SU1367150A2 - Сенсорный переключатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в пультах управлени  различных устройств, в частности в коммутаторах и устройствах ввода информации в ЭВМ. Цель изобретени  - повышение достоверности функционировани  - достигаетс  за счет блокировки устройства при касании любых дв5 или более сенсорных площадок и при лю

Description

00

о

аЛ

СП

ГЧ)

1367

бой последовательности и времени отпускани  этих площадок. Сенсор- ньй переключатель содержит мультиплексор 1, сенсорные площадки 2, D-триггер 4 касани , регистр 5, блок 6 сравнени , основной счетчик 7, вспомогательный счетчик 8, дешиф- ратор 9, тактовую шину 10, элемент ИЛИ 11, дополнительный счетчик 12, элемент ИЖ 13 ошибки, D-триггер 14 записи, элемент ИЛИ 15 записи.

0

D-триггер 16 управлени , элемент И 17, D-триггер 18 ошибки, D-триггер 19 блокировки, регистр 20,выходные шины 21. Предложенньй переключа тель при случайном непреднамеренном касании нескольких сенсорных площадок сохран ет свое состо ние при любой последовательности и времени отпускани  сенсорных площадок, чем достигаетс  повьш1ение достоверности функционировани . 3 ил.

1

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в пультах управлени  различных устройств, в частности в коммутаторах и устройствах ввода информации в ЭВМ.

Цель изобретени  - повьшгение достоверности функционировани  путем блокировки устройства при касании любых двух и более сенсорных площадок и при любой последовательности и времени отпускани  этих сенсорных площадок.

На.фиг.1 представлена функциональна  схема: сенсорного переключател ; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, по сн ющие работу сенсорного переключател  соответственно в режиме рабочего касани  одной сенсорной площадки и непреднамеренного касани  двух площадок.

Сенсорный переключатель содержит мультиплексор 1, п информационных входов которого соединены с соответствующими сенсорными площадками 2, С-вход - с выходом формировател  3 импульсов опроса, выход - с S-вхо- дом D-триггера 4 касани , а управл ющие входы - с соответствующими информационными входами регистра 5, первыми входами блока 6 сравнени  и выходами основного счетчика 7, С-вход которого подключен к выходу старшего разр да вспомогательного счетчика 8 и входу слартего разр да дешифратора 9, вход второго разр д которого соединен с выходом первого разр да вспомогательного счетчика 8 вход первого разр да - с тактовой

шиной 10 и С-зходом вспомогательного счетчика 8, первый выход - с С-входом D-триггера 4 касани  и входом формировател  3 импульсов опроса , второй выход - с первым входом элемента ИЛИ 11 предустановки, третий выход - с С-входом дополнительного счетчика 12, первым входом элемента ИЛИ 13 ошибки и S-входом

D-триггера 14 записи, а четвертый выход - с первым входом элемента ИЛИ 15 записи, второй вход которого подключен к пр мому выходу D-триггера 16 управлени , первому входу

элемента И 17 и С-входам D-тригге- ров ошибки 18 и записи 14, третий вход - к пр мому выходу D-триггера

18ошибки, четвертый вход - к инверсному выходу D-триггера 19 блокиров-,

ки, а выход - к С-входу выходного регистра 20 и С-входу D-триггера

19блокировки, S-вход которого соединен с инверсным выходом D-триггера 16 управлени  и вторым входом элемента ИЛИ 13 ошибки, третий вход которого подключен к второму входу -; элемента ИЛИ 11 предустановки и пр мому выходу D-триггера 4 касани , а четвертый вход - к второму входу элемента И 17 и выходу блока 6 сравнени , вторые входы которого соединены с выходами регистра 5 и входами выходного регистра 20, вькоды которого подключены к выходным шй5 нам 21, при этом третий вход элемента И 17 соединен с инверсным выходом D-триггера 18 ошибки, а выход - с третьим входом элемента ИЛИ 11 предустановки, выход которого под5

3

ключей к R-входу дополнительного счетчика 12 и S-входу D-триггера 16 управлени , С-вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика 12, кроме того, пр мой выход .D-триггера 14 записи подключен к С-входу регистра 5, а S-вход D-триггера 18 ошибки соединен с выходом элемента ИЛИ 13 ошибки.

Работа сенсорного переключател  построена по циклическому принципу. Цикл состоит из п строк, а строка из 8 тактов. Длительность такта Т/2 равна длительности тактовых импуль- сов, поступающих по тактовой шине 10. В каждой строке опрашиваетс  одна сенсорна  площадка, а опрос всех площадок происходит в течение хщкла. Управл ющие сигналы, необ- ходимые дл  работы сенсорного переключател  по циклическому принципу, формируютс  основным 7 и вспомога- тельньм 8 счетчиками и дешифратором 9. При этом коэффициент пере- счета основного счетчика - п, а коэффициент пересчета вспомогательного счетчика - 4, и они определ ют соответственно число опращиваемы сенсорных площадок и количество тактов в исходной строке.

Рассмотрим формирование управл ющих сигналов. Положительные тактовы импульсы (фиг.2 а) с длительностью 1/2 к периодом Т поступают по так- товой шине 10 на С-вход вспомогателного счетчика 8. Кроме того, эти же импульсы (фиг.2 а) и импульсы с выходов младшего (фиг.2 б) и старшего (фиг.2 в) разр дов вспомо- гательного счетчика 8 поступают на управл ющие входы дешифратора 9. На выходах дешифратора 9 формируютс  четыре последовательности импульсов (фиг.2 г, д, е, ж ифиг.З а, б, в, г) отрицгСтельной пол рности с длительностью Т/2 и периодом 4Т, сдвинутые одна относительно другой на врем  Т. Управл ющие импульсы на первом выходе (фиг.2 г и 3 а) дешиф- ратора 9 формируютс  в первом такте строки, импульсы на втором выходе (фиг.2 д и 3 б) дешифратора - в третьем такте строки, импульсы на третьем выходе (фиг.2 е и 3 в) да- шифратора - в п том такте строки, а импульсы на четвертом выходе (фиг.2 ж и 3 г) дешифратора в седьмом такте строки.

50

Последовательно -.со вспомогательным счетчиком 8 включен основн счетчик 7. Последовательное изменение состо ний выходов основого счетчика приводит к поочередному опросу информационных входов мультплексора 1, соединенных с соответсвующими сенсорными площадками 2. З п строк опрашиваютс  все сенсорные площадки переключател .

Сенсорный переключатель имеет следующие характерные режимы функционировани : функционирование при отсутствии касани  площадок сенсорного пол ; функционирование при касании одной площадки сенсорного пол ; функционирование при непреднамеренном касании двух или большего числа площадок сенсорного пол .

Рассмотрим работу сенсорного переключател  в этих режимах.

В первом такте каждой строки управл ющие импульсы отрицательной пол рности (фиг.2 г и 3 а) с первог выхода дешифратора 9 поступают на С-вход D-триггера 4 касани  и вход формировател  3 импульсов опроса. На вь1ходе формировател  3 по положительному фронту зшравл ющих импулсов формируютс  короткие импульсы опроса (фиг.2 3 и 3 д) отрицательной пол рности. Эти- импульсы поступают на стробирующий С-вход мультиплексора I и при отсутствии касани  площадок сенсорного пол  проход т на его выход в виде импульсов той же пол рности (например, в (1-1)-й строке на фиг .2 и 3 е) . С выхода мультиплексора 1 импульсы поступают на S-вход D-триггера 4. При этом D-триггер 4 касани  вначале положительным фронтом управл ющего импульса (фиг.2 г и 3 а) устанавливаетс  в нулевое состо ние (например , в (1-1)-й строке на фиг.2 к и 3 ж), а затем тут же возвращаетс  в исходное единичное состо ние нм- пульсом отрицательной пол рности (фиг.2 и 3 е) с выхода мультиплексора 1 . На вькоде D-триггера 4 формируютс  импульсы отрицательной пол рности (например, в (1-1)-й строке на фиг.2 к и 3 ж), обусловленные суммарной задержкой распространени  сигнала в формирователе 3 импульсов опроса и мультиплексоре 1 Однако длитель ность этих импульсов значительно меньше Т/2 и уровень

М с пр мого выхода D-триггера 4

касани  блокирует элементы ИЛИ предустановки 11 и ошибки 13 в последующих тактах данной строки. На выходах элементов ИЛИ предустановки (фиг.2 м и 3 и) и ошибки (фиг.2 т и 3 п) в этих тактах присутствует уровень .

В п том такте строки управл ющие импульсы отрицательной пол рности (фиг.2 е и 3 в) с третьего выхода дешифратора 9 поступают на S-вход D-триггера 14 записи и С-вход дополнительного счетчика 12. Первый из этих импульсов после включени  источника питани  устанавливает D-три гер 14 записи в единичное состо ние Последующие импульсы толькб подтверждают это состо ние D-триггера записи. На пр мом вькоде D-триггера записи (Фиг.2 р и 2 н) присутствует уровень 1. После включени  источника питани  управл ющие импульсы с третьего выхода дешифратора 9 подсчитьшаютс  дополнительным счетчиком 12 емкостью N. При заполнении дополнительного счетчика до величины N/2 пК положительньй перепад с его выхода (фиг.2 ни 3 к) устанавливает D-триггер 16 управлени  в нулевое состо ние. Уровень О с пр мого выхода D-триггера 16 управлени  (фиг.2 о и 3 л) закрывает элемент И 17. На его выходе (фиг.2 л и 3 з) также устанавливаетс  уровень О. Уровень 1 с инверсного выхода D-триггера 16 управлени  (фиг. 2 п и 3 м) дополнительно блокирует элемент ИЛИ 13 ошибки. В дальнейшем дополнительный счетчик 12 продолжает считать управ л ющие импульсы, поступающие на его С-вход в п том такте каждой строки. Однако положительные перепады с его выхода только подтверждают нулевое состо ние D-триггера 16 управлени . В седьмом такте строки управл ющие импульсы отрицательной пол рности (фиг.2 ж и 3 г) с четвертого выхода дешифратора 9 поступают на вход элемента ИЛИ 15 записи. При этом, поскольку при включении источника питани  D-триггеры ошибки 1 и блокировки 19 могут установитьс  в произвольное состо ние, возможны два случа . В первом случае В-триг- гер 18 ошибки устанавливаетс  в нулевое состо ние, а D-триггер 19 бло 7150

кировки - в единичное. С пр мого выхода D-триггера ошибки и инверсного выхода D-триггера блокировки на 5 элемент ИЛИ 15 записи поступают уровни О. Такой же уровень поступает на элемент ИЛИ записи с пр мого выхода D-триггера 16 управлени . При этом первьй же управл ющий импульс, 10 пройд  через логический элемент

ИЛИ 15 записи, положительным фронтом установит D-триггер 19 блокировки в нулевое состо ние. На инверсном выходе D-триггера блокировки по вл ет5

5 с  уровень 1 и блокирует элемент ИЛИ 15 записи. Следующие управл ющие импульсы через элемент ИЛИ записи не проход т. Во втором случае D-триггеры ошибки и блокировки устанавли- 0 ваютс  в такие состо ни , при которых первьш или второй, или оба одновременно блокируют элемент ИЛИ записи . Таким образом, при отсутствии касани  сенсорных площадок двоичный код на выходных шинах 21 не измен етс .

При касании какой-либо одной, например i-й,площадки сенсорного пол  к монтажной емкости этой пло0 щадки и емкости i-ro.информационного входа мультиплексора 1 -добавл етс  емкость тела оператора. Суммарна  емкость не успевает зар дитьс  До уровн  1 за врем  действи  ко5 роткого импульса опроса (фиг.2 з), и в i-й строке каждого цикла импульсы на выход (фиг.2 и) мультиплексора 1 не проход т. При этом в первом такте i-й строки управл ющий импульс

0 (фиг;2 г) с первого выхода дешифратора 9 устанавливает триггер 4 в нулевое состо ние, в котором он остаетс  до конца первого такта следующей строки. Уровень О с пр мо5 го выхода D-триггера 4 касани  (фиг.2 к) деблокирует элементы ИЛИ 11 и 13 в последующих тактах данной строки.

В третьем такте i-й строки управ0 л ющий импульс отрицательной пол рности (фиг.2 д) с второго выхода дешифратора 9 проходит на выход элемента ИЛИ 11 предустановки (фиг .2м), сбрасьша  в нулевое состо ние триг55 геры дополнительного счетчика 12 (фиг. 2 н) и устанавлива  в единичное состо ние D-триггер 16 (фиг. 2 о, п). Положительньй перепад напр жени  с пр мого выхода D-триггера

7

16 управлени  (фиг.2 о) устанавливает в нулевое состо ние D-тригге- ры 14 (фиг.2 р) и 18 (фиг.2 у,ф). Уровни 1 с пр мого выхода D-триг- гера управлени  (фиг.2 о) и инверсного выхода D-триггера ошибки (фиг.2 ф) деблокируют элемент И 17 (фиг.2 л). Уровень 1 с пр мого выхода D-триггера управлени  (фиг.2 о) блокирует также по одному из входов элемент ИЛИ 15. Уровень О с инверсного выхода D-триггера 16 управлени  (фиг.2 п) деблокирует элемент ИЛИ 13 и устанавлива ет в единичное состо ние D-триггер 19 (фиг. 2 х). Уровень О с пр мого выхода D-триггера 14 фиг. 2 р) производит перезапись двоичного кода номера i-й касаемой площадки сен сорного пол  из основного счетчика 7 в регистр 5. При этом в i-й стро- {Ке каждого последующего цикла на входы блока 6 поступают одинаковые коды, что приводит к установке в i-й строке уровн  1 на вьпсоде блока (фиг.2 с). Этот уровень поступает на вход элемента И 17. Элемент И открьшаетс  и уровень 1 с его вьпсода (фиг. 2 л) блокирует элемент ИЛИ II (фиг.2 м). Уровень 1 с выхода блока 6 сравнени  (фиг.2 с) поступает также на вход элемента ИЛИ 13 и блокирует его. Уровень О с инверсного выхода D-триггера 19 (фиг. 2 х) деблокирует по одному из входов элемент ИЛИ 15 записи.

В п том такте i-и строки управлени  импульс (фиг.2 е) с третьего выхода дешифратора 9 устанавливает D-.триггер 14 в единичное состо ние. На выход элемента И 13 управл ющий импульс не проходит, так как он заблокирован уровнем 1 с выхода блока сравнени  (фиг.2 с). В каждой строке эти же управл ющие импульсы с третьего выхода дешифратора 9 поступают на С-вход дополнительного счетчика 12 и подсчитьшаютс  им.

В седьмом такте i-й строки управл ющий импульс (фиг.2 ж) с четвертого вькода дешифратора 9 поступает на вход элемента ИЛИ 15 записи. Однако на выход этого элемента (фиг.2 ц) он не проходит, так как элемент ИЛИ записи заблокирован . уровнем 1 с пр мого выхода О-триг- гера 16 (фиг.2 о).

8

Аналогичньм образом работает сенсорный переключатель при касании i-й площадки сенсорного пол  и в последующих (К-2) циклах. В К-м цикле с момента касани  i-й площадки на С-вход дополнительного счетчика 12 с третьего выхода дешифратора 9 поступает управл ющий импульс . Старший разр д дополнитель. ного счетчика устанавливаетс  в единичное состо ние (фиг.2 н), а положительный перепад с его пр мого выхода устанавливает в нулевое состо ние D-триггер 16 (фиг.2 о). Уровень О с пр мого выхода D-триггера управлени  (фиг.2 о) деблокирует элемент ИЛИ 15, и управл ющий импульс (фиг. 2 ж) в седьмом такте этой же строки проходит через эле- мент ИЛИ 15 (фиг.2 ц) на С-вход выходного регистра 20. Двоичньй код номера i-й касаемой площадки сенсорного пол  переписьшаетс  из регистра 5 в выходной регистр 20. Двоичный код номера i-й сенсорной площадки по вл етс  на выходных шинах 21.

Рассмотрим теперь работу сенсорного переключател  при непреднамеренном касании двух, например i-й и (i+l)-й площадок сенсорного пол . В этом случае в следующей за моментом касани , например i-й строке цикла переключатель работает аналогично рассмотренному. Устанавливаетс  в нулевое состо ние D-триггер 4 (фиг.З ж), сбрасьшаютс  в нулевое состо ние триггеры дополнительного счетчика 12 (фиг.З к), устанавливаетс  в единичное состо ние ,D-триггер 16 управлени  (фиг.З л,м), двоичный код номера i-й касаемой площадки сенсорного пол  переписьшаетс  из основного счетчика 7 в регистр 5, и D-триггер 18 (фиг.З р, с) устанавиваетс  в нулевое, а D-триггер 19 (фиг.З т) - в единичное состо ни .

В первом такте (i+l)-й строки этого цикла управл ющий испульс (фиг.З а) с первого выхода дешифратора 9 подтверждает нулевое состо - ие D-триггера 4 (фиг.З ж). Уровень О с пр мого выхода D-триггера 4 (фиг.З ж) деблокирует элементы , ЛИ 11 и 13 в последующих тактах даной строки. В (i+l)-й строке на выодах основного счетчика 7 присуттвует двоичный код числа (i+1). На ыходах регистра 5 присутствует записанный в i-й строке двоичный код числа i. При этом в (1+1)-й строке на выходе блока 6 сравнени  будет уровень О (фиг.З о).

Этот уровень поступает на вход элемента И 17. Элемент И закрьшаетс и уровень О с его выхода (фиг.З л деблокирует элемент ИЛИ 11. Кроме того, уровень О с выхода блока 6 деблокирует элемент ИЛИ 13.

В третьем также (1+1)-й строки уравл ющий импульс отрицательной пол рности (фиг.36) с второго выхода дешифратора 9 проходит на выход элемента ИЛИ 11 (фиг.З и), сбра сьгоа  в нулевое состо ние триггеры дополнительного счетчика 12 (фиг.З к и подтвержда  единичное состо ние D-триггера 16 управлени  (фиг.З л, м). D-триггер 14 (фиг.З н) остает-- с  в единичном состо нии. Перезапись двоичного крда числа (i+1) из основного счетчика 7 в регистр 5 не производитс .

В п том такте (i+1)-и строки управл ющий импульс (фиг.З в) с третьего выхода дешифратора 9 подтверждает единичное состо ние D-триггера 14 (фиг.З н), увеличивает на единицу содержимое дополнительного счетчика 12 и, через открытьй элемент ИЛИ 13 (фиг.З п) устанавливает в единичное состо ние В- Триг- гер 18 (фиг. 3 р,с). Тем самым в D-триггере запоминаетс  инфopмau   о наличии ошибочного касани . Уровень 1 с пр мого выхода этого триггера (фиг.З р) блокирует элемен ИЛИ 15, а уровень О с.инверсного выхода (фиг.З с) блокирует элемент И 17, деблокиру  при этом элемент ИЛИ 11.

В седьмом такте (i+1)-и строки

управл ющий импульс (фиг.З г) с чет- 45 го касани . При этом D-триггер 18

вертого выхода дешифратора 9 поступает на вход элемента ИЛИ 15. Однако на выход этого элемента (фиг.З у) он не проходит, так как элемент заблокирован . Перезапись кода из регистра 5 в выходной регистр 20 не производитс . Двоичный код на выходных шинах 21 не измен етс .

Поскольку элемент ИЛИ 11 деблокирован уровнем О с выхода элемента И 17, в последующих циклах при наличии продотасающегос  касани  хот  бы одной сенсорной площадки импульс с второго выхода дешифратора 9

(фиг. 3 б) проходит через открытый элемент ИЛИ 11 (фиг.З и) и сбрасывает триггеры дополнительного счетчика 12 (фиг.З к)., подтвержда  единичное состо ние D-триггера 16 (фиг.З л, м). При этом D-триггер 18 остаетс  в единичном состо нии (фиг.З р,с), хран  информацию о на- личии ошибочного касани . Т -элько после отсчета К циклов, в которых не было ни одного касани  какой- либо сенсорной площадки 2, дополнительный счетчик 12 заполн етс  до

половины своей емкости N (фиг.З к) и сбрасьшает D-триггер 16 (фиг.З л, м). Сенсорньй переключатель при этом возвращаетс  в исходное состо ние и готов к приему последующей

информации.Аналогичным образом работает сенсорный переключатель и при непреднамеренном касании трех, четырех и большего числа площадок сенсорного пол .

в момент касани  какой-либо площадки сенсорного пол  переключател  запускаетс  блок, содержащий до- полнительньй счетчик 12 и D-триггер 16. Дополнительный счетчик отсчитьюает К циклов, в течение которых провер етс  имеетс  ли- касание других площадок сенсорного пол . Если в течение К циклов, т.е. в течение интервала времени 4пТК, фиксируетс  касание только одной площадки сенсорного пол , тЬ двоичный код номера касаемой площадки пере- письшаетс  из регистра 5 в выходной регистр 20 и поступает на выходные

шины 21. Если фиксируетс  касание двух или большего числа площадок, то D-триггер 18 устанавливаетс  в единичное состо ние, запомина  тем самым информацию о наличии ошибочно

блокирует запись в выходной регистр 20 и код на выходных шинах 21 остаетс  неизменным. В исходное состо ние сенсорный переключатель возвраща50 етс  только после отсчета К циклов, в которык не было ни одного касани  какой-либо площадки, т.е. после прекращени  ошибочного воздействи  на сенсорное поле переключател .

55 Интервал времени 4пТК при этом должен на длительность цикла 4пТ превьш1ать врем  переходного процесса при касании t ив то же врем  быть . не настолько большим, чтобы операn

тором ощущалась задержка tp момента срабатьшани  сенсорного переключател  по сравнению с моментом касани  сенсорной площадки, т.е.

13

t + 4пТ 4пТК tp

Преобраэовьгоа  (1), получаем соотношение дл  выбора значени  К:

(1)

..tK

4пТ

4пТ

Введение в сенсорный перекЬю- чатель св зи между инверсным выходом D-триггера ощибки и третьим вхдом элемента И позвол ет идентифицировать окончание ошибЪчного касани  сенсорного пол  по наличию К циклов работы переключател , в которых не бьто ни одного касани  какой-либо сенсорной площадки. При этом при случайном (непреднамеренд жш1ши1 :1 шш1шшп.:шпшша:жи1пш1Ш1 JlЛJuггlJглJ Jт: JlЛJг: J J JlJ

i-/ L .2. пкч-2гж нпк 1 н i м

г inmi-тппги-inni-innnr д ттппг innni-inrif-nnnr

е 1ГТ1ПГ 1Г1ПГиПГи1ПППГ

ж -1ПППГ-ПППГ ™ППГ-ПППГ

7150 2

ном) касании нескольких сенсорных площадок переключатель сохран ет свое состо ние при любой после- g довательности и времени отпускани 

сенсорных площадок. Тем самым дости- гаетс  повьппение достоверности функционировани  устройства.

Claims (1)

10 Формула изобретени 

Сенсорный переключатель по авт. св. № 1092725, о т л.и чающий- с   тем, что, с целью повышени 

15 достдверности функционировани  путем исключени  возможности переключени  устройства при касании любых двух и более сенсорных площадок и при любой последовательности и

20 времени отпускани  этих сенсорных площадок, инверсный выход D-триггера ошибки подключен к третьему входу элемента И.

Фиг.

Н / Н i+2 nfn4-lnfn inm H пК+НпКчиКФ1 а 1ПППГ Т1Г1Ги1ПППГ ПППГ

Т1ППГ--1ПППГ 1ПГ ЛГ--Т1 ТПГ1Г1Г ППГТ

г ПГ1ГТГ1Г ПППГТ ТГ

irni

I I

т

LJ

.jn.

Т

I

I Т|

.