TW297110B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 _______B7 五、發明説明（1 ) 發明之背景 本發明係有關於一種搖桿指向裝置，更詳而言之，尤指 —種改良式之指向裝置。 相關技藝之説明 搖桿在此行業中爲一眾所週知之裝置，如在Dev〇lpi專利 第5,317,301號及5,087,904號所揭露者。 發明之综述 本發明之目的在於提供一種改良之搖桿墊指向裝置，其 具有成本低，高可靠性及反應快速，尺寸小之優點。 本發明之另一目的在於提供一種改良之搖桿墊指向裝置 ，其可做爲互動式裝置間之遙控控制；電視/電欖，CDI ，用於電腦展示及遊戲裝置。 本發明之另一目的在於提供一種改良之搖桿墊指向裝置 ，其可用在連線之裝置上。 本發明之另一目的在於提供一種小型搖桿，可以内建在 筆記型或標準型電腦上。 本發明包括一指向裝置，其至少具有一數位式接點，該 接點係徑向地完全環繞著一中心排列或逐一地排成區段， 同時至少具有一類比式訊號，加入之類比訊號可提供更高 之解析度。施加之外力可以閉合一處或更多之接點，以產 生移動指令。 本發明之另一特徵在於提供一指向裝置，其本質上爲純 數位式’其具有兩組或更多組之數位接點，該等接點係環 繞著中心，而沿著徑向排列或排列成區段。 ______ - 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

,1T -! 297U〇 A7 297U〇 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 本發明之特徵在於提供一種改良之搖桿墊指向裝置，該 裝置具有較少之零件，因此其成本較低，同時因爲配置數 位式接點，因此可進行低速控制，且可用非常低之成本製 造’在某些情況下，可以内建在現有之印刷電路板上。本 發明因爲採用數位式方向接點’並配合可變類比輸出，因 此具有快速之反應輸出。本發明使用數位接點，因此提供 叫醒功能，可以叫醒微控制器。本發明具有高可靠性，因 爲其使用非磨耗性接點，該接點爲導電橡膠，導電塑膠或 薄膜式開關，該等開關可用來製造接點。 本發明之其他目的，特徵及優點，在配合對較佳實施例 之説明，並配合以下之圖示，會變得更爲明白，雖然，在 不脱離本發明新穎概念之範園與精神下，可以有各種變化 及修正，及其中： 圖示之簡要説 圖1爲本發明之立體圖，揭露出其連接在電腦上； 圖2爲本發明之剖視圖； 圖3爲本發明之剖視圖； 圖4爲本發明修正之剖視圖； 圖5爲本發明之修正實施； 圖6爲一電路板，電阻及導電路徑之平面圖； 圖7爲電路板之修正型式； 圖8爲電路板之修正型式； 圖9爲電路板之修正型式； 圖10爲電路板之修正型式； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 發明説明（ 圖1 1爲中心開關之平面圖； 圖1 2爲中心開關修正型式之平面圖；及 圖13爲印刷電路板上電路路徑之詳細視圖； 圖14爲本發明之修正型式； 圖15爲圖14所揭露裝置之電阻塗層； 圖16説明了圖14裝置之三角點；及 圖17説明了圖14裝置之三角理論。 較佳實施例之詳細説明 本發明包括一搖桿墊指向裝置，其使用板片，例如印刷 電路板，玻璃，紙，陶磁或塑膠，在該板片上利用成型， 或植入，或其他方式’設置有電路及電阻塗層。電路板上 具有一孔洞，可以在其内面電鍍，並用雷射，鑽孔或繞線 方式分離。一彈簧，係以90度垂直設置在該孔洞内，在正 常外力缺乏之情況下，該彈簧不會與電路板構成導電性接 觸。該彈簧或一環繞在彈簧外之鞘則具有導電性，同時彈 簧或鞘可用電壓偏移。當使用者偏移彈簧或鞘時，彈簧或 鞘便彎曲而與孔洞内之導體接觸。電路板具有導電接點（數 位式），該等接點在受到外力作用時會閉合。因此產生之訊 號則被輸送至微處理器，-方面將微控制器叫醒，同時^ 訴其方向及速度。因爲使用了數位^關，目此並益^ 間之類比至數位轉換時間。其方程式等於（ι ι)χ(最大電 阻電容h最大轉換_ ’這個時間是類比搖桿或指向 裝置所需之時間。在僅使用數位式齡人 褕入’而典轉換延遲時 間之情況下，可進行速的移動，因此 U此’根據本發明之搖桿 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-6- 五、發明説明（ 4 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T ，可以根據使用者之最初動作，而做快速之反應。這個速 度僅由微處理器叫醒路徑’再加上訊息傳送到接收器之速 度來決定及限制。-但因爲接點閉合而產生移動，微控制 器會'/王視訊號之類比部份，以決定以多快移動。如果使用 者放開搖桿，使搖桿回復至中間位置，則靱體可以將其當 成MACRO功能來解讀。例如，這個功能可以表示τ a b， 移動至下一格，跳頁，或是如不使用mare〇之正常情況。 在更長I力量/撓曲時，經由力量轉向器之接觸或增加， 會使類比/數位信號速度/方向解讀器之接點作動。微控 制器於是用此數據來取代前—接冑，同肖決定不同之速度 及万向’ S是便T以有多重之速度及多重之方向。方向之 可能性至少爲兩個’至多到無限，速度也至少爲兩個，至 多爲無限。轉向器之位移愈大，類比/數位電路接觸輸出 愈大’於是產生了可變訊號，該可變訊號是因爲彈簧/搖 桿之角位移而產生。當使用者釋放了所有的外力，而讓彈 黄（搖桿）自由行進，其便回到其原來偏壓之位置，在該位 置，數位式接點並無任何接冑，同時固定在彈黃上之力量 轉向器也回到其原來之位置。在其最初之狀態，力量轉向 器可能與數位類比輸出部份接觸，或者是無任何接觸。如 果力量轉向器在中央狀態構成了接觸，則微控制器會將此 狀態歸零，以忽視這個資訊。力量轉向器可以爲—種導電 活性導趙或-壓力式傳送點，以在薄膜式開關上形成可改 變的接觸。力量轉向器上相關力量之增加，以及因接觸面 積之増加而造成電阻之改變或是在類比/數位開關上之接 A7 B7 5 一97li〇 五、發明説明（ 觸之絕對點改變，進而造成該點之電位勢改變。因此便改 變了類比電壓。在微控制器上之軟體於是解讀該數據，並 且將一訊號輸出至相關之接收器，該接收器可利用電線或 其他方式連接。 指向裝置之另一新穎特徵在於"扇出"方法，其中電路路 徑係由電阻開始追蹤，因此，其可以在位移之不同角度處 ，插入不同速度之不同軌跡。 圖1爲一立體圖，揭露出本發明新穎搖桿/壓力墊係安裝 在一容器10内，其具有一頂面11。電纜12及13則由容器 1 0處延伸’並且接合在電纜14内，該電纜則連接至一微控 制器Ιό，其配置有一監視器17及—鍵盤18。 圖2爲根據本發明搖桿之剖視圖，其中容器1〇具有一底 邵2 2及侧壁2 1及頂壁1丨，其上有一開口 3 〇。彈簧2 7係安 裝在凸體24上，該凸體係成型在底壁22，同時向上地延伸 ，穿過印刷電路板2 3之開口，該印刷電路板係安裝在該容 器ίο内，同時其具有一導電路徑41及39,成型在該開口 之内面及印刷電路板上。在彈簧27上安裝有一力量轉向器 36，同時至少其外表面具有導電性。例如，其可利用低硬 度橡膠來製造，同時具有一低導電平面，當彈簧27由其中 央位置撓曲偏離時，其可與印刷電路板23上之印刷電路路 徑39,觸。彈簧27延伸穿過位在頂面n上之開口“，同 時搖桿31具有—開口 32’以容置彈黃。搖桿具有一朝下之 延伸’大體上呈錐形33，其連接了—外平坦部㈣，以與 力量轉向器36接合。當搖桿31移動時，其會造成彈簧” ---------^ 訂 ^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 -8 - 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 A7 ------—____ B7 五、發明説明(®) ' - 撓曲偏移，進而與成型在印刷電路板23開口内之導體41表 面接觸，也同時使得力量轉向器36與印刷電路板23上之印 刷電路路徑3 9接觸。容器10可採用非導電性材料製造，同 時利用導禮6而施加電壓至彈簧27上，進而產生致能電签。 圖3揭露出搖桿3 1位在撓曲偏離其中間位置之情況，其 中力量轉向器36之外導電平面37接觸到印刷電路板39, 同時連接在彈簧27上之鞘28，亦與印刷電路板開口内之導 體41接觸。力量轉向器36之中心可以爲中空狀，或是填充 有適當之塡充材，例如塑膠3 8。 圖4揭露出本發明稍微之修正型式，其中彈簧具有第 一端48,係利用套管49而安裝在容器1〇之底板46上，同 時彈簧之上端，則容置在搖桿5 1之中空内側9 2，搖桿係固 定在底板53上，該底板53則接合在力量轉向器“上。彈 簧容置在搖桿51之開口 92内。藉著移動搖桿51，力量轉 向器接觸到印刷電路板23上之導電路徑39，同時彈簧47 會接觸到印刷電路板23開口内侧之導電路徑4 1。 圖5則揭露出本發明進一步之修正，其中力量轉向器61 可使用撓性材質製造，例如低硬度橡膠，同時其有一部份 延伸進入印刷電路板之開口，同時係以一擴大部份62結尾 。搖桿63係延伸穿過頂蓋丨丨之開口 3 〇，同時具有一下平 坦部份64，其接合在力量轉向器61上，並且與印刷電路板 23上之導電路徑39接觸。 圖ό爲電路板23之頂視圖，其包括多數個平行之導體 121a至121f，安裝在電路板之第一區段部份。電阻路徑126 -9 - 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 A7 __B7 五、發明説明（7 ) "" ' 以直角延伸至導體121，同時在其之間形成導電性接觸。 在印刷電路板123a至123f之另一區段則成型有第二组多數 個導體122a至122f，同時電阻路徑127以直角方式延伸至 導體122a至122f，並在其間形成導電性接觸。在印刷電路 板之不同區段處’則安裝有第三组多數個導體123&至12^ ，同時利用一直角延伸之電阻路徑128將導體連接起來。 在印刷電路板23之另一區段，則固定有第四組多數個導體 124a至124f ’该導體則連接至—以直角方向延伸至該處之 電阻路徑129。當彈簧4 7撓曲偏離而與開口内側之導體4 i 接觸時，力量轉向器54會與印刷電路板接觸。 圖7揭露出印刷電路板23之另一實施方式，其中第—組 印刷電路路徑係形成圓形之區段131a_131i，同時位在第’一 區段，同時利用電阻路徑136做橫向連接。第二组多數個 弧形區段132a至132i則成型在印刷電路板上，同時亦採電 阻路徑137做橫向連接。第三組多數個弧形區段導電路徑 133a至133ι則成型在印刷電路板上，同時亦採電阻路徑 做橫向連接。第四組多數個弧形區段13钝至1341則成型在 印刷電路板23之另一區段上，同時亦採電阻路徑139做橫 向連接。穿透印刷電路板之開口則成型有四道不同之導電 路徑1〇1，1〇2, 1〇3及104，由圖中所示，路徑係分隔開來。 圖8爲圖7印刷電路板之修正型式，其中徑向延伸之印刷 電路路徑146係設置在第一組弧形區段141&至141e及第二組 多數個弧形區段142&至1426間之空間處。如圖所示， 路徑147, 148及149由徑向電路路徑146延伸，其係介於弧 ____ -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 形區段141及142之間。 其他之徑向電路路徑151，156及161則延伸穿過弧形導電 路徑142a-3及l44a-3之間。徑南電路路徑151具有橫向延伸 導電路徑152 ’ 153及154。徑向電路路徑156具有橫向延伸 電路路徑157，158及159。如圖所示，徑向電路路徑ι61具 有延伸之橫向電路路徑162，163及164，如圖所示。當彈菁 47撓曲偏離時，其可與導電區段10卜1〇2, 1〇3及1〇4接觸 〇 圖9揭露出本發明之另一實施例，其中電路路徑216,217 ，218及219係设置在孤形電路路控間，例如2i3a-213f及 214a-214f，同時以一角度延伸，使其不會與半徑垂直，進 而增加速度之品質，這種速度係以對角方式出現。