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Die
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Steuerung der Funktionsweise
elektrischer Vorrichtungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf das Erzeugen eines Steuersignals mit den gleichen Tasten, die
normalerweise zum Erzeugen von Eingabesignalen verwendet werden.
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Die
Signale, die von einem Benutzer an eine elektrische Vorrichtung
geliefert werden, können
in zwei Gruppen unterteilt werden: die Eingabesignale bei normaler
Funktionsweise der Vorrichtung; und die Steuersignale, die die Funktionsweise
der gesamten Vorrichtung steuern oder die Funktionsweise solcher Teile
der Vorrichtung, die nicht mit der normalen Funktionsweise in Zusammenhang
stehen. Eingabesignale sind im Allgemeinen Informationssignale,
die an die Vorrichtung geleitet werden: in der Vorrichtung werden
sie beispielsweise an einen Mikroprozessor geleitet, der sie in Übereinstimmung
mit dem derzeitig laufenden Programm auswertet. Die Steuersignale
sind im Allgemeinen Anweisungssignale und haben eine höhere Priorität als Eingabesignale.
Diese müssen
sogar in Ausnahmesituationen, in denen die Vorrichtung nicht in
der vorgesehenen Weise funktioniert, erzeugt und an ihr Ziel geliefert
werden, beispielsweise in einer Situation in der die Mikroprozessoren,
die den Betrieb der Vorrichtung steuern, nicht zu der normalen Funktionsweise
zurückkehren
können
oder in der sie unendlich oft einen Befehl wiederholen. Im Folgenden
bezieht sich der Begriff "Steuersignal" auf ein Signal,
mit dessen Hilfe es Ziel ist, unverzüglich eine gewünschte Reaktion
zu erzeugen, unabhängig
vom Zustand, in dem sich die Vorrichtung oder Mikroprozessoren und
andere Diagnosekomponenten in Bezug auf die normale Funktionsweise
befinden.
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Elektrische
Vorrichtungen weisen im Allgemeinen ein Tastenfeld oder einen Tastensatz
auf, mit denen der Benutzer Eingabesignale erzeugen kann, beispielsweise
wählt er
die Anzahl von Kanälen,
die in einem Fernsehapparat angesehen werden. Ein Tastendruck führt im Allgemeinen
zu einer Veränderung
in der Spannung und diese Änderung
wird als Eingabesignal ausgewertet oder als Teil eines Eingabesignals.
Jede Taste kann beispielsweise mit einem Eingabeanschluss eines
Mikroprozessors verbunden sein, Änderungen
der Abfolge im Spannungswert am Eingabeanschluss bilden ein Eingabesignal,
das der Mikroprozessor liest und das eine Auswirkung auf die Funktionsweise
der Vorrichtung hat, auf eine Weise, die durch das Mikroprozessorprogramm
vorgegeben ist. Es ist nicht möglich,
Steuersignale auf die gleiche Weise zu erzeugen und lesen wie Eingabesignale, weil
die Steuersignale die Eingabesignale übergehen und in jeder Situation
eine Operation erzeugen. Sonst könnte
beispielsweise ein Mikroprozessor, der unendlich oft einen Befehl
wiederholt, niemals die Zeit haben, das empfangene Steuersignal
zu empfangen und auf dieses Signal zu reagieren.
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Aus
diesem Grund umfassen Vorrichtungen aus dem Stand der Technik oftmals
separate Steuertasten, die entweder direkt die gewünschte Funktion (zum
Beispiel einen Netzschalter) oder das gewünschte Steuersignal erzeugen,
das danach die gewünschte
Funktion auslöst
(zum Beispiel Neueinstellen der Vorrichtung). Diese Steuertasten
werden von einer elektrischen Schaltung begleitet, die oftmals vollständig von
der Schaltung in Bezug auf die Eingabesignale getrennt ist. Im Stand
der Technik sind die separaten Steuertasten so angelegt, dass sie
bei Bedarf erreichbar sind, jedoch ihre ungewollte Anwendung nicht
vorkommen sollte. Die Steuertasten können beispielsweise unter einem
verschiebbaren Deckel angeordnet sein, oder an der Rückseite
einer größeren Vorrichtung
und sie können
Formen und Farben unterschiedlich zu denen der Tasten zum Erzeugen
von Eingabesignalen aufweisen. Im Allgemeinen wird für jedes
Steuersignal oder jede Steuerfunktion eine separate Taste vorgesehen.
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Insbesondere
bei der Zusammenstellung von elektrischen Datenendgeräten ist
das Ziel nicht selten die Minimierung der Tastenzahl der Vorrichtung
aus Gründen,
die sowohl die Größe als auch das
Erscheinungsbild der Vorrichtung betreffen. Aus diesem Grund sind
die separaten Steuertasten keine gute Lösung und oftmals ist es nicht
einmal möglich, diese
Lösung
umzusetzen: beispielsweise kann es notwendig sein, den Netzschalter
aus Platzgründen der
Vorrichtung wegzulassen, wobei der Benutzer in Ausfallsituationen
die Vorrichtung neu einstellen muss, indem er den Stromstecker aus
dem Auslass zieht und erneut einsteckt. Des Weiteren leidet der Bedienungskomfort
der Vorrichtung, wenn alle möglichen
Steuerfunktionen ihre eigene Taste aufweisen und diese selten verwendeten
Tasten dem Benutzer die ganze Zeit über zugänglich sind.
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Patentschriften
aus dem Stand der Technik, die dafür bekannt sind, Lösungen in
Bezug auf dieses technische Feld zu offenbaren, sind die Japanische Patentschrift
JP08-006692 A, Japanische Patentschrift JP04-290111, US-Patentschrift US-A-5258748
und Japanische Patentschrift JP02-151128. Diese Veröffentlichungen
offenbaren z.B. Lösungen,
in denen der Tastendruck unterschiedliche Zeichen erzeugt, je nach
Länge der
Zeit, für
die die Taste gedrückt
bleibt. Die typische technische Durchführung solch einer Lösung umfasst
ein programmierbares Tastaturanweisungs-Auswertungsprogramm, das
so programmiert wird, dass die Zeit, die die Taste unten gehalten
wird, gemessen wird und die ermittelte Länge des Tastendrucks als bestimmtes
Merkmal festgehalten wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, eine elektrische Schaltung zu schaffen,
mit deren Hilfe Steuersignale bei Verwendung der gleichen Tasten
wie für Eingabesignale
erzeugt werden können.
Es ist vorteilhaft, dass das Erzeugen der Steuersignale die Tastenfunktion
in einer normalen Situation nicht beeinträchtigt, und dass die Schaltung
zuverlässig
arbeitet. Es ist ferner vorteilhaft, dass die Schaltung, die die
Steuersignale erzeugt, keine Veränderungen in
der Erstschaltung hervorruft, mit der die Eingabesignale bei normaler
Funktionsweise der Vorrichtung erzeugt werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit einer elektrischen Schaltung gelöst, die
Eingabesignale entsprechend der Tasten erzeugt, sobald die Tasten gedrückt werden,
wobei ein Steuersignal durch Drücken
bestimmter Tasten in einer bestimmten Abfolge in Hinsicht auf die
Erzeugung eines Steuersignals durch Drücken von mindestens einigen
dieser Tasten für
länger
als eine bestimmte Zeitschwelle erzeugt wird.
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Die
elektrische Schaltung gemäß der Erfindung,
die Tastenglieder zum Erzeugen von Eingabesignalen und zwei Unterschaltungen
umfasst, von denen die erste angeordnet ist, um die Eingabesignale
zu erzeugen, wenn die Tastenglieder gedrückt werden, ist gekennzeichnet
und wiedergeben durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs
bezüglich
der elektrischen Schaltung. Die Erfindung bezieht sich auch auf
eine elektrische Vorrichtung, deren kennzeichnende Merkmale im kennzeichnenden
Teil des entsprechenden unabhängigen
Anspruchs wiedergeben werden.
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In
der elektrischen Schaltung gemäß der Erfindung
erzeugt die erste Unterschaltung (die Basisschaltung) Eingabesignale,
wenn die Tasten gedrückt
werden und aktiviert ein Verzögerungssignal wenn
die Tasten zum Erzeugen eines Steuersignals in einer vorher festgelegten
Weise gedrückt
werden. Das Verzögerungssignal
bleibt aktiv, solange eine ausreichende vorher festgelegte Tastenzahl
heruntergedrückt
wird. Das Verzögerungssignal
ist ein Signal der zweiten Unterschaltung (die Hilfsschaltung) der
Schaltung. Diese Hilfsschaltung umfasst einen Verzögerungsblock
und einen Erzeugungsblock. Der Verzögerungsblock übermittelt
ein Erzeugungssignal an den Erzeugungsblock wenn das Verzögerungssignal,
das von dem Verzögerungsblock
empfangen wird, länger
als bis zu einer bestimmten Zeitschwelle aktiv ist. Andererseits
erzeugt der Erzeugungsblock das eigentliche Steuersignal, sobald
er das Erzeugungssignal empfangen hat.
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Die
Basisschaltung umfasst Komponenten, die in Zusammenhang mit der
Umwandlung des Tastendrucks in Eingabesignale stehen, sowie Komponenten,
die in Zusammenhang mit der Bestimmung stehen, ob die Tasten zur
Erzeugung eines Steuersignals in einer vorher festgelegten Abfolge
gedrückt werden.
Diese zuletzt genannten Komponenten können so dimensioniert sein,
dass sie die Erzeugung der eigentlichen Eingabesignale nicht beeinträchtigen.
Die Hilfsschaltung, die aufgrund des Drückens der gewünschten
Tasten in bestimmter Weise ein Steuersignal erzeugt, hat ebenfalls
keinerlei Einfluss auf die Erzeugung von Eingabesignalen, weil der Strom, der
aus der Basisschaltung in die Hilfsschaltung fließt, so gering
sein kann, dass er im Wesentlichen die Spannungswerte in der Basisschaltung nicht
beeinträchtigt.
Dem entsprechend beeinträchtigen
die Erzeugung eines Verzögerungssignals
in der Basisschaltung oder die Erzeugung eines Steuersignals in
der Hilfsschaltung die normale Verwendung der Tasten zum Erzeugen
von Eingabesignalen nicht: Das Drücken einer Taste führt immer
zur Erzeugung eines entsprechenden Eingabesignals.
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Die
Einzelheiten einer Basisschaltung werden dadurch bestimmt, welche
Tasten in welcher Abfolge zum Aktivieren eines Verzögerungssignals
gedrückt
werden sollten und welche Tasten länger nach unten gedrückt werden
müssen,
um das Verzögerungssignal
aktiviert zu halten. Andererseits bestimmt der Aufbau des Verzögerungsblocks
der Hilfsschaltung wie lange das Verzögerungssignal aktiv sein muss,
mit anderen Worten, wie lange die bestimmten Tasten gedrückt werden
müssen.
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Wenn
die Druckabfolge der Tasten ordnungsgemäß ist, aber die Tasten oder
einige davon nicht lang genug gedrückt werden, ist das Verzögerungssignal
nicht für
genügend
Zeit aktiv und der Verzögerungsblock übermittelt
kein Erzeugungssignal. Dem entsprechend wird kein Steuersignal erzeugt.
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Das
Steuersignal könnte
auch erzeugt werden, indem lediglich bestimmte Tasten in einer bestimmten
Reihenfolge hintereinander gedrückt
werden. Wenn es zwei Wege gibt, ein Steuersignal zu erzeugen, und
bei beiden die gleichen Tasten zur Erzeugung dienen, es aber auf
dem zweiten Weg ferner erforderlich ist, dass mindestens einige
der Tasten für eine
bestimmte Mindestzeit gedrückt gehalten
werden müssen,
ist die Möglichkeit,
dass der Benutzer ungewollt ein Steuersignal erzeugt größer, als
wenn eine erforderliche Mindestzeit vorgesehen ist. Bei einer erforderlichen
Mindestzeit ist es möglich,
eine geringere Anzahl von Tasten zum Erzeugen von einem Steuersignal
zu verwenden. Aus Sicht des Benutzers ist es leichter sich eine
geringere Anzahl an Tasten, von denen einige länger gedrückt werden müssen, zu merken
und bedienungsfreundlicher als eine höhere Tastenanzahl, die nacheinander
gedrückt
werden.
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Wenn
lediglich eine Taste benutzt wird, um ein Steuersignal zu erzeugen,
und dies ist ebenfalls gemäß der Erfindung,
muss die Mindestzeit ausreichend lang gewählt werden. Wenn es erforderlich
ist, dass alle Tasten, die mit dem Erzeugen eines Steuersignals
in Zusammenhang stehen, gleichzeitig nach unten gedrückt werden,
muss die Mindestzeit ebenfalls ausreichend lang ausgewählt werden.
Dies geschieht, um zu verhindern, dass bei kurzem gleichzeitigem
Drücken
aller Tasten das Erzeugen eines Steuersignals herbeigeführt werden
kann, beispielsweise wenn die Tasten durch die Handfläche gedrückt werden,
weil die Vorrichtung bewegt wird.
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Wenn
das Verzögerungssignal
in der Basisschaltung und das Steuersignal in der Hilfsschaltung ohne
jegliche Diagnosekomponenten erzeugt werden, dann liefert die Ausgabe
der Hilfsschaltung immer ein Steuersignal, wenn die Tasten in einer
vorbestimmten Weise gedrückt
werden und die Betriebsspannungen in der Vorrichtung angeschaltet
sind. Dem entsprechend kann ein Steuersignal mit einer zuverlässigen Betriebsschaltung
erzeugt werden. Wenn mehrere Steuersignale erforderlich sind, wird für jedes
Signal seine eigene Hilfsschaltung hergestellt, an die die Eingaben
der gewünschten
Tasten angeschlossen werden.
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Unten
wird die Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
und der beigefügten
Figuren näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 ein
Blockdiagramm gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung,
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3 einen
Schaltplan der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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4 eine
Hilfsschaltung zum Schaltplan aus 3, und
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5 ein
Diagramm einer elektrischen Vorrichtung, die die Schaltung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung verwendet.
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1 zeigt
das Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In
der Situation, die in der Figur dargestellt ist, hat der Benutzer die
Möglichkeit,
entweder die Erzeugung eines Eingabesignals (Operation 1) oder die
Erzeugung eines Steuersignals (Operation 2) herbeizuführen. Operation
1 kann dem Drücken
einer einzelnen Taste entsprechen und Operation 2 kann eine Druckabfolge sein,
zum Beispiel, bei der erste drei Tasten herunter gedrückt werden,
hier ist es ausreichend, wenn eine dieser Tasten für längere Zeit
unten gehalten wird.
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Die
Operation durch den Benutzer wird durch einen Pfeil 101 dargestellt.
Der Block 102 stellt eine Basisschaltung dar, die erkennt,
welche Operation von dem Benutzer ausgewählt wurde und dem entsprechend
reagiert. Wenn der Benutzer die Operation 1 wählt, gibt die Basisschaltung
ein Eingabesignal 103 aus. Wenn der Benutzer andererseits
die Operation 2 wählt,
wird das Verzögerungssignal 104 aktiviert.
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Die
Hilfsschaltung 105 umfasst zwei Unterblöcke, wobei der Verzögerungsblock 106 zum
Messen verantwortlich ist, ob die Operation 2 länger aktiv ist als durch die
Zeitschwelle festgelegt, und Block 107 zum Erzeugen des
Steuersignals dient. Wenn der Benutzer die Operation 2 wählt, wird
das Verzögerungssignal 104 aktiviert.
Es bleibt so lange aktiv, wie der Benutzer die Operation 2 ausgewählt lässt. Wenn
diese Zeit länger
ist als eine bestimmte Mindestzeit, die durch den Verzögerungsblock
festgelegt ist, aktiviert der entsprechende Verzögerungsblock das Erzeugungssignal 108.
Sobald das Erzeugungssignal 108 aktiviert wurde, erzeugt
der Erzeugungsblock 107 ein Steuersignal, das durch den
Pfeil 109 dargestellt wird.
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Wenn
der Benutzer die Operation 2 vor Ablauf der festgelegten Mindestzeit
im Verzögerungsblock
beendet, erhält
der Erzeugungsblock keine Anfrage zum Erzeugen eines Steuersignals
(mit anderen Worten, das Erzeugungssignal wird nicht aktiviert).
Wenn der Benutzer die Operation 2 beendet hat, wird das Verzögerungssignal 104 deaktiviert
und die Basisschaltung wartet auf die nächste Operation, die vom Benutzer
ausgewählt
wird. Die Basisschaltung kann auch dann Eingabesignale erzeugen, wenn
das Verzögerungssignal 104 aktiviert
ist. Die Erfindung beschränkt
die Funktion der Basisschaltung in dieser Hinsicht keinesfalls.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, worin
genauer festgelegt wird, welche Bedingungen erforderlich sind, um
ein Eingabesignal oder ein Steuersignal zu erzeugen. In 2 stellen
die Pfeile 201 und 202 Operationen des Benutzers
dar, zum Beispiel das Drücken
der Tasten 1 und 2. Die Basisschaltung 203 umfasst Unterblöcke 204 und 205,
die beide Eingaben der Punkte 201 und 202 aufweisen. Der
Block 204 dient zur Erzeugung von Eingabesignalen: Wenn
der Benutzer die Operation 1 oder 2 (beispielsweise durch Drücken der
entsprechenden Tasten) auswählt,
dann erzeugt dieser Block das entsprechende Eingabesignal 206 beziehungsweise 207.
Die Logik des Blocks kann sein, dass ein Eingabesignal in Zusammenhang
mit der Operation 1 immer dann erzeugt wird, wenn der Benutzer die
Operation 1 wählt,
und ähnlich
wird ein Eingabesignal in Zusammenhang mit der Operation 2 immer
dann erzeugt, wenn der Benutzer die Operation 2 wählt (Logik
ODER). Dann sind die zusätzlichen
Bedingungen in Zusammenhang mit den Eingabesignalen 206 und 207 aus 2 nicht
gültig.
Eine andere Alternative der Blocklogik ist, dass ein Eingabesignal
nur dann erzeugt wird, wenn der Benutzer beide Operationen (Logik
XODER) wählt.
Dann sind die zusätzlichen Bedingungen
aus 2 gültig.
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Wenn
der Benutzer beide Operationen gleichzeitig wählt, erkennt Block 205 dies
und aktiviert das Verzögerungssignal 208 für die Hilfsschaltung 209.
Das Verzögerungssignal
bleibt solange aktiv, wie der Benutzer beide Operationen ausgewählt hält. Die
Hilfsschaltung umfasst den Verzögerungsblock 210 und
den Erzeugungsblock 211, die auf die gleiche Weise wie
der Verzögerungsblock und
der Erzeugungsblock 106 und 107 aus 1 arbeiten. Wenn
das Verzögerungssignal
so lange aktiviert bleibt, dass die festgelegte Zeitschwelle überschritten
wird, aktiviert der Verzögerungsblock
das Erzeugungssignal 212 und als Ergebnis der Aktivierung des
Signals erzeugt der Erzeugungsblock das Steuersignal 213.
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Wenn
die Logik des Blocks 204 XODER ist, dann wird er keine
Eingabesignale erzeugen solange das Verzögerungssignal aktiviert ist.
Auch wird zu einem bestimmten Zeitpunkt allenfalls ein Eingabesignal
geliefert. Wenn die Logik des Blocks ODER ist, dann wird eine gleichzeitige
Auswahl der Operationen 1 und 2 sofort zwei Eingabesignale hervorrufen sowie
zusätzlich
dazu ein Steuersignal, wenn die Operationen für längere Zeit als die Mindestzeit,
die im Block 210 festgelegt ist, aktiviert sind.
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3 zeigt
detailliert die elektrische Schaltung einer dritten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung. In dieser elektrischen Schaltung erfordert die Erzeugung
eines Steuersignals, dass zwei Tasten für eine ausreichend lange Zeit
gleichzeitig gedrückt gehalten
werden; die Anzahl der Tasten dient als Beispiel und es könnten ebenfalls
eine oder mehr als zwei sein. Der Block 301 zeigt eine
Schaltung bei der durch Drücken
der Tasten 302 bis 304 elektrische Eingabesignale
für den
Mikroprozessor umgewandelt werden. Die Eingaben des Mikroprozessoranschlusses
werden von den Punkten 305 bis 307 genommen. Als
Beispiel werden die Tasten 302 und 304 gewählt, um
diese zwei Steuertasten darzustellen.
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Zunächst wird
die Mikroprozessoreingabe 306 erläutert. Sie wird mittels des
elektrischen Widerstands 309 mit der Betriebsspannung am
Punkt 312 verbunden, so dass der Widerstand des elektrischen Widerstands 309,
der Betriebsspannung und des Stroms, die vom Mikroprozessoranschluss
aufgenommen werden, die Spannung am Punkt 306 bei geöffneter
Taste 303 bestimmen. In der Praxis liegt der Spannungswert
am Punkt 306 nahezu bei Betriebsspannung wenn die Taste
geöffnet
ist, was dem Bitwert des Eingabesignals entspricht. Wenn der Benutzer
die Taste 303 drückt,
verbindet diese den Punkt 306 mit dem Grundpotential. Dem
entsprechend sinkt der Spannungswert von Punkt 306 auf Null
und der Wechsel dieses Spannungswertes stellt einen Bitwert von
Null im Eingabesignal dar.
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Die
Mikroprozessoreingaben 305 und 307 werden in entsprechender
Weise mittels der elektrischen Widerstände 308 und 310 mit
der Betriebsspannung an den Punkten 311 und 313 verbunden sowie
mittels der Tasten 302 und 304 mit dem Grundpotential.
Die elektrischen Widerstände 308 bis 310 weisen
im Allgemeinen den gleichen Widerstand auf. Ferner wird eine Eingabe 316 zum
Verzögerungsblock 317 aus
den Punkten 305 und 307 mittels der Dioden 314 und 315 entnommen.
Am mit „A" gekennzeichneten
Punkt wird die Eingabe 316 mit einer ersten Platte des
Kondensators 318 und dem Grundpotential mittels der Widerstände 320 und 322, 323 verbunden.
Die andere Platte des Kondensators 318 ist mit der Betriebsspannung
an Punkt 319 verbunden. Der Spannungswert am Punkt A ist
grob der gleiche wie in den Punkten 305 und 307,
wenn die Tasten 302 und 304 oben sind (vorausgesetzt
die Widerstände
der elektrischen Widerstände 308 bis 310 sind gleich).
In der Praxis verringern die Dioden die Spannung um ungefähr 0,5 Volt.
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Im
Folgenden wird nun die Funktion der Tasten 302 und 304 erläutert. Die
Widerstände 320, 322 und 323 sowie
der Strom, der durch sie fließt,
führen dazu,
dass, wenn die Tasten oben sind, die Punkte 305 und 307 eine
geringere Spannung aufweisen als Punkt 306. Die Widerstände 320 und 322 werden
so dimensioniert, dass sie im Vergleich zu den Widerständen 308 bis 310 groß sind,
dem entsprechend ist der Spannungsabfall so gering, dass er im Eingabesignal
nicht als Nullbitwert ausgelegt wird. Wenn hingegen die Taste 302 oder 304 nach
unten gedrückt wird,
fällt die
Spannung in den anderen Punkten 305 oder 307 auf
Null ab und dies wird ausgewertet, so dass die entsprechenden Bitwerte
im Eingabesignal auf Null wechseln. Aus diesem Grund hat der Verzögerungsblock 317 in
Hinsicht auf das Steuersignal keine Auswirkung auf die individuelle
Verwendung der Tasten. Wenn nur eine Taste nach unten gedrückt wird,
dann wird die Taste der Punkte 305 oder 307, die
mit der Taste in der geöffneten
Position in Zusammenhang steht, einen Spannungswert aufweisen, der
dennoch nahezu Betriebsspannung aufweist. Dieses Potential ist ausreichend,
um die Spannung der Eingabe 316 und des Punktes A auf einem
relativ hohen Wert zu halten, mit anderen Worten ändert sich
der Zustand des Verzögerungsblocks 317 nicht, wenn
nur eine der Tasten 302 oder 304 gedrückt wird.
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Im
Folgenden wird das Verhalten der Verzögerungsschaltung erläutert, wenn
die Tasten 302 und 304 gleichzeitig herunter gedrückt werden.
Die Spannungen der Punkte 305 und 307 fallen auf
null Volt ab und der Wert des entsprechenden Bitwerts im Eingabesignal
kann als Null gewertet werden, je nach dem Mikroprozessorprogramm.
Wenn die Spannung an den Punkten 305 und 307 auf
den Grundwert sinkt, werden die Dioden 314 und 315 in
entgegen gesetzte Richtung verbunden, so dass kein Strom durch sie aus
dem Verzögerungsblock
in die Basisschaltung fließen
kann. Dann ist das Potential an Punkt A Ergebnis des Stroms, der
durch die Widerstände 320, 322 und 323 strömt. Das
Potential an Punkt A beginnt zu fallen, und zur gleichen Zeit wird
der Kondensator 318 aufgeladen: aufgrund der gemeinsamen
Wirkung von Kondensator und elektrischen Widerständen fällt die Spannung nicht abrupt,
sondern in einer bestimmten Zeitkonstante ab. Aus diesem Grund entspricht
ein aktiviertes Verzögerungssignal
der Schaltung, wie in 3 dargestellt, einer Situation,
in der kein Strom durch die Eingabe 316 in den Verzögerungsblock
fließt.
Die Aktivierungszeit des Verzögerungssignals
wird mit Hilfe des Spannungswertes, der mit einer bestimmten Zeitkonstante
abnimmt, innerhalb des Verzögerungsblocks
gemessen.
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Wenn
die Tasten 302 und 304 hinuntergedrückt gehalten
werden und wenn kein Strom durch die Eingabe 316 in die
Verzögerungsschaltung
fließt, fällt das
Potential am Punkt A weiter ab und die entsprechende Spannung hinter
dem Widerstand 322, an der Schnittstelle der Blöcke 317 und 324,
wird ebenfalls fallen. Das Verhältnis
zwischen den Spannungsaufteilungswiderständen 322 und 323 bestimmt
den Spannungswert an diesem Punkt verglichen mit der Spannung am
Punkt A. Im Steuersignal-Erzeugungsblock 324 wird dieser
Punkt mit der Basis 325 eines Transistors verbunden. Schließlich sinkt
die Spannung an der Basis des Transistors unter die Schwellenspannung,
bei der der Transistor den Betrieb aufnimmt. Der Strom, der die
Spannung am Emitter 326 und Stromabnehmer 327 nahezu
auf Grundpotential gehalten hat, fließt nicht länger durch den Transistor und
die Spannung des Stromabnehmers 327 steigt aufgrund des
Einsatzes des Widerstandes 328 und der Betriebsspannung
am Punkt 329. Die Ausgabe 330, die mit dem Stromabnehmer des
Transistors verbunden ist, wird dann einen positiven Spannungsimpuls
als Ergebnis eines gleichzeitigen und ausreichend langen Drückens der
Tasten 302 und 304 liefern. Die Aktivierung des
Erzeugungssignals in der Schaltung aus 3 ist der
Spannungsabfall unter die Schwellenspannung an der Basis 325 des
Transistors.
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Wenn
die Tasten 302 und 304 freigegeben werden, wird
der Strom erneut durch die Dioden 314 und 315 fließen, was
auf die Tatsache zurückzuführen ist,
dass das Verzögerungssignal
deaktiviert ist. Die Ladung, die in dem Kondensator 318 gespeichert wurde,
wird entlassen und die Spannung an Punkt A steigt. Dem entsprechend
steigt die Spannung an der Transistorbasis ebenfalls und der Transistor
nimmt erneut den Betrieb auf. Der Strom, der durch den Transistor
fließt,
veranlasst die Spannung an Punkt 330 fast bis zum Grundwert
abzufallen. Die Länge des
Steuersignals wird demnach durch die Zeit bestimmt, für die die
Tasten nach unten gedrückt
werden.
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Die
Widerstände 320 und 322 der
Verzögerungsschaltung
müssen
so dimensioniert sein, dass sie im Vergleich zu den Tastenwiderständen 308 bis 310 ausreichend
groß sind.
Insbesondere muss beobachtet werden, dass, wenn eine Taste 302 oder 304 oben
ist, die Spannung an dem entsprechenden Punkt 305 oder 307 nahezu
Betriebsspannung sein muss, so wie die Spannung an Punkt 306,
wenn die Taste 303 oben ist. Sonst kann das Ergebnis eine oder
beide der folgenden Ausfallsituationen sein: wenn nur eine der Tasten 302 oder 304 gedrückt wird,
fällt die
Spannung hinter dem Spannungsteilerwiderstand 322 so tief,
dass der Transistor den Betrieb einstellt; beziehungsweise, wenn
die Taste 302 oder 304 oben ist, befindet sich
die Spannung an dem entsprechenden Punkt 305 oder 307 so
nah an dem Grundwert, dass dieser fälschlich als Nullbitwert im
Eingabesignal gewertet wird.
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Die
Mindestzeit, für
die die Tasten 302 und 304 zum Erzeugen eines
Steuerimpulses heruntergedrückt
werden müssen,
wird durch die Aufnahmefähigkeit
des Kondensators 318 und den Widerständen der Widerstände 320, 322 und 323 bestimmt. Der
Grad des Spannungsabfalls am Punkt A wird durch die gemeinsame Wirkung
der Aufnahmefähigkeit
des Kondensators und der Widerstände
bestimmt. Das gegenseitige Verhältnis
der Widerstände 322 und 323 werden
ferner steuern, wie groß der Spannungsteil
am Punkt A ist, der an die Basis 325 des Transistors übermittelt
wird. Je höher
der Widerstand 323 im Vergleich zum Widerstand 322 ist,
desto höher
ist die Spannung an der Transistorbasis, und desto länger ist
die Zeit für
die die Tasten gedrückt gehalten
werden müssen,
um ein Steuersignal zu erzeugen. Eine geeignete Dimensionierung
der Komponenten in der gesamten oben beschriebenen Schaltung kann
durch Experimente oder Simulierung gefunden werden.
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In
der Schaltung aus 3 führt das Herunterdrücken der
Tasten 302, 303 oder 304 immer zu einem
Spannungsabfall auf Null an dem entsprechenden Punkt 305, 306 beziehungsweise 307.
Die Tasten können
verwendet werden, um Eingabesignale zu erzeugen, selbst wenn das
Verzögerungssignal aktiv
ist, mit anderen Worten, wenn die Spannung an Punkt A abfällt oder
so stark abgefallen ist, dass die Schaltung ein Steuersignal ausgibt.
Demnach entspricht die Schaltung aus 3 dem Blockdiagramm aus 2 wenn
die Logik im Block 204 ODER ist. Das Mikroprozessorprogramm
kann so ausgebildet werden, dass gleichzeitige Änderungen an den Mikroprozessorausgaben
nicht als Eingabesignal anerkannt werden, dann stellt die gesamte
Eingabesignalschaltung inklusive Mikroprozessor eine XODER Logik
dar.
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Wenn
die Verwendung von nur einer Taste oder mehr als zwei Tasten zum
Erzeugen eines Steuersignals gewünscht
sind, dann ist dies mit der Schaltung aus 3 ebenfalls
möglich.
Alle Tasten, die heruntergedrückt
werden müssen,
um ein Steuersignal zu erzeugen, werden durch Dioden an der Eingabe 316 entsprechend
der Verbindung der Tasten 302 und 304 durch die
Dioden 314 und 315 verbunden.
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Die
Ladung des Kondensators 318 wird durch die Diode 321 in
die Schaltung entlassen, wenn die Betriebsspannungen abgeschaltet
worden sind.
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Die
Schaltung, die in 3 dargestellt ist, erzeugt ein
Steuersignal, welches ein Spannungsimpuls ist, der von einem Grundpotential
bis nahezu Betriebsspannungswert ansteigt. Einige Komponenten, die
mit dem Steuersignal auf Wunsch gesteuert werden sollen, können an
ihren Eingaben einen Spannungsimpuls erfordern, der von dem Betriebsspannungswert
auf das Grundpotential absinkt. Eine elektrische Schaltung gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die ein abfallendes Steuersignal erzeugt, wird beispielsweise
durch Abänderung
der Schaltung aus 3 wie folgt geschaffen: Die
Punkte 311 bis 313 und 319 der Unterschaltungen 301 und 317 werden
mit dem Grundpotential anstatt mit der Betriebsspannung verbunden
und die Tasten 302 bis 304, der Widerstand 320 und
die Diode 321, die in der Ausgangsschaltung an einem Ende mit
dem Grundpotential verbunden sind, werden nun mit der Betriebsspannung
anstatt mit dem Grundpotential verbunden. Ferner wird die Vorwärtsrichtung der
Dioden 314, 315 und 321 in die entgegen
gesetzte Richtung umgekehrt.
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Die
Schaltung, bei der diese Veränderungen vorgenommen
worden sind, funktioniert in ähnlicher Weise
wie die Ausgangschaltung aus 3. Im Folgenden
wird eine Kurzdarstellung der Auswirkungen vorgenommen, welche diese
Abänderung
auf die Funktionsweise der Schaltung hat. Das Drücken der Tasten 302 bis 304 führt dazu,
dass die Spannung an den entsprechenden Punkten 305 bis 307 auf
den Betriebsspannungswert steigt. Das gleichzeitige Drücken der
Tasten 302 bis 304 führt dazu, dass kein Strom vom
Verzögerungsblock 317 zum
Block 301 fließt.
Dadurch steigt die Spannung im veränderten Verzögerungsblock
mit einer bestimmten Zeitkonstante. Wenn die Tasten für eine ausreichend
lange Zeit gleichzeitig herunter gedrückt werden, erreicht der Spannungswert
des Verzögerungsblocks
die Schwellenspannung ab der der Transistor den Betrieb im Steuersignal-Erzeugungsblock
aufnehmen wird. Sobald der Transistor den Betrieb aufgenommen hat,
fällt der
Spannungswert am Punkt 330 von dem Wert nahe der Betriebsspannung
auf einen Wert nahe dem Grundpotential ab. Das Freigeben der Tasten 302 und 304 führt dazu,
dass der Spannungswert in dem abgeänderten Verzögerungsblock
abfällt
und der Transistor den Betrieb einstellt. Dies führt zum Anstieg des Spannungswertes
an Punkt 330. Dem entsprechend ist das Steuersignal, welches
von der abgeänderten
Schaltung erhalten wird, ein abfallender Spannungsimpuls.
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Eine
alternative Art, ein abfallendes Steuersignal zu erzeugen, geschieht
beispielsweise durch Zugabe einer Schaltung 400 zu der
Schaltung aus 3, wie in 4 dargestellt.
Die Schaltungen werden kombiniert, indem Punkt 401 mit
Punkt 330 verbunden wird. Die Schaltung 400 arbeitet
auf die gleiche Weise wie der Steuersignal- Erzeugungsblock 324, d.h. die
Spannung an der Transistorbasis 404 bestimmt den Spannungswert
am Punkt 409. Wenn die Spannung an der Transistorbasis 404 unter
der Schwellenspannung liegt, bei der der Transistor den Betrieb
aufnimmt, ist der Spannungswert am Stromabnehmer des Transistors 406 und
am Punkt 409 nahezu Betriebsspannung, weil der Stromabnehmer mittels
des Widerstands 407 mit der Betriebsspannung am Punkt 408 verbunden
ist. Wenn die Spannung an der Transistorbasis 404 über der
Schwellenspannung liegt, nimmt der Transistor den Betrieb auf. Dann
ist die Spannung des Stromabnehmers am Punkt 409 nahezu
Grundpotential, weil der Transistoremitter 405 mit dem
Grundpotential verbunden ist.
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Die
Schaltung aus 4 wandelt das ansteigende Steuersignal,
das aus der Schaltung aus 3 erhalten
wird, in ein abfallendes Steuersignal um. Wenn die Spannung am Punkt 330 nahezu Grundpotential
ist, liegt die Spannung an der Transistorbasis 404 ebenfalls
bei nahezu Grundpotential. Die Spannungsteilerwiderstände 402 und 403 stellen sicher,
dass die Schwellenspannung des Transistors nicht überschritten
wird. Dem entsprechend befindet sich die Spannung an Punkt 409 nahe
der Betriebsspannung. Wenn die Schaltung aus 3 ein Steuersignal
erzeugt, steigt die Spannung am Punkt 330 auf nahezu Betriebsspannung.
Danach steigt die Spannung an der Transistorbasis 404 über die Schwellenspannung
und der Spannungswert des Punktes 409 fällt auf nahezu Grundpotential
ab. Die Spannungsteilerwiderstände 402 und 403 müssen so dimensioniert
sein, dass der Spannungswert am Punkt 330, der nahezu Betriebsspannung
aufweist, eine Spannung an der Transistorbasis 404 herbeiführt, die
höher ist
als die Schwellenspannung. Dem entsprechend stellt die zusätzliche
Schaltung gemäß 4 der Schaltung
aus 3 eine elektrische Schaltung bereit, die ein abfallendes
Steuersignal erzeugt.
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5 zeigt
als Beispiel ein Diagramm eines Fernsehapparats oder einer Vorrichtung,
die zum Abspielen eines Videosignals verwendet wird, und die die
elektrische Schaltung gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aus 3 verwendet. Die Vorrichtung
umfasst eine Abspielvorrichtung 504 und eine Benutzerschnittstelle,
zum Beispiel eine Tastatur 505 zur Auswahl der zu sehenden Kanäle. Die
Kanäle
werden von 1 bis 3 nummeriert und die Tastatur weist drei Tasten
auf, die diesen Kanälen
entsprechen. Es sind weder ein separater Netzstecker noch andere
Steuertasten vorhanden. Ferner umfasst die Vorrichtung Elektronik
zur Verarbeitung des Videosignals: das Videoeingabesignal 501 enthält alle
Videosignale, die den drei Kanälen entsprechen,
und ein digitaler Signalprozessor (DSP) 502 trennt ein
Ausgabesignal 503 von dem Eingabesignal entsprechend des
ausgewählten
Kanals, der an die Wiedergabevorrichtung weiter gegeben wird.
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Die
elektrische Schaltung ist im Zusammenhang mit der Tastatur ähnlich der
aus 3. Die Tasten werden in 5 jedoch
auf eine andere Weise dargestellt: Die Schalter, die in Zusammenhang
mit den Tasten. stehen, welche an einem Ende mit dem Grundpotential
verbunden sind, werden nicht sichtbar in der Tastatur 505 dargestellt.
Von den Tasten 1 bis 3 wird eine Eingabe an die Hilfsschaltung weiter gegeben
und die Eingabesignale im digitalen Signalprozessor werden von den
Ausgaben 305 bis 307 erhalten. Die gesamte Beschreibung
der elektrischen Schaltung, die in Zusammenhang mit 3 gegeben wird,
gilt ebenfalls für 5.
Im Folgenden werden zwei Betriebssituationen erläutert: die Auswahl der Kanäle und die
Neueinstellung der Vorrichtung.
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Wenn
der Benutzer einen Kanal wählt,
indem er eine der Tasten auf der Tastatur drückt, erzeugt die Basisschaltung 301 ein
Eingabesignal, welches SET1, SET2 oder SET3 ist, abhängig von
der jeweiligen Taste. Der digitale Signalprozessor liest das Eingabesignal
und reagiert, indem der Signalprozessor das Signal entsprechend
der gewählten
Kanäle trennt
und zum Ausgabesignal 503 wird. Wenn die Vorrichtung in
eine Ausfallsituation gerät,
bei der sie nicht mehr in der geplanten Weise funktioniert, kann der
Benutzer die Vorrichtung durch gleichzeitiges Drücken der Tasten 1 und 3 neu
einstellen. Das Verzögerungssignal
wird aktiviert und nach einer bestimmten Zeit aktiviert der Verzögerungsblock 317 das
Erzeugungssignal. Als Ergebnis erzeugt der Erzeugungsblock 324 an
seinem Auslass 330 ein Steuersignal (RESET in der Figur),
welches den digitalen Signalprozessor zurückstellt. Dem entsprechend kann
die Vorrichtung in einer Ausfallsituation mit Hilfe der Tasten,
die zur Kanalauswahl verwendet werden, zurückgestellt werden.
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Obwohl
die elektrische Schaltung gemäß der Erfindung
in eine Basisschaltung und eine Hilfsschaltung unterteilt ist, wird
bei der allgemeinen Beschreibung der Erfindung und ihrer bevorzugten
Ausführungsformen
diese Unterteilung nur vorgenommen, um das Verständnis der Beschreibung der
Funktionsweise der elektrischen Schaltung gemäß der Erfindung zu erleichtern.
Sie schränkt
keinesfalls ein, welcher Teil der elektrischen Schaltung gemäß der Erfindung
welche Komponenten für
welche Funktion umfasst.
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Die
elektrische Schaltung gemäß der Erfindung
ist hier beschrieben, indem sie Tasten umfasst, die der Benutzer
herunter drücken
kann, wenn er die Operation entsprechend einer Taste auswählt. Die Drucktasten
werden nur als konkrete Beispiele einer Benutzerschnittstelle verwendet,
wobei die elektrische Schaltung gemäß der Erfindung nicht beschränkt ist
auf elektrische Schaltungen mit Drucktasten. Die Benutzerschnittstelle
kann beispielsweise Knöpfe
umfassen, die gezogen werden oder Schalter, die gedreht werden.
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Die
Begriffe, die sich auf Richtungen beziehen und in der Beschreibung
der Erfindung verwendet werden, beschränken die Position der Tasten,
die der Benutzerschnittstelle einer elektrischen Schaltung angehören, die
eine elektrische Schaltung gemäß der Erfindung
verwenden, in keiner Weise. Der Ausdruck „Herunterdrücken einer
Taste" bezieht sich im
Allgemeinen auf die Aktivierung der Taste, beispielsweise auf das
Ziehen eines Knaufs oder Drehen eines Schalters. Im Falle einer
Drucktaste bezieht er sich auf das Drücken der Taste in Richtung Nähe der Fläche der
elektrischen Vorrichtung, an der die Taste angebracht ist.