Сенсорная клавиатура

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1191 И 1) 51) 4 Н 03 К 17/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ2 ордена Ленина по итут им. В, И. Ле ников, Л. А. Кала ли -еревянко088,8)видетельство ССС03 К 17/945,видетельство СССРН 03 К 17/945,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение может быть использовано в устройствах ввода и выводаинформации. Цель изобретения - расширение помехозащищенности передаваемого кода, Сенсорная клавиатура содержит генератор 1, делитель 2 частоты, элемент И 3, счетчик 4 импульсов, мультиплексор 5 и сдвиговый регистр 8. В устройство введено и сенсорных элементов 6, выполненных в виде полевого транзистора с индуцированным каналом, формирователь 7 импульсов, выполненный в виде элемена ИЛИ, модулятор 9, выполненный вниде биполярного транзистора и блок10 управления, выполненный в видеединичной и нулевой шин уровней логических сигналов, группы шин идентиФикации кодовой посылки и группы элементов разового подключения шин идентификации к единичной и нулевойшинам уровней логических сигналов,что позволяет последовательные коды 39854сенсорных площадок 11 представлятьпромодулированными высокочастотнымсигналом, а питающее напряжение использовать от внешнего приемника.При этом благодаря различию частотных диапазонов полезного сигнала ипитающего напряжения полезныесигналы передаются по одномурадиочастотному кабелю. 4 з .п.Ф-лы, бил, Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вывода инФормации.Цель изобретения - расширение помехозащищенности передаваемого кода, достигаемое путем представления выходного кода сенсорной площадки в виде амплитудно-модулированного.сигнала и передачи информации по проводу электропитания,На Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на Фиг. 2 - электрическая схема сенсорного элемента; на фиг. 3 - электрическая схема формирователя импульсов; на фиг. 4 - функциональная схема блока управления; на Фиг, 5 - электрическая схема модулятора; на Фиг. 6 временные диаграммы работы устройства.Сенсорная клавиатура (фиг, 1) содержит генератор 1, выход которого через делитель 2 частоты подключен к первому входу элемента И 3, вьгход которого подключен к входу счетчика 4 импульса и счетному входу мультиплексора 5, выходы которого подключены к третьим входам соответствующих сенсорных элементов 6,выходы которых подключены к соответствуюшим входам Формирователя 7 импульсов, импульсно выход которого подключен к управляющему входу сдвигрвого регистра 8, выход которого подключен к второму входу модулятора 9, а вторые адресные входы подключены к соответствующим выходам блока 10 управления. Сенсорные пло 21щадки 11 подключены к первым входамсенсорных элементов б.Сенсорный элемент 6 (фиг, 2) содержит полевой транзистор 12 с индуцированным каналом, база которогосоединена с первым входом 13 сенсорного элемента 6, через первый резистор 14 с вторым входом 15 сенсорного элемента 6 и через первый 10 конденсатор 16 с общей шиной, истокполевого транзистора 12 с индуцированным каналом соединен с первымвходом элемента И 17 и через параллельно сое.,пненные второй резистор 15 18 и второй конденсатор 19 с положительной шиной электропитания,зторой вход элемента И 17 соединенс третьим входом 20 сенсорного элемента б, а выход, элемента И 17 20 соединен с выходом 21 сенсорногоэлемента б.Формирователь 7 импульсов (фиг. 3)содержит элемент ИЛИ 22, входы которого соединены с соответствующимивходами 23 формирователя 1 импульсов, выход элемента ИЛИ 22 соединенс потенциальным выходом 24 формирозателя 7 импульсов и через первый, элемент НЕ 25 соединен с входамивторого элемента НЕ 26 и элемента 27задержки, выходы которых соответственно подключены к входам элемента И 28, выход которого соединен симпульсным выходом 29 формирователя1 импульсов.Блок 1 О управления (фиг. 4) содержит элемент 30 сложения по модулю два, первые адресные входы которого подключены к соответствующим О входам 31 блока 10 управления, еди3 2ничную шину 32 и нулевую шину 33уровней логических сигналов, группу 34 шин идентификации кодовой посылки 1 подключенную к соответствующим выходам 35 блока 10 управления,группу 36 элементов разового подключения 34 идентификации к единичнойшине 32 и нулевой шине ЭЗ уровнейлогических. сигналов.Модулятор 9 (фиг. 5) содержит биполярный транзистор 37, база которого через параллельно соединенныепервый резистор 38 и первый конденсатор 39 подключена к первому входу40 модулятора 9, коллектор биполярного транзистора 37 через последовательно соединенные первую катушку 41индуктивности и второй резистор 42подключен к второму входу 43 модуля-тора 9, причем точка соединения второго резистора 42 и первой катушки41 индуктивности через второй конденсатор 44 соединена с общей шиной,второй вывод третьего конденсатора45 соединен через четвертыйконденсатор 46 с общей шиной и через вторуюкатушку 47 индуктивности с выходом48 модулятора 9, который через пятыйконденсатор 49 подключен к общейшине.Сенсорная клавиатура работает следующим образом,Тактовые импульсы (фиг, ба) с выхода генератора 1 (фиг, 1) поступают. на вход делителя 2-частоты, которыйпонижает частоту этих импульсов дочастоты сканирования сенсорных элементов 6 (фиг. 66). С выхода делителя 2 частоты сигнал поступает черезпервый вход элемента И 3 на входсчетчика 4 импульсов и счетный входмультиплексора 5, При этом мультиплексор 5 меняет состояние на своихвыходах, являющихся стробирующимивходами сенсорных элементов 6, асчетчик 4 импульсов. последовательноперечисляет номера сенсорных элементов 6. При отсутствии .касания оператора какой-либо сенсорной площадки 11 на потенциальном выходе формирователя 7 импульсов присутствует уровень напряжения логической "1" (фиг. 66), разрешающий прохождение. счетным импульсов через элемент И 3 на вход счетчика 4 импульсов (фиг, 68) и счетный вход мультиплексора 5 и запрещающий прохождение счетных импульсов при 39854 4касании оператора к какой-либо сенсорной площадке 1,При касании оператора какой-либосенсорной площадки 11 на потенциальном выходе формирователя 7 импульсовпоявляется уровень напряжения логического "О", по фронту которого наимпульсном выходе формирователя 7.импульсов формируется импульс за 1 О писк (фиг. 68), обеспечивающий перенос содержимого счетчика 4 импульсовна первые адресные входы сдвиговогорегистра 8 одновременно с идентифицирующей и контрольной информацией,поступающей с блока 1 О управленияна вторые адресные входы сдвиговогорегистра 8.Импульсы счета, непрерывно. поступающие с выхода делителя 2 частотына вход сдвига сдвигового регистра 8,вызывают появление информации навыходе последнего. Эта информацияв последовательном виде поступаетна второй вход модулятора 9, на пер 25 вый вход которого одновременно поступает высокочастотный сигнал с генератора 1. С выхода модулятора 9сигнал поступает по одному двухпроводному кабелю связи в приемное уст 30 ройствоСенсорный элемент 6 (фиг. 2) работает следующим образом.При отсутствии касания операторасенсорной площадки 11, подключеннойк первому входу 13 сенсорного элемен 35та б, переменное напряжение, поступающее на второй вход 15 сенсорногоэлемента 6, удерживает полевой тран-.зистор 12 с индуцированным каналом воткрытом состоянии и, следовательно,40уровень понижения логического 11011на первом входе элемента И 17, запрещающий прохождение от мультиплексора 5 импульсов опроса сенсорной45клавиатуры. Прикосновение операторак сенсорной площадке 11, т.е. к входу13 сенсорного элемента б, уменьшаетпеременное напряжение на затворе полевого транзистора 12 с индуцирован 50ным каналом, вызывая его закрывание .и появление на первом входе элементаИ 17 уровня напряжения логической11 111 . Теперь при появлении на второмвходе элемента И 1 7 импульса опросамультиплексора 5 этот импульс пройде т55на выход 21 сенсорного элемента 6. Формирователь 7 импульсов (фиг. Э)работает следующим образом.При отсутствии касания оператором какой-либо сенсорной площадки 11 на входах 23 Формирователя 7 импульсов, т.е. на входах элемента ИЛИ 22, поисутствуют уровни напряжения логического "0" и на потенциальном 24 и импульсном 29 выходах формирователя 7 импульсов также присутствуют уровни напряжения логического 0".При касании оператором какой-либо :енсорной плошадки 11 на соответствующем входе элемента ИЛИ 22 устанавливается уровень напряжения логической "1", который устанавливается и на потенциальном выходе 24 формировагеля 7 импульсов . Положительный фронт изменения этого уровня напряжения, проходя через цепь элементов НЕ 25 и 26, элемент 27 задержки и элемент И 28, формируется импульс положительной полярности, поступающий на импульсный выход 29 Формирователя 7 импульсов,Блок 1 О управления (Фиг, 4) Формирует в сдвиговом регистре 8 из кодов номеров сенсорных элементов 6, считываемьгх со счетчика 4, иденфицирующую информацию, формируемую в блоке 10 управления с помощью системы потенциальнь:х г ин 32 и 33 и контрольногоразряда, получаемого с помощью элемента 30 сложения по модулю два. Например, первые две единицы, записываемые с единичной шины 32, представляют идентифицирующую информацию, предназначенную для опознания начала кодовой посылки на стороне приемника. В третью, пятую и следующие нечетные разряды всегда вписывается 0 с нулевой шины 33, что позволяет вводить паузы между информационными разрядами в процессе сдвига информации в регистре и подаче ее на модулятор 9. На четные номера разрядов, кроме последнего, записываются разряды кода номера сенсорного элемента 6, В последний разряд вписывается контрольный разряд, полученный с помощью элемента 30 сложения по модулю два, на входы которого заводятся все информационные разряды счетчика 4 и, возможно, уровни напряжения логической "1" с единичной шины 32, в зависимости от типа контроля, осуществляемого в приемном устройстве контроль по четности или по нечеткости. Этот разряд обеспечивает уменьшение влияния помех при передаче кода на расстояние.Модулятор 9 (фиг. 5) осуществля-ет модуляцию несущего высокочастотного сигнала от генератора 1 по амплитуде последовательным кодом сосдвигового регистра 8, Высокочастотный сигнал с генератора 1, поступая О на первый вход 40 модулятора 9, модулируется биполярным транзистором37 сигналом, поступающим на второйвход 43 модулятора 9 и через цепочку: третий конденсатор 45, четвертый 1 конденсатор 46, вторая катушка 47индуктивности и пятый конденсатор49 поступает на выход 48 модулятора9, являющегося выходом устройства,Таким образом, последовательныекоды сенсорных площадок 11 представляются промодулированными высокочасготным сигналом а питающее напряжение используется от внешнего приемника и благодаря различию частотных диапазонов полезных сигналов и питающего напряжения полезные сигналы передаются по одному радиочастотному кабелю,ЗО Формула изобретения1, Сенсорная клавиатура, содержащая генератор, и сенсорных площадок,счетчик импульсов, элемент И и сдвиговый регистр, причем вход счетчикаимпульс.ов соединен со счетным входоммультиплексора, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью увеличенияпомехозащищенности передаваемого 40кода, в нее введены и сенсорных элементов, первые входыкоторых подключены к соответствующим сенсорнымплощадкам, формирователь импульсов,делитель частоты, блок управления 45и модулятор, причем выход генератораподключен к первому входу модулятора,вторым входам сенсорных элементов ичерез делитель частоты к первому входу элемента И и входу сдвига сдвигового регистра, выход элемента И подключен к входу счетчика импульсов исчетному входу мультиплексора, выходы которого поцключены соответственно к третьим входам сенсорных 5 элементов, выходы которых подключенык соответствующим входам формирователя импульсов, импульсный выходкоторого подключен к управляющемувходу сдвигового регистра, а потенциальнМй выход к второму входу элемента И, выходы счетчика импульсов подключены к соответствующим адресным входам блока управления и соответствующим первым адресным входам сдвигового регистра, вторые адресные входы которого подключены к соответствующим выходам блока управления, выход сдвигового регистра подключен к Второму входу модулятора, выход которого подключен к выходу клавиатуры, выход переноса счетчика импульсов подключен к входу сброса мультиплексора и входу сброса сдвигового регистра.2. Клавиатура по п. 1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что каждый сенсорный элемент выполнен в виде полевого транзистора с индуцированным каналом, затвор которого подключен к первому входу сенсорного элемента, первому конденсатору и через первый резистор к второму входу сенсорного элемента, сток подключен к общей шине, а исток подключен к первому входу элемента И и через параллельно соединенные второй резистор и второй конденсатор к положительной шине электропитания, второй вход элемента И подключен к третьему входу сенсорного элемента, а выход элемента И подключен к выходу сенсорного элемента.3. Клавиатура по п. 1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что формирователь импульсов выполнен в виде элемента ИЛИ, входы которого подключены к входам формирователя импульсов, а выход подключен к входу первого элемента НЕ и потенциальному выходу формирователя импульсов, выход первого элемента НЕ подключен через второй З 9854элемент НЕ к первому входу элементаИ и через элемент задержки к второмувходу элемента И, выход которого подключен к импульсному выходу формиро вателя импульсов.4. Клавиатура по и. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что блок управления выполнен в виде единичной и нулевой шин уровней логических сигналов, 1 О группы шин идентификации кодовой посылки,подключенных к соответствующим входам сумматора по модулю два и соответствующим выходам блока управления,группы элементов разового подклю чения шин идентификации к единичнойи нулевой шинам уровней логическихсигналов, выход сумматора по модулюдва подключен к соответствующемувыходу блока управления, входы кото рого подключены к соответствующимвходам сумматора по модулю два,5. Клавиатура по и. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что модуляторвыполнен в виде биполярного транзис тора, эмиттер которого, подключен кобщей шинебаза через параллельносоединенные первый резистор и первый конденсатор подключена,к первомувходу модулятора, а коллектор через З 0 первую катушку индуктивнос,и - кпервому выводу второго резистора,который через второй конденсаторподключен к общей шине, второй выводвторого резистора подключен к вто;рому входу модулятора, первый выводтретьего конденсатора подключен, кколлектору биполярного транзистора,второй вывод третьего конденсатораподключен через четвертый конденсатор к общей шине н через вторую катушку индуктивности - к выходу модулятора, который через пятый конденсатор подключен к общей шинеСоставитель Е. БреславецТехред П.Бонкало Корректор Н одписное 5 кая наб.,едактор А. Шандаказ 3408/56 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, Ти твенного бретений 35, Раув