WO1985003820A1 - Procede pour scruter un clavier a touches capacitives et un clavier assorti de moyens pour scruter un clavier selon ce procede - Google Patents
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- WO1985003820A1 WO1985003820A1 PCT/FR1985/000024 FR8500024W WO8503820A1 WO 1985003820 A1 WO1985003820 A1 WO 1985003820A1 FR 8500024 W FR8500024 W FR 8500024W WO 8503820 A1 WO8503820 A1 WO 8503820A1
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Definitions
- Keyboard with capacitive keys which is operable through a thick dielectric wall which is integral therewith or method and means for scanning the keys of said keyboard.
- Said keyboard is provided for example to be installed inside agency or a store and coupled to a micro-informatic system providing audiovisual information selected at the request passer-by on the street and operating the keyboard through a shop window, even if it is a very thick window.
- Said board included a base panel (1) made of electrically insulating material provided with Cnm electrodes deposited on or tegrated into said panel.
- Said electrodes embody the keys, each of them being associated to a free oscillator and present a capacity influencing the natural frequency of the associated oscillator when a mass is opposed to said key on the ot side of the dielectric wall (2) on which is placed the base panel.
- Said keyboard also included the electric means requi for the scanning of the keys.
- Keyboard with capacitive keys operable through a thick dielectric wall which is integral or not, proc and means for scanning the keys of this keyboard Said keyboard being designed, for example, to be installed inside an agency or a store and coupled to a micro-computer system providing audio-visual information read at the request of a passer-by located in the street and operating the keyboard through a display case, even of great thickness.
- Said keyboard comprising a base panel (1) of electrically insulating material provided with electrodes C deposited on, or integrated in this panel.
- Electrodes constituting the keys each being associated with a free oscillation and having a capacity influencing the natural frequency of the associated oscillator when a body forming a mass reference frame is opposite this key on the other side of the dielectric wall ( 2) on which is placed the ba panel Said keyboard also comprising the electrical means necessary for scanning the keys.
- the present invention relates to a keyboard with capacitive keys accompanied by a method for scanning these keys.
- the object of the present invention consists of the judicious combination of electronic and mechanical devices, intended to perfectly solve the specific problem of man / machine communication through a thick dielectric wall such as a shop window, this in the form of a keyboard. of normal dimensions and perfectly reliable operation up to thicknesses of. glass up to 30 mm.
- keyboards are handled by different operators in an intensive way, for example public telephones, ATMs, information keyboards or others, the said keyboards can deteriorate by repetitive false operations, wear or failure of moving parts or deformable forming the keys, etc ...
- you are forced to manipulate keyboards with dirty or wet hands or in a dusty atmosphere you risk dirtying the keyboard or letting in water or dust in the circuits associated with it.
- the present invention makes it possible, among other things, to avoid these drawbacks by proposing a keyboard separated from the operator by a thick dielectric wall: the latter actuates the keys by placing his finger opposite the desired key and optionally receives a validation signal visual and / or auditory allowing him to observe his action.
- the keyboard according to the invention uses as an activation indication the dynamic capacitive effect created on an electronic oscillator by the operator's finger separated from the keys by said wall and the frequency variations of which are analyzed.
- Said keyboard can be, in a few seconds, affixed to said window using means as simple as double-sided adhesive material, and, even connected at a significant distance (several meters) to the user electronic device using a cable whose number of conductors remains reduced (of the order of 5) and invariant whatever the number of keys included in the keyboard.
- the above device has a programmed internal logic allowing it to emulate any traditional keyboard by providing standard signals (for example parallel ASCII,
- Such a keyboard is designed to satisfy applications of daily life such as: office automation, data processing, material intended for the use of the general public, manipulation through shop windows for information or for advertising, security material, namely digital lock for doors, trunks or motor cars, keyboards activated by wet or dirty fingers, namely scales for cutting vegetables, meat, fish, etc. It is perfectly conceivable that a keyboard intended to be actuated through a wall meets a growing need today and finds a multitude of applications in all areas where we use the keyboard and where we would prefer that the operator does not have direct contact with this keyboard for reasons of convenience, security, control and reliability, as well as in new areas such as office automation, IT, information and advertising through shop windows, digital locks for doors, trunks, motor cars, industrial or commercial weighing systems.
- the originality of the present invention compared to the other known capacitive methods proceeds from a scanning method which makes its use reliable despite the weak capacitive effect introduced by the application of an operator's finger against the key through a wall. dielectric thickness up to more than 15 mm. running glass. This reliability is also maintained despite a significant change in temperature inside a display case exposed to the sun, rain, snow.
- the difficulty of the problem compared to systems conventional capacitive keys result from the minute variation in capacity to detect when a finger is placed in front of a conductive surface separated by several centimeters of dielectric. Given the surface of the finger, the reported capacity for 3 cm. current glass is of the order of 0.1 pF whereas it reaches more than 10 pF for conventional sensitive key systems (US patent 4,145,748), or even 100 to 300 pF for systems using a physical contact between the operator and a conductive capacitive button (GB patent A 2 080 990). The effects to be detected are so weak (a hundred times weaker than for a tactile keyboard), that until now they had not made it possible to obtain commercially usable devices.
- the originality of the electronic device used stems from the fact that it has been designed so as to allow a very high sensitivity by optimizing and selecting the choice of the different technical solutions used and while retaining a very great simplicity of implementation, namely : - Oscillators chosen for their high operating frequency, associated with a very low tuning capacity.
- FIG. 2 is the embodiment of an oscillator (given by way of example) the latter is associated with a Cnm key separated from the operator's finger by a dielectric wall.
- - Figure 3 is an explanatory diagram which shows by way of example how the selection of a key can be carried out by means of a periodic logic signal, a key address counter and a decoder, the latter cyclically transmits a reference signal (in the diagram, this signal relates to the CO1 key).
- FIG. 4 is an explanatory diagram of the process and the means implementing this process.
- FIG. 5 shows a diagram of RC type oscillator.
- FIG. 6 shows the general architecture of a system using a keypad activated through a window.
- a mechanical embodiment with: - A base panel (1) of electrically insulating material provided with Cnm electrodes arranged on panel, and forming the keys.
- This base panel can be made indifferently from rigid, soft or flexible insulating material.
- this dielectric wall integral with the base panel (1) or not and, in the latter case, against which the base panel (1), and possibly the layer of dielectric material (3), are pressed; this dielectric wall can be, as the case may be, transparent or opaque.
- the Cnm electrodes constituting the keys each being associated with a free oscillator or cyclically switched to a single free oscillator.
- the Cnm electrodes have a capacity influencing the natural frequency of the oscillator associated with this key or the single oscillator cyclically switched to the said key when a body forming a mass reference frame, an operator finger for example, is affixed to this key on the other side of the dielectric wall.
- the base panel (1) can carry all or part of the elements constituting the keyboard and the associated means such as the Cnm electrodes, the computer or computers, the microprocessor, the associated circuits and the interfaces.
- the Cnm electrodes can be integrated into the dielectric wall (2) during its manufacture, in the latter, the oscillators associated with the keys or the single oscillator can also be integrated. In the case where the keys and the oscillators are integrated into said wall, the base panel 1 is deleted or not. The integrated keys have their visual mark.
- the programmed microprocessor, the interfaces and associated circuits can be integrated into this wall.
- the elements integrated into said wall can be grouped or not.
- An electronic realization comprising (fig 4):
- a / A keyboard interface system comprising:
- the frequency of one of these oscillators being influenced by the approach with your finger in front of the key associated with this oscillator.
- Each of the oscillators is operated in turn using logic selection signals generated by a counter and its associated decoder.
- the advantage of such a temporal selection compared to the generally used multiplexing techniques is that at a given time only one oscillator is in operation which prohibits any interaction between the key oscillators (phenomena known as training frequency or even unwanted beats). Furthermore, this operating mode makes it possible to reduce the power consumption of the system which, whatever the number of keys is reduced to the consumption of a single key.
- the key oscillators are designed to have a high operating frequency, associated with as low a tuning capacity as possible (frequency higher than Megahertz, tuning capacity lower than 5 pF, this in order to maximize the linked frequency variation capacity variation).
- HF high frequency
- a programmed microprocessor system which receives on its inputs: - The signal DR which indicates in the low state that the frequency counter provides a proportional value (modulo the counting capacity of this counter) to the frequency of the key oscillator selected For each of its transitions, it indicates to the computer that the next key has just been selected.
- T1 which is a specific output for decoding the key counter corresponding to the selection of key n ° 1. This signal allows the computer to readjust.
- E / Application software intended for: - Generating logic or analog signals, result of the action on the keyboard, including in particular all cases of standardized standard signals for conventional mechanical keyboards (parallel ASCII, RS232, etc.).
- keyboard allowing, in some versions and by design, a wired connection limited to five wires and up to ten meters between itself (keys, oscillators, associated circuits) and the microprocessor / Application microcomputer system.
- a wired connection limited to five wires and up to ten meters between itself (keys, oscillators, associated circuits) and the microprocessor / Application microcomputer system.
- Another property of said keyboard allowing, in certain versions and by design, its easy installation or movement on the dielectric wall, by means of a simple double-sided adhesive tape.
Landscapes
- Input From Keyboards Or The Like (AREA)
- Push-Button Switches (AREA)
Abstract
Clavier à touches capacitives opérables à travers une épaisse paroi diélectrique qui lui est solidaire ou non, procédé et moyens pour scruter les touches de ce clavier. Ledit clavier étant conçu, par example, pour être installé à l'intérieur d'une agence ou d'un magasin et couplé à un système microinformatique fournissant des informations audio-visuelles sélectionnées à la demande d'un passant situé dans la rue et opérant le clavier à travers une vitrine, même d'épaisseur très importante. Ledit clavier comprenant un panneau de base (1) en matériau isolant électriquement doté d'électrodes Cnm déposées sur, ou intégrées dans ce panneau. Ces électrodes constituant les touches, chacune étant associée à un oscillateur libre et présentant une capacité influençant la fréquence naturelle de l'oscillateur associé lorsqu'un corps formant référentiel de masse est opposé à cette touche de l'autre côté de la paroi diélectrique (2) sur laquelle est placé le panneau de base. Ledit clavier comprenant également les moyens électriques nécessaires à la scrutation des touches.
Description
Bureau international
DEMANDE INTERNATIONALE PUBLIEE EN VERTU DU TRAITE DE COOPERATION EN MATIERE DE BREVETS (
(51) Classification internationale des brevets*-* (11) Numéro de publication internationale: WO 85/ 0 H03K 17/955 Al (43) Date de publication internationale : 29 août 1985 (29.0
(21) Numéro de la demande internationale: PCT/FR85/00024 (81) Etats désignés: AT (brevet européen), BE (brevet péen), CH (brevet européen), DE (brevet europ
(22) Date de dépôt international: 11 février 1985 (11.02.85) FR (brevet européen), GB (brevet européen), JP (brevet européen), NL (brevet européen), SE (b européen), US.
(31) Numéros des demandes prioritaires: 84/02981 85/02021
Publiée
(32) Dates de priorité: 16 février 1984 (16.02.84) Avec rapport de recherche internationale. 11 février 1985 (11.02.85) Avant l'expiration du délai prévu pour la modific des revendications, sera republiée si de telles modi
(33) Pays de priorité: FR tions sont reçues.
(71)(72) Déposants et inventeurs: ANTIKIDIS, Jean-Pierre [FR/FR]; 30, avenue des Sources, F-31320 Castanet Tolosan (FR). LOUIS, Frédéric [FR/FR]; 21, place Victor Hugo, F-31000 Toulouse (FR).
(74) Représentant commun: ANTIKIDIS, Jean- Pierre; 30, av. des Sources, F-31320 Castanet Tolosan (FR).
(54) Title: METHOD FOR SCANNING A KEYBOARD WITH CAPACITIVE KEYS AND KEYBOARD PRO DED WITH MEANS FOR SCANNING A KEYBOARD ACCORDING TO THIS METHOD
(54) Titre: PROCEDE POUR SCRUTER UN CLAVIER A TOUCHES CAPACITIVES ET UN CLAVIER ASSO DE MOYENS POUR SCRUTER UN CLAVIER SELON CE PROCEDE
(57) Abstract
Keyboard with capacitive keys which is opérable through a thick dielectric wall which is intégral therewith or method and means for scanning the keys of said keyboard. Said keyboard is provided for example to be installed inside agency or a store and coupled to a micro-informatic system providing audiovisual information selected at the request passer-by on the street and operating the keyboard through a shop window, even if it is a very thick window. Said board comprises a base panel (1) made of electrically insulating material provided with Cnm électrodes deposited on or tegrated into said panel. Said électrodes embody the keys, each of them being associated to a free oscillator and present a capacity influencing the natural frequency of the associated oscillator when a mass is opposed to said key on the ot side of the dielectric wall (2) on which is placed the base panel. Said keyboard also comprises the electric means requi for the scanning of the keys.
(57) Abrégé
Clavier à touches capacitives opérables à travers une épaisse paroi diélectrique qui lui est solidaire ou non, proc et moyens pour scruter les touches de ce clavier. Ledit clavier étant conçu, par example, pour être installé à l'intéri d'une agence ou d'un magasin et couplé à un système microinformatique fournissant des informations audio-visuelles lectionnées à la demande d'un passant situé dans la rue et opérant le clavier à travers une vitrine, même d'épaisseur t importante. Ledit clavier comprenant un panneau de base (1) en matériau isolant électriquement doté d'électrodes C déposées sur, ou intégrées dans ce panneau. Ces électrodes constituant les touches, chacune étant associée à un oscillat libre et présentant une capacité influençant la fréquence naturelle de l'oscillateur associé lorsqu'un corps formant référ tiel de masse est opposé à cette touche de l'autre côté de la paroi diélectrique (2) sur laquelle est placé le panneau de ba Ledit clavier comprenant également les moyens électriques nécessaires à la scrutation des touches.
UNIQUEMENT A TITRE D'INFORMAHON
Codes utilisés pour identifier les Etats parties au PCT, sur les pages de couverture des brochures publiant des demandes internationales en vertu du PCT.
AT Autriche GA Gabon MR Mauritanie
AU Australie GB Royaume-Uni MW Malawi
BB Barbade HU Hongrie NL Pays-Bas
BE Belgique rr Italie NO Norvège
BG -Bulgarie JP Japon RO Roumanie
BR Brésil KP République populaire démocratique SD Soudan
CF République Centrafricaine de Corée SE Suède
CG Congo KR République de Corée SN Sénégal
CH Suisse LI Liechtenstein SU Union soviétique
CM Cameroun LK Sri Lanka TD Tchad
DE Allemagne, République fédérale d' LU Luxembourg TG Togo
DK Danemark MC Monaco US Etats-Unis d'Amérique
FI Finlande MG Madagascar
FR France ML Mali
Procédé pour scru ter un clavier à touches capaci tive s et un clavier assorti de moyens pour scru ter un clavier selon ce procédé
La présente invention est relative à un clavier à touches capacitives assorti d'un procédé pour la scrutation de ces touches.
On entend par scrutation le relevé systématique et exhaustif en fonction du temps de l'état de chaque touche.
Il existe un grand nombre de dispositifs à touches sensibles utilisant des effets capacitifs soit statiques, soit utilisant des techniques de scrutation et comparaison répétitive. L'objet de la présente invention consiste en la combinaison judicieuse de dispositifs électronique et mécanique, destinée à résoudre parfaitement le problème spécifique de la communication homme / machine à travers une paroi diélectrique épaisse telle que vitrine de magasin, ceci sous forme d'un clavier de dimensions normales et au fonctionnement parfaitement fiable jusqu'à des épaisseurs de. verre pouvant atteindre 30 mm.
Dans le cas où des claviers sont manipulés par différents opérateurs de façon intensive, par exemple téléphones publics, distributeurs automatiques de billets, claviers de renseignements ou autres, les dits claviers peuvent se détériorer à force de fausses manoeuvres répétitives, usure ou défaillance de pièces mobiles ou déformables constituant les touches, etc... De plus dans le cas où on est obligé de manipuler des claviers avec les mains sales ou mouillées ou dans une atmosphère poussiéreuse, on risque de salir le clavier ou de laisser s'introduire de l'eau ou de la poussière dans les circuits associés à ce dernier. La présente invention permet, entre autres, d'éviter ces inconvénients en proposant un clavier séparé de l'opérateur par une paroi diélectrique épaisse : ce dernier actionne les touches en posant son doigt en regard de la touche voulue et reçoit éventuellement un signal de validation visuel et/ou auditif lui permettant de constater son action.
Le clavier, selon l'invention, utilise comme indication d'activation l'effet capacitif dynamique créé sur un oscillateur électronique par le doigt de l'opérateur séparé des touches par la dite paroi et dont on analyse les variations de fréquences.
Le dit clavier peut être, en quelques secondes, apposé sur la dite vitrine à l'aide de moyen aussi simple que matériau adhésif double face, et, raccordé nême à distance notable (plusieurs mètres) au dispositif électronique utilisateur à l'aide d'un cable dont le nombre de conducteurs reste réduit (de l'ordre de 5) et invariant quelque soit le nombre de touches inclues dans le clavier. Qui plus est, le susdit dispositif possède une logique interne programmée lui permettant d'émuler tout clavier traditionnel en fournissant des signaux standards (par exemple ASCII parallèle,
RS232C etc...), ou encore en générant un signal dépendant d'une logique de déclenchement particulière (serrure codée).
Toutes ces applications peuvent être sélectionnées sans devoir modifier le matériel mais par simple choix du logiciel approprié.
Un tel clavier est conçu pour satisfaire à des applications de la vie quotidienne telles que : bureautique, informatique, matériel destiné à l'usage du grand public, manipulation à travers des vitrines de magasins pour information ou pour publicité, matériel de sécurité, à savoir serrure digitale pour portes, coffres ou voitures automobiles, claviers actionnés par des doigts mouillés ou sales, à savoir balance pour débiter des légumes, de la viande, du poisson, etc... On conçoit parfaitement qu'un clavier destiné à être actionné à travers une paroi réponde à un besoin aujourd'hui grandissant et trouve une multitude d'applications dans tous les domaines où on utilise clavier et où on préférerait que l'opérateur n'ait pas de contact direct avec ce clavier pour des raisons de commodité, de sécurité, de contrôle et de fiabilité, ainsi que dans de nouveaux domaines comme la bureautique, l'informatique, l'information et la publicité à
travers les vitrines, les serrures digitales pour portes, coffres, voitures automobiles, les systèmes de pesage industriels ou commerciaux.
En effet, par exemple, les techniques actuelles d'information et de publicité en vitrines utilisent des procé dés passifs, aucune interaction n'étant possible entre le chaland et les moyens d'information séparés par une vitre épaisse. La présente invention innove considérablement dans ce domaine de la communication à travers les vitrines en permettant un dialogue interactif entre le chaland dans la rue et des systèmes dans le magasin, contrôlés par le clavier.
L'originalité de la présente invention par rapport aux autres procédés capacitifs connus procède d'un procédé de scrutation qui rend son usage fiable malgré le faible effet capacitif introduit par l'application d'un doigt d'opérateur contre la touche à travers une paroi diélectrique d'une épaisseur allant jusqu'à plus de 15 mm. de verre courant. Cette fiabilité est aussi maintenue malgré un changement important de température à l'intérieur d'une vitrine exposée au soleil, à la pluie, à la neige.
Le dispositif décrit dans le présent brevet ne doit pas être confondu avec le système à écran tactile (brevet GB A 2 080 990) ou encore aux systèmes capacitifs sensibles au toucher (brevet USA 4 145 748) qui présument un contact physique du doigt de l'opérateur avec une surface conductrice éventuellement séparée de l'utilisateur par une épaisseur de diélectrique négligeable (quelquel mm au plus), mais constitue un dispositif autonome instalable de façon pratique et immédiate sur toute paroi diélectrique épaisse (jusqu'à plusieurs cm.) destinée à séparer l'utilisateur du système à commander. Le susdit dispositif délivrant des signaux parfaitement équivalents à un clavier mécanique à impulsion et ne nécessitant donc aucune précaution d'emploi particulière.
La difficulté du problème par rapport aux systèmes à
touches capacitives classiques résulte de la variation infime de capacité à détecter lors de l'apposition d'un doigt face à une surface conductrice séparée par plusieurs centimètres de diélectrique. Compte tenu de la surface du doigt, la capacité rapportée pour 3 cm. de verre courant est de l'ordre de 0,1 pF alors qu'elle atteint plus de 10 pF pour les systèmes à touches sensibles classiques (brevet USA 4 145 748), voire 100 à 300 pF pour les systèmes, utilisant un contact physique entre l'opérateur et une touche capacitive conductrice (brevet GB A 2 080 990). Les effets à détecter sont si faibles (cent fois plus faible que pour un clavier tactile), qu'ils n'avaient jusqu'à présent pas permis d'obtenir des dispositifs utilisables commercialement.
L'originalité du dispositif électronique utilisé procède du fait qu'il a été conçu de façon à permettre une sensibilité très élevée en optimisant et sélectionnant le choix des différentes solutions techniques utilisées et tout en conservant une très grande simplicité de mise en oeuvre, à savoir : - Oscillateurs choisis pour leur fréquence de fonctionnement élevée, associés à une capacité d'accord très faible.
- Adressage séquentiel dans le temps des susdits oscilllateurs afin d'éviter toute interférence.
- Analyse des variations de fréquences par comptage de fréquences éliminant les imprécisions des systèmes à détection analogique d'amplitude (brevet F 82 01445).
- Evaluation d'une décision touche appuyée ou non en fonction de critères fournis par logiciel programmé et pouvant tenir compte de nombreux paramètres associés (épaisseur de diélectrique, sensibilité propre à chaque touche, historique des variations de fréquences enregistrées, etc...).
L'invention va être précisée par la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titres d'exemple en référence aux dessins annexés en lesquels : - La figure 1 est une courbe présentant le changement de la fréquence naturelle d'un oscillateur associé à une touche
Cnm et ce changement lors de l'activation de cette touche.
- La figure 2 est le schéma de réalisation d'un oscillateur (donné à titre d'exemple) ce dernier est associé à une touche Cnm séparée du doigt de l'opérateur par une paroi diélectrique. - La figure 3 est un schéma explicatif qui montre à titre d'exemple comment la sélection d'une touche peut être effectuée grâce à un signal logique périodique, à un compteur d'adresse des touches et à un décodeur, ce dernier émet cycliquement un signal de repère (dans le schéma, ce signal est relatif à la touche CO1 ) .
- La figure 4 est un schéma explicatif du procédé et des moyens mettant en oeuvre ce procédé.
- La figure 5 présente un schéma d'oscillateur de type RC.
- La figure 6 présente l'architecture générale d'un système utilisant un clavier à touches activé à travers une vitrine.
La description qui suit est donnée à titre d'exemple d'une réalisation possible des principes revendiqués par l'invention et comprend : Une réalisation mécanique avec : - Un panneau de base (1) en matériau isolant électriquement doté d'électrodes Cnm disposées sur panneau, et formant les touches. Ce panneau de base pouvant être réalisé indifféremment en matière isolante rigide, molle ou souple.
- Une éventuelle couche en matériau diélectrique (3), de préférence adhesive, prévue pour porter des repères visuels identifiant ces touches, pouvant être fixée sur le panneau de base (1) ou placée d'un côté ou de l'autre de la paroi diélectrique (2) ci-après.
- Une paroi diélectrique (2) solidaire du panneau de base (1) ou non et, dans ce dernier cas, contre laquelle le panneau de base (1), et éventuellement la couche en matériau diélectrique (3), sont plaqués ; cette paroi diélectrique pouvant être selon le cas, transparente ou opaque.
- Les électrodes Cnm, la lettre n étant relative à une rangée et la lettre m étant relative à une colonne, réalisées en matière conductrice et pouvant porter elles-mêmes des
des repères visuels identificateurs lithographies ou réalisés avec tout autre moyen d'impression sur métaux.
- Les électrodes Cnm constituant les touches, étant associées chacune à un oscillateur libre ou commutées cycliquement à un oscillateur libre unique.
- Les électrodes Cnm présentent une capacité influençant la fréquence naturelle de l'oscillateur associé à cette touche ou l'oscillateur unique commuté cycliquement à la dite touche lorsqu'un corps formant un référentiel de masse, un doigt d'opérateur par exempple, est apposé à cette touche de l'autre côté de la paroi diélectrique.
Le panneau de base (1) peut porter tout ou partie des éléments constituant le clavier et les moyens associés tels que les électrodes Cnm, le ou les ordinateurs, le microprocesseur, les circuits associés et les interfaces.
Les électrodes Cnm peuvent être intégrées dans la paroi diélectrique (2) lors de sa fabrication, dans cette dernière, les oscillateurs associés aux touches ou l'oscillateur unique peuvent être aussi intégrés. Dans le cas où on intègre les touches et les oscillateurs dans la dite paroi, le panneau de base 1 est supprimé ou non. Les touches ainsi intégrées portent leur repère visuel.
De même on peut intégrer dans cette paroi, le microprocesseur programmé, les interfaces et des circuits associés. Les éléments intégrés dans la dite paroi peuvgent être regroupés ou non.
Il va de soi que le clavier et les moyens associés selon la présente invention peuvent recevoir tous aménagements et toutes variantes sans pour autant sortir du cadre du présent brevet.
Une réalisation électronique comprenant (fig 4) : A / Un système d'interface clavier comprenant :
- Un ensemble de circuits électroniques associés au clavier et comportant un oscillateur libre par touche. La fréquence d'un de ces oscillateurs étant influencée par l'approche
d'un doigt face à la touche associée à cet oscillateur. - Chacun des oscillateurs est mis en fonctionnnement à tour de rôle à l'aide de signaux logiques de sélection générés par un compteur et son décodeur associé. - L'avantage d'une telle sélection temporelle par rapport aux techniques de multiplexage généralement employées est qu'à un instant donné un seul oscillateur est en fonctionnement ce qui interdit toute interaction entre les oscillateurs-touches (phénomènes connus sous le nom d'entraînment de fréquence ou bien encore battements indésirables). Par ailleurs, ce mode de fonctionnnement permet de réduire la consommation électrique du système qui, quelque soit le nombre de touches est réduit à la consommation d'une touche unique. - Les oscillateurs-touches sont conçus pour présenter une fréquence de fonctionnement élevée, associée à une capacité d'accord aussi faible que possible (fréquence supérieure au Mégahertz, capacité d'accord inférieure à 5 pF, ceci afin de maximiser la variation de fréquence liée à une variation de capacité).
- Les sorties des oscillateurs-touches sont raccordées ensemble sachant que le mécanisme de sélection choisi ne permet qu'à une seule fréquence d'être présente à un instant donné ; cette sortie est dénommée HF (haute fréquence). - Durant chaque période de signal DR, un oscillateur associé à une touche donnée est sélectionné. Le signal HF présent en sortie est introduit vers un compteur appelé compteur fréquence qui compte pendant la durée du niveau haut du signal DR le nombre d'oscillations du signal HF. - Dès que le signal DR parvient à l'état bas, le compteur fréquence est stoppé et ses sorties peuvent être analysées par un microprocesseur.
- Lorsque le signal DR repasse à l'état bas, le compteur fréquence est remis à zéro et le compteur touche incrémenté, d'où la sélection de la touche suivante.
- Le processus se répète de façon cyclique sachant que le compteur-touche repasse à zéro dès qu'il dépasse sa capacité
de comptage propre (par exemple 16 touches peuvent être adressées avec un compteur 4 bits).
B / Un système à microprocesseur programmé qui reçoit sur ses entrées : - Le signal DR qui indique à l'état bas que le compteur fréquence fournit une valeur proportionnelle (modulo la capacité de comptage de ce compteur) à la fréquence de l'oscillateur touche sélectionné Pour chacune de ses transitions il indique au calculateur que la touche suivante vient d'être sélectionnée.
- Un signal T1 qui est une sortie particulière de décodage du compteur touche correspondant à la sélection de la touche n°1. Ce signal permet au calculateur de se recaler.
- Les fils de sortie du compteur fréquence. En fonction de ces différents signaux, le calculateur con naît à tout instant le numéro de touche sélectionné et le moment où il peut accéder à la valeur de la fréquence associée à cette touche. C / Un logiciel dit de base destiné à : - Mémoriser de façon cyclique les fréquences associées à chaque touche.
- Décider en fonction de l'historique des variations de fréquence relative à une touche si elle a été actionnée ou non. Cette décision pouvant être non seulement basée sur une différence d'un passage à l'autre, mais également résulter d'un algorithme sophistiqué tenant compte, de l'épaisseur de diélectrique interposé, des variations de sensibilité différente pour chaque touche en égard aux dispersions des composants ou de tout autre paramètre jugé utile par le constructeur.
- Vérouiller le clavier pendant un certain temps afin d'éviter tout déclenchement intempestif en dehors des périodes prévues par le constructeur.
E /Un logiciel d'application destiné à : - Générer des signaux logiques ou analogiques, résultat de l'action sur le clavier, dont en particulier tous les cas
de signaux standards normalisés pour claviers mécaniques clasiques (ASCII parallèle, RS232, etc...).
- Générer des signaux de sorties fonction d'une certaine séquence définie par l'utilisateur (serrures codées, accès à des zones de sécurité...).
- Mettre en oeuvre éventuelllement des systèmes extérieurs destinés à rendre compte ou répondre à la demande effectuée par l'opérateur (fig. 6) (télévision, magnétoscope, projecteur, etc...). La présente invention décrite, ci-avant, marque un réel progrès par rapport à l'état des techniques actuelles, dont en particulier :
- La possibilité d'une technique entièrement nouvelle de communication à travers une paroi diélectrique, comme, par exemple, une vitrine de magasin en permettant, grace au clavier décrit ci-avant l'instauration d'un dialogue interactif à travers la vitrine entre le chaland et des moyens d'information contrôlés par le dit clavier.
- Les propriétés du dit clavier présentent dans certaines versions sous boitier vitré étanche à la fois, une fiabilité, une protection, une étanchéité à l'eau, aux poussières et aux atmosphères corrosives, accrues par rapport aux claviers actuels.
- Une autre propriété du dit-clavier, permettant, dans certaines versions et de par sa conception, une liaison filaire limitée à cinq fils et pouvant atteindre dix mètres entre lui-même (touches, oscillateurs, circuits associés) et l'ensemble microprocesseur / Système micro-informatique de l'application. - Une autre propriété du dit clavier permettant, dans certaines versions et de par sa conception, son installation ou déplacement aisés sur la paroi diélectrique, au moyen d'un simple ruban adhésif à double face.
Claims
REVENDICATIONS
R1 / Claviers à touches capacitives conçu pour être utilisé à travers une paroi diélectrique épaisse et protectrice qui en est solidaire ou non et dans ce dernier cas, en vue d'une installation et d'un déplacement rapide au gré de l'utilisateur, dans la vitrine d'un magasin par exemple, caractérisé en ce qu'il est constitué par :
- Un panneau de base (1) en matériau isolant électriquement doté d'électrodes Cnm constituant les touches, ces dernières étant soit disposées sur ce panneau, soit intégrées dans ce panneau.
- Une paroi diélectrique épaisse (2), solidaire du clavier ou non, donc fixée au panneau de base (1) ou contre laquelle le clavier avec son panneau de base sont placés. - Une éventuelle couche (3) en matériau diélectrique couvrant toutes les touches, prévue pour porter des repères visuels identifiant ces touches et située entre le panneau (1) et la paroi (2).
- Un ensemble de circuits électroniques destinés à activer séquentiellement des oscillateurs libres associés chacun à une touche, et à détecter de façon parfaitement fiable les très faibles variations de leur fréquence lorsque le doigt d'un opérateur est apposé à une touche de l'autre côté de la paroi diélectrique. - Un microprocesseur pour gérer le clavier et pour générer des signaux de sorties comparables à ceux d'un clavier classique. R2 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce que : - La circuiterie électronique assure la génération du signal logique DR pour la sélection des touches, c'est- à-dire la sélection de l'oscillateur à activer, pour le comptage de sa fréquence, pour la remise à zéro cycliquement du précédent comptage et assure aussi l'émission d'un signal de repère.
- Le microprocesseur reçoit le comptage de fréquence, le signal cyclique de repère et le signal logique périodique rectangulaire DR et émet d'une part un signal de validation lorsqu'une touche est activée et d'autre part des signaux soit pour commander différents types d'interface, soit pour interfacer des circuits postérieurs. R3 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce que le choix de fréquences élevées (supérieures à 500 KHz) pour les oscillateurs de touche permet un fonctionnement fiable jusqu'à une épaisseur de la paroi diélectrique (2) atteignant 30 mm de verre courant. R4 / Clavier à touches capacitives selon les R1 , R2, R3 caractérisé en ce qu'un réglage immédiat et simple permet d'adapter le fonctionnement du clavier à l'épaisseur de la paroi diélectrique (2). R5 / Clavier à touches capacitives selon les R1 et R2 caractérisé en ce que la circuiterie associée aux touches : compteur d'adresse, décodeur et oscillateurs peut être reliée au microprocesseur par un câble limité à 5 fils et pouvant atteindre 10 mètres de longueur. Rβ / Clavier à touches capacitives selon la R1, caractérisé en ce que le panneau de base (1) est fabriqué indifféremment en matière isolante opaque ou transparente , rigide, molle ou souple selon le besoin et en vue de l'adapter à différentes formes et/ou sortes de parois diélectriques (2). R7 / Clavier à touches capacitives selon la revendication 1 caractérisé en ce que les touches Cnm portent elles-mêmes leur repère visuel identificateur, lithographie ou réalisé avec tous autres moyens d'impression sur métaux, ces repères ainsi réalisés pouvant être indifféremment isolants ou conducteurs sans pour autant perturber le fonctionnement des touches. R8 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce que les électrodes Cnm constituant les touches sont intégrées avec leur repère visuel dans la paroi diélectrique (2).
R9 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce que les oscillateurs associés sont intégrés eux aussi avec les électrodes Cnm dans la paroi diélectrique. R10 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce que les oscillateurs associés aux touches produisent des oscillations dont les fréquences sont comprises indifféremment dans une gamme relativement large compatible avec les circuits associés de mesure et de traitement de fréquences, cette caractérisation facilitant la production en grande série à prix réduit.
R11 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce que la touche (3) est placée selon le besoin sur la paroi diélectrique et en face du. clavier d'un côté ou de l'autre de la dite paroi ou tout simplement sur les touches elles-mêmes, cette couche (3) étant isolante et de préférence adhesive. R12 / Clavier à touches capacitves selon la R1 caractérisé en ce qu'un oscillateur libre unique est commuté cycliquement aux dites touches pour remplacer les oscillateurs qui leur sont associés et activés cycliquement.
R13 / Dispositif à touches capacitives selon la R1 dans lequel la touche (3) est remplacée par un panneau de type carte, plan de ville ou similaire fixé contre une paroi vitrée et caractérisé en ce que les touches sont disposées derrière les centres d'intérêt du dit panneau de façon à . permettre l'établissement d'une relation entre l'opérateur situé de l'autre côté de la paroi diélectrique et les dits centres d'intérêt. R14 / Procédé pour scruter le clavier à touches capacitives décrit dans les revendications précédentes dans lequel chaque touche est associée à un oscillateur libre ou commutée cycliquement à un oscillateur libre unique caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - Générer des signaux logiques de scrutation des touches, cette étape comportant les phases suivantes : a) Produire un signal logique périodique DR destiné à être utilisé pour sélectionner chacune des touches à
tour de rôle, soit en sélectionnant et faisant fonctionner successivement les oscillateurs associés chacun à une touche, soit en commutant l'oscillateur unique successivement et cycliquement sur chaque touche, la durée de sélection d'une touche étant synchrone du signal DR. b) Compter pendant une phase de comptage déclenchée par un changement d'état du signal logique DR le nombre d'oscillations de l'oscillateur associé à chaque touche lors de la sélection de la dite touche. c) Remettre à zéro le comptage du nombre d'oscillations, une fois que celui-ci est pris en compte. d) Emettre un signal de repère correspondant à une sélection d'une des touches, pour permettre d'identifier toutes les autres touches en prenant cette touche comme repère. e) Acquérir et mémoriser pendant une phase d'acquisition postérieure à celle du comptage, le nombre d'oscillations de l'oscillateur associé à chaque touche. - Comparer pour chaque touche le compte du nombre d'oscillations de l'oscillateur associé avec les comptes précédents pour la même touche.
- Décider si une touche est activée ou non, cette décision étant basée sur un algorithme utilisant des comptes de nombre d'oscillations relatifs à la même touche.
- Emettre éventuellement un signal auditif et/ou visuel du signal de validation permettant à l'opérateur de constater son action.
- Générer des signaux normalisés pouvant commander différents types d'interface et notamment les interfaces standard courant. / Procédé selon la Revendication 12 caractérisé en ce la décision. si une touche est activée ou non est prise selon les étapes suivantes : - Comparer chaque comptage de nombre d'oscillations pour une touche donnée au comptage ou aux comptages précédents correspondants à la même touche et conclure s'il
y a changement du nombre d ' oscillations à considérer ou non en fonction d'un algorithme adapté tenant compte des limites prédéfinies par le concepteur en particulier de l'épaisseur de la paroi diélectrique. - Vérifier la cohérence de l ' action détectée vis à vis des limites prédéfinies par le concepteur. - Emettre si les deux tests précédents sont positifs un signal de retour auditif et/ou visuel associé à la génération des signaux soit commandant différents types d'interfaces, soit interfaçant des circuits.
R16 / Dispositif à touches capacitives dans lequel la touche (3) est remplacée par un panneau de type carte, plan de ville ou similaire, fixé contre une paroi vitrée et caractérisé en ce que les touches sont disposées derrrière les centres d'intérêt du dit panneau de façon à permettre l'établissement d'une relation entre l'opérateur situé de l'autre côté de la paroi diélectrique et les dits centres d'intérets. R17 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce qu'il utilise des oscillateurs libres accordés par résistance et capacité et dont la capacité d'accord est réduite à une valeur très faible (jusqu'à quelques picrofarads). R18 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce qu'il utilise un microprocesseur pouvant analyser l'historique des variations de fréquences enregistrées sur plusieurs cycles ceci à l'aide d'algorithmes décisionnels modulables par le concepteur (et non pas limités à de simples soustractions ) . R19 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce qu'il peut être raccordé par un nombre de fils réduits (de l'ddre de 5), ne dépendant pas du nombre de touches du susdit clavier.
R20 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce que la surface de touches peut être réduite jusqu'à 0,5 cm2 sans altération des performances.
R21 / Clavier à touches capacitives selon la R1 , caractérisé en ce que le micro-processeur programmé peut générer des
signaux de commande dépendant d'une logique d'action sur les touches (clavier codé pour application de sécurité).2 / Clavier à touches capacitives selon la R1 caractérisé en ce qu'il utilise un interface électronique raccordé aux oscillateurs touche par un nombre de fils réduits et susceptibles de gérer par simple modification de logiciel un nombre de touches variant de 1 à 64.
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