當然， 必需要瞭解的是，相互編織之手指’例如216_219，也可以 成型在區段212a-212f及213a-213f之間，及在區段211a_ 211f及212a_212f之間，同時在區段21la_211f及 214a-214f 之間。 圖10揭露出一印刷電路板23，其成型有額外之個別弧形 區段，以增加裝置之角位性解析度。第一平行弧形區段 l92a-192i係由電阻路徑1S1做橫向連接。第二區段193a· 193i係由電阻路徑182做横向連接。第三組多數個派形區段 194a-194i係由電阻路徑183做橫向連接。第四組多數區段 196a-196i係由電阻路徑184做橫向連接。第五組多數向區 段197a-197i係由電阻路徑186做橫向連接。第六组多數徑 向區段198a-198i係由電阻路徑187做橫向連接。第七組多 -11 - 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 命 Λ ! 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 一___B7 五、發明説明（9 ) 數個導電路徑199a- 199i係由電阻路徑！ 89做橫向連接，及 第八组多數導電路徑2 0 1 a-201 i係由電阻路徑191做橫向連 接，如圖所示。這種設置方式可以增加裝置之角位性解析 度，例如，其可以增加圖6及圖7揭露電路板之兩倍以上。 圖1 3則詳細地揭露出將不同的導電路徑連接到外界電路 之方式。成形在印刷電路板23之導電部份1〇1，1〇2，103及 104係連接到接點，如圖所示，而該等接點亦利用導電電 路，例如309，而連接至接點。每一弧形區段13 !都連接在 不同之接點，同時亦利用導線302，303連接在不同之接點 304。其他之區段則連接至不同之接點，例如3〇6，其係利 用導電路徑5而連接至不同之遙控接點304。 於是，本發明提供了一種新穎的搖桿，其可以確認出不 同之方向，並且傳送至控制裝置，同時也可以偵測出遙桿 或壓力墊之撓曲偏離程度，以提供控制訊號。 圖14’ 15及16則揭露出另一種修正例，其包括了 一基層 401 ’其上成型有環形之電阻材料層402。 導電墊407，408，409及410則接觸到電阻層402之外緣， 如圖所示。電線412，413，414及415則分別連接至導電墊 407，408，409 及 410，如圖所示。 數位輸入導電軌跡403，404，405及406則成型在基層401 上’並介於環形電阻材料層402之間。 當選擇時，力量轉向器，圖14，15及16中未示，則在點 (P ) 417處接觸到電阻層4〇 1，例如圖1 6及1 7所示。 圖1 7中P點之電阻値可以利用，可以下列方式求出： -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0X29*7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ___Ξ__ 五、發明説明（1Q ) 要找出P點之座標，我們先利用類比轉換，而由a，b，c ，d點找到最近之距離。一但這個部份結束後，我們將三 個最靠近的點劃成三角形，以找出它們的極位置。茲舉一 例，其中P點最靠近上右象限之b點。 已知如下： Υτ=常數 χτ =常數 yι+Υ2=γτ x j + χ2 = Χτ t λ/(Χι)"+ (ν,-Ο.δΥ,)2' =a, λ/(Υ2)"+ (Ο.δΧ,-χ,)2' =bi -J (^2) +(Υ2)2' = C' 於是’在接觸Ρ點之電壓，可以相對於接點407，408， 409及410而確定，而利用這些數値，便可找出ρ點之位置 〇 · · 雖然本發明係以較佳之實施例來説明，但本發明之範園 並不限制於此，因此在不脱離本發明之精神與範圍下，可 以有各種改變及變化實施，都應包括在以下之申請專利範 圍内。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,?τ

Claims (1)

1. ABCD 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 •、申請專利範圍 1. 一種I點式搖桿指向裝置，其包括： —基層，設有一孔洞或固定之樞扭點，同時該基層之 表面塗有導電材料； 一力量轉向器，固定在該樞扭機構上，該樞扭機構在 該孔洞或樞扭點處扭轉，並與基層之不同點接觸； —該樞扭機構，其安裝之方式使其可以穿過或停靠在 該孔洞或該基層上，且該樞扭機構具有一不偏斜位置及 該樞扭機構可移動，而當成一樞扭點作動至一撓曲位置 ，其中該樞扭作用造成該力量轉向器與該基層表面上之 導電材料接觸或改變接觸位置，以在該力量轉向器接觸 或改變接觸位置時，改變訊號輸出。 2. 根據申請專利範圍第i項之搖桿指向裝置，其中該力量 轉向器具有導電性。 3. 根據申請專利範圍第2項之搖桿指向裝置，其中該樞扭 機構具有導電性。 4. 根據申請專利範固第3項之搖桿指向裝置，其中位在梦 基層表面孔洞内之導電材料設有多數個可角位移之導電 部份，使得當該樞扭機構撓曲時，可與該等可角位移之 導電材料之一接合。 5. 根據中請專利範園第3項之搖桿指向裝置，其中電塾係 施加在該導電樞扭點結構上。 6. 根據巾請專利範圍第3項之搖椁指向裝置，其中框 構爲一彈黃。 7. 根據申請專利範園第6項之搖椁指向裝置，其中包括一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Λ ! -14- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ___ D8 六、申請專利範園 導電鞘，其環繞著該彈簧安裝。 8·根據申請專利範圍第6項之搖桿指向裝置，其包括一殼 體，支撑著該基層及彈簧之一端。 9.根據申請專利範園第6項之搖样指向裝置，其中在該基 層表面上係在繞著該孔洞處設有多數道導電路徑，及一 電感力轉向器’安裝在該彈簧上’其中該彈簧在受到撓 曲時’可移動選擇地與所選擇之—導電路徑接觸。 10根據申請專利範圍第9項之搖桿指向裝置，其中該多數 個導電路极係在繞著該孔洞處設有孤形之區段。 U·根據申請專利範圍第9項之搖桿指向裝置，其中該多數 個導電路徑爲直線型區段。 12. 根據申請專利範圍第1〇項之搖桿指向裝置，其中包括多 數個徑向延伸之電阻，係設在該基層之孔洞附近，同時 每一電阻都與該等多數個直線式區段構成導電性連接。 13. 根據申請專利範園第項之搖桿指向裝置，其包括若干 輻向延伸之電阻，該電阻形成於基層之孔附近，並且各 電阻電氣連接於若干弧形區段之不同組群。 H.根據申請專利範園第丨i項之搖桿指向裝置，其中包括多 數個直線式導電路徑，其延伸在該等多數個孤形區段間 〇 15. 根據申請專利範圍第9項之搖桿指向裝置，其中該彈黃 及該力量轉向器係一體成型在撓性塑膠上，該塑膠係固 定在該基層上。 16. 根據申請專利範圍第15項之搖桿指向裝置，其中該力量 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) " ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T Μ I.

   申請專利範圍 轉向器之頂面爲一平面。 請專利範圍_之搖桿指向裝置，其中在該基 18 面上包括一相配合之電阻路徑。 =申4專利範圍第17项之搖桿指向裝置，其中在該基 面上包括多數條導電路徑，係相互地混合在一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -16- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐）