DE1549569A1 - Eingabevorrichtung fuer elektronische Geraete - Google Patents

Description

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Eingabevorrichtung far elektronische Geräte

Die Erfindunfe· betrifft eine kontaktlose Eingabe-Vorrichtung nach Art einer Tastatur zur manuellen Eingabe von Informationen in ein elektronisches Gerät. Bei bekannten Jäingabevorr ich tunken sind Jeder Taste zwei Kontaktpole zugeordnet, die sich als U¹OIge eines mechanischen Antriebes zwecks Erzeugung eines (impulsförmigen) elektrischen Signals galvanisch berühren. Derartige mit Kontakten veraehene Eingabevorriohtungen stellen erfahrungsgemäß anfällige Bauelemente dar, da infolge von Verschmutzungen und Korrosioneneigung Kontaktunsicherheiten auftreten, was den Einsatz von teueren Edelmetallen und besonderen selbstreinigenden Konstruktionen usw. erforderlich macht. Weitere Nachteile ergeben sich aus den Prellerseheinungen sowie aus der Ermattung der Federkräfte.

Ea sind auch kontaktlos· Eingabe vorrichtungen bekannt» die alt induktiven oder fotoelektrieohen Gebern au·gerüstet sind. Auch die·· Jingmbevorriohtunfen bedieneneich auenanmeio· eeohanieoh

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bewegter Teile.

So iut z. ß. eine Anordnung zur Codierung von „erten bekannt, bei der die stellung eines mechanischen Teiles unter Auenutzung des fotoelektrisohen Prinzips duron elektrische Signale verkörpert wird, indem eine drehbare Scheibe mit mehreren auf verschiedenen Durchmessern angeordneten öffnungen den Lichteinfall in mehrere Fotozellen steuert, so daß in einer bestimmten Stellung der Scheibe eine bestimmte Kombination elektrischer Impulse erzeugt wird. Bei einer Vorrichtung dieser Art (DBP 1 084 947) wird duroh Taetenbetätigun* «in· Seheibe gedreht, die mit konzentrisch sur Drehachse engeordneten Lichtdur ohleJstellen versehen ist, so daJ bei Drehung der Seheibe der Liohtstro· einer Lichtquelle iapulsweise auf eine lotoselle fällt. Bei einer anderen Vorriohtung werden durch Tasten magnetische Joohe betätigt, u» die induktive Kopplung matrix*öreif angeordneter Leiter zu verändern (DBP 1 030 Oil). Hurdle Steuerung τοη Aufiugen ist ferner ein kapasitiv wirkender kontaktloser Befehlsgeber bekanntgeworden, ^bti *·« ^duron

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berührung..eine Jrüokenachaltung durcn die £rd-

kapazität den kenscnen verstimmt wird (Siemens Zeitschrift, ükt. 1960» Heft 10, 8. 699). Derartige üeber benötigen zur bpeiaun^ der Brüokenschaltung einen Hf-üenerator und sind außerdem störanfällig.

iSu aind ferner aus der iiängenmeöteohnik Dehnungsineßotreifen bekannt geworden, die sich des Prinzips der einer längenänderung proportionalen Widerstandeiinderung bedienen. Auch gibt es auf Verformung infolge Druckänderung durch Urzeugung einer Urspannung ansprechende Elemente (Piezoelektrische Wandler) .

Ea ist ferner eine £in^aberorri«htung bekannt, bei der auf einer Platte paarweise Kontakte angebracht sind, die durch Berührung mit der Fingerspitze einen Stroofluß auslösen (Electronic Engine rintf, Mai 1962). dieser strom muß sehr gering sein, damit ihn die Bedienungsperson nicht empfindet. Andererseits bietet diese Vorrichtung keinen Schute gegen zufällige Berührung, da die Kontakte in einer Ebene mit der Montageflache angeordnet Bind.

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B tr Zweck der Erfindung besteht darin, die Mangel bekannter Eingabevorrichtungen zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eingabevorrichtung ohne bewegte Teile unter Verwendung bekannter mechanisch-elektrischer wandler zu schaffen.

Die Vorrichtung soii ohne zusätzlich· Mittel eine Umschlüßlung der eingegebenen Werte ermöglichen und hohe üignalpegel bei robuster Bauweise abgeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß den Eingabestellen elastisch verformbar· Wandler zugeordnet sind, die eine der Verformung proportionale elektrische Wirkung hervorrufen.

Zum Zweck der Oodi«run_f. befinden sich die Eingabtutellen an den Kreuzungepunkten einer aatrixförmigen Anordnung von über mehrere Eingäbest·Ilen reichenden Wandlern, wobei jedem .Van ILer ein· Aus-

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wer tun,j,fc5 einrichtung zugeordnet ist. Eine andere Anordnung zuia Zweok der Codierung besteht darin, daß eine Keinen- und/oder Parallelschaltung von Wandlern mehrere Eingabe stell en ejpwfaßt, wobei jedem Bit des Austiangsopdes eine derartige Reihen- und/oder Parallelschaltung zugeordnet ist«

Vorzugsweise werden als wandler JJehnungsmefl streifen verwendet.

Di· Wandler Bind vorzugsweise unterhalb einer mit Löchern versehenen Platte oder Haube angeordnet, ferner ist eine Aneohlagplatte zur Begrenzung der Verformung der iandler vorgesehen.

Vorteilhaft ist ee, die matrixförmige Anordnung sich kreuzender Dehnungemefletreifen mit eines Stützgerüst au unterlegen.

Zur Erhöhung der Sapfindliohkeit können mehrere Lagen von Behnungseeflstreifen übereinander angeordnet werten, £ij» vorteilhaft· Lösung besteht darin, dsJ einer Bingabestelle auf Dehnung und auf Stauchung beanspruonte Wandler cugeordnet sind und dsJ diese iiihmh «±t *wel festwiderstand^ ein·

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Jrückenaonalt un_o bilden.

Eine andere Loüuji₀ besteht darin, daß zwei uuf Jelinun_t; unu awei auf ^taucnun^ oeanapruchte „andler in einer jrücicenacnaltung angeordnet

Zur 2rkenn\w.& von jüntastfenlern iot es zweckmäßig, in den _Au3wertunoSvorricutun&en ichalttaittel zur Unterscheidung der einfaohen von der zwei- oder mehrfachen Änderung der elektrischen Wirkung des oder der Wandler vorzusehen. Der Wideratandsdraht der Dehnungsmeästreifen ist vorzugsweise aus der kaschierten Unterseite eines elastischen Basismaterial herausgearbeitet, insbesondere geätzt und auf der Oberseite ist die Bezeichnung der Bingabestelle aufgebracht. Sine andere Ausbildung des Dehnungsmeßstreifens besteht darin, daß der niderstandsdraht als dünne Johicht auf einea elastisohen Basismaterial nach einem der geläufigen Verfahren (Aufdampfen, Bedruoken, ohemieoh Abschneiden) aufgebracht iat. Ein· «eitere Auebildung des Dehnungsmeßstreifen· besteht darin, daß die Wideratandedrähte in ein

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^ Muster eingeschlossen sind oder dieses darstellen.

Die iärrinduno soll nucas.teilend an einem füiirungsbeispiel näher erläutert werden, la der zugehörigen üeicnuung zeigen*

J?i_f~. ti daa vereinfacute Prinzip der Eingabevorrichtung,;

fio. 2* eine besonders günstige Ausführungsform eines Dehnungsmeßstreifens,

Fig· 5i eine Eingabevorrichtung mit seilen- und spaltenweise angeordneten wandlern,

Pi?. 4i eine andere iaiordnun₀ der Wandler zur dualen Veraohlüülung der jiingabewerte,

^. 5ϊ die Anordnung der Wandler in einer ßrükkensohaltung.

