DE2455434C2 - Schaltungsanordnung zur Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters

Info

Publication number
DE2455434C2
DE2455434C2 DE2455434A DE2455434A DE2455434C2 DE 2455434 C2 DE2455434 C2 DE 2455434C2 DE 2455434 A DE2455434 A DE 2455434A DE 2455434 A DE2455434 A DE 2455434A DE 2455434 C2 DE2455434 C2 DE 2455434C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reference capacitor
push button
output signal
circuit arrangement
counter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2455434A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2455434A1 (de
Inventor
Robert Edward Marin
Roger Kent Deerfield Ill. Simonson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Teletype Corp
Original Assignee
Teletype Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teletype Corp filed Critical Teletype Corp
Publication of DE2455434A1 publication Critical patent/DE2455434A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2455434C2 publication Critical patent/DE2455434C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M11/00—Coding in connection with keyboards or like devices, i.e. coding of the position of operated keys
    • H03M11/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/975—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/975—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element
    • H03K17/98—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element having a plurality of control members, e.g. keyboard

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur
ίο Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters, insbesondere für das Tastenfeld der Eingabevorrichtung einer Datenverarbeitungsanlage.
Zur Umsetzung der Tastenbetätigung in elektrische Signale sind verschiedene mechanisch oder magnetisch betätigbare Schalter im Gebrauch. In letzter Zeit findet der kapazitiv betätigte Drucktastenschalter immer mehr Aufmerksamkeit; ein solcher ist z. B. in US-PS 36 71 822 beschrieben. Bei einem solchen Schalter wird der Abstand zweier Kondensatorplatten und damit die von ihnen gebildete Kapazität durch die Betätigung der Drucktaste geändert. Diese Kapazitätsänderung führt zur Erzeugung eines Schließsignals, das von einer Codiervorrichtung verarbeitet wird. Die Codiervorrichtung bildet aus dem Schließsignal z. B. ein nach dem Binärcode oder nach dem ASCII-Alphabet verschlüsselte Signalfolge. Die Drucktastenschalter eines Tastenfeldes werden in rascher Folge elektronisch abgetastet; oft sind Mittel vorgesehen, um in bezug auf eine betätigte Taste nur ein Steuersignal zu erzeugen, unabhängig davon, wie oft der betreffende Schalter abgetastet wird.
Zur Feststellung des Zustandes des abgetasteten
Drucktastenschalters, d. h. seiner jeweiligen Kapazität, ist eine Schaltungsanordnung erforderlich, die häufig mit logischen Schaltelementen in TTL-Technik oder MOS-Technik ausgerüstet ist. Die Eigenschaften dieser logischen Schaltelemente schwanken in Abhängigkeit von der Alterung, der Temperatur, Spannungsschwankungen und sonstigen Einflüssen, wodurch die Zuverlässigkeit der Auswertschaltung stark beeinträchtigt wird.
♦o Insbesondere in MOS-Technik ausgeführte Schaltelemente sind für solche Einflüsse stark anfällig.
Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung der erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, die gegen äußere Einflüsse wie Betriebsspannungsschwankungen, Temperaturschwankungen usw. weitgehend unempfindlich ist.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß ein der jeweiligen Kapazität des schaltbaren Kondensators entsprechendes Signal in einem Vergleichsglied mit einem Signal, das der Kapazität eines Bezugskondensators entspricht, verglichen wird. Da also äußere Einflüsse der erwähnten Art sich auf den Schalterkondensator und den Bezugskondensator in gleicher Weise auswirken, ist das Vergleichsergebnis weitgehend von diesen Einflüssen unabhängig.
Vorzugsweise werden der Bezugskondensator und der Schalterkondensator nacheinander auf eine bestimmte Spannung aufgeladen. Das Vergleichsglied gibt dann ein Signal ab, dessen Wert davon abhängt, ob die Ladezeit des Schalterkondensators mindestens gleich derjenigen des Bezugskondensators oder kleiner als diese ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nächstens hend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin ist
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
F i g. 2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der
Signale an verschiedenen Stellen der Anordnung nach Fig. 1.
F i g. 1 zeigt eine Anzahl kapazitiver Drucktastenschalter 8-1 bis S-N, die je aus zwei durch ein Dielektrikum getrennten Metallplatten bestehen und zum Tastenfeld einer Eingabevorrichtung gehören. Im Ruhezustand haben die Drucktastenschalter 8 eine große Kapazität, die bei Niederdrücken der betreffenden Drucktaste verringert wird. Die Drucktastenschalter (oder auch schaltbaren Kondensatoren) 8 werden ι ο von einem Parallel-Serienumsetzer 10 für Analogsignale abgetastet Der Ausgang des Umsetzers 10 geht zu einer Kapazitätsmeßvorrichtung 12, durch welche die Kapazitäten der verschiedenen Drucktastenschalter, sowie diejenige eines Bezugskondensators 14 nacheinander gemessen werden. Diese Kapazitätswerte werden dadurch bestimmt, daß das Zeitintervall gemessen wird, das zur Aufladung des betreffenden Kondensators auf die Schwellenspannung eines Kondensators 28 über einen Ladewiderstand 16 erforderlich ist. Die für den Bezugskondensator 14 gemessene Ladezeit wird in einem Bezugsregister 18 gespeichert. Das Ausgangssignal des Bezugsregisters 18 geht zu einem Vergleichsglied 20. Wenn der Umsetzer 10 die kapazitiven Drucktastenschalter nacheinander abtastet, wird die zur Aufladung des gerade abgetasteten Schalters 8 erforderliche Zeit mit der im Register 18 gespeicherten Zeit, die zur Aufladung des Bezugskondensators 14 erforderlich war, verglichen. Damit wird also im Endeffekt der Schaltzustand jedes abgetasteten Schalters 8 durch Vergleich seines Kapazitätswerts mit dem Kapazitätswert des Bezugskondensators 14 bestimmt. Das Vergleichsglied gibt ein Ausgangssignal auf den Eingang eines digitalen Serien-Parallelumsetzers 22, dessen Fortschreiten mit demjenigen des Umsetzers 10 synchronisiert ist. Der Parallelausgang des Umsetzers 22 führt zu einem Codierer 21, der die auf die Abtastung bezogenen Signale von den Drucktastenschaltern 8 in das gewünschte Alphabet (z. B. ASCII) verwandelt. Ferner ist ein Taktgeber 24 vorgesehen, der die Taktsignale zur Synchronisation der einzelnen Schritte der Schaltungsanordnung liefert.
Die Schaltkondensatoren 8 sind sämtlich einseitig geerdet. Die andere Platte jedes Kondensators ist mit einem zugeordneten Eingang des Umsetzers 10 verbunden. Der Umsetzer 10 tastet N + !-Stellungen ab, wobei N die Anzahl der verwendeten Drucktasten ist. Der feste Kondensator 14 liefert einen Vergleichswert der Bezugskapazität. Der Kondensator 14 ist so ausgebildet, daß er unter normalen äußeren Bedingungen geringe Kapazilätsabweichungen und gute Stabilität zeigt. Der Kapazitätswert des Kondensators 14 liegt in der Mitte zwischen den beiden Zuständen der Drucktastenschalter 8. Eine Klemme des Bezugskondensators 14 ist mit dem ersten Abtasteingang des Umsetzers 10 verbunden, während die andere Klemme des Kondensators 14 geerdet ist. Ein vom Zeitgeber 24 abgegebenes Binärsignal wird auf eine entsprechende Anzahl von Adresseneingängen 26 des Umsetzers 10 gegeben. Um die Kondensatoren 8 und 14 individuell aufzuladen, ist der Ladewiderstand 16 zwischen dem Ausgang des Umsetzers 10 und einer positiven Betriebsspannungsquelle vorgesehen. Wenn der Umsetzer 10 die einzelnen Kondensatoren mit dem Ladewiderstand 16 verbindet, werden diese aufgeladen. Ein Schwellenwertverstärker 28 dient zur Messung der jeweiligen Spannung an den Klemmen des betreffenden Kondensators. Der Verstärker 28 gibt erst dann ein Ausgangssignal ab, wenn die Spannung A an seinem Eingang den Schwellenwert überschreitet
Der Taktgeber 24 enthält einen Taktpulsgenerator 30, der als Zeitbasis dient Die Taktimpulse werden einem Ladeintervallzähler 32 mit drei binären Ausgangsstellen 34 zugeführt Diese drei Stellen ergeben also eine Zählung bis zu 8, bevor der Zähler von vorn anfängt Der Wert des Ladewiderstandes 16 ist in Abhängigkeit von der Taktfrequenz so gewählt, daß der Bezugskondensator 14 sich etwa in der Hälfte der Zählperiode des Zählers 32 auf den Schwellenwert des Verstärkers 28 auflädt Bei dieser Wahl ist die Vorrichtung am wenigsten empfindlich gegen äußere Einflüsse. Das Übertragsignal vom Ladeintervallzähler 32 geht über die Leitung 38 auf einen Drucktastenwählzähler 36. Dieser gibt fortschreitende Binärsignale über ein Kabel 40 auf die Adresseneingänge 26 des Umsetzers 10, wodurch dieser Schritt für Schritt weitergeschaltet wird. Der Ladeintervallzähler 32 zählt also für jeden Schritt des Zählers 36 und damit für jede Stellung des Umsetzers (0 einmal durch.
Das binäre Ausgangssignal des Ladeintervallzählers 32 wird den drei Eingängen eines zur Entladung dienenden NOR-Gliedes 42 zugeführt. Wenn zu Beginn eines Zählzyklus alle Ausgänge des Ladeintervallzähiers 32 auf niedrigem Pegel liegen, ist das Ausgangssignal B des NOR-Gliedes 42 auf hohem Pegel. Für alle übrigen Zählerschritte ist mindestens ein Eingang des NOR-Gliedes auf hohem Pegel und damit das NOR-Glied gesperrt. Wenn also der Umsetzer 10 auf eine neue Stelle umgeschaltet wird, tritt am Ausgang des NOR-Gliedes 42 ein positiver Impuls auf, der über ein Negationsglied 44 in einen negativen Impuls verwandelt und auf den Ausgang des Umsetzers 10 gegeben wird. Der Ladewiderstar.d 16 dient hierbei als Lastwiderstand für das Negationsglied 44. Auf diese Weise wird der vom Umsetzer 10 gerade abgetastete Kondensator zunächst einmal entladen. Wenn der Zähler 32 weiterzählt, geht beim nächsten Zählschritt das Ausgangssignai des NOR-Gliedes 42 auf einen niedrigen Pegel, wodurch der Ausgang des Negationsgliedes 44 hochgelegt wird und das Ausgangssignal des Umsetzers 10 nicht mehr beeinflussen kann. Der betreffende Kondensator 8 oder 14 kann also nunmehr über den Ladewiderstand 16 aufgeladen werden.
Zum Entschlüsseln des binären Ausgangssignals des Tastenwählzählers 36 ist ein NOR-Glied 46 vorgesehen, das so viele Eingänge hat, wie der Zähler 36 Ausgänge im Kabel 40 aufweist. Das Ausgangssignal C des NOR-Gliedes 46 geht zu einem Eingang eines UND-Gliedes 48 mit zwei Eingängen, dessen Ausgang mit dem Bezugsregister 18 verbunden ist. Im ersten Zählschritt des Zählers 36 sind alle seine Ausgänge auf niedrigem Pegel, so daß dann und nur dann das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 46 positiv wird und das UND-Glied 48 öffnet, so daß sein Ausgangssignal D dem Signal von seinem anderen Eingang 51 folgen kann. Dieser erste Zählschritt des Zählers 36 entspricht, wie erwähnt, der Verbindung des Bezugskondensators 14 mit dem Ausgang des Umsetzers 10. Wenn in diesem Zustand die Spannung am Bezugskondensator 14 den Schwellenwert des Verstärkers 28 erreicht, beginnt dieser plötzlich zu leiten und gibt ein Signal E über ein Negationsglied 50 auf den Eingang 51 des UND-Gliedes 48. Da das UND-Glied 48 vorher geöffnet wurde, kann sein Ausgangssignal Deinen hohen Wert annehmen und ergibt ein Füllsignal für das Bezugsregister 18. Das Register wird mit dem Ausgangssignal des Ladeinter-
vallzählers an der Hinterflanke des Eingangsimpulses gefüllt. Dieses Zählergebnis des Ladeintervallzählers 32 ist offenbar ein Maß für die Zeitspanne zwischen der Entladung des Bezugskondensators und seiner Aufladung auf den Schwellenwert des Verstärkers 28. Das Ausgangssignal des Schwellenwertverstärkers 28 geht ferner auf einen Eingang 53 eines UND-Gliedes 52 mit drei Eingängen, dessen zweiter Eingang über ein Negationsglied 54 vom Ausgang des NOR-Gliedes 46 gespeist wird. Wenn also das Ausgangssignal C des NOR-Gliedes 46 zu dem Bezugskondensator hoch geht, tritt am Eingang des UND-Gliedes 52 ein negatives Signal auf, das das UND-Glied sperrt und dessen Ausgangssignal F auf einem niedrigen Wert festhält. Dadurch wird die Erzeugung eines Ausgangssignals verhindert, wenn der Wert des Bezugskondensators 14 gemessen wird.
Der Parallelausgang des Speicherregisters 18 ist über die Leitungen 56 mit den Eingängen des Vergleichsgliedes 20 verbunden. Die übrigen Paralleleingänge 58 dieses Vergleichsgliedes werden von den Ausgängen des Ladeintervallzählers 32 beaufschlagt. Wenn die beiden Parallel-Signale übereinstimmen, gibt das Vergleichsglied 20 ein Steuersignal G auf den letzten Eingang des UND-Gliedes 52. Die Arbeitsweise des Vergleichsgliedes wird weiter unten näher beschrieben. Zur Entzerrung des Ausgangsimpulses F des UND-Gliedes 52 dient ein Impulsformer 60, der z. B. aus einem monostabilen Multivibrator besteht. Der Ausgang des Impulsformers 60 ist mit dem Eingang des digitalen Serien-Parallel-Umsetzers 22 verbunden. Zur Steuerung des Umsetzers 22 dienen die über das Kabel 40 zugeführten binären Ausgangssignale des Zählers 36. Infolgedessen ist die Fortschaltung des Umsetzers 22 mit derjenigen des Umsetzers 10 synchronisiert. Der Umsetzer 22 hat eine Mehrzahl von Ausgängen 62-1 bis 62-/V1 die je einem der Drucktastenschalter 8-1 bis S-N entsprechen. Wenn also der Umsetzer 10 einen bestimmten Drucktastenschalter 8 zur Kapazitätsmessung wählt wird der Umsetzer 22 mit dem entsprechenden Eingang des Codierers 21 verbunden. Letzterer liefert nach einem beliebigen gewünschten Alphabet verschlüsselte Impulse.
In Fig.2 sind verschiedene Betriebszustände entsprechend vier exemplarischen Stellungen des Umsetzers 10 dargestellt. Im dargestellten Intervall I wird die Zeitspanne gemessen, die zur Aufladung des Bezugskondensators 14 auf einen bestimmten Endwert erforderlich ist In Intervall II wird ein betätigter Drucktastenschaiter 8 abgetastet dessen Kapazität also geringer als diejenige des Bezugskondensators 14 ist In Interval! H! wird in gleicher Weise ein nichtbetätigter Drucktastenschalter 8 mit höherer Kapazität als der Bezugskondensator 14 abgetastet Intervall IV schließlich bezieht sich auf den Fall, daß die Kondensatorplatten eines Drucktastenschalters 8 kurzgeschlossen sind, weil das Dielektrikum durchgeschlagen ist oder die Platten sich berühren, wenn Luft als Dielektrikum dient Es wird sich hernach zeigen, daß ein solcher Kurzschluß den Betrieb- des Geräts nicht stören kann; dieser Zustand wird vielmehr als Drucktastenschalter mit hoher Kapazität gedeutet weist also auf eine nichtbetätigte Drucktaste hin.
Die Signale Λ bis G entsprechen den in F i g. 1 ebenso gekennzeichaeten Stellen. Wie erwähnt, geht eine vollständige Kapazitätsmessung in acht Taktimpulsen vor sich, die einem Zyklus des Ladeintervallzählers 32 entsprechen; Im Zeitpunkt ii beginnt der Ladeintervaflzähler einen Zyklus mit allen Ausgängen auf niedrigem Pegel; das Signal B am Ausgang des NOR-Gliedes 42 nimmt also einen hohen Wert an, wodurch das Signal A am Ausgang des Negationsgliedes 44 einen niedrigen Wert erhält und eine etwa auf dem Bezugskondensator 14 angesammelte Restladung abgeleitet wird. Das Auftreten einer solchen Restladung könnte einen Meßfehler verursachen. An der Hinterkante des zweiten Taktimpulses (2 schaltet der Ladeintervallzähler 32 weiter. Der Ausgang des Negationsgliedes 44 geht hoch und der Bezugskondensator 14 beginnt sich über den Ladewiderstand 16 aufzuladen. Wie Kurve A zeigt, lädt sich der Bezugskondensator bis zur Hinterkante des Taktimpulses k auf. Wenn die Schwellenspannung des Verstärkers 28 überschritten wird, was im vorliegenden Falle zwischen U und b der Fall ist, nimmt der Ausgang E des Verstärkers 28 einen hohen Wert an und bleibt während der fortgesetzten weiteren Aufladung des Bezugskondensators 14 auf diesem Wert. Die Zeit zwischen /t und «41/2 ist die Spanne, welche der Bezugskondensator zum Aufladen auf die Schwellenspannung des Verstärkers benötigt. Wie früher erwähnt ist die binäre Adressencodierung des Umsetzers so gewählt, daß der Bezugskondensator abgetastet wird, wenn alle Ausgänge des Schrittschaltzählers 36 auf niedrigem Pegel sind. Dieser Binärwert Null wird auf die Eingänge des NOR-Gliedes 46 gegeben, wodurch dessen Ausgangsspannung C im ganzen Bezugskondensatorintervall (t\ bis ig) auf hohem Pegel bleibt und ein entsprechendes Signal am Eingang 47 des UND-Gliedes 48 auftritt Im Zeitpunkt U1/2 geht der Eingang 51 des UND-Gliedes 48 auf einen niedrigen Wert weil am Eingang des Negationgsgliedes 50 ein positives Signal auftritt Die Hinterflanke des Eingangssignals D für das Register 18 bewirkt, daß dieses mit der vom Intervallzähler 32 gelieferten Binärzahl gefüllt wird. Als Antwort auf die Füllung des Registers 18 liefert das Vergleichsglied 20 während der Periode U1/2 bis is ein Koinzidenz-Signal G, das an der nächsten Hinterflanke des Taktimpulses fs endet. Es sei bemerkt daß das Ausgangssignal F des UND-Gliedes 52, das dem impulsformer 60 zugeführt wird, im ganzen Intervall I auf einem niedrigen Wert bleibt weil das einen hohen Wert aufweisende Signal C vom NOR-Glied 46 in dem Negationsglied 54 umgekehrt und dann auf einen Eingang des UND-Gliedes 52 gegeben wird. Dadurch kann während der Messung des Bezugskondensators 14 kein Ausgangssignal erzeugt werden.
Wie erwähnt tastet im Intervall II der Umsetzer 10 einen gedrückten Drucktastenschalter 8 ab, dessen Kapazität geringer als diejenige des Bezugskondensators 14 ist Zu Beginn des Intervalls II sind alle Binärausgänge des Ladeintervallzählers 32 auf niedrigem Niveau, so daß etwa in dem betreffenden Drucktastenschalter 8 angesammelte Ladungen abgeleitet werden. Im Zeitpunkt fio verschwindet das Entladesignal B, so daß sich der betreffende Kondensator 8 nunmehr über den Ladewiderstand 16 aufladen kann. Der Spannungsanstieg des Signals A im Intervall II ist erheblich schneller als im Intervall L weil die Kapazität des Kondensators 8 geringer als diejenige des Bezugskondensators 14 ist Wenn die an dem betreffenden Kondensator 8 Begende Spannung den Schwellenwert des Verstärkers 28 erreicht, was hier zwischen den
es Taktimpulsen t\\ und ta eintritt, gibt der Verstärker 28 eine positive Ausgangsspannung E ab, wodurch der Eingang des UND-Gliedes 52 hochgezogen wird. In diesem Zeitpunkt ist die vom Ladeintervallzähler 32
durchgezählte Zahl kleiner als die im Bezugsspeicherregister 18 stehende Zahl. Infolgedessen bleibt der Ausgang des Vergleichsgliedes 20 auf niedrigem Wert, so daß auch das Ausgangssignal Fdes UND-Gliedes 52 niedrig bleibt. Wenn aber die Zahl im Speicherregister 18 mit der vom Ladeintervallzähler angezeigten Zahl zusammenfällt, was hier im Zeitpunkt /12 eintritt, so geht das Ausgangssignal G des Vergleichsgliedes im Intervall fi2 bis i|] hoch. In diesem Intervall sind somit alle Eingänge des Ausgangs-UND-Gliedes 52 auf hohem Niveau und dieses erzeugt einen Ausgangsimpuls F, der auf den Impulsformer 60 gegeben und mittels des Umsetzers 22 dem entsprechenden Eingang des Codierers 21 zugeführt wird.
Intervall III illustriert die Abtastung eines nichtbetätigten Drucktastenschaltcrs 8, der also einen hohen Kapazitätswert zeigt. Im Zeitpunkt ta nimmt das Ausgangssignal B des NOR-Gliedes 42 einen hohen Wert an, wodurch der betreffende Schaltkondensator 8 in der Zeitspanne fi7 bis fts entladen wird. Anschließend wird der Schaltkondensator 8 über den Ladewiderstand 16 aufgeladen, wie Signal A zeigt. In diesem Falle ist der Spannungsanstieg wegen der großen Kapazität viel langsamer als die Ladegeschwindigkeit des Bezugskondensators 14 im Intervall I. Im Zeitpunkt /20 fallen der binäre Ausgangswert des Ladeintervallzählers 32 und der im Register 18 gespeicherte Binärwert zusammen. Demzufolge erzeugt das Vergleichsglied 20 während der Zeitspanne /20 bis /21 einen Ausgangsimpuls £ In dieser Zeitspanne ist das Ausgangssignal E des Schwellenwertverstärkers 28 niedrig, weil die Spannung am Drucktastenschalter 8 noch nicht den Schwellenwert des Verstärkers 28 erreicht hat. Kurz nach dem Taktimpuls fa ist die Ladespannung so weit angewachsen, daß sie den Schwellenwert des Verstärkers 28 erreicht, so daß Signal Feinen hohen Wert annimmt und ein entsprechendes Signal auf den Eingang 53 des UND-Gliedes 52 gelangt. Im Zeitpunkt J23 ist aber das Ausgangssignal G des Vergleichsgliedes 20 bereits wieder verschwunden. Somit findet im ganzen Intervall III keine Koinzidenz der Ausgangsimpulse des Vergleichsgliedes und des Verstärkers statt. Das Ausgangssignal Fdes UND-Gliedes 52 bleibt somit im ganzen Intervall III auf einem niedrigen Wert und der abgetastete Drucl· tastenschalter 8 wird als nichtbetätigter Schalter erkannt.
Intervall IV bezieht sich wie gesagt auf die Abtastung eines nichtbetätigten Drucktastenschalters 8, dessen r> Kondensatorplatten kurzgeschlossen sind. Als Antwort auf das Signal B vom NOR-Glied 42 im Zeitpunkt hr, entlädt das Negationsglied 44 den Schaltkondensator 8. Da aber die Kondensatorplatten desselben kurzgeschlossen sind, kann gar keine Restladung abgeleitet
ίο werden. Beim nächsten Taktimpuls /26 schreitet der Ladeintervallzähler 32 weiter und der Ausgang des Negationsgliedes 44 nimmt einen hohen Wert an, so daß der betreffende Schaltkondensator 8 über den Widerstand 16 aufgeladen werden kann. Die Spannung bleibt aber in der ganzen Ladeperiode niedrig, weil die Kondensatorplatten kurzgeschlossen sind. Infolgedessen verläuft die Kurve A horizontal. Der Spannungspegel an dem Schaltkondensator 8 kann also den Schwellenwert des Verstärkers 28 niemals erreichen und der Signalpegel am Eingang 53 des UND-Gliedes 52 bleibt stets niedrig. Wenn das Ausgangssignal des Ladeinter'allzählers 32 und die im Speicherregister 18 stehende Binärzahl übereinstimmen, gibt das Vergleichsglied 20 einen Ausgangsimpuls G auf den Eingang des UND-Gliedes 52, der vom Taktimpuls t& bis f29 reicht. Dieser Impuls hat aber keinen Einfluß, da der Eingang des Schwellenwertverstärkers 28 ständig auf niedrigem Pegel bleibt. Infolgedessen bleibt das Ausgangssignal F auf seinem niedrigen Wert. Somit wird ein kurzgeschlossener Drucktastenschalter als nichtbetätigter Schalter angesehen.
Da die beschriebene Schaltungsanordnung die Kapazität des Bezugskondensators 14 für jede vollständige Abtastung der Drucktastenschalter 8-1 bis 8-W mischt, wird das Speicherregister 18 ständig an etwaige Schwankungen der Betriebsspannung oder der Temperatur, sowie Alterungserscheinungen einzelner Bauteile angepaßt. Auch kompliziert die beschriebene Schaltungsanordnung etwaige Herstellungstoieranzen, soweit diese in vernünftigen Grenzen bleiben. Somit ergibt sich eine sehr zuverlässige Abtastung des Betriebszustandes aller Drucktastenschalter in weitgehender Unabhängigkeit von äußeren Bedingungen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters, dadurch gekennzeichnet, daß ein der jeweiligen Kapazität des Drucktastenschalters (8-1 bis S-N) entsprechendes Signal E in einem Komparator (52) mit einem Signal (GJl das der gemessenen Kapazität eines Bezugskondensators (14) entspricht, verglichen und aus dem Vergleichsergebnis ein das Vorzeichen der Abweichung angebendes Ausgangssignal (F) abgeleitet wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskondensator (14) und die kapazitiven Drucktastenkondensator (8-1 bis S-N) nacheinander abgetastet und mit einem Ladekreis (16) verbunden werden und daß eine Zeitmeßschaltung (12) die zur Aufladung der einzelnen Drucktastenschalter auf eine bestimmte Spannung benötigte Ladezeit mißt und mit der Ladezeit des Bezugskondensators (14) vergleicht.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung einen Schwellenwertverstärker (28) enthält, der bei Überschreitung einer bestimmten Ladespannung (A) an seinem Eingang ein Ausgangssignal (E) erzeugt, das im Komparator (52) mit dem Ausgangssignal (G) eines Speichers (18) für die zur Aufladung des Bezugskondensators (14) auf den gleichen Wert benötigte Zeit verglichen wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Programmwerk (24) zur fortschreitenden periodischen Abtastung des Bezugskondensators (14) und der kapazitiven Drucktastenschalter (8-1 bis S-N) mit einem von einem Taktpulsgeber (30) beaufschlagten Zähler (32) und einer von dem Zähler abhängigen Vorrichtung (36, 40, 26) zum abwechselnden Anschalten des Bezugskondensators und der kapazitiven Drucktastenschalter an die Meßschaltung (12), wenn jeweils der Zähler (32) seine Zählreihe durchlaufen hat.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte von dem Zähler (32) angegebene Zahl das Signal bildet, welches als Aufladezeit des Bezugskondensators (14) gespeichert wird.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Schaltmittel (46, 48, 50) zum Speichern der vom Zähler (32) angegebenen Zahl in dem Speicher (18) für die Ladezeit des Bezugskondensators, wenn das Ausgangssignal (E) des Schwellenwertverstärkers angibt, daß die vorgegebene Ladespannung des Bezugskondensators erreicht ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator aus einem UND-Glied (52) besteht, an dessen Eingänge das Ausgangssignal (E) des Schwellenwertverstärkers (28) und das Aujgangssignal (G) des Bezugsladezeitspeichers (18) angelegt werden, wobei das Ausgangssignal (F) des UND-Gliedes (52) bei Koinzidenz seiner beiden Eingangssignale einen ersten Wert und bei mangelnder Koinzidenz dieser Signale einen zweiten Wert abgibt, so daß diese beiden Werte des Ausgangssignals (F) die beiden möglichen Zustände des abgetasteten Drucktastenschalters (8-1 bis8-/v7darslellen.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (42, 44) zum Entladen des Bezugskondensators (14) bzw. des abgetasteten Drucktastenschalters vor dem Aufladen desselben.
DE2455434A 1973-11-29 1974-11-22 Schaltungsanordnung zur Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters Expired DE2455434C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/420,132 US3931610A (en) 1973-11-29 1973-11-29 Capacitive keyswitch sensor and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2455434A1 DE2455434A1 (de) 1975-06-05
DE2455434C2 true DE2455434C2 (de) 1982-06-09

Family

ID=23665213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2455434A Expired DE2455434C2 (de) 1973-11-29 1974-11-22 Schaltungsanordnung zur Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3931610A (de)
JP (1) JPS5751128B2 (de)
CA (1) CA1013819A (de)
DE (1) DE2455434C2 (de)
GB (1) GB1489630A (de)
IT (1) IT1025901B (de)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5223217A (en) * 1975-08-15 1977-02-22 Pentel Kk Information input unit
US4001676A (en) * 1975-08-27 1977-01-04 General Motors Corporation Solid-state threshold detector
US4163222A (en) * 1976-02-27 1979-07-31 Amkey, Incorporated Synchronous phase detected keyboard
US4157539A (en) * 1976-10-14 1979-06-05 The Singer Company Charge rate, capacitive switch system
US4145748A (en) * 1977-12-23 1979-03-20 General Electric Company Self-optimizing touch pad sensor circuit
US4166974A (en) * 1978-01-23 1979-09-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus and method for measuring capacitive energy
US4219875A (en) * 1978-05-05 1980-08-26 Honeywell Inc. Digital event input circuit for a computer based process control system
US4211915A (en) * 1978-12-04 1980-07-08 General Electric Company Keyboard verification system
US4305135A (en) * 1979-07-30 1981-12-08 International Business Machines Corp. Program controlled capacitive keyboard variable threshold sensing system
US4405917A (en) * 1981-04-28 1983-09-20 Honeywell Inc. Matrix screening and grounding arrangement and method
US4539554A (en) * 1982-10-18 1985-09-03 At&T Bell Laboratories Analog integrated circuit pressure sensor
US4595913A (en) * 1983-02-10 1986-06-17 Pie Associates Capacitor touch activated switching system
US4736191A (en) * 1985-08-02 1988-04-05 Karl E. Matzke Touch activated control method and apparatus
US4728932A (en) * 1986-07-25 1988-03-01 Honeywell Inc. Detector for capacitive sensing devices
US4728931A (en) * 1986-07-25 1988-03-01 Honeywell Inc. Charge redistribution capacitance detection apparatus
ES2021268B3 (es) * 1986-10-21 1991-11-01 Ibm Procedimiento para la regulacion digital del declive de flancos de las señales de salida de amplificadores de rendimiento de los chips semiconductores de ordenadores, con conexiones altamente integradas.
CA1332183C (en) * 1989-06-23 1994-09-27 Richard W. Henderson Capacitance probe assembly
US5880411A (en) 1992-06-08 1999-03-09 Synaptics, Incorporated Object position detector with edge motion feature and gesture recognition
US6239389B1 (en) 1992-06-08 2001-05-29 Synaptics, Inc. Object position detection system and method
US5889236A (en) * 1992-06-08 1999-03-30 Synaptics Incorporated Pressure sensitive scrollbar feature
DE69324067T2 (de) * 1992-06-08 1999-07-15 Synaptics Inc Objekt-Positionsdetektor
US5861583A (en) * 1992-06-08 1999-01-19 Synaptics, Incorporated Object position detector
US6380929B1 (en) 1996-09-20 2002-04-30 Synaptics, Incorporated Pen drawing computer input device
US5854625A (en) * 1996-11-06 1998-12-29 Synaptics, Incorporated Force sensing touchpad
US8327204B2 (en) * 2005-10-27 2012-12-04 Dft Microsystems, Inc. High-speed transceiver tester incorporating jitter injection
US7813297B2 (en) * 2006-07-14 2010-10-12 Dft Microsystems, Inc. High-speed signal testing system having oscilloscope functionality
US7681091B2 (en) 2006-07-14 2010-03-16 Dft Microsystems, Inc. Signal integrity measurement systems and methods using a predominantly digital time-base generator
CN101548167B (zh) * 2006-07-14 2012-11-07 Dft微系统公司 使用主要为数字的时基发生器的信号完整性测量系统和方法
US7917319B2 (en) * 2008-02-06 2011-03-29 Dft Microsystems Inc. Systems and methods for testing and diagnosing delay faults and for parametric testing in digital circuits
WO2014068360A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Piezo key sensing circuit and method for testing the piezo key sensing circuit
FR3002643B1 (fr) * 2013-02-26 2015-04-03 Continental Automotive France Procede de recherche de variation electrique d'un capteur capacitif de vehicule automobile
CN112583417B (zh) * 2019-09-30 2023-08-29 瑞昱半导体股份有限公司 用于扫描键盘电路的方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2963697A (en) * 1956-02-13 1960-12-06 Bendix Corp Code conversion system
US3577140A (en) * 1967-06-27 1971-05-04 Ibm Triple integrating ramp analog-to-digital converter
US3480857A (en) * 1967-12-27 1969-11-25 Ibm Digital method and apparatus for measuring small inductances and capacitances
US3653038A (en) * 1970-02-20 1972-03-28 United Bank Of Denver National Capacitive electric signal device and keyboard using said device
US3744026A (en) * 1970-06-10 1973-07-03 Identicon Corp Optical label scanning
US3671822A (en) * 1970-12-17 1972-06-20 Teletype Corp Variable capacitive apparatus
US3745536A (en) * 1971-03-01 1973-07-10 Burroughs Corp High speed serial scan and read-out of keyboards
US3761736A (en) * 1971-05-12 1973-09-25 Godwin Warren Engin Ltd Proximity switches
FR2142732B1 (de) * 1971-06-24 1975-02-07 Commissariat Energie Atomique
US3761805A (en) * 1971-06-24 1973-09-25 Western Electric Co Methods of and systems for measuring capacitance using a constant current charging technique
US3750113A (en) * 1971-11-12 1973-07-31 Becton Dickinson Co Capacitive keyboard
US3786497A (en) * 1972-07-31 1974-01-15 Ibm Matrix keyboard method and apparatus
JPS539542B2 (de) * 1972-09-21 1978-04-06

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5751128B2 (de) 1982-10-30
US3931610A (en) 1976-01-06
GB1489630A (en) 1977-10-26
IT1025901B (it) 1978-08-30
DE2455434A1 (de) 1975-06-05
CA1013819A (en) 1977-07-12
JPS5088934A (de) 1975-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2455434C2 (de) Schaltungsanordnung zur Feststellung des Zustandes eines kapazitiven Drucktastenschalters
DE2455433A1 (de) Schaltungsanordnung zur unterdrueckung von prellerscheinungen bei tastendruckschaltern
DE1905176B2 (de) Verfahren zur analog-digital-umsetzung mit verbesserter differentiallinearitaet der umsetzung und anordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE2421992C2 (de) Vorrichtung zum Voreinstellen eines elektrischen Impulszählers
DE2626899B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Genauigkeitsüberprüfung eines Analog-Digitalwandlers
DE2207789C3 (de) Schaltungsanordnung für die elektrische Messung der Kompression von Kolbenmotoren
DE3328540A1 (de) Vorrichtung zur messung der zeit zwischen zwei ereignissen
DE3026714C2 (de)
DE2148977A1 (de) Masskomparator
DE1766432B1 (de) Digitaler Spannungsmesser
DE2636189C3 (de) Schaltung zur Impulsabfrage der Tasten eines Tastenfeldes
DE3240891C2 (de) Zählschaltung zum Messen von Zeitintervallen
DE2729108C3 (de) Schaltungsanordnung zur Erkennung von Taktsignalen und zur Umwandlung in digitale Dauersignale
DE1548765C (de) Einrichtung zur statistischen Qualitätsprüfung einer Teilegesamt heit
DE1162427B (de) Selbsttaetige Pruefeinrichtung fuer Fernmeldeleitungen, insbesondere in Fernsprechvermittlungsanlagen, zur Erfassung der an einer grossen Zahl von Leitungen auftretendengleichartigen elektrischen Groessen
DE1962333C3 (de) AnaJog/DigitaJ-Umsetzer
DE2052753A1 (de) Analog/Digital Umsetzer
DE1265440C2 (de) Schaltung zur selbsttaetigen Bestimmung der Streubreite von Messwerten
AT397591B (de) Messgerät zur erfassung und anzeige verschiedener messwerte, insbesondere zur messwerterfassung in netzwerken von wählsystemen
DE3937912A1 (de) Abstandsmesseinrichtung
DE3102804C2 (de) Anordnung zur Erfassung der Anzahl von Betätigungen eines relativ zum Gerätekörper bewegten Betätigungsteils eines Gerätes
DE2803105C2 (de)
DE4037268C2 (de)
DE973221C (de) Einrichtung zur Erzeugung von Reihen abgezaehlter Waehlstromstoesse
DE2155585C (de) Fhpflopstufe

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: BLUMBACH, P., DIPL.-ING., 6200 WIESBADEN WESER, W., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT. KRAMER, R., DIPL.-ING.,8000 MUENCHEN ZWIRNER, G., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING., PAT.-ANW., 6200 WIESBADEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee