DE3633563A1 - Matrix-tastatur - Google Patents

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.