DE4244815C2 - Tastenblockschaltung - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tastenblockschaltung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Tastenblockschaltung ist beispielsweise aus
US 4 015 254 bekannt. Die entsprechende Schaltung sieht einen
aus Widerständen gebildeten Spannungsteiler vor, der für jede
Taste eine unterschiedliche Spannung zur Verfügung stellt. Wird
eine Taste gedrückt, so wird durch die entsprechende Spannung
ein Kondensator geladen, und anschließend wird die entspre
chende Spannung einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen und in
digitaler Form einem Computer zur Auswertung zugeführt.
Typischerweise werden in Funktelefonen zwei verschiedene Arten
von Tastenblöcken verwendet. Bei Tastenblöcken der ersten Art
sind die Tasten direkt an der Schaltungsplatine im Innern des
Funktelefons befestigt. Bei Tastenblöcken der zweiten Art ist
der Tastenblock eine von der Schaltungsplatine getrennte Ein
heit, die im Innern des Funktelefons enthalten ist. Der Tasten
block und die Schaltungsplatine sind über Drähte miteinander
verbunden.
Die Tastenblockschaltung wird benötigt, um in einem Tastenblock
die Aktivierung von einer oder mehreren Tasten zu ermitteln.
Die typische Schaltung enthält ein mehrschichtiges Gitter von
Drähten. Wird eine Taste betätigt, so werden die beiden Drähte
entsprechend der Zeile und Spalte, in der sich die Taste befin
det, elektrisch geerdet. Jeder Draht wird dann abgefragt, um
eine Prüfung auf ein geerdetes Signal durchzuführen. Aus den
Resultaten kann die Steuerung dann bestimmen, welche Tasten ak
tiviert worden sind.
Da eine Reduzierung der Größe sowie eine flexiblere Gestaltung
von Funktelefonen immer wichtiger wird, gewinnt auch eine effi
ziente Raumausnutzung und die Verwendung von einzigartigen For
men immer mehr an Bedeutung. Bei Tastenblöcken der ersten Art
nimmt der Tastenblock einen relativ großen Raum auf der Schal
tungsplatine im Innern des Funktelefons ein. Seit Tastenblöcke
aber direkt mit der Schaltungsplatine kommunizieren, ist das
Hintergrundbeleuchten jeder einzelnen Taste notwendig geworden,
da keine reflektierenden Platten oder Lichtleiter verwendet
werden, wodurch die Leistungsaufnahme erhöht und das Tastenfeld
wesentlich stärker belastet wird.
Bei der zweiten Ausführungsform wird der Tastenblock von der
Schaltungsplatine im Innern des Funktelefons getrennt, mit Aus
nahme der Drähte, die eine elektrische Verbindung der Tasten
blockschaltung mit der Schaltungsplatine schaffen. Ein Tasten
block, der 24 Tasten enthält, benötigt 13 Drähte so
wie die Verdrahtung für die hintergrundbeleuchtende Schaltungs
technik. Diese zweite Art des Tastenblocks unterstützt die Hin
tergrundbeleuchtung mit reflektierenden Platten und Lichtlei
tern, was die Anzahl der LEDs verringert, die zur Hintergrund
beleuchtung eines Tastenblocks notwendig sind. Diese zweite Art
des Tastenblocks unterstützt auch die Verwendung einer neuen
Technologie, nämlich von Tinte mit Ohm′schem Widerstand, die es
erlaubt, Schaltungen auf andere Materialien als Schaltungspla
tinen aufzutragen, Materialien, also wie z. B. thermischer
Kunststoff.
Da der Markt für Funktelefone fortwährend kleiner wird und der
Gebrauch von tragbaren und privaten Telefonen ansteigt, wird
der Schutz des Funksenders vor hochfrequenter Strahlung (RFI)
und elektromagnetischer Strahlung (EMI) ein immer wichtigerer
Punkt. Es gibt zwei Quellen von EMI- und RFI-Störsignalen, die
von obengenannten Tastenblockarten ausgehen. Die erste Quelle
ist das Abfrage der Tastenblockschaltung, die das Funktelefon
in die Lage versetzt zu bestimmen, ob eine Taste betätigt wor
den ist. Die zweite Quelle kommt von den Löchern im Tasten
block, die die Abschirmung des Funksenders innerhalb des Funk
telefons verringern. In der Gestaltung des ersten Tastenblocks
sind die Löcher für die Tasten selbst vorgesehen, während in
der zweiten Gestaltungsart ein doch für den Verlauf der Drähte
vorhanden ist, welche den Tastenblock mit der Schaltungsplatine
im Innern des Funktelefons verbinden.
Obwohl die beiden oben aufgeführten Ausführungsformen der In
dustrie bis jetzt gute Dienste geleistet haben, gibt es doch
gute Gründe für die Entwicklung eines Tastenblocks, der die
Schaltungsplatine im Inneren des Funktelefons effizienter aus
nutzt, der die Menge an RFI und EMI, die von einem Funktelefon
ausgeht, reduziert und die Anzahl der Drähte verringert, die
zur Verbindung der Tastenblockschaltung und der Schaltungspla
tine im Innern des Funktelefons benötigt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ta
stenblockschaltung anzugeben, mit der es möglich ist, in einfa
cher Weise eine gedrückte Taste zu identifizieren.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1
gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden
im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Dabei zeigen die Zeichnungen im einzelnen:
Fig. 1 eine Skizze, in Explosions-Darstellung, einer Tasten
blockbaugruppe, verbunden mit einem Funktelefon.
Fig. 2 eine Tastenblockschaltung, die zur Ermittlung von Ta
stenoperationen in einem Tastenblock verwendet wird.
Fig. 3A ein Beispiel für eine Lichtleiterbaugruppe.
Fig. 3B ein zweites Beispiel für eine Lichtleiterbaugruppe.
Fig. 4 eine Lichtleiterbaugruppe, die eine Tastenblockschaltung
enthält, die auf der Oberfläche aufgebracht ist.
Eine Baugruppe eines hintergrundbeleuchteten Tastenblocks ist
in Fig. 1 gezeigt. Hier ist die Lichtleiterbaugruppe 105 mit
dem Gehäuse 107 ultraschallverschweißt. Die Lichtleiterbau
gruppe enthält auch die Tastenblockschaltung 200 die in Fig. 2
dargestellt ist. Die Schaltungsplatine 109 und die Lichtleiter
baugruppe 105 sind miteinander verbunden, wenn die sechs Stifte
113 in die sechs Stiftaufnahmeöffnungen 111 der Schaltungspla
tine 109 gesteckt werden. Der Tastenblock 103 liegt auf der
Lichtleiterbaugruppe 105, und die Einfassung 101 befestigt den
Tastenblock 103 an der Lichtleiterbaugruppe 105.
Fig. 2 zeigt die Tastenblockschaltung 200, die für dieses hinter
grundbeleuchtende Tastenblockgerät (in Fig. 1 illustriert) ver
wendet wird. Die Tastenblockschaltung 200 wird verwendet, um eine
Tastenblockoperation mit einer möglichst kleinen Anzahl vom
Drähten oder leitenden Spuren zu ermitteln. Für einen 24-iger
Tastenblock benötigt diese Schaltung weniger als die Hälfte der
Drähte, die von konventionellen Tastenblöcken hierzu benötigt
werden.
Die Tastenblockschaltung 200 besteht aus drei leitenden Drähten
oder Leiterbahnen 215, 217, 219, der erste leitende Draht
219 ist die gemeinsame Erdung, die unterhalb jeder Taste 211,
213 des Tastenblocks verläuft, die zweiten und dritten Drähte
215, 217 enthalten Widerstände 227, 229, 223, 225 zwischen je
der der Tasten 211, 213, einen Widerstand Rs 231, 237 zwischen
der Versorgungsspannung 207, 205 und den Drähten 217, 215 und
einen Strombegrenzungswiderstand 233, 235 zwischen dem A/D-Wandler
203, 201 und den Drähten 217, 215. Bei Aktivierung
einer der Tasten schließt ein Leitungsstreifen auf der Taste
die beiden Drähte auf eine gemeinsame Masse kurz, wodurch eine
Spannung am A/D-Wandler entsprechend der gegebenen Taste er
zeugt wird, wobei die Spannung sich entsprechend folgender
Gleichung ergibt:
Dabei ist VA/D die Spannung an denk Analog-Digital-Wandlern
(A/D) 201, 203, Vs ist die Ausgangsspannung für die Schaltung,
Rs ist der Widerstand 231, 237 in Serie mit Vs und Req ist die
Summe der Widerstände 229, 227, die zwischen jeder der Tasten
211, 213 in Serie geschalten sind. Zusammen bilden Vs und Rs
die Stromversorgung. Die beiden Widerstandsnetze 215, 217 sind
notwendig, um zu ermitteln, ob zwei Tasten auf einmal aktiviert
worden sind, oder in dem Fall, daß ein Widerstandsnetz aus
fällt, das andere aber funktionstüchtig bleibt. Die beiden Wi
derstandsnetze 215, 217 sind in entgegengesetzter Richtung zu
den Tasten verdrahtet, und zwar aus folgendem Grund: das
Drücken einer Taste resultiert in einer entsprechenden Spannung
am ersten A/D-Wandler 201 und einer davon unterschiedlichen
Spannung am zweiten A/D- Wandler 203. Wird eine zweite Taste
gedrückt, bevor die erste Taste losgelassen ist, so ändert sich
die Spannung an einem der beiden A/D- Wandler 201, 203, um die
zweite Taste darzustellen. Dies wird für den Fall einer über
lappenden Eingabe mit zwei Tasten während des normalen Ge
brauchs benötigt sowie auch für die Zweitastenprogrammierung
für erweiterte Funktionsmöglichkeiten in einem Funktelefon.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung kann für ein gewöhnliche
Schaltungsplatine verwendet werden, oder sie kann auf ein Kunst
stoffgehäuse oder einen Lichtleiter wie in Fig. 4 aufgetragen
werden. Der Gebrauch von aufgedruckter, leitender Tinte und
Tinte mit Ohm′schem Widerstand bringt mehr Flexibilität für die
Gestaltung eines Tastenblocks. In diesem Beispiel ist die
Schaltung auf die Lichtleiterbaugruppe 105 aufgetragen. Dies
erlaubt der Tastenblockbaugruppe mehr gestalterische Flexibili
tät und schafft zusätzlichen Raum auf der Schaltungsplatine 109
im Innern des Funkgehäuses, so daß zusätzliche Schaltungen zur
Schaltungsplatine 109 hinzugefügt werden könnten oder die Ge
samtgröße der Schaltungsplatines 109 reduziert werden könnte.
Die Tastenblockschaltung 200 ist verbunden mit der Schaltungs
platine im Innern des Funktelefongehäuses 109, und zwar unter
Verwendung der sechs Verbindungsstifte 411, die zusammen mit
den sechs Verbindungsöffnungen 111 auf der Schaltungsplatine
109 alles miteinander verbinden.
Fig. 3A zeigt eine Seitenansicht der Lichtleiterbaugruppe 105
in einem ersten Beispiel. Die Lichtleiterbaugruppe ist ein
durchsichtiges Kunststoffgehäuse mit sechs Verbindungsstiften
309. Die Rückseite, die Seite also, die dem Inhalt des Gehäuses
107 gegenüberliegt, ist mit einem EMI/RFI-Schutzschild 311
überzogen, um die Störsignale, die aus dem Funktelefon austre
ten, zu verringern. Die einzigen Löcher im EMI/RFI-Schutz
schild stammen von den sechs Verbindungsstiften 309, die in der
Lichtleiterbaugruppe eingeformt sind.
Die Verkleinerung der Löcher im EMI/RFI-Schutzschild ist sehr
wichtig, da die Anforderungen für EMI und RFI in der Zukunft
immer strenger werden. Die andere Seite des EMI/RFI-Schutz
schildes 311, das auf der Rückseite der Lichtleiterbaugruppe
105 liegt, dient als reflektierendes Material für die Vertei
lung des Lichts von den LEDs unterhalb der Tastenblockbaugruppe
103. Die Lichtleiterbaugruppe 105 enthält noch drei geformte
Sperrklinken 305, um die LEDs für die Hintergrundbeleuchtung zu
halten. Diese befinden sich in der Oberfläche der Lichtleiter
baugruppe, die die Tastenblockschaltung enthält.
Die Raste 305 erlaubt es dem Übertragungslicht der LEDs in den
Lichtleiter 105 einzufließen. Die Rückseite der Lichtleiter
baugruppe 105 enthält eingeformte Lichtreflektorrampen 301, die
helfen, das von den LEDs ausgesandte Licht gleichmäßig zu ver
teilen. Sie liegen gegenüber den Sperrklinken 305. Oberhalb und
unterhalb der Lichtleiterbaugruppe 105 befinden sich Leisten
303 für die ultraschallverschweißte Lichtleiterbaugruppe 105 im
Gehäuse des Funktelefons 107.
Fig. 3B zeigt ein zweites Beispiel der Lichtleiterbaugruppe
105. In diesem Beispiel ist die Tastenblockschaltung auf einer
gebogenen Oberfläche auf der Lichtleiterbaugruppe 105 aufgetra
gen, wobei der Krümmungsradius des Lichtleiters nicht weniger
als drei Zentimeter beträgt. Die Möglichkeiten dieser Lichtlei
terbaugruppe 105 sind identisch mit der in Fig. 3A. Wiederum
ist die Rückseite der Lichtleiterbaugruppe 105 mit einem
EMI/RFI-Schutzschild 321 überzogen, der auch als Reflektor von
der Vorderseite der Lichtleiterbaugruppe 105 dient. Die Licht
leiterbaugruppe 105 enthält auch drei geformte Rasten, um LEDs
zum Zweck der Hintergrundbeleuchtung zu halten. Die Sperrklin
ken erlauben die Übertragung des Lichts, das von den LEDs aus
gestrahlt wird, in den Lichtleiter. Dieses Beispiel enthält
auch eingeformte Lichtreflektorrampen 313, die zur Verteilung
des von den LEDs gleichmäßig auf der Rückseite des Tastenblocks
103 ausgestrahlten Lichts beitragen. Eine Leiste 317 auf den
Ober- bzw. Unterseiten der Lichtleiterbaugruppe erlaubt es dem
Lichtleiter, im Gehäuse des Funktelefons 107 ultraschallver
schweißt zu werden, wodurch die empfindliche Elektronik im In
nern des Gehäuses 107 gute Unterstützung und Wetterwiderstands
fähigkeit erhält. Diese Gestaltung bietet mehrere Vorteile im
Gegensatz zu den Standardtastenblöcken, die heute erhältlich
sind. Der für das Schaltungsplatine benötigte Raum wird redu
ziert, der EMI/RFI-Schutz wird verbessert, die Stiftanzahl wird
verringert und es ergeben sich Gestaltungsmöglichkeiten wie ge
krümmte Tastenblöcke oder irgendwelche andere Formen, die man
sich wünscht.
Claims (4)
1. Tastenblockschaltung, insbesondere zur Verwendung bei der
Tastatur eines Funktelefons
mit:
einem Tastenfeld mit einer Vielzahl von Tastenelementen;
einem elektrischen Schaltkreis, welcher unter dem Tastenfeld angeordnet ist und zur Detektion, welche der Tasten betätigt wurde, dient, dadurch gekennzeichnet, daß
der elektrische Schaltkreis (200) drei im wesentlichen nebenein ander verlaufende elektrische Pfade aufweist, von denen die beiden ersten (215, 217) jeweils eine Serienschaltung aus Widerstandsele menten (223, 225, 227, 229) enthalten und an entgegengesetzten Enden mit je einer Spannungsversorgung (205, 207) und einem dazu in Serie liegenden Wider stand (237, 231) verbunden sind, und der dritte Pfad durch einen auf ein Bezugspotential, vorzugsweise Massepotential, gebrachten Leiter (219) gebildet wird,
wobei zwischen den Widerstandselementen (223; 225, 227, 229) der beiden ersten Pfade (215, 217) Abgriffe vorgesehen sind, derart, daß bei Betätigen einer Taste die dazu örtlich korrespondierenden Abgriffe der beiden ersten Pfade (215, 217) gemeinsam mit dem dritten Pfad (219) verbunden werden und jeder der beiden ersten Pfade zwischen dem Widerstand und der Serien schaltung aus Widerstandselemente jeweils mit einer Spannungs auswerteschaltung (201, 203) verbunden ist, derart, daß bei Betätigung einer bestimmten Taste ein mit dieser Taste korrespondierendes Spannungswertepaar detektiert werden kann, durch das die be tätigte Taste identifiziert werden kann.
einem Tastenfeld mit einer Vielzahl von Tastenelementen;
einem elektrischen Schaltkreis, welcher unter dem Tastenfeld angeordnet ist und zur Detektion, welche der Tasten betätigt wurde, dient, dadurch gekennzeichnet, daß
der elektrische Schaltkreis (200) drei im wesentlichen nebenein ander verlaufende elektrische Pfade aufweist, von denen die beiden ersten (215, 217) jeweils eine Serienschaltung aus Widerstandsele menten (223, 225, 227, 229) enthalten und an entgegengesetzten Enden mit je einer Spannungsversorgung (205, 207) und einem dazu in Serie liegenden Wider stand (237, 231) verbunden sind, und der dritte Pfad durch einen auf ein Bezugspotential, vorzugsweise Massepotential, gebrachten Leiter (219) gebildet wird,
wobei zwischen den Widerstandselementen (223; 225, 227, 229) der beiden ersten Pfade (215, 217) Abgriffe vorgesehen sind, derart, daß bei Betätigen einer Taste die dazu örtlich korrespondierenden Abgriffe der beiden ersten Pfade (215, 217) gemeinsam mit dem dritten Pfad (219) verbunden werden und jeder der beiden ersten Pfade zwischen dem Widerstand und der Serien schaltung aus Widerstandselemente jeweils mit einer Spannungs auswerteschaltung (201, 203) verbunden ist, derart, daß bei Betätigung einer bestimmten Taste ein mit dieser Taste korrespondierendes Spannungswertepaar detektiert werden kann, durch das die be tätigte Taste identifiziert werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die drei elektrischen Pfade (215, 217, 219) im wesentlich parallel
zueinander verlaufen und mäanderförmig unter den Tastenelementen
des Tastenfeldes verlegt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spannungsauswerteschaltung (201, 203) jeweils einen
Analog/Digitalwandler enthält.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schaltkreis (200)
auf einem Lichtleiter (105) aufgebracht ist und durch Aufdrucken von
leitender/resistiver Tinte auf den Lichtleiter (105) gebildet wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/650,151 US5153590A (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Keypad apparatus |
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DE4244815C2 true DE4244815C2 (de) | 1997-04-10 |
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Legal Events
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