf Polaritätsumkehrungen der Ausgangssignale aus den Spulen 22 anzusprechen und auf diese Weise Steuerfunktionen auszuführen, die den niedergedrückten Tasten entsprechen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Steueranordnung mit einer ersten magnetischen Einrichtung, einer Einrichtung zum Anlegen eines Eingangssignair, an die erste magnetische Einrichtung, einer zweiten magnetischen Einrichtung, die angrenzend an die erste magnetische Einrichtung angeordnet ist, und mit einer Veränderungseinrichtung, die bewegbar ist zwischen einer ersten Stellung, in der die zweite magnetische Einrichtung ein Ausgangssignal einer ersten Polarität ansprechend auf die Eingabe eines Signals in die erste magnetische Einrichtung liefert, und einer zweiten Stellung, in der die zweite magnetische Einrichtung ein Ausgangssignal der entgegengesetzten Polarität ansprechend auf die Eingabe eines Signals in die erste magnetische Einrichtung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite magnetische Einrichtung relativ zu der ersten magnetischen Einrichtung derart angeordnet ist, daß als Ausgangssignal der zweiten magnetischen Einrichtung ein erstes Signal relativ geringer Amplitude und einer ersten Polarität ansprechend auf die Eingabe eines Signals in die erste magnetische Einrichtung induziert wird, wenn

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die Veränderungseinrichtung in der ersten Stellung ist, und daß die Veränderungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß in ihr ein zusätzliches Signal ansprechend auf die Eingabe eines Signals in die erste magnetische Einrichtung induziert wird, wenn die Veränderungseinrichtung sich in der zweiten Stellung befindet, mit dem Bestreben, in der zweiten magnetischen Einrichtung ein zweites Signal zu induzieren, dessen Amplitude größer als diejenige des ersten Signals ist und die entgegengesetzte Polarität aufweist, zur Umkehrung der Polarität des von der zweiten magnetischen Einrichtung gelieferten Ausgangssignals, wenn die Veränderungseinrichtung sich in der zweiten Stellung befindet.
2. Tastaturschalter mit einer ersten Spule, einer Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an die erste Spule, einer zweiten, angrenzend an die erste Spule angeordneten Spule und mit einem elektrisch leitenden Tastaturelement, das bewegbar ist zwischen einer ersten Stellung, in der die zweite Spule ein Ausgangssignal einer ersten Polarität ansprechend auf die Eingabe des elektrischen Signals in die erste Spule erzeugt, und einer zweiten Stellung, in der die zweite Spule ein Ausgangssignal der entgegengesetzten Polarität ansprechend auf die Eingabe des elektrischen Signals in die erste Spule erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spule relativ zu der ersten Spule derart angeordnet ist, daß ein erstes Steuersignal relativ geringer Amplitude und mit einer ersten Polarität als Ausgangssignal der zweiten Spule in dieser ansprechend auf die Eingabe des elektrischen Signals in die erste Spule induziert wird, wenn das elektrisch leitende Tastaturelement sich in der ersten Stellung befindet, und daß das elektrisch leitende Tastaturelement derart ausgebildet ist, daß in ihm ein zusätzliches elektrisches Signal ansprechend auf

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die Eingabe des elektrischen Signals in die erste Spule induziert wird, wenn das Tastaturelement sich in der zweiten Stellung befindet, mit dem Bestreben, ein zweites Signal in der zweiten Spule zu induzieren, dessen Amplitude größer ist als die des ersten Steuersignals und dessen Polarität entgegengesetzt ist, zur Umkehrung der Polarität des von der zweiten Spule gelieferten Steuer-Ausgangssignals, wenn das Tastaturelement sich in der zweiten Stellung befindet.
3. Tastaturschalter mit einer ersten Spule, die gestreckte Schlaufenteile aufweist, einer Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an die erste Spule, mit einer zweiten Spule, die gestreckte Schlaufenteile aufweist und angrenzend an die erste Spule über dieser und diese allgemein schneidend angeordnet ist, zur Bildung einer Tastaturposition an der Schnittstelle zwischen den Spulen, gekennzeichnet durch ein elektrisch leitendes Tastaturelement, das an der Tastaturposition bewegbar ist zwischen einer ersten Stellung in einem ausgewählten Abstand von der Schnittstelle der Spuleneinrichtung und einer zweiten Stellung in einem relativ geringeren Abstand von der Schnittstelle der Spuleneinrichtung, wobei die zweite Spule relativ zu der ersten Spule so orientiert und angeordnet ist, daß in der zweiten Spule als Ausgangssignal ein erstes Steuersignal relativ geringer Amplitude und einer ersten Polarität ansprechend auf das Eingeben des elektrischen Signals in die erste Spule magnetisch induziert wird, wenn das Tastaturelement in der ersten Stellung ist, und wobeiein zusätzliches elektrisches Signal in dem Tastaturelement ansprechend auf die Eingabe des elektrischen Signals in die erste Spule induziert wird, wenn das Tastaturelement sich in der zweiten Stellung befindet, mit dem Bestreben, in der zweiten Spule ein zweites Signal magnetisch zu induzieren, das eine

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größere Amplitude als das und die entgegengesetzte Polarität des ersten Steuersignals aufweist, zur Umkehrung der Polarität des Steuer-Ausgangssignals der zweiten Spule, wenn das Tastaturelement sich in der zweiten Stellung befindet.
4. Tastaturanordnung, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von ersten Spulen mit gestreckten Schlaufenteilen, eine Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an die ersten Spulen, eine Mehrzahl von zweiten Spulen mit gestreckten Schlaufenteilen, die angrenzend an die ersten Spulen und über diesen liegend so angeordnet sind, daß sie die ersten Spulen allgemein schneiden, zur Bildung einer Tastaturposition an der Schnittstelle jeweils einer der ersten Spulen mit einer der zweiten Spulen, jeweils mit einem elektrisch leitfähigen Tastaturelement, das jeweils an einer Tastaturposition bewegbar ist zwischen einer ersten Stellung in einem ausgewählten Abstand von der Schnittstelle der Spuleneinrichtung in der betreffenden Tastaturposition und einer zweiten Stellung in einem relativ geringeren Abstand von der Schnittstelle der Spuleneinrichtung an der Tastaturposition, wobei die zweiten Spulen in bezug auf die ersten Spulen jeweils an einer Tastaturposition so orientiert und angeordnet sind, daß ein erstes Steuersignal relativ geringe"r Amplitude und einer ersten Polarität als Ausgangssignal einer zweiten Spule ansprechend auf die Eingabe des elektrischen Eingangssignals in eine erste Spule magnetisch induziert wird, wenn das Tastaturelement an dieser Tastaturposition in der ersten Stellung ist, und daß ein zusätzliches elektrisches Signal in dem Tastaturelement ansprechend auf die Eingabe des elektrischen Eingangssignals in die erste Spule induziert wird, wenn das Tastaturelement in seiner zweiten Stellung ist, mit dem Bestreben, ein zweites Signal in der zweiten Spule magnetisch zu induzieren, das

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eine größere Amplitude als das erste Steuersignal und die entgegengesetzte Polarität aufweist, zur Umkehrung der Polarität des Steuer-Ausgangssignals der zweiten Spulen, wenn das Tastaturelement in der zweiten Stellung ist.
5. Tastaturschalter, gekennzeichnet durch eine Halterungseinrichtung, auf dieser Halterungseinrichtung montierte erste Spuleneinrichtungen, Mittel zum Erzeugen eines Eingangssignals für die ersten Spuleneinrichtungen, durch zweite Spuleneinrichtungen, die auf der Halterungseinrichtung angrenzend an die ersten Spuleneinrichtungen montiert sind, durch elektrisch leitende Tastaturelemente, die auf der Halterungseinrichtung bewegbar sind zwischen einer oberen Tastenstellung in einem ausgewählten Abstand von der Spuleneinrichtung und einer unteren Tastenstellung in einem geringeren Abstand von der Spuleneinrichtung, wobei die zweite Spuleneinrichtung relativ zu der ersten Spuleneinrichtung derart angeordnet ist, daß ein erstes Steuersignal relativ geringer Amplitude und mit einer ersten Polarität in der zweiten Spuleneinrichtung ansprechend auf das Eingangssignal in der ersten Spuleneinrichtung induziert wird, wenn das Tastaturelement in der oberen Tastenstellung ist, und wobei das Tastaturelement dazu geeignet ist, daß in ihm ein zusätzliches Signal ansprechend auf das Eingangssignal in der ersten Spuleneinrichtung induziert werden kann, wenn das Tastaturelement in der unteren Tastenstellung ist, mit dem Bestreben, ein zweites Steuersignal relativ größerer Amplitude und mit

. · der entgegengesetzten Polarität in der zweiten Spuleneinrichtung zu induzieren, so daß eine Polaritätsumkehr des von der zweiten Spuleneinrichtung erzeugten Ausgangssignals verursacht wird, und durch eine Einrichtung zum Erfassen der Polaritätsumkehr des Ausgangssignals der zweiten Spuleneinrichtung zum Anzeigen der unteren Tastenstellung des Tastaturelements.

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6. Tastatur-Schalteranordnung, gekennzeichnet durch eine Halterungseinrichtung, eine Mehrzahl von ersten Spulen mit gestreckten Schlaufenteilen, die auf der Halterungseinrichtung montiert sind, Mitteln zur Erzeugung eines elektrischen Eingangssignals für die ersten Spulen, zweiten Spulen mit gestreckten Schlaufenteilen, die auf der Halterungsteilen über den gestreckten Schlaufenteilen der ersten Spulen liegend und diese allgemein schneidend angeordnet sind, zur Bildung von Tastaturpositionen an den Schnittstellen der ersten Schlaufenteile jeder ersten Spule mit den Schlaufenteilen jeder zweiten Spule, jeweils mit einem elektrisch leitenden Tastaturelement, das an jeder Tastaturstation auf der Halterungseinrichtung bewegbar ist zwischen einer oberen Tastenstellung mit einem ausgewählten Abstand von den Spulenschlaufenteilen, die sich an der jeweiligen Tastaturposition schneiden, und einer unteren Tastenstellung in einem geringeren Abstand von den sich an dieser Tastaturstation schneidenden Schlaufenteilen, wobei die zweiten Spulen mit ihren gestreckten Schlaufenteilen an jeder Tastaturstation relativ zu den gestreckten Schlaufenteilen der ersten Spulen so orientiert und angeordnet sind, daß ein erstes Steuersignal einer relativ geringen Amplitude und mit einer ersten Polarität in der zweiten Spule an der Tastaturst?_ttion ansprechend auf das elektrische Eingangssignal in der ersten Spule dieser Tastaturposition magnetisch induziert wird, wenn das Tastaturelement an dieser Tastaturposition sich in der oberen Tastenstellung befindet, und wobei die Tastaturelemente der Tastaturpositionen jeweils so ausgebildet sind, daß in ihnen ein zusätzliches elektrisches Signal ansprechend auf das elektrische Eingangssignal in der ersten Spule der jeweiligen Tastaturposition induziert wird, wenn das Tastaturelement sich in der unteren Tastenstellung befindet, zum magnetischen Induzieren eines zweiten Steuersignals relativ größerer Amplitude und mit entgegengesetzter Polarität in der zweiten Spule der jeweili-

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gen Tastaturposition, zur Erzeugung einer PolaritMtsumkehrung des Ausgangssignals der zweiten Spule der
jeweiligen Tastaturposition, und durch Mittel zum Erfassen der Polaritätsumkehrung der Ausgangsignale der zweiten Spulen an ausgewählten Tastaturpositionen zur Anzeige der unteren Tastenstellungen der Tastaturelemente der jeweiligen Tastaturpositionen.

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