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Anordnung zum Eingeben elektrisch erfaß
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Eingeben einer elektrisch
erfaßbaren Steuergröße, die als Stellwert einer elektronischen Auswerteschaltung
zugeführt wird. Zur Eingabe elektrischer Schaltgrößen sind verschiedene Organe bekannt.
Als einfachstes Eingabeorgan ist der mechanische Schalter zu sehen, durch den ein
elektrischer Kontakt galvanisch geöffnet oder gesehlossen wird. Damit ist entweden
ein Einschaltzustand oder ein Ausschaltzustand erreichbar.
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Sollen eine Mehrzahl von Zustandsstufen elektrisch eingegeben werden,
so kann dies über im ohmschen Widerstandswert einstellbare Schaltungselemente erfolgen.
Nach der Verbreitung der hochintegrierbaren elektrenischen digitalen Schaltungstechnik
ist es auch bekanntgeworden, Meß- und Steuergrößen durch elektronische Zählschaltungen
einzugeben und entsprechende digitale Zählwert zu speichern. Zu diesem Zweck müssen
der Zählschaltung entsprechend viele Zahlimpulse zugeführt werden und zwar je nach
Einstellwert in Aufwärtszählrichtung oder Abwärtszählrichtung. Üblicherweise
wird
dabei die Anzahl der erforderlichen Zählimpulse abgeleitet von der Zeitspanne, in
der diese Zählimpulse der Zählschaltung zugeführt werden. Durch ein weiteres Einstellkriterium
kann auch die Folgefrequenz der Zählimpulse voreingestellt werden, so z.B. durch
Zuschaltung oder Überbrückung einer Taktteilerstufe.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Anordnung bereitzustellen, mit deren IIilfe es möglich ist, elektrisch
auswertbare Steuergrößen von Irand einzugeben, wobei besonders Wert darauf telegt
wird, daß die jeweilige Steuergröße zurn einen mit einer nohen, fein dosierbaren
Genauigkeit und zum anderen insbesondere bei größeren Einstellwertveränderungen
möglichst schnell eingegeben werden können.
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Eine Anordnung, welche diesen Anforderungen entspricht, ist erfindungsgemäß
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Eingabeorgan ein Druckschalter
mit einer durch ansteigende Druckkraft den chmschen Widerstandswert vergrößernden
Schicht und eine den jeweils in der Schicht auftretenden Widerstandswert in Zählimpulswertfolgen
umwandelnde Schaltstufe angeordnet ist, und dal3 die Zählimpulswertfolgen einer
die Stellgröße als Zäjilwert bereitstellenden Zählschaltung zugeführt sind.
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Eine nach diesen erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestaltete Anordnung
zeichnet sich dadurch aus, daß zur Eingabe von Einstellwerten in eine elektronische
Schaltungseinrichtung ec lediglich erforderlich ist, den jeweiligen Einstellwert
durch Drückern eines Druckschalters zu erzeugen und zwar nunmehr in Abhängigkeit
von der Betätigungsdauer einerseits und von dem ausgeübten Betätigungsdruck andererseits.
Bei hohem Betätigungsdruck
auf das Eingabe organ wird in der durch
unterschiedliche Druckkraft den ohmschen Widerstandswert verändernden Schicht ein
hoher ohmscher Widerstandswert erzeugt, welcher durch die diesen Widerstandswert
auswertende Schaltstufe in Zählimpulswertfolgen mit relativ hoher Frequenz umsetzhar
ist. Somit sind bei hohem Betätigungsdruck rasch hohe Einstellwerte mit dieser Anordnung
eingebbar. Um die erforderliche Einstellgenauigkeit zu erzielen, bietet die erfindungsgemäße
Auerdnung insoweit die Voraussetzung, daß bei niedriner auf das Einstellorgan auszuübenden
Druckkraft der ohmsche Widerstandswert in der Kontaktschiclit relativ niedrig ist,
so daß die Schaltstufe Zählimpulswertfolgen mit langsamen Taktfrequenz abgibt. Die
Einstellgenauigkeit und die Linstellgesehwindigkeit der der Schaltung zuzuführenden
Eingabewerte kann beliebig innerhalb der vorgegebenen Grenzen variiert werden, so
daß ein gleitender Übergang von hoher Einstellgeschwindigkeit zur hohen Einstellgenauigkeit
ermö'glic1t wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist einsetzbar als eingabgeorgan für
Steuerungen jeglicher Art, so auch für die Eingabe von Werten in Zählwerke, in Haushaltsgeräte
oder in Geräte der Unterhaltungstechnik, wie z.B. für die Einstallung der Lautstärke
oder die Sendcrwahl in Rundfunkgeräte oder für die Eingabe von Steuerwerten in Spielzeugen.
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Bevorzugterweise besteht die durch ansteigende Druckkraft den ohmschen
Widerstandswert vergrößernde Schicht des Druckschalters aus mit elektrisch leitenden
Partikeln durchsetzter Elastomer-Substanz. Dieses Material eignet sich in
hervorragender
Weise dazu, Druckbelastungen in Änderungen im ohmschen Widerstand umzuwandeln.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsge maße Anordnung
dadurch gekennzeichnet, daß die den erfaäten Widerstandswert in Zählimpulswertfolgen
umwandelnde Schaltstufe eine monostabile IÇippschaltung enthält, welcher über den
veränderbaren ohmschen Widerstand und ein zugeschaltetes kapazitives Schaltungselement
gleitbare Triggerlmpulse zugeführt sind.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße
Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß dein veränderlichen ohmschen Widerstand eine
in Abhängigkeit vom anliegenden Widerstandswert zähltaktverändernde Timerschaltung
nachgeschaltet ist.
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Mit Hilfe der Maßnahmen nach den bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Anordnung werden in einfacher Weise sehaitunesmaünahmen berelteoateilt, weiche den
durch den jeweilig zugeführten Ruck hervorgerufenen ohmschen Widerstandswert der
erfindungsgemäß angeordneten Schicht unmittelbar in Zählimpulswertfolgen mit entsprechender
Zähltaktfrequenz umwandeln. Diese Zählimpulswertfolgen werden für die Weiterverwertung
einer Zählschaltung zugeführt, welche den jeweils eingestellten Zählwert für eine
Weiterverarbeitung bereitstellt.
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Nach einer Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch
Oekexonzeicllnet, daß der Druckschalter als Kippdruckschalter mit zwei durch Druckkraftänderung
im ohmschen Widerstandswert veränderlichen Schichten ausgebildet ist. Dadurch wird
die Möglichkeit eröffnet, ein Eingabeorgan zum
einen für unterschiedlich
gerichtete Einstellwerte und zun anderen für unterschiedlich schnell eingebbare
Einstellwerte in betätigungsfreundlicher Betriebsweise herzustellen.
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Nach einer anderen Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Anordnung
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter zusätzlich als Drehschalter mit Umschaltekontakten
ausgebildet ist. Durch die jeweilige Drehstellung ist die Eingaberichtung der Steuergröße
in Aufwärtszählrichtung oder Abwärtszählirichtung einstellbar, während durch Druck
auf den Tastschalter die Steuergröße selbst eingegeben wird.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Anordnung
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschal ter zusätzlich zur im ohmschen Widerstandswert
veränderlichen Schicht eine herkömmliche Schaltimpulsgabeeinrichtung aufweist. Diese
herkömmliche Schaltimpulsgabeeinrich tung kann gebildet sein durch einen mechanischen
Kontakt oder beispielsweise durch eine SensoreinrichtllnD welche auf körperliche
Annäherung an den Tastschalter oder aber auf Berührung des Tastschalters anspricht.
Dadurch ist beispielsweise erreichbar, daß durch die herkömmliche Schaltimpulsgabeeinrichtung
die nachgeschaltungsanousnung erst in Gang gesetzt wird, wonach die eisentliche
Eingabe der Steuergröße durchgeführt wird.
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Anhand von Ausführungsbeispielen ist die erfindungsgemäse Anordnung
im einzelnen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 und 2 vereinfachte Ansichten eines
Kippschalters, Fig. 3 und 4 einen Druck/Drehschalter,
Fig,. 5 und
6 Schaltungsanordnungen zum Wandeln von ohmschen Widerstandswerten in Zählimpulswertfolgen
und fig. 7 eine Schaltungsanordnung zum Auswerten der eingegebenen Steuergrößen
in Verbindung mit einer Sensor/Drucktaste.
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bie Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine vereinfachte Darstellung
eines Kippschalters, dessen Betätigungs-@latine 1 um eine Achse 2 schwenkbar gelagert
ist. Unterhalb dieser Betätigungsplatine 1 ist eine Schicht 3 aus Elastomer-Sabstanz
befestigt, welche mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzt ist. Die elektrisch
leitenden Partikel bestehen aus beispielsweise Ruß, Edelmetallpulver oder Kupferpulver.
Die Durchsetzung der Elastomer-Schicht 3 mit den elektrisch leitenden Partikeln
ist derart gewählt, daß eim Aufpressen dieser Schicht 3 auf eine darunter angem@-naie
Kontaktfläche 4 bzw. 5, welche Bestandteil einer geruckten Schaltungsplatine 6 ist,
ein dem zugeführten Dreck entsprechender olmscher Widerstand hervorgerufen wird.
Jede der beiden Kontaktstellen 4 bzw. 5 ist einer Eingaberichtung zugeordnet, d.h.
daß beispielsweise bei Überbrückung der Kon-@aktstelle kS ein aufsteigender Eingabewert
und bei Beeinflussung der Kontaktstelle 5 ein entgegengesetzt gerichteter Eingabewert
mit druckabhängiger Einstellgröße eingegeben wire.
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nie Figur 2 zeigt die Ausgestaltung der Kontakte 4, 5 auf der gedruckten
Schaltungsplatte 6.
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In Figur 3 ist ein Druck/Drehkontaktschalter teilweise geschnitten
perspektivisch dargestellt. Am Fuße des Tastenstößels 7 ist die mit elektrisch leitenden
Partikeln durchsetzte
Schicht 8 aus Elastomer-Substanz angeordnet,
die bei Tastenbetätigung die auf der Grundplatte g aufgedruekten Kontaktstellen
10 überbrückt un(i zwar jc nach auftretendem Betätigungsdruck mit unterschiedlichem
ohmschen Widerstandswert. Am Umfang des Tastenstößels 7 ist ein Betätigungsnippel
angeordnet, in dessen Schwenkbereich Kontaktfederelemente 12 bzw. 15 gegenüberliegend
angeordnet sind. Diesen Kontaktfederelementen 12 bzw. 13 stehen in deren mittleren
Bereich fest angeordnetenKontaktflächen 14 bzw. 15 gegenüber. Je nach Drehstellung
des lastenschafts 7 wird eine der beiden Kontaktfedern 12 bzw. 13 gegen die zugeordnete
ortsfeste Kontaktfläche 14 bzw. 1 gedrückt. Somit kann eine Eingaberichtung für
die über die Kontaktfläche 10 und die Kontaktschicht 8 eingegebene Steuergröße erzielt
werden.
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In der Schaltungsanordnung nach Figur 5 ist der in S hängigkeit des
zugeführten Druckes veränderliche Widerstand 16 einer Timer-Schaltstufe 17 zugeordnet,
welche in Abhängigkeit des zugeführten Widerstandswertes eine Zählimpulsertfolge
an ihrem Ausgang abgibt. Diese abgegebene Zählimpulsertfolge liegt an je einem Eingang
von zwei Oder-Verknüpfungsgliedern 18 bzw. 19 an. Wahlweise über den Kontakt 20
bzw. den Kontakt 21 wird ein Steuerkriterium zugeführt, welches das zugeordnete
Oder-Verknüpfungsglied 18 bzw. 19 für die anliegende Zählimpulswertfolge durchlässig
schaltet. Die belden Ausgänge der Oder-Verknüpfungsglieder werden den Zähleingängen
eines Vorwärts-Rück'ärts-Zählers, welcher nicht dargestellt ist, zugeführt, welcher
durch die in der Timer-Schaltstufe 17 erzeugten Zählimpulswertfolgen somit entweder
in Vorwärtsrichtung oder in Rückwärtsrichtung wahlweise weitergeschal tet wird.
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In der Figur 6 ist eine ähnliche Schaltungsanordnung dargestellt,
bei er jedoch der im ohmschen Wert veränderliche Widerstand 22 zusammen mit einem
kapazitiven Schaltungselement 23 eine Trigger-Impulsgabeeinrichtung biltlet, welche
eine monostabile Kippstufe 24 ansteucrt.
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Durch unterschiedliche ohmsche Werte des Widerstands 22 werden am
Ausgang der monostabilen Kippschaltung 24 Zählimpulswertfolgen mit unterschiedlicher
Taktfrequenz zur Weiterverarbeitung bereitgestellt.
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Die Figur 7 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einer Berührungstaste,
wie sie beispielsweise in Haushaltgeräten oder in der Unterhaltungselektronik verwendet
werden können. Diese Berührungstaste 25 ist zusätzlich mit einem Druckwandler aus
mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzter Elastomer-Substanz ausgerüstet.
Beim Berühren dieser Taste 25 wird in bekannter Weise ein Schaltvorgang ausgelöst.
Beim zusätzlichen verstärkten Drücken dagegen kann auch ein veränderlicher Eingabewert
eingestellt werden. Gemäß der Schaltung wird das am Ausgang einer Auswertelegik
26 anstehende Signal invertiert und zusammen mit einem über einen Eingang 27 und
ein Oder-Verknüpfungsglied 28 zugeführtes Taktsignal zum Tnkten einer Sample &
Hold-Schaltung 23 verwendet. Der durch die Taste 25 aus dem Druckwert abgeleitete
Widerstandswert wird über die Sample & Hold-Schaltung gespeichert und an dessen
Ausgang zu Steuerzwecken bereitgehalten. Über eine Anzeige 29 ist der jeweilige
Linstellwert überprüfbar.
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7 P a t e n t a n s p r ü c h e 7 Figuren