DE3604707A1 - Potentiometeranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Potentiometeranordnung mit einer Widerstandsbahn, deren Enden an eine Betriebsspannung anlegbar sind, und mit einem Abgriff, mittels dem eine be­ liebige Stelle der Widerstandsbahn mit einem Ausgangsan­ schluß verbindbar ist. Derartige Potentiometer sind als Dreh- oder Schiebepotentiometer seit Jahrzehnten handelsüb­ lich. Der Abgriff, oft als "Schleifer" bezeichnet, weil er auf der meist aus einem Kohlesubstrat bestehenden Wider­ standsbahn entlanggleitet und dabei den Kontakt herstellt, wird manuell oder motorisch betätigt, und die jeweilige Po­ sition des Schleifers ist im allgmeinen äußerlich erkennbar.

Die manuelle Einstellung erfordert einen gewissen Zei­ taufwand, insbesondere dann, wenn der Benutzer eine ganz bestimmte Abgriffsposition erreichen will. Dieser Zeitauf­ wand ist gelegentlich sehr lästig. Als Beispiel sei hier ein elektronisches Musikinstrument nach Art einer Orgel genannt, bei dem die Register durch solche Potentiometer auch während des Spiels verändert werden. Zwar kann man dann die Poten­ tiometer durch Schalterbänke ersetzen, doch erlauben diese nur eine begrenzte Zahl unterschiedlicher abgegriffener Spannungen, während Potentiometer zumindest theoretisch eine unendlich feine Einstellung ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Potentiometeranord­ nung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die eine sehr schnelle Einstellung des Abgriffs an irgendeiner be­ liebigen Stelle der Widerstandsbahn ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einem vorgegebenen Abstand über der Widerstandsbahn eine den Abgriff bildende, zu der Bahn im wesentlichen kon­ gruente Kontaktfolie angeordnet ist, die durch Fingerdruck mit der Widerstandsbahn in Berührung bringbar ist, und daß die Kontaktfolie mit dem Eingang einer Schaltungsanordnung verbunden ist, an deren Ausgangsanschluß die jeweils zuletzt am Eingang vorhandene Spannung steht.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Potentiometern wird also die abgegriffene Spannung nur für die Dauer des Fingerdrucks zur Verfügung gestellt und muß danach von der Schaltungsan­ ordnung abgespeichert werden. Hierfür kann man zum Beispiel eine sogenannte Abtast-und-Halteschaltung (sample-and-hold) verwenden; es ist jedoch bevorzugt, die Kontaktfolie mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers zu verbinden und des­ sen Ausgang in einen Random-Speicher (Schreib-Lese-Speicher) zu laden, aus dem ein der abgegriffenen Spannung äquivalen­ ter Digitalwert auslesbar ist; die Feinheit ist dabei durch die Anzahl der Stellen des Digitalwertes bestimmt. Da bei Loslassen der Kontaktfolie ohne zusätzliche Maßnahmen der Eingang des Analog-Digital-Wandlers "floaten" würde, ist es bevorzugt, die Folie über einen Arbeitswiderstand an ein definiertes Potential zu legen und mittels eines zwischen­ geschalteten Komparators einen A-D-Umsetzvorgang nur dann zu starten, wenn das Potential der Kontaktfolie von dem Klemm­ potential (z.B. Massepotential) abweicht.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Potentiometern ist der jeweils zuletzt gewählte Abgriff optisch nicht ohne weiteres erkennbar. Deshalb ist es bevorzugt, der Anordnung eine An­ zeigeeinrichtung zuzuordnen, die die jeweils zuletzt be­ rührte Stelle der Kontaktfolie kenntlich macht. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Abgriff einerseits ma­ nuell vorgenommen werden kann, andererseits aber auch auf andere Weise, etwa mittels extern zugeführter Signale, her­ gestellt werden kann. In dem oben angeführten Beispiel einer elektronischen Orgel kann z.B. der Spieler eine einmal ge­ fundene Registrierung abspeichern und immer wieder abrufen, ohne die Register-Potentiometer zu betätigen; er kann dann ohne zusätzliche Hilfsmittel während des Spiels nicht er­ kennen, welche Abgriffsspannung gerade eingestellt ist. Die zusätzlich zugeordnete Anzeigeeinrichtung gemäß der bevor­ zugten Weiterbildung der Erfindung hingegen läßt sich auch mittels der extern zugeführten Abgriffswerte ansteuern.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt, weitgehend schematisiert und nicht maß­ stabsgetreu, den Eingabe- und Anzeigeteil einer Potentiometeranordnung gemäß der Erfindung in einer Querschnittsdarstellung,

Fig. 2 ist eine Teildraufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der Potentiometeranord­ nung mit einer Mehrzahl von Eingabe-und-Anzeigeanordnungen.

Gemäß Fig. 1 ist auf einem Substrat 10 eine langge­ streckte Widerstandsbahn 12 aufgebracht. Neben ihr befindet sich eine Reihe von Lichtemissionsdioden (LED) 14. Eine mit Ausschnitten für die Widerstandsbahn und die LED versehene Distanzfolie 16 sorgt dafür, daß eine Kontaktbahn 18, auf­ getragen auf die Unterseite einer Klarsichtfolie 20 über der Widerstandsbahn, nur dann mit dieser in Kontakt gelangt, wenn die Klarsichtfolie eingedrückt wird. Die Anschlüsse der LED sind auf die Rückseite des Substrats 10 geführt.

Es versteht sich für den Fachmann von selbst, daß der mechanische Aufbau von dem beschriebenen abweichen kann. So könnten die LED auf einem Mittelstreifen angeordnet sein, während zwei parallele Widerstandsbahnen beidseits vorgese­ hen sein könnten; anstelle normaler LED könnten Chip-LED eingesetzt werden usw.

Fig. 3 zeigt die Anordnung mit der Verarbeitungsschal­ tung, wobei hier die Registereinstellung von sechzehn Re­ gistern einer elektronischen Orgel als Beispiel gewählt ist. Jeweils eine von sechzehn Eingabe-und-Anzeige-Einheiten ge­ hört zu jedem Register, und die sechzehn Einheiten - ange­ deutet als Widerstandsbahnen und Kontaktbahnen, von denen je zwei gezeichnet sind - werden im Multiplex abgetastet. Hierfür liegen die sechzehn Kontaktbahnen an den Analogein­ gängen eines Analog-Multiplexers 30, während die sechzehn zugehörigen Widerstandsbahnen mit einem Ende an einem Be­ zugspotential, z.B. Masse, und mit dem andern Ende an einer Versorgungsspannung V von z.B. 5 Volt liegen. Bei Druck auf eine Kontaktfolie wird also je nach der Stelle, an der ge­ drückt wird, eine Spannung zwischen 0 und 5 Volt an den zu­ geordneten Eingang des Multiplexers gelegt. Die Abtastung erfolgt mittels eines Taktgenerators 32 mit nachgeschaltetem 4-Bit-Zähler 34.

Der Ausgang des Multiplexers liegt an einem Arbeitswi­ derstand von z.B. 50 Ohm und einem Eingang eines Komparators 36, dessen anderer Eingang an dem Bezugspotential liegt. Solange eine Kontaktbahn keinen Kontakt mit der zugeordneten Widerstandsbahn hat, liegt sie demgemäß ebenfalls auf dem Bezugspotential, und der Komparatorausgang führt kein Steuer­ signal.

Erst wenn der Komparator eine Potentialdifferenz seiner Eingänge feststellt, gibt er ein START-Signal an einen Ana­ log-Digital-Wandler 38, der das dann anstehende analoge Ausgangssignal des Multiplexers 30 in ein 8 Bit Digital­ signal umsetzt. Die zugehörige Adresse wird von dem Zähler 34 vorgegeben, und unter Steuerung durch einen Überschreib­ befehl auf Leitung 40 werden die Ausgangsdaten des Wandlers in einen Random-Speicher 42 eingeschrieben. Sowohl die vom Zähler 34 ausgegebene Adresse als auch die aus dem RAM 42 ausgelesenen Daten werden für die interne Steuerung des Mu­ sikinstruments verwendet. Außerdem dienen sie zur Anzeige­ steuerung:

Ein mit den Adressen aus Zähler 34 angesteuerter Deco­ der 44 bewirkt eine 4-nach-16 Umsetzung und steuert einen Balkentreiber 46 an, während die Daten aus RAM 42 einen Zeilentreiber 48 ansteuern. Die Ausgänge der Treiber 46, 48 bilden eine Matrix, in deren Kreuzungspunkten die LED 14 angeschlossen sind. Im Ergebnis zeigt die LED-Reihe jeder Eingabe-und-Anzeige-Einheit den nächstliegenden Punkt zu der Stelle an, wo die Kontaktfolie berührt worden ist.

Es versteht sich, daß die nebeneinander angeordneten Einheiten alle ein gemeinsames Substrat, eine gemeinsame Distanzfolie und eine gemeinsame Klarsichtfolie aufweisen können, um die Fertigung zu vereinfachen. Der Spieler des Instruments kann dann mit einem einzigen Fingerstrich über alle Einheiten diese innerhalb kürzester Zeit einstellen.

Man erkennt auch, daß die Anzeige auch dann funktio­ niert, wenn die Daten nicht aus dem RAM 42 entnommen werden, sondern extern zugeführt werden.

Claims (11)

1. Potentiometeranordnung mit einer Widerstandsbahn, deren Enden an eine Betriebsspannung anlegbar sind, und mit einem Abgriff, mittels dem eine beliebige Stelle der Wider­ standsbahn mit einem Ausgangsanschluß verbindbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß in einem vorgegebenen Abstand über der Widerstandsbahn eine den Abgriff bildende, zu der Bahn im wesentlichen kongruente Kontaktfolie angeordnet ist, die durch Fingerdruck mit der Widerstandsbahn in Berührung bringbar ist, und daß die Kontaktfolie mit dem Eingang einer Schaltungsanordnung verbunden ist, an deren Ausgangsanschluß die jeweils zuletzt am Eingang vorhandene Spannung steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn die Form eines langgestreckten Streifens aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kontaktfolie von der Widerstandsbahn durch eine Distanzfolie festgelegt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfolie eine leitende Schicht auf einer Trä­ gerfolie umfaßt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Schaltungsanordnung bei nichtgedrückter Kontaktfolie auf einem definierten Potential liegt, das von der Schaltungsanordnung nicht als Abgriffspotential ver­ wertet wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen Analog-Digital-Wandler mit einem nachgeschalteten Random-Speicher umfaßt, aus dem ein der abgegriffenen Spannung entsprechender Digitalwert aus­ lesbar ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung für die an der Widerstandsbahn mit­ tels der Kontaktfolie abgegriffene Spannung.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Reihe von Lichtemissions­ dioden umfaßt.

9. Anordnung nach Ansprüchen 6 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem Digitalwert eine Lichtemissionsdiode zugeordnet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von im Multiplex abgetasteten Kontaktfolien mit zugeordneten Widerstandsbahnen und Anzeigeeinrichtungen.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß alle Lichtemissionsdioden in den Kreuzungspunkten einer Steuermatrix angeordnet sind, deren Zeileneingänge an die Ausgänge des Random-Speichers und deren Spalteneingänge synchron mit dem Multiplex angesteuert sind.