FI117455B - Elektromekaanisen kontrolliyksikön sähköinen kytkentä - Google Patents
Elektromekaanisen kontrolliyksikön sähköinen kytkentä Download PDFInfo
- Publication number
- FI117455B FI117455B FI20040949A FI20040949A FI117455B FI 117455 B FI117455 B FI 117455B FI 20040949 A FI20040949 A FI 20040949A FI 20040949 A FI20040949 A FI 20040949A FI 117455 B FI117455 B FI 117455B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- control unit
- unit according
- sensor
- areas
- signal processing
- Prior art date
Links
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 4
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 1
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920003055 poly(ester-imide) Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/96—Touch switches
- H03K17/962—Capacitive touch switches
- H03K17/9622—Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/96—Touch switches
- H03K2017/9602—Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
- H03K2217/96—Touch switches
- H03K2217/96066—Thumbwheel, potentiometer, scrollbar or slider simulation by touch switch
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
- H03K2217/96—Touch switches
- H03K2217/9607—Capacitive touch switches
- H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
- H03K2217/96—Touch switches
- H03K2217/9607—Capacitive touch switches
- H03K2217/960785—Capacitive touch switches with illumination
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
Description
117455 ELEKTROMEKAANISEN KONTROLUYKSIKÖN SÄHKÖINEN KYTKENTÄ
Keksintö liittyy käytettäväksi erilaisissa kapasitiiviseen elektreettikuplakal-voon perustuvissa elektromekaanisissa näppäimistöissä ja liukusäätimissä, ΐ 5 jäljempänä kontrolliyksiköissä, joissa sormea liuottamalla näppäimistön tai näytön päällä säädetään haluttua tapahtumaa, kuten äänenvoimakkuutta, valaistuksen kirkkautta, tai koskettamalla sitä tietystä kohtaa valitaan esimerkiksi haluttu numeroarvo.
10 KEKSINNÖN TAUSTAA
Sähkömekaaniseen kalvoon perustuvat näppäimistöt ovat tunnettuja mm. US patentista 5,917,437, jossa on esitetty kovia iskuja kestävä näppäimistöra-kenne, jossa kiinteän ja kovan pinnan alla on anturielementti, jossa on näp-15 päimistöä vastaava, hopeapastalla silkkipainettu kuviointi. Keksinnön mukaisessa rakenteessa esitetään käytettäväksi kapasitiivista ns. elektreettikupla-kalvoa, jollainen on esitetty US-patenttijulkaisussa 4,654,546. Elektreettikup-lakalvolla tarkoitetaan yleensä litteitä ja/tai repeytyneitä kaasurakkuloita tai soluja (eng. keywords: voids, cavitates, cellular) sisältävää vaahdotettua , 20 (eng. foamed) dielektristä muovikalvoa, joka on varattu voimakkaassa sähkökentässä. Elektreettikuplakalvo on perinteisesti ollut polypropeenia, mutta : sitä voidaan valmistaa myös muovimateriaaleista kuten PEN, PET ja COC ; seoksista. Tunnettua on myös elektreettikuplakalvon paisuttaminen paksuus-suunnassa, jolloin siihen varaamisen yhteydessä muodostuu suurempi sisäi- : 25 nen sähkökenttä ja sen herkkyys kasvaa moninkertaiseksi verrattuna paisut- i * * * v : tamattomaan vastaavaan kalvoon. Elektreettikuplakalvoa valmistetaan ja * myydään tunnetulla tavaramerkillä Emfit®.
♦ · · - • ♦ · * · · Tämän keksinnön kohteena olevissa elektromekaanisissa kontrolliyksiköissä • · · 30 on ollut tunnettua edellä mainitun elektreettikuplakalvon yhteydessä käytetty ··♦· * .···, sähköinen kytkentä, jossa useita anturialueita on kytketty jonoon (sarjaan) -¾ • · .<f resistiivisesti käyttäen joko painettua resistiivistä johdinta tai erillisiä vastuk- 1 ; ^ siä. Idea tällaisen resistiivisen kytkennän käytössä on ollut se, että kun esi- :f • * * ... : * *!!.* merkiksi viidestä anturialueesta koostuvaa anturialuetta kosketetaan halutus- • · *·;·* 35 ta kohdasta, niin kosketusta vastaava signaali (varaus) näkyy erisuuruisena jonon päihin kytketyillä esivahvistimilla, paitsi kosketettaessa keskimmäistä, jolloin signaali näkyy samansuuruisena. Näin on voitu päätellä esimerkiksi ; *·. mikrokontrollerilla laskemalla mitä kohtaa on painettu, ja sen mukaisesti ohja- • · · • · · · ··' • · · • · * • · 2 117455 ta esimerkiksi laitetta tai valoja, johon näppäimistö on kytketty. Resistiivinen kytkentä on lainattu elektreettikuplakalvoa sisältäviin elektromekaanisiin kont-rolliyksiköihin näppäimistöistä, joissa on käytetty piezosähköistä pvdf-materiaalia. Pvdf-materiaali on kuitenkin hyvin erilaista toimintaperiaatteel-5 taan. Se ei ole kapasitiivinen samalla tavalla kuin elektreettikuplakalvo, jossa paksuuden muutos generoi siihen järjestettyjen elektrodien välille ns. peiliva-rauksen, vaan sen tuottama sähkövaraus puristuksen yhteydessä perustuu ns. dipolien taipumiseen.
10 KEKSINNÖN YHTEENVETO
Tämän keksinnön tavoitteena on tunnetun tekniikan epäkohtien poistaminen kapasitiivisen elektreettikuplakalvon käyttämisen yhteydessä ja niiden ratkaiseminen uudentyyppisellä sähköisellä kytkennällä, jossa haluttu määrä antu-15 rialueita on kytketty jonoon käyttämällä sopivan suuruisia kondensaattoreita .
eri alueiden välissä. Koska elektreettikuplakalvo on kapasitiivista eikä resistii-vistä, käyttämällä vastusten paikalla kondensaattoreita kytkennän taajuus-vaste pysyy kaistanpäästöalueella suorana, ja esivahvistimilla näkyvien signaalien suhde saadaan laskettua tarkemmin ja helpommin kuin vastuksia 20 käyttämällä. , ,i
Elektreettikuplakalvon tyypillinen ominaisuus on, että sen herkkyys vaimenee, mikäli se joutuu, esimerkiksi usein tai pitemmäksi aikaa, yli 60 C asteen lämpötilaan. Toinen tämän keksinnön ominaisuus on kontrolliyksikön elektro-25 nilkkaan kuuluvassa mikrokontrolleri- ja/tai signaaliprosessoriosassa sopiva - ^ :T: algoritmi, jolla käyttäjän toimesta laitteen käyttöliittymästä, tai automaattisesti, *·· nostetaan kontrolliyksikön esivahvistimien vahvistusta, ja asetetaan näppäin- • f · 1 tai kosketustunto käyttäjälle sopivaksi.
• · · • · *!:. 30 Kolmas keksinnöllinen ominaisuus on lämpötilavaurio integraattori algoritmi, "II· jolla automaattisesti nostetaan laitteen esivahvistimien vahvistusta ja pide- • ♦ *** tään laitteen näppäin tuntuma samana, vaikka siinä käytetyn elektreettikupla kalvon herkkyys vaimenisikin sen jouduttua pitkiksi ajoiksi liian suureen läm-' potilaan. - ' * 1 1 35 ;1·1: Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle kontrolliyksikölle tunnusomaiset piir- • · .···. teet on esitetty oheisissa itsenäisissä patenttivaatimuksissa.
♦ ♦ ♦ m-* · · ···: * · 1 · · · • · · ...
« · 3 ' ' -j 117455 4
PIIRUSTEN LYHYT KUVAUS
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa '5 . .
Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen kontrolliyksikön sähköistä kytkentää
Kuvio 2 esittää erästä keksinnön mukaista kontrolliyksikköä 10 Kuvio 3a esittää poikkileikkausta eräästä keksinnön mukaisesta sovellukses-ta
Kuvio 3b esittää kolmiulotteisena räjäytyskuvana kuvion 3a mukaisen kontrol- liyksikön 15
Kuviossa 2 esitettävässä kuvassa näkyy yksi keksinnön mukainen kontrol-liyksikkö 12 päältäpäin katsottuna. Ledien 14 avulla annetaan käyttäjälle visuaalisesti vastetietoa ja informaatiota toiminnoista ja niiden asetuksista.
Painetut symbolit 102 kertovat mistä kohtaa koskettamalla säädetään mitäkin 20 toimintoa.
Kuviossa 3a olevassa poikkileikkauskuvassa ja kuviossa 3b olevassa kolmiulotteisessa räjäytyskuvassa näkyy paksuudeltaan luokkaa 2 mm olevan kosketusherkän kontrolliyksikön eri kerrokset. Ulommainen pintakerros 101 25 on edullisesti tasainen, kulutusta kestävä yhtenäinen pinta, esimerkiksi luok- ·** v : kaa 0,10 mm paksua polyesteriä. Pintakerros 101 voi olla myös silikonivalua /1' tai ruiskupuristettua muovia, kova tai joustava ja pehmyt elementti, johon on :T; järjestetty kohoumia tai uria antamaan parempi tuntuma käyttäjälle mitä koh- • taa hän koskettaa. 7 • · ·♦· 30 /'·, Kalvon 101 alapinnalle on järjestetty silkkipainamalla kosketusalustan sym- • · bolikuviot 102. Seuraavana elementissä on ohutta muovikalvoa, esimerkiksi . polyimidiä tai polyesteriä oleva kerros 103, jonka ylempään pintaan 104 on järjestetty ledien 14 johtimet, joko syövyttämällä tai silkkipainamalla. Koska * · »·1 35 ledit 14 ovat ohuimmillaankin luokkaa 0,2 mm paksuja, kalvojen 101 ja 103 välille kannattaa järjestää jotain sopivan paksuista ja joustavaa, se voi olla myös pehmeää, kuten solumuovia, oleva kalvo 98 johon on järjestetty reiät ·1» . \t 97 ledien 14 kohdalle. Kalvon 103 alapinnalle on järjestetty koko alueen peit- • · · • »· · · • · · ώ· ♦ 1· * 1 ..4 ν' 117455 tävä maadoituselektrodikuvio 105. Edelleen alemmas mentäessä seuraava- j na on elektromekaaninen kalvo 95, joka suositellusti on Emfit ® -kalvoa, joi- ;? laisen käyttöä ja ominaisuuksia on tarkemmin kuvattu esimerkiksi WO julkai- j sussa (US6078006 ja US6242683). Kalvon 95 vieressä on eriste 94, joka 5 voidaan periaatteessa järjestää myös silkkipainamalla. Seuraavana rakenteessa on Emfit-kalvon signaalielektrodi kuviointi 106 järjestettynä muovikalvon 107, joka voi olla myös ohut piirikortti, yläpinnalle. Tarkemmin tämä ker-ros on esitetty kuvassa 3b. Signaalielektrodikuvio voi olla juuri halutun muotoinen, ja eri alueet voivat olla suorakulmaisia, soikeita tai pyöreitä. Signaali) lielektrodi kuvio koostuu alueista 106, joiden kohdalta painettaessa, elementti tunnistaa painalluksen tuottamalla varausimpulssin. Erityistä keksinnössä on se, että elementtiin muodostetut peräkkäiset kosketusalueet 106 muodostavat rivit 108, jossa alueet 106 ovat hieman kapeampia kuin sormenleveys, ja jotka alueet ovat hyvin lähellä toisiaan, edullisesti luokkaa 0,5 mm. Tämän 15 rivin 108 tarkoitus on muodostaa anturimatriisi, joka tunnistaa miltä kohtaa riviä painetaan, samoin kuin sormen liikuttaminen rivin suuntaisesti. Tämän tarkoitus on säätää kulloinkin haluttua toimintoa, esimerkiksi valojen kirkkautta suuremmalle tai pienemmälle. Rivin 108 jokaisen alueen välille on järjestetty pienikokoinen pintaliitos kondensaattori 110, ja vain rivin ulommaiset 20 alueet 109 on kytketty esivahvistimille ja edelleen mikrokontrollerille.
Haluttaessa kerros 107, voi siis olla joko ohutta muovikalvoa, kuten polyesteriä tai polyimidiä, tai ohutta piirikorttimateriaalia. Siihen on kuitenkin järjestetty kunkin alueen 106 kohdalle reikä 93, josta kukin alue on sähköisesti kytketty 25 alapinnalle 92. Alapinnalle 92 on järjestetty kaikki johtimet 91 esivahvisti-V : meen kytkeytymiseksi. Alapinnalle 92 on järjestetty silkkipainamalla läpinäky- tt’\’ vä eristekerros 90 johtimien päälle. Maataso 89 on tarpeellinen häiriösuoja- :T: ukseksi. Se voi olla painettu eristeen 90 päälle, tai olla järjestetty oman muo- ;***; vikalvon 88 pinnalle. Jos käytettävät kondensaattorit 110 ovat korkeita, on ··· 30 suositeltavaa käyttää kerroksen 107 alapuolella kerrosta kuin 87, joka on .···. edullisesti vastaava kuin kerros 98, eli siihen on tehty reikiä 85, jotta vastuk- -l • · set eivät aiheuta kohoumia. Kaikki tarvittavat johtimet 91 järjestetään yhteen . . kohtaan edelleen nauhaksi 117, jonka päähän 118 kampataan liittimet 119 • » i esivahvistimiin kytkeytymistä varten.
: 35 .. · :Y: Haluttaessa voidaan myös kaikki elektroniikka järjestää samaan rakentee- :***; seen, Järjestämällä riittävästi tilaa saadaan kaikki signaalinkäsittely-yksikön • · · . *. vaatima elektroniikka mahtumaan alapinnalle 92. Tällöin on käytettävä moni- • · · ····.' ····.' • · · * · · • · 5 117455 kerrosrakenteista piirilevyä korvaamaan kerros 107, ja järjestää Emfit ® kalvon tarvitsema häiriösuojaus piirilevyn keskikerrokseen.
Pintakalvo 101 voidaan haluttaessa korvata ns. OLED (organic light emitting 5 display) näytöllä. Ne ovat hyvin ohuita kalvomaisia näyttöjä. Tällaisen avulla saadaan kaikki symbolit vaihtuviksi ja järjestettyä moniportainen käyttöliittymä. Sellaisen etuja ovat esimerkiksi, että perustilassa näkyvät vain tärkeim- :f mät säätimet isoina, ja haluttaessa säätää jotain yksittäistä toimintoa, valitaan käyttöliittymästä toiminto ja näyttö vaihtuu halutuksi. Näyttö, jos laite 10 asennetaan suoralle pinnalle, voi olla myös perinteinen LCD näyttö. Nekin voivat olla niin ohuita, että painalluksesta syntyy paine niin tarkasti, ettei ns. ylikuulumista tapahdu. Lisäksi, käytettäessä Emfit® elektreettikuplakalvoa, joka on erittäin puristusherkkää, muttei juurikaan taivutusherkkää, ylikuulu- ; misongelma on muutenkin vähäinen.
15
Eri kalvokerrosten väleissä käytetään tarkoitukseen sopivaa liimaa, joka edullisessa valmistusmenetelmässä on vesiliukoista ja hyvin juoksevaa, jolloin se voidaan levittää kalvojen pinnoille rullalta-rullalle laminoinnissa ns. rasterite-lalla ja arkkilaminoinnissa, esimerkiksi pensselillä. Tarkoituksessa voidaan 20 käyttää myös liima-aineskalvoa, joita valmistaa mm. 3M. Laminointi voidaan kokonaan tai osaksi arkkilaminoida ja osaksi rullalta-rullalle. Tarkemmin eri kerrosten laminoinnista, kohdistamisista ja leikkaamisesta on kerrottu esimerkiksi edellä mainituissa patenttijulkaisuissa.
25 Kuten edellä kerrottiin, rivien 108 alueet 106 on kytketty kondensaattoreilla . - v : toisiinsa ja vain reunimmaiset liittimillä 119 piirilevyyn, josta ne on edelleen kytketty sopivaan esivahvistimeen ja edelleen mikrokontrollerille. Johtuen v : elektrodialueiden väleissä olevista kondensaattoreista 110, yksittäistä aluetta 106 painettaessa näkyy painalluksen aiheuttaman varauksen amplitudi ··· 30 erisuuruisena esivahvistimilla riippuen siitä, millä kohtaa riviä 108 alue 106 • · · · .***. sijaitsi. Näin voidaan mikrokontrollerilla, esimerkiksi Microchip PIC16F88- l/SO, laskea erikseen painettu kohta, ohjata sen mukaisesti haluttua toimin- : toa. Tällaisella kytkennällä saadaan pidettyä tarvittavien vahvistimien määrä • · · pienenä ja elektroniikan hinta edullisena. On huomattava, että tämä on vain '·;·1 35 esimerkki elektroniikan järjestämisestä ja sen kytkentäkaavio voi vaihdella * · :.v paljonkin sen mukaan, minkälaisia toimintoja ja kuinka laajoja säätömahdolli- suuksia halutaan, jäljempänä olevien patenttivaatimusten rajoissa.
* · • · · • · » ··· · • · • · « ··· · ' ·' 6 117455
Koska käytettäessä anturikalvona sähköisesti varattua Emfit® elektreettikup-lakalvoa, painallusta vastaava jännite on suoraan verrannollinen painalluksen voimaan. Tällöin voidaan haluttaessa käyttää myös jännitteen amplitudia oh- i -i» jaamaan laitteen toimintoja. Esimerkiksi kova painallus tietystä kohtaa vaih- - 5 taa toiminnon toiseksi kuin heikko painallus. ·;1
Koska keksinnön mukaisessa elementissä anturikalvona käytetään sähköisesti varattua elektreettikuplakalvoa, jokaisen painalluksen vaikutuksesta syntyy jännite signaalielektrodin ja maatason välille. Tämä jännite voidaan 10 esimerkiksi tasasuunnata tasasuuntaajalla ja johtaa laitteen akkuun, jolloin akun käyttöaika samalla latauksella pitenee. Edelleen laitteeseen, esimerkiksi sen ulkopinnoille, voidaan sijoittaa vastaavalla tavalla valmistetut antu-rielementit, joita käytetään vain tuottamaan jännite laitetta kosketettaessa, ja joka edelleen tasasuunnataan laitteen akuille. Edullisesti näissä elementeis-15 sä on useita anturikalvoja, esimerkiksi 5 tai jopa 10, päällekkäin erimerkkiset puolet vastakkain.
Jos laite, jossa elektreettikuplakalvoon perustuva näppäimistö ja/tai koske-tusalusta sijaitsee, joutuu usein alttiiksi kovalle lämmölle, sen herkkyys heik- . ...
20 kenee. Siitä seuraa näppäimistön näppäintuntuman huononeminen (vaatii kovemman painalluksen). Laitteistossa voi olla prosessori, jolla asia korjataan automaattisesti sopivan algoritmin avulla. Esimerkiksi laitteeseen sijoitetaan jokin lämpötilanmittausanturi, josta saatavan tiedon perusteella (lämpöti-la ja aika), esimerkiksi kun tietty kynnys ylitetään, joka voi olla esimerkiksi 25 50°C, algoritmi automaattisesti lähtee korjaamaan esivahvistimen vahvistus- *·· . ' v v ta. Mitä suurempi lämpötila ja mitä pitempään, sitä suurempi on vahvistuksen ..li1 korjaus. Esimerkiksi algoritmin muuttujaa, joka kuvaa lämpöaltistusta (tallen- netaan eeprom- tms. haihtumattomaan muistiin), kasvatetaan sitä nopeam-min mitä enemmän lämpö on tietyn rajan yläpuolella. Tästä arvosta voidaan • 1 · 30 päätellä sitten anturin herkkyys, jonka mukaan vahvistuksen perusasetus • · · · .·2. säädetään. Eli kasvatetaan jotain rekisteriä silloin, kun lämpötila on korke ampi kuin tietty arvo sen mukaan paljollako tuo arvo on ylitetty. Tämä teh-. dään tietyn ajan välein, esimerkiksi 4 kertaa tunnissa. Virrankulutus saadaan φ · · *".1 jäämään pieneksi, kun tehdään niin, että laite herää esimerkiksi 15 minuutin • · **;·’ 35 välein ottamaan näytteen lämpötilasta ja suorittamaan integrointia. Tapahtu- • · v.: ma kestää millisekunteja. Monissa prosessoreissa on ajastimia, jotka jäävät pyörimään kun prosessorin nukuttaa vähävirtatilaan. Ajastin nollautuessaan : ’·, herättää koko prosessorin - usein vielä niin, että se siirtyy suoraan ajamaan • · · ·1· « · • 1 · • · · 2 • 1 . . 7 117455 keskeytysrutiinia, jossa lämpövauriointegraattori sijaitsisi. Laitteen lämpöan-turin terminen aikavakio on oltava tarpeeksi suuri - eli se on kiinni kappaleessa, jossa on sopivasti lämmönvarauskykyä. Näppäimistössä voi olla myös automaattisesti kalibroituva vahvistus. Laite voi tarkkailla millaisia signaaleja 5 näppäimistöstä tulee, ja se muuttaa vahvistusta sen mukaan pienin muutoksin. Laitteessa voi olla myös näiden kahden yhdistelmä.
Kuviossa 1 on kuvattu esimerkin mukaisen kontrolliyksikön sähköinen kytkentä. Oleellisinta on anturielementtien kapasitiivinen kytkentä toisiinsa. Peto rinteiseen resistiiviseen kytkentään (C = R) verrattuna se tuo monia etuja, kuten suoran ja yhtenevän taajuusvasteen eri anturielementtien välillä. Suurin etu kapasitiivisen anturin yhteydessä on kuitenkin se, että lähdöissä voi-
•V
daan käyttää suoraan varausvahvistimia. Tällöin varausvahvistimien lähdöistä saadaan suorassa suhteessa anturin paikka selville esim. kaavalla 15 Outi/(Outi+Out2) signaalimuotoon katsomatta. Tarkkuus on verrannollinen anturielementtien ja kytkentäkapasitanssin suhteeseen C » Csensor.
Kytkentää voidaan haluttaessa käyttää myös siten, että järjestetään esimerkiksi näytön alle pystysuuntaan rivit, jotka kytketään edellä mainitulla tavalla 20 yhteen, ja signaalit esivahvistimelle otetaan reunimmaisista riveistä. Edelleen järjestetään näytön alle vaakasuuntaan vastaavat rivit, joiden reunimmaiset, niin ikään, otetaan esivahvistimille. Näiden neljän eri signaalin avulla voidaan helposti laskea mistä kohtaa näyttöä painetaan tai mihin suuntaan sormea siirretään. Etuna tällaisessa kytkennässä on erityisesti se, että kosketuspai- 25 kan tieto voidaan laskea vaikka anturimateriaalin herkkyydessä tapahtuu ··· ·« ·.· · vaimenemista.
f·· ···· :T: Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät .··1 2 3. rajoitu yksinomaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdella • · · 30 jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Keksintöä voidaan ]···, soveltaa käytettäväksi myös muissa näppäimistöissä.
• · • 1 · • · ···'" ♦ · · II1 · 1 · » » 2 * · · • '» « · f · f • Φ · • · 3 * · • · · Φ · • 1 · • 1 1 · • 1 *·, • · · * ·
Claims (13)
1. Sähkömekaaninen kontrolliyksikkö (12), jossa on näppäin-ja/tai koske-tusalusalueita (102) signaalinkäsittelylaitteen ohjaamiseksi, 5 jossa kontrolliyksikössä (12) on pintaelementti (101), jota pintaelementtiä koskettamalla ohjataan sanotun signaalinkäsittelylaitteen käyttäjän muutettavissa olevia asetuksia ja arvoja, 10 jossa pintaelementissä on kosketusalueita (102) varustettuna kiinteillä ja/tai vaihtuvilla merkinnöillä, joita sormella tai esineellä koskettamalla ja/tai liuottamalla sellaisen päällä, ohjataan signaalikäsittely-yksikön muutettavissa olevien parametrien arvoja tai tehdään arvovalintoja, 15 - joka kontrolliyksikkö on osaksi muodostettu kapasitiivisesta elektreettikupla-kalvosta, johon kosketuksen vaikutuksesta syntyy siinä olevien elektrodipin-tojen välillä varaus tai jännite, jonka paikka ja/tai amplitudi lasketaan mikroprosessorilla, mikrokontrollerilla tai vastaavalla suorittimella ja jonka tiedon 20 avulla sanottuja muutettavissa olevia parametrien arvoja muutetaan, tunnettu siitä, että se sisältää ainakin kolme tai useampia anturialueita (108), joiden anturialueiden kosketukseen reagoivien alueiden (102) vastaavat sig-naalielektrodit (106) on kondensaattorien (110) välityksellä kytketty toisiinsa ··1 2 3· 25 ja jotka yhteen kytketyt alueet on vähintään niiden laitimmaisista alueista .···. (109) kytketty esivahvistimiin.
* · • · · • · · "" 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturimatriisielementti, tunnettu siitä, • · ’··'1 että yksittäistä paikkaa painettaessa saadaan kondensaattorien (110) johdos- 30 ta esivahvistimilla erisuuruisina näkyvistä signaaleista laskettua se kohta jota ··' t on painettu, jolla tiedolla ohjataan halutulla tavalla laitteen toimintoja. • · 1 • · * · • · φ · > *
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kontrolliyksikkö, tunnettu siitä, että pai- * · nalluksen voimakkuuden perusteella voidaan vaikuttaa painettavan alueen 35 toimintoon. 2 • # • · ·· · i • 1t « 3
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että painallusten yhteydessä anturikalvon ulkopinnoilla olevien elektrodien (106, 105) väliin 9 117455 ' muodostuvalla sähkövarauksella ladataan laitteen akkuja.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kontrolliyksikkö, tunnettu siitä, että siinä |j käytetty elektromekaaninen kalvo on (95) on elektreettikuplakalvoa. 5
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kontrolliyksikkö, johon kuuluu mikrokontrolleri, mikroprosessori tai muu vastaava suoritin, tunnettu siitä, että sen signaalinkäsittely-yksikköön on sovitettu matemaattinen algoritmi säätämään automaattisesti kosketusalustan esivahvistimien vahvistusta ja asettamaan 10 tunto käyttäjälle sopivaksi.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kontrolliyksikkö, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lämpötilanmittaus.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kontrolliyksikkö, tunnettu siitä, että se on ohutta ja taipuisaa materiaalia.
8 ' " i 117455
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kontrolliyksikkö, tunnettu siitä, että sen ulkopinnalle on sovitettu näyttölaite. 20
10. Patenttivaatimuksen 11 mukainen kontrolliyksikkö, tunnettu siitä, että näyttölaite on ohutta ja taipuisaa materiaalia. ( i
· ' ·*· \ '} ···] 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kontrolliyksikkö, tunnettu siitä, että an- ·.* · 25 turialueita on kahdessa toisiinsa vastakkaisiin suuntiin kulkevissa riveissä, \ • · · joiden molempien anturialueet ovat pitkänomaisia, ja yhdessä nämä vastak- 9 kaisiin suuntiin kulkevat anturialueet muodostavat ristikkomaisen matriisiku- j :1: vion . .*. 30
12. Sähkömekaaninen kontrolliyksikkö (12), jossa on näppäin-ja/tai koske- • » · .···. tusalusalueita (102) signaalinkäsittelylaitteen ohjaamiseksi, · • · · * •••j jossa kontrolliyksikössä (12) on pintaelementti (101), • * * 9 ··· :35 jota pintaelementtiä koskettamalla ohjataan haluttuja käyttäjän muutettavissa 4 • 99 .*··. olevia asetuksia ja arvoja, • · · jossa pintaelementissä on kosketusalueita (102) varustettuna kiinteillä ja/tai li 10 1 1 7455 \i vaihtuvilla merkinnöillä, joita sormella tai esineellä koskettamalla ja/tai liuottamalla sellaisen päällä, ohjataan signaalikäsittely-yksikön muutettavissa olevien parametrien arvoja tai tehdään arvovalintoja, 5 joka kontrolliyksikkö on muodostettu kapasitiivista elektreettikuplakalvoa sisältävästä kerrostetusta rakenteesta, johon kosketuksen vaikutuksesta syn- ; tyy siinä olevien elektrodipintojen välillä varaus tai jännite, jonka paikka ja/tai amplitudi lasketaan mikrokontrollerilla, mikroprosessorilla tai muulla vastaa-valla suorittimella ja jonka tiedon avulla sanottuja muutettavissa olevia para-10 metrien arvoja muutetaan tai tehdään arvovalintoja tunnettu siitä, että laitteen elektroniseen kytkentäpiiriin sovitetun matemaattisen algoritmin avulla säädetään automaattisesti kosketusalustan esivahvis-timien vahvistusta ja asetetaan tunto käyttäjälle sopivaksi. 15 :
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen kontrolliyksikkö, tunnettu siitä, että siihen edelleen kuuluu lämpötilanmittaus. 20 r\ *·· * · · • · · • < ··* ··*· ··· . * • * ♦ * * · * m · • · • · M* ··· * * * * • * · -• · • · ··* - • · · * · * • · * ' ' li 1 • · · · * • · · • · · ·*· • · • · * ··· • · · ·** ··· • · • · • · · 11 117455 PATENTKRAV §
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040949A FI117455B (fi) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | Elektromekaanisen kontrolliyksikön sähköinen kytkentä |
| US11/631,906 US20070229319A1 (en) | 2004-07-07 | 2005-07-07 | Electrical Coupling of an Electromechanical Control Unit |
| EP05763633A EP1779400A2 (en) | 2004-07-07 | 2005-07-07 | Electrical coupling of an electromechanical control unit |
| PCT/FI2005/000320 WO2006003249A2 (en) | 2004-07-07 | 2005-07-07 | Electrical coupling of an electromechanical control unit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040949A FI117455B (fi) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | Elektromekaanisen kontrolliyksikön sähköinen kytkentä |
| FI20040949 | 2004-07-07 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20040949A0 FI20040949A0 (fi) | 2004-07-07 |
| FI20040949A FI20040949A (fi) | 2006-01-08 |
| FI117455B true FI117455B (fi) | 2006-10-13 |
Family
ID=32749169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20040949A FI117455B (fi) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | Elektromekaanisen kontrolliyksikön sähköinen kytkentä |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20070229319A1 (fi) |
| EP (1) | EP1779400A2 (fi) |
| FI (1) | FI117455B (fi) |
| WO (1) | WO2006003249A2 (fi) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009033538A1 (de) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH | Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät |
| US9690389B2 (en) * | 2013-09-19 | 2017-06-27 | Dell Products L.P. | Force sensing keyboard with automatic adjustment of actuation force base on user typing style |
| US10579258B2 (en) | 2018-07-16 | 2020-03-03 | Honeywell International Inc. | Customizable gesture controller |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3668417A (en) * | 1970-12-28 | 1972-06-06 | Bell Telephone Labor Inc | Touch-sensitive switch employing electret foil |
| US4405918A (en) * | 1980-03-03 | 1983-09-20 | Texas Instruments Incorporated | Current sensing of capacitive keyboard arrays |
| US4353056A (en) * | 1980-06-05 | 1982-10-05 | Siemens Corporation | Capacitive fingerprint sensor |
| US4561002A (en) * | 1982-08-30 | 1985-12-24 | General Electric Company | Capacitive touch switch arrangement |
| US4654546A (en) * | 1984-11-20 | 1987-03-31 | Kari Kirjavainen | Electromechanical film and procedure for manufacturing same |
| US5793032A (en) * | 1991-11-04 | 1998-08-11 | Symbol Technologies, Inc. | Portable optical scanning and pointing systems |
| US6852402B2 (en) * | 1994-08-12 | 2005-02-08 | Emfitech Oy | Dielectric cellular electret film and procedure for its manufacture |
| FI97577C (fi) * | 1994-12-28 | 1997-01-10 | Screentec Ky | Näppäimistö |
| FI961688A0 (fi) * | 1996-04-17 | 1996-04-17 | Nandorex Oy | Omvandlare foer straenginstrument |
| US5831597A (en) * | 1996-05-24 | 1998-11-03 | Tanisys Technology, Inc. | Computer input device for use in conjunction with a mouse input device |
| US5731535A (en) * | 1997-01-14 | 1998-03-24 | Kaman Music Corporation | Proximity sensitive control circuit for electrical musical instrument |
| US6610917B2 (en) * | 1998-05-15 | 2003-08-26 | Lester F. Ludwig | Activity indication, external source, and processing loop provisions for driven vibrating-element environments |
| TWI273771B (en) * | 2002-04-30 | 2007-02-11 | Lite On Technology Corp | Method for improving EMC of keyboard soft board |
| US7006078B2 (en) * | 2002-05-07 | 2006-02-28 | Mcquint, Inc. | Apparatus and method for sensing the degree and touch strength of a human body on a sensor |
| US7580030B2 (en) * | 2003-06-13 | 2009-08-25 | Semtech Corporation | Sensor for capacitive touch pad pointing device |
| ATE405880T1 (de) * | 2004-02-03 | 2008-09-15 | High Tech Comp Corp | Störungsresistente berührungsempfindliche fläche unter verwendung der kapazitanz |
-
2004
- 2004-07-07 FI FI20040949A patent/FI117455B/fi active IP Right Grant
-
2005
- 2005-07-07 US US11/631,906 patent/US20070229319A1/en not_active Abandoned
- 2005-07-07 EP EP05763633A patent/EP1779400A2/en not_active Withdrawn
- 2005-07-07 WO PCT/FI2005/000320 patent/WO2006003249A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006003249A2 (en) | 2006-01-12 |
| EP1779400A2 (en) | 2007-05-02 |
| WO2006003249A3 (en) | 2006-04-13 |
| US20070229319A1 (en) | 2007-10-04 |
| FI20040949A (fi) | 2006-01-08 |
| FI20040949A0 (fi) | 2004-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI582668B (zh) | 觸壓式三維信號輸入裝置、多功能觸控面板及其偵測方法 | |
| EP2929418B1 (en) | Contact sensor | |
| TWI341980B (en) | Force and location imaging touch pad and electronic device | |
| US20170010703A1 (en) | Pressure sensing input equipment | |
| US20180326456A1 (en) | Pressure sensor, and composite element and electronic device having same | |
| JP4944190B2 (ja) | 再構成可能な触覚センサ入力装置 | |
| CN105264681B (zh) | 具有位置信号传递的压电产生 | |
| JP2019049962A (ja) | 側面にタッチ圧力感知部を備えた携帯用端末機 | |
| KR102268788B1 (ko) | 측면에 압력센서 및 터치센서를 구비한 휴대용 단말기 | |
| US7064561B2 (en) | Resistance type sensor | |
| CN107422932B (zh) | 显示面板、移动终端及其驱动方法 | |
| CN108463701A (zh) | 复杂器件及包括所述复杂器件的电子器件 | |
| KR20110022727A (ko) | 전자 디바이스를 위한 단면 전기 용량 힘 센서 | |
| CN107290082A (zh) | 一种电容式触觉传感器 | |
| JP2005527048A5 (fi) | ||
| US10019085B2 (en) | Sensor layer having a patterned compliant layer | |
| KR20110100565A (ko) | 터치스크린 | |
| KR20130027829A (ko) | 터치 스크린 패널의 저항막 방식 터치 센서 및 그의 제작 방법 | |
| WO2013130787A1 (en) | User interface having universal sensing electrode structure | |
| CN106725606A (zh) | 感测器 | |
| FI117455B (fi) | Elektromekaanisen kontrolliyksikön sähköinen kytkentä | |
| CN107256106B (zh) | 阵列基板、液晶显示面板、触控显示装置及触控驱动方法 | |
| CN205427796U (zh) | 一种具有压力检测功能的电子设备 | |
| US20070295196A1 (en) | Acoustic Guitar Control Unit | |
| CN211319194U (zh) | 一种应变感应结构及电子设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 117455 Country of ref document: FI |