Zum besseren Veretändnia der Ausfuhrungsbeispiele sollen Bunäohet einige prinzipielle Eigenschaften

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deu Dehnungsmeßstreifens erläutert werden. Dehnuii,;3iüeüatreifen bestehen aus dünnem "iderstandsdraiit, weloher mäanderfürmig angeordnet und in Papier oder lLuna ta tof folie eingebettet iat. Die otreifen werden unverrückbar mit den auf Dennung oder ütaucnung beanspruchten Objekten verbunden, so daß deren Formänderungen sich als proportionale ,/ideratandsänderungen auewirken. Relative Lan^enänderungen bis zu 1 fi aind in der Regel reversibel, während bei Änderungen von 1... 4 i· Hystereseer-Bcheinungen auftreten können. Dehnungsmeßstreifen haben den Vorteil kleiner Abmessung und Masse, 3ie aind demzufolge sehr träglieitearm und geeignet zur fehlerfreien Wandlung von Schwingungen bis zu 50 kHz. Unter Verwendung von Halbleitermaterialien sind bei Xrehnungsmefletr4fen Paktoren

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-—R bis zu K * 180 erreicht worden.

Die Fig. 1 aeigt in stark vereinfachter Fora die .virkungeweise der Eingabevorrichtung. Der Wider-3tandsdraht 1, der zwischen den Fixpunkten 2 g·-

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iut wird Doim ^in^eben einer Information mit de«, J^in^er oder durou ein von diesen; bewegtes J31emo.it, z. B. duron eine i'aate, gedehnt. Zur je.renzunj der Dennun_o dient eine Aussohlagplatte jie platte 5 ial mit ^oc-ern 6 versehen, durch welche die eine Eingabe bewirkende Bewegung hinduxoh^efüiirt wird. uie dehnungsproportionale Widerstandsänderung des tfiderstandadrahtes 1 wird über die Aneanlußleitunken 7 einer Auswertungavorriohtunß 8 zugeführt, ^ie Auawertungsvorriohtung enthält eine ßruokeneohaltun_ö, die durch die Widerstands änderung verstimmt wird, und Mittel zur Verstärkung der von der Brücke gelieferten Ströme. Die Temperaturabhä^igkeit des Wideratandadrahtea wird durch einen ebensolchen ia zweiten Brüoken- und damit durch einen temperatursymaetrischen

kompensiert.

Die Fi^. 2 a und2 b erläutern den Aufbau eines verwendbaren Dehnungsmeßstreifens, bei dem zur Erhöhung der wirksamen Länge dee flideretandedrahtee dieaer eaanderfoTaig gelegt iat. Bine besondere Auafünrung»for» eieht vor, dafl der fideretandedraht auf U9T ünteraeite eines tlutiulnn kaaoai«*ten BeJiteeaterials 9 in der beeonriebenen Form herauegeät·* ·*·γ *uf unkasonierte· eXaatiaohea ßaeieamterial n*oh ein·» der geläufigen

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Verirren (Aufdampfen, jedrucicen, cneai3oh Abschneiden) alu vorzugsweise dünne üoüioht aufgebracht ist. xiine zweite _Auafünrung8form benutzt ein in entuprecuender .leise gewebtes Muster, welches die „ideratandsdrähte einschließt. Zur Vergrößerung der Wiaersiandsänderung kann die Anordnung mehrschichtig ausgeführt werden. Di· *i&. 2 b zeigt wieder die vorzugsweise nichtleitende jinsohlagplatte 4 zur Begrenzung des J)ehnungshubes. Auf der Oberseite des jjasismaterialö 9 ist bei der Ausführung, die keine besondere laete vorsieht, die Bexeiohnung der BinsrnbeeteUe auf_eebr»Äht.

Die fig. 3 »«igt eine »uf obigen Prinzipien beruhende weiterfuhruag der Erfindung, indem •loh die Eingabe· te Ilen in form der Löoner 6 an lrei«ttn«epuek*a «i»·* a*t*ixt**ml&a Anordaun« von ttktr eenrere lia^beet.H«i reieneMea nuj^eeietreifen 1 eit *i**«***eAartüiteai den. DIt il·«· 5 «ttllt 41· fttmtplAt*· cer Tastatur oder iit Mauke ei*·* aee od. dgl. dar, in 4·» tit* 4it *im«a*e.^Uea

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Bei der jjedienun^ wird entweder mit dem finger direkt in die Löcher b hineingegriffen, und damit werden die darunter befindlichen, voneinander unabhängigen beweglichen, den Koordinaten zugeordneten elastischen Jeiinun^timeßetreifen gedehnt oder die jevve^ung ..ird über Stellmittel, insbesondere i'auten, auf die .Dehnungsmeßstreifen

übertragen.

Damit aich der hub eines jiehnungeaeaetreifene nioht als iStöreignal auf die benachbarten Dehnungsmeßstreifen auawirkt (wenn auch in geriaf·* Maße), sind die Spalten und Zeilen der Eingabesteilen durch ein nioht dargeetelltee Stützgerüst, das sich aue der Aneohlagplatte 4 (siehe Fig. 1) erhebt, voneinander «u trennen. An den AneohluSleitungen 7 der Ausgänge a,...*^ der Matrixanordnung β iod die Auewertuatfavorrichtungen 8 (Fig. 1) angeeehloeeen. Ia duroh die Fig. 3 darg«eteUteA Aiwrunrungebeiepiel wir« die in der Tabelle 1 »ueaeeengeetellte Utaoodierung der la 1 - «00 - η - Code (n « 12) eingegebenen Zeichen M, I, S, 1, 2, 5... 9 In «inen beteiligen Binärcode «ς···«., rorgemoi

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Tabelle 1»

^a6

M O O L L O O

N J J ι· 0 L O

0 O O L O O L

1 QLOLOO

2 O L· O O L O

3 OLOOOL

4 LOOLOO

5 LOOOLO

6 LOOOOL

7 0 0 0 L 0 0

8 0 0 0 0 L 0

9 0 0 0 0 0 L

WIt das Beispiel »«igt, iet ·· nioht notwendig, allen Koordinaten (Zeilen und Spalten) eine
AuewertungeYorriohtung susuordnen.

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Bei dem beschriebenen 6 - Bit - Code ist es erforderlich, eine Umsohlüßlung in den maacnineninternen Code vorzunehmen. Unter Vermeidung dieser zusätzlichen Umeohlüfllung zeigt fig. 4 eine Anordnung aur direkten Umcodierung mit Hilfe der Dehnungemeßstreifen in den 8, 4, 2, 1 - Code. Der 8, 4, 2, 1 - Code wird an den vier Mit 2³ - 2³', 2² - 2²\ 2¹ - 2¹'. 2° - 2°' bezeiohneten Auegangeleitungen abgegriffen. Die reohteokig dargestellten Sleaente 10, die innerhalb der Eingabe«teIlen gezeichnet sind, bedeuten die DehnungeaeBetreifen. Statt der hier zur Θ, 4, 2, 1 - Codierung angewendeten Reiheneohaltunken von Deonuögeeefetreifen sind ebenao ParmllelsohaltuAgen anwendbar.

Durch geeignete Auslegung der an die αübgängele it ungen 2³ - 2³', ... 2° - 2°' bsw, a₆..,a₁ angeeohloeeeoen Auewertangevorriehtungen ist ·· •agilon, in einfacher Weiee gleiohaeitigee IiA-geben »weier #d«r aehrerer zeiohen feetaueteilen, inde« dl· einfache von der «wei— bsw. aenrfeohen Wideretandeänd«Yung untereohieden wird.

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In dem falle, daß mehrere Lagen von Dehnungsmeßstreifen in gegeneinander unversohiebbarer Anordnung mit neutraler faser übereinander angeordnet sind und somit bei Eingabe die Dehnungsmeßstreifen unteiaohiedlioh Stauchung und Dehnung erfahren, läßt sich die in den beiden verschiedenen fällen entgegengesetzt gerichtete Widerstandsänderung zur Vergrößerung der Empfindlichkeit der Auswertung vor richtung heranziehen.

Die fig* 5 zeigt eine zur Veraneohamllohung dienende ärüoleneohaltung. Me BrüoJceneohaltung wird aus den beiden feetwideretlnden R₁ und R₂ und den beiden Dehnung e«eietr»lfen M₁ und M₂ gebildet. In 4er einen Irttokendiagonale befindet βloh die SpannoBfaqaelle 10 und in der anderen die AuagaageieitwAg 12 alt einem Teretarker Zur Brilelung einer beeonder· groSen stroaänderung an der Auegangeleiten« 12 elnd die Dehnunge-■eletrelfen M₁ and M₂ ** &** Äiß*»»··*·¹¹· ^d·^ art angeordnet» dal bei der Informationseingabe

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einer von ihnen auf Dehnung und der andere auf Stauchung beansprucht wird. Eine besonders empfindliche Auswertungsvorrichtung wird erhalten, indem alle vier Widerstände der Brücke aus entsprechend gegensinnig beanspruchten Dehnungsmeßstreifen bestehen.

Statt der Dehnungsmeßstreifen können zur Wandlung der beim Eingabevorgang auftretenden elastischen Verformung, gegenüber den gezeigten Ausführungsbeispielen abgeänderter Konstruktion und Auswertung vorrichtung, auch piezoelektrische Wandler benutzt werden.

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Claims (1)

1. Patentanspruch» :

   1. Eingabevorrichtung naoh *.rt einer Tastatur für elektronische Geräte,dadurch gekenn·* zeichnet, daß den JSingabestellen elaetisoh verforabare Wandler zugeordnet Bind, die eine der Verformung proportionale elektrisch· Wirkung hervorrufen.

   2. Eingabevorrichtung naoh Anspruch 1, daaaroh gekennzeichnet, dme sich die Eingabe·teIlen an Kreusuiige punkten einer aatrixföraigen Anordnung Ton über aehrere Eingabe»teIlen reichenden Wandlern befinden, und daJ den Spalten und/oder Zeilen Auswertungevorriohtungen (8) siieeordnet sind.

   3. Äingmeerorriehtung naoh Anspruch 1, daiexoh gekeanseiohnet· daJ eine Reihen- und/oder Paralleleehaltunc von Wandlern mhx·*· lia^aeeetellam erfeJt, wobei Jede* Bit des Aaaeangeoodee eine derartige Reihen- oder Parallel« eohaltung «ugeordnet let.

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   4. Eingabevorrichtung nach Anepruon 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß ale handler Dehnungsmeßstreifen verwendet werden.

   5. Eingabevorrichtung nach Anepruon 2 oder >_f daduroh gekennzeichnet, deJ die Wendler unterhalb einer mit Löchern (6) Tereehenen Platt· (5) oder Haube angeordnet eind und dej »tür Begrenzung der Verformung d#s Wandlere, inebesondere zur ßegrenaung &&£ Bennung tine« Defanungemefletreifen«, ein« _Ä. johla^platte (4) vorgeeehen ist.

   6. lingÄberorriehtue« um Anepr·»* 2, d«4«r«M gekennmeiohmet, AU Λί· Mtrlxfftni«· i*-

   davon «la at«t«fer«et unterlegt ist

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   Dehnungsmeßstreifen übereinander angeordnet sind.

   9. Eingabevorrichtung nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, daß einer üingabestelle auf Dehnung und auf Stauchung beanspruchte wandler zugeordnet und diese zusammen mit zwei festwiderständen in einer Brückensohaltung verbunden sind.

   10. Eingabevorrichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf Dehnung und zwei auf Stauchung beansprucnte Wandler in einer BrUokensohaltung angeordnet sind.

   11. Eingabevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß in den Auswertung avorriohtungen (8) Schaltmittel zur Unterscheidung der einJohen von der zwei- oder mehrfachen Änderung der elektrischen Wirkung des oder der Wandler vorhanden sind.

   12. Eingabevorrichtung nach Anepruoh 3, dadurch gekeanseionnat, dafi der #iderständedraht (1) des Oehnungsaefletreifene aus der kaschierten

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   UnterBeite eines elastischen Basismaterial (9) herausgearbeitet, insbesondere geätzt ist und auf der Oberseite des Basismaterial (9) die Bezeichnung der Eingabestelle aufgebracht ist.

   13. Ein_üabevorrichtui€ nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandedraht (1) des Dehnungsmeßstreifens auf einem elastischen 3asiGmaterial (9) als dünne Schicht aufgebracht

   ist.

   14. Eingabevorrichtung nach Anspruch 3, daduroh gekennaeichnet, dafi die wideretandedrähte (1) eines Dehnungemeßeiareifeiis in ein gewebtes Master eingesohlo·»·» sind oder dieses darstellen.

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