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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Glasberührungsabfühlschaltungen
(glass touch sensing currents), und insbesondere auf eine Glasberührungsabfühlschaltung,
die im Stande ist, ein Abfühlsignal,
das sich aus einer Berührung
eines Benutzers ergibt, zu erfassen, ohne von Temperaturänderungen
beeinflusst zu werden.
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Beschreibung des Stands
der Technik
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Glasberührungsabfühlschaltungen
sind im Allgemeinen angepasst, um einen Befehl einzugeben, der erzeugt
wird, wenn der Benutzer einen spezifischen Bereich auf einem Anzeigeschirm
berührt. Diese
Abfühlschaltungen
werden für
die Eingabe von Befehlen in einer Vielfalt von elektrischen Haushaltsgeräten und
elektronischen Produkten, wie beispielsweise hochwertigen Mikrowellenöfen, Notebook-Computern, Anzeigeschirmen,
Fernsehgeräten etc.,
verwendet.
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1 ist
ein Schaltbild, das den Aufbau einer herkömmlichen Glasberührungsabfühlschaltung zeigt.
Wie in dieser Zeichnung gezeigt ist, umfasst die herkömmliche
Abfühlschaltung
einen Berührungssensor 5 zum
Ausgeben eines Abfühlsignals als
Reaktion auf die Berührung
eines Benutzers, und einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1,
die wechselwirken, um das Abfühlsignal
von dem Berührungssensor 5 in
ein Schaltsignal zu einen Transistor Q1 umzuwandeln, was hier nachstehend
ausführlich beschrieben
werden wird.
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Das
eine Ende des Widerstands R1 ist mit einem Ausgangsanschluss des
Berührungssensors 5 und
sein anderes Ende ist mit einem Verbindungspunkt A verbunden. Üblicherweise
ist mit dem Verbindungspunkt A ein Ende des Kondensators C1, ein Ende
eines Widerstands R4 und ein Basisanschluss des Transistors Q1 verbunden.
Das andere Ende des Kondensators C1, das andere Ende des Widerstands R4
und ein Emitteranschluss des Transistors Q1 sind gemeinsam mit einem
ersten Ausgangsanschluss OUT1 eines Mikroprozessors 15 verbunden,
was hier nachstehend ausführlich
beschrieben wird.
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Der
Transistors Q1 ist angepasst, um einen Schaltvorgang als Reaktion
auf das Schaltsignal durchzuführen,
das durch den Widerstand R1 und den Kondensator C1 umgewandelt wurde,
um ein Signal mit niedrigem Pegel (Low-Signal) zu erzeugen, das
eine abfallende Flanke aufweist, deren Tiefe abhängig von einer Schaltzeitspanne
unterschiedlich festgelegt wird. Die herkömmliche Glasberührungsabfühlschaltung
umfasst ferner einen Widerstand R3 und einen Kondensator C2, die
wechselwirken, um eine Rauschkomponente von dem Low-Signal von dem
Transistor Q1 zu entfernen und das resultierende Low-Signal als ein Taktsignal
an ein D-Flipflop 10 anzulegen, was hier nachstehend ausführlich beschrieben
werden wird.
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Ein
Ende eines Widerstands R2 ist mit einem Eingangsanschluss 1 verbunden,
der eine Versorgungsspannung von 5 V eingibt, und sein anderes Ende
ist gemeinsam mit einem Ende des Widerstands R3 verbunden, wobei
dessen anderes Ende mit dem Kondensator C2 und einem Kollektoranschluss
des Transistors Q1 verbunden ist. Der Widerstand R3 und der Kondensator
C2 entfernen Rauschen von dem Low-Signal von dem Transistor Q1, das
dann als ein Taktsignal an einen Taktanschluss CK des D-Flipflops 10 angelegt
wird.
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Das
D-Flipflop 10 ist angepasst, um sein Ausgangssignal als
die Reaktion auf die durch den Eingangsanschluss 1 eingegebene
5 V-Versorgungsspannung bereitzustellen, und der Mikroprozessor 15 ist
angepasst, um sein Ausgangssignal für die Steuerung des Betriebs
des D-Flipflops 10 bereitzustellen. Der Mikroprozessor 15 ist
ferner angepasst, um das Ausgangssignal von dem D-Flipflop 10 zu überwachen
und den Kontakt des Benutzers mit dem Abfühlsensor 5 als ein
Ergebnis der Überwachung
zu erkennen.
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Das
D-Flipflop 10 umfasst einen Eingangsanschluss D, einen
voreingestellten Anschluss PR und
einen Spannungsanschluss VCC, die gemeinsam mit einem Eingangsanschluss 1 verbunden
sind, der die 5 V-Versorgungsspannung
eingibt. Das D-Flipflop 10 umfasst ferner einen mit einem
Eingangsanschluss IN1 des Mikroprozessors 15 verbundenen
Ausgangsanschluss Q. Ein zweiter Ausgangsanschluss OUT2 des Mikroprozessors 15 ist
mit einem Löschanschluss CLR des D-Flipflops 10 verbunden,
das ebenfalls einen Masseanschluss GND umfasst, der mit einer Massenspannungsquelle
verbunden ist. Der erste Ausgangsanschluss OUT1 des Mikroprozessors 15 ist
gemeinsam mit dem Emitteranschluss des Transistors Q1, dem Widerstand
R4 und dem Kondensator C1 verbunden, wie oben angegeben ist.
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Als
nächstes
wird eine Beschreibung des Betriebs der herkömmlichen Glasberührungsabfühlschaltung
mit dem oben erwähnten
Aufbau gegeben.
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2 ist
ein Timingdiagramm von Ausgangssignalen von jeweiligen Bauteilen
in der herkömmlichen
Glasberührungsabfühlschaltung
von 1.
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Die
durch den Eingangsanschluss 1 eingegebene 5 V-Versorgungsspannung
wird immer an den Eingangsanschluss D des D-Flipflops 10 angelegt.
Unter dieser Bedingung liefert der Mikroprozessor 15 ein
Ausgangssignal OUT1, wie in 2 gezeigt
ist, an seinem ersten Ausgangsanschluss OUT1 in vorbestimmten Zeitintervallen,
um die Berührung
des Benutzers mit dem Berührungssensor 5 abzufühlen.
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Das
Ausgangssignal OUT1 von dem Mikroprozessor 15 wird an den
Emitteranschluss des Transistors Q1 angelegt, wodurch eine Potentialdifferenz zwischen
dem Emitteranschluss und dem Kollektoranschluss des Transistors
Q1 erzeugen wird, wenn das Ausgangssignal OUT1 im Pegel Low ist.
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Wenn
der Benutzer den Berührungssensor 5 unter
der obigen Bedingung berührt,
dann wird eine Spannung, die über
den Widerstand R1 und Kondensator C1 geladen und entladen wird,
aufgrund einer elektrostatischen Kapazität des menschlichen Körpers im
Pegel höher,
wodurch verursacht wird, dass eine Anschaltzeitspanne des Transistors
Q1 länger wird
als die, wenn der Benutzer mit dem Berührungssensor 5 nicht
in Kontakt kommt.
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Weil
der Transistor Q1 als Reaktion darauf geschaltet wird, dass die
Spannung durch den Widerstand R1 und Kondensator C1 geladen und
entladen wird, bleibt er mit anderen Worten für eine vorbestimmte Zeitspanne
AN, obwohl der Benutzer mit dem Berührungssensor 5 nicht
in Kontakt kommt. In dem Fall, in dem der Benutzer den Berührungssensor 5 berührt, wird
jedoch die in dem Benutzer gespeicherte Ladungsmenge zu der Spannung
hinzugefügt,
die durch den Widerstand R1 und den Kondensator C1 geladen und entladen
wird, was zu einem Anstieg in dem Pegel der geladenen und entladenen
Spannung führt.
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Als
Ergebnis ist die Spannung, die durch den Widerstand R1 und Kondensator
C1 geladen und entladen wird, wenn der Benutzer mit dem Berührungssensor 5 in
Kontakt kommt, im Pegel unterschiedlich, als wenn der Benutzer es
nicht tut, wodurch bewirkt wird, dass Anschaltzeitspannen des Transistors
Q1 in beiden Fällen
voneinander unterschiedlich sind.
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Beim
Anschalten erzeugt der Transistor Q1 ein Taktsignal CK, mit niedrigem Pegel, wie in 2 gezeigt
ist, aufgrund einer zwischen seinem Kollektoranschluss und Emitteranschluss
erzeugten Potentialdifferenz. Zu dieser Zeit umfasst das durch den Transistor
Q1 erzeugte Low-Signal eine abfallende Flanke, deren Tiefe abhängig von
einer Einschaltschaltzeitspanne des Transistors Q1 festgelegt wird. Mit
anderen Worten umfasst das Low-Signal, das durch den Transistor
Q1 erzeugt wird, während
der Benutzer in Kontakt mit dem Berührungssensor 5 kommt,
eine Tiefe der abfallenden Flanke, die größer als die ist, während der
Benutzer es nicht tut.
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Der
Widerstand R3 und der Kondensator C2 entfernen Rauschen von dem
durch den Transistor Q1 erzeugten Low-Signal und legen es dann an
den Taktanschluss CK des D-Flipflops 10 an.
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Das
D-Flipflop 10 gibt ein Signal mit hohem Pegel (High-Signal) an seinem
Ausgangsanschluss Q synchron mit dem Low-Signal oder der Low-Spannung aus, das/die
an seinem Taktanschluss empfangen wird. Es sei bemerkt, dass in
einem normalen Betriebszustand das D-Flipflop 10 als Reaktion
auf ein unter der Bedingung der Berührung des Benutzers mit dem
Berührungssensor 5 angelegtes Low-Signals
aktiviert wird, und nicht als Reaktion auf ein unter der Bedingung
des Nichtkontakts des Benutzers mit dem Berührungssensor 5 angelegten Low-Signals
aktiviert wird.
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Dann
wird das Ausgangssignal von dem D-Flipflop 10 an den Eingangsanschluss
IN1 des Mikroprozessors 15 angelegt. Ein derartiges Signal
von dem D-Flipflop 10 wird durch "EINGANGSSIGNAL IN1" in 2 angegeben.
Beim Empfangen des Ausgangssignals von dem D-Flipflop 10 erkennt
der Mikroprozessor 15 die Berührung des Benutzers mit dem Berührungssensor 5 und
stellt dann ein Ausgangssignal OUT2 an seinem zweiten Ausgangsanschluss
OUT2 mit niedrigem Pegel bereit, wie in 2 gezeigt
ist. Das Low-Signal von dem Mikroprozessor 15 wird an den
Löschanschluss CLR des D-Flipflops 10 angelegt, um das
D-Flipflop 10 zu löschen.
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Mit
anderen Worten wird bei der herkömmlichen
Glasberührungsabfühlschaltung
das D-Flipflop 10 als Reaktion auf ein an seinen Taktanschluss CK angelegtes Low-Signal
aktiviert, wenn der Benutzer den Berührungssensor 5 berührt. Bei
der Aktivierung gibt das D-Flipflop 10 ein Signal mit hohem
Pegel an den Eingangsanschluss IN1 des Mikroprozessors 10 aus,
wodurch der Mikroprozessor 15 veranlasst wird, die Berührung des
Benutzers mit dem Berührungssensor 5 zu
erkennen und ein Löschsignal
an das D-Flipflop 10 auszugeben, um es zu initialisieren.
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Die
oben erwähnte
herkömmliche
Glasberührungsabfühlschaltung
weist jedoch die folgenden Nachteile auf.
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Das
Taktsignal zu dem D-Flipflop weist keinen genau definierten Bezugswert
auf, um den Betrieb des D-Flipflops zu ermöglichen. Dieses Taktsignal
wird lediglich durch das Ausgangssignal von dem Transistor Q1 festgelegt,
das eine abfallende Flanke aufweist, deren Tiefe sich demgemäß verändert, ob der
Benutzer den Berührungssensor 5 berührt. Als Ergebnis
besteht die Sorge, dass das D-Flipflop im Aktivierungspunkt abhängig von
einzelnen Spezifikationen oder Herstellern unterschiedlich sein
könnte, wodurch
bewirkt wird, dass jede Taste in dem Berührungssensor in der Empfindlichkeit
und Leistung unterschiedlich ist.
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Die
herkömmliche
Glasberührungsabfühlschaltung
weist einen weiteren Nachteil auf, weil sie sich in der Empfindlichkeit
mit der Temperatur verändert.
Der Transistor Q1, der als Reaktion auf das Abfühlsignal von dem Berührungssensor 5 geschaltet wird,
ist nämlich
so empfindlich gegen Änderungen
in der Temperatur, dass er für
eine längere
Zeitspanne bei einer höheren
Temperatur bzw. für
eine kürzere Zeitspanne
bei einer niedrigeren Temperatur AN bleibt. Das Ausgangssignal von
dem Transistor Q1 verändert
sich mit einer derartigen Temperaturänderung, was zu einer Änderung
in dem an den Taktanschluss CK des D-Flipflops 10 angelegten
Low-Signal führt.
Folglich wird die Empfindlichkeit des Berührungssensors gemäß Änderungen
in der Temperatur unterschiedlich.
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Die
GB-2 260 195 A offenbart eine Berührungsabfühlschaltung, bei der ein Berührungsschalter
mit einem Oszillator und einem ersten Verstärker gekoppelt ist. Das verstärkte Signal
wird durch ein Hochpassfilter und einen Spitzenwert-Halte-Gleichrichter
geleitet und in einen Komparator gespeist, wo es mit einem Schwellensteuerwert
verglichen wird. Das Dokument offenbart ferner, dem Verstärker ein Temperatur-kompensiertes
Bezugssignal bereitzustellen.
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Die
EP-A-0 668 657 offenbart eine Glasberührungsabfühlschaltung mit einem Berührungssensor,
um deren Ausgangssignal als Reaktion auf eine Berührung eines
Benutzers bereitzustellen, einem Schaltmittel zum Schalten basierend
auf dem Ausgangssignal von dem Berührungssensor, einem Vergleichsmittel
zum Vergleichen des Pegels eines Ausgangssignals von dem Schaltmittel
mit dem eines Bezugssignals und Ausgeben eines Signalverlauf-geformten
(wave-shaped) Signals in Übereinstimmung mit
dem Vergleichsergebnis, wobei eine Schaltzeitspanne des Schaltmittels
abhängig
von dem Pegel des Ausgangssignals von dem Berührungssensor unterschiedlich
festgelegt wird, und die Glasberührungsabfühlschaltung
weist ferner ein Mittel zum Kompensieren des Pegels des Bezugssignals
für eine Änderung
in der Temperatur auf.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher
wurde die Erfindung angesichts der obigen Probleme durchgeführt, und
es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Glasberührungsabfühlschaltung bereitzustellen,
die im Stande ist, eine konstante Leistung ungeachtet von Änderungen
in der Temperatur bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Glasberührungsabfühlschaltung
bereitzustellen, bei der ein Berührungssensor
mit einer Mehrzahl von Tasten in der Empfindlichkeit konstant ist.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung können
die obigen und weiteren Aufgaben durch Bereitstellen einer Glasberührungsabfühlschaltung
gemäß Anspruch
1 erreicht werden, die umfasst: einen Berührungssensor zum Bereitstellen
seines Ausgangssignals als Reaktion auf die Berührung eines Benutzers; ein
Schaltmittel mit einer Schaltzeitspanne, die abhängig von dem Pegel des Ausgangssignals
von dem Berührungssensor
unterschiedlich festgelegt wird; ein Vergleichsmittel zum Kompensieren
des Pegels eines Bezugssignals für
eine Änderung
in der Temperatur, Vergleichen des Pegels eines Ausgangssignals
von dem Schaltmittel mit dem des kompensierten Bezugssignals und
Ausgeben eines Signalverlauf-geformten Signals in Übereinstimmung
mit dem verglichenen Ergebnis; und ein Berührungserfassungsmittel, das
auf ein Ausgangssignal von dem Vergleichsmittel reagiert, um zu
erfassen, ob der Benutzer den Berührungssensor berührt.
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Vorzugsweise
kann die Glasberührungsabfühlschaltung
ferner ein Lade/Entlademittel zum Laden und Entladen einer Spannung
umfassen, die im Pegel demgemäß unterschiedlich
ist, ob der Benutzer den Berührungssensor
berührt,
und die Schaltzeitspanne des Schaltmittels kann abhängig von
dem Pegel der Spannung festgelegt werden, die durch das Lade- und
Entlademittel geladen und entladen wird.
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Das
Berührungserfassungsmittel
umfasst ferner ein Signalausgabemittel zum Bereitstellen seines
Ausgangssignals synchron mit dem Ausgangssignal von dem Vergleichsmittel;
und ein Erkennungsmittel zum Erkennen der Berührung des Benutzers mit dem
Berührungssensor
als Reaktion auf das Ausgangssignal von dem Signalausgabemittel,
wobei das Erkennungsmittel, bei Empfang des Ausgangssignals von
dem Signalausgabemittel, die Berührung des
Benutzers mit dem Berührungssensor
erkennt und dann das Signalausgabemittel initialisiert.
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Das
Vergleichsmittel kann bevorzugt einen Thermistor zum Kompensieren
des Pegels des Bezugssignals für
die Temperaturänderung
umfassen.
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Das
Vergleichsmittel kann ferner besonders bevorzugt einen Komparator
aufweisen, der einen ersten Eingangsanschluss, der mit einem Ausgangsanschluss
des Schaltmittels verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluss
zum Eingeben einer Spannung, die im Pegel durch den Thermistor und feste
Widerstände
festgelegt wird, aufweist.
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Das
Signalsausgabemittel kann bevorzugt ein D-Flipflop umfassen, das
einen mit einem Ausgangsanschluss des Vergleichsmittels verbundenen einem
Taktanschluss aufweist, wobei das D-Flipflop als Reaktion auf das
Ausgangssignal des Vergleichsmittels aktiviert wird, das an den
Taktanschluss angelegt wird; und das Erkennungsmittel einen Mikroprozessor
aufweisen kann, der einen mit einem Ausgangsanschluss des D-Flipflops verbundenen
Eingangsanschluss aufweist, wobei der Mikroprozessor die Berührung des
Benutzers mit dem Berührungssensor
als Reaktion auf das Ausgangssignal von dem D-Flipflop erkennt und
das D-Flipflop initialisiert.
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Vorzugsweise
kann das Schaltmittel einen Transistor umfassen, der als Reaktion
auf das Ausgangssignal von dem Berührungssensor angeschaltet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und weitere Objekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen zeigen:
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1 ein
Schaltbild, das den Aufbau einer herkömmlichen Glasberührungsabfühlschaltung zeigt;
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2 ein
Timingdiagramm von Ausgangssignalen von jeweiligen Bauteilen bei
der herkömmlichen
Glasberührungsabfühlschaltung
von 1;
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3 ein
Schaltbild, das den Aufbau einer Glasberührungsabfühlschaltung in Übereinstimmung mit
der Erfindung zeigt;
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4 ein
Timingdiagramm von Ausgangssignalen von jeweiligen Bauteilen bei
der Glasberührungsabschnittschaltung
von 3; und
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5 ein
Signalverlaufdiagramm, das eine Änderung
in einer Bezugsspannung mit der Temperatur in Übereinstimmung mit der Erfindung
darstellt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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3 ist
ein Schaltbild, das den Aufbau einer erfindungsgemäßen Glasberührungsabfühlschaltung
zeigt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, umfasst die Glasberührungsabfühlschaltung
der Erfindung einen Berührungssensor 105 zum
Ausgeben eines Abfühlsignals als
Reaktion auf die Berührung
eines Benutzers, einen Widerstand R101 und einen Kondensator C101, die
wechselwirken, um das Abfühlsignal
von dem Berührungssensor 105 in
ein Schaltsignal umzuwandeln, und einen Transistor Q101 mit einer
Schaltzeitspanne, die abhängig
von dem Pegel des Schaltsignals, das durch den Widerstand R101 und
dem Kondensator C101 umgewandelt wird, unterschiedlich festgelegt
wird (d.h. dem Pegel einer Spannung, die durch den Widerstand R101
und den Kondensator C101 geladen und entladen wird).
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Der
Transistor Q101 arbeitet als eine Schaltvorrichtung als Reaktion
auf das Abfühlsignal
von dem Berührungssensor 105.
Es sei bemerkt, dass eine bei der vorliegenden Glasberührungsabfühlschaltung
benutzte Schaltvorrichtung nicht auf die obigen Transistor Q101
begrenzt ist. Jede andere Schaltvorrichtung kann den Transistor
Q101 ersetzen, so lange wie sie im Stande ist, einen Schaltvorgang
als Reaktion auf das Abfühlsignal
von dem Berührungssensor 105 durchzuführen.
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Genauer
gesagt ist bei dem obrigen Aufbau ein Ende des Widerstands R101
mit einem Ausgangsanschluss des Berührungssensors 105 und sein
anderes Ende mit einem Verbindungspunkt A' verbunden. Mit dem Verbindungspunkt
A' sind ein Ende
des Kondensators C101, ein Ende eines Widerstands R104 und ein Basisanschluss
des Transistors Q101 gemeinsam verbunden. Das andere Ende des Kondensators
C101, das andere Ende des Widerstands R104 und ein Emitteranschluss
des Transistors Q101 sind gemeinsam an einem ersten Ausgangsanschluss
OUT11 eines Mikroprozessors 115 verbunden, der hier nachstehend
ausführlich
beschrieben wird. Der Transistor Q101 umfasst ferner einen Kollektoranschluss,
der mit einem Eingangsanschluss 101 verbunden ist, der
eine Versorgungsspannung von 5 V über einen Widerstand R102 eingibt.
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Die
vorliegende Glasberührungsabfühlschaltung
umfasst ferner einen Komparator 120 zum Eingeben eines
Low-Signals, das eine abfallende Flanke aufweist, deren Tiefe abhängig von
einer Schaltzeitspanne des Transistors Q101 unterschiedlich festgelegt
wird, Vergleichen des Pegels des eingegebenen Low-Signals mit dem eines
Bezugssignals, das für
eine Änderung
in der Temperatur-kompensiert ist, und Ausgeben eines Signalverlauf-geformten
Signals als ein Ergebnis des Vergleichs.
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Mit
anderen Worten arbeitet der Komparator 120, um ein Ausgangssignal
von dem Transistor Q101 in ein entzerrtes bzw. Signalverlauf-geformtes Signal
umzuwandeln. Es sei bemerkt, dass eine Ausgabevorrichtung für ein Signalverlauf-geformtes
Signal, das bei der vorliegenden Glasberührungsabfühlschaltung benutzt wird, nicht
auf den obigen Komparator 120 begrenzt ist. Jede andere
elektrische Vorrichtung kann den Komparator 120 ersetzen,
so lange wie sie im Stande ist, die gleiche Funktion durchzuführen.
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Genauer
gesagt umfasst bei dem oben erwähnten
Aufbau der Komparator 120 einen ersten Eingangsanschluss,
der mit dem Kollektoranschluss des Transistors Q101 verbunden ist,
und einen zweiten Eingangsanschluss zum Eingeben des Bezugssignals,
das für
eine Änderung
in der Temperatur-kompensiert
ist.
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Das
Bezugssignal in den Komparator 120 wird im Pegel durch
ein Bezugssignal-Festlegungsmittel festgelegt, das aus einem Paar
von festen Widerständen 103 und
R104, die in Reihe zwischen dem 5 V-Versorgungsspannungseingangsanschluss 101 und
einer Massenspannungsquelle verbunden sind, und einem Thermistor
Rth, der parallel mit den festen Widerständen R103 und R104 verbunden
ist, zusammengesetzt ist. Dieses Bezugssignal-Festlegungsmittel
ist angepasst, um den Pegel des Bezugssignal variabel mit der Temperatur
einzustellen.
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Die
vorliegende Glasberührungsabfühlschaltung
umfasst ferner ein D-Flipflop 110 zum Empfangen eines Ausgangssignals
von dem Komparator 120 als ein Taktsignal. Der Mikroprozessor 115 ist
angepasst, um sein Ausgangssignal für die Steuerung des Betriebs
des D-Flipflops 110 bereitzustellen, ein Ausgangssignal
von dem D-Flipflop 110 zu überwachen und den Kontakt des
Benutzers mit dem Berührungssensor 105 als
ein Ergebnis der Überwachung zu
erkennen.
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Mit
anderen Worten wirkt das D-Flipflop 110 als eine Signalausgabevorrichtung
zum Bereitstellen seines Ausgangssignals basierend auf dem Kontakt des
Benutzers mit dem Berührungssensor 105.
Der Mikroprozessor 115 wirkt als eine Erkennungsvorrichtung
zum Erkennen des Kontakts des Benutzers mit dem Berührungssensor 105 von
dem Ausgangssignal von dem D-Flipflop 110. Es sei bemerkt,
dass eine Signalausgabevorrichtung und eine Erkennungsvorrichtung,
die bei der vorliegenden Glasberührungsabfühlschaltung
benutzt werden, nicht auf das obige D-Flipflop 110 und
den Mikroprozessor 115 begrenzt sind. Jede andere Vorrichtung
kann das D-Flipflop 110 und den Mikroprozessor 115 ersetzen, so
lange wie sie im Stande sind, die gleichen Funktionen durchzuführen.
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Genauer
gesagt weist bei dem oben erwähnten
Aufbau das D-Flipflop 110 einen Eingangsanschluss D, einen
voreingestellten Anschluss PR und einen
Spannungsanschluss VCC auf, die gemeinsam mit dem Eingangsanschluss 101 verbunden sind,
der die 5 V-Versorgungsspannung eingibt. Das D-Flipflop 110 umfasst
ferner einen Ausgangsanschluss Q, der mit dem Eingangsanschluss
IN11 des Mikroprozessors 115 verbunden ist. Ein zweiter
Ausgangsanschluss OUT12 des Mikroprozessors 115 ist mit
einem Löschanschluss CLR des D-Flipflops 110 verbunden, das
ebenfalls einen mit der Massenspannungsquelle verbundenen Massenanschluss
GND aufweist. Der erste Ausgangsanschluss OUT11 des Mikroprozessors 115 ist
gemeinsam mit dem Emitteranschluss des Transistors Q101, dem Widerstand R104
und dem Kondensator C101 verbunden, wie oben beschrieben ist.
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Als
nächstes
wird eine ausführliche
Beschreibung des Betriebs der Glasberührungsabfühlschaltung mit dem oben beschriebenen
Aufbau in Übereinstimmung
mit der Erfindung mit Bezug auf 4 und 5 gegeben.
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4 ist
ein Timingdiagramm von Ausgangssignalen von den jeweiligen Bauteilen
in der Glasberührungsabfühlschaltung
von 3, und 5 ist ein Signalverlaufdiagramm,
das Änderungen
in dem Bezugssignal oder der Spannung und dem Transistorausgangssignal
mit der Temperatur darstellt.
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Die
durch den Eingangsanschluss 101 eingegebene 5 V-Versorgungsspannung
wird immer an den Eingangsanschluss D des D-Flipflops 110 angelegt.
Unter dieser Bedingung liefert der Mikroprozessor 115 ein
Ausgangssignal OUT11, wie in 4 gezeigt
ist, an seinem ersten Ausgangsanschluss OUT11 in vorbestimmten Zeitintervallen,
um die Berührung
des Benutzers mit dem Berührungssensor 105 abzufühlen.
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Das
Ausgangssignal OUT11 von dem Mikroprozessor 115 wird an
den Emitteranschluss des Transistors Q101 angelegt, an dessen Kollektoranschluss
ebenfalls eine Spannung mit einem High-Pegel von etwa 5 V über den
Widerstand R102 angelegt wird. Als Ergebnis wird eine Potentialdifferenz
zwischen dem Emitteranschluss und dem Kollektoranschluss des Transistors
Q101 erzeugt, wenn das Ausgangssignal OUT11 von dem Mikroprozessor 115 im
Pegel Low ist.
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Wenn
der Benutzer den Berührungssensor 105 unter
der obigen Bedingung berührt,
dann wird eine Spannung, die durch den Widerstand R101 und den Kondensator
C101 geladen und entladen wird, aufgrund einer elektrostatischen
Kapazität
des menschlichen Körpers
im Pegel höher,
wodurch veranlasst wird, dass eine Anschaltzeitspanne des Transistors
Q101 länger
als die wird, wenn der Benutzer mit dem Berührungssensor 105 nicht
in Kontakt kommt.
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Das
heißt,
da der Transistor Q101 als Reaktion darauf geschaltet wird, dass
die Spannung durch den Widerstand R101 und den Kondensator C101 geladen
und entladen wird, bleibt er für
eine vorbestimmte Zeitspanne an, obwohl der Benutzer mit dem Berührungssensor 105 nicht
in Kontakt kommt. Alternativ wird in dem Fall, in dem der Benutzer
den Berührungssensor 105 berührt, die
in dem Benutzer gespeicherte Ladungsmenge zu der durch den Widerstand
R101 und den Kondensator C101 geladenen und entladenen Spannung
hinzugefügt,
was zu einem Anstieg in dem Pegel der geladenen und entladenen Spannung
führt.
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Folglich
ist die Spannung, die durch den Widerstand R101 und den Kondensator
C101 geladen und entladen wird, wenn der Benutzer in Kontakt mit dem
Berührungssensor 105 kommt,
im Pegel unterschiedlich, als wenn der Benutzer es nicht tut. Als
Ergebnis werden die Anschaltzeitspannen des Transistors Q101 in
den obigen beiden Fällen
voneinander unterschiedlich.
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Während er
angeschaltet wird, erzeugt der Transistor Q101 ein Low-Signal, wie
durch "EINGANGSSIGNAL
OP1" in 4 angegeben
ist, aufgrund einer zwischen seinem Kollektoranschluss und Emitteranschluss
erzeugten Potentialdifferenz. Das EINGANGSSIGNAL OP1, das ein Low-Signal ist, das durch
den Transistor Q101 erzeugt wird, während der Benutzer in Kontakt.
mit dem Berührungssensor 105 kommt,
wird so festgelegt, dass es eine abfallende Flanke aufzuweisen,
deren Tiefe größer als
die ist, während
der Benutzer es nicht tut.
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Mit
anderen Worten wird, wenn der Benutzer den Berührungssensor 105 berührt, die
Einschaltzeitspanne des Transistors Q101 um einen vorbestimmten
Wert länger,
als wenn der Benutzer mit dem Berührungssensor 105 nicht
in Kontakt kommt, um ein Low-Signal mit einer größeren Tiefe der abfallenden
Flanke auszugeben.
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Es
sei angemerkt, dass der Transistor Q101 ein Typ einer elektrischen
Vorrichtung ist, die gegen eine Änderung
in der Temperatur empfindlich ist. In dieser Hinsicht umfasst der
Transistor Q101 eine längere
Schaltzeitspanne bei einer höheren
Temperatur bzw. eine kürzere
Schaltzeitspanne bei einer niedrigeren Temperatur. Wie in 5 gezeigt
ist, ist nämlich
die Schaltzeitspanne des Transistors Q101, während der Benutzer den Berührungssensor 105 berührt, von
der, während
der Benutzer es nicht tut, aufgrund einer Änderung in der Temperatur unterschiedlich,
wodurch veranlasst wird, dass sich das Ausgangssignal des Transistors
Q101 im Pegel verändert.
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Das
Ausgangssignal ("EINGANGSSIGNAL OP1" in 4)
von dem Transistor Q101, das sich im Pegel oder Tiefe der abfallenden
Flanke mit der Temperatur verändert,
wird an den ersten Eingangsanschluss des Komparators 120 angelegt,
dessen zweiter Eingangsanschluss das Bezugssignal eingibt. Der Komparator 120 vergleicht
die beiden Eingangssignale miteinander im Pegel und gibt ein Signalverlauf-geformtes
Signal aus, das einer Pegeldifferenz dazwischen entspricht.
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Das
Bezugssignal in den zweiten Eingangsanschluss des Komparators 120 weist
einen Pegel auf, der festgelegt wird, um eine Temperaturänderung
zu kompensieren. Zu diesem Zweck sind die beiden festen Widerstände R103
und R104, die in Reihe zwischen dem 5 V-Versorgungsspannungs-Eingangsanschluss 101 und
der Massenspannungsquelle geschaltet sind, und der parallel mit den
festen Widerständen
R103 und R104 verbundene Thermistor Rth gemeinsam mit dem zweiten
Eingangsanschluss des Komparators 120 verbunden. Der Thermistor
Rth weist einen Widerstandswert auf, der sich mit der Temperatur
verändert,
was zu einer Temperatur-basierten Änderung im Widerstandswert führt, die
durch den Widerstandswert des Thermistors Rth und den Widerstandswerten
der beiden festen Widerständen
R103 und R104 festgelegt wird. Als Ergebnis verändert sich das Bezugssignal
oder die Spannung an dem zweiten Eingangsanschluss des Komparators 120 im
Pegel mit dem sich auf die obige Art und Weise verändernden
Widerstandswert, wie in 5 gezeigt ist.
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Mit
anderen Worten vergleicht der Komparator 120 den Pegel
des Ausgangssignals von dem Transistor Q101 mit dem der Bezugsspannung,
die sich wie oben angegeben verändert,
und gibt ein Signalverlauf-geformtes Signal oder ein Taktsignal CK aus, wie in 4 gezeigt
ist, das einer Pegeldifferenz dazwischen entspricht.
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Das
Signalverlauf-geformte Low-Signal von dem Komparator 120 wird
an den Taktanschluss CK des
D-Flipflops 110 angelegt. Das D-Flipflop 110 gibt ein
High-Signal an seinem Ausgangsanschluss Q synchron mit den Low-Signal
oder der Niederspannung aus, das/die an seinem Taktanschluss empfangen
wird. Wie von dem Zeitpunkt T2 in 4 ersichtlich
ist, wird das D-Flipflop 110 als Reaktion auf ein Low-Signal
aktiviert, das unter der Bedingung des Kontakts des Benutzers mit
dem Berührungssensor 105 angelegt
wird, um ein High-Signal
auszugeben (durch "EINGANGSSIGNAL
IN11" in 4 angegeben).
Wie jedoch von dem Zeitpunkt T1 in 4 ersichtlich
ist, wird das D-Flipflop 110 nicht als Reaktion auf ein
Low-Signal aktiviert, das unter der Bedingung des Nichtkontakt des
Benutzers mit dem Berührungssensor 105 angelegt
wird, um kein Ausgangssignal bereitzustellen.
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Das
Ausgangssignal von dem D-Flipflop 110 wird, wie durch "EINGANGSSIGNAL IN11" in 4 angegeben
ist, an den Eingangsanschluss IN11 des Mikroprozessors 115 angelegt.
Beim Empfangen des Ausgangssignals von dem D-Flipflop 110 erkennt
der Mikroprozessor 115 den Kontakt des Benutzers mit dem
Berührungssensor 105 und
stellt dann ein Ausgangssignal OUT12 an seinem zweiten Ausgangsanschluss
OUT12 bereit, das im Pegel Low ist, wie in 4 gezeigt
ist. Das Low-Signal von dem Mikroprozessor 115 wird an
den Löschanschluss CLR des D-Flipflops 110 angelegt, um
das D-Flipflop 110 zu löschen.
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Zusammenfassend
umfasst die vorliegende Glasberührungsabfühlschaltung
ein Mittel zum Vergleichen des Pegels des Ausgangssignals von der Schaltvorrichtung
oder dem Transistor Q101, das angibt, ob der Benutzer den Berührungssensor 105 berührt, mit
dem des Bezugssignals, und zum Umwandeln des Ausgangssignals von
der Schaltvorrichtung in ein Signalverlauf-geformtes Signal in Übereinstimmung
mit dem Vergleichsergebnis. Die vorliegende Glasberührungsabfühlschaltung
umfasst ferner ein Mittel zum Bestimmen des Pegels des Bezugssignals
für die
Kompensierung einer Änderung
in dem Ausgangssignal von der Schaltvorrichtung mit der Temperatur.
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Daher
ist die vorliegende Glasberührungsabfühlschaltung
im Stande, das Ausgangssignal von der Schaltvorrichtung in ein Signalverlauf-geformtes Signal
mit dem für
eine Temperaturänderung
kompensierten Bezugssignal umzuwandeln, wodurch möglich gemacht
wird, das Low-Signal in den Taktanschluss CK des D-Flipflops 110 als einen
genauen Wert zu definieren. Als Ergebnis kann der Mikroprozessor 115 bei
der vorliegenden Glasberührungsabfühlschaltung
eine konstante Leistung ungeachtet von Änderungen in der Temperatur bereitstellen,
um den Kontakt des Benutzers mit dem Berührungssensor 105 zu
erkennen.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Schaltungsanordnung für
die Erkennung des Kontakts des Benutzers mit dem Berührungssensor 105 in
der Form eines einheitlichen Moduls implementiert. Als eine Alternative
kann eine Mehrzahl von Modulen implementiert sein, um jeweilige
Tasteneingaben in einen Berührungssensor
zu erkennen, der eine Mehrzahl von Tasten auf einem Anzeigeschirm aufweist.
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Wie
oben angegeben ist, besteht das grundlegende technische Konzept
der Erfindung darin, den Pegel eines Bezugssignals hinsichtlich
einer Änderung
der Temperatur zu kompensieren und ein Signalverlauf-geformtes Signal
basierend auf einem Berührungsvorgang
mit dem kompensierten Bezugssignal auszugeben.
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Wie
es aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, liefert die Erfindung
die folgenden Vorteile.
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Eine
Glasberührungsabfühlschaltung
kann in einem berührungsbasierten
Tasteingabeabfühlsystem
für einen
menschlichen Körper
benutzt werden, um eine konstante Leistung ungeachtet von Änderungen
der Temperatur bereitzustellen, um eine Tasteneingabe basierend
auf einem Berührungsvorgang abzufühlen. Daher
umfasst die Glasbeführungsabfühlschaltung
die Wirkung des Erhöhens
der Zuverlässigkeit
eines zugeordneten Produktes.
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Ferner
kann die Glasberührungsabfühlschaltung
eine Tasteneingabe basierend auf einem Berührungsvorgang genau erfassen,
indem er mit einem Signalverlauf-geformten Signal abgefühlt wird,
wodurch die Zuverlässigkeit
und die Leistung eines zugeordneten Produkts weiter erhöht wird.
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Außerdem kann
die Glasberührungsabfühlschaltung
die gleiche Leistung für
alle Tasteneingaben in einem System mit einer Mehrzahl von Tasten bereitstellen.