Сенсорный переключатель

.Бюл. В 2рономический институт ои техн нов,В.В.Будниковов56 (088. 8)е свидетельство СССРН 03 К 7/945,люОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) АвторскоУ 1092725, кл04.01.83. вано в пул устройств, рах и устр в ЭВМ. Цель достоверно достигаетс ройства пр более сенс тение относится к импульс- и может быть использотах управления различных в частности в коммутатойствах ввода информации изобретения - повышение ти функционирования " за счет блокировки усткасании любых двух или рных площадок и при1367150 бой последовательности и времениотпускания этих площадок. Сенсорный переключатель содержит мультиплексор 1, сенсорные площадки 2,П-триггер 4 касания, регистр 5, блок6 сравнения, основной счетчик 7,вспомогательный счетчик 8, дешифратор 9, тактовую шину 10, элементИЛИ 1 1, дополнительный счетчик 12, .элемент ИЛИ 13 ошибки, П-триггер 14записи, элемент ИЛИ 15 записи,Изобретение относится к импульс"ной технике и может быть использовано в пультах управления различныхустройств, в частности в коммутаторах и устройствах ввода информации ьв ЭВИ.Цель изобретения - повышение достоверности функционирования путемблокировки устройства при касаниилюбых двух и более сенсорных площадок и при любой последовательности ивремени отпускания этих сенсорныхплощадок.На фиг.1 представлена функциональная схема сенсорного переключателя;на фиг,2 и 3 - временные диаграммы,поясняющие работу сенсорного переключателя соответственно в режимерабочего касания одной сенсорнойплощадки и непреднамеренного касания двух площадок.Сенсорный переключатель содержитмультиплексор 1, и информационныхвходов которого соединены с соответствующими сенсорньяи площадками 2,С-вход - с выходом формирователя 3импульсов опроса, выход - с Б-входом Э-триггера 4 касания, а управляющие входы - с соответствующимиинформационными входами регистра 5,первыми входами блока 6 сравнения ивыходами основного счетчика 7,С-вход которого подключен к выходустаршего разряда вспомогательногосчетчика 8 и входу старшего разряда ЗБдешифратора 9, вход второго разрядакоторого соединен с выходом первогоразряда вспомогательного счетчика 8,вход первого разряда - с тактовой Э-триггер 16 управления, элементИ 17, П-триггер 18 ошибки, П-триггер 19 блокировки, регистр 20,выходные шины 21. Предложенный переключатель при случайном непреднамеренном касании нескольких сенсорныхплощадок сохраняет свое состояниепри любой последовательности и времени отпускания сенсорных площадок,чем достигается повышение достоверности функционирования. 3 ил. шиной 10 и С-входом вспомогательного счетчика 8, первый выход - сС-входом Э-триггера 4 касания и входом формирователя 3 импульсов опроса, второй выход - с первым входомэлемента ИЛИ 11 предустановки, третий выход - с С-входом дополнительного счетчика 12, первым входом элемента ИЛИ 13 ошибки.и Я-входомЭ-триггера 14 записи, а четвертыйвыход - с первым входом элементаИЛИ 15 записи, второй вход которогоподключен к прямому выходу П-триг"гера 16 управления, первому входуэлемента И 17 и С-входам П-триггеров ошибки 18 и записи 14, третийвход - к прямому выходу Э-триггера18 ошибки, четвертый вход - кинверсному выходу Э-триггера 19 блокиров-,ки, а выход - к С-входу выходногорегистра 20 и С-входу Э-триггера19 блокировки, 8-вход которого соединен с инверсным выходом Э-триггера 16 управления и вторым входомэлемента ИЛИ 13 ошибки, третий входкоторого подключен к второму входу .элемента ИЛИ 11 предустановки и прямому выходу П-триггера 4 касания, ачетвертый вход - к второму входуэлемента И 17 и выходу блока 6 сравнения, вторые входы которого соединены с выходами регистра 5 и входами выходного регистра 20, выходыкоторого подключены к выходным шинам 21, при этом третий вход элемента И 17 соединен с инверсным выходом П-триггера 18 ошибки, а выход "с третьим входом элемента ИЛИ 11предустановки, выход которого подключен к К-входу дополнительного счетчика 12 и Б-входу 0-триггера 16 управления, С-вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика 12, кроме того, прямой выход Э-триггера 4 записи подключен к С-входу регистра 5, а Б-вход 0-триггера 18 ошибки соединен с выходом элемента ИЛИ 13 ошибки.Работа сенсорного переключателя построена по циклическому принципу. Цикл состоит из п строк, а строка из 8 тактов. Длительность такта Т/2 равна длительности тактовых импульсов, поступающих по тактовой шйне 10В каждой строке опрашивается одна сенсорная площадка, а опрос всех площадок происходит в течение цикла. Управляющие сигналы, необходимые для работы сенсорного переключателя по циклическому принципу, формируются основным 7 и вспомогательным 8 счетчиками и дешифратором 9. При этом коэффициент пересчета основного счетчика - и, а коэффициент пересчета вспомогатель" ного счетчика - 4, и они определяют соответственно число опрашиваемых сенсорных площадок и количество тактов в исходной строке.Рассмотрим формирование управляющих сигналов. Положительные тактовые импульсы (фиг.2 а) с длительностью Т/2 и периодом Т поступают по тактовой шине 10 на С-вход вспомогательного счетчика 8. Кроме того, эти же импульсы (фиг2 а) и импульсы с выходов младшего (фиг.2 б) и старшего (фиг.2 в) разрядов вспомогательного счетчика 8 поступают на управляющие входы дешифратора 9. На выходах дешифратора 9 формируются четыре последовательности импульсов (фиг.2 г, д, е, ж и фиг,3 а, б, в, . г) отрицательной полярности с длительностью Т/2 и периодом 4 Т, сдвинутые одна относительно другой на время Т. Управляющие импульсы на первом выходе (фиг.2 г и 3 а) дешифратора 9 формируются в первом такте строки, импульсы на втором выходе (фиг.2 д и 3 б) дешифратора - в третьем такте строки, импульсы на третьем выходе (фиг.2 е и 3 в) дешифратора - в пятом такте строки, а импульсы на четвертом выходе (фиг.2 ж и 3 г) дешифратора г в седьмом такте строки. Последовательно со вспомогательным счетчиком 8 включен основнойсчетчик 7. Последовательное изменение состояний выходов основогосчетчика приводит к поочередномуопросу информационных входов мультиплексора 1, соединенных с соответствующими сенсорными площадками 2. Заи строк опрашиваются все сенсорныеплощадки переключателя.Сенсорный переключатель имеетследующие характерные режимы функ"ционирования: функционирование при 1 отсутствии касания площадок сенсорного ноля; функционирование при касании одной площадки сенсорногополя; функционирование при непреднамеренном касании двух или большего 2 О числа площадок сенсорного поля,Рассмотрим работу сенсорного переключателя в этих режимах.В первом такте каждой строки управляющие импульсы отрицательной 25 полярности (фиг.2 г и 3 а) с первоговыхода дешифратора 9 поступают наС-вход 0-триггера 4 касания и входформирователя 3 импульсов опроса.На выходе формирователя 3 по полоЗо жительному фронту управляющих импульсов формируются короткие импульсыопроса (фиг.2 э и 3 д) отрицательной полярности. Эти импульсы поступают на стробирующий С-вход мультчплексора 1 и при отсутствии касанияплощадок сенсорного поля проходятна его выход в виде импульсов тойже полярности (например, в (х)-йстроке на фиг.2 и 3 е), С выхода 4 мультиплексора 1 импульсы поступают на Я-вход П-триггера 4. Приэтом 0-триггер 4 касания вначалеположительным фронтом управляющегоимпульса (фиг.2 г и 3 а) устанавли вается в нулевое состояние (например, в (-1)-й строке на фиг.2 к и3 ж), а затем тут же возвращаетсяв исходное единичное состояние импульсом отрицательной полярности(фиг.2 и 3 е) с выхода мультиплексора 1. На выходе В-триггера 4 касанияформируются импульсы отрицательнойполярности (например, в (-1)-йстроке на фиг.2 к и 3 ж), обуслов-ленные суммарной задержкой распространения сигнала в формирователе 3импульсов опроса и мультиплексореОднако длительность этих импульсовзначительно меньше Т/2 и уровень"1" с прямого выхода 0-триггера 4 касания блокирует элементы ИЛИ предустановки 11 и ошибки 13 в последующих тактах данной строки. На выходах элементов ИЛИ предуста" ковки (фиг.2 м и 3 и) и ошибки (фиг.2 т и 3 п) в этих тактах присутствует уровень "1".В пятом такте строки управляющие импульсы отрицательной полярности (Фиг.2 е и 3 в) с третьего выхода дешифратора 9 поступают на Б-вход 0-триггера 14 записи и С-вход дополнительного счетчика 12. Первый из этих импульсов после включения источника питания устанавливает 0-триггер 14 записи в единичное состояние. Последующие импульсы толькб подтверждают это состояние 0-триггера записи. На прямом выходе Р-триггера записи (фиг.2 р и 2 н) присутствует уровень "1". После включения источника питания управляющие импульсы с третьего выхода дешифратора 9 подсчитываются дополнительным счетчиком 12 емкостью Б. При заполнении дополнительного счетчика до величины Б/2 = пК положительный перепад с его выхода (фиг.2 н и 3 к) устанавливает 0-триггер 16 управления в нулевое состояние. Уровень "О" с прямого выхода 0-триггера 16 управления (фиг.2 о и 3 л) закрывает элемент И 17. На его выходе (Фиг.2 л и 3 з) также устанавливается уровень "О". Уровень "1" с инверсного выхода 0-триггера 16 управления (Фиг. 2 и и 3 м).дополнительно блокирует элемент ИЛИ 13 ошибки, В дальнейшем дополнительный счетчик 12 продолжает считать управляющие импульсы, поступающие на его С-вход в пятом такте каждой строки. Однако положительные перепады с его выхода только подтверждают нулевое состояние П-триггера 16 управления.В седьмом такте строки управляющие импульсы отрицательной полярности (Фиг.2 ж и 3 г) с четвертого выхода дешифратора 9 поступают на вход элемента ИЛИ 15 записи. При этом, поскольку при включении источника питания Р-триггеры ошибки 18 и блокировки 19 могут установиться в произвольное состояние, возможны два случая. В первом случае Э-триггер 18 ошибки устанавливается в нулевое состояние, а Р-триггер 19 бло 13671506кировки - в единичное. С прямого вы"хода 0-триггера ошибки и инверсноговыхода 0-триггера блокировки наэлемент ИЛИ 15 записи поступают уровни "О"Такой же уровень поступает на элемент ИЛИ записи с прямоговыхода 0-триггера 16 управления. Приэтом первый же управляющий импульс,10 пройдя через логический элементИЛИ 15 записи, положительным Фронтомустановит 0-триггер 19 блокировки внулевое состояние. На инверсном выходе 0-триггера блокировки появляет 15 ся уровень "1" и блокирует элементИЛИ 15 записи. Следующие управляющиеимпульсы через элемент ИЛИ записине проходят. Во втором случае Р-триг.геры ошибки и блокировки устанавли 20 ваются в такие состояния,.при кото"рых первый или второй, или оба одновременно блокируют элемент ИЛИ записи. Таким образом, при отсутствиикасания сенсорных площадок двоичный код на выходных шинах 21 не изменяется.При касании какой-либо одной,например -й,площадки сенсорногополя к монтажной емкости этой пло"30 щадки и емкости х-го,информационного входа мультиплексора 1 добавляется емкость тела оператора. Суммарная емкость не успевает зарядитьсядо уровня "1" за время действия короткого импульса опроса (Фиг2 з),и в -й строке каждого цикла импульсы на выход (фиг.2 и) мультиплексора 1 не проходят. При этом в первомтакте х-й строки управляющий импульс40 (фиг.2 г) с первого выхода дешифратора 9 устанавливает триггер 4 внулевое состояние, в котором он остается до конца первого такта следующей строки. Уровень "О" с прямо 45 го выхода 0-триггера 4 касания(фиг.2 к) деблокирует элементыИЛИ 11 и 13 в последующих тактахданной строки.В третьем такте х-й строки управ 50 ляющий импульс отрицательной полярности (фиг,2 д) с второго выхода дешифратора 9 проходит на выход эле"мента ИЛИ 11 предустановки (фиг.2 м),сбрасывая в нулевое состояние триг 55 геры дополнительного счетчика 12(фиг. 2 н) и устанавливая в единичное состояние 0-триггер 16 (фиг. 2о, п). Положительный перепад напряжения с прямого выхода 0"триггера15 20 25 30 35 40 45 50 55 716 управления (фиг.2 о) устанавливает в нулевое состояние Э-триггеры 14 (фиг.2 р) и 18 (фиг.2 у,ф). Уровни "1" с прямого выхода Э-триггера управления (фиг.2 о) и инверсного выхода Э-триггера ошибки (фиг.2 ф) деблокируют элемент И 17 (фиг.2 л). Уровень "1" с прямого выхода Э-триггера управления (фиг.2 о) блокирует также по одному из входов элемент ИЛИ 15. Уровень "0" с инверсного выхода Э-триггера 16 управления (фиг.2 п) деблокирует элемент ИЛИ 13 и устанавливает в единичное состояние Э-триггер 1 9 (фиг. 2 х). Уровень "0" с прямого выхода Э-триггера 14 фиг. 2 р) производит перезапись двоичного кода номера -й касаемой площадки сенсорного поля из основного счетчика 7 в регистр 5. При этом в д-й стро,ке каждого последующего цикла на входы блока 6 поступают одинаковые коды, что приводит к установке в д-й строке уровня "1" на выходе блока (фиг.2 с), Этот уровень поступает на вход элемента И 17. Элемент И открывается и уровень "1 " с его выхода (фиг.2 л) блокирует элемент ИЛИ 11 (фиг.2 м). Уровень "1" с выхода блока 6 сравнения (фиг.2 с) поступает также на вход элемента ИЛИ 13 и блокирует его. Уровень "0" с инверсного выхода Э-триггера 19 (фиг. 2 х) деблокирует по одному из входов элемент ИЛИ 15 записи.В пятом такте -й строки управления импульс (фиг.2 е) с третьего выхода дешифратора 9 устанавливает Э-триггер 14 в единичное состояние. На выход элемента И 13 управляющий импульс не проходит, так как он заблокирован уровнем "1" с выхода блока сравнения (фиг.2 с). В каждой строке эти же управляющие импульсы с третьего выхода дешифратора 9 поступают на С-вход дополнительного счетчика 12 и подсчитываются им.В седьмом такте д-й строки управляющий импульс (фиг.2 ж) с четвертого выхода дешифратора 9 поступает на вход элемента ИЛИ 15 записи. Однако на выход этого элемента (фиг.2 ц) он не проходит, так как элемент ИЛИ записи заблокирован уровнем "1" е прямого выхода Э-триггера 6 (фиг.2 о). Аналогичным образом работает сенсорный переключатель при касании -й площадки сенсорного поля и в последующих (К) циклах, В К-м цикле с момента касания -й площадки на С-вход дополнительного счетчика 12 с третьего выхода дешифратора 9 поступает И/2=пК-й управляющий импульс. Старший разряд дополнитель . ного счетчика устанавливается в единичное состояние (фиг.2 н), а положительный перепад с его прямоговыхода устанавливает в нулевое состояние Э-триггер 16 (фиг.2 о). Уровень "0" с прямого выхода Э-триггера управления (фиг.2 о) деблокируетэлемент ИЛИ 15, и управляющий импульс (фиг. 2 ж) в седьмом тактеэтой же строки проходит через элемент ИЛИ 15 (фиг.2 ц) на С-вход выходного регистра 20. Двоичный кодномера -й касаемой площадки сенсорного поля переписывается из регистра5 в выходной регистр 20. Двоичный код номера х-й сенсорной площадки появляется на выходных шинах 21.Рассмотрим теперь работу сенсорного переключателя при непреднамеренном касании двух, например -й и (1.+1)-й площадок сенсорного поля.В этом случае в следующей за моментом касания, например -й строке цикла переключатель работает аналогичнорассмотренному, Устанавливается в нулевое состояние Э-триггер 4(фиг.З ж), сбрасываются в нулевоесостояние триггеры дополнительногосчетчика 12 (фиг.З к), устанавливается в единичное состояние,Э-триггер 16 управления (фиг.З л,м), двоичный код номера з.-й касаемой площадки сенсорного поля переписывается из основного счетчика 7 в регистр 5, и Э-триггер 18 (фиг.З р, с) устанавливается в нулевое, а Э-триггер 19 (фиг.З т) - в единичное состояния.В первом такте (.+1)-й строки этого цикла управляющий испульс (фиг.З а) с первого выхода дешифратора 9 подтверждает нулевое состояние Э-триггера 4 (фиг.З ж). Уровень "0" с прямого выхода Э-триггера 4 (фиг.З ж) деблокирует элементы,ИЛИ 11 и 13 в последующих тактах данной строки. В (+1)-й строке на выходах основного счетчика 7 присутствует двоичный код числа (+1). На выходах регистра 5 присутствует за(фиг. 3 б) проходит через открытый элемент ИЛИ 11 (Фиг.З и) и сбрасывает триггеры дополнительного счетчика 12 фиг.З к), подтверждая единичное состояние 0-триггера 16 (фиг,З л, м). При этом 0-триггер 18 остается в единичном состоянии (фиг.З р,с), храня информацию о наличии ошибочного касания. Только после отсчета К циклов, в которых не было ни одного касания какой- либо сенсорной площадки 2, дополнительный счетчик 12 заполняется до половины своей емкости И (фиг,З к) и сбрасывает 0-триггер 16 (Фиг.З л, м). Сенсорный переключатель при этом возвращается в исходное состояние и готов к приему последующей информации.Аналогичным образом работает сенсорный переключатель и при непреднамеренном касании трех, четырех и большего числа площадок сенсорного поля.В момент касания какой-либо площадки сенсорного поля переключателя запускается блок, содержащий дополнительный счетчик 12 и 0-триггер 16. Дополнительный счетчик отсчитывает К циклов, в течение которых проверяется имеется ли касаниедругкс площадок сенсорного поля.Если в течение К циклов, т.е, в течение интервала времени 4 пТК, фиксируется касание только одной площадки сенсорного поля, то двоичныйкод номера касаемой площадