DE3330401A1 - Beruehrungsempfindliche schalteinrichtung - Google Patents

Description

ECA 77 841 Ks/Ri

U.S. Serial Nos. 410,485/410,547

Filed: August 23, 1982

! RCA Corporation
New York, Ν.Γ., V.St.v.A.

Berührungsempfindliche Schalteinrichtung

Die Erfindung betrifft eine, mechanisch betätigbare, berührungsempfindliche Einrichtung, die z.B. in elektronischen Spielgeräteb verwendet werden kann. :

I
Bei manchen elektronischen Spielgeräten oder Geräten zur Kommunikation mit einem Computer werden berührungsempfindliehe streifen- oder plattenförmige Elemente verwendet, die transparent sein können und über einem Bildröhrenschirm oder einem sonstigen Sicbtanzeigefeld liegen wie z.B. einer lichtemittierenden oder Flüssigkristall-Anzeige. Die.Oberfläche solcher Berührungsstreifen oder Berührungsplatten ist in mehrere gültige Berührungsbereiche (auch "Tastpunkte" genannt) unterteilt, und der Benutzer kommuniziert mit dem ' betreffenden Spielgerät oder Computer, indem er eine Kraft auf ein ausgewähltes Exemplar dieser Bereiche ausübt. Solche Einrichtungen müssen in mechanischer Hinsicht einfach sein, um geringe Kosten und hohe Zuverlässigkeit zu garantieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. 25

Die Erfindung geht aus von einer berührungsempfindlichen

Einrichtung, die das oben erwähnte Element (z.B. Berührungsstreifen oder Berührungsplatte) mit einer Mehrzahl gültiger Berührungsbereiche auf seiner Oberfläche enthält . und eine Struktur zum Stützen dieses Elementes aufweist. Erfindungsgemäß hat das Element mehrere Auflagepunkte, deren Anzahl kleiner ist als die Anzahl gültiger Berührungsbereiche. Ferner ist eine den Auflagepunkten gleiche Anzahl kraftempfindlicher Schalter vorgesehen, von denen sich «jeder zwischen dem betreffenden Auflagepunkt und der stützenden Struktur erstreckt. Jeder Schalter ist in einen Normalzustand vorgespannt (z.B. beim Fehlen einer angelegten Mindestkraft) und nimmt mindestens einen Betätigungszustand ein, wenn eine Kraft (z.B. gleich oder größer als die Mindestkraft) zwischen der Stützstruktur und dem betreffenden Auflagepunkt des Elementes ausgeübt wird. Die erwähnten Kräfte werden durch Ausübung von Betätigungskräften auf ausgewählte Exemplare der Berührungsbereiche des Elementes erzeugt. Ein Decoder spricht auf verschiedene Kombinationen von Betätigungszuständen der Schalter an, um jeweils denjenigen Berührungsbereich zu identifizieren, auf den die Betätigungskraft ausgeübt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

. ■ · .

Fig. 1-zeigt in Einζelskiζζen la bis 1d vier mögliche Zustände einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung, die einen transparenten Beruhrungsstreifen und normalerweise offene Schalter enthält;

.'

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform mit transparentem Berührungsstreifen und normalerweise geschlossenen Schaltern;

Fig. 3 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Aus-* führungsform mit transparenter Berührungsplatte und normalerweise offenen Schaltern;

• ♦ · ·

-ει Fig. 4 zeigt in auseinandergezogener Darstellung eine Ausführungsform mit Berührungsplatte und normalerweise geschlossenen Schaltern;

Fig. 5. zeigt in auseinandergezogener Darstellung eine andere Ausführungsform mit Berührungsplatte;

Fig. 5a ist eine schematische Darstellung eines der bei der Ausführungsform nach Fig. 5 verwendeten Schalter; '■ . "

Figuren 6a "bis 6i zeigen schematisch im Profil verschiedene Zustände einer mit Berührungsstreifen oder Berührungsplatte versehenen Ausführungsform, die kraftdiskriminierende Doppelschließschalter enthält;

Fig. 7 ist das Schaltbild eines typischen Decoders mit vier Eingängen, der in Verbindung mit einem Berührungrsstreif en gemäß der Fig. 6 verwendet werden kann; .

• Figuren 8a, 8b und 8c sind Tabellen zur Veranschaulichung des Betriebs eines Decoders in Verbindung mit der plattenartigen Ausführungsform nach Fig. 5;

Fig· 9 zeigt das Schema einer Schaltung für die Auswahl des mit größter Wahrscheinlichkeit korrekten Decoderausgangs bei der Bestimmung des Ortes, der Be- . rührung.

Die·Figuren 1a bis 1d zeigen im Profil einen starren langgestreckten Berührungsstreifen 10, der entlang seiner Lan- ' ge in hintereinanderliegende Berührungsbereiche unterteilt ist, nämlich einen linken Abschnitt 11, einen mittleren Abschnitt 12 und einen rechten Abschnitt 13. Der Berührungsstreifen 10 wird an seinem linken Ende durch einen normalerweise offenen einpoligen Ein/Aus-Druckschalter 14 und an seinem rechten Ende durch einen normalerweise offenen

einpoligen Ein/Aus-Druckschalter 15 gestützt. Die gültigen Berührungsbereiche (Tastpunkte) sind also in einer Linie aufeinanderfolgend zwischen den durch die Enden des Berührungsstreifens 10 gebildeten Auflagepunkten angeordnet. Die Anzahl (zwei) der Auflagepunkte ist kleiner als die Anzahl (drei) der gültigen Tastpunkte.

Der■Berührungsstreifen 10 besteht aus transparentem Material wie z.B. durchsichtigem Kunststoff, und die Stützstruktur enthält eine Stützplatte 5 (in Schnittansieht dar-. gestellt). Die Schalter 14- und 15 sind auf der Platte 5 montiert, die im Bereich zwischen den Schaltern ein !Loch hat, so daß ein darunterliegender Schirm.7 (im Profil dargestellt) durch den Berührungsstreifen und das Loch hin-

.15 durch betrachtet werden kann. In alternativer Ausführungsform kann man den Schirm 7 auch auf der Oberseite der Platte 5 anordnen und das Loch in dieser Platte fortlassen. Es ist vorteilhaft, die Schalter 14- und 15 in gedruckter Schaltungstechnik auszuführen, wobei das Substrat der gedruckten Schaltung die Platte 5 bildet. An jeweils eine Klemme der Schalter 14 und 15 wird eine Spannung, hohen Pegels (^v _Hj) gelegt, die den Binär- oder Logikwert EINS bzw. "1" darstellt. ■

Wenn der Schalter 14· durch eine, vom Benutzer auf den Berührungsstreifen 10 ausgeübte, η ach unten_; gerichtete Kraft 8 geschlossen wird, dann legt er den hohen. Spannungspegel Vgj an die Verbindungsschiene 16, um das Potential dieser Schiene vom niedrigen Pegel (Logikwert NULL bzw. "0")auf den. Logikwert EINS zu erhöhen. Wenn der Schalter 15 durch eine vom Benutzer auf den Berührungsstreifen 10 ausgeübte abwärtsgerichtete Kraft 8 geschlossen wird, dann legt er den hohen Spannungspegel Vttj an die Verbindungsschiene 17, um den Spannungspegel dieser Schiene von NULL auf EINS zu erhöhen. Die Schienen 16 und 17 sind durch jeweils einen Widerstand 18 und 19 mit einer Spannung V_L0 niedrigen Pegels verbunden, um die Potentiale der Schienen auf NULL

herunterzuziehen, wenn kein hoher Pegel EINS aus einer relativ niederohmigen Quelle durch Schließen des Schalters 14 oder 15 angelegt wird. Die Druckknöpfe der Schalter 14 und 15 können durch ein biegsames Klebemittel mit dem Berührungsstreifen 10 an den zu stützenden Stellen . . dieses Streifens verbunden sein. Falls die Schalter 14 und 15 genügendes Seitenspiel beim Schließvorgang haben, braucht das Klebemittel nicht biegsam zu sein. Ein mit zwei Eingängen versehener Decoder 20, der z.B. MD-Glieder 21, 22 und 23 und Logikinverter-24 und 25 enthält, hat Ausgangsleitungen, die den Abschnitten 11, 12 und 13 des Berührungsstreifens zugeordnet sind. Der Decoder 20 ist so ausgelegt, daß · eine EINS auf der Ausgangsleitung erscheint, die demjenigen der Abschnitte 11, 12 und 13 zugeordnet ist, auf welchen der Benutzer eine genügend starke abwärtsgerichtete Kraft ausübt.

In Fig. 1a ist der Fall dargestellt, daß auf den Berührungsstreifen 10 keine Abwärtskraft ausgeübt wird, die genügend stark zur Schließung des Schalters 14 oder 15 ist. In die- · s.em Fall führen die Schienen 16 und 17 beide den Logikwert NULL. Die UND-Glieder 21, 22 und 23 empfangen alle mindestens eine NULL von diesen Schienen. Somit sind die Ausgangssignale aller dieser Glieder auf dem Wert NULL.

25. ■ · .

Im Falle der Fig. 1b wird vom Benutzer auf den linken Abschnitt 11 des Berührungsstreifens 10 eine Abwärtskraft 8 ausgeübt, die zum Schließen des normalerweise offenen Druckschalters Ί4 ausreicht. Wenn die weitere Schwenkung des Streifens 10 gehemmt wird, muß Gleichgewicht herrschen zwischen den im Uhrzeigersinn und den gegen den Uhrzeiger-? sinn drehenden ersten Momenten um den Angriffspunkt der vom Benutzer angelegten Kraft, so daß die von den Druck-• schaltern 14 und 15 nach oben ausgeübten Reaktionskräfte zur Begegnung der vom Benutzer ausgeübten Abwärtskraft 8 in einem Verhältnis zueinander stehen müssen, das umgekehrt dem Verhältnis ihres Abstandes vom Angriffspunkt der

Abwärtskraft ist· Da der Schalter 14 einen wesentlich kleineren Abstand vom Angriffspunkt der Abwärtskraft hat, wirkt der größte Teil dieser Kraft auf den Druckknopf dieses Schalters, so daß der Schalter 14- schließt, während der Schalter 15 geöffnet bleibt. Hiermit gelangt die Schiene 16 auf den Logikwert EINS, ,während die Schiene 17 auf NULL bleibt. Diese NULL wird durch den Inverter 24 in eine EINS invertiert, und die resultierende EINS wird an einen der Eingänge' des UND-Gliedes 21 gelegt, dessen anderer Eingang die EINS von der Schiene 16 empfängt. Da nun beide Eingänge des UND-Gliedes 21 auf EINS sind, geht der Ausgang dieses Gliedes ebenfalls auf EINS, womit angezeigt wird, daß die Benutzerkraft 8 auf den linken Abschnitt 11 des Berührungsstreifens 10 ausgeübt wird.

-■"■;■

Das UND-Glied 22 empfängt EINS von der Schiene 16 und NULL . von der Schiene 17 und liefert daher NULL am Ausgang. Der Inverter 25 invertiert die EINS der Schiene 16, um eine . NULL auf den einen Eingang des UND-Gliedes 23 zu geben, dessen .anderer Eingang die NULL von der Schiene 17 empfängt-Das UND-Glied 23 liefert somit eine NULL am Ausgang.

Die Fig.'1c zeigt den Fall, daß der rechte Abschnitt 13 des Berührungsstreifens 10 vom Benutzer durch eine genügend starke Abwärtskraft 8 beaufschlagt ist, .um den normalerweise offenen Druckschalter 15 zu schließen. Durch eine Operation, die analog zu den in Verbindung mit Fig. 1b beschriebenen Vorgängen ist, ergibt sich jeweils eine NULL . an den Ausgängen der UND-Glieder 21 und' 22 und. eine EINS am Ausgang des UND-Gliedes 23.

Im Falle der Fig. ld wirkt eine Abwärtskraft 8 auf den mittleren Abschnitt 12 des Berührungsstreifens 10. Diese Kraft verteilt sich zu gleichen Teilen auf beide Schalter 14 und 15» wodurch diese Schalter geschlossen werden und auf bei«-' den Schienen 16 und 17 der Logikwert EINS erscheint. Die UND-Glieder 21 und 23 empfangen jeweils eine EINS direkt

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-ιοί von der Schiene 16 bzw. 17 und jeweils eine NULL vom Ausgang des zugeordneten Inverters 24 bzw. 25, der auf die jeweilige EINS entpricht, die er von der betreffenden Schiene 16 bzw 17 empfängt. Die UND-Glieder 21 und 23 liefern aufgrund dieser Eingangssignale jeweils eine NULL am Ausgang, während das UND-Glied 22 als Reaktion auf die von den Schienen 16 und 17 empfangenen EINS-Pegel eine EINS am Ausgang liefert.

.10 · Die Fig. 2 veranschaulicht, wie der Berührungsstreifen 10 angeordnet werden kann, wenn man für die einpoligen Ein/-Aus-Druckschalter normalerweise geschlossene Exemplare 14' und 15' anstatt der normalerweise offenen Schalter 14 und · 15 verwendet. Das Loch in der Halteplatte 5 gestattet es dem Benutzer, die Oberseite des Berührungsstreifens 10 zu berühren, um durch Ausübung einer genügenden Kr.aft auf den linken Abschnitt 11 den Schalter 14·' zu öffnen oder durch Ausübung einer genügend starken Kraft auf den rechten Abschnitt 13 den Schalter 15' zu öffnen oder durch Ausübung

20· einer genügend starken Kraft auf den mittleren Abschnitt 12 beide Schalter zu öffnen. Bei dieser Ausführungsform verbinden die Widerstände 18 und 19 die Schienen 16 und mit einem. EINS-Versorgungspotential anstatt mit dem NULL-, Potential, und die Schalter 14' und 15' legen in ihrer normalerweise geschlossenen Position die Schienen 16 und 17 im Kurzschluß an das NULL-Versorgungspotential.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anordnungen mit " transparentem Berührungsstreifen antworten auf die Berührung eines von drei verschiedenen Bereichen mit jeweils einem gesonderten Ausgangszustand, obwohl nur zwei Druckschalter verwendet werden. In der beschriebenen Anordnung behindert kein Schalter die Sicht durch den Berührungsstreifen auf einen Bildschirm.

Bei einer Anordnung mit Berübrungsplatte ist das Element, welches die Berührungsbereiche (Tastpunkte) auf seiner

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Oberfläche hat, rechteckig (anstatt langgestreckt wie bei den Anordnungen nach den Figuren 1 und 2). V/ie es weiter unten in Verbindung mit Fig. 3 ausgeführt wird, laßt sich die Erfindung auch zur Identifizierung von Tastpunkten anwenden, die auf ein .er" solchen rechteckigen Berührungsplatte in Reihen und Spalten parallel zu ihrer Oberfläche angeordnet sind. In diesem Fall erlaubt die Erfindung eine noch größere Einsparung in der Anzahl der Druckschalter pro gültigem Tastpunkt als bei der vorstehend beschriebenen streifenförmigen Anordnung. Wie noch zu erläutern ist, können bei der plattenförmigen Anordnung vier Druckschalter in Verbindung mit einer passenden Logikschaltung verwendet werden, um neun verschiedene Ausgangszustände beim Drücken neun verschiedener Tastpunkte

Ί5 zu ermöglichen, die in einer Matrix aus drei Reihen und drei Spalten angeordnet sind. Dieser Typ einer Einrichtung . mit transparenter Tastplatte ist geeignet für Computer-Terminals, um es dem Operator zu erlauben, eine Auswahl aus neun Alternativen zu treffen, die ihm vom Computer auf einer Sichtanzeige wie beispielsweise einer zeichendarstellenden· Kathodenstrahlröhre angeboten werden. Eine Einrichtung dieses Typs eignet sich auch z.B. als Kommunikation sgerät in einem elektronischen Zeichentreffspiel (^llTic-Tac-Toe"-Spiel), bei welchem unter der Einrichtung

ein Flüssigkristall-Anzeigefeld liegt.· . ·

Die Fig. 3 zeigt in auseinandergezogener Darstellung, wie · eine rechteckige transparente Berührungsplatte 30 mit einer darauf befindlichen Matrix gültiger Tastpunkte 31 bis

3Q -39 als Auflage über einem entsprechend rechteckigen Schirm 40 (z.B. einem Flüssigkristall-Anzeigefeld zur Darstellung der Kreise und Kreuze des erwähnten Zeichentreffspiels) verwendet werden kann. Eine Anzahl normalerweise offener einpoliger Ein/Aus-Druckschalter 41 bis 44 stützt die Ecken der rechteckigen Berührungsplatte 30, wobei die Druckknopfθ der Schalter mittels eines flexiblen Klebstoffs an der Platte angeklebt sind. Die Schalter 41 bis 44 sitzen auf einem

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tilt «1 » · »·

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Halter 45, der den Schirm 40 umgibt. Die gültigen Tastpunkte sind in Reihen und Spalten angeordnet. So bilden beispielsweise die Tastpunkte 31» 32 und 33 eine Reihe und die Tastpunkte 3"I₁ 34 und 37 eine Spalte. Die Reihen erstrecken sich parallel zur Länge der Platte 30» während die Spalten parallel zur Breite der Platte 30 liegen. Bei dieser Anordnung erstrecken sich die Reihen in Richtungen parallel zu den Verbindungslinien zwischen den Schaltern 41, 42 und zwischen den Schaltern 43,-44, während sich die Spalten parallel zu den Verbindungslinien zwischen den Schaltern 41, 43 und zwischen den Schaltern 42, 44 erstrecken. Die Schalterpaare 41, 42 und 43, 44 liegen an Paaren von Ecken, welche die Breite der Platte 39 definieren, und die Schalterpaare 41, 43 und 42, 44 liegen an Paaren von Ecken, welche die Länge der Platte 30 definieren.

In der Praxis ist es am einfachsten, für die Schalter bis 44 Exemplare zu verwenden, die für den Einsatz auf gedruckten Schaltungsplatten konstruiert sind, während man als Halter 45 die Schaltungsplatte selbst verwendet. Die Metallisierung der gedruckten Schaltungsplatte ist zur Vereinfachung der Darstellung in der Fig. 3 als räum- , lieh auseinandergezogene Verdrahtung dargestellt. Wenn die Schalter 41, 42, 43 und 44 durch eine vom Benutzer ausgeübte Kraft geschlossen werden, dann klemmen sie jeweils eine zugeordnete Schiene 46 bzw. 47. bzw. 48 bzw. auf ein Potential des Logikwertes EINS. Ansonsten werden die Schienen 46, 47, 48 und 49, die Eingangssignale an einen mit vier Eingängen versehen Decoder 50 liefern, über Jeweils einen Widerstand 51 bzw. 52 bzw. 53 bzw. 54 auf einem Potential des Logikwertes NULL gehalten.■

Der Decoder 50 ist typischerweise ein Exemplar mit vier Eingängen und sechzehn Ausgängen. Neun dieser Ausgänge werden gewöhnlich bei der hier beschriebenen Berührungsplatten-Schalteinrichtung verwendet. Ein geeigneter Deco-

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der dieses Typs ist der in GMOS-Logik ausgeführte Baustein CD4514B, der von der Solid State Division der RCA Corporation in Somerville, NJ, USA, hergestellt wird. Der Decoder ist so ausgelegt, daß er neun Ausgangsanzeigen entsprechend der nachstehenden Wahrheitstabelle liefert. Bei fehlender Berührung und im Falle ungültiger Zustände wird keine Ausgangsanzeige geliefert. In der Tabelle bedeutet das Symbol "0", daß der betreffende Schalter offen ist ("normaler" Zustand), während das Symbol senen ("betätigten")Zustand bezeichnet.

uvi ir

1" den geschlos-

Zustände der Schalter

berührter Bereich (Tastpunkt)

41	42	4-3	44	keiner
0 .	0	0	0	39
O	0	0	1	' 37 .
0	0	1	O	38
0	0	1	1	33
0	1	O	0	.36
0	1	0	1	ungültig
■0	1	1	.0	ungültig
O	1	1	1	31
1	O	O	.0	ungültig
1	■ ο.	O	1	.34
Λ	O	1	O	ungültig
1	O	1	ί	32 .
1 .	- ■ 1 ·	O	ο	ungültig
1	1	0	1	ungültig
1	1 ■	1	■ ο	35 ·
1	. 1	1	1

Die sechzehn Binärzahlen, welche das Muster der Schließzustände der Schalter darstellen, können diejenigen Zahlen sein, welche die Ausgänge eines mit sechzehn Ausgängen und. vier Eingängen versehenen Decoders 50 numerieren. Die vier Ausgänge, deren zugehörige Binärzahlen in drei Ziffernstel-

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len eine EINS enthalten, werden normalerweise nicht verwendet, ebenso die beiden Ausgänge, deren zugeordnete Binärzahlen in zwei Ziffernstellen eine EINS infolge Söhiiessens diagonal gegenüberliegender Schalter enthalten» Auch der Ausgang, dessen zugeordnete Binärzahl in allen Stellen NULL ist, wird nicht benutzt. Diese vorstehend aufgeführten sieben Ausgänge können gemäß einer ODER-Funktion verknüpft werden, um dem Benutzer durch ein hörbares, sichtbares oder fühlbares Signal anzuzeigen, daß noch keine gültige Auswahl eines Tastpunktes erfolgt ist.

Alternativ können die ungültigen Schalterzustände (insbesondere diejenigen, bei denen drei EINSen und eine NULL erzeugt werden) decodiert und mit dem lauter EINSen bringenden Zustand ODER-verknüpft werden, um das Berühren des mittleren Tastpunktes 35 anzuzeigen. Die ungültigen Zustände kommen, außer vorübergehend, niemals vor, wenn die Berührungsplatte 10 eben und starr ist. Transparente Kunststoffplatten können sich jedoch, insbesondere wenn sie re- lativ dünn sind, biegen und werfen, wodurch ein Schließen aller Schalter zugleich vereitelt werden kann. Wenn diese Gefahr besteht, sollte vorzugsweise ein alternativer Decoder-Algorithmus verwendet werden.

Die Fig. 4 zeigt, wie die Anordnung nach Fig. 3 abzuwandeln ist, wenn man für die einpoligen Ein/Aus-Druckschalter normalerweise geschlossene Schalter 41', 42', 43' und 44' anstatt der normalerweise offenen Schalter 41, 42, 43 und 44 verwendet. Die Schalter 41·, 42', 43' und 44' sind mit ihrer Rückseite an einer mit Fenster versehenen Platte 65 befestigt, die z.B. durch Stifte 61 bis 64 im Abstand vom Halteglied 65 gehalten wird. Dieser Abstand ist genügend groß, um die Schalter 41' bis 44' und die Beruhrungsplatte 10 aufzunehmen. Die Stifte 61 bis 64 können ausgebohrt und mit Innengewinde versehen sein, so daß Maschinenschrauben (nicht gezeigt) durch entsprechende Löcher in der Fensterplatte 65 in die Stifte hineingeschraubt werden können, um

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* ♦ · ft * * 4

die Pensterplatte festzuhalten. Alternativ kann die Fensterplatte 65 auch auf die Oberseiten der Stifte 61 bis aufgeklebt werden.

Statt einpoliger Ein/Aus-Druckschalter mit hochziehenden oder herunterziehenden Widerständen zur Erreichung der Logikpegel NULL und EINS können auch einpolige druckempfindliche Umschalter verwendet werden, um zwischen den Logikpegeln NULL und EINS auszuwählen. Erfindungsgemsße Berührungsplatten (wie z.B.. die Berührungsplatte nach Pig. 4) können auch Seite an Seite mit erfindungsgemäßen Berührungsstreifen (wie z.B. anhand der Pig. 1 beschrieben) oder mit anderen solchen Berührungsstreifen angeordnet werden, um eine dreispaltige Matrix gültiger Tastpunkte mit mehr als drei Reihen zu erhalten. Die Prinzipien . der Erfindung können auch in Verbindung mit Berührungsstreifen oder Berührungsplatten angewandt werden, die aus nichttransparentem Material bestehen oder nur teilweise transparent sind. ·

Es sei erwähnt, daß die oben beschriebenen Decodierungsfunktionen vorteilhafterweise auch in einem Mikrocomputer oder anderen als den dargestellten Einrichtungen durchgeführt werden können. In einem verwendeten Mikrocomputer können Maßnahmen getroffen werden, um Übergangserscheinungen der Schalterzustände zu unterdrücken. So kann gefordert werden, daß eine Berührung über eine vorbestimmte Zeitspanne andauern muß, um als gültig betrachtet zu werden. Zur Unterdrückung von Übergangserscheinungen in den Schaltzuständen können auch herkömmliche Schaltungen zum Schutz vor Kontaktprellen mit dem Decoder 20 verwendet werden, z.B. kleine Kondensatoren parallel zu den Widerständen 18, 19 oder 51, 52, 53, 54, die das Ausgangssignal des jeweiligen Schalter etwas integrieren.

Die Pig. 5 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Einrichtung, die eine Berührungsplatte mit fünfundzwanzig

gültigen Berührungsbereichen enthält. Der Aufbau der Einrichtung nach Fig. 5 ähnelt in mancher Hinsicht dem Aufbau nach Fig. 3. Während im Falle der Fig. 3 jeder dsr Schalter 4-1, 4-2, 4-3 und 44- einen einzigen Kontaktsatz enthält, der geöffnet oder geschlossen ist, verfügt Jeder. der entsprechenden Schalter 81, 82, 83 und 84 im Falle der-Fig. 5 über zwei Sätze normalerweise offener Kontakte, wie sie in Fig. 5a dargestellt sind. Ein erster Kontaktsatz 86, 87 wird geschlossen, wenn eine relativ kleine Kraft auf das Betätigungsglied 85 ausgeübt wird. Wirkt eine relativ · starke Kraft auf das Glied 85, dann werden sowohl dieser erste Kontaktsatz als auch ein zweiter Kontaktsatz 87, B6 geschlossen. Die beiden Kontaktsätze haben einen Kontakt 87 gemeinsam, wie es die Fig. 5a zeigt. Beim Schalter nach Fig. 5a wird bei leichtem Druck auf das Betätigungsglied (Druckknopf) 85 eine kleine Kraft über dieses Glied übertragen, welche eine Blattfeder 86 so weit biegt, daß die Kontakte 86-87 geschlossen werden. Ein stärkerer Druck auf das Betätigungsglied 85 schließt die Kontakte 86-87 und die Kontakte 87-88. Solche "Doppelschließschalter" werden beim Aufbau nach Fig. 5 als Schalter 82, 82, 83 und 84- verwendet, und zwar zweckmäßigerweise in gedruck-• ter Schaltungstechnik, so daß sie auf einem als gedruckte Schaltungsplatte ausgeführten Halter 80 angeordnet werden

können. ■ ■ .

Gemäß der Fig. 5 ist der Halter 80 mit einer rechteckigen Öffnung 8OA versehen, deren Ecken nahe den Orten der Schalter 81, 82, 83 und 84- liegen, damit ein Schirm (nicht dar-' gestellt) durch eine transparente Berührungsplatte 60 und die Öffnung 8OA hindurch betrachtet werden kann. Beim Aufbau nach Fig. 5 liegt dieser Schirm unterhalb der im Halter 80 befindlichen Öffnung, in einer anderen Ausführungsform kann der Halter 80 durch ein Element aus transparen- tem Material ersetzt sein, welches kein Loch wie 8OA aufweist und unter der Berührungsplatte 60 liegt. Ein solcher transparenter Halter kann mit einem Antireflexbelag ver-

sehen' sein. Falls ein Durchblick durch die Berührungsplatte nicht erforderlich ist, können diese Platte und der Halter undurchsichtig sein, und letzterer braucht keine Öffnung zu haben.
5

Die in der Pig. 5 dargestellte Berührungsplatte 6o ist in fünfundzwanzig gültige Berührungsbereiche unterteilt, die eine Matrix aus fünf Spalten und fünf Reihen bilden. Die Berührungsbereiche sind einzeln mit den Buchstaben des Alphabets (außer z) bezeichnet. Ein mit acht Eingängen versehener Decoder 70 reagiert auf den Zustand von acht Leitungen oder Schienen 61 bis 68, die durch Schließen von Kontakten in den Schaltern 81, 82, 83, 84 selektiv auf ein Potential Vtj-j- geklemmt werden, das dem Logikwert EINS entspreche. Das Schließen von Kontakten in den Schaltern wird dadurch bewirkt, daß ein Benutzer auf irgendeinen der Berührungspunkte a bis y der Berührungsplatte 60 drückt. Der Decoder 70 liefert eine Anzeige über den gewählten Berührungsbereich (d.h. denjenigen Bereich, auf den eine Kraft ausgeübt wird). Diese Anzeige erscheint auf einer von fünfundzwanzig Ausgangsleitungen, vorausgesetzt der Decoder 70 hat einen uncodierten Ausgang. Wenn die Schienen 61 bis 68 nicht durch Schließen von Kontakten in den Schaltern 81 bis 84 auf das Potential V^q- geklemmt werden, sind sie über ein jeweils damit verbundenes Exem-, ■ plat von acht Widerständen 71 bis 78 auf das Potential V-, vorgespannt, welches dem Logikwert NULL entspreche.

Die selektive Klemmung sei nun Schalter für Schalter näher betrachtet. Wenn sich der erste Kontaktsatz im Schalter 81 infolge einer relativ leichten Kraft auf seinen Druckknopf schließt, wird die Schiene 61 auf das relativ hohe Potential Vg-j- geklemmt, das dem Logikwert EINS entspricht und den Kontaktsätzen im Schalter 81 gemeinsam angelegt ist. Wenn sich der erste Kontaktsatz im Schalter 82 infolge einer .relativ kleinen Kraft auf den zugehörigen Druckknopf schließt, wird die Schiene 62 auf das relativ hohe

Potential Vg₁ geklemmt, das dem Logikwert EINS entspricht und den Kontaktsätzen des Schalters 82 gemeinsam angelegt wird. Wenn sich der erste Kontaktsatz im Schalter 85 infolge einer relativ kleinen Krafteinwirkung auf den betreffenden Druckknopf schließt, dann wird die Schiene 63 auf das hohe Potential V-- geklemmt, das dem Logikwert EINS entspricht und den Kontaktsätzen im Schalter 83 gemeinsam angelegt wird. Wenn sich der erste Kontaktsatz im Schalter 84 infolge relativ kleiner Krafteinwirkung auf den zugehörigen Druckknöpf schließt, dann wird die Schiene 64 auf das hohe Potential Vttj geklemmt, welches dem Logik-. wert EINS" entspricht und den Kontaktsätzen des Schalters 84 gemeinsam angelegt wird. Wenn sich beide Kontaktsätze im Schalter 81 infolge relativ starker Krafteinwirkung auf den zugehörigen Druckknopf schließen, werden beide Schienen 61 und 65 auf das Potential V„-. gekl.emmt. Schließen sich beide Kontaktsätze im Schalter 82 aufgrund relativ starker Krafteinwirkung auf den zugehörigen Druckknopf, dann werden die beiden Schienen 62 und 66 auf J^j geklemmt.

Wenn sich beide Kontaktsätze im Schalter 83 aufgrund relativ starker Krafteinwirkung auf den zugehörigen Druckknopf schließen, dann werden die beiden Schienen 63 und 67 auf Yjjj geklemmt. Werden schließlich beide Kontaktsätze im Schalter 84 infolge relativ starker Krafteinwirkung auf den zugehörigen Druckknopf geschlossen, dann werden die beiden Schienen 64 und 68 auf VjJ₁ geklemmt.

Es sei nun betrachtet, welche Muster von Schließzuständen der Schalter 81, 82, 83 und 84 sich ergeben, wenn auf verschiedene der. Tastpunkte a bis y auf der Berührungsplatte 60 gedrückt wird. Die Zerlegung der ausgeübten Kraft in Komponenten an den Auflagepunkten ist ein zweidimensionales Problem, welches aufgeteilt werden kann in zwei orthogonale eindimensionale Probleme der Angriffspunktzerlegung.

Die erste Dimension ist die Zerlegung in Richtung der Reihen in der rechteckigen Matrix der Tastpunkte a bis y, und die zweite Dimension ist die Zerlegung in Richtung der Spal

ten dieser Matrix. Dies reduziert das Problem der an ihren Ecken gestützten reckteckigen Berührungsplatte auf das Problem des an seinen Enden gestützen linearen Berührungsstreifens.

Die Figuren 6a bis 6i zeigen die verschiedenen Schalterschließ zustände, die sich erzielen lassen im Falle eines Berührungsstreifens 9.0, der von links nach rechts entlang seiner Länge in fünf Berührungsbereiche (Tastpunkte) 90a, 90b, 90c, 9Od und 9Oe unterteilt ist und an seinen Enden durch Doppelschließschalter 81' und 84· gestützt ist. Die verschiedenen Schließzustände ergeben sich, wenn der Benutzer eine Kraft (durch den Vektor 98 dargestellt) auf verschiedene der Bereiche 90a bis 9Oe ausübt. Die Frage, welche Kontakte sich jeweils schließen, läßt sich durch, eine Analyse gemäß den Gesetzen der klassischen Mechanik beantworten, wie sie für einen an beiden Enden gestützten Träger gelten. Nach Beendigung der durch die Krafteinwirkung. 98 des Benutzers verursachten Bewegung des Trägers ist die ausgeübte Kraft 93 (welche eine vom Gewicht des Berührungsstreifens oder der Berührungsplatte herrührende Komponente enthalten kann) gleich der Summe der entgegengerichteten Reaktionskräfte, die von den Schaltern 81', 84' auf/den Träger ausgeübt werden (und damit gleich der Summe der vom Träger auf die Schalter ausgeübten Kräfte). Nachdem die von der Benutzerkraft verursachte Schwenkbewegung des Trägers beendet ist, müssen die im Uhrzeigersinn drehenden ersten Momente gleich den gegen den Uhrzeigersinn drehenden ersten Momenten sein. Die Gleichung, welehe dieses Gleichgewicht der Momente um den Angriffspunkt der Kraft beschreibt, wird mit der das weiter oben genannte Kräftegleichgewicht beschreibenden Gleichung kreuzverknüpft, um die beiden an den Schaltern 81' und 84·' wirkenden Komponenten der ausgeübten Kraft zu ermitteln. Diese Komponenten werden dann jeweils mit den Schwellenwerten der Schalster verglichen (d.h. mit dem Wert derjenigen Kraft, bei welcher einer der Kontaktsätze schließt, und mit dem Wert

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• ·

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derjenigen Kraft, bei welcher beide Kontaktsätze schliessen), um den Zustand -jedes der Doppelschließschalter zu bestimmen.

Es sei davon ausgegangen, daß der in den verschiedenen Skizzen der Pig. 6 dargestellte Berührungsstreifen 90 (oder ein entsprechendes Element) aus transparentem Material besteht, so daß er einen Durchblick auf einen darunterliegenden Bildschirm 4-9 erlaubt, der im Profil dar-10. gestellt ist..- Die Fig. 6a zeigt den Zustand der Schalter , für den Fall, daß der Benutzer keine Kraft·auf irgendeinen der Tastpunkte ausübt.

■ Die Fig. 6b zeigt, wie durch Einwirkung einer.relativ geringen Kraft auf den linken Endbereich 90a ein Kontaktsatz im Schalter 81.' schließt. Die Fig. 6c·veranschaulicht,. wie sich bei Ausübung einer relativ starken Kraft beide Kontaktsätze im Schalter 81' schließen. In beiden Fällen, die in Fig. 6b und 6c veranschaulicht sind, bleiben beide ■ Kontaktsätze des Schalters 84- offen.

Eine auf den mittleren Bereich 90c ausgeübte Kraft verteilt sich zu gleichen Teilen auf die Betätigungsglieder · der Schalter 81' und 84-'. Falls die ausgeübte Kraft rela- ' tiv gering ist, schließt sich ein Kontaktsatz in jedem die-. ser Schalter, wie es die Fig. 6e zeigt. Ist die ausgeübte .' Kraft relativ stark, schließen sich beide Kontaktsätze in' jedem Schalter, wie es die Fig. 6f zeigt.

Bei Ausübung einer geringen Kraft auf den rechten Bereich 90e schließt sich einer der Kontaktsätze im Schalter 84-', wie es die Fig. 6h zeigt, und bei Ausübung einer starken Kraft auf den Bereich 9Oe schließen sich beide Kontaktsätze im Schalter 84', wie es die Fig. 2i zeigt. Die Kontaktsätze der Schalter 81 bleiben in beiden vorgenannten Fällen offen.

Die Fig. 6d zeigt den Zustand der Schalter, wenn die Kraft

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am Bereich. 90b zwischen dem linken Endbereich 90a und dem mittleren Bereich 90c angreift. Die angreifende Kraft wird zerlegt in eine relativ große Kraftkomponente, die auf das Betätigungsglied des Schalters 81' wirkt, und eine relativ kleine Kraftkomponente, die auf das Betätigungsglied des Schalters. 84-' wirkt. Im Schalter 81' schließen sich daher

. beide Kontaktsätze, im Schalter 84* jedoch nur ein Kontakt-

. ' satz.

Die Fig. 6g zeigt den Fall, daß die ausgeübte Kraft am Bereich 9Od zwischen dem mittleren Bereich 90c und dem rechten Endbereich 90e angreift. Die ausgeübte Kraft wird zerlegt in eine relativ schwache Komponente,.die auf das Betätigungsglied des Schalters 81-' wirkt, und eine relativ starke Komponente, die auf das Betätigungsglied des Schalters 84' wirkt. Somit werden im Schalter' 84' beide Kontaktsätze geschlossen, im Schalter 81' jedoch nur ein Kontaktsatz. .

Die in. den Figuren 6a bis -6i gezeigten Zustände sind in der nachstehenden Wahrheitstabeile I aufgelistet. In der Tabelle ist mit "^Ä-Kontakte" derjenige Kontaktsatz im betreffenden Druckschalter bezeichnet, der sich dann schließt, wenn die Betätigungskraft größer ist als ein relativ geringer Schwellenwert-. Mit " β -Kontakte" ist derjenige Kontaktsatz bezeichnet, der sich nur dann schließt, wenn die Betätigungskraft größer ist als ein relativ hoher Schwellenwert. Der geschlossene Zustand des jeweiligen Kon-. taktsatzes ist in der Tabelle mit der Binärziffer "1" und der geöffnete Zustand mit der Binärziffer "0" symbolisiert.

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TABEEiLE I

	tinker	Schalter	Rechter	Schalter
berührter Bereich	^-Kontakte	oG-Kontakte	β-Koηtakte	oC-Kon takte
kein er	0 ■	0	0	0
9Oe	0	. ο ·	0	1
unmöglich	O	0	1	0
90e	0	0	Λ	1
90a	0	1 .	0	0
90c '	0 ·	1	0	1
unmöglich	0	1	1	.0
90d	0	1	1 .	1
unmöglich	1	0	0	0
unmöglich	1 ·'	0	0	1
unmöglich	1	0	1	0
unmöglich	. 1	0	1	Λ
90a	1	1	0	0.
90b	1	1	0	Λ
unmöglich	1	1	1	0
90c	1	1	1	1

In der vorstehenden Tabelle tauchen einige "unmögliche" Zustände auf. Dies liegt daran, daß die zur Beschreibung der Kontaktzustande aufgeführten vierstelligen Binärzahlen konsekutiv fortlaufen, um sicherzustellen, daß kein Kontaktzustand fortgelassen wird. In Wirklichkeit ist es aber nicht möglich, auf einen Doppelschließschalter eine den Schwellenwert zur Schließung der φ -Kontakte übersteigende Kraft auszuüben, ohne gleichzeitig auch die zugehörigen oC -Kontakte zu schließen, die bei einem niedrigeren Schwellenwert ansprechen. Die Tabelle I kann umgeschrieben werden in die nachstehende, bequemer zu handhabende Tabelle II, in welcher die unmöglichen Zustände fortgelassen sind.

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TABELLE II

1	berührter	Linker Schalter	ß-Kontakte	- Rechter Schalter	0
	Bereich	cC-Kontakte	0	oC-Kon takt e j ß-Kontakte	0
	keiner	0	0	0	0
5	90a	1	1	0	0
		1	T	0	0
	90b	1	0	1	Λ
	90c	1	1	1	1 '
		1 ■	0	1	0
10	90c	1	0	1	1
	90e	0 ·	0	1
		0	1

Wenn man nur einen Berührungsstreifen 90 mit fünf Beruh- . rungspunkten braucht, dann läßt.sich ein einfacher Decoder mit vier Eingängen ohne weiteres so aufbauen, daß^ er fünf Leitungen abhängig von den in der Tabelle II aufgeführten Kontaktzuständen addressiert. Ein'hierfür geeigneter-Decoder 50' ist in Fig. 7 dargestellt« Das Prinzip für

den Aufbau des Decoders 50' besteht darin, für jede Zeile . der Tabelle ein UND-Glied vorzusehen und invertierte

("wahre") Eingangssignale denjenigen Eingängen der Glieder . anzulegen, die den Logikwert NULL empfangen'sollen, und .25 nicht-invertierte ("wahre") Eingangssignale denjenigen Eingängen anzulegen, die den Lokigwert EINS empfangen sollen. Der Ausgang jedes UND-Gliedes ist mit einer Ausgangsleitung verbunden und geht auf den Logikwert EINS, wenn der betreffende Berührungsbereich berührt wird, falls die Tabelle nur eine einzige Zeile als Eingangskombination im Palle der Berührung des betreffenden Bereichs angibt. Falls die Tabelle für einen berührten Bereich zwei Zeilen enthält, dann werden die Ausgänge der UND-Glieder für jede dieser beiden Eingangskombinationen in einem ODER-Glied verknüpft,

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dessen Ausgang mit der Ausgangsleitung verbunden ist und auf den Logikwert EINS geht, wenn der betreffende Berühr rungsbereich berührt wird. Es können dann herkömmliche Techniken der Logikmanipulation an der Gründlοgikschal-

5' tung angewandt werden.

Die Tabelle II kann als Grundlage für die. Aufstellung einer weiteren Wahrheitstabelle verwendet werden j die für die Ausführungsform nach Fig. 5 veranschaulicht, wie die

ΛΟ Schalter 81 bis 84- abhängig von der Kraftausübung auf die ^v Berührungsbereiche a bix y der Platte 60 betätigt werden. Diese Wahrheitstabelle ist als Tabelle III in den Figuren 8a bis 8c·abgebildet (die Tabelle III beginnt in Fig. 8a und setzt sich in den Figuren 8b und 8c fort). Zur Auflösung der vom Benutzer auf irgendeinen der Berührungsbereiche a, b, c, d, e, u, v, w, x, y ausgeübten Kraft kann diejenige der Matrixreihen (d.h. die Reihe a, b, c, d, e oder die Reihe u, v, w, x, y),welche den betroffenen Berührungsbereich enthält, als Berührungsstreifen betrachtet werden, auf den Kraft ausgeübt wird, während die.jeweils andere Reihe als Berührungsstreifen betrachtet werden kann,-auf den keine Kraft ausgeübt wird. In ähnlicher' Weise können zur Auflösung einer Kraft, die auf einen der Berührungsbereiche a, e, f, J, k, o, p, t, u, y ausgeübt wird, die Matrixspalten a, f, k, p_r u und e, j, ο, t, y

als'ein Paar von Berührungsstreifen betrachtet werden, von · denen nur einer'die Betätigungskraft empfängt. Entsprechende logisehe Gleichungen, die durch herkömmliche Reduktionsverfahren manipuliert sein können, werden in einer Form bedie

reitgestellt, mit Hilfe von 25 integrierten MD/NAND-Gliedern mit 8-Bit-breiten Eingängen realisiert werden kann. Eine Anordnung logischer Inverter oder passend verdrahteter X-ODER-Glieder wird dazu verwendet, komplementierte Eingangs variable an diejenigen Eingänge der ÜND/NAiTD-Glieder zu legen, welche solche Variablen benötigen. Alternativ kann die Decodierung auch durch programmierbare-Festwertspeicher, durch einen Mikroprozessor oder durch einen Co.m-

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puter erfolgen, mit dem die Berührungsplatte zusammenwirkt.

Die logischen Gleichungen, welche die Berührungsbereiche g, ij q und s definieren, können etwas komplexer gemacht werden, um die Zustände gemäß ODER-Funktion zu verknüpfen. In jedem dieser Fälle wird in demjenigen Schalter, der sich in der dem Berührungspunkt am nächstenliegenden Ecke befindet, die hohe Kraftschwelle überschritten, während in demjenigen Schalter, der sich am weitesten weg vom berührten Bereich befindet, nur die niedrige Kraftschwelle überschritten wird, und in den übrigen Schaltern.ergeben sich gleiche Zustände hinsichtlich der Schwellenüberschreitung. Dies erlaubt, daß auch eine Krafteinwirkung auf den Berührungsbereich, die stärker als normal ist, richtig decodiert wird. Wenn die Berünrungsplatte nicht starr, sondern biegsam ist, können stattdessen die in der Tabelle III für' die Bereiche a, e, u und y .an zweiter Stelle angegebenen Zustandskombinationen als Anzeige für einen leichten Druck auf die Bereiche g, i, q und s interpre-

.20 tiert werden. .

Der Decoder 50' nach Fig. 7 liefert als decodierte Ausgangsgröße mehrere verschiedene Werte, wenn der Benutzer .· eine Kraft auf einen Berührungebereich ausübt. Dies ist auch der Fall, wenn die Decodierung mittels eines Fest- ' wertspeicheirs, eines Mikroprozessors oder eines Computers erfolgt. Mit diesem Problem kann man fertig werden, indem man den Decoderausgang erst nach Abwarten einer Zeitspanne nach dem Anlegen der· Kraft annimmt,, wobei das Anlegen der Kraft dadurch fühlbar ist, daß der Decoderausgang das Schließen mindestens eines der Sehalterkontakte anzeigt. Ein anderer Weg zur Auswahl des höchstwahrscheinlich korrekten Decoderausgangs besteht darin, den Decoderausgang ständig abzufragen und denjenigen Ausgangszustand auszuwählen, der dem Schaltzustand mit den meisten geschlossenen Schalterkontakten entspricht. Falls der so ausgewählte Ausgangszustand des Decoders keine gültige Ausgangsgröße ist, dann

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wird die zeitlich nächstvorhergehende oder nächstnachfolgende Ausgangskombination des Decoders ausgewählt»

Die Fig. 9 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Realisierung eines solchen Auswahlprinzips für den Decoderausgang bei Verwendung des in den Figuren 6a bis 6i gezeigten Berührungsstreifens 90. Wie diese Anordnung zu erweitern ist, um in Verbindung mit dem zweidimensionalen plattenförmigen Aufbau nach Fig. 5 verwendet zu werden, läßt sich für den Durchschnittsfachmann ohne weiteres erkennen.

In der Anordnung nach Fig. 9 befindet sich eine Speicherschaltung (DatenVerriegelungsschaltung) 71', die zu einem ; Zeitpunkt vor Berührung des Berührungsstreifens zurückgesetzt worden ist, so daß alle ihre Ausgangsleitungen den Logikwert NULL liefern. Die Schaltung 71 empfängt eingangsseitig die Logikvariablen ⁰^, Po-p ⁰^gA- ^¹^" Pß4- ^von ^^eT1 unter dem Berührungsstreifen 90 liegenden Schaltern 81' und 84-' (vgl. Fig. 6). Ein Vergleicher 72' vergleicht die · durch die Variablen oCg., |3„ , °£qzl ¹^³ ^ P 84· dargestellte ^Β^~ " närzahl, die seinem Α-Eingang angelegt wird, mit der in der Schaltung 71' gespeicherten Binärzahl, die seinem B-Eingang . angelegt wird. Vergrößert sich die auf den Berührungsstreifen ausgeübte Kraft, dann wird jede der VariablencCo,,» ßa* · ^OLßiL ^un<^p84 entweder größer oder bleibt gleich, sie wird, jedochniemals kleiner. Im Binärzahlensystem werden keine Träger verwendet. So wird beim Vergleich der Binärzahlen die Anzahl der in ihnen enthaltenen ElUSen verglichen. Wenn der Α-Eingang größer ist als der B-Eingang, dann liefert der Vergleicher 72' ein Steuersignal an die Schaltung 71', um diese höheren Variablen ac_Qy] , ß_8i, oCg^, ß_eA einzuspeichern.. Wenn der Wert am B-Eingang des Vergleichers größer wird als der Wert am Α-Eingang, dann beschreibt die in der Schaltung 71' gespeicherte Zahl die größte Kraft auf dem■Berührungsstreifen. Ein Ausgangssignal A<B des Vergleichers 72' ist also ein Gültigkeitssignal, welches anzeigt, daß die Decodierung von der in der Schaltung 71' gespeicherten Zahl ausgehen sollte. - 27 -

ßAD OR/G/NAL

Λ Zweckmäßigerweise wird als Decoder 73' ein Festwertspeicher (ROK) verwendet, der Eingangssignale vom Ausgang der Schaltung 7i' empfängt und der durch das Gültigkeitssignal zur Auslesung veranlaßt wird.

Wenn die auf den Berührungsstreifen wirkende Kraft aufhört, fühlt .ein NOR-Glied 74·', daß die Variablen 0C₈₁, ß_Q^, *__m und βοΛ alle den' Logikwert NULL haben, so daß dieses Glied eine EINS liefert, um die Speicherschaltung 71^f zurückzusetzen und damit alle ihre Ausgangsleitungen auf NULL zu stellen.

. Die Punktionen der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung können auch durch Programmierung in einem Mikroprozessor realisiert werden. In diesem Fall kann bei den Decodierungsentscheidungen die Kraft berücksichtigt werden, die ein geweiliger Erzeuger auszuüben neigt und die bestimmt wird aus seiner Gültigmachung einer Reihe von Berührungs-'· bereichswählern. Es können außerdem Korrelationen von Schalterzuständen bei Änderungen der angelegten Kraft durchgeführt werden, um die Genauigkeit der Decodierungsentscheidungen zu verbessern.'

Bei den in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsfornen ist die lecodierungslogik so, daß sie auf Muster von Schließzuständen der Schalter anspricht, die sich bei Einwirkungsowohl kleinerer als auch größerer Benutzerkraft auf bestimmte. Berührungsbereiche ergeben. Es ist jedoch auch mcrlich, eine Logik zu verwenden, die auf nur eine dieser Kräftebedingungen anspricht (z.B. auf die größere Kraft). Während bei.den erwähnten Ausführungsformen normalerweise offene, kraftempfindliche Doppelschließschalter zwischen den Oberflächen der Halter und den Berührungsstreifen oder Berührungcplatten verwendet werden und in Richtung auf die erwähnten Oberflächen gedruckt werden, können, stattdessen auch normalerweise geschlossene, kraftempfendliche Doppelschließschalter verwendet werden, die zwischen den Ober-

— · ε.* - —

BAD- ORIGINAL

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flächen der Halter \and den in Bichtung auf diese Oberflächen zu drückenden Berührungsstreifen oder Berührungsplatten liegen, welche von den erwähnten Oberflächen fortgedrüekt werden indem man sie durch Löcher in den erwähnten Oberflächen berührt. Statt einpoliger Ein/Aus-Schalter können auch Umschalter verwendet werden, so daß keine hochziehenden oder herunterziehenden Widerstände notwendig sind, um alternative Logikzustände zu erhalten, wenn die Schalter nicht betätigt sind.

Leerseite

Claims (9)

1. Berührungsempfindliche Schalteinrichtung mit einem Angriff selement, das eine Oberfläche mit einer Vielzahl gültiger Berührungsbereiche enthält, und mit einer Stützvorrichtung für -das Angriff selement, dadurch gekennzeichnet,

   daß"das Angriffselement (10; 3O; 60) mehrere Auflagepunkte (2 Enden; 4 Ecken) hat, deren Anzahl kleiner ist als die Anzahl der gültigen .Berührungsbereiche (11, 12, 13; 31-39;.a-y); ·

   - · daß so viele kraftempfindliche Schalter. (15, 16;-41-44; 81-84) wie Auflagepunkte vorgesehen sind, wobei "geder Schalter in einen Normalzustand vorgespannt ist und in mindestens einen Betätigungszustand übergeht,· wenn zwischen der Stützvorrichtung (4; 45; 80) und einem zugeordneten Auflagepunkt des Angriffselementes eine Kraft wirkt, die durch Ausübung von Betätigungskräften auf einzelne Berührungsbereiche des Angriffselementes verursacht wird; . - 2 -

   daß ein Decoder (20; 50; 70) vorgesehen ist, der aus Kombinationen der Betätigungszustände der Schalter denjenigen Berührungsbereich identifiziert, auf den die Betätigungskraft ausgeübt wird.
2. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Beruhnmgsbereiche in einer Linie zwischen einem ersten und einem zweiten der Auflagepunkte angeordnet sind.
3. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffselement (10) langgestreckt ist und daß sich die Auflagepunkte an gegenüberliegenden Enden des Angriffselementes befinden.
4. 4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, '' . -

   daß das Angriffs el em ent (z.B. 30) rechteckig ist;_; daß die Berührungsbereiche in einer Matrix angeordnet sind, die Reihen (31-35) parallel zur Länge des Angriffs el em ent es und Spalten (31, 34, 37) parallel zur Breite des Angriffselementes bildet;

   daß sich die Auflagepunkte nahe den Ecken des Angriffselementes befinden;

   · daß der Decoder bei Betätigung jedes einzelnen der

   Schalter (4t, 42, 43, 44), bei Betätigung jedes eine Seite des Angriffselementes definierenden Schalterpaars (41 und 42, 43 und 44, 41 und 43, 42 und 44) und bei Betätigung aller Schalter (41 und 42 und 43 und 44) an-

   ■30 spricht, abhängig davon, in welcher Reihe und welcher

   Spalte der die Betätigungskraft empfangende Berührungsbereich liegt.
5. 5. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Decoder (z.B. 20) im Falle des Normalzustandes aller Schalter (14, 15) anspricht, um anzuzeigen, daß auf keinen der Berührungsbereiche

   BAD ORIGINAL

   — 3 —
   (11, 12, 13) eine Betätigungskraft ausgeübt wird.
6. 6.. Schalteinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
   daß jeder der Schalter (z.B. 81, 82, 83, 84) ein

   . Mehrfachschließschalter (Fig. 5a) ist, der bei Vorhandensein einer ersten Kraft am betreffenden Auflagepunkt einen ersten Betriebszustand (86-87 geschlossen) und bei Vorhandensein einer zweiten, stärkeren Kraft am betreffenden Auflagepunkt einen zweiten Betriebszustand (86-87 und 87-88 geschlossen) annimmt;

   daß der Decoder auf bestimmte Kombinationen von Normalzustand, erstem Betätigungszustand und zweitem Betätigungszustand unter ausgewählten Kombinationen der Schalter anspricht. ^:
7. 7· Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schalter (z.B. 15 in Fig. 1) ein Kontaktpaar aufweist, das im N_ormalzustand des Schalters geöffnet und im Betätigungszustand .des Schalters geschlossen ist.
8. 8. Schalteinrichtung .nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da-. durch gekennzeichnet, daß jeder Schalter (z.B. 14' in

   Fig. 2) ein Kontaktpaar aufweist, das.im Normalzustand des Schalters geschlossen und im Betätigungszustand des Schalters geöffnet ist.
9. 9. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verwendung mit einem Sichtschirm, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffseiement (10; 30; 90) transparent ist und daß der Sichtschirm (7; 45; 49) derjenigen Oberfläche (Unterseite) des Angriffselementes zugewandt liegt, welche der die gültigen Berührungsbereiche enthaltenden Oberfläche (Oberseite) abgewandt ist.

   — 4