ITMI20120308U1 - Unita¿ d¿entrata per computer adatta ad essere utilizzata da destrimani e mancini - Google Patents

Description

UNITA' D'ENTRATA PER COMPUTER ADATTA AD ESSERE UTILIZZATA DA DESTRIMANI E MANCINI

DESCRIZIONE

La presente Invenzione si riferisce ad un'unità d'entrata per computer secondo il preambolo della rivendicazione 1.

E' noto che per interagire con un computer un utilizzatore debba utilizzare delle unità d'entrata mediante le quali immettere dati o segnali di comando che devono essere trasferiti al computer dove vengono elaborati.

Esempi di unità d'entrata sono le tastiere, i joystick, i jog-shuttle, i mouse, le penne ottiche, i microfoni ecc. ..

Al giorno d'oggi, la maggior parte delle unità d'entrata ad azionamento manuale (tastiere, joystick, mouse ecc...) sono studiate per persone destrimani, tuttavia esistono in commercio diverse linee di prodotti dedicate ai mancini.

Se un computer è provvisto di un'unità d'entrata per destrimani, un utilizzatore mancino che dovesse utilizzare la stessa unità d'entrata non sarebbe certamente comodo e non avrebbe altra possibilità che adattarsi o sostituire l'unità d'entrata con una per mancini.

Nonostante le unità d'entrata possano essere in qualche modo programmate e personalizzate, anche cambiando la posizione dei tasti come mostrato nel brevetto US 6,650,250, il problema dell'uso per destrimani e mancini dello stesso oggetto continua ad essere molto sentito.

Unità d'entrata come quella nota dal brevetto US 6,650,250, ad esempio, hanno una tastiera completamente personalizzabile, ma una parte fissa, con display e manopole che (durante un funzionamento normale) restano sempre a sinistra della tastiera, così che risultano d'impaccio per un utente mancino che debba usare l'unità d'entrata per computer.

Per risolvere questo problema, sono note alcune soluzioni che premettono un uso da destrimani o da mancini di un'unità d'entrata.

Il brevetto JP4125714 rende noto un computer in cui il monitor e la tastiera sono inseriti nella medesima struttura. Quest<7>ultima prevede due aperture, dotate di appositi connettori, entro le quali è possibile inserire e collegare la tastiera. A seconda dell'apertura in cui viene collegata la tastiera, l'uscita sul monitor viene ruotata, così che ruotando la struttura, un mancino può tenere la tastiera a sinistra del monitor ed un destro la tastiera a destra senza che l'immagine sul monitor appaia capovolta.

Questa soluzione ha lo svantaggio che l'unità d'entrata non è studiata per destrimani e mancini, quindi la rotazione della struttura non colma le difficoltà di utilizzo dell'unità d'entrata.

Il brevetto US 5,023,438 rende noto un lettore di codici a barre provvisto di display. Il lettore è provvisto di un display e di mezzi atti a rilevare se lo strumento è utilizzato da un mancino o da un destrimano. A seconda della rilevazione effettuata, l'immagine sul display viene invertita.

Questa soluzione ha lo svantaggio che la tastiera del lettore resta fissa, così un mancino che usasse il lettore si troverà la tastiera capovolta.

Nelle soluzioni proposte da JP4125714 e US 5,023,438, la tastiera non viene modificata (né a livello hardware né a livello software), il computer rileva l'uso da mancino o da destrimano della tastiera e provvede a modificare l'immagine visualizzata sullo schermo. Queste soluzioni non permettono quindi una stessa comodità d'utilizzo per destrimani e mancini della tastiera. Approccio diverso è invece seguito dal brevetto US 5,144,302, il quale rende nota una tastiera modulare, in cui diversi moduli (ognuno comprendente un certo numero fisso di tasti o una trackball) possono essere collegati tra loro a seconda che debbano essere utilizzati da persone destrimani o mancine.

Questo tipo di soluzione presenta tuttavia lo svantaggio che i connettori che permettono il collegamento dei moduli possono rovinarsi con l'uso.

Scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti delle soluzioni note di unità d'ingresso per computer.

In particolare, è scopo della presente invenzione quello di presentare un'unità d'entrata che sia utilizzabile in modo comodo sia da persone destrimani che da mancini.

Questi ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un'unità d'entrata per computer comprendente le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali sono parte integrante della presente descrizione.

L'idea generale alla base della presente invenzione è quella di un'unità d'entrata per computer che può essere utilizzata in almeno due diverse modalità, una per destrimani ed una per mancini. L'unità d'entrata è dotata di una pluralità di tasti e di un'unità di controllo in grado di rilevare la pressione di uno o più tasti. Ad ogni tasto è associato un codice di lettura che viene trasmesso al computer dall' unità di controllo quando questa funziona in una prima di dette due modalità, ad esempio quella per destrimani. I tasti sono disposti secondo una configurazione a simmetria centrale, così quando l'unità d'entrata è utilizzata in una seconda modalità diversa dalla prima (ad es. quella per mancini), e viene premuto un tasto, l'unità di controllo trasmette al computer il codice di lettura del tasto simmetrico rispetto a quello premuto. Chiaramente, se il tasto premuto è posizionato nel centro di simmetria dell'insieme di tasti, allora verrà trasmesso il codice del tasto premuto, essendo questo il simmetrico di se stesso.

Questa soluzione fa si che ruotando l'unità d'entrata di 180° attorno al centro di simmetria, dispositivi di comando (ad es. un joystick) che erano a destra dei tasti (per un utilizzatore che usi la tastiera) passano a sinistra per un migliore utilizzo da parte di un mancino, mentre per l'utilizzatore restano apparentemente inalterate le posizioni delle funzioni associate ai tasti. In altre parole, se quando il joystick è a destra il tasto in alto a sinistra ha associato una certo codice di lettura che viene inviato al computer e da questo interpretato come comando per una certa funzione, quando l'unità d'entrata viene ruotata ed il joystick passa a sinistra, l'utilizzatore potrà azionare la stessa funzione premendo il tasto che ora è in alto a sinistra.

L'unità di controllo capisce di funzionare in modalità "utente mancino" e quindi anziché inviare il codice di lettura del tasto premuto invia il codice di lettura del tasto che ora si trova in basso a sinistra e che corrisponde a quello che sarebbe stato premuto se la tastiera fosse stata utilizzata in modalità "utente destrimano".

Vantaggiosamente, runità d'entrata è provvista di dispositivi di comando, quali un joystick o un jog-shuttle, il cui movimento viene letto dall' unità di controllo dell'unità d'entrata. Passando da una modalità di utilizzo dell'unità d'entrata (es. per destrimani) ad una diversa modalità (es. per mancini) l'unità di controllo inverte il segnale trasmesso al computer. Se nella prima modalità il dispositivo di comando veniva mosso in una certa direzione e l'unità di controllo trasmetteva al computer un segnale relativo ad un movimento in quella data direzione, quando l'unità d'entrata viene ruotata di 180° ed utilizzata in una diversa modalità, allora l'unità di controllo trasmette al computer un segnale relativo ad un movimento del dispositivo in direzione opposta rispetto a quella rilevata. In questo modo se il dispositivo di comando viene mosso in una data direzione (ad es. verso l'operatore), comunque sia usata l'unità d'entrata (in modalità per destrimani o per mancini) questa trasmetterà sempre al computer un segnale corrispondente ad un movimento del dispositivo di comando nella stessa data direzione (con riferimento all'esempio di prima, verso l'operatore), anche se, per effetto della rotazione, l'unità di comando rileverebbe un movimento del dispositivo di comando in due direzioni opposte.

Vantaggiosamente, l'unità d'entrata rileva la modalità d'uso in cui deve funzionare, ad esempio uso da destrimano o da mancino, in modo automatico.

Preferibilmente, l'unità d'entrata viene provvista di appositi mezzi d'appoggio, quali dei piedini, che permettono di inclinare l'unità di comando per permetterne un uso più comodo. Rilevando (ad esempio mediante sensori) quali mezzi di appoggio sono utilizzati, l'unità di controllo dell' unità d'entrata capisce se viene fatto un uso da destrimano o da mancino dell' unità d'entrata.

Alternativamente, la rilevazione automatica della modalità di funzionamento può essere ottenuta mediante un accelerometro o un interruttore a mercurio che rilevano un inclinazione dell' unità d'entrata rispetto al piano d'appoggio.

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue e dai disegni annessi, mostrati a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

- la figura 1 mostra una postazione di lavoro comprendente un'unità d'entrata secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra un esploso dell'unità d'entrata di figura 1;

- la figura 3 mostra il fondo dell' unità d'entrata di figura 1;

- la figura 4 è uno schema a blocchi di un'unità d'entrata secondo la presente invenzione;

- la figura 5 è uno schema elettrico dell'unità d'entrata di figura 1;

- le figure 6a-6c mostrano il funzionamento dei tasti dell'unità d'entrata di figura 1;

- le figure 7a-7c presentano ognuna due viste in sezione di un'unità d'entrata secondo la presente invenzione, nelle due viste l'unità d'entrata è mostrata in due diverse modalità d'uso;

- la figura 8 mostra uno schema a blocchi della procedura di inizializzazione dell' unità d'entrata;

- la figura 9 mostra una matrice dei codici di lettura associati ai tasti;

- le figure 10-15 mostrano diverse soluzioni alternative di unità d'entrata secondo la presente invenzione.

In figura 1 viene mostrata una postazione di lavoro comprendente un computer 1, un'unità d'entrata 2 ed un monitor 3.

Nell'esempio di figura 1, l'unità d'entrata 2 è una tastiera che comprende una pluralità di tasti 21, un joystick 22 ed un jog-shuttle 23. L'unità d'entrata 2 è collegata al computer 1 mediante un cavo 24 attraverso il quale trasmette e riceve informazioni. Preferibilmente, il cavo 24 è un cavo di tipo USB (Universal Serial BUS), cosicché l'unità d'entrata 2 riceve anche l'alimentazione attraverso il cavo 24. Alternativamente, l'unità d'entrata 2 può essere collegata al computer 1 attraverso un collegamento di altro tipo, ad esempio seriale o wireless, e prevedere un'alimentazione separata, ad esempio mediante batterie.

La postazione di lavoro mostrata in figura 1, è particolarmente adatta ai sistemi di video sorveglianza, dove si presenta la necessità di controllare i brandeggi delle telecamere mediante il joystick 22 e visionare spezzoni di sequenze video mediante il jog-shuttle 23.

Nell'esempio di figura 1, l'unità d'entrata 2 è utilizzata in una modalità agevole per un operatore 4 destrimano: il joystick 22 è infatti posizionato sul lato che risulta il lato destro per un operatore 4 che utilizza l'unità d'entrata guardando il monitor.

In figura 2 viene mostrato un esploso dell'unità d'entrata 2 di figura 1.

L'unità d'entrata 2 comprende un guscio inferiore 200 ed un guscio superiore 201, preferibilmente realizzati in materiale plastico.

Il guscio superiore 201 presenta una pluralità di fori 202 in corrispondenza dei quali si inseriscono e possono scorrere i tasti 21 che presentano un corpo 203 preferibilmente in plastica.

Con il numero 204 è indicato il circuito stampato sul quale è disposta relettronica dell'unità d'entrata 2, ed in particolare l'unità di controllo che permette di rilevare la pressione dei tasti 21 o il movimento del joystick 22 e del jog-shuttle 23.

Il cavo 24 è un cavo USB tipo A-B, in cui il connettore B è collegato al circuito stampato 204 mediante un connettore non visibile in figura 2. Il cavo 24 è fissato ad uno dei due gusci plastici (200 e 201) mediante dentini che formano un percorso a serpentina antistrappo, ossia tale da impedire che il cavo 24 si sfili quando viene tirato.

Questa soluzione differisce delle soluzioni note dove il connettore è esterno al corpo dell'unità d'entrata (cosicché il cavo si può staccare facilmente), e dalle soluzioni note in cui il cavo è saldato al circuito stampato (e quindi non sostituibile facilmente).

La presenza del connettore interno al corpo dell'unità d'entrata consente all'installatore di sostituire il cavo con un altro cavo dello stesso tipo, ma di lunghezza diversa e facilmente reperibile sul mercato. Tuttavia la presenza del percorso a serpentina rende difficile l'estrazione del cavo 24 dalla sua sede, impedendo così la disconnessione involontaria del cavo dall' unità d'entrata.

Un foglio fustellato 205 (preferibilmente in policarbonato) con le didascalie dei tasti, ed un pannello di protezione 206 (preferibilmente in materiale plastico trasparente) vengono agganciati al guscio plastico superiore 201 in modo removibile, ad esempio mediante inserimento a scatto. Il foglio fustellato 205 può essere stampato dall'installatore per personalizzare la tastiera.

Al di sotto del guscio plastico 200, sono posizionati dei piedini 207 che permettono di inclinare l'unità d'entrata 2 rispetto al piano d'appoggio della stessa. Preferibilmente, quando non vengono utilizzati, i piedini 207 vengono ripiegati aH'interno di appositi alloggiamenti ricavati sul fondo del guscio 200.

In figura 3 viene mostrato il fondo deH'unità d'entrata 2; da questa prospettiva si notano quattro piedini 207 montati a coppie lungo due lati dell'unità d'entrata, così da permettere di sollevare uno dei due lati lunghi (208 e 209) dell'unità d'entrata.

I quattro piedini 207 possono eventualmente essere sostituiti da altri elementi di appoggio, quali delle barre d'appoggio che si estendono su due lati opposti dell'unità d'entrata. In particolare, se l'unità d'entrata ha forma pressoché rettangolare, allora le due barre d'appoggio sono poste parallelamente ai due lati maggiori del rettangolo.

In figura 4 viene presentato uno schema a blocchi di un'unità d'entrata realizzata secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione.

Il cuore del sistema è rappresentato dall'unità di controllo, che nell'esempio qui di seguito descritto coincide col microcontrollore 400 che controlla direttamente il funzionamento dell'unità d'entrata 2. Alternativamente l'unità di controllo può essere realizzata utilizzando più dispositivi elettronici tra loro in comunicazione.

Un circuito di alimentazione 401 estrae dal cavo USB 24 la tensione di alimentazione con corrente massima di 500 mA, in accordo con le specifiche dello standard USB.

Il microcontrollore 400 è poi collegato ad un circuito di reset 402 che ne gestisce il corretto avvio al momento dell'inserimento del connettore USB in un computer (1) quando il dispositivo d'entrata riceve l'alimentazione attraverso il cavo USB.

Il microcontrollore 400 è in grado di comunicare con il computer 1 attraverso un canale di comunicazione 404 che, nell'esempio di figura 4, è un canale USB.

Attraverso il canale 404, il microcontrollore riceve e trasmette dati, ad esempio trasmette al computer i codici di lettura (o scan code) dei tasti premuti.

A questo scopo, il microcontrollore 400 è collegato alla matrice di tasti 405. Questa è costituita dall'insieme di linee e connessioni elettriche che portano i segnali di pressione dai tasti 21 al microcontrollore 400. Tali linee e connessioni sono organizzate secondo uno schema di tipo riga colonna come mostrato più avanti con riferimento alla figura 5, dove viene mostrato lo schema elettrico della matrice dei tasti 405 ed il suo collegamento al microcontrollore 400.

La matrice dei tasti 405 comprende una pluralità di linee R1,R2,...RM utilizzate per leggere le righe della matrice, ed una pluralità di linee C1/C2/...CN utilizzate per le colonne della stessa.

Ogni tasto 21 è sostanzialmente equivalente ad un interruttore 501 con un diodo 502 collegato in serie, ed è collegato al microcontrollore 400 tramite una linea di riga ed una linea di colonna. Il diodo 502 serve ad evitare il fenomeno del ghosting, ovvero il fenomeno per cui premendo determinati tasti simultaneamente, i segnali generati sulla matrice interferiscono ed il microcontrollore rileva la pressione di tasti non premuti.

L'uso dei diodi permette inoltre la gestione multipressione dei tasti: qualsiasi combinazione di tasti può essere correttamente riconosciuta. All'eventuale variazione di stato contemporanea di più tasti (pressione o rilascio) runità d'entrata trasmette più messaggi singoli verso il computer, uno per ciascun tasto variato.

Le linee che costituiscono le righe e le colonne della matrice di tasti 405 sono collegate a diversi ingressi IC1,. ..ICN, IR1,. ..IRM del microcontrollore 400. Le figure 6a e 6b mostrano l'azionamento di un tasto 21 dell'unità d'entrata 2. Il tasto 21 è realizzato come un gommino cilindrico 203 internamente cavo. Alla base del tasto 21 è presente una corona circolare 600 realizzata in materiale conduttivo e di dimensioni tali da sovrapporsi a due corone conduttive concentriche presenti sul circuito stampato. Ad una delle corone è collegata una linea di riga della matrice dei tasti, mentre all'altra è collegata una linea di colonna della matrice dei tasti.

Quando il tasto viene premuto (come indicato dalla freccia di figura 6b), la corona 600 va a cortocircuitare le linee di riga e di colonna, così che il microcontrollore 400 rileva la pressione del tasto.

II microcontrollore 400 comprende al suo interno un modulo scansionatore 4001 in grado di scansionare le linee a lui afferenti in modo tale da rilevare la pressione di uno o più tasti 21.

Lo scansionatore gestisce una matrice di M righe per N colonne, dove M ed N sono scelti in base al numero ed alla disposizione di tasti che si vuole avere.

Nonostante lo scansionatore possa verificare la pressione di MxN tasti (ad es.

9x8=72 tasti), non è necessario che tutti i tasti siano montati.

Variando il numero di tasti di gomma 203 è possibile quindi personalizzare la tastiera dell'unità d'entrata 1.

II foglio fustellato 205 permette di coprire le aree del circuito stampato corrispondenti a tasti non presenti, rendendole così non visibili all'operatore. Il pannello plastico 206, trasparente e di forma simile a quella del foglio fustellato, evita che la pressione dell'utente in zone corrispondenti ai fori del guscio superiore 201 dove i tasti non sono presenti, deformi e rovini il foglio fustellato 205 recante le didascalie. Preferibilmente, come mostrato nelle figure 6a-6c, ciascun tasto 21 è dotato di un LED (Light Emitting Diode) 601 indipendente gestito dalla matrice di LED 406. Il LED si trova preferibilmente all'interno delle corone circolari che costituiscono la zona di rilevazione del tasto. Questo consente un buon centraggio del LED rispetto al tasto 21, tuttavia è possibile utilizzare uno o più LED in altre posizioni, ad esempio esternamente alle corone circolari che costituiscono la zona di rilevazione del tasto.

L'accensione, lo spegnimento ed il lampeggiamento dei LED è determinato da messaggi ricevuti dal microcontrollore 400 attraverso il canale USB 404. I LED sono controllati direttamente dal microcontrollore o in alternativa da una serie di circuiti integrati shift register seriale-parallelo quando il numero di pin di controllo disponibili non fosse sufficiente.

I segnali di accensione e spegnimento vengono portati ai LED mediante Enee previste sul lato del circuito stampato 204 opposto rispetto a quello di emissione del LED. In questo modo le linee di comando dei LED non interferiscono con le linee della matrice dei tasti 405.

La luce emessa dal LED attraversa il corpo di gomma 203 del tasto 21 come indicato dalle frecce di figura 6c e si disperde all'esterno.

I led dei tasti non montati possono essere usati per l'indicazione di eventi particolari. A questo scopo il foglio fustellato 205 presenta un'area trasparente in corrispondenza di questi LED.

L'unità d'entrata è dotata di joystick a due o tre assi (22) e di jog-shuttle 23. Il joystick è direttamente collegato agli ADC (Analog to Digital Converter) del microcontrollore 400. Il jog-shuttle necessita invece di un'elettronica di controllo 407, ad esempio un encoder, in grado di leggere il movimento del jog-dial e dello shuttle-ring (che costituiscono il jog-shuttle) e trasferire il dato rilevato al microcontrollore 400.

Su comando del computer 1, il microcontrollore 400 può attivare un buzzer di avviso 408.

L'unità d'entrata 2 può essere opzionalmente dotata di display grafico 409; in questo modo il microcontrollore 400 può visualizzare sul display delle informazioni associate ai tasti premuti.

Una volta che viene premuto un tasto o una combinazione di tasti, il microcontrollore 400 legge la memoria 403 e recupera le informazioni (ad esempio delle stringhe di testo e/o delle immagini) che devono essere visualizzate sul display 409.

Vantaggiosamente, l'unità d'entrata 2 può ricevere informazioni da visualizzare sul display 409 dal computer 1. Le informazioni vengono ricevute attraverso il canale di comunicazione 404 (nell'esempio i fig. 4 un canale USB) e poi visualizzate sul display 409 dietro controllo del microcontrollore 400.

Due esempi di unità d'entrata con display grafico sono mostrati nelle figure 10 e 15.

Nell'esempio di figura 4, l'unità d'entrata 2 è prevista anche di un sensore biometrico, in particolare un lettore di impronte digitali 410, che permette di verificare l'identità dell' utilizzatore dell'unità d'entrata.

In alternativa, il sensore biometrico può riconoscere altri parametri quali voce, conformazione della retina, ecc.

L'uso del sensore biometrico appare particolarmente vantaggiosa per le postazioni di videosorveglianza, dove è importante assicurare che un operatore non autorizzato non prenda il controllo del sistema.

Inoltre, nel caso in cui il sensore biometrico permetta il riconoscimento vocale, questo consente possibilità di controllo non convenzionali quali il controllo a voce deH'unità d'entrata. Poiché il sensore biometrico che riconosce la voce comprende un microfono, quest<7>ultimo può essere utilizzato durante la fase operativa per permettere all'utente di dare comandi vocali all'unità d'entrata. Tali comandi verranno interpretati dal microcontrollore 400 come la pressione di un tasto o come comandi aggiuntivi speciali.

Questa soluzione appare particolarmente vantaggiosa per sistemi di video sorveglianza, dove la gestione di una molteplicità di telecamere può risultare complicata. Mediante comando vocale sarà possibile richiedere di accendere una telecamera, ad esempio dando il comando "CAMERA ON" seguito da un numero che identifica la telecamera (es. "5") espresso anch'esso come comando vocale o mediante pressione di un tasto corrispondente.

Nell'esempio di figura 4 l'unità d'entrata 2 è prevista di un indicatore di inclinazione 411 che permette al microcontrollore 400 di conoscere l'orientamento dell'unità d'entrata e rilevare quindi automaticamente la modalità d' utilizzo dell' unità d'entrata 2. L'indicatore di inclinazione è preferibilmente realizzato tramite un interruttore al mercurio o un accelerometro e permette di riconoscere automaticamente l'orientamento della tastiera (diritta o invertita).

Nell'esempio di figura 7a l'unità d'entrata 2 è provvista di un interruttore al mercurio 701 che viene montato sul circuito stampato 204.

L'interruttore a mercurio 701 permette di riconoscere un'inclinazione maggiore di un certo angolo caratteristico (definito angolo differenziale), ed è di tipo aperto/ chiuso: superato un certo grado di inclinazione rispetto ad un asse di riferimento, lo stato dell'interruttore cambia da chiuso ad aperto e viceversa.

Questo interruttore consente quindi di riconoscere due stati: unità d'entrata in una prima posizione "normale" (cui corrisponde ad esempio la modalità di funzionamento per destrimani) e unità d'entrata in posizione non "normale" (ad es. in piano o invertita, cui corrisponde una seconda modalità di funzionamento per mancini).

L'angolo a dell'interruttore a mercurio 701 rispetto al piano orizzontale permette infatti di determinare l'inclinazione dell' unità d'entrata: a seconda del valore di a, l'interruttore restituisce al microcontrollore un segnale di contatto aperto (Fig.7a a sinistra) o di contatto chiuso (Fig.7a a destra). Il microcontrollore 400 decide così se l'unità d'entrata è utilizzata in modalità "operatore mancino" o in modalità "operatore destrimano". In un caso, infatti, l'unità d'entrata verrà utilizzata con il joystick mantenuto alla destra dell'operatore e quindi si utilizza una prima coppia di piedini per sollevare l'unità d'entrata, mentre se il joystick è mantenuto alla sinistra dell'operatore si utilizza la seconda coppia di piedini, opposta alla prima, e si ha quindi un'inclinazione opposta.

In alternativa all'interruttore a mercurio, è possibile utilizzare un accelerometro come mostrato in figura 7b, che è una vista in sezione dell'unità d'entrata 2 utilizzata in due diverse modalità, una per destrimani ed una per mancini. L' accelerometro 702, di tipo triassiale, riconosce la direzione nello spazio della forza di gravità G.

Il vettore gravità G è diviso in tre componenti vettoriali ortogonali X, Y (non indicata in figura) e Z; in cui X è una componente parallela al piano del circuito stampato 204 su cui giace l' accelerometro.

Quest'ultimo restituisce tre valori analogici dipendenti dal modulo e dalla direzione di ciascun vettore. Tramite Fanalisi di questi valori, il microcontrollore 400 determina con grande precisione l'inclinazione nello spazio dell' accelerometro e di conseguenza dell'unità d'entrata.

A seconda della direzione della componente X, il microcontrollore 400 sa quale è l'inclinazione dell'unità d'entrata 2 e rileva in quale modalità è utilizzata, se per destrimani o per mancini.

In alternativa può essere usato un accelerometro biassiale che, pur non fornendo il modulo del vettore Z, consente comunque la rilevazione della componente X e, quindi, la determinazione dell'inclinazione dell<7>unità d'entrata.

Un altro possibile metodo per rilevare automaticamente la modalità d' utilizzo dell' unità d'entrata, è mostrato in figura 7c, che è una vista in sezione dell' unità d'entrata utilizzata in due diverse modalità, una per destrimani e una per mancini. Sul circuito stampato 204 sono previsti dei sensori di prossimità 703a e 703b, preferibilmente di tipo on/off per contenere i costi di produzione. I sensori 703a e 703b sono preferibilmente almeno due e possono essere di tipo capacitivo, magnetico, induttivo, ecc. E' comunque possibile utilizzare un unico sensore di prossimità che rileva lo stato di un piedino.

In tutti i casi il sensore di prossimità riconosce la vicinanza di un target grazie a variazioni del campo magnetico o fluttuazioni di una radiazione emessa e riflessa dal target.

Almeno due piedini 207, destinati a richiudersi in prossimità di rispettivi sensori di prossimità, sono quindi provvisti un target (704a, 704b) tale da essere rilevato da uno dei sensori 703a e 703b.

II segnale restituito dalla coppia di sensori, analizzato da un'apposita elettronica di controllo, permette al microcontrollore di ricavare l'orientamento dell'unità d'entrata: a seconda dell'inclinazione, uno dei due piedini sarà chiuso e l'altro aperto come mostrato in figura 7c.

Operativamente, quando l'unità d'entrata viene collegata ad un computer 1, si ha una fase di inizializzazione qui di seguito descritta con riferimento alla figura 8.

Al collegamento dell'unità d'entrata ad un computer (passo 800) il microcontrollore 400 viene resettato dal circuito di reset 402 (passo 801). Dopo l'inizializzazione dell'hardware e del software (passo 802), il microcontrollore 400 controlla se sono presenti uno o più segnali per l'avvio della configurazione dell'unità d'entrata (passo 803). Tali segnali possono essere generati dall' utilizzatore mediante pressione di uno o più tasti, o essere generati da uno o più sensori che, come spiegato sopra con riferimento alle figure 7a-7c, permettono di rilevare se l'unità d'entrata è utilizzata in modalità per destrimani o per mancini.

Se il microcontrollore rileva uno o più segnali di configurazione, allora inizia una procedura di configurazione (passo 804) che dipende dai segnali rilevati e che viene spiegata qui nel seguito.

Differentemente, se all'accensione non sono rilevati segnali di configurazione, il microcontrollore 400 legge (passo 805) dalla memoria riscrivibile 403 la configurazione ivi memorizzata.

Nel caso si tratti del primo avvio dell'unità d'entrata (passo 806), e non sia presente alcuna configurazione nella memoria 403, il microcontrollore 400 scrive nella memoria 403 una configurazione di default (passo 807).

II microcontrollore inizia così la procedura di configurazione leggendo dalla memoria 403 i parametri di configurazione (passo 808).

Preferibilmente, ma non obbligatoriamente, l'unità d'entrata può comunicare con il computer secondo diversi protocolli, così da permettere una migliore versatilità dell'unità d'entrata. Nella soluzione preferita, l'unità d'entrata può comunicare con il computer 1 in modalità "virtual com port", "emulazione joystick" o "emulazione mouse".

Mentre la "Virtual com port" consente un uso nativo completo del dispositivo d'entrata, Γ "emulazione joystick" e Γ "emulazione mouse" permettono la retrocompatibilità nel caso di applicazioni su computer che già fanno uso di sistemi di controllo standard USB Human Interface Device quali joystick e mouse.

In base alla configurazione contenuta nella memoria 403, il microcontrollore 400 imposta il canale USB 404 (passo 809) secondo uno dei possibili protocolli di comunicazione.

La configurazione tiene anche conto della modalità d'uso dell'unità d'entrata (per destrimani o per mancini).

A seconda del segnale d'inclinazione o del tasto premuto dall' utilizzatore al collegamento dell'unità d'entrata, il microcontrollore determina se questa è utilizzata in modalità per destrimani o per mancini, e appone un flag in un'apposita area di memoria. Tale flag determinerà poi l'uscita dell' unità d'entrata in risposta ad una pressione di un tasto durante la fase operativa. La procedura di configurazione è preferibilmente specifica del numero e della posizione dei tasti presenti e può far uso del lampeggiamento dei led o del display se presente. Ad esempio, a seconda del tasto premuto, il microcontrollore decide quale tipo di configurazione avviare. Saranno allora previsti un tasto per configurare l'unità d'entrata come una "virtual com port" in modalità destrimano, uno per configurare l'unità d'entrata in modalità "virtual com port" in modalità mancino e così via. Al limite possono essere previsti tanti tasti di configurazione tante quante sono le possibili configurazioni.

Chiaramente, laddove l'unità d'entrata fosse prevista di sensori d'inclinazione o di prossimità come descritto con riferimento alle figure 7a-7c, allora i segnali generati da questi sensori verranno utilizzati dal microcontrollore 400 in combinazione con i segnali ricevuti dalla matrice dei tasti 405. In altre parole, si potrà prevedere un tasto per indicare al microcontrollore 400 quale protocollo di comunicazione l'unità d'entrata deve utilizzare per comunicare con il PC, mentre la modalità d'uso verrà rilevata automaticamente dal sensore d'inclinazione.

L'inizio della configurazione può essere vincolato alla verifica che l' utilizzatore è un utilizzatore autorizzato. Tale verifica può essere ottenuta mediante il sensore biometrico 410 o mediante l'immissione di una password o di una sequenza di tasti.

Una volta configurata l'unità d'entrata, questa è pronta a dialogare con il computer 1, ed in particolare il microcontrollore 400 è in grado di fornire al sistema operativo del computer le informazioni necessarie per il riconoscimento e l'installazione dell· unità d'entrata.

Al termine dell'installazione (passo 810) l'unità d'entrata è operativa.

Durante la fase operativa, il microcontrollore esegue un algoritmo ciclico durante il quale si verifica se vi sono state modifiche nella posizione dei tasti, e se il joystick ed il jog-shuttle sono stati mossi. Qualora sia cambiata la posizione di un tasto (ad es. viene premuto o viene rilasciato) questa variazione viene comunicata al computer. Ugualmente se il joystick o il jogshuttle sono stati mossi, allora viene mandata una corrispondente informazione al computer 1.

Per decidere quale informazione inviare al computer, il microcontrollore 400 verifica se durante la configurazione dell'unità d'entrata è stata scelta la modalità per destrimani o per mancini.

Nel caso in cui sia stata scelta la modalità per destrimani, allora alla pressione di un tasto che occupa una certa posizione (espressa come riga/colonna) della matrice dei tasti, il microcontrollore trasmette al computer un codice di lettura (o scan code) che preferibilmente identifica la posizione del tasto nella matrice dei tasti. Tale codice sarà preferibilmente composto da due numeri giustapposti: un primo numero corrisponde al numero di riga su cui agisce il tasto, mentre il secondo numero corrisponde al numero di colonna su cui agisce il tasto.

Alla pressione di un tasto che occupa la prima riga e la prima colonna della matrice dei tasti (ossia il tasto in posizione (1,1) della matrice dei tasti), il microcontrollore invia quindi al computer 1 il codice '11'.

In figura 9 viene mostrata la matrice dei codici di lettura, ossia dei codici che il microcontrollore 400 invia al computer alla pressione dei tasti 21 dell'unità d'entrata quando questa è utilizzata nella modalità per destrimani.

Nell'esempio di figura 9 si è supposto di avere una matrice dei tasti di settantadue elementi (matrice 8x9), cui corrisponde una matrice dei codici di lettura di settantadue elementi.

Nella forma di realizzazione preferita, la matrice dei codici di lettura qui sopra descritta non è memorizzata in nessuna area di memoria, ma è soltanto il risultato di un'operazione logica eseguita dal microcontrollore 400.

Il microcontrollore è programmato, a livello di firmware, in modo tale da scansionare le linee che costituiscono le righe e le colonne della matrice dei tasti implementando internamente le funzioni del modulo scansionatore 4001. Ciò viene fatto leggendo le tensioni presenti agli ingressi R1...RM e C1...CN. Quando il microcontrollore rileva un segnale agli ingressi IR1 ed IC1, e rileva di funzionare in modalità destrimano, allora genera il codice numerico '11' che può essere trasmesso al computer 1.

Se il microcontrollore rileva invece che l'unità d'entrata è utilizzata in modalità per operatori mancini, allora invia al computer il codice di lettura del tasto simmetrico rispetto a quello premuto.

Questo è ottenuto dal microcontrollore utilizzando il seguente algoritmo:

- il primo elemento del codice da trasmettere (riga) è dato da: numero delle righe della matrice dei tasti (M) più uno, meno il numero di riga del tasto premuto,

- il secondo elemento del codice da trasmettere (colonna) è dato da:

numero delle colonne della matrice dei tasti (N) più uno, meno il numero di colonna del tasto premuto.

Se ad esempio si ha una matrice dei tasti 8x9 come nell'esempio di figura 9, e viene premuto il tasto in posizione (1,1) della matrice dei tasti, allora il codice di lettura che il microcontrollore 400 trasmette al computer è il codice numerico '89': il primo elemento essendo calcolato come 8+1-1= 8, ed il secondo elemento essendo calcolato come 9+l-l=9.

Alternativamente, un'altra funzione che permette di ritornare il codice del tasto simmetrico rispetto a quello premuto, è la seguente:

- si calcola un valore prefissato pari alla somma dei codici di lettura dei tasti che occupano le posizioni (1,1) ed (M,N) di una matrice dei tasti MxN;

- si calcola il codice di lettura da restituire partendo dal valore prefissato sopra calcolato e sottraendo a questo il codice di lettura del tasto premuto.

Se ad esempio viene premuto il tasto in posizione (1,1), allora si calcola il codice '11' come se l'unità d'entrata fosse in modalità destrimano, quindi si calcola il valore prefissato che, con riferimento all'esempio di fig.9 è pari a 11+89=100. Infine si calcola il codice da trasmettere: 100-11=89.

Chiaramente il valore prefissato da utilizzare in questa forma di realizzazione, può essere calcolato una volta sola alla configurazione dell' unità d'entrata, o essere memorizzato in un'area di memoria in fase di produzione, o semplicemente essere fissato come costante dell' algoritmo di calcolo eseguito dal microcontrollore 400.

Poiché i tasti 21 sono disposti secondo una configurazione a simmetria centrale, ruotando la tastiera di 180° e portando il joystick dal lato destro a quello sinistro dell'operatore, la configurazione dei tasti appare sempre la medesima per un operatore.

Le eventuali etichette posizionate in corrispondenza dei tasti appariranno invertite, ma grazie all' utilizzo di un foglio fustellato 205 removibile, protetto dal pannello plastico trasparente 206, è possibile sollevarlo e ruotarlo anch'esso di 180°, così da avere le etichette dei tasti orientate in modo leggibile dall' utilizzatore.

Nonostante nell'esempio di realizzazione preferito sopra descritto, il codice numerico generato dal microcontrollore 400 sia trasmesso al computer come codice di lettura, in una soluzione alternativa tale codice può essere utilizzato come puntatore ad un'area di memoria dell'unità d'entrata (ad esempio della memoria 403) dove sono memorizzati altri codici, o 'etichette' costituite da stringhe alfanumeriche.

Tali codici o etichette costituiscono quindi il codice di lettura che viene trasmesso in questa forma di realizzazione.

Il microcontrollore, anziché trasmettere il codice numerico generato dal suo algoritmo interno, trasmette quindi al computer 1 i codici o le etichette contenuti nell'area di memoria sopra detta. L'uso di etichette permette una più facile programmazione degli applicativi che dovranno essere eseguiti sul computer, tuttavia richiede maggiore area di memoria rispetto alla soluzione preferita sopra descritta.

Per quanto riguarda il joystick 22, quando l'unità d'entrata viene utilizzata in modalità per mancini, allora il microcontrollore 400 rileva un movimento del joystick e trasmette al computer 1 un'informazione relativa ad un movimento nella direzione opposta rispetto a quella rilevata. Questo perché ruotando di 180° l'unità d'entrata per spostare il joystick dalla mano destra a quella sinistra dell'operatore, allora il joystick risulta capovolto ed il microcontrollore rileva un movimento opposto rispetto a quello che l'operatore vorrebbe indicare.

Questo problema non sussiste invece per il jog-shuttle, dato che anche ruotando l'unità d'entrata, il verso di rotazione del jog-shuttle, e quindi l'uscita dell'encoder 407 non cambia. Anche se l'unità d'entrata è invertita, per quanto riguarda il jog-shuttle il microcontrollore 400 continua ad inviare al computer 1 lo stesso segnale indipendentemente dalla modalità utilizzata. E' chiaro ora che molte varianti sono possibili all'uomo esperto del ramo della tecnica rispetto alla soluzione preferita sopra descritta.

Ad esempio i componenti elettronici sopra descritti possono essere diversamente accorpati o distribuiti, senza per questo modificare le funzioni e le caratteristiche dell'unità d'entrata secondo la presente invenzione.

Ugualmente, i tasti possono essere disposti secondo diverse configurazioni purché tali configurazioni siano a simmetria centrale. Esempi alternativi di disposizioni a simmetria centrale sono riportate nelle figure da 10 a 15, dove sono presentate diverse soluzioni estetiche.

Nella soluzione di figura 10, l'unità d'entrata 2 è provvista di un buzzer 408 che, come detto sopra, dietro controllo del microcontrollore 400 può generare rumori in risposta a segnali provenienti dal computer 1. In questa soluzione l'unità d'entrata prevede un display grafico 409 posto al centro dei tasti 21 che sono disposti su tutti e quattro i lati del display e lo circondano.

Nella soluzione di figura 11, l'unità d'entrata 2 è provvista di un lettore di impronte digitali 410.

La soluzione di figura 15 appare particolarmente vantaggiosa perché non richiede Γ utilizzo di un foglio fustellato removibile che deve essere ruotato cambiando la modalità d'uso dell' unità d'entrata. Questa presenta un display grafico 409 ed otto tasti 21 disposti su due file poste a due lati del display. Il numero dei tasti non è da intendersi in modo limitativo.

Nella soluzione di figura 15, le etichette dei tasti 21 non sono stampate su un foglio fustellato applicato in modo removibile al guscio superiore dell' unità d'entrata (come mostrato in fig. 2), bensì sono ottenute mediante immagini visualizzate sul display 409.

Nella soluzione di figura 15, all'interno dell'area del display sono ricavate otto aree 4090 poste in corrispondenza degli otto tasti.

Nelle aree 4090 vengono quindi visualizzate (dietro controllo del microcontrollore 400) immagini o caratteri che descrivono la funzione del tasto adiacente.

Quando la tastiera viene ruotata, ad esempio per essere utilizzata in modalità per mancini, allora il microprocessore 400 rileva il cambio di modalità e ruota le immagini presenti sul display. In particolare, le immagini sul display vengono cambiate in modo tale da assegnare ad ogni tasto l'immagine che era associata al tasto simmetrico rispetto al centro di simmetria dei tasti, quando l'unità d'entrata era utilizzata nell'altra modalità, ad esempio quella per destrimani. Si ottiene così lo stesso effetto della rotazione del foglio fustellato di figura 2. Chiaramente, altre varianti della soluzione di figura 15 possono essere ottenute mediante modifiche estetiche, ad esempio distribuendo le due file di tasti su settori circolari posti ai due lati del display. Questo consente di associare visivamente le etichette sul display ai tasti, ma l'aspetto estetico risulta diverso.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Unità d'entrata (2) per computer (1) atta ad essere utilizzata in almeno due diverse modalità, in particolare una per destrimani ed una per mancini, comprendente una pluralità di tasti (21) ed un'unità di controllo (400) atta a rilevare la pressione di un tasto (21) di detta pluralità, ed in cui ad ogni tasto (21) di detta pluralità è associato un codice di lettura che viene trasmesso a detto computer (1) da detta unità di controllo (400) quando runità d'entrata (2) funziona in una prima di dette due modalità, caratterizzata dal fatto che detta pluralità di tasti (21) è disposta secondo una configurazione a simmetria centrale, ed dal fatto che, in seguito alla pressione di un primo tasto, detta unità di controllo (400) è atta a trasmettere il codice di lettura di un secondo tasto quando detta unità d'entrata (2) è utilizzata nella seconda di dette due modalità, detto secondo tasto essendo il tasto simmetrico del tasto premuto rispetto al centro di simmetria di detta pluralità di tasti.
2. 2. Unità d'entrata secondo la rivendicazione 1, in cui ogni tasto agisce su una coppia di linee (Rl-RM, Cl-CM), ed in cui l'insieme delle linee su cui agisce detta pluralità di tasti (21) è parte di una matrice dei tasti (405) in cui dette linee corrispondono a righe e colonne della matrice dei tasti (405), ed in cui il codice di lettura di un tasto è un codice numerico ottenuto giustapponendo il numero della riga su cui agisce il tasto avanti al numero della colonna su cui agisce il tasto.
3. 3. Unità d'entrata secondo la rivendicazione 2, in cui quando l'unità d'entrata è utilizzata in detta seconda modalità, il codice di lettura trasmesso è ottenuto giustapponendo un primo numero ad un secondo numero, dove detto primo numero è ottenuto sottraendo il numero di riga del tasto premuto al numero totale di righe della matrice dei tasti (405), e dove detto secondo numero è ottenuto sottraendo il numero di colonna del tasto premuto al numero totale di colonne della matrice dei tasti (405).
4. 4. Unità d'entrata secondo la rivendicazione 2, in cui la matrice dei tasti (405) è una matrice MxN, con M ed N numeri interi positivi, ed in cui quando l'unità d'entrata (2) è utilizzata in detta seconda modalità, il codice di lettura trasmesso è ottenuto sottraendo il codice di lettura del tasto premuto ad un valore prefissato, detto valore prefissato essendo ottenuto come somma dei codici di lettura dei tasti che occupano la posizione (1,1) ed (M,N) della matrice dei tasti (405).
5. 5. Unità d'entrata secondo la rivendicazione 1, in cui ogni tasto agisce su una coppia di linee (Rl-RM, Cl-CM), ed in cui l'insieme delle linee su cui agisce detta pluralità di tasti (21) è parte di una matrice dei tasti (405) in cui le linee corrispondono a righe e colonne della matrice dei tasti (405), ed in cui il codice di lettura di un tasto è contenuto in un'area di memoria (403) dell'unità d'entrata (2) ed in cui l'unità di controllo (400) legge detto codice di lettura utilizzando un codice numerico come puntatore a detta area di memoria, ed in cui, in detta prima modalità, detto codice numerico è ottenuto giustapponendo il numero della riga su cui agisce il tasto avanti al numero della colonna su cui agisce il tasto.
6. 6. Unità d'entrata secondo la rivendicazione 5, in cui quando l'unità d'entrata è utilizzata in detta seconda modalità, detto codice numerico è ottenuto giustapponendo un primo numero ad un secondo numero, dove detto primo numero è ottenuto sottraendo il numero di riga del tasto premuto al numero totale di righe della matrice dei tasti (405), e dove detto secondo numero è ottenuto sottraendo il numero di colonna del tasto premuto al numero totale di colonne della matrice dei tasti (405).
7. 7. Unità d'entrata secondo la rivendicazione 5, in cui la matrice dei tasti (405) è una matrice MxN, con M ed N numeri interi positivi, ed in cui quando l'unità d'entrata è utilizzata in detta seconda modalità, detto codice numerico è ottenuto sottraendo il codice di lettura del tasto premuto ad un valore prefissato, detto valore prefissato essendo ottenuto come somma dei codici di lettura dei tasti che occupano la posizione (1,1) ed (M,N) della matrice dei tasti (405).
8. 8. Unità d'entrata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, ulteriormente comprendente un foglio (205) removibile con didascalie dei tasti, detto foglio essendo preferibilmente un foglio fustellato ed essendo preferibilmente coperto da un pannello di protezione trasparente .
9. 9. Unità d'entrata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di controllo (400) è atta a rilevare automaticamente la modalità in cui è usata detta unità d'entrata ed in cui detta unità d'entrata comprende ulteriormente un sensore d'inclinazione (701, 702) atto a rilevare un'inclinazione di detta unità d'entrata rispetto ad un piano, detto sensore d'inclinazione essendo collegato all' unità di controllo (400) in modo tale che detta unità di controllo possa determinare la modalità d'uso dell' unità d'entrata (2) in funzione di un'informazione ricevuta da detto sensore d'inclinazione.
10. 10. Unità d'entrata secondo la rivendicazione 9, in cui detto sensore d'inclinazione comprende un accelerometro (702).
11. 11. Unità d'entrata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di controllo (400) è atta a rilevare automaticamente la modalità in cui è usata detta unità d'entrata ed in cui detta unità d'entrata comprende ulteriormente: mezzi d'appoggio mobili (207) atti ad assumere almeno due posizioni e a sollevare detta unità d'entrata rispetto ad un piano d'appoggio, ed almeno un sensore di prossimità (703) atto a rilevare una posizione di almeno uno di detti mezzi d'appoggio (207), detto sensore di prossimità essendo collegato all'unità di controllo (400) in modo tale che detta unità di controllo (400) possa determinare la modalità d'uso dell' unità d'entrata (2) in funzione di un'informazione ricevuta da detto sensore di prossimità (703).
12. 12. Unità d'entrata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta pluralità di tasti (21) è disposta su almeno un lato di un display grafico (409), in cui all' interno del display grafico (409) sono ricavate delle aree poste in corrispondenza dei tasti (21), in cui l'unità di controllo (400) è atta a visualizzare immagini o caratteri all' interno di dette aree, ed in cui l'unità di controllo (400) è atta a cambiare le immagini presenti in dette aree quando rileva un cambio della modalità d'uso dell'unità d'entrata, in particolare tale cambio prevede di assegnare ad una di dette aree l'immagine che sarebbe contenuta nell'area simmetrica rispetto al centro di simmetria dei tasti quando l'unità d'entrata era utilizzata nella modalità precedente al cambio.
13. 13. Unità d'entrata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di controllo (400) è atta ad entrare in una modalità di configurazione dell'unità d'entrata (2) quando detta unità d'entrata (2) viene collegata ad un computer (1), ed in cui detta unità d'entrata (2) comprende almeno un tasto la cui pressione durante la fase di configurazione determina almeno un parametro di configurazione dell'unità d'entrata (2).
14. 14. Unità d'entrata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'unità d'entrata (2) è atta a comunicare con detto computer (1) mediante una pluralità di protocolli di comunicazione.
15. 15. Unità d'entrata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, ulteriormente comprendente un cavo (24) per il collegamento dell'unità d'entrata (2) al computer (1), ed in cui il cavo (24) è collegato all'unità d'entrata (2) mediante un connettore e fissato ad un guscio (200,201) dell'unità d'entrata (2) mediante dentini che formano un percorso a serpentina tale da impedire che il cavo (24) si sfili quando viene tirato.