DE4244815C2 - Tastenblockschaltung - Google Patents

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.

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.