JP2017531269A - 入力部を備える磁場装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、第１の入力信号（Ｅ１１〜Ｅ１４）を生成するための第１の数のスイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４）と、それらスイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４）に割り当てられて磁気作動可能であり、第１の入力信号（Ｅ１１〜Ｅ１４）にＯＲ結合された第２の入力信号（Ｅ２１〜Ｅ２４）を生成するための第２の数のセンサ素子（Ｈ１〜Ｈ５）とを備える入力部（１）を備えた磁場装置に関する。各スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４）が少なくとも２つのセンサ素子（Ｈ１〜Ｈ５）に割り当てられており、少なくとも２つのセンサ素子は、１つのスイッチ素子（Ｓ１）に割り当てられた少なくとも２つの特定のセンサ素子（Ｈ１〜Ｈ５）が作動する場合にのみ第２の入力信号（Ｅ２１〜Ｅ２４）がそれぞれ出力されるように配置及び接続されている。

Description

本発明は、第１の入力信号を生成するための第１の数のスイッチ素子と、スイッチ素子に割り当てられて磁気的に作動可能であり、第１の入力信号にＯＲ結合された第２の入力信号を生成するための第２の数のセンサ素子とを含む入力部を備えた磁場装置に関する。
従来、入力部を備えるこのような磁場装置は、例えば特許文献１において周知である。特許文献１は、防爆型の制御装置を記載し、この制御装置では、一群のデータ入力／走査位置が、それらの走査位置に位置合わせされて磁気作動可能なセンサ群に割り当てられている。この従来構成では、入力キーが磁気作動センサにそれぞれ割り当てられてその磁気作動センサの直下に配置される。防爆ハウジング内に設けられた制御装置に配置されている入力部においてデータを入力する必要がある場合、作動可能な磁気作動センサを用いた永久磁石を介してデータ入力が可能となる。この従来構成では、キー及びそのキーに割り当てられたセンサが、センサの干渉距離よりも短くならないように選択された最小距離を維持することが重要である。干渉距離は、本願では、２つのセンサに対する入力の違いを明確に区別できない２つのセンサ間の距離である。
従来技術において磁場装置の入力部を作動させるための他の選択肢としては、例えば、近年のスマートフォンやタブレットＰＣに使用される容量性入力や、赤外線放射場の走査を含む。しかしながら、容量性入力では作動可能な距離が非常に制限され、赤外線放射場の走査は、磁場装置において一般的に使用されるような組み込みシステムにおける計算に関して非常に高価である。従って、いずれのシステムも使用できないか又は使用の範囲が制限される。また、赤外線で動作するシステムは汚れによる誤動作の影響を非常に受けやすい。
図３は、従来の周知の磁場装置の入力部１を示す。入力部１は、間隔を置いて配置された４つのスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を備えており、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４にはそれぞれセンサ素子Ｈ１〜Ｈ４が割り当てられている。これらのスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４及び割り当てられたセンサ素子Ｈ１〜Ｈ４は、それぞれスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４又はそのスイッチ素子に割り当てられたセンサ素子Ｈ１〜Ｈ４を作動させることによって入力信号Ｅ１〜Ｅ４が生成されるように電気的に並列に切り替えられる。例えば、第１のスイッチ素子Ｓ１と第１のセンサ素子Ｈ１は、第１の入力信号Ｅ１を生成するべく、センサとして設けられた第１のスイッチ素子Ｓ１の作動と、第１のホールセンサとして設けられた第１のセンサ素子Ｈ１の励磁の双方が可能となるように並列に切り替えられる。なお、簡略化のために、入力信号Ｅ１〜Ｅ４について技術的に必要なプルアップ抵抗は示されていないが、それらは機能的に要求されるものであり当業者によって適宜設けられる。
独国特許第３７３４４９４号明細書
本発明の目的は、より高い精度の入力が得られ且つ入力部の更なる小型化が可能となるように入力部を備えた磁場装置を改良することにある。
この目的は、請求項１の特徴を備える磁場装置において達成される。
本発明の磁場装置は、第１の入力信号を生成するための第１の数のスイッチ素子と、それらのスイッチ素子に割り当てられた第２の数のスイッチ素子とを含む入力部を備える。好ましくは、第２の数のスイッチ素子は、離間配置されて磁気的に作動するセンサ素子であって、第１の入力信号にＯＲ結合された第２の入力信号を生成する。少なくとも２つのセンサ素子が各スイッチ素子に割り当てられており、少なくとも２つのセンサ素子は、１つのスイッチ素子に割り当てられた少なくとも２つの所定のセンサ素子が作動する場合にのみ第２の入力信号がそれぞれ出力されるように配置されて切り替えられる。
１つのスイッチ素子に対して少なくとも２つのセンサ素子を割り当てることにより、そのスイッチ素子に割り当てられたこれら２つのセンサ素子の合成干渉距離は、従来技術のように１：１で割り当てる場合に対して顕著に低減されるため、更なる小型化が可能となり、特に２つのスイッチ素子間の距離が短くなる。本構成では、特に、例えば永久磁石などの磁気入力装置を通じた作動をより直感的な方法で設計することが可能となり、これにより、例えば機械キーとして実現されるスイッチ素子を介した手動操作と同じ点で作動を生じさせることが可能となる。従って、２つの異なる入力変種に対して異なる制御キーを設ける必要がなくなる。
好ましくは、２つのスイッチ素子と複数のセンサ素子は規則的に配置される。例えば、スイッチ素子とセンサ素子は、行及び／又は列に配置可能である。スイッチ素子とセンサ素子の規則的な配置により、特にスイッチ素子へのセンサ素子の割り当てが容易となり、さらには、例えば隣接する２つのスイッチ素子で各センサ素子を共用することが可能となる。この目的のために、好ましくは、スイッチ素子が行に配置される場合は、センサ素子も行に配置され、２つのセンサ素子の間に１つのスイッチ素子がそれぞれ配置される。この目的のために、好ましくは、ｎ＋１個のセンサ素子がｎ個のスイッチ素子とともに行に配置され、センサ素子とスイッチ素子とが交互に配置されることにより１つの行が形成される。なお、本発明は、列に配置に適用することも可能であり、及び／又はスイッチ素子をマトリクス状に配置してセンサ素子を適宜割り当てることも可能である。
このような構成では、行配置されたスイッチ素子において、各スイッチ素子に割り当てられ且つ隣接して配置された２つのセンサ素子が、第２の入力信号を発生するために作動するものとなる。
上記の目的のために、センサは、例えば、ホールセンサとして実現することができる。磁場の検出に適した他のセンサでもよい。
キーはスイッチ素子の一般的な実施形態であり、ここでは特にキーパッドが使用されている。
本発明は、防爆ハウジング内に少なくとも１つの入力部が設けられる場合に特に有利である。これは、非タッチでの入力を行う場合に磁気作動センサ素子の利点が特に顕著となるためである。
これは、より大きな距離、特に２ｍｍから１５ｍｍの距離にわたって作動する場合に特に有利となる。
上記したように、スイッチ素子は、磁気動作可能なセンサ素子を作動させることにより生成される第２の入力信号に対して適用され、対応する文字に割り当てられることが特に有利である。
１つの表示手段がスイッチ素子及び対応するセンサ素子に割り当てられることにより、スイッチ素子及び対応するセンサ素子の動作を示してもよい。このような表示素子は、例えば、適切な入力信号が生成されるときに軸要素及び／又は対応するセンサ素子の作動を示す光ダイオードとすることができる。
この実施形態は、センサ素子Ｈ１〜Ｈ４を選択するためにそれぞれのスイッチ素子を示す単一のユーザインタフェースを使用することができるという点で使い勝手が良いものとなり有利である。
表示手段はさらに、センサ素子を通じた動作時に、触覚フィードバックの不足を補正する。キーパッドにおいて、触覚フィードバックは、例えばクリッカー、すなわちセンサの触覚作用の機械的フィードバック装置を介して与えられる。センサ素子の使用時、ユーザにディスプレイを通じたフィードバックが与えられるのみである場合には、装置の能力が低いと遅延が生じる可能性がある。キーが作動された場合の迅速なフィードバックが、例えばＬＥＤ等の表示手段を介してユーザに提供される。
上記したように、従来の構成における不利な点は、磁場装置の小型化に伴い入力装置１が小型化すると、スイッチ素子Ｓ１とスイッチ素子Ｓ４との距離、すなわちセンサ素子Ｈ１とセンサ素子Ｈ４との間の距離を短くする必要があることにある。このように距離を短縮すると、センサ素子Ｈ１とセンサ素子Ｈ４との間に必要となる干渉距離を維持することができなくなり、適切な動作、すなわちセンサ素子Ｈ１〜Ｈ４を通じた入力信号Ｅ１〜Ｅ４の適切な生成ができなくなる。本発明はこの点に基づいてなされたものである。
列配置されたスイッチ素子及びセンサ素子を備える入力部の第１の例示的な実施形態を示す図。 マトリクス配置されたスイッチ素子及びセンサ素子を備える入力部の第２の例示的な実施形態を示す図。 従来技術の入力部を示す図。
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明における入力部１の第１の例示的な実施形態を示す。図示される例示的な実施形態では、合計４つのスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４が列Ｃに配置されている。本例の場合において機械的キーとして実現されているスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４の位置は、図１に概略的に示されているように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に割り当てられたキーの位置も表している。スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は、その作動時に第１の入力信号Ｅ１１〜Ｅ１４をそれぞれ出力する。また、センサ素子Ｈ１〜Ｈ５が列Ｃに配置されており、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４がそれぞれ２つのセンサ素子Ｈ１〜Ｈ５の間に配置されている。例えば、第１のスイッチ素子Ｓ１は、第１のセンサ素子Ｈ１と第２のセンサ素子Ｈ２との間に配置されるとともに、第２のスイッチ素子Ｓ２は、第２のセンサ素子Ｈ２と第３のセンサ素子Ｈ３との間に配置されている。所望の動作冗長性、すなわち、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を介した手動動作と、例えば、永久磁石とセンサ素子Ｈ１〜Ｈ５のような磁気入力装置を介した動作とを実現し、入力装置による作動時に第２の入力信号Ｅ２１〜Ｅ２４をそれぞれ生成するために、センサ素子Ｈ１〜Ｈ５は相互に接続されており、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に割り当てられた両方のセンサ素子Ｈ１〜Ｈ５が作動するときにのみ、それぞれ第２の入力信号が出力される。
例えば、第１のスイッチ素子Ｓ１の第１の入力信号Ｅ１１のみに対応する第２の入力信号Ｅ２１は、第１のセンサ素子Ｈ１と第２のセンサ素子Ｈ２の双方が作動する場合にのみ出力される。双方のセンサ素子Ｈ１，Ｈ２の作動が必要となるため、各スイッチ素子に割り当てられたセンサ素子間の干渉距離は、２つの隣接するセンサ素子Ｈ１，Ｈ２間の距離とはならず、それぞれのセンサ素子から次のセンサ素子までの距離に関連するものとなる。これにより入力部１の小型化が可能になると同時に、永久磁石を介した作動時における検出を向上させることができる。
論理部３は、第２の入力信号の出力及び／又はセンサ素子Ｈ１〜Ｈ５の接続を行うために設けられている。
図１に示された例示的な実施形態は、より多くの又はより少ないスイッチ素子や、より多くの又はより少ないセンサ素子を用いて実施することもできる。この場合、列Ｃにおけるｎ個のスイッチ素子が少なくともｎ＋１個のセンサ素子に割り当てられる。
図２は、入力部１の別の例示的な実施形態を示す。図２に示された例示的な実施形態では、スイッチ素子Ｓが２行４列にマトリクス配置されている。この実施例において最適な小型化を行う場合、ｎ個（本例の場合には２つ）のスイッチ素子を有する各列Ｃに、ｎ＋１個（本例の場合には３つ）のセンサ素子を設けることが有利である。従って、ｎ個（本例の場合には４つ）のスイッチ素子を有する各行Ｌに、ｎ＋１個（本例の場合には５つ）のセンサ素子が設けられる。
この例示的な実施形態では、計８個のスイッチ素子に２２個のセンサ素子が割り当てられてそれらがマトリクス状に配置されている。
なお、必要なセンサ素子の数は、実施形態に応じて、各スイッチ素子に少なくとも２つのセンサ素子が割り当てるようスイッチ素子に対してセンサ素子を適宜配置することによって最適化することができる。
１：入力部、３：論理部、Ｓ１〜Ｓ４：スイッチ素子、Ｈ１〜Ｈ４：センサ素子、Ｅ１１〜Ｅ１４：第１の入力信号、Ｅ２１〜Ｅ２４：第２の入力信号、Ｌ：行、Ｃ：列。

Claims (10)

  1. 入力部（１）を備える磁場装置であって、
    前記入力部は、第１の入力信号（Ｅ１１〜Ｅ１４）を生成するための第１の数のスイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ１〜Ｓ８）と、前記スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ１〜Ｓ８）に割り当てられて磁気的に作動し、前記第１の入力信号（Ｅ１１〜Ｅ１４）にＯＲ結合された第２の入力信号（Ｅ２１〜Ｅ２４）を生成するための第２の数のセンサ素子（Ｈ１〜Ｈ５）とを備え、
    各スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）に少なくとも２つのセンサ素子（Ｈ１〜Ｈ５；Ｈ１１〜Ｈ３２）が割り当てられており、前記少なくとも２つのセンサ素子は、１つのスイッチ素子（Ｓ１）に割り当てられた少なくとも２つの所定のセンサ素子（Ｈ１〜Ｈ５；Ｈ１１〜Ｈ３２）が作動する場合にのみ前記第２の入力信号（Ｅ２１〜Ｅ２４）がそれぞれ出力されるように配置されて切り替えられる、磁場装置。
  2. 請求項１に記載の磁場装置において、
    前記スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）と前記センサ素子（Ｈ１〜Ｈ４；Ｈ１１〜Ｈ３２）は規則的に配置されていることを特徴とする磁場装置。
  3. 請求項２に記載の磁場装置において、
    前記スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）と前記センサ素子（Ｈ１〜Ｈ５；Ｈ１１〜Ｈ３２）は行（Ｌ）及び／又は列（Ｃ）に配置されていることを特徴とする磁場装置。
  4. 請求項３に記載の磁場装置において、
    前記各スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）が当該スイッチ素子に割り当てられた少なくとも２つの前記センサ素子（Ｈ１〜Ｈ５；Ｈ１２〜Ｈ３２）の間にそれぞれ配置されていることを特徴とする磁場装置。
  5. 請求項４に記載の磁場装置において、
    行（Ｌ）毎及び／又は列（Ｃ）毎に、ｎ個の前記スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）とｎ＋１個の前記センサ素子（Ｈ１〜Ｈ５；Ｈ１１〜Ｈ３２）が配置されていることを特徴とする磁場装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁場装置であって、
    前記センサ素子（Ｈ１〜Ｈ５；Ｈ１１〜Ｈ３２）がホールセンサであることを特徴とする磁場装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁場装置であって、
    前記スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）がキーパッドにおけるキーであることを特徴とする磁場装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の磁場装置であって、
    前記入力部（１）は防爆ハウジング内に配置されていることを特徴とする磁場装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の磁場装置であって、
    前記スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）には対応する文字が割り当てられていることを特徴とする磁場装置。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の磁場装置であって、
    前記スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）及び前記センサ素子（Ｈ１〜Ｈ５：Ｈ１１〜Ｈ３２）に、前記スイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ４；Ｓ１〜Ｓ８）及び／又は対応する前記センサ素子（Ｈ１〜Ｈ４；Ｈ１１〜Ｈ３２）の動作を示す少なくとも１つの表示手段が割り当てられていることを特徴とする磁場装置。
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