DE3633563A1 - Matrix-tastatur - Google Patents
Matrix-tastaturInfo
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- 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
- H03M11/003—Phantom keys detection and prevention
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Input From Keyboards Or The Like (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Matrix-Tastatur mit mehreren
sich kreuzenden Zeilen- und Spaltenleitungen, an deren
Kreuzungen Schaltkontaktstellen ausgebildet sind, denen
als Entkopplungselemente ohmsche Vorschaltwiderstände in
Reihe geschaltet sind, wobei die Zeilenleitungen zyklisch
mit einer Eingangsspannung angesteuert sind und die
Ausgangsspannungen der Spaltenleitungen abgetastet sind.
Bei Matrix-Tastaturen besteht das Problem, daß dann, wenn
drei oder mehr Schaltkontakte gleichzeitig geschlossen
sind, an einer vierten oder weiteren Kreuzungsstellen
Phantomspannungen auftreten, die die Betätigung einer
Taste vortäuschen. Außerdem soll bei solchen
Matrix-Tastaturen die sogenannte "N-key-rollover"
Eigenschaft erreicht sein. Dies bedeutet, daß immer die
jeweils zuletzt betätigte Schaltkontaktstelle als
betätigt erkannt wird, unabhängig davon, ob zuvor
betätigte Schaltkontaktstellen noch betätigt sind.
Eine Matrix-Tastatur der eingangs genannten Art ist in
der DE-OS 34 29 309 beschrieben. Als Entkopplungselemente
sind nicht Dioden, sondern Widerstände vorgesehen. Diese
haben den Vorteil, daß sie sich auf die Kunststoffolie,
aus der die Tastatur hergestellt ist und auf die
Leitungen aufgedruckt sind, aufdrucken lassen. Um hier
Phantomspannungen zu vermeiden, sind die
Vorschaltwiderstände mit einem Punkt vergleichsweise
niedriger Impedanz verbunden. Sie liegen hierfür an
Operationsverstärkern. Für jede Spalten- bzw.
Zeilenleitung ist dabei ein eigener Operationsverstärker
nötig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Matrix-Tastatur der
eingangs genannten vorzuschlagen, bei der beim Schließen
mehrere Kontaktstellen Phantomspannungen an nicht
betätigten Kontaktstellen vermieden sind und die hierzu
nötigen Schaltelemente in Drucktechnik auf den Folien der
Matrix-Tastatur aufbringbar sind.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer
Matrix-Tastatur der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß jede Spaltenleitung über einen ohmschen
Ableitwiderstand an Masse geschaltet ist, so daß die
Vorschaltwiderstände der geschlossenen
Schaltkontaktstellen einer Spaltenleitung und der nicht
angesteuerten Zeilenleitungen dem Ableitwiderstand
elektrisch parallelliegen und in Reihe zu dieser
Parallelschaltung der Vorschaltwiderstand der
geschlossenen Schaltkontaktstelle dieser Spaltenleitung
und der angesteuerten Zeilenleitung liegt.
Die Ableitwiderstände lassen sich ebenso wie die
Vorschaltwiderstände auf die Folien der Matrix-Tastatur
aufdrucken. Operationsverstärker erübrigen sich dabei.
Der Ableitwiderstand und die Vorschaltwiderstände der
geschlossenen Schaltkontaktstellen jeder Spaltenleitung
bilden dabei Spannungsteiler zwischen der jeweiligen
Spaltenleitung und den Zeilenleitungen, wobei die
Spaltenleitung im Abgriff des Spannungsteilers liegt. Der
Wert der Ausgangsspannung ist - abgesehen von den
Widerstandswerten - von der Anzahl der an dieser
Spaltenleitung liegenden geschlossenen
Schaltkontaktstellen abhängig. Eine zu Phantomspannungen
führende Rückwirkung auf nicht geschlossene
Schaltkontaktstellen ist durch die Ableitwiderstände
vermieden. Jedes Schließen einer Schaltkontaktstelle kann
auch dann, wenn andere Kontaktstellen noch geschlossen
sind, richtig ausgewertet werden.
Die Zeilenleitungen und Spaltenleitungen können ebenso
wie Masse und Eingangsspannung entsprechend vertauscht
werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels. Die Figur zeigt einen
Ausschnitt einer Matrix-Tastatur schematisch.
In der Zeichnung sind Zeilenleitungen (Z 1, Z 2, Z 3 ) und diese
kreuzende Spaltenleitungen (S 1, S 2, S 3) vorgesehen. In den
Kreuzungen zwischen der Zeilenleitung (Z 1) und den
Spaltenleitungen (S 1, S 2, S 3) sind Schaltkontaktstellen
(K 11, K 12, K 13) vorgesehen. Entsprechend sind zwischen den
Kreuzungen der Zeilenleitungen (Z 2 bzw. Z 3) und den
Spaltenleitungen (S 1, S 2, S 3) Schaltkontaktstellen
(K 21, K 22, K 23 bzw. K 31, K 32, K 33) ausgebildet. Jeder
Schaltkontaktstelle ist ein ohmscher
Vorschaltwiderstand (R 1) in Reihe geschaltet.
Jede Spaltenleitung S 1, S 2, S 3) ist durch einen ohmschen,
gegen Masse liegenden Ableitwiderstand (R 2) abgeschlossen.
Die Widerstandswerte der Widerstände (R 1, R 2 ) sind
vorzugsweise gleich und liegen im kOhm-Bereich.
Die Tastatur ist als Folientastatur ausgebildet, wobei
die Zeilenleitungen und die Spaltenleitungen auf eine
oder zwei Folien der Folienschaltung aufgedruckt sind.
Auf die Folien sind auch die Vorschaltwiderstände (R 1) und
die Ableitwiderstände (R 2) aufgedruckt.
Alle Zeilenleitungen (Z 1, Z 2, Z 3) sind an eine nicht näher
dargestellte Steuerschaltung angeschlossen, die zyklisch
eine Eingangsspannung bzw. einen Eingangsspannungsimpuls
an jeweils eine Zeilenleitung legt. Die jeweils nicht
angesteuerten Zeilenleitungen liegen im Beispielsfall an
Masse. Die an den Spaltenleitungen (S 1, S 2, S 3) anliegenden
Ausgangsspannungen werden mittels eines Demultiplexers (D)
und eines einzigen Komparators (V) abgetastet. Die
Spaltenleitungen (S 1, S 2, S 3) sind mit dem Demultiplexer
verbunden. Dieser schaltet nacheinander jede
Spaltenleitung (S 1, S 2, S 3) auf eine einzige Sammelleitung,
an die der Komparator (V) geschaltet ist. Dieser erkennt
bis zu einem definierten Pegel die geteilte Spannung auf
der jeweiligen Spaltenleitung als einen geschlossenen
Schaltkontakt. Am Ausgang des Komparators steht dann der
entsprechende logische Pegel an. Eine nicht näher
dargestellte Auswerteschaltung erfaßt den Schaltzustand
der Schaltkontaktstellen und wertet diesen zur weiteren
Steuerung der mit der Tastatur verbundenen Einrichtung,
wie beispielsweise einer Datenverarbeitungsanlage oder
einer elektronischen Schreibmaschine, aus.
Im in der Figur dargestellten Schaltungsbeispiel ist für
die weitere Beschreibung davon ausgegangen, daß die
Schaltkontaktstellen (K 11, K 12 und K 21) geschlossen sind.
Die übrigen Schaltkontaktstellen sind offen.
Zur Beschreibung der Funktionsweise wird im folgenden bei
dem dargestellten Schaltzustand der Schaltkontaktstellen
davon ausgegangen, daß zunächst an der Zeilenleitung (Z 1)
die Eingangsspannung (UB) liegt und die weiteren
Zeilenleitungen (Z 2, Z 3) an Masse liegen. Anschließend wird
der nächstfolgende Zustand erläutert, in dem die
Zeilenleitung (Z 2) an der Eingangsspannung (UB) und die
übrigen Zeilenleitungen (Z 1, Z 3) an Masse liegen. Weiter
ist davon ausgegangen, daß die Widerstandswerte der
Vorschaltwiderstände (R 1) und der Ableitwiderstände (R 2)
gleich sind und den Wert (R) haben.
Liegt an der Zeilenleitung (Z 1) die Eingangsspannung (UB),
dann bilden der Ableitwiderstand (R 2) der Spaltenleitung
(S 1) und die Vorschaltwiderstände (R 1) der
Schaltkontaktstellen (K 11, K 22) einen Spannungsteiler,
wobei der Vorschaltwiderstand (R 1) des Schaltkontakts (K 21)
dem Ableitwiderstand (R 2) elektrisch parallelliegt und der
Vorschaltwiderstand (R 1) der Schaltkontaktstelle (K 11) in
Reihe zu dieser Parallelschaltung liegt. An der
Spaltenleitung (S 1) stellt sich die Ausgangsspannung (UA 1)
von UB/3 ein. Der Vorschaltwiderstand (R 1) der
Schaltkontaktstelle (K 12) bildet mit dem
Ableitwiderstand (R 2) der Spaltenleitung (S 2) ebenfalls
einen Spannungsteiler, wobei die Ausgangsspannung (UA 2) an
der Spaltenleitung (S 2) UB/2 beträgt. Die
Ausgangsspannung (UA 3) an der Spaltenleitung (S 3) beträgt
0 V.
Liegt die Eingangsspannung (UB) an der Zeilenleitung (Z 2),
dann bilden die Vorschaltwiderstände (R 1) der
Schaltkontaktstellen (K 11, K 21) und der Ableitwiderstand
(R 2 ) einen Spannungsteiler, wobei der
Vorschaltwiderstand (R 1) der Schaltkontaktstelle (K 11) dem
Ableitwiderstand (R 2) der Spaltenleitung (S 1) elektrisch
parallelliegt und der Vorschaltwiderstand (R 1) der
Schaltkontaktstelle (K 21) dieser Parallelschaltung in
Reihe geschaltet ist. An der Spaltenleitung (S 1) stellt
sich wieder die Ausgangsspannung (UA 1) von UB/3 ein. An
der Spaltenleitung (S 2) beträgt die Ausgangsspannung (UA 2)
nunmehr 0 V, da der Vorschaltwiderstand (R 1) der
Schaltkontaktstelle (K 12) und der Ableitwiderstand (R 2) der
Spaltenleitung (S 2) an Masse liegen. Es entsteht also
keine ein Schließen der Schaltkontaktstelle (K 22)
vortäuschende Phantomspannung.
Entsprechendes gilt, wenn andere Schaltkontaktstellen
geschlossen sind. Wird beispielsweise zusätzlich die
Schaltkontaktstelle (K 31) geschlossen, dann ist auch deren
Vorschaltwiderstand (R 1) dem Ableitwiderstand (R 2) der
Spaltenleitung (S 1) parallelgeschaltet, wenn die
Zeilenleitung (Z 1) oder (Z 2) von der der Ausgangsspannung
(UB) angesteuert sind. Die Ausgangsspannung (UA 1 ) an der
Spaltenleitung (S 1) beträgt dann UB/4.
Ersichtlich sind die Ausgangsspannungen an den
Spaltenleitungen (S 1, S 2, S 3) unterschiedlich je nach der
Anzahl der an der jeweiligen Spaltenleitung liegenden
geschlossenen Schaltkontaktstellen. Die
Ausgangsspannungen an Spaltenleitungen, deren eine oder
mehrere Kontaktstellen geschlossen sind, unterscheiden
sich jedoch von der Ausgangsspannung von
Spaltenleitungen, deren Kontakte geöffnet sind. Stören im
Einzelfall die je nach der Anzahl der geschlossenen
Schaltkontaktstellen unterschiedlichen
Ausgangsspannungen, dann genügt ein Schwellwertschalter,
um die Ausgangsspannungen von Spaltenleitungen mit einem
oder mehreren geschlossenen Schaltkontaktstellen auf
einen gleichen Wert einzustellen. Jedenfalls erfolgt
keine Rückkopplung auf benachbarte Spaltenleitungen, da
das Potential der nicht angesteuerten Zeilenleitungen von
dem Potential der jeweils angesteuerten Zeilenleitung
unabhängig ist.
Günstig bei der beschriebenen Schaltung ist auch, daß in
der Drucktechnik in Kauf zu nehmende Toleranzen der
Widerstandswerte der Vorschaltwiderstände (R 1) und der
Ableitwiderstände (R 2) sich im Endergebnis nicht
auswirken.
Claims (3)
1. Matrix-Tastatur mit mehreren sich kreuzenden Zeilen-
und Spaltenleitungen, an deren Kreuzungen
Schaltkontaktstellen ausgebildet sind, denen als
Entkopplungselemente ohmsche Vorschaltwiderstände in
Reihe geschaltet sind, wobei die Zeilenleitungen zyklisch
mit einer Eingangsspannung angesteuert sind und die
Ausgangsspannungen der Spaltenleitungen abgetastet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Spaltenleitung (S 1, S 2,S 3)
über einen ohmschen Ableitwiderstand (R 2) an Masse
geschaltet ist, so daß die Vorschaltwiderstände (R 1) der
geschlossenen Schaltkontaktstellen (K 11, K 21) einer
Spaltenleitung (S 1) und der nicht angesteuerten
Zeilenleitungen (Z 2, Z 3) bzw. (Z 1, Z 3) dem
Ableitwiderstand (R 2) elektrisch parallelliegen und in
Reihe zu dieser Parallelschaltung der Vorschaltwiderstand
(R 1) der geschlossenen Schaltkontaktstelle (K 11 bzw. K 21)
dieser Spaltenleitung (S 1) und der angesteuerten
Zeilenleitung (Z 1 bzw. Z 2) liegt.
2. Matrix-Tastatur nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Widerstandswert der
Vorschaltwiderstände (R 1) gleich dem Widerstandswert der
Ableitwiderstände (R 2) ist.
3. Matrix-Tastatur nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die
Spaltenleitungen (S 1, S 2, S 3) ein Demultiplexer (D)
angeschlossen ist, an dem ein Komparator (V) liegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863633563 DE3633563A1 (de) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | Matrix-tastatur |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863633563 DE3633563A1 (de) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | Matrix-tastatur |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3633563A1 true DE3633563A1 (de) | 1988-04-07 |
Family
ID=6310903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863633563 Withdrawn DE3633563A1 (de) | 1986-10-02 | 1986-10-02 | Matrix-tastatur |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3633563A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0641662A1 (de) * | 1993-09-07 | 1995-03-08 | Hewlett-Packard Company | Passiver Multiplexer für undichte Gruppierung von Widerständen |
EP0644053A1 (de) * | 1993-09-16 | 1995-03-22 | Hewlett-Packard Company | Passiv multiplexierte Gruppierung von Widerständen |
-
1986
- 1986-10-02 DE DE19863633563 patent/DE3633563A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0641662A1 (de) * | 1993-09-07 | 1995-03-08 | Hewlett-Packard Company | Passiver Multiplexer für undichte Gruppierung von Widerständen |
US5508724A (en) * | 1993-09-07 | 1996-04-16 | Hewlett-Packard Company | Passive multiplexing using sparse arrays |
EP0644053A1 (de) * | 1993-09-16 | 1995-03-22 | Hewlett-Packard Company | Passiv multiplexierte Gruppierung von Widerständen |
US5504471A (en) * | 1993-09-16 | 1996-04-02 | Hewlett-Packard Company | Passively-multiplexed resistor array |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |