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Eingabeeinheit für ein Displayaggregat
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(Priorität der japanischen Anmeldung Nr. 55359/83 vom 15.April 1983).
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Die Erfindung ebetrifft eine Eingabeeinheit für ein Displayaggregat
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Solche Einheiten dienen zur Darstellung von Symbolen und Ziffern in
einer Endstufe eines Rechners (Computers). Inssondere betrifft sie eine Eingabeeinheit
zur Einleitung eines Befehls odgl. durch Abfühlen bzw. Berühren,bei der eine Tastoberfläche
(Eingabeoberfläche) durch druckartige Berührung mittels einer Feder5 eines Griffels
odgl. beeinflußt wird.
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Es sind bereits Eingabeeinheiten bekannt, bei der ein Membranschalter
nach Art eines elektrischen Kontaktes zum Einsatz kommt; ferner optische Matrixeinheiten,
um die Koordinaten von im Lichtstrahl auftretenden Objekten abzufühlen, wobei die
Objekte zwischen der Lichtquelle und einem Fotosensor liegen; ferner eine auf Druck
reagierende Tasteinheit sowie eine auf Oberflächenwellen reagierende Tasteinheit,um
die Koordinaten des Tastfeldes in Abhängigkeit von der Lauf zeit abzufühlen, welche
die Oberflächen-Ultraschallwelle benötigt, entlang der Tastenoberfläche bis zu diesem
geometrischen Punkt zu gelangen.
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Unter der Vielzahl dieser Systeme hat diejenige mit der Elektrodenkontaktierung
den Vorteil einfacher Konstruktion und billiger Herstellung. Bei einem handelsüblichen
Gerät, welches ein mit Schaltern bestücktes Membrantastfeld nach Art eines transparenten
Kunststoffilmes aufweist, ist der letztere auf eine vorbestimmte Oberfläche aufgesprüht
und besteht aus einem Metalloxidwerkstoff, z.B. Ion203 oder
einem
Metall aus Ag (Silber) oder Pd (Palladium), so daß der Widerstandswert des Kontaktes
des Kunststoffilmes relativ groß und mechanisch zerbrechlich ist, so daß die Lebensdauer
herabgesetzt und der Produktionsausstoß verringert wird. In einer zweiten Eingabeeinheit
mit Elektrodenkontaktierung, wird die aus Kunststoffilm bestehende Membranelektrode
durch eine Membranelektrode ersetzt, bei der Metallpulverpartikelchen in einem Kunstharz
dispergiert sind. In diesem Falle ist es jedoch schwierig, die Koordinaten genau
abzufühlen dann, wenn das Metallpulver gleichmäßig im Kunstharz verteilt ist und
insbesondere ist die Membranelektrode mechanisch zerbrechlich.
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Um die vorstehenden Nachteile zu beseitigen, ist zwar bereits eine
Eingabeeinheit vorgeschlagen, bei der ein erstes, mit einer Widerstandsschicht überzogenes
Isolierblatt und ein zweites, ebenfalls mit einer Widerstandsschicht überzogenes
Isolierblatt bzw. ein leitendes Materialblatt einander gegenüber angeordnet sind
derart, daß eine Abstandsschicht aus isolierendem Werkstoff zwischen ihnen liegt;
dann werden die Koordinaten des angetasteten Punktes durch das Ab fühlen des zugehörigen
Potentials in der x- und y-Richtung durchgeführt, die dem Tastpunkt zugeordnet sind,
an welchem die jeweiligen Widerstandsschichten des ersten bzw. des zweiten Isolierblattes
oder die Widerstandsschicht des ersten Isolierblattes und die Leitschicht durch
Tastdruck in Kontaktberührung kommen, mit der Folge, daß insoweit die mechanische
Festigkeit erhöht und das Gerät zuverlässiger wird. Diese verbesserte Eingabeeinheit
soll zum System erster Art gehören, die tote Bereiche aufweist und in eine zweite
Art, die keine toten Bereiche hat. Bei einer typischen Ausführung der ersten Art
ist ein isolierendes Abstandselement, z.B. in Form eines Gitters vorhanden und liegt
zwischen der oberen und der unteren Widerstandsschicht derart, daß jede einzelne
aus einer Vielzahl von Vertiefungen, die von dem isolierten gitterartigen Abstandselement
umgeben ist, einen Tastpunkt bildet.
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Deshalb ist das Tast-Auflösungsvermögen nicht hinreichend groß, weil
die minimale Größe der Vertiefung auf etwa o,8 x o,6 mm beschränkt ist; diese Beschränkung
ergibt sich aus der Herstellungstechnik. Dann ist es nicht möglich, mit hinreichender
Genauigkeit solche Symbole, Buchstaben udgl. einzugeben, die ein Auflösungsvermögen
von etwa o,2 mm haben; hierzu gehören auch die chinesischen Buchstaben.
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Jedoch ist es hierbei bekannt, daß die Eingabeeinheit erster Art eine
einfache Konstruktion hat und leicht sowie billig hergestellt werden kann.
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Ein typisches Beispiel des Gerätes der zweiten Art der Eingabeeinheit
weist eine Gelatineschicht zwischen den oberen und unteren Widerstandsschichten
als Abstandselement auf. Eine solche Eingabeeinheit ist in der japanischen Patentanmeldung
156808/82 angegeben.
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Diese zweite Art ist relativ teuer in der Herstellung, verglichen
mit der ersten Art. Wenn ferner die Eingabeeinheit dieser zweiten Art verwendet
wird, um eine Eingabeeinheit mit einer relativ großen Eingabefläche zu schaffen,
kann der Vorteil nicht realisiert werden, daß sie keinen toten Bereich aufweist,
sofern nicht die Bitanzahl, die durch einen Analog-Digitalwandler zu verarbeiten
ist, vergrößert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile
zu vermeiden und eine Eingabeeinheit anzugeben, die befähigt ist, ohne die Herstellungskosten
der Einheit zu erhöhen, eine Auswahl zu treffen, zwischen Informationseingabe mit
hoher Genauigkeit und Informationseingabe mit üblicher Genauigkeit.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches
1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
dargestellt.
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Dementsprechend ist die Eingabeeinheit mit einem ersten Eingabeteil
versehen, um die in x-Richtung maßgebliche Spannung und die in y-Richtung maßgebliche
Spannung jeweils abzuSühlen, in Abhängigkeit von den Koordinaten der zugehörigen
Tastposition auf der ersten Eingabefläche des ersten Eingabeteiles; ferner ist ein
zweites Eingabeteil vorhanden, um die für x-Richtung maßgebliche Spannung und ferner
die für y-Richtung maßgebliche Spannung jeweils in Abhängigkeit von den zugehörigen
Koordinaten der Tastposition auf der zweiten Eingabefläche eines zweiten Eingabeteiles
abzufühlen; die erste und die zweite Eingabefläche sind so angeordnet, daß der Flächenbereich
der ersten Eingabeoberfläche größer als derjenige der zweiten Eingabeoberfläche
ist und das ferner die Dichte der Tastpositionen pro Flächeneinheit auf der ersten
Eingabefläche gröber bemessen ist,als auf der zweiten Eingabeoberfläche, wobei die
zugehörigen Tastspannungen dem ersten bzw. zweiten Eingabeteil entnommen werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf das
Eingabegerät Fig. 2 einen Schnitt in einem Teil des ersten Eingabeteiles im Gerät
gemäß Fig. 1 Fig. 3 eine Draufsicht auf ein erstes Isolierblatt in dem Gerät gemäß
Fig. 1 Fig. 4A und 4B Schnitte durch ein erstes Isolierblatt und dient zur Erläuterung
des Verfahrens zur Herstellung von kleinen Isolatorvorsprüngen
Fig.
5A bzw. SB perspektivische Teilansichten verschiedener Ausführungsformen des ersten
Isolierblattes Fig. 6 eine Draufsicht auf ein zweites Isolierblatt des Gerätes gemäß
Fig. 1 Fig. 7 einen Schnitt durch einen Teil des Eingabegerätes im Betriebszustand
Fig. 8 einen Schnitt durch einen Teil des zweiten Eingabeteiles des in Fig. 1 gezeigten
Gerätes Fig. 9 einen Schnitt durch den zweiten Eingabeteil gemäß Fig. 8 in Betriebsstellung
und Fig. 1o ein Blockschaltbild für das Eingabegerät.
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Fig. 1 zeigt eine typische Ausführung eines Eingabegerätes genannt
Schreibplatte bzw. Analog-Digitalumsetzer bzw. Tastfeld, um zwecks Digitalisierung
von Hand geschriebene Symbole, Ziffern und grafische Darstellungen einzugeben.
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Das Eingabegerät enthält einen ersten Eingabeteil A mit einer relativ
großen, tote Bereiche aufweisenden Eingabefläche, ferner ein zweites Eingabeteil
B mit einer relativ kleineren Eingabefläche, ohne tote Bereiche. Es ist eine Vertiefung
24 zur Halterung einer Feder eines Griffels odgl.
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vorhanden.
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er erste Eingabeteil A ist gemäß der Darstellung, Fig. 2 -7, wie bereits
in der japanischen Anmeldung 100118/82 vorgeschlagen, konstruiert.
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In dem Schnitt durch den ersten Eingabeteil gemäß Fig. 2 ist ein erstes
Isolierblatt von im allgemeinen Quadratform vorgesehen, bestehend aus einem Polyimidfilm
und auf die obere Fläche der Trägerschicht 1 aufgelegt; auf der oberen Fläche des
Isolierblattes 2 ist eine erste Widerstandsschicht
3 vorhanden,
die aus elektrisch leitendem Anstrich als Überzug besteht, in dem Kohlenstoff und
ein anderer elektrisch leitender Werkstoff gleichmäßig vermischt sind.
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An den gegenüberliegenden Enden der Widerstandsschicht 3 sind zwei
Anschlußleiter 4 und 4 in der in Fig. 3 gezeigten Richtung x ausgeformt. Die Anschlußleiter
4, 4 sind Elektroden bestehend aus einemleitenden dünnen Filmmaterial aus z.B. Ag
oder Cu, auf der Oberfläche der Widerstandsschicht 3. Eines der Enden der Anschlußleiter
4, 4 erstreckt sich nach außen als Anschlußklemme. Quer über die Anschlußleiter
4, 4 ist eine Spannung angelegt.
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Es ist eine Vielzahl von Vorsprüngen 5 auf der Widerstandsschicht
3 in dem Matrixmuster vorhanden. Die isolierten Vorsprünge sind in einer anhand
der Fig. 4A und 4B erläuterten Art angebracht.
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Zunächst wird eine Schicht 5a als Fotowiderstand auf der oberen Fläche
der ersten Widerstandsschicht 3 ausgeformt.
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Danach wird die Fotowiderstandsschicht 5a dem Licht über die Maske
Sb ausgesetzt. Die Maske 5b und nicht gewünschte Bereiche der Fotowiderstandsschicht
5a werden durch Ätzen beseitigt und hierbei die isolierten Vorsprünge 5 gemäß Fig.
4B beibehalten. Die Größe und die Form der isolierenden Vorsprünge kann entsprechend
gewählt werden. Jedoch ist es wünschenswert, eine zylindrecche Form gemäß Fig. 5A
oder eine Gitterform gemäß Fig. 5B herzustellen derart, daß die Vorsprünge in Fig.
5A und die Vertiefungen in Fig. 5B in dem Muster bzw. Matrix über die Widerstandsschicht
3 hinweg zu liegen kommen.
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Ein zweites Isolierblatt 6 ist über die isolierten Vorsprünge 5 gelegt.
Eine zweite Widerstandsbahn 7 ist gleichmäßig für alle über die untere Fläche des
zweiten Isolierblattes 6 angewandt. Zweite Anschlußleiter 8 und 8 befinden sich
an entgegengesetzten Enden des zweiten Isolierblattes 6 in der Richtung y gemäß
Fig. 6 derart, daß die zweiten
Anschlußleiter 8, 8 die ersten Anschlußleiter
4 und 4 kreuzen. Ein biegsamens isolierendes Schutzblatt 9 ist über die obere Fläche
des zweiten Isolierblattes 6 gelegt.
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In diesem zweiten Eingabeteil wird eine vorbestimmte Spannung quer
über die ersten Anschlußleiter 4,4, die in x-Richtung angeordnet sind, sowie quer
über die zweiten Anschlußleiter 8, 8, die in y-Richtung ausgelegt sind, gelegt,
derart, daß ein Tastsignal in der x-Richtung, erzeugt von den Anschlußleitern 4,
4, zeitlich verschoben ist zum Tastsignal in der y-Richtung, erzeugt von den Anschlußleitern
8, 8.
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Beispiel: Wenn nun der Tastpunkt P auf der oberen Fläche des isolierten
Schutzblattes 9 mit der Spitze einer Feder odgl.
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10 niedergedrückt wird, wird der Bereich unterhalb des Tastpunktes
B der zweiten Widerstandsschicht 7 nach unten in Richtung der ersten Widerstandsschicht
3 gestoßen und zwar zusammen mit den zugehörigen Bereichen des ioslierenden Schutzblattes
9 und des zweiten Isolierblattes 6. Somit ist der belastete Teil der zweiten Widerstandsschicht
7 in Kontaktberührung mit dem zugehörigen Teil der ersten Widerstands schicht 3
zwischen benachbarten vier Vorsprüngen 5, wodurch der belastete Teil der zweiten
Widerstandsschicht 7 abgestützt wird. Somit werden Spannungswerte, welche die relativen
Positionen des Tastpunktes P in der x- und y-Richtung darstellen, wechselweise von
den Anschlußleitern 4, 4 bzw. 8, 8 abgefühlt und als Tastsignale verwertet. Mit
Hilfe der Tastsignale können die Koordinaten in x- und y-Richtung des Tastpunktes
P entsprechend erkannt werden.
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Das zweite Eingabeteil gemäß Fig. 8 und 9 ist so ausgebildet, daß
es keine toten Bereiche enthält (gemäß JP-Patentanmeldung 156808/82).
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Gemäß Fig. 8, 9 wird eine Elektrode 12 an die obere Fläche einer Trägerschicht
11 angelegt. Diese Elektrode 12 besteht aus einem Stapel einer Mehrzahl von durchsichtigen
Widerstandsschichten 12b aus Indiumoxid und/oder Zinnoxid, aufgebracht auf einem
durchsichtigen Basis im 12a bestehend aus Polyester. Ein Paar von sucht dargestellten
Anschlußleitern bestehend aus Silber oder Kupfer, ist an entgegengesetzten Enden
des Stapels von Widerstandsbahnen 12b in weicher Weise wie beim ersten Eingabeteil
A vorhanden. Eine gelatinhaltige Schicht 17 aus durchsichtigem isolierendem Werkstoff
ist auf die obere Fläche der Elektrode 12 aufgetragen und zwischen der Elektrode
12 und einem Dichtelement (nicht dargestellt) abgedichtet. Die Gelatineschicht 17
ist so ausgeformt, daß der Gelbeschleuniger einer Silizium- oder Epoxydharzlösung
zugemischt ist, und auf die oberste Widerstandsschicht 12b der Elektrode 12 angewandt
und bei einer Temperatur von 70 - loo°C gelatinisiert. Die Gelatinschicht 17 ist
durchsichtig und hat eine geeignete Fluidität bzw.
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Fließfähigkeit.
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Eine zweite Elektrode 14 besteht aus einem Stapel aus einer Mehrzahl
von zweiten Widerstandsschichten 14b, angeordnet auf einem Basisfilm 14a aus Polyester
derart, daß die unterste Widerstands schicht 14b in Kontaktberührung mit der Gelatineschicht
17 durch ein Dichtelement (nicht dargestellt) ist. Ein Paar von Anschlußleitern
(nicht dargestellt) für die zweite Elektrode 14 ist an entgegengesetzten Enden des
Stapels aus Widerstandsschichten 14b angeordnet und liegt quer zu dem Paar von Anschlußleitern
der ersten Elektrode 12. Die obere Fläche der höher angeordneten zweiten Elektrode
14 ist mit einem biegsamen durchsichtigen zweiten Schutzblatt 15 versehen.
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Wenn gemäß Fig. 9 der Tastpunkt P auf der oberen Fläche des isolierenden
zweiten Schutzblattes 15 des zweiten Eingabeteiles B durch einen Griffel oder eine
Feder 1o niedergedrückt wird, wird der Bereich unterhalb des Tast-
punktes
P der Elektrode 14 nach unten in Richtung der ersten Elektrode 12 gestoßen derart,
daß die Gelatineschicht 17 unter dem belasteten Bereich der zweiten Elektrode 14
weggestoßen und eine Kontaktberührung der zweiten Elektrode 14 mit der ersten Elektrode
12 bewirkt wird.
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Somit erhält man die zwei Spannungen, die den Koordinaten des Tastpunktes
P zugeordnet sind von den jeweiligen Elektroden 12 und 145 und sie werden durch
das zugehörige Paar von Anschlußleitern der zugehörigen Elektroden 12 und 14 als
entsprechende Tastsignale entnommen.
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In diesem Fall wirkt die Gelatineschicht 17 nicht nur als Abstandselement
um das Maß des Abstandes zwischen den Elektroden 12 und 14 zu bestimmen sondern
hat noch nachfolgende Funktion: Nämlich tritt in der Gelatineschicht 17 ein Materialfluß
auf wenn das isolierende Schutzblatt 15 durch die Peder niedergedrückt wird, damit
die unterste zweite Widerstandsschicht 14b in Kontaktberührung mit der obersten
Widerstandsschicht 12 b kommt, während sie gleichzeitig in den Anfangszustand geht
um hierbei die unterste Schicht 14b von der obersten Widerstandsschicht 12b zu trennen,
wenn die Feder 10 vom Schutzblatt 15 abgehoben wird.
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Die Tastsignale, welche die Koordinaten des Tastpunktes P in x- und
y-Richtungen darstellen und zwar sowohl von dem ersten Eingabeteil A als auch dem
anderen Eingabeteil B werden einem gemeinsamen Analogdigitalwandler bzw. Umsetzer
20 (nachfolgend A/D-Umsetzer genannt) wie in Fig.
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1o dargestellt, zugeführt. Der A/D-Umsetzer 20 wandelt die Tastsignale
in kodierte Signale um und speist die Signale einem Umschaltprozeßkreis 21 ein mit
dem Zweck, daß kodierte Signal auf der Basis der Differenz in der Eingabeebene zwischen
den Eingabeteilen A und B, umzusetzen. Das Ausgangssignal des Umschaltprozeßkreises
21 wird in einen Einlesekreis, z.B. ein Register d.h. eine Speicherzelle 22 für
geringe digitale Datenmenge, eingespeist. Das Ausgangssignal
von
der Speicherzelle 22 ist in geeigneter Weise bearbeitet und einem Anzeige-Treiberkreis
(nicht dargestellt) einer Kathodenstrahlröhre (nicht dargestellt) zugeführt, um
nunmehr die von der Feder odgl. 1o auf der Kathodenstrahlröhre (Braunsches Rohr)
aufgezeichneten Symbole bzw. eine grafische Darstellung wiederzugeben. Der Umschaltprozeßkreis
21 wird überwacht von dem Ausgangssignal, welches von einem Umschalt-Befehlskreis
23 herrührt, der seinerseits angesprochen wird von Ausgangssignalen, die von den
Eingabeteilen A und B herrühren, und zwar in folgender Weise.
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Beispiel: Wenn die gesamte Eingabefläche des ersten Eingabeteiles
A im Verhältnis 1 : 1 der gesamten Anzeigefläche der Kathodenstrahlröhre entspricht,
und wenn nunmehr der zweite Eingabeteil B durch Druck belastet ist, welcher Vorgang
der Belastung des ersten Eingabeteiles A folgt, wird nur ein vorbestimmter Bereich
der Eingabefläche der Kathodenstrahlröhre --- welche z.B. dem Bereich an der rechten
Seite nahe zur Anzeige durch den ersten Eingabeteil A --- in Übereinstimmung gebracht
im Verhältnis 1 : 1 mit dr gesamten Eingabefläche des zweiten Eingabeteiles B. Wenn
z.B. ein entsprechend dimensionierter Buchstabe, der ein chinesischer Buchstabe
sein kann, durch den zweiten Eingabteil B eingegeben wird und zwar unmittelbar nach
Eingabe einer Ziffer oder eines Symbols durch den ersten Eingabeteil A, wird diese
Ziffer,z.B. ein chinesischer Buchstabe/Symbol, auf der rechten Seite des Anzeigeteiles
dargestellt, welche dem letzten Eingabebereich durch den ersten Eingabeteil A entspricht.
Wenn ferner der erste Eingabeteil 1 durch den Griffel bzw. Feder belastet oder rührt
wird, welche Eingabebewegung der Eingabe in den zweiten Eingabeteil B folgt, steuert
der Umschaltbefehlskreis 27 den Umschaltprozeßkreis 21 und bewirkt, daß die gesamte
Anzeigefläche der Kathodenstrahlröhre der gesamten Ringabeflstche des ersten Eingabeteiles
A entspricht.
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Wenn nunmehr in dieser Ausführungsform, nachdem der zweite Eingabeteil
B belastet worden ist, wird ein geeignetes Umschalten entsprechend zur Betätigung
des zweiten Eingabeteiles B erfolgen. In abweichender Weise, die Mittel zur Ausführung
dieser Umschaltfunktion können in einer vorgegebenen Position in dem ersten Eingabeteil
A vorgesehen sein. Eine andere Variante sieht abweichend vor, daß der Umschaltprozeß
auf der Grundlage der Eingabe eines vorbestimmten Musters zu dem ersten oder dem
zweiten Eingabeteil stattfinden kann. Perner ist die Anzahl der Bits eines Signals,
welches der A/D-Umsetzer 20 verarbeiten kann, vorzugsweise von einem Wert, welcher
hinreichend und in notwendiger Weise dem Auflösungsvermögen des ersten Eingabeteiles
A entspricht, und umso kleiner die Eingabefläche des zweiten Eingabeteiles B bemessen
ist --- im Vergleich mit der Eingabefläche des ersten Eingabeteiles A ---, um so
größer ist die Genauigkeit und das Auflösungsvermögen des zweiten Eingabeteiles
B, sogar dann, wenn der A/D-Umsetzer gemeinsam für den ersten als auch den zweiten
Eingabeteil verwendet wird.
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Aus Vorstehendem sind die Vorteile der Erfindung erkennbar: Es wird
ein relativ billigeres und effizienter arbeitendes Eingabegerät geschaffen, welches
wahlweise die Eingabeinformation, gebildet durch komplizierte Ziffern und Symbole,
mit hoher Genauigkeit und schnell einlesen kann, und ferner schnell Ziffern mit
normaler Genauigkeit einlesen kann.
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