DE2534660B2 - Kapazitive tastatur - Google Patents
Kapazitive tastaturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine kapazitive Tastatur, Welche die Kapazitätsänderung ausnutzt, die durch
die Berührung einer ausgewählten Taste mit der Hand der Bedienungsperson hervorgerufen wird.
Der große Vorteil kapazitiver Tastaturen liegt darin, daß sie auf jegliche bewegte Teile verzichten könten
und daß daher ihre Zuverlässigkeit sehr groß ist.
Durch Berührung steuerbare Anzeigegeräte wurden in Datenverarbeitungseinrichtungen eingesetzt, bei
denen eine Bedienungsperson mit einer Datenverarbeitungsanlage in Datenaustausch-Beziehung treten
muß.
Es sind mit Kathodenstrahlröhren bestückte Anzeigegeräte bekanntgeworden, in denen drahtförmige
Fühler auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre befestigt sind. Jeder dieser drahtförmigen Fühler ist mit
einer Wechselspannungsquelle verbunden, der ein Detektorkreis zugeordnet ist. Der Detektorkreis ist
empfindlich für die Körperkapazität einer Bedie-
660 nungsperson, die einen der Drähte berührt, und erzeugt ein Signal, welches die tatsächlich angezeigten
Daten steuert. Die britischen Patentschriften 12 88 925 und 13 11 713 beschreiben dtrartige Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräte.
Kathodenstrahlröhren erfordern zu ihrem Betrieb einen erheblichen Aufwand an elektronischen Vorrichtungen,
die wie die Röhren selbst relativ alterungsanfällig und insbesondere sehr voluminös sind.
Diese Nachteile sollen mit der vorliegenden Erfindung überwunden werden.
Die Erfindung betrifft daher eine kapazitive Tastatur, die durch Berührung wenigstens einer Taste
durch eine Bedienungsperson betätigt werden kann, und die gekennzeichnet ist durch ein an eine Wechselspannung
liefernde Stromversorgung angeschlossenes Gasenfiadungs-Panei, durch wenigstens eine
elektrisch leitende Taste, welche Taste im elektrischen Streufeld des Gasentladungs-Panels angeordnet
ist, und durch eine mit der Taste verbundene, zum Abtasten von Wechselspannungsschwankungen
aufgelegte Schaltung.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung läßt sich den Unteransprüchen entnehmen.
Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen
erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine durch Berührung zu betätigende kapazitive
Tastatur,
Fig. 2 und 3 Signalspannungen, die bei unberührter bzw. berührter Taste auftreten,
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild eines einer Taste zugeordneten
Detektorkreises,
F i g. 5 bei Betrieb der Schaltung gemäß F i g. 4 auftretende Spannungen,
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines mittels Berührung steuerbaren Anzeigegerätes.
F i g. 1 zeig', eine durch Berührung betriebene kapazitive
Tastatur, in welcher die vorliegende Erfindung verwirklicht ist. Die Figur zeigt ein Gasentladungs-Panel
1, das hier nur kurz beschrieben werden soll, da eine detaillierte Beschreibung der Konstruktion
eines derartigen Gasentladungs-Panels in der britischen Patentschrift 12 58 219 enthalten ist.
Das Gasentladungs-Panel 1 besteht aus einer vorderen Glasplatte 2 und einer hinteren Glasplatte 3,
die im Abstand voneinander angeordnet sind, und deren Ränder miteinander verbunden sind, so daß
ein allseits versiegelter Hohlraum entsteht. Durch den versiegelten Hohlraum erstrecken sich eine Anzahl
von horizontalen Leitern 4 und vertikalen Leitern S, die im Abstand voneinander angeordnet sind. Der
Hohlraum innerhalb dieses Gasentladungs-Panels ist mit einem ionisierbaren Gas gefüllt. Die Bereiche
in der Nachbarschaft der sich wie Koordinaten schneidenden horizontalen und vertikalen Leiter 4
und 5 definieren Gasentladungs-Strecken, die im folgenden kurz als Gaszellen bezeichnet werden. Eine
Gaszelle wird gezündet und zum Aufleuchten gebracht mittels einer Schreiboperation, bei welcher
jeweils die halbe Auswahlspannung an die entsprechenden horizontalen und vertikalen Leiter angelegt
wird, um über die Gaszelle eine Potentialdifferenz entstehen zu lassen, die die Zündspannung der Zelle
überschreitet. Eine einmal gezündete Gaszelle wird durch eine periodische Haltespannung in diesem Zustand
gehalten, welche Haltespannung kontinuierlich an alle horizontalen und vertikalen Leiter angelegt
3 / 4
,Λ. Eine gezündete Gaszelle wird gelöscht durch eine ohmigen Widerstand dar. Das am Spannungsteiler-Löschoperation,
bei welcher das Potential über der abgriff auftretende reduzierte Signal wird durch eine
Zelle zum Verschwinden gebracht wird. Diode 12 gleichgerichtet und durch einen Kondensa-Durch
selektive Schreiboperation kann Informa- tor 13 geglättet, um die von der 30-kHz-Haltespantion
auf dem Gasentladungs-Panel sichtbar gemacht 5 nung herrührende Welligkeit, die der Rechteckwelle
werden in der Form von Zeichen, Symbolen, Linien der Signalspannung überlagert ist, zu eliminieren,
u. del· I" der britischen Patentschrift 13 17 663 ist Die geglättete Signalgleichspannung wird dann dem
eine'detaillierte Beschreibung der Betriebsweise eines negativen Eingang eines Diflerentialverstärkers 14
Gasentladungs-Panels enthalten. zugeführt.
Auf der Oberfläche der vorderen Glasplatte 2 ist io Wenn die Taste 7 nicht berührt ist, ergibt die in
eine Folie 6 aus Glas oder einem ähnlichen transpa- F i g. 2 dargestellte Signalspannung ein gleichgerich-
renten Isoliermaterial angeordnet. Auf der Ober- tetes Signal Vsie von angenähert 4,8 Volt am Ein-
fläche der Folie 6 ist ein Film aus leitendem Material gang des Differentialverstärkers 14. Wenn die Taste 7
in der Form von Tasten 7, Kontakten 8 und Verbin- berührt wird (Fig. 3), fällt diese Spannung zu einem
dungsleitungen 9 niedergeschlagen. Der leitende Film 15 gleichgerichteten Signal von VsigT von angenähert
ist vorzugsweise transparent, und es hat sich gezeigt, 2,4 Volt, wie in Fi g. 5 gezeigt.
daß eine aufgedampfte Goldschicht den beabsichtie- Dem positiven Eingang des Differentialverstärkers
ten Zweck erfüllt. Zur Vermeidung des Verschleißes 14 wird ein Referenzsignal K1, zugeführt, das von
der leitenden Tasten 7 ist die Folie 6 mit dem leiten- einer Spannungsquelle τ V über einen veränderbaren
den Film in Kontakt mit der Glasplatte 2 angeordnet. 20 Spannugnsteiler mit den Widerständen 15 und 16 ab-
Eine alternative Anordnung besteht darin, daß ein genommen wird und auf etwa 3,6 Volt eingestellt
leitender Film direkt auf der äußeren Oberfläche der werden kann, d. h. zwischen den Signalen l·',,, und
vorderen Glasplatte 2 niedergeschlagen wird, um die l',,^, wie in F i g. 5 gezeigt.
Tasten, die Kontakte sowie die Verbindunesleituncen Ein Lastwiderstand 17 ist zwischen dem Ausgangszu
bilden, und daß eine Schutzschicht aus~Glas oder 25 anschluß des Differentialverstärkers 14 und einer
einem anderen transparenten Isoliermaterial darauf Spanungsquelle + V eingeschaltet. Wenn das gleichniedergeschlagen
wird, um den leitenden Film zu cerichtete Signal Vfil!, das der unberührten Taste entschützen.
spricht, vorliegt, wird es durch den Verstarker 14 m-Während
des Betriebs des Gasentladungs-Panels 1 vertiert und erzeugt an dessen Ausgang eine niedrige
wird kontinuierlich eine periodische Haltcspannung 30 Spannung. Das gleichgerichtete Signal Vsis,T schallet
•in alle Horizontalleiter 4 sowie an alle Vertikal- hingegen die Ausgangsstufe des Verstärkers 14 ab
leiter 5 angelegt. Diese periodische Haltespannung und erzeugt eine hohe Spannung an seinem Ausgang,
hat tvpischerweise Rechteckwellenform mit einer Diese Ausgangspotcntiale können von konventionel-Pulsrepetitionsfrequenz
von 30 kHz. Bei diesem len logischen Schaltungen verarbeitet werden.
Wechselspannungsbetrieb des Gasentladungs-Panels 1 35 Bei Verwendung eines bekannten Difierentialverentsteht
ein externes Streufeld, in welchem sich auch stärkers haben sich folgende Werte fur die Schaltdie
Tasten 7 befinden. Demzufolge nehmen die elemente des Detektorkreises gemäß Fig. 4 als vor-Tasten
7 eine Signalspannung auf, die den Kontak- teilhaft erwiesen: ten 8 zugeführt wird.
Die von den Tasten 7 aufgenommene Signalspan- 40 Widerstände 10,11 1 ΜΩ
nung ist für eine gegebene Tastengröße über das Widerstand 15 200 Ω
canze Gasentladungs-Panel 1 konstant und ist der 5kQ
Fläche der Taste proportional. Diese Signalspannung VN verstand 10 ^ -
ist im wesentlichen unabhängig davon, ob die indivi- Widerstand 17 -■' Kli
duellen Gaszellen gezündet haben oder nicht. Bei der 45 Kondensator 13 10 nF
Bestimmung der Fläche der einzelnen Tasten wird _yy
5 Volt
je nach ihrer Lage dafür gesorgt, daß alle Tasten 7
eine gleich große Signalspannung aufnehmen können, . . die .ypischerweise eine Amplitude von 20VoIt hat. Es hat sich gezeigt, daß d.e hier beschriebene
Fi e'» zeigt die Wellenform der aufgenommenen 50 Tastatur gegen Rauschen sehr unempfindlich ist aa
Signalspannung. Wenn die Bedienungsperson eine die Signalspanung an den Tasten hoch ist.und^ desTaste
7 berührt, fällt die Amplitude der von der halb ein empfindlicher Verstarker nicht erfordere
Taste aufgenommenen Signalspannuhg auf einen ist. Auch haben externe elektrische E.nflusse und
Wert von weniger als 50·/. (Fig. 3) der Ursprung- Netzbrummen durch den Korper der Bedienung!,
liehen Signalspannung im unberührten Zustand der 55 person nui geringen Einnuß.
Taste. Dieser Spannungsabfall beruht auf der kapa- F i g. 6 zeigt ein durch Berührung betriebenes Gas
zitiven Belastung der Taste durch den Körper der entladungs-Panel, in ^m die vorliegende Erfir dung
Bedienungsperson ^r Anwendung gelangt. Die F.gur ist in Blocktorm,
Die Signalspannung wird durch einen Detektor- und für Einzelheiten der Arbeits-.« e.ne^ Gas-
kreis, der mit den Kontakten 8 verbunden ist, abge- 60 entladungs-Panels wird auf d.e be«. " <™hnJ;
tastet. Der Detektorkreis erzeugt ein binäres Signal, britische Patentschrift 13 17 66? /"^7 Jic
las zur Steuerung der von dem Gasentladungs-Panel F i g. 6 hat das Gasentladungs-Panel IT teη Λ*, .e
dargestellten Information benutzt werden kann. das bereits mit Bezug auf FigJ ^"eKn 7°r
Ein geeigneter Detektorkreis ist in der Fig. 4 dar- den ist. Jede Taste 7 ,st m.ι ei e D ektoisJi. ung
gestellt Die Taste 7 ist mit einem Kontakt 8 verbun- 65 gemäß Fig. 4 verbunden, d.e hier durch de. Block
de der die Signalspannung an einen Widerstand 10 18 dargestellt ist. Die binaren Ausgangss.gna e des
Te et. Die Widerstände 10 und 11 bilden einen Span- Detektors 18 werden e.ner konventionellen Kodier
min^teiler und stellen für die Taste 7 einen hod- schaltung 19 zugeführt, die auf N Ausgangsle.tungen
20 einen /V-Bit-Code erzeugt, der eine eindeutige Zuordnung der Tastenposition gestattet.
Die N Ausgangsleitungen 20 sind mit dem Eingang einer Datenverarbeitungseinheit 21 verbunden,
die ihrerseits an einen Datenvorrat 22 angeschlossen ist. Die Datenverarbeitungseinheit 21 liefert Steuersignale
an ein Steuerwerk 23, das für die Steuerung der Schreib- und Leseoperationen und der Haltcspannung
verantwortlich ist. Das Steuerwerk 23 steuert demgemäß eine Horizontal-Auswahlschaltung
24 und eine Vertikal-Auswahlschaltung 25. Über die Auswahlschaltungen 24 und 25 werden die einzelnen
Gaszellen des Gasentladungs-Panels 1 selektiv eingeschaltet.
Jede der Tasten 7 ist transparent und liegt über einer Anzeigeposition des Gasentladungs-Pancls 1 in
welcher Daten aus dem Datenvorrat 22 unter der Steuerung der Datenverarbeitungseinheit 21 dargestellt
werden können. Ein Anzeigeposition auf dem Gasentladungs-Panel 1 kann daher sowohl eine Informations-Position
als auch eine Befchls-Position ίο sein, wobei die letztere Möglichkeit gestattet, die gesamte
zur Darstellung gelangende Information durch die Auswahl der Tasten zu bestimmen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Kapazitive Tastatur, die durch Berührung wenigstens einer Taste durch eine Bedienungsperson
betätigt werden kann, gekennzeichnet durch ein an eine Wechselspannung liefernde Stromversorgung angeschlossenes Gasentladungs-Panel
(1), durch wenigstens eine elektrisch leitende Taste (7), welche Taste (7) im elektrischen Streufeld des Gasentladungs-Panels
(1) angeordnet ist, und durch eine mit der Taste (7) verbundene, zum Abtasten von Wechselspannungsschwankungen
ausgelegte Schaltung (18, Fig. 4).
2. Tastatur nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß die leitende Tiste (7) aus einer metallischen Schicht besteht, die auf einem transparenten
Isolator angeordnet ist.
3. Tastatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Isolator auf einer
Oberfläche des Gasentladungs-Panels (1) angeordnet ist.
4. Tastatur nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht auf
einer Oberfläche des Gasentladungs-Panels angeordnet ist.
5. Tastatur mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Taste (7)
eine auf einer Oberfläche des Gasentladungs-Panels (1) angeordnete metallische Schicht umfaßt.
6. Tastatur nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische
Schicht transparent ist.
7. Tastatur mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung
(18, Fig. 4) wenigstens einen mit einer Taste (7) verbundenen Differentialverstärker (14) aufweist.
8. Tastatur mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Tasten (7)
über einem Anzeigebereich des Gasentladungs-Panels (1) angeordnet ist.
45
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB4254174 | 1974-10-01 | ||
| GB4254174A GB1435265A (en) | 1974-10-01 | 1974-10-01 | Touch keyboard |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2534660A1 DE2534660A1 (de) | 1976-04-15 |
| DE2534660B2 true DE2534660B2 (de) | 1976-10-21 |
| DE2534660C3 DE2534660C3 (de) | 1977-05-26 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0518836A1 (de) * | 1991-06-06 | 1992-12-16 | GOVERNMENT OF THE UNITED STATES OF AMERICA as represented by THE ADMINISTRATOR OF THE NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADM. | Kapazitiver Annäherungsschalter mit gespeister Abschirmung |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0518836A1 (de) * | 1991-06-06 | 1992-12-16 | GOVERNMENT OF THE UNITED STATES OF AMERICA as represented by THE ADMINISTRATOR OF THE NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADM. | Kapazitiver Annäherungsschalter mit gespeister Abschirmung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE400393B (sv) | 1978-03-20 |
| DE2534660A1 (de) | 1976-04-15 |
| JPS5158823A (de) | 1976-05-22 |
| AU8538175A (en) | 1977-04-07 |
| CH589891A5 (de) | 1977-07-29 |
| AT356939B (de) | 1980-06-10 |
| ZA755382B (en) | 1977-04-27 |
| FR2287066A1 (fr) | 1976-04-30 |
| US3971013A (en) | 1976-07-20 |
| DD122148A5 (de) | 1976-09-12 |
| JPS5518933B2 (de) | 1980-05-22 |
| FR2287066B1 (de) | 1978-12-01 |
| GB1435265A (en) | 1976-05-12 |
| SE7510750L (sv) | 1976-04-02 |
| IT1042378B (it) | 1980-01-30 |
| ATA641175A (de) | 1979-10-15 |
| NL7510742A (nl) | 1976-04-05 |
| BE832471A (fr) | 1975-12-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |