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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer
oder mehrerer Funktionen in einem elektronischen Gerät.
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In
diesem Zusammenhang werden elektrische Geräte wie Computer immer mehr
zu einem Bestandteil unseres täglichen
Ablaufs. Immer mehr verwenden wir Computer sowohl bei der Arbeit
als auch zu Hause. Praktisch befinden wir uns, egal wo wir uns befinden,
in unmittelbarer Nähe
eines Computers. Dieses verstärkte
Ausgesetztsein gegenüber elektronischen
Geräten,
während
sie natürlich
unserer Lebensweise insgesamt enorme Vorzüge hinzufügen, stellt auch neue Risiken
und Gefahren dar.
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In
diesem Zusammenhang gibt es Umgebungen, in denen diese Strahlung
unerwünscht
und zu vermeiden ist. Beispielsweise funktionieren bestimmte elektronische
Geräte
selbst nicht richtig, wenn sie ungewollter Strahlung unterworfen
sind. Des Weiteren kann jede Form ungeschützter elektronischer Schaltung
in nassen oder feuchten Umgebungen unter Umständen ausfallen und/oder einen elektrischen
Schlag verursachen.
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Des
Weiteren können
die Niveaus selbst von Strahlung, die von elektronischen Standardgerätschaften
abgegeben wird, das Wohlbefinden empfindlicher Personen erheblich
beeinträchtigen.
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Die
vorliegende Erfindung versucht, bei einem Gesichtspunkt eine Anordnung
vorzusehen, die zur Minderung dieser Probleme beitragen kann.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zum Betätigen
einer oder mehrerer Funktionen in einem entfernten elektronischen
Gerät vorgesehen;
wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein oder mehrere Tastenbauelemente,
die in einem Gehäuse
vorgesehen sind, das keine elektronischen Komponenten aufweist,
wobei jedes Tastenbauelement an mindestens einen Fluidkanal angeschlossen
ist; ein entferntes Umwandlungsmittel, das an den oder jeden Fluidkanal
angeschlossen ist; wobei das oder jedes Tastenbauelement im Verhältnis zu
mindestens jeweils dessen einem Fluidkanal beweglich ist, um in
mindestens dem einen Fluidkanal eine Innendruckänderung zu verursachen, wobei
das entfernte Umwandlungsmittel die Druckänderung erkennt, um dadurch ein
elektrisches Signal zum Betätigen
einer entsprechenden Funktion in dem entfernten elektronischen Gerät zu erzeugen.
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Auf
diese Weise ist eine Vorrichtung vorgesehen, die lokal frei von
einer Form einer elektrischen/elektronischen Schaltung ist und entfernt
ein elektronisches Gerät
wie einen Computer steuern kann. Auf diese Weise unterstützt die
Vorrichtung die Minderung gesundheitlicher Probleme, die damit assoziiert
werden, dass man mit Strahlung von einer elektrischen Schaltung
in Vorrichtungen wie Computertastaturen, -mäusen und -zeigegeraten in engen Kontakt
kommt.
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Bevorzugt
verursacht die Bewegung des oder jedes Tastenbauelements die Zusammendrückung mindestens
des einen Fluidkanals, um dadurch den Innendruck dann zu erhöhen. In
solch einer Ausführungsform
ist es nicht notwendig, dass eine Pumpe zur Aufrechterhaltung eines Über- oder Unterdrucks
in den Fluidkanälen
vorgesehen ist. Deshalb können
die Herstellungs- und Betriebskosten der Vorrichtung verringert
werden.
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Bevorzugt
ist mindestens der eine Fluidkanal mit einem oder mehreren knollenförmigen Teilbereichen
vorgesehen, die an jedes Tastenbauelement angeschlossen sind, wobei
die Bewegung des Tastenbauelements die Zusammendrückung des
angeschlossenen knollenförmigen
Teilbereichs verursacht.
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Bevorzugt
ist jeder knollenförmige
Teilbereich balgenförmig.
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In
alternativen Ausführungsformen
kann die Bewegung des oder jedes Tastenbauelements verursachen,
dass eine oder mehrere Öffnungen
im an das Tastenbauelement angeschlossenen Fluidkanal sich öffnen, um
zu ermöglichen,
dass der Fluidkanal mit dem Umgebungsdruck verbunden wird, was zu einer
Druckänderung
im Fluidkanal führt;
und wobei das Tastenbauelement gewöhnlich vorgespannt ist, um
die Öffnung
zu schließen.
Auf diese Weise nutzt die vorliegende Erfindung vorteilhaft den
natürlichen atmosphärischen
Druck, um eine Funktion in dem entfernten Gerät zu betätigen.
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Bevorzugt
umfasst die Vorrichtung des Weiteren ein Mittel zum Erzeugen eines
Druckgradienten zwischen dem Fluid im Fluidkanal und dem Umgebungsdruck.
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Bevorzugt
ist an die oder jede Taste ein Schließerelement angeschlossen, um
die Öffnung betriebstechnisch
zu öffnen
und zu schließen,
wobei das Schließerelement
bei der Betätigung
des Tastenbauelements den Fluidkanal zum Umgebungsdruck hin öffnet.
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Bevorzugt
umfasst das entfernte Umwandlungsmittel ein Sensormittel zum Erkennen
einer Druckänderung.
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Bevorzugt
umfasst das Umwandlungsmittel des Weiteren ein Sensoranpassungsmittel
zum Anpassen der Empfindlichkeit des Sensors. Deshalb kann vorteilhafterweise
die Empfindlichkeit des Sensors gemäß dem atmosphärischen
Umgebungsdruck und dem Druckabfall angepasst werden, der in den Fluidkanälen zur
Optimierung der Erkennung einer Änderung
des Drucks erforderlich ist.
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Bevorzugt
je größer die
Innendruckänderung in
mindestens dem einen Fluidkanal, desto größer das vom Umwandlungsmittel
erzeugte elektrische Signal. Dies ermöglicht, dass die vom Umwandlungsmittel
erzeugten Signale variable Intensitäten aufweisen, die dann variable
Wirkungen auf die Funktion vermitteln können, die das elektrische Signal
erzeugt. Zum Beispiel, wenn das elektrische Signal die Bewegung
eines Cursors über
einen Computerbildschirm vermitteln soll, je größer das erzeugte elektrische
Signal, desto schnell oder weiter kann sich der Cursor bewegen.
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Bevorzugt
sind das eine oder mehrere Tastenbauelemente in einer Matrix von
Fluidbahnen miteinander verbunden; eine Vielheit von Fluidkanälen sind
zum Befördern
von Fluidmedien zwischen der Matrix und dem entfernten Umwandlungsmittel
vorgesehen; wobei das oder jedes Tastenbauelement eine eindeutige
Adresse in der Matrix so hat, dass beim Bedienen durch einen Benutzer
eine eindeutige Signatur für
dieses Tastenbauelement aus der Vielheit von Fluidkanälen erkennbar
ist; wobei das Umwandlungsmittel die oder jede eindeutige Signatur beim
Bedienen des oder jedes Tastenbauelements erkennen und ein elektrisches
Signal zum Betätigen einer
entsprechenden Funktion in einem entfernten elektronischen Gerät erzeugen
kann. Auf diese Weise kann eine Druckerhöhung in einer Kombination von
Fluidkanälen
genutzt werden, um zu erkennen, welches der Tastenbauelemente gedrückt wird.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zum Betätigen
einer oder mehrerer Funktionen in einem entfernten elektronischen
Gerät vorgesehen;
wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: – ein oder mehrere Tastenbauelemente,
die in einer Matrix von Fluidbahnen miteinander verbunden sind;
eine Vielheit von Fluidkanälen
zum Befördern
von Fluidmedien zwischen der Matrix und einem entfernten Umwandlungsmittel;
wobei das oder jedes Tastenbauelement eine eindeutige Adresse in
der Matrix so hat, dass beim Bedienen durch einen Benutzer eine
eindeutige Signatur für
dieses Tastenbauelement aus der Vielheit von Fluidkanälen erkennbar
ist; wobei das Umwandlungsmittel die oder jede eindeutige Signatur beim
Bedienen des oder jedes Tastenbauelements erkennen und ein elektrisches
Signal zum Betätigen einer
entsprechenden Funktion in einem entfernten elektronischen Gerät erzeugen
kann.
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Deshalb
ermöglicht
die vorliegende Erfindung, dass die Tastenbauelemente pneumatische Bahnen
effektiv gemeinsam nutzen. Demzufolge kann die Größe der erforderlichen
Kabel-, Rohr- oder Röhrenleitungen
minimal gehalten werden, was zu verringerten Kosten, verringerter
Größe und verringertem
Gewicht führt.
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Bevorzugt
sind die Fluidkanäle
pneumatische Kanäle.
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Bevorzugt
sind die Fluidkanäle
hydraulische Kanäle.
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Bevorzugt
umfasst das Tastenbauelement ein oder mehrere betätigende
Bauelemente zum Wirken auf mindestens den einen Fluidkanal, um eine
Innendruckänderung
darin zu verursachen.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zum Betätigen
mindestens einer Funktion in einem entfernten elektronischen Gerät vorgesehen,
wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: – ein oder mehrere Tastenbauelemente,
die in einem Gehäuse
vorgesehen sind, das keine elektronischen Komponenten aufweist,
wobei jedes Tastenbauelement an mindestens einen Fluidkanal angeschlossen
ist; ein entferntes Umwandlungsmittel, das an den oder jeden Fluidkanal
angeschlossen ist; wobei das oder jedes Tastenbauelement in Bezug
auf mindestens dessen einen Fluidkanal beweglich ist, um die Zusammendrückung dessen
zu verursachen, wobei die Bedienung des Tastenbauelements eine Innendruckänderung
in mindestens dem einen Fluidkanal verursacht, wobei das Umwandlungsmittel
die Druckänderung
erkennt, um dadurch ein elektrisches Signal zum Betätigen einer
entsprechenden Funktion in dem entfernten elektronischen Gerät zu erzeugen.
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Bevorzugt
ist der Ruheinnendruck mindestens des einen Fluidkanals bei atmosphärischem Druck
oder einem größeren als
atmosphärischen Druck
vorgesehen.
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Bevorzugt
ist mindestens der eine Fluidkanal federnd verformbar. Auf diese
Weise kann die Elastizität
des Fluidkanals selbst genutzt werden, um den Kanal nach der Zusammendrückung neu
aufzupumpen.
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Bevorzugt
ist mindestens der eine Fluidkanal aus Gummi oder Kunststoff gebildet.
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Bevorzugt
wird mindestens der eine Fluidkanal gebildet, indem eine biegsame
Schicht, die ein Muster für
mindestens den einen dann gebildeten Fluidkanal aufweist, an ein
starres Substrat gekoppelt wird.
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Gemäß einem
vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zum Betätigen
einer oder mehrerer Funktionen in einem entfernten elektronischen
Gerät vorgesehen;
wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: – ein oder mehrere Tastenbauelemente,
die in einem Gehäuse
vorgesehen sind, das keine elektronischen Komponenten aufweist,
wobei jedes Tastenbauelement an mindestens eine Öffnung eines pneumatischen
Kanals angeschlossen ist; ein entferntes Umwandlungsmittel, das
an den pneumatischen Kanal angeschlossen ist; und ein Mittel zum
Erzeugen eines verringerten Drucks in dem pneumatischen Kanal; wobei
das Tastenbauelement gewöhnlich
vorgespannt ist, um die Öffnung
zu schließen,
wobei die Betätigung
des Tastenbauelements die Öffnung öffnet, um
zu ermöglichen,
dass der Kanal mit dem Umgebungsdruck verbunden wird, wobei das
Umwandlungsmittel eine resultierende Druckänderung erkennt, um dadurch
ein elektrisches Signal zum Betätigen
einer entsprechenden Funktion in dem entfernten elektronischen Gerät zu erzeugen.
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Bevorzugt
sind das eine oder mehrere aller Tastenbauelemente mit einer Vielheit
pneumatischer Kanäle über eine
oder mehrere Öffnungen
verbindbar; wobei die Betätigung
eines der Tastenbauelemente die eine oder mehrere Öffnungen öffnet, um
zu ermöglichen,
dass die Vielheit pneumatischer Kanäle mit dem Umgebungsdruck verbunden
wird, wobei das Umwandlungsmittel eine resultierende Druckänderung
in der Vielheit pneumatischer Kanäle erkennt und dadurch ein
elektrisches Signal zum Betätigen einer
entsprechenden Funktion in dem entfernten elektronischen Gerät erzeugt.
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Gemäß einem
fünften
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Computermaus vorgesehen,
die eine oben beschriebene Vorrichtung umfasst.
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Gemäß einem
sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Tastatur
oder Kleintastatur vorgesehen, die eine Vorrichtung gemäß irgendeiner
oben beschriebenen Vorrichtung umfasst.
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Gemäß einem
siebten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
des Herstellens einer Vorrichtung zum Betätigen einer oder mehrerer Funktionen
in einem entfernten elektronischen Gerät vorgesehen; wobei das Verfahren
folgende Schritte umfasst: – Vorsehen
einer Vielheit von Schichten in der Art dünner Blätter, wobei jede Schicht eine
oder mehrere darin angeordnete pneumatische Bahnen oder Bahnteilbereiche
aufweist; Kombinieren der Vielheit von Schichten zur Bildung eines
Verteilstücks,
in dem eine dreidimensionale Matrix dieser pneumatischen Bahnen
eingebaut ist; Anschließen
eines oder mehrerer Tastenbauelemente an die Matrix, wobei das oder
jedes Tastenbauelement eine eindeutige Adresse in der Matrix hat;
und Verbinden einer Vielheit pneumatischer Kanäle zum Befördern pneumatischer Medien
zwischen der Matrix und einem entfernten Umwandlungsmittel, wobei das
Umwandlungsmittel eine eindeutige Signatur für jedes Tastenbauelement bei
dessen Bedienung erkennt und ein elektrisches Signal zum Betätigen einer
entsprechenden Funktion in einem entfernten elektronischen Gerät erzeugt.
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Deshalb
sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor, das die einfache
Herstellung einer dreidimensionalen Matrix pneumatischer Bahnen
ermöglicht,
die ermöglicht,
dass die Tasten pneumatische Bahnen, die die oben beschriebenen
assoziierten Vorteile erreichen, effektiv gemeinsam nutzen.
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Die
Patentschrift
US 3 603 983 zeigt
eine Anordnung, in der die elektrischen Schalter
17 im
Gehäuse
vorgesehen sind und für
jeden Fluidkanal separate Röhren
erforderlich sind. Die Erkennung, welche Taste gedrückt wird,
basiert allein auf der Ausbildung einer Tastenscheibe
19.
Die sequenzielle Anordnung der Tasten in
US 3 603 983 ist äußerst nachteilig, da Signale
von den Tasten, die am weitesten von den Schaltern entfernt sind,
viel länger
brauchen, um sich entlang den Röhren
zu bewegen, und es können
keine dazwischen liegenden Tasten gedrückt werden, bis die Erkennung
erfolgt ist. Des Weiteren können
nicht mehrere Tasten gleichzeitig gedrückt werden. Dies bedeutet,
dass eine solche Tastatur für normales
Tippen unbrauchbar wäre.
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JP 04 178 811 verwendet
eine Abdeckung, die über
einer Grundfläche
vorgesehen ist. In diesem Beispiel weist die Grundfläche zwei
einfache darin eingravierte Rillen auf, und die Abdeckung bildet
die Tasten darüber.
Wenn eine Taste niedergedrückt wird,
wird eine Druckwelle (eine Schallwelle) in der darunter liegenden
Rille erzeugt, zwei an beiden Enden der Rillen vorgesehene Detektoren
werden dann genutzt, um die Differenz hinsichtlich des Ankunftszeitpunkts
der Druckwelle zu erkennen, welche dann genutzt werden kann, um
zu erkennen, welche Taste niedergedrückt worden ist. Das JP dokumentiert
Bedenken hinsichtlich der Reduzierung der Größe und des Gewichts einer Tastatur.
Die Größen- und
Gewichtseinsparungen implizieren mehr Verarbeitungsleistung, um
zu erkennen, weiche Taste niedergedrückt worden ist, und diese Konstruktion
reagiert mit größerer Wahrscheinlichkeit
falsch positiv, wenn nebeneinander liegende Tasten bedient werden.
Des Weiteren können
nicht mehrere Tasten gleichzeitig gedrückt werden. Im Gegensatz dazu
bietet die vorliegende Erfindung eine Alternative zu herkömmlichen
Geräten,
ohne eine beträchtlich
erhöhte
Verarbeitungsleistung zu erfordern und ohne die Genauigkeit oder
Funktionalität
zu beeinträchtigen.
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US 3 034 628 beschreibt
eine pneumatische Tastatur, bei der jede Taste einzeln mit einer
Fluidkammer- und einer Fluidverstärker-Anordnung über einen
Durchgang oder eine Röhre
verbunden ist.
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Beispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:-
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1 eine
geschnittene Ansicht einer Vorrichtung einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem Tastenbauelement in einer oberen
ungedrückten
Position zeigt;
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2 eine
geschnittene Ansicht einer Vorrichtung einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem Tastenbauelement in einer unteren
gedrückten
Position zeigt;
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3 eine
Teilquerschnittsansicht der Vorrichtung einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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4 eine
geschnittene Ansicht der Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer ersten nicht betätigten Position zeigt;
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5 eine
geschnittene Ansicht der Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer betätigten Position zeigt;
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6 eine
Ansicht von Fluidkanälen
und eines Betätigungsorgans
in der Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7 eine
erweiterte perspektivische Ansicht der Vorrichtung einer dritten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
erweiterte perspektivische Ansicht der Vorrichtung einer vierten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 eine
Querschnittsansicht der Vorrichtung der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 eine
Draufsicht der Vorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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11 eine
explodierte Ansicht der Vorrichtung einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 in
Einzelheiten eine pneumatische Schicht von 11 zeigt;
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13 die
Vorrichtung einer siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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14 im
Querschnitt die in 13 gezeigte Tastaturanordnung
zeigt, die mit einer entfernten Abfühlvorrichtung verbunden ist;
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15 eine
Teilquerschnittsansicht der Vorrichtung einer achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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die 16a bis 16c die
Vorrichtung einer neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen, wo 16a einen
Grundriss zeigt, 16b eine perspektivische Ansicht
zeigt und 16c einen Querschnittsgrundriss
zeigt.
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Die 1 und 2 zeigen
in vereinfachter Form die Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und insbesondere eine Eingabetaste, frei
von irgendeiner Form elektrischer Schaltung.
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Die
Taste ist Bestandteil einer größeren Gruppierung
von Tasten wie einer Gruppierung von Tasten auf einer Tastatur.
Die Taste umfasst ein Tastenbauelement 1 und einen Schließer 3,
der mit dem Tastenbauelement 1 verbunden ist.
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Das
Tastenbauelement 1 und der Schließer 3 sind bewegbar
mittels eines Gehäuses 7 befestigt, wobei
ein Benutzer beim Drücken
des Tastenbauelements 1 verursacht, dass das Tastenbauelement 1 und
der Schließer 3 sich
aus einer Ruheposition in eine untere Position nach unten bewegen,
wie in 2 gezeigt.
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Die
Eingabetaste enthält
ein vorspannendes Element wie eine Feder, die das Betätigungsbauelement 2 umgibt,
um das Tastenbauelement 1 und den Schließer 3 federnd
zurück
in die obere Ruheposition zu drängen.
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Das
Tastenbauelement 1 ist alternativ unter Umständen nicht
direkt mit dem Schließer 3 verbunden,
stattdessen kann jedoch der Schließer 3 eine separate
Komponente bilden, an die das Tastenbauelement 1 grenzt.
Beispielsweise kann der Schließer 3 auf
einer Gummitastenmatte ausgebildet sein, die unter dem Tastenbauelement 1 positioniert
ist. In einem ungedrückten
Zustand drängt
der Federdruck der Gummitastenmatte den Schließer 3 und folglich das
Tastenbauelement 1 in eine obere Ruheposition. Sobald ein
Benutzer das Tastenbauelement 1 drückt, wirkt es als Plungerkolben
auf den Schließer 3 und drückt ihn
in eine untere Position.
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Im
in 1 gezeigten Beispiel sind eine Vielheit solcher
Tastenbauelemente 1 in einer Gruppierung vorgesehen, die
mit einer oder mehreren Medienbahnen vorgesehen ist, welche über dem
Schließer 3 angeordnet
sind. In diesem Beispiel sind die Medienbahnen pneumatische Kanäle 5.
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Die
nahen Enden der pneumatischen Kanäle 5 öffnen sich
an den Öffnungen 6 zur
Unterseite des Gehäuses 7.
Sobald der Schließer 3 in
seiner oberen Position ist, wird er gegen die Unterseite des Gehäuses 7 gesetzt,
um als Abdichtung zu fungieren, und versperrt die Öffnungen 6.
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Bevorzugt
ist der Schließer
aus einem elastischen Werkstoff wie Schaumgummi gebildet, um eine
wirksame Abdichtung zu bilden, und wird von einer das Betätigungsbauelement 2 umgebenden
Feder oder einer anderen federnden Ausbildung wie einer Gummitastenmatte
in die obere Position vorgespannt.
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An
einem entfernten Ende der pneumatischen Kanäle 5 ist eine Pumpe
vorgesehen, die zur Verringerung des Luftdrucks im Kanal fungiert
und dadurch ein Teilvakuum in den pneumatischen Kanälen erzeugt.
Wenn die Taste in einem normalen ungedruckten Zustand ist, wird
dieses Teilvakuum von der Pumpe aufrechterhalten, und über den
Schließer 3 wird
das Eintreten von Luft in die pneumatischen Kanäle 5 verhindert. Bevorzugt
ist der Druck in den pneumatischen Kanälen im ungedruckten Zustand ungefähr 5 PSI
unter dem atmosphärischen
Druck. Zusätzlich
ist das entfernte Ende jedes Kanals auch mit einem Drucksensor vorgesehen,
um eine Änderung
des Drucks im Kanal zu erkennen und als Reaktion ein elektrisches
Signal auszugeben.
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Wenn
ein Benutzer eine Taste drückt,
wird der Schließer 3 in
Richtung seiner unteren Position bewegt, wodurch die Öffnungen 6 geöffnet werden und
ermöglicht
wird, dass Luft durch die pneumatischen Kanäle 5 strömt.
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Anschließend erhöht sich
der Druck in den pneumatischen Kanälen, da das Vakuum gebrochen wird.
Diese Erhöhung
des Drucks wird dann von den Drucksensoren erkannt, die mit den
entfernten Enden jedes Kanals verbunden sind, das wiederum ein elektrisches
Signal ausgibt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Drucksensor ein Sensoranpassungsmittel auf, das ermöglicht,
dass die Empfindlichkeit des Sensors angepasst wird. Auf diese Weise
kann die Empfindlichkeit des Sensors gemäß dem Grad des atmosphärischen
Umgebungsdrucks und dem erforderlichen verringerten Druckpegel in
den pneumatischen Kanälen
angepasst werden, um dadurch die Erkennung einer Änderung
des Drucks zu optimieren. Beispielsweise kann ein Benutzer oder
ein automatisiertes System in der Höhe, wo der atmosphärische Druck
geringer ist, die Empfindlichkeit des Sensors erhöhen, um
den verringerten Druckgradienten zwischen der Atmosphäre und dem
Teilvakuum zu berücksichtigen.
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3 zeigt
einen Viertasten-Teilbereich einer Tastengruppierung ähnlich der
oben mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen.
In dem Gehäuse 7 ist
eine Reihe pneumatischer Kanäle 5 vorhanden,
die sich an den Öffnungen 6 zur
Unterseite des Gehäuses 7 öffnen. Drei
der Tastenbauelemente sind ungedrückt, während die Taste 1 auf
der unteren rechten Seite des Diagramms in ihrer unteren Position
ist, so als ob deren Tastenbauelement 1 von einem Benutzer
gedrückt
worden ist. In diesem Fall werden deshalb die vier an diese niedergedrückte Taste
angeschlossenen Öffnungen 6 gleichzeitig
geöffnet,
während
sich der Schließer 3 nach
unten bewegt. Demzufolge werden die Vakua in jedem der angeschlossenen
vier pneumatischen Kanäle 5 gebrochen,
und es erfolgt ein Einströmen
von Luft aus der Atmosphäre.
Die an den entfernten Enden dieser pneumatischen Kanäle befindlichen
Drucksensoren erkennen den erhöhten
Druck und geben ein elektrisches Signal aus, welches dann von einem
Mikrocontroller verarbeitet werden kann, um zu erkennen, welche
der Tasten gedrückt
worden ist.
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Vorteilhafterweise
ist es bei dieser Ausführungsform,
da sich die pneumatischen Kanäle
normalerweise unter einem Teilvakuum befinden, im Vergleich zu unter
Druck gesetzten Systemen weniger wahrscheinlich, dass Biegen und
Zusammendrücken
der Kanäle
zu einer falsch positiven Erkennung einer Tastenbauelementbetätigung führt.
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Die 4 und 5 zeigen
in vereinfachter Form eine Eingabetaste gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie bei der ersten Ausführungsform
ist die Taste in der Praxis Bestandteil einer größeren Tastengruppierung wie
einer Tastengruppierung auf einer Tastatur.
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Ähnlich der
ersten Ausführungsform
verursacht ein das Tastenbauelement 21 drückender
Benutzer, dass das Tastenbauelement 21 und das betätigende
Bauelement 22 sich aus einer Ruheposition, wie in 1 gezeigt,
nach unten in eine untere Position, wie in 2 gezeigt,
bewegen. Wieder ist ein vorspannendes Element 23 wie eine
Feder vorgesehen, um das Tastenbauelement 21 und das betätigende
Bauelement 22 federnd zurück in die obere Ruheposition
zu drängen.
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Unter
jedem Tastenbauelement 21, angeordnet unter dem betätigenden
Bauelement 22, sind eine oder mehrere Medienbahnen vorgesehen.
Der Einfachheit halber ist in den 4 und 5 nur eine
Medienbahn gezeigt. In diesem Beispiel sind die Medienbahnen (hydraulische
oder pneumatische) Fluidkanäle 25.
Die Kanäle 25 können aus
irgendeinem geeigneten Werkstoff, zum Beispiel Gummi- oder Kunststoffröhren-, -kabel-
oder -rohrleitungen, gebildet sein. Dies ermöglicht, dass die Kanäle 25 federnd
verformbar, um mehrere Zusammendrückungen derer zu ermöglichen,
und biegsam sind, um in Artikeln verschiedener Größen oder
Formen positioniert zu werden.
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Wie
gezeigt, ist das betätigende
Bauelement 22 ausgebildet, um den Kanal 5 zusammenzudrücken, sobald
das Tastenbauelement 21 in eine untere Position gedrängt wird.
In ihrem normalen Zustand können
die Kanäle 25 entweder
unter Überdruck,
d. h. über
dem atmosphärischen
Druck, gehalten werden oder dürfen
unter atmosphärischem
Druck bleiben. Falls die Kanäle 25 unter Überdruck
gehalten werden sollen, so ist eine Pumpe (nicht gezeigt) vorgesehen,
die zur Erhöhung
des Drucks im Kanal 25 fungiert. Falls die Kanäle unter
atmosphärischem Druck
bleiben dürfen,
so ist keine Pumpe erforderlich.
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Wenn
sich das Tastenbauelement 21 in einem normalen ungedruckten
Zustand befindet, bleibt der Druck im Kanal 25 konstant.
Das entfernte Ende jedes Kanals ist mit einem Drucksensor vorgesehen, um
eine Änderung
des Drucks im Kanal zu erkennen und als Reaktion ein elektrisches
Signal auszugeben.
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Wenn
ein Benutzer ein Tastenbauelement drückt, wird das betätigende
Bauelement 22 in Richtung seiner unteren Position bewegt
und drückt
dadurch den Kanal 25 zusammen. Anschließend erhöht sich der Druck im Kanal,
da das Volumen im pneumatischen Kanal effektiv verringert wird.
Diese Erhöhung
des Drucks wird dann von den Drucksensoren erkannt, die mit den
entfernten Enden jedes Kanals verbunden sind, welcher wiederum ein
elektrisches Signal ausgibt, das darauf hinweist, dass sich der Druck
erhöht
hat.
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Die
Kanäle
können
mit irgendeinem geeigneten Fluidmedium, zum Beispiel Luft oder Flüssigkeit,
gefüllt
werden.
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Der
Drucksensor kann die Intensität
der vom betätigenden
Bauelement vermittelten Zusammendrückung erkennen, d. h. je größer die
Kraft der Zusammendrückung,
desto größer das
erzeugte Signal.
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Um
eine Änderung
des Drucks beim Zusammendrücken
des Kanals zu gewährleisten
und die Herstellung eines Überdrucks
des Kanals vor dem Zusammendrücken über ein
betätigendes
Bauelement zu ermöglichen,
ist das Ende des Kanals, das nicht mit einem Drucksensor verbunden
ist, bevorzugt abgedichtet. In diesem Zusammenhang, wie unten mit
Bezug auf weitere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung genau beschrieben, kann ein Ende des
Kanals in einem abgedichteten knollenförmigen Element zum Zusammenwirken
mit dem betätigenden
Bauelement 22 ausgebildet sein.
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6 zeigt
eine perspektivische Darstellung von zwei Kanälen 25, die gemäß der zweiten
oben mit Bezug auf die 4 und 5 erörterten
Ausführungsform
unterhalb des betätigenden
Bauelements 22 angeordnet sind. Wie ersichtlich ist, verursacht eine
Bewegung des betätigenden
Bauelements 22 in seine untere Position, dass beide der
zwei Kanäle 25 zusammengedrückt werden,
was zu einer Erhöhung des
Drucks in beiden Kanälen 25 führt, welche
dann an den entfernten Enden jedes Kanals erkannt werden kann. Die
in 6 gezeigte Anordnung von Kanälen 25 ist besonders
im Rahmen einer Gruppierung von Tasten wie einer Gruppierung von
Tasten auf einer Tastatur brauchbar, da die Vielheit von Tasten
entlang einer gitterähnlichen
Matrix von Kanälen positioniert
werden kann, wobei jede Taste an einer eindeutigen Kombination von
Kanälen
angeschlossen sein kann. Eine derartige Anordnung wird später noch
ausführlicher
erörtert.
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7 zeigt
in einer erweiterten perspektivischen Ansicht eine Eingabetaste
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die als Bestandteil einer größeren Gruppierung
von Tasten verwendet werden kann. Wie bei der zweiten Ausführungsform
verursacht ein das Tastenbauelement 31 drückender
Benutzer, dass sich das betätigende Bauelement 32 nach
unten bewegt, um Medienbahnen in der Form von Kanälen 35 darunter
zusammenzudrücken.
In dieser Ausführungsform
sind die Kanäle 35 jedoch
mit vergrößerten oder
knollenförmigen Galgenteilbereichen 36 vorgesehen.
Diese Galgenteilbereiche 36 werden vom Betätigungsbauelement 32 zusammengedrückt, wenn
es in eine untere Position bewegt wird. Da die Galgenteilbereiche 36 im Verhältnis zu
den engeren Kanalteilbereichen des Kanals 35 ein großes Volumen
von Fluid (z. B. Luft oder einer Flüssigkeit) enthalten, führt ihre
Zusammendrückung
zu einer großen
Erhöhung
des Drucks, welche von den Drucksensoren am distalen Ende der Kanäle 35 einfacher
erkannt werden kann.
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In
der in 7 gezeigten Ausbildung werden die zwei angeschlossenen
Kanäle 35 auf
separaten Schichten gebildet, welche dann aufeinander gelegt werden
können.
Jede Schicht umfasst ein starres Substrat 37 und eine biegsame
Schicht 38, die bevorzugt aus biegsamem Silikongummi oder
einem anderen elastischen Werkstoff gebildet werden, welche darauf
geklebt werden können,
zum Beispiel als selbstklebende Schicht. Die biegsamen Schichten 38 werden
mit dem Muster für
die Kanäle 35 und
die Galgenteilbereiche 36 gebildet. Demzufolge werden die
Kanäle 35 und
die Galgenteilbereiche 36, sobald die biegsamen Schichten 38 auf
ihre jeweiligen Substrate 37 aufgeklebt sind, von den Lücken zwischen dem
Muster und dem Substrat 37 gebildet. Auf diese Weise kann
ein einfaches Substrat verwendet werden, welches dann eine komplexe
Anordnung von Kanälen 35 und
daran angebrachten Galgenteilbereichen aufweisen kann. Tatsächlich können mehrere Kanäle und ihre
Galgenteilbereiche auf einer einzelnen Schicht ausgebildet sein.
In der Regel sind diese mehreren Kanäle in parallelen Linien zur
Verwendung als x- oder
y-Achse in einer gitterähnlichen
Matrix einer Tastengruppierung ausgebildet.
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Nach
dem Zusammenbau sind die Schichten übereinander angeordnet. Ein
Tastenbauelement 31, bevorzugt aus einem Kunststoffwerkstoff
gebildet, kann oberhalb der Balgen ausgerichtet sein. Ein Betätigungsbauelement 32 in
der Form von drei Plungerkolben ist auf dem Tastenbauelement 31 vorgesehen.
Der mittlere Plungerkolben ist zur Zusammendrückung des Galgens 36 auf
der oberen Schicht ausgebildet, wenn sich das Betätigungsbauelement in
seiner unteren Position befindet. Die zwei peripheren Plungerkolben
sind ausgebildet, um sich durch die in der oberen Schicht vorgesehenen Öffnungen 39 zur
unteren Schicht zu erstrecken, wo sie den Balgen 36 auf
der unteren Schicht zusammendrücken können, wenn
sich das Betätigungsbauelement
in seiner unteren Position befindet.
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8 zeigt
in einer erweiterten perspektivischen Ansicht eine Eingabetaste
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die als Bestandteil einer größeren Gruppierung
von Tasten verwendet werden kann. Diese Ausführungsform ist in vielerlei
Hinsicht ähnlich
der oben mit Bezug auf 7 beschriebenen dritten Ausführungsform.
In diesem Fall wird jedoch ein einzelnes starres Substrat 47 verwendet;
wobei eine obere biegsame Schicht 48a auf die obere Fläche des
Substrats 47 geklebt ist und eine untere biegsame Schicht 48b auf eine
untere Fläche
des Substrats 47 geklebt ist.
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Die
obere biegsame Schicht 48a enthält einen Kanal 45a mit
angeschlossenen Galgenteilbereichen 46a, welche in der
gleichen Weise funktionieren wie oben erörtert. Ebenfalls vorgesehen
auf der oberen biegsamen Schicht 48a ist ein Galgenteilbereich 46b,
welcher an einen auf der unteren biegsamen Schicht 48b durch
die Öffnung 451 gebildeten
Kanal 45b angeschlossen ist. Ein Tastenbauelement 41 ist über einen
Ausrichtungsstift 491, der in die Öffnungen 49 passt,
nach den Schichten und folglich den Balgen 46a und 46b ausgerichtet.
Nach der Ausrichtung weist das Betätigungsbauelement 42 zwei
Vorsprünge
auf, die oberhalb der Balgen positioniert sind, und das Drücken der
Taste verursacht, dass sie sich nach unten bewegen, um die Galgenteilbereiche zusammenzudrücken.
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9 zeigt
eine vereinfachte Querschnittsansicht der vierten Ausführungsform.
Wenn das Tastenbauelement niedergedrückt wird, bewegen sich die
Vorsprünge
des Betätigungsbauelements
nach unten, um die Galgenteilbereiche 46a und 46b gleichzeitig
zusammenzudrücken.
Auf diese Weise wird Fluid (z. B. Luft oder eine Flüssigkeit)
im Hohlraum des Galgenteilbereichs nach außen gedrückt. Im Fall des Galgenteilbereichs 46a wird
das Fluid entlang dem auf der oberen biegsamen Schicht 48a gebildeten
Kanal 45a gedrückt
Im Fall des Galgenteilbereichs 46b wird das Fluid nach
unten durch die Öffnung 451 im
Substrat 47 und entlang dem auf der unteren biegsamen Schicht 48b ausgebildeten
Kanal 45b gedrückt.
Drucksensoren können dann
an den distalen Enden dieser Kanäle
vorgesehen sein, um das Niederdrücken
des Tastenbauelements 41 zu erkennen.
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In
den obigen Ausführungsformen
wird bevorzugt, dass die Kanäle
Innenbohrungsgrößen im Bereich
von 1 mm aufweisen. Falls die Bohrungsgrößen zu klein sind, ist die
Fluidströmung
zu begrenzt und die Ansprechgeschwindigkeit langsamer. Wenn die
Bohrungen zu groß sind,
ist das Volumen an Fluid erhöht
und die Stärke
des Signals verringert. Es gibt natürlich auch eine Reihe weiterer
Merkmale, die in den obigen Ausführungen
enthalten sein können. Beispielsweise
kann in Ausführungsformen,
die auf Erhöhungen
des Drucks beruhen, wie der zweiten, dritten und vierten Ausführungsform,
die oben beschrieben werden, ein vollkommen abgedichtetes System
die falsche Aktivierung der Drucksensoren verursachen, wenn beispielsweise
direktes Sonnenlicht das Fluid innerhalb der Kanäle erhitzt. Demzufolge wird
bevorzugt, dass in den Kanälen
ein kleines Lüftungsloch
vorgesehen ist, welches ermöglicht, dass
langsame Änderungen
des Drucks ausgeglichen werden. Das Lüftungsloch sollte die Große eines
Nadellochs haben, um zu vermeiden, dass Druck aus einer Tastendrückung zu
schnell abgeleitet wird.
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Die
Anordnung der oben beschriebenen Ausführungsformen im Rahmen einer
größeren Gruppierung
von Tasten wird nun beschrieben.
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10 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in der eine Vielheit von Tasten wie denen,
die in den 1 bis 3 gezeigt sind,
in einer bestimmten Gruppierung oder einem bestimmten Gitter angeordnet
sind. Wie gezeigt, umfasst die Beispielgruppierung von 10 17 Tasten wie
die, die oben mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben
sind, welche eine pneumatische Kleintastatur bilden, obwohl eindeutig
mehr, d. h. 110, für eine
herkömmliche "QWERTY"-Tastatur vorgesehen wären. Die
pneumatischen Kanäle
umfassen sieben pneumatische Hauptkanäle 55, die mit einer
Matrix pneumatischer Bahnen 555 verbunden sind. In dieser
Hinsicht ist der Schließer 53 jeder
Taste angeordnet, um eine Strömung
der Medien, in diesem Fall Luft, in der einen oder mehreren pneumatischen
Bahnen 555 bezüglich
dieser Taste zu ändern,
sobald die angeschlossene Taste niedergedrückt wird, so dass das Niederdrücken jeder
Taste eine eindeutige Signatur in den pneumatischen Hauptkanälen 55 verursacht.
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Die
pneumatischen Hauptkanäle 55 sind
mit einer entfernten Abfühlvorrichtung
und einem Mikrocontroller verbunden, der die eindeutige Signatur
in ein elektronisches Signal zur Verwendung beim Bedienen einer
oder mehrerer Funktionen eines elektronischen Geräts umwandeln
und verarbeiten kann. In dieser Ausführungsform wird eine Pumpe
verwendet, um in den pneumatischen Hauptkanälen 55 ein Teilvakuum
herzustellen. Bevorzugt sind luftstrombeschränkende Mittel in die Verbindungen
zwischen den pneumatischen Hauptkanälen 55 und der Pumpe
eingebaut. Die luftstrombeschränkenden
Mittel tragen dazu bei, Druckerhöhungen
in den aktivierten Kanälen
zu verhindern, die inaktive Kanäle
beeinträchtigen.
Zweckmäßig können die
pneumatischen Hauptkanäle 55 angeordnet
werden, um im Wesentlichen ein einzelnes Kabel einer mehradrigen
Röhrenleitung
zu bilden. Auf diese Weise erscheint der Großteil der Länge der pneumatischen Hauptkanäle 55 zwischen
der Matrix und der Pumpe als einzelnes Kabel oder einzelne Röhre, wobei
jeder der pneumatischen Hauptkanäle 55 eine
getrennte Ader in der mehradrigen Röhrenleitung ist. Demzufolge
können die
Kabel- oder Röhrenleitungen
kompakt und ordentlich gehalten werden.
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Jede
Taste weist bis zu vier an ihn angeschlossene Öffnungen 56 auf, die
mit einer eindeutigen Kombination pneumatischer Bahnen 555 und folglich
pneumatischer Hauptkanäle 55 verbunden sind.
Es können
mehr oder weniger Öffnungen 56 mit verschiedenen
Tastenausbildungen und/oder verschiedenen Tastenbauelementen verwendet
werden. Wenn eine Taste gedrückt
wird, wird in einer oder mehreren der pneumatischen Bahnen von den Drucksensoren
an den entfernten Enden der pneumatischen Hauptkanäle 55 gleichzeitig
eine Druckerhöhung
erkannt. Die Kombination der pneumatischen Bahnen 555 und
folglich der pneumatischen Hauptkanäle 55, in denen eine
Druckerhöhung
erkannt wird, wird dann vom Mikrocontroller genutzt, um zu identifizieren,
welche der Tasten gedrückt
worden ist, und als Reaktion das entsprechende elektrische Signal
an ein elektronisches Gerät
auszugeben.
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11 zeigt
eine explodierte Querschnittsansicht der Vorrichtung einer sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die eine Gruppierung von Tasten und
ein Gehäuse 67 ähnlich dem oben
mit Bezug auf 10 beschriebenen aufweist. Das
Gehäuse 67 ist
eine Zusammensetzung einer Reihe von Laminatschichten, die separat
gezeigt sind. Während
des Herstellungsprozesses werden diese Schichten in Sandwich-Bauweise
zusammengefügt.
Zwei der Laminatschichten sind pneumatische Schichten 61,
von denen jede eine Reihe von Tastenöffnungen 62 aufweist.
Wenn die pneumatischen Schichten 611 kombiniert werden,
richten sich die entsprechenden Tastenöffnungen 62 von jeder pneumatischen
Schicht aneinander aus, um ein Loch zu bilden, durch das das Tastenbauelement 611 montiert
werden kann. Wie gezeigt, verfügen
die zwei pneumatischen Schichten 61 über eine Ausbildung pneumatischer
Bahnen oder Bahnteilbereiche 655, die sich durch sie bewegen.
Wenn diese pneumatischen Schichten 61 kombiniert werden,
wird ein dreidimensionales Geflecht oder eine dreidimensionale Matrix
pneumatischer Bahnen gebildet.
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Jede
der Tasten verfügt über bis
zu vier Öffnungen 66,
die sich zur Unterseite der unteren pneumatischen Schicht öffnen. Die Öffnungen 66 ragen von
der unteren Fläche
nach oben und sind mit einer oder mehreren der pneumatischen Bahnen 655 in
einer oder mehreren der Schichten 61 verbunden. Beispielsweise
kann eine Öffnung
mit einer pneumatischen Bahn in der unteren Schicht verbunden sein oder
hochragen, um mit einer pneumatischen Bahn in der oberen Schicht
verbunden zu sein. Die dreidimensionale Struktur der pneumatischen
Schichten 61 ermöglicht,
dass die pneumatischen Bahnen 655 voneinander isoliert
sind, um ein dichtes Geflecht von Bahnen zu bilden. Eine vestibuläre Schicht 69 ist
unter der unteren pneumatischen Schicht vorgesehen und bildet einen
Hohlraum, in den sich die Öffnungen 66 zur
Außenatmosphäre öffnen. In
dieser Ausführungsform
ist eine Tastenmatte 63, die eine Reihe von darauf ausgebildeten
Verschlüssen 64 aufweist, unter
der vestibulären
Schicht 69 vorgesehen. Wenn die Schließer 64 zusammengefügt sind,
passen sie in den von der vestibulären Schicht 69 gebildeten
Hohlraum und richten sich nach den entsprechenden Tastenöffnungen 62 in
den pneumatischen Schichten 61 oben aus. Auf diese Weise
durchläuft,
wenn ein Tastenbauelement 61 montiert ist, es die Tastenöffnungen 62 und
grenzt an den einen oder benachbarten der Schließer 64 an.
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In
einem normalen ungedruckten Zustand befinden sich die Schließer 64 in
einer oberen Ruheposition und dichten die Öffnungen 66 ab. Wenn
ein Tastenbauelement von einem Benutzer bedient wird, drückt das
Tastenbauelement einen der Schließer 64 nach unten
und öffnet
die Öffnungen 66 für diese
Taste zum Hohlraum in der vestibulären Schicht 69, wodurch
ermöglicht
wird, dass atmosphärischer
Druck in die pneumatischen Bahnen 655 eintritt Da jede Taste
mit einer eindeutigen Kombination pneumatischer Bahnen 655 verbunden
ist, führt
die Bedienung einer bestimmten Taste deshalb zu einer eindeutigen Signatur,
die von Bahnen 655 in den pneumatischen Hauptkanälen erstellt
wird, weiche diese bedienen. Dies ermöglicht die Reihe pneumatischer
Hauptkanäle,
die zur Bedienung der zu verringernden Gruppierung von Tasten erforderlich
sind.
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12 zeigt
eine der pneumatischen Schichten 61, wie oben mit Bezug
auf 11 beschrieben. Wie gezeigt, hat jede Taste 611 bis
zu vier an sie angeschlossene Öffnungen 66.
Die pneumatische Schicht 61 weist auch eine Reihe dann
gebildeter pneumatischer Bahnen 655 auf, die mit einer
oder mehreren der Öffnungen 66 verbunden
sind. Zwei der pneumatischen Bahnen 655 sind mit zwei Verbindungsanschlüssen 666 verbunden.
Die übrigen pneumatischen
Bahnen 655 sind ausgebildet, um mit anderen pneumatischen
Bahnen in benachbarten pneumatischen Schichten verbunden zu sein.
Jede der pneumatischen Bahnen 655 ist entweder direkt oder über benachbarte
pneumatische Schichten mindestens mit einem Verbindungsanschluss 666 verbunden,
wobei die Verbindungsanschlüsse
die Matrix pneumatischer Bahnen mit den sie bedienenden pneumatischen
Hauptkanälen
(nicht gezeigt) verbinden. Mittels Bildung der pneumatischen Matrix
aus einer Vielheit pneumatischer Schichten kann ein komplexes dreidimensionales
Geflecht oder Verteilstück
unter Anwendung vereinfachter Herstellungstechniken gebildet werden.
Beispielsweise könnte jede
Schicht mittels Massenherstellungsverfahren wie Druckgißen oder
Spritzgießen
hergestellt werden, wodurch eine relativ billige Herstellung ermöglicht würde. Alternativ
könnte
für jede
pneumatische Schicht ein Schichtwerkstoff produziert werden, und die
Bahnen und Löcher
könnten
maschinell hergestellt oder in sie geätzt werden, um die pneumatischen
Bahnen zu bilden. Die Laminierung der pneumatischen Schichten kann
beispielsweise über
mechanische Mittel, Erhitzung zur Verursachung des Klebens zwischen
den Schichten oder mittels der Verwendung von Haftmitteln erreicht
werden.
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13 zeigt
die Vorrichtung einer siebten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, in der eine alternative Gruppierungsanordnung von Tasten verwendet
wird, in diesem Fall die Verwendung von Tasten wie den in einer
der 4 bis 9 gezeigten. Wie gezeigt, ist
die Gruppierung von Tasten in einer gitterähnlichen Matrix angeordnet,
die eine Tastaturanordnung bildet.
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Diverse
Kanäle,
A-M, i-xvi, sind in einer Matrix angeordnet, so dass jedes Tastenbauelement 71 über einem
oder mehreren, in der Regel zwei, Kanälen angeordnet ist. Der Klarheit
halber ist jeder Kanal als einzelne Linie dargestellt. In dieser
Hinsicht ist das betätigende
Bauelement 72 jedes Tastenbauelements 71 angeordnet,
um den einen oder mehrere Kanäle
bezüglich
dieses Tastenbauelements zusammenzudrücken, wenn das angeschlossene
Tastenbauelement niedergedrückt
wird, so dass das Niederdrücken
jedes Tastenbauelements verursacht, dass eine eindeutige Signatur
der Druckänderung
in den Kanälen
von den mit dem Ende jedes Kanals verbundenen Drucksensoren erkannt
wird.
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Demzufolge
erhöht
sich in dem in 13 gezeigten Beispiel, wenn
das mit „Esc" bezeichnete Tastenbauelement
niedergedrückt
wird, der Druck in den mit „A" und „i" bezeichneten Kanälen, was
verursacht, dass die mit diesen verbundenen Kanäle ein elektrisches Signal
erzeugen. In dieser Anordnung deuten nur Signale, die gleichzeitig
von den mit den Kanälen „A" und „i" verbundenen Sensoren
erzeugt werden, auf das mit „Esc" bezeichnete Tastenbauelement
hin. Dies wird noch deutlicher in dem vergrößerten Teilbereich von 13 gezeigt.
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Die
Ausbildung der Matrix, wie oben mit Bezug auf die 10 und 13 gezeigt,
ermöglicht, dass
die Tastenbauelemente Kanäle
effektiv gemeinsam nutzen. Beispielsweise müssen in der in 13 gezeigten
Ausführungsform
nur 29 Kanäle
unter Verwendung einer Matrix von Kanälen 105 separate Tasten
bedienen. Indem Kanäle
in dieser Weise gemeinsam genutzt werden und folglich die Zahl der
erforderlichen Kanäle
verringert wird, kann die Größe der beispielsweise
für eine
Kleintastatur erforderlichen Kabel-, Rohr- oder Röhrenleitungen
minimal gehalten werden, um für
eine Tischkleintastatur oder -tastatur geeignet zu sein. Des Weiteren
wird mittels der Verringerung der Zahl der Kanäle die Zahl der Abdichtungen
und Verbindungen, die erforderlich sind, verringert. Es gibt auch
beträchtliche
Kosteneinsparungen, da weniger Rohrleitungen verwendet werden und
eine verringerte Zahl von Druckdetektoren erforderlich ist.
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In
den obigen Beispielen sind die distalen Enden der Kanäle mit einer
entfernten Abfühlvorrichtung
und einem Mikrocontroller verbunden, der die eindeutige Signatur
in ein elektronisches Signal zur Verwendung beim Bedienen einer
oder mehrerer Funktionen eines elektronischen Geräts umwandeln und
verarbeiten kann. Zweckmäßig können die
Kanäle
angeordnet werden, um im Wesentlichen ein einzelnes Kabel einer
mehradrigen Röhrenleitung
zu bilden. Auf diese Weise erscheint der Großteil der Länge der Hauptkanäle zwischen
der Matrix und den Sensoren als einzelnes Kabel oder einzelne Röhre, wobei
jeder der Kanäle
eine getrennte Ader in der mehradrigen Röhre ist. Demzufolge können die
Kabel- oder Röhrenleitungen
kompakt und ordentlich gehalten werden.
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14 zeigt
die in 13 gezeigte Tastaturanordnung,
die mit einer entfernten Abfühlvorrichtung 101 verbunden
ist. In der in 14 gezeigten Ausführungsform
umfasst die Abfühlvorrichtung 101 eine
biegsame Polyesterschicht, in die Niederdruckhauben 102 eingeprägt sind,
welche mit leitfähigen Tinten
bedruckt sind.
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Wenn
ein Tastenbauelement gedrückt
wird, wird eine Druckerhöhung
in einem oder mehreren der Kanäle
auf die distalen Enden der Kanäle übertragen,
wo sie auf die leitfähigen
Hauben 102 angewendet wird. Dies verursacht, dass die leitfähigen Hauben
eine Verbindung zu einem Schaltkreis 103 auf einem darunter
liegenden Substrat herstellen. Diese Verbindung verweist darauf,
dass in diesem Kanal eine Druckerhöhung stattgefunden hat. Die
Kombination der Kanäle,
in der eine Druckerhöhung
erkannt wird, wird dann vom Mikrocontroller genutzt, um zu identifizieren,
welches der Tastenbauelemente gedrückt worden ist, und als Reaktion
das entsprechende elektrische Signal an ein elektronisches Gerät auszugeben.
Wie ersichtlich ist, könnte
ein ähnlicher
Detektor verwendet werden, um eine Erhöhung des Drucks im Fall der
in den 1 bis 3 gezeigten Tasten zu erkennen.
Andere Detektoren könnten alternativ
verwendet werden, vorausgesetzt sie können eine Änderung des Drucks in den Kanälen erkennen,
zum Beispiel könnten
Silikondrucksensoren, piezoelektrische Sensoren, kapazitive Sensoren,
mechanische Sensoren alle verwendet werden.
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15 zeigt
eine Querschnittsansicht einer achten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wobei die Vorrichtung zur Verwendung in einer Computermaus
angepasst ist. In diesem Beispiel hat das Tastenbauelement 81 die Form
eines Kippkörpers mit
zwei betätigenden
Bauelementen 82a, 82b, die auf beiden Seiten eines
Drehpunktmittels 87 positioniert sind. Der Kippkörper 81 ist
im Gehäuse 84 beweglich.
Unter jedem betätigenden
Bauelement 82a, 82b positioniert ist ein knollenförmiger Teil 86a, 86b der
Kanäle 85a, 85b,
wobei die distalen Enden der Kanäle
mit einem Drucksensor 88 verbunden sind. Jeder knollenförmige Teil 86a, 86b ist
in einer jeweiligen Aussparung 89a, 89b angeordnet,
die im Gehäuse 84 unter
jedem betätigenden
Bauelement 82a, 82b ausgebildet ist. Das Drehpunktmittel 87 ermöglicht,
dass der Kippkörper 81 in
der vom Pfeil x gezeigten Richtung gekippt wird und so abwechselnd verursacht,
dass die betätigenden
Bauelemente 82a, 82b die knollenförmigen Teile 86a, 86b der
Kanäle 85a, 85b zusammendrücken. Im
vorliegenden Beispiel ist das Drehpunktmittel im Gehäuse 84 vorgesehen,
jedoch versteht es sich, dass das Drehpunktmittel auch auf der Unterseite
des Mauskörpers 81 vorgesehen
sein kann.
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Da
die knollenförmigen
Teile 86a, 86b abwechselnd zusammengedrückt werden,
wird der Druck innerhalb der pneumatischen Kanäle 85a, 85b ebenfalls
abwechselnd erhöht.
Die Erhöhung
des Drucks wird vom Drucksensor 88 erkannt und dann für die entfernte
Ausgabe an einen Computer (nicht gezeigt) in ein elektrisches Signal
umgewandelt. Jeder knollenförmige
Teil 86a, 86b und folglich jeder Kanal kann zur
Erzeugung einer einer Bewegungsrichtung entsprechenden elektrischen
Ausgabe ausgebildet sein. Beispielsweise kann in der in 15 gezeigten
Ausführungsform
die Zusammendrückung des
knollenförmigen
Teils 86a ein elektrisches Signal erzeugen, um eine erste
Bewegungsrichtung eines Cursors auf einem Computerbildschirm zu
bewirken, während
die Zusammendrückung
des knollenförmigen
Teils 86b ein elektrisches Signal erzeugen kann, um eine
zweite Bewegungsrichtung eines Cursors auf einem Computerbildschirm
zu bewirken. Während
in der Ausführungsform
von 15 nur zwei knollenförmige Teile gezeigt sind, können weitere knollenförmige Teile
vorgesehen sein, um die Bewegung eines Cursors in einer Bandbreite
von Richtungen zu bewirken. Beispielsweise können bei vier knollenförmigen Teilen
vier Bewegungsrichtungen vermittelt werden. Des Weiteren kann für jeden
knollenförmigen
Teil ein entsprechendes betätigendes Bauelement
vorhanden sein, das über
dem knollenförmigen
Teil positioniert ist. Alternativ kann eine Bandbreite knollenförmiger Teile
in einer Ringausbildung unter einem wie ein drehbarer Ring ausgebildeten
betätigenden
Bauelement vorgesehen sein.
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Weitere
Tastenbauelemente können
in der Maus zum Bewirken einer Auswahl von von einem Cursor auf
einem Computerbildschirm hervorgehobenen Bildschirmsymbolen vorgesehen
sein. Diese weiteren Tastenbauelemente können gemäß einer der zweiten bis vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, d. h. mit einem betätigenden
Bauelement zum Zusammendrücken eines
Kanals beim Drängen
in eine untere Position oder zum Zusammendrücken eines knollenförmigen Teils
eines Kanals.
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In
der mit Bezug auf 15 oben beschriebenen Ausführungsform
versteht es sich, dass die knollenförmigen Teile ein bevorzugtes
Merkmal sind, mit der Möglichkeit,
dass die betätigenden
Bauelemente 82 einfach direkt auf die Kanäle 85a, 85b wirken
können.
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Die 16a bis 16c zeigen
die Vorrichtung einer neunten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ähnlich
der in 15 gezeigten, wobei die Vorrichtung
zur Verwendung in einer Computermaus vorgesehen ist.
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Die 16a und 16b zeigen
jeweils einen Grundriss und eine perspektivische Ansicht der Maus.
In diesem Beispiel hat das Tastenbauelement die Form eines mausförmigen Gleiters 91,
der sich auf dem Gehäuse 94 befindet.
Der mausförmige Gleiter 91 ist
im Verhältnis
zum Gehäuse 94 zum
Bewirken der verschiedenen gerichteten Bewegungen der Maus beweglich.
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16c zeigt einen Querschnittsgrundriss der Maus.
Wie gezeigt, sind in diesem Beispiel vier Balgen 96 innerhalb
des Gehäuses 94 vorgesehen. Ein
Betätigungsbauelement 92 ist
an der Unterseite des mausförmigen
Gleiters 91 vorgesehen, so dass, wenn der mausförmige Gleiter 91 in
eine bestimmte Richtung bewegt wird, ein oder mehrere der Balgen 96 vom
Betätigungsbauelement 92 zusammengedrückt wird,
was zu einer Erhöhung
des Drucks in den angeschlossenen Kanälen 95 führt. Wie
bei den vorherigen Ausführungsformen
kann diese Erhöhung des
Drucks dann genutzt werden, um über
den Drucksensor und den Mikroprozessor die Bewegung eines Cursors
in einer Bandbreite von Richtungen zu bewirken.
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Wie
gezeigt, enthält
die Maus auch eine Reihe von Tasten auf dem mausförmigen Gleiter 91,
die die Auswahl von von einem Cursor auf einem Computerbildschirm
hervorgehobenen Bildschirmsymbolen ermöglichen. Diese weiteren Tasten
umfassen ein betätigendes
Bauelement zum Zusammendrücken
eines Kanals beim Drängen
in eine untere Position.
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Es
versteht sich, dass an der Vorrichtung eine Reihe von Abwandlungen
vorgenommen werden können.
Beispielsweise umfasst die Erfindung, während die obige Beschreibung
hauptsächlich
Tasten für
tastaturartige Konstruktionen betrifft, weitere Formen von Ausgabevorrichtungen
wie eine Computermaus. Des Weiteren kann das in den Kanälen verwendete
Fluid irgendeine geeignete Flüssigkeit
wie Wasser oder ein Öl
sein. Alternativ kann es ein Gas wie Luft sein. Zum Wiederauffüllen der
Kanäle
kann ein Behälter,
bevorzugt mit einem Sperrventil, vorgesehen sein.