ES2259140T3 - Teclados numericos e interruptores de tecla. - Google Patents
Teclados numericos e interruptores de tecla.Info
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Abstract
Un teclado numérico, que comprende una matriz de regiones de teclas, incluyendo ambos una agrupación de regiones de teclas elevadas (11); y unas regiones de teclas (22) entremezcladas en las regiones de teclas elevadas (11); en el que el teclado numérico incluye unos interruptores (21) de tecla correspondientes, independientemente accionables, dispuestos debajo de las regiones de teclas entremezcladas (22), de manera que se puede aplicar un algoritmo de funcionamiento, que proporciona una salida de un carácter correspondiente cuando se acciona una región de teclas elevadas (11), por lo que el algoritmo de funcionamiento, en respuesta a la detección de un accionamiento combinado de interruptores, que incluye un interruptor (21) que subyace en una región de teclas entremezcladas (22) y cualquier interruptor (21) que subyace en una región de teclas elevadas (11), inmediatamente adyacente a esa región de teclas entremezcladas, produce una salida correspondiente a la región de teclas entremezcladas.
Description
Teclados numéricos e interruptores de tecla.
Esta invención se refiere a teclados numéricos,
y a interruptores de tecla para teclados numéricos y teclados.
La miniaturización de productos electrónicos es
uno de los principios esenciales del avance tecnológico. La ventaja
competitiva y el éxito de una gama de productos dependen en gran
medida de la capacidad de una empresa de proporcionar con éxito
productos que sean cada vez tanto más funcionales como más
portátiles. A medida que la tecnología avanza, llega a ser cada vez
más posible miniaturizar la circuitería electrónica por debajo de la
escala humana, siendo el resultado que sólo la interfaz (por
ejemplo, pantallas, teclados numéricos, dispositivos de control de
cursor) llega a definir el tamaño de los productos portátiles. Por
lo tanto, la calidad ergonómica y el tamaño de los dispositivos de
entrada (tales como los teclados numéricos) siguen teniendo una
importancia creciente en la aceptación y el éxito de los
productos.
Un tipo de teclado numérico o teclado que
proporciona unos medios de entrada que aprovechan particularmente
bien el espacios son los teclados numéricos con teclas
independientes y de combinación (IACK), que tienen agrupaciones de
regiones de teclas de combinación cóncavas eficazmente inferiores
entremezcladas en una agrupación de regiones de teclas
independientes convexas eficazmente elevadas. Los teclados numéricos
IACK tienen regiones de teclas tanto independientes como de
combinación, dispuestas típicamente en filas y columnas alternantes.
Las regiones de teclas independientes de mis teclados numéricos IACK
anteriores eran elementos del teclado numérico que, cuando se
apretaban independientemente de las teclas adyacentes, producían una
salida asociada. En contraste con esto, las regiones de teclas de
combinación de mis teclados numéricos IACK anteriores eran
elementos de teclado numérico con teclas independientes adyacentes
(tales como en las esquinas diagonalmente orientadas de la región de
teclas de combinación) sin interruptores de tecla correspondientes
que subyacían en la alfombrilla de teclado. Se producía la salida
correspondiente a la región de teclas de combinación apretando dos
o más regiones de teclas elevadas adyacentes en combinación.
Se deseaban otras mejoras que condujeran a un
funcionamiento fiable de los teclados numéricos crecientemente
miniaturizados, incluso en teclados numéricos que no requieren que
la salida de algunas regiones de teclas se produzca activando
combinaciones de interruptores correspondientes a otras regiones de
teclas. Por ejemplo, se han buscado mejoras en la construcción de
interruptores de tecla que pueden cerrar de modo fiable y casi
simultáneamente múltiples conexiones eléctricas con un único suceso
de realimentación táctil definido. Existe una clase de teclados y
teclados numéricos, incluyendo los teclados numéricos IACK, que
requieren que se realicen simultáneamente múltiples contactos de
interruptores de tecla. Las cúpulas con salto elástico (hechas de
materiales, tales como metal y plástico), que funcionan en un modo
de pandeo, proporcionan una alta calidad de realimentación táctil.
Es extremadamente difícil, sin embargo, establecer una conexión
momentánea fiable con más de un contacto de interruptores de tecla
a
la vez.
la vez.
El documento WO 00/44014 describe mejoras para
la percepción del usuario, el comportamiento y la capacidad de
fabricación de teclados en mosaico miniaturizados con salidas de
tecla tanto individuales como de combinación.
Según un primer aspecto de la invención, se
proporciona una mejora para teclados numéricos que tienen una matriz
de regiones de teclas, que incluye tanto una agrupación de regiones
de teclas elevadas, cada una proporcionando una salida de un
carácter correspondiente cuando se acciona, como regiones de teclas
entremezcladas en las regiones de teclas elevadas y proporcionando
una salida de un carácter basándose, al menos en parte, en un
algoritmo de funcionamiento que incluye la activación de al menos
una región adyacente de teclas elevadas. La mejora representa unos
interruptores de tecla correspondientes, independientemente
accionables, dispuestos debajo de las regiones de teclas
entremezcladas, incluyendo también el algoritmo de funcionamiento el
accionamiento de los interruptores asociados debajo de las regiones
de teclas entremezcladas.
Preferiblemente, las regiones adyacentes de
teclas elevadas tienen una distancia entre centros menor que
aproximadamente la mitad de la anchura del dedo de una persona
adulta.
En algunos casos, unos elementos de
realimentación táctil correspondientes subyacen en cada región de
teclas elevadas y en cada región de teclas entremezcladas.
En algunas implementaciones, el algoritmo de
funcionamiento, en respuesta a la detección de un accionamiento
combinado de interruptores, que incluye cualquier interruptor que
subyace en una región de teclas elevadas y un interruptor que
subyace en una región de teclas entremezcladas, produce una salida
correspondiente a la región de teclas entremezcladas.
En algunos casos, el algoritmo de
funcionamiento, en respuesta a la detección de un accionamiento
combinado de interruptores, que incluye un interruptor que subyace
en una región de teclas entremezcladas y cualquier interruptor que
subyace en una región de teclas elevadas inmediatamente adyacente a
esa región de teclas entremezcladas, produce una salida
correspondiente a la región de teclas entremezcladas.
En algunas situaciones, cada interruptor
dispuesto debajo de una región de teclas entremezcladas está
directamente conectado a un interruptor dispuesto debajo de otra
región de teclas entremezcladas en un lado, y a un interruptor
dispuesto debajo de una región de teclas elevadas en el otro
lado.
Las regiones de teclas entremezcladas, al menos
en algunas realizaciones, tienen superficies expuestas que son
convexas. En algunos casos distintos, son sustancialmente
planas.
En algunos casos, cada una de las regiones de
teclas elevadas incluye una cresta elevada que define una superficie
superior, y cada región de teclas entremezcladas está inmediatamente
adyacente a una pluralidad de regiones de teclas elevadas.
En algunas realizaciones, el teclado incluye una
placa de circuito impreso con pistas que conectan eléctricamente
cada uno de al menos algunos interruptores que subyacen en regiones
de teclas elevadas, con un interruptor que subyace en una
correspondiente de las regiones de teclas entremezcladas.
En algunos casos, el teclado numérico tiene una
placa de circuito impreso con cuatro prolongaciones de pista
eléctrica, que se extiende hasta debajo de cada una de las regiones
de teclas entremezcladas, para formar contactos interruptores. Por
ejemplo, dos de las prolongaciones de pista bajo cada región de
teclas entremezcladas pueden conectar a una cúpula táctil, y las
otras dos prolongaciones de pista conectan a unas pistas expuestas,
que están colocadas momentáneamente en contacto eléctrico cuando se
acciona esa región de teclas entremezcladas.
En algunas construcciones preferidas, cada
interruptor dispuesto debajo de una región de teclas entremezcladas
es accionado por unas pistas eléctricas de una placa de circuito
impreso, que contacta con una discontinuidad en una superficie
interior de una cúpula metálica con salto elástico. Preferiblemente,
las pistas contactadas por la discontinuidad superficial de cúpula
con salto elástico forman tres contactos discretos, espaciados
alrededor de una zona de contacto circular debajo de la cúpula con
salto elástico. Las pistas pueden tener, por ejemplo, forma de
tarta debajo de la cúpula con salto elástico.
En algunos casos, cada uno de los interruptores
dispuestos debajo de las regiones de teclas entremezcladas incluye
un elemento de realimentación táctil y un anillo de carbono. En
tales casos, los elementos de realimentación táctil pueden ser
eléctricamente pasivos. Cada uno de los interruptores dispuestos
debajo de las regiones de teclas entremezcladas puede estar
conectado a tres pistas de señal, formando un único acceso al
interruptor desde un lado de la matriz, y dos puntos de acceso desde
el otro lado de la misma.
En algunos teclados numéricos, las regiones de
teclas elevadas o entremezcladas son áreas respectivas de una
alfombrilla de teclado de plástico moldeado, que se flexiona durante
el accionamiento de las teclas. En algunos casos, las regiones de
teclas que no son áreas respectivas de la alfombrilla de teclado de
plástico moldeado están expuestas a través de unos agujeros
respectivos separados en la alfombrilla de teclado. En algunos
casos, los accionadores en cúpula con salto elástico están moldeados
para extenderse desde una superficie inferior de la alfombrilla de
teclado. La alfombrilla de teclado puede estar también moldeada de
modo enterizo con una carcasa de
producto.
producto.
En algunos casos distintos, las regiones de
teclas son las superficies superiores de las teclas aseguradas a una
lámina, mantenida en una condición estirada encima de una agrupación
de interruptores de tecla. La lámina estirada puede comprender, por
ejemplo, una lámina de resina elastómera. Preferiblemente, la lámina
elastómera se mantiene en una condición estirada al menos el 20 por
ciento, al menos en una dirección. En algunos casos, la lámina
estirada comprende una lámina de plástico, moldeada para tener una
región que se puede distender elásticamente, tal como un pliegue que
se extiende hacia fuera de un plano principal de la lámina.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona una mejora para un teclado, que comprende una
alfombrilla de teclado y un sustrato de interruptores que subyace en
la misma, teniendo la alfombrilla de teclado una superficie
superior expuesta que forma unas regiones de teclas elevadas
separadas que, cuando se aprietan independientemente de las regiones
de teclas adyacentes, produce una salida asociada, definiendo
también la alfombrilla de teclado otras regiones de teclas
entremezcladas en las regiones de teclas elevadas adyacentes y
etiquetadas para indicar otras salidas asociadas. La mejora
representa que la alfombrilla de teclado se mantiene rígidamente en
su perímetro en una condición estirada a través del sustrato de
interruptores.
En algunas realizaciones, las regiones de teclas
elevadas son superficies superiores de teclas rígidas aseguradas a
una lámina elastómera.
La lámina elastómera se mantiene,
preferiblemente, en una condición estirada al menos el 20 por ciento
en una dirección dada, o se mantiene estirada en cada una de las dos
direcciones ortogonales.
Algunos ejemplos representan una alfombrilla de
teclado con una lámina de plástico, moldeada para tener una región
que se puede distender elásticamente, tal como un pliegue que se
extiende hacia fuera de un plano principal de la lámina.
En algunas realizaciones, la alfombrilla de
teclado define agujeros periféricos que, con la alfombrilla de
teclado estirada, reciben unos pasadores de una carcasa rígida de
teclado numérico.
Según un tercer aspecto inventivo, un
interruptor de tecla eléctrico incluye una placa de circuito impreso
con al menos dos contactos de interruptor que, normalmente, están
aislados eléctricamente entre sí, y una cúpula metálica con salto
elástico dispuesta encima de la placa de circuito impreso. La cúpula
tiene una región central elevada, que forma una cavidad que mira
hacia abajo definida en su borde por una cresta dispuesta encima de
los contactos de interruptor, de manera que, cuando se acciona la
cúpula con salto elástico, la cresta alrededor de la región central
se aplica a la placa de circuito impreso en una zona anular de
contacto a través de los contactos de interruptor, realizando
contacto eléctrico entre la cúpula con salto elástico y los
contactos de interruptor.
En algunas realizaciones, la cúpula con salto
elástico tiene un borde exterior dispuesto contra y en contacto
eléctrico con una pista de referencia sobre la placa de circuito
impreso.
Preferiblemente, la zona anular de contacto es
aproximadamente un tercio del diámetro nominal de la cúpula
metálica.
Los contactos de interruptor, en una realización
ilustrada, son cuneiformes. Preferiblemente, cada contacto de
interruptor se extiende aproximadamente 20 grados de la
circunferencia de la zona de contacto.
Los contactos de interruptor están dispuestos,
con preferencia, aproximadamente equidistantes entre sí alrededor de
la zona de contacto.
En algunos casos, la cresta forma un anillo
continuo. En algunos casos distintos, la cresta comprende un anillo
de crestas o segmentos de cresta espaciados.
En algunas aplicaciones, la cúpula con salto
elástico se superpone a tres contactos de interruptor separados.
En algunos casos, los contactos de interruptor
son suficientemente gruesos como para que la cúpula desviada con
salto elástico contacte con todos los contactos de interruptor
subyacentes, antes de contactar con cualquier otra superficie de la
PCB y, preferiblemente, la cúpula con salto elástico es
suficientemente delgada y los contactos de interruptor están
suficientemente separados, por lo que, con la cúpula desviada en
contacto con todos los contactos de interruptor subyacentes, la
cúpula se puede desviar más hacia la PCB entre los contactos de
interruptor
adyacentes.
adyacentes.
En otra mejora inventiva para un teclado
numérico, que comprende una alfombrilla de teclado y un sustrato de
interruptores que subyace en la misma, teniendo la alfombrilla de
teclado una superficie superior expuesta que forma unas regiones de
teclas elevadas separadas que, cuando se aprietan independientemente
de las regiones de teclas adyacentes, produce una salida asociada,
definiendo también la alfombrilla de teclado otras regiones de
teclas entremezcladas en las regiones de teclas elevadas adyacentes,
el sustrato de interruptores incluye tanto interruptores que
subyacen en regiones de teclas asociadas y elevadas como
interruptores que subyacen directamente en las correspondientes de
las regiones entremezcladas.
Según otra mejora para teclados numéricos que
tienen una matriz de regiones de teclas, que incluye tanto una
agrupación de regiones de teclas elevadas, cada una proporcionando
una salida de un carácter correspondiente cuando se acciona, como
regiones de teclas entremezcladas en las regiones de teclas elevadas
y proporcionando una salida de un carácter basándose, al menos en
parte, en un algoritmo de funcionamiento que incluye la activación
de al menos un región adyacente de teclas elevadas, las regiones de
teclas entremezcladas tienen una superficie superior particularmente
convexa.
Colocar múltiples interruptores bajo un dedo
está reñido con los principios básicos de un diseño ergonómico
acertado: el de proporcionar una realimentación táctil distinta para
cada entrada recibida. Algunos de mis primeros intentos para
proporcionar una realimentación táctil de alto nivel (cúpula
metálica) produjeron una fiabilidad inaceptable de teclas de
combinación y múltiples "clics" por entrada. Por último, la
solución presentada por algunas de las realizaciones descritas en
esta memoria requería múltiples cambios simultáneos, incluyendo la
adición de una realimentación táctil adicional (como medio para
resolver el problema de que ya había demasiada realimentación),
añadiendo una submatriz dentro de la matriz de la PCB (que, sin
algunas de las mejoras descritas en esta memoria) tendría el efecto
indeseable de aumentar el número de líneas para un procesador
central y, en algunos aspectos, abandonar el concepto prematuro del
IACK (de tener diagonales enfrentadas de teclas elevadas que
producen una salida asociada con una región central de teclas de
combinación) en favor de un enfoque jerárquico entre teclas elevadas
y no elevadas, en el que las teclas no elevadas llegaron a ser
dominantes. Además, las estructuras mejoradas de alfombrilla de
teclado perfeccionan la capacidad de un dedo genérico para accionar
de modo fiable teclas tanto independientes como de combinación.
Se proporciona una estructura de teclado
numérico que emplea la altura relativa y la resistencia relativa de
una única estructura de cúpula con respecto a cuatro que la rodean,
y a una fuerza de desviación relativamente débil dentro de la propia
alfombrilla de teclado. Este enfoque es particularmente ventajoso en
combinación con teclas convexas no elevadas.
La fiabilidad de realizar múltiples contactos de
interruptor con una única cúpula metálica se mejora estrechando las
pistas que contactan con la discontinuidad y engrosando el metal de
las mismas, de manera que las porciones de la discontinuidad
situadas entre los tres contactos discretos se pueden desviar
materialmente hacia una placa de circuito impreso, ya que la
discontinuidad está en contacto con los tres contactos discretos. La
fiabilidad de realizar múltiples contactos a la vez está
particularmente mejorada, especialmente si la cúpula con salto
elástico y las pistas sólo contactan entre sí en el "punto
triple", o en posiciones que dividen el diámetro aproximadamente
en tercios.
Las diferencias de propiedades materiales entre
una banda elastómera de teclado numérico mantenida en una carcasa de
plástico pueden dar como resultado una pérdida de contacto con las
cúpulas con salto elástico bajo variaciones extremas de temperatura.
A fin de mantener contacto entre los accionadores y las cúpulas de
alfombrilla de teclado, sin tener que usar un adhesivo (que añade
preocupaciones de mantenimiento y fabricación), es deseable montar
la alfombrilla de teclado a un estado pretensado o estirado.
Algunos aspectos de la invención pueden permitir
un teclado numérico miniaturizado que siga teniendo una
realimentación táctil bien definida subjetivamente buena para cada
entrada de tecla, en una región de teclas elevadas o no elevadas.
Otras propiedades descritas y reivindicadas en esta memoria pueden
mejorar la durabilidad de las alfombrillas de teclado, tales como
al proporcionar un teclado numérico de plástico duro que lo permita
estar integrado con la carcasa, minimizando el número de bordes
expuestos en un mosaico de teclado numérico, etc. Todavía otras
mejoras aumentan la vida útil y la capacidad de funcionamiento de
las alfombrillas flexibles de teclado. La construcción mejorada de
interruptor en cúpula descrita en esta memoria puede producir
conexiones fiables casi simultáneas a través de dos o más
trayectorias de contacto con una única realimentación táctil para
el usuario.
Los detalles de una o más realizaciones de la
invención se exponen en los dibujos que se acompañan y en la
descripción que sigue. Algunas de estas realizaciones se describen
con respecto a mejoras para los teclados numéricos IACK, o para los
teclados numéricos que tienen regiones de teclas cuya salida se
determina sólo por los estados combinados de interruptores
asociados con las regiones adyacentes de teclas elevadas. Sin
embargo, se entenderá que varios aspectos de la invención no están
limitados a tales tipos de teclados numéricos, y que otros
distinguen tales algoritmos funcionales. Otras propiedades, objetos
y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la
descripción y los dibujos, y a partir de las reivindicaciones.
La figura 1 muestra una primera placa de
circuito impreso (PCB) para un teclado numérico, con algunos
interruptores, que incluye placas de interruptores en cúpula
expuestos tanto de carbono como metálicos.
La figura 2 muestra un corte transversal de un
teclado numérico con regiones de teclas elevadas y
entremezcladas.
Las figuras 3 y 4 ilustran el accionamiento de
una región de teclas de combinación y una región de teclas
independientes, respectivamente, de una alfombrilla de teclado IACK
termoconformada.
La figura 5 muestra unos tetones estrechos de
accionamiento moldeados en un elastómero relleno.
Las figuras 6 y 7 muestran algoritmos
funcionales para un teclado numérico.
Las figuras 8 y 9 muestran distribuciones de la
placa de circuito útiles con los algoritmos de las figuras 6 y
7.
La figura 10 muestra un dedo apretando una
región de teclas elevadas.
La figura 11 muestra un dedo apretando una
región de teclas convexas no elevadas.
La figura 12 muestra un dedo apretando una
región de teclas planas no elevadas.
La figura 13 muestra un dedo apretando una
región de teclas elevadas con un borde levantado.
La figura 14 muestra una alfombrilla elástica de
teclado desmontada de su carcasa.
La figura 15 muestra el teclado numérico de la
figura 14, cuando está montado.
La figura 16 muestra un teclado numérico con una
alfombrilla de teclado moldeado con unos puntos de flexión.
La figura 17 muestra una alfombrilla de teclado
con regiones de teclas independientes definidas sobre una estructura
rígida.
La figura 18 es una vista en corte transversal,
tomada por la línea 18-18 de la figura 17.
La figura 19 muestra una alfombrilla de teclado
con regiones de teclas de combinación definidas sobre una estructura
rígida.
La figura 20 es una vista en corte transversal,
tomada por la línea 20-20 de la figura 19.
La figura 21 es una vista en corte transversal,
tomada por una cúpula metálica, diseñada para contactar a la vez
con múltiples elementos interruptores.
La figura 22 muestra las pistas de la PCB que
subyacen en la cúpula de la figura 21.
La figura 23 muestra un elemento anular
discontinuo en el lado inferior de una cúpula metálica.
Los símbolos de referencia semejantes en los
diversos dibujos indican elementos semejantes.
La figura 1 muestra unos interruptores 21 para
acomodar unas cúpulas 12 con salto elástico tradicionales (figura 3)
hechas de metal o plástico, que proporcionan una conexión momentánea
entre dos líneas situadas en una de las intersecciones de unas
líneas accionadoras 24 (mostradas verticales) y unas líneas sensoras
26 (mostradas horizontales), bajo las teclas 11 independientes de un
teclado numérico IACK, que tiene una agrupación de regiones de
teclas independientes 11 entremezcladas en regiones de teclas de
combinación 22 (véanse también las figuras 3, 10). La base de la
cúpula 12 con salto elástico (hecha, preferiblemente, de metal)
descansa sobre una base conductora 29 impresa en contacto eléctrico
con las líneas accionadoras 24 encima de ella, y el centro del
interruptor 21 está en continuidad eléctrica con la línea detectora
26 a su derecha. El resultado es que el accionamiento de la cúpula
12 asociada con salto elástico es el equivalente eléctrico de
accionar el interruptor bajo la tecla independiente 11 situada
hacia arriba y a la derecha de la tecla de combinación 22 que se
pretende. Se muestra también un contacto auxiliar 20 en continuidad
eléctrica con la línea accionadora 24 bajo él, y un contacto
auxiliar 20 en continuidad eléctrica con la línea detectora 26 a su
izquierda. Una capa de cinta cubre las cúpulas 12 con salto
elástico, impidiendo el contacto con el conductor auxiliar 18
(figura 3) y, tiene también recortes que se corresponden con los
contactos 20 auxiliares, que permiten el contacto entre los
conductores auxiliares y la PCB. El resultado es que el
accionamiento de la cúpula 12 asociada con salto elástico es el
equivalente eléctrico de accionar el interruptor bajo la tecla
independiente 11 situada hacia abajo y a la izquierda de la tecla
de combinación 22 que se pretende. El accionamiento simultáneo de
estas dos teclas 11 independientes (situadas diagonalmente opuestas
entre sí a través de una tecla de combinación 22) actúa como una
indicación para el controlador de que la intención es accionar la
tecla central de combinación.
La figura 2 muestra las líneas accionadoras 24
aisladas eléctricamente de las líneas sensoras 26, aunque se puede
realizar una conectividad eléctrica entre ellas en cada intersección
14 independiente, correspondiente a la posición de una región de
teclas independientes 11. Como en algunos teclados numéricos IACK
anteriores, el software del sistema registra una entrada de teclas
de combinación como consecuencia de la activación de al menos dos
regiones de teclas independientes 11 diagonalmente adyacentes (es
decir, adyacentes en oposición). Por ejemplo, el activar la
"E" y la "L", o la "F" y la "K", es registrado
por el sistema como una intención de introducir el número "3".
En esta matriz, sin embargo, las prolongaciones 50 de pista se
extienden desde cada uno de los cuatro segmentos de pista que
limitan cada región de teclas de combinación 22, para contactar
casi entre sí en cada intersección 15 de combinación. Las
prolongaciones 50 de pista se extienden en cada región de teclas de
combinación 22 hasta dentro de una región de contacto 141. Las
prolongaciones 50 pueden estar hechas de tinta conductora, que se
puede dopar selectivamente o variar de otro modo para proporcionar
una resistencia exclusiva en cada intersección durante el contacto,
de manera que la identidad de la intersección bajo el contacto
puede ser verificada por resistencias detectoras de
pista.
pista.
El accionamiento de una tecla de combinación 22
directamente encima de una intersección 15 de combinación cierra el
contacto entre los cuatro extremos adyacentes de las prolongaciones
50 de pista en esa intersección 15, conectando así los pares
adyacentes de las líneas accionadoras 24 y las líneas sensoras 26 y
creando el equivalente eléctrico de accionar todas las cuatro
intersecciones 14 circundantes independientes. En las figuras 1 y
21-23 se muestran ejemplos de construcciones de
interruptor para conectar todas las cuatro prolongaciones 50 de
pista de una intersección 15 dada de combinación.
Las figuras 3-4 ilustran el
funcionamiento de un teclado numérico IACK 30a, que tiene una lámina
70 delgada formada en el contorno superficial ondulado de las
regiones de teclas expuestas, incluyendo elementos para las teclas
independientes 11 y las teclas de combinación 22. La lámina 70 puede
estar hecha de material relativamente duro y rígido, tal como
policarbonato o poliéster, y formada con un procedimiento tal como
termoconformación. Se prefiere un grosor de lámina, por ejemplo, de
0,051 a 0,127 milímetros. Un accionador 36 de otro material está
por debajo de cada región de teclas independientes 11, formado en su
sitio, tal como mediante moldeo por inyección. Los accionadores 36
están dispuestos directamente encima de unas cúpulas respectivas,
con salto elástico de alta realimentación, tales como las metálicas
o las de poliéster. Igualmente, existe un accionador 36 y una cúpula
12 con salto elástico de alta realimentación debajo de cada región
de teclas de combinación 22.
Como se muestra, hay una diferencia en el
espaciamiento entre las superficies inferiores de los accionadores
36 y sus cúpulas 12 asociadas con salto elástico. El área de
contacto entre la lámina 70 y los accionadores 36 de las teclas
independientes 11 está limitada a la porción de la tecla
independiente 11 que no se deforma durante su uso,
predominantemente, el área plana en la parte superior que es
contactada por un dedo 55 durante la activación de la tecla
independiente 11. El objeto es transmitir fuerza al elemento 12 de
realimentación táctil, al tiempo que se minimiza la rigidez de los
lados inclinados de las teclas independientes 11. La estructura o
estructuras que transmiten fuerza entre la lámina 70 y los elementos
(cúpulas con salto elástico) 12 de realimentación táctil no tienen
que estar fijadas a la lámina 70. En reposo, los accionadores 36
situados debajo de las regiones de teclas independientes 11 están
separados de sus elementos táctiles asociados una distancia
"d", al menos ligeramente mayor que la longitud de pulsación de
los elementos táctiles. En esta realización ilustrada, las alturas y
las longitudes de pulsación de todas las cúpulas 12 con salto
elástico son las mismas. La realimentación táctil (específicamente,
una realimentación sensitiva distinta para una entrada detectada) es
un aspecto extremadamente importante de cualquier teclado numérico,
y en oposición a la naturaleza intrínseca de una tecnología que
coloca una pluralidad de elementos táctiles directamente debajo de
un dedo del usuario, tales como el IACK. Esta estructura proporciona
una única realimentación táctil bien definida en un teclado
numérico IACK, cuando se aprieta una tecla de combinación 22 o una
tecla independiente 11.
Como se muestra, los accionadores 36 de teclas
independientes subyacen sólo en las regiones meseta más altas de
las regiones de teclas independientes 11, a través de las que se
aplica la mayoría de la fuerza de accionamiento con el dedo. Esto
deja los lados inclinados de las regiones de teclas independientes
11 levantadas libres para curvarse durante el accionamiento de las
teclas, ya que no están restringidas por los accionadores 36.
A medida que un dedo 55 del usuario aprieta una
tecla de combinación 22 (figura 3) para introducir el carácter
impreso, algo de deformación ocurre dentro de la lámina 70, pero el
resultado principal es la desviación hacia abajo de las regiones de
teclas independientes 11 adyacentes, a medida que la región de
teclas de combinación 22 que se pretende se desvía hacia abajo. En
particular, sin embargo, la cúpula 12 con salto elástico
directamente debajo de la región de teclas de combinación 22 es
activada a una distancia de desviación inferior a las de las
regiones de teclas independientes 11 adyacentes, como se muestra en
la figura 3. Esto proporciona una única realimentación táctil
altamente definida (tal como desde una cúpula metálica o polímera)
en respuesta al accionamiento de una tecla de combinación 22.
Al contrario, a medida que un dedo 55 del
usuario aprieta para accionar una región de teclas independientes
11 (figura 4), la cúpula 12 con salto elástico directamente debajo
de esa tecla independiente es activada antes de que lo sea
cualquiera de los elementos táctiles circundantes. En tanto que la
fuerza requerida para desviar la lámina 70 alrededor de la región
de teclas independientes 11 accionada es menor que la fuerza
combinada de activación de las cúpulas 12 con salto elástico
situadas debajo de las regiones de teclas de combinación 22
adyacentes, la tecla independiente 11 seleccionada sigue avanzando
para activar sólo su cúpula 12 asociada con salto elástico.
La figura 5 muestra la alfombrilla de teclado
30b, una variación de la realización de la figura 3, en la que los
accionadores 36 están formados por un material rígido ópticamente
transmisor, y/o son cónicos para una transmisión mejorada de luz,
al tiempo que se minimiza la compresión del material. Éstos se
pueden formar con un procedimiento en el propio molde con doble
inyección, en el que se forma primero el material elastómero que
constituye la banda 97 y una segunda inyección forma un material de
dureza superior de los accionadores 36. Alternativamente, los
distribuidores 36 se pueden moldear insertándolos en un elastómero
más blando. Las superficies superiores de los distribuidores 36
pueden estar conformadas para constituir letras u otros símbolos que
identifiquen las regiones de teclas.
La figura 6 muestra un método de descodificación
que simplifica el software, reduce las operaciones de procesamiento
necesarias para accionar un teclado numérico IACK y permite una
realimentación táctil de alta calidad en el mismo. En la operación
100, se crean en el software dos clases de teclas. Éstas pueden ser
tan sencillas como unas listas de los dos tipos de teclas (11 y 22),
o también una lista de un tipo de tecla y las teclas restantes son
(por defecto) del segundo tipo. Las teclas independientes 11 se
asignan a una clase secundaria y las teclas de combinación 22 se
asignan a una clase dominante. En particular, las posiciones
relativas de las teclas independientes 11 y de combinación 22
específicas no son parte del algoritmo de descodificación, más bien
se usan posición y clase absolutas para definir la salida que se
pretende. Al contrario, con algunos teclados numéricos IACK
anteriores, era fundamental conocer la posición relativa de cada
tecla para el funcionamiento. En la operación 102, el sistema
detecta que el usuario aprieta una tecla secundaria, tal como una
tecla independiente 11. El sistema puede registrar esta tecla, o
esperar un período designado de retardo. En la operación 104, el
usuario aprieta (y el sistema lo detecta) otro accionamiento de
tecla antes de que se libere la tecla secundaria. El software no
tiene que analizar qué diagonales están implicadas y realiza una
correlación entre las diagonales seleccionadas y la tecla de
combinación entre ellas, ya que cualquier tecla de la clase
dominante sobrepasará a cualquier tecla de la clase secundaria.
Haciendo referencia brevemente a la figura 9, en algunos teclados
numéricos IACK de la técnica anterior, la activación de la tecla
"A" habría requerido la activación de las regiones de teclas
elevadas 1 y 6, o 2 y 5. Sin embargo, en este algoritmo, cualquiera
de las teclas numéricas 1 a 12, en combinación con "A",
producirá una salida "A", como lo hará la tecla "A" por sí
misma. Las posiciones de las teclas independientes son irrelevantes.
En la operación 106, el sistema abandona la tecla secundaria por la
tecla principal. Este algoritmo puede que no sea tan útil en algunas
estructuras de teclado numérico IACK de la técnica anterior, que
tienen una realimentación táctil de alta calidad y que son
accionadas bajo el principio de unas teclas independientes 11
adyacentes en oposición que indican la intención de accionar una
tecla de combinación 22. En aquellos casos, el funcionamiento de una
tecla de combinación necesitaba el accionamiento de al menos dos
cúpulas 12 con salto elástico (en teclados numéricos con cúpulas con
salto elástico), porque las teclas independientes estaban separadas
menos de la mitad de una anchura del dedo adulto y separadas para la
reducción total de tamaño. Este algoritmo (o el de la figura 7)
usado en combinación con la estructura de teclas de combinación
convexas de la figura 11 permite una realimentación táctil
particular de alta calidad en teclados numéricos IACK.
La figura 7 muestra otro método de
descodificación que simplifica el software, reduce las operaciones
de procesamiento necesarias para accionar un teclado numérico IACK y
permite una realimentación táctil de alta calidad en el mismo. Este
método (semejante al de la figura 6) es adecuado para uso con
distribuciones de la placa de circuito impreso como se muestran en
la figura 8 y 9. En la operación 110, se identifican dos clases de
teclas, análoga a la operación 100 en la figura 29. Sin embargo, en
la operación 112, se crean unas listas adicionales, en las que cada
tecla dominante está asociada con las teclas secundarias adyacentes.
Haciendo referencia a la figura 9, "A" está asociada con 1, 2,
5 y 6; "B" con 2, 3, 6 y 7;"C" con 3, 4, 7 y 8; "D"
con 5, 6, 9 y 10; "E" con 6, 7, 10 y 11; y "F" con 7, 8,
11 y 12. Nótese que se puede conseguir el mismo resultado creando un
único conjunto de listas, en el que un elemento predefinido sea de
una clase particular, tal como: "A, 1, 2, 5, 6"; "B, 2, 3, 6,
7"; "C, 3, 4, 7, 8"; "D, 5, 6, 9, 10";
"E, 6, 7, 10, 11"; y "F, 7, 8, 11, 12", en la que un carácter particular de cada lista (en este caso, el primer carácter) sea la tecla dominante. Los otros caracteres, que identifican las teclas físicamente adyacentes, se pueden listar en orden aleatorio, ya que la posición con respecto a la tecla dominante (de combinación 22) es irrelevante. En la operación 115, una pluralidad de teclas son apretadas por el usuario y detectadas por el sistema. En la operación 117, el sistema hace referencia a las clasificaciones y prioridades realizadas en las operaciones 110 y 112. Si se detectan una o más teclas secundarias durante el instante inicial de una pulsación de entrada, y el sistema detecta más adelante una tecla dominante antes de la desactivación de todas las teclas secundarias, el sistema abandona las teclas secundarias en favor de la tecla dominante, operación 106. Como con el método de la figura 6, la salida no se basa exclusivamente en las combinaciones de teclas opuestas-adyacentes, como con muchos teclados numéricos IACK anteriores. Este método, en combinación con la distribución de la PCB de la figura 8, permite también que se diferencie exitosamente entre agrupaciones de teclas independientes, de combinación y ambiguas en un único ciclo, accionando simultáneamente líneas accionadoras adyacentes. Específicamente, en algunos teclados numéricos IACK de la técnica anterior, era posible accionar simultáneamente líneas adyacentes y determinar, por ello, una tecla de combinación en una única operación, un enfoque que puede producir resultados ambiguos si se aprietan dos teclas adyacentes horizontales o dos adyacentes verticales. Esta ambigüedad requería un segundo ciclo para determinar el estado verdadero de la matriz de interruptores. Este problema se resuelve ahora porque las líneas accionadoras adyacentes se pueden pulsar simultáneamente para proporcionar información no ambigua de la matriz, y determinar con precisión las combinaciones válidas de teclas tanto independientes como de combinación en un único ciclo. Este método funciona también para teclados numéricos en los que se pueden tratar independientemente las teclas, tales como los teclados numéricos en los que cada interruptor tiene un diodo asociado.
"E, 6, 7, 10, 11"; y "F, 7, 8, 11, 12", en la que un carácter particular de cada lista (en este caso, el primer carácter) sea la tecla dominante. Los otros caracteres, que identifican las teclas físicamente adyacentes, se pueden listar en orden aleatorio, ya que la posición con respecto a la tecla dominante (de combinación 22) es irrelevante. En la operación 115, una pluralidad de teclas son apretadas por el usuario y detectadas por el sistema. En la operación 117, el sistema hace referencia a las clasificaciones y prioridades realizadas en las operaciones 110 y 112. Si se detectan una o más teclas secundarias durante el instante inicial de una pulsación de entrada, y el sistema detecta más adelante una tecla dominante antes de la desactivación de todas las teclas secundarias, el sistema abandona las teclas secundarias en favor de la tecla dominante, operación 106. Como con el método de la figura 6, la salida no se basa exclusivamente en las combinaciones de teclas opuestas-adyacentes, como con muchos teclados numéricos IACK anteriores. Este método, en combinación con la distribución de la PCB de la figura 8, permite también que se diferencie exitosamente entre agrupaciones de teclas independientes, de combinación y ambiguas en un único ciclo, accionando simultáneamente líneas accionadoras adyacentes. Específicamente, en algunos teclados numéricos IACK de la técnica anterior, era posible accionar simultáneamente líneas adyacentes y determinar, por ello, una tecla de combinación en una única operación, un enfoque que puede producir resultados ambiguos si se aprietan dos teclas adyacentes horizontales o dos adyacentes verticales. Esta ambigüedad requería un segundo ciclo para determinar el estado verdadero de la matriz de interruptores. Este problema se resuelve ahora porque las líneas accionadoras adyacentes se pueden pulsar simultáneamente para proporcionar información no ambigua de la matriz, y determinar con precisión las combinaciones válidas de teclas tanto independientes como de combinación en un único ciclo. Este método funciona también para teclados numéricos en los que se pueden tratar independientemente las teclas, tales como los teclados numéricos en los que cada interruptor tiene un diodo asociado.
La figura 8 muestra una configuración de
hardware para implementar los métodos de las figuras 6 y 7. Se han
añadido las líneas sensoras 26 para medir la salida desde las teclas
de combinación 22. Los interruptores 21, que están dedicados a la
entrada de las teclas de combinación 22, se accionan a través de las
líneas accionadoras 24 de las teclas independientes 11. Se
proporciona la entrada a las teclas de combinación 22 gracias a un
puente 31 que deriva una señal desde la línea accionadora 24 de las
teclas independientes 11. Las líneas sensoras 26 conducen al
procesador 151. Una palabra eléctrica sobre las líneas accionadoras
24 se puede leer sobre las líneas sensoras 26 para identificar
cualquier interruptor de las teclas de combinación 22 o de las
teclas independientes 11. Esta información se usa, preferiblemente,
con los métodos de las figuras 6 y 7.
La figura 9 muestra otro diseño de PCB útil para
implementar los métodos de las figuras 6 y 7. En este caso, los
interruptores de la tecla de combinación 22 son alimentados
directamente por las líneas accionadoras 24, etiquetadas como DR2,
DR4 y DR6.
Haciendo referencia a continuación a la figura
10, la fuerza aplicada por el dedo 55 se concentra en su región 34
central, en el pico de la curvatura y centrada bajo el hueso. La
fuerza se transmite a través de la región 34 central, y las
porciones exteriores del dedo 55 se adaptan alrededor de la región
de teclas elevadas 11. Se forma una depresión 136 local entre la
tecla independiente 11 en un lado y una superficie 38 convexa de la
región de teclas de combinación 22. La región 136 oprimida
proporciona una distinción táctil entre las teclas independientes 11
y las teclas de combinación 22.
La figura 11 muestra un dedo 55 apretando contra
la tecla de combinación 22. La tecla de combinación 22 está
coronada, con una forma 38 convexa, presentando una superficie
elevada para encontrarse con la región 34 central, pero no elevada
si se compara con las regiones de teclas independientes 11, que
están al menos eficazmente elevadas sobre las regiones de teclas de
combinación 22, porque un dedo 55 carnoso avanza más al teclado
numérico para activar una región de teclas de combinación 22, como
está colocada en la figura 11, que lo que el mismo dedo activaría
en una región de teclas independientes 11 adyacente cuando estuviera
colocada como en la figura 10. Una región 136 oprimida, que disocia
la fuerza del dedo, es directamente distal a la región 34 central de
la tecla de combinación 22, con el resultado de concentrar más la
fuerza en la región 34 central, y de ayudar a evitar que se
distribuya la fuerza por un área mayor y sobre las teclas
independientes 11 adyacentes. Esto aumenta la transmisión de fuerza
a través de la forma 38 convexa y permite, por ello, que el dedo 55
accione la tecla de combinación 22 (lo que incluye debajo un
interruptor único y accionable independientemente para proporcionar
una respuesta táctil claramente definida), mientras que se reduce la
posibilidad de accionar las teclas independientes 11 adyacentes. La
relación óptima entre el diámetro de las teclas independientes 11 y
el diámetro de las tecla de combinación 22 es aproximadamente 1:2.
Sin embargo, el accionamiento inadvertido de una o más de las
teclas independientes 11 adyacentes, tal como por la colocación
imprecisa de los dedos o por un dedo grande, puede ser acomodada por
la electrónica de la figura 8 o 9 y el algoritmo de la figura 6 o 7.
Un aspecto importante de cualquier teclado numérico es la
realimentación táctil (preferiblemente, una realimentación
sensitiva distinta para una entrada detectada). Estas estructuras
proporcionan una única realimentación táctil bien definida en un
teclado numérico IACK cuando se aprieta una tecla de combinación 22
o una tecla independiente 11.
La figura 12 muestra un dedo apretando contra
una región de teclas de combinación 22 con una forma 140 eficazmente
plana. De nuevo, un interruptor único y accionable
independientemente debajo de la región de teclas de combinación
proporciona una respuesta táctil claramente definida.
La figura 13 muestra un dedo apretando contra
una región de teclas elevadas 11 de un teclado numérico, en el que
la superficie del mismo es básicamente plana, con las teclas
independientes 11 identificadas por un elemento 142 táctil, tal
como una definición con anillo o borde, y la tecla de combinación 22
es cóncava.
La figura 14 muestra un teclado numérico
desmontado de la carcasa 90 del dispositivo electrónico asociado.
Las teclas de combinación 22 y las teclas independientes 11,
separadas, están adheridas a una lámina 41 elastómera. A fin de
aumentar la fiabilidad de un contacto mecánico consistente entre los
accionadores 36 y las cúpulas 12 con salto elástico, la lámina 41
elastómera está fabricada de modo infradimensionado con respecto a
los elementos retenedores 143, de manera que la lámina 41
elastómera está colocada en tensión cuando está montada, como se
muestra en la figura 15. En otras palabras, la lámina elastómera
está estirada (es decir, colocada en tensión) para ajustar sobre
los elemento retenedores. Es decir, que la distancia a través de la
carcasa entre los elementos retenedores 143 es mayor que la
distancia entre los miembros de posición 49 correspondientes en la
lámina 41. Las teclas en el centro (tales como las centrales aquí)
están situadas como lo estarán después del montaje, sin embargo, en
una realización, las teclas crecientemente cerca de la periferia
están adheridas a la lámina 41 en una posición crecientemente
proximal a su posición después de fabricada, de manera que al
montar (y estirar la lámina 41), las teclas están correctamente
situadas. La dimensión "x" muestra el espacio entre teclas
adyacentes antes del montaje. Igualmente, en una realización, la
posición de los accionadores 36, o de las cúpulas 12 metálicas y
los interruptores 48 de cúpula, está desplazada (desalineada) con
relación a la lámina 41 no montada, de manera que el accionador 36,
la cúpula 12 metálica y los interruptores 48 de cúpula impresos en
la PCB 23 se alinean sólo después del montaje (como se muestra en
la
figura 15).
figura 15).
Haciendo referencia a la figura 15, cuando el
teclado numérico está montado, el espacio entre teclas adyacentes
se indica como "y". En el borde de un teclado numérico típico
(las teclas más afectadas), la diferencia entre "x" e "y"
es sobre el 20 por ciento, típicamente del orden del 20 al 80 por
ciento. Después del montaje, las teclas y los accionadores 36 se
alinean con los interruptores 48. El teclado numérico está diseñado
de modo infradimensionado para la abertura en la carcasa 90.
Alternativamente, las estructuras de tecla pueden estar aseguradas
a la lámina elastómera, con la lámina en su estado estirado, para
controlar las distancias de los espacios entre las teclas. La
lámina 41a elastómera del teclado numérico de la figura 16 está
moldeada para tener un pliegue 47 u otra formación elástica que
actúe como medio para mantener la tensión en la lámina elastómera,
en un intervalo de temperaturas más amplio para una tensión dada. La
distancia entre los elementos retenedores 143 es mayor que la
distancia entre los miembros de posición 49 correspondientes en la
lámina 41, de manera que en el teclado numérico montado, la flexión
47 está algo distendida frente a su estado moldeado.
La figura 17 muestra un teclado numérico IACK 10
que incluye una banda de plástico (predominantemente rígido),
aproximadamente de 0,5 a 1,0 milímetro de grosor, que forma una
superficie continua por el área del teclado numérico, con agujeros
a través de los que están expuestas las teclas de combinación 22. El
área de trazos designa la extensión de la banda 40. Puesto que la
banda 40 es un material plástico, se puede hacer del mismo material
que la carcasa 90 del propio producto y, además, se puede hacer
continua con la carcasa 90 del producto. Esto puede proporcionar
una ventaja significativa en flexibilidad de diseño, estética (en
virtud de ser el mismo material, se eliminan los problemas de que
el color concuerde con el de un material distinto, fabricado
potencialmente en diferentes instalaciones), durabilidad y coste. No
se usa ningún mosaico, eliminando bordes que podrían engancharse en
un material fibroso, tal como un jersey. Las teclas independientes
11 están definidas por elevaciones locales del material de la banda
40, y se activan por flexión del plástico duro. Las teclas de
combinación 22 son teclas discretas de plástico (predominantemente
rígido) situadas en los agujeros en la banda 40. El resultado es un
teclado numérico predominantemente rígido con suficiente flexión
para permitir que la realimentación táctil sea percibida por el
usuario. Se pueden disponer depresiones adicionales en el lado
trasero de la banda para aumentar su flexibilidad, preferiblemente
orientadas a lo largo de una dirección común que permita el flujo
de plástico fluido durante el procedimiento de fabricación. La
región de transición entre la carcasa y la alfombrilla de teclado
puede estar adelgazada, o formada por un material de dureza
inferior, tal como poliuretano, para permitir elasticidad adicional
en el borde de la alfombrilla de teclado. A las porciones
relativamente inmóviles (en este caso, las teclas independientes 11
y la banda 40) se las puede hacer referencia conjuntamente como la
placa frontal del teclado numérico.
Haciendo referencia también a la figura 18, las
teclas de combinación 22 incluyen un saliente ligero (convexo), o
pequeña prominencia, aunque particularmente más corto que la altura
de las teclas independientes 11. Las teclas independientes 11 son
más altas que las teclas de combinación 22 en aproximadamente de
0,25 a 0,75 milímetros. Las alturas totales de las teclas, cuando
se miden desde la superficie más baja del accionador 36 hasta la
superficie más alta encima de ella, son tales que el grueso del
perfil de fuerza (la región 34 central) proporcionada por la
curvatura de un dedo del usuario (superior en el centro y
progresivamente menor hacia los bordes) ajusta dentro de la región
de la tecla de combinación 22, incluyendo el estado después del que
se ha accionado la cúpula 12 con salto elástico. En otra
realización, las teclas independientes 11 y las teclas de
combinación 22 son casi de la misma altura. Las teclas discontinuas
se mantienen en el teclado numérico 10 gracias a una lámina 41
elastómera. Aunque la banda 40 es rígida, la estructura total se
puede desplazar con relación a la PCB 23 y la banda 40 se puede
desplazar con relación a las teclas de combinación 22. Esta
flexión/desplazamiento permite el funcionamiento de los teclados
numéricos IACK con una cara de plástico rígido.
La figura 19 muestra un ejemplo en el que las
teclas de combinación 22 están moldeadas de modo enterizo con la
banda 40, y las teclas independientes 11 son discontinuas. A las
porciones relativamente inmóviles (en este caso, las teclas de
combinación 22 y la banda 40) se las puede hacer referencia
conjuntamente como la placa frontal del teclado numérico 10. Al
tiempo que se aprietan las teclas de combinación 22, la placa
frontal se desvía.
Haciendo referencia también a la figura 20, la
extensión del óvalo de la tecla de combinación 22, a lo largo de su
eje principal, está etiquetada como "W". En esta realización,
la anchura adicional contigua de la banda 40 (más allá de W)
proporciona un aumento eficaz en el tamaño de la tecla de
combinación 22 con relación a la realización de las figuras 17 y
18, ayudando así al diseñador a mantener el grueso del perfil de
fuerza del dedo de los usuarios lejos del accionamiento de las
teclas prominentes. Nótese también que un accionamiento accidental
de las teclas 11 prominentes es aceptable, ya que el único perjuicio
es una realimentación táctil adicional. La señal adicional
proporcionada al sistema no causa problemas. Aunque la banda 40 es
rígida, la estructura total se puede desplazar con relación a la
PCB 23 y la banda 40 se puede desplazar con relación a las teclas
independientes 11. Esta flexión/desplazamiento permite el
funcionamiento de los teclados numéricos IACK con una placa frontal
de plástico rígido. Las teclas discontinuas se mantienen en el
teclado numérico 10 gracias a una lámina 41 elastómera. Es posible
también implementar las realizaciones de las figuras 18 y 20 en el
mismo producto, proporcionando movilidad independiente tanto en las
teclas independientes 11 como en la tecla de combinación 22, en
tanto que se permite a la banda 40 una flexión de baja fuerza al
menos durante la pulsación al accionar una tecla.
Haciendo referencia a continuación a las figuras
21 y 22, una cúpula 12 metálica con salto elástico tiene una región
212 central elevada que forma una cavidad 13 que mira hacia abajo,
definida en su borde por una discontinuidad 214 geométrica, tal
como una cresta como la mostrada. La discontinuidad 214 está
dispuesta encima de al menos dos contactos interruptores 16 que,
normalmente, están aislados eléctricamente entre sí, dispuestos
sobre la placa de circuito impreso 23. La cúpula 12 metálica con
salto elástico incluye un borde 118, que descansa sobre otro
elemento interruptor eléctricamente distinto, la referencia 224 de
señal. El accionador 36 está situado para aplicar fuerza a, y
desplazar por ello, una región 212 central elevada. Nótese que las
fuerzas aplicadas por el accionador 36 no se transmiten hacia abajo
de la PCB 23 (debajo del centro del accionador 20), sino por el
material situado descentrado, en este caso, el lado inferior de la
discontinuidad 214 situada radialmente hacia fuera del centro 17 del
accionador. El resultado es que el grueso de la fuerza aplicada por
el accionador 36 no se aplica en un punto, sino distribuido por una
línea, en este caso, una línea curvada, para formar una zona de
contacto 230 circular. La zona de contacto 230 es aproximadamente
1/3 del diámetro nominal de la cúpula 12 metálica, creando
"terceros" puntos, o puntos de contacto (en la zona de
contacto 230) aproximadamente equidistantes entre los bordes 118 y
entre sí. Por lo tanto, como un lado de la discontinuidad 214 toca
un primer elemento interruptor 16, se colocará un par sobre ese
punto de contacto, que actúa para hacer entrar en contacto el otro
lado de la discontinuidad 214 con un segundo elemento interruptor
16. El objetivo es conectar de modo fiable dos o más líneas
eléctricas separadas a una referencia 224 común de señal. La
discontinuidad 214 puede tener la forma de una escotadura a modo de
anillo hacia abajo, de manera que la región 212 central elevada
esté elevada con relación al borde inferior de la discontinuidad
214, pero no claramente el resto de la cúpula 12 con salto
elástico.
Como se muestra en la figura 22, a lo largo de
la zona de contacto 230, la cúpula contacta con tres elementos
interruptores 16. Una referencia 224 de señal actúa como el cuarto
elemento. Las vías 32 conectan los elementos interruptores 16 a las
pistas sobre las capas inferiores de la PCB. Cada elemento
interruptor 16 se extiende por un ángulo a, en este ejemplo
aproximadamente 20 grados, que equivale a un total de
aproximadamente 1/6 de la circunferencia de la zona de contacto 230
constituida por los elementos interruptores 16. Reduciendo el valor
de a se promueven los objetivos de la teoría de funcionamiento
explicada en la figura 21, realizando contacto con uno o dos
elementos interruptores 16 en configuración inestable. Por lo tanto,
una fuerza aplicada al eje 17 central ejercerá un par aumentado para
ayudar a establecer contacto entre la cúpula 10 metálica y cada
elemento interruptor 16, incluso si ya se han establecido dos
contactos. La inestabilidad proporcionada al contactar la cúpula 12
con salto elástico, el par proporcionado al contactar cerca del
punto de activación y la estrechez de las pistas, aumentando por
ello la presión local, están entre las ventajas potenciales
previstas de este enfoque. Nótese que se muestran tres elementos
interruptores 16, dos (y en menor grado cuatro) elementos
interruptores 16 se pueden beneficiar también de este diseño. La
discontinuidad 214 puede estar formada como un anillo de segmentos
espaciados de cresta, como se muestra en la figura 23, con
longitudes de cresta y espacios seleccionados para facilitar un
contacto fiable con cada elemento interruptor 16.
Claims (25)
1. Un teclado numérico, que comprende una matriz
de regiones de teclas, incluyendo ambos
una agrupación de regiones de teclas elevadas
(11); y
unas regiones de teclas (22) entremezcladas en
las regiones de teclas elevadas (11); en el que
el teclado numérico incluye unos interruptores
(21) de tecla correspondientes, independientemente accionables,
dispuestos debajo de las regiones de teclas entremezcladas (22),
de manera que se puede aplicar un algoritmo de
funcionamiento, que proporciona una salida de un carácter
correspondiente cuando se acciona una región de teclas elevadas
(11), por lo que el algoritmo de funcionamiento, en respuesta a la
detección de un accionamiento combinado de interruptores, que
incluye un interruptor (21) que subyace en una región de teclas
entremezcladas (22) y cualquier interruptor (21) que subyace en una
región de teclas elevadas (11), inmediatamente adyacente a esa
región de teclas entremezcladas, produce una salida correspondiente
a la región de teclas entremezcladas.
2. El teclado numérico de la reivindicación 1,
en el que las regiones de teclas elevadas (11) adyacentes tienen una
distancia entre centros menor que aproximadamente la mitad de la
anchura del dedo de una persona adulta.
3. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende elementos
correspondientes de realimentación táctil, que subyacen en cada
región de teclas elevadas y en cada región de teclas
entremezcladas.
4. El teclado numérico de la reivindicación 3,
en el que el algoritmo de funcionamiento, en respuesta a la
detección de un accionamiento combinado de interruptores, que
incluye cualquier interruptor (21) que subyace en una región de
teclas elevadas (11) y un interruptor que subyace en una región de
teclas entremezcladas (22), produce una salida correspondiente a la
región de teclas entremezcladas (22).
5. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada interruptor (21)
dispuesto debajo de una región de teclas entremezcladas (22) está
directamente conectado a un interruptor (21) dispuesto debajo
de
otra región de teclas entremezcladas (22) y a un interruptor (21) dispuesto debajo de una región de teclas elevadas (11).
otra región de teclas entremezcladas (22) y a un interruptor (21) dispuesto debajo de una región de teclas elevadas (11).
6. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que las regiones de teclas
entremezcladas (22) tienen superficies expuestas que son
convexas.
7. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que las regiones de teclas
entremezcladas (22) tienen superficies expuestas que son
sustancialmente planas.
8. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las regiones de
teclas elevadas (11) incluye una cresta elevada (142) que define una
superficie superior.
9. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada región de teclas
entremezcladas (22) está inmediatamente adyacente a una pluralidad
de regiones de teclas elevadas (11).
10. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que incluye una placa de circuito
impreso (23) con pistas, que conectan eléctricamente cada uno de al
menos algunos interruptores (21) que subyacen en las regiones de
teclas elevadas (11) con un interruptor (21) que subyace en una
correspondiente de las regiones de teclas entremezcladas (22).
11. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que incluye una placa de circuito
impreso (23) con cuatro prolongaciones (50) de pista eléctrica, que
se extienden hasta debajo de cada una de las regiones de teclas
entremezcladas (22), para formar contactos interruptores.
12. El teclado numérico de la reivindicación 11,
en el que dos de las prolongaciones (50) de pista bajo cada región
de teclas entremezcladas conectan a una cúpula (12) táctil, y las
otras dos prolongaciones de pista conectan a unas pistas expuestas,
que están colocadas momentáneamente en contacto eléctrico cuando se
acciona esa región de teclas entremezcladas (22).
13. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada interruptor (21)
dispuesto debajo de una región de teclas entremezcladas (22) es
accionado por unas pistas eléctricas de una placa de circuito
impreso (23), que contacta con una discontinuidad (214) en una
superficie interior de una cúpula (12) metálica con salto
elástico.
14. El teclado numérico de la reivindicación 13,
en el que las pistas contactadas por la discontinuidad (214)
superficial de cúpula con salto elástico forman tres contactos (16)
discretos, espaciados alrededor de una zona de contacto (230)
circular debajo de la cúpula con salto elástico.
15. El teclado numérico de la reivindicación 13,
en el que la discontinuidad (214) está situada centralmente bajo la
cúpula (12) con salto elástico y tiene un diámetro de
aproximadamente un tercio del diámetro total de la cúpula con salto
elástico.
16. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de los interruptores
(21) dispuestos debajo de las regiones de teclas entremezcladas (22)
incluye un elemento de realimentación (12) táctil y un anillo de
carbono.
17. El teclado numérico de la reivindicación 16,
en el que los elementos de realimentación táctil son eléctricamente
pasivos.
18. El teclado numérico de la reivindicación 16,
en el que cada uno de los interruptores (21) dispuestos debajo de
las regiones de teclas entremezcladas están conectados a tres pistas
de señal, formando un único acceso al interruptor desde un lado de
la matriz, y dos puntos de acceso desde el otro lado de la
misma.
19. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que las regiones de teclas
elevadas (11) o entremezcladas (22) son áreas respectivas de una
alfombrilla de teclado (40) de plástico moldeado, que se flexiona
durante el accionamiento de las teclas.
20. El teclado numérico de la reivindicación 19,
en el que las regiones de teclas que no son áreas respectivas de la
alfombrilla de teclado (40) de plástico moldeado están expuestas a
través de unos agujeros respectivos separados en la alfombrilla de
teclado.
21. El teclado numérico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que las regiones de teclas son
las superficies superiores de las teclas aseguradas a una lámina
(41), mantenida en una condición estirada encima de una agrupación
de interruptores de tecla.
22. El teclado numérico de la reivindicación 21,
en el que la lámina (41) estirada comprende una lámina de resina
elastómera.
23. El teclado numérico de la reivindicación 22,
en el que la lámina (41) elastómera se mantiene en una condición
estirada al menos el 20 por ciento de sus dimensiones, al menos en
una dirección.
24. El teclado numérico de la reivindicación 21,
en el que la alfombrilla de teclado comprende una lámina de
plástico, moldeada para tener una región (47) que se puede distender
elásticamente.
25. El teclado numérico de la reivindicación 24,
en el que la región que se puede distender elásticamente comprende
un pliegue que se extiende hacia fuera de un plano principal de la
lámina.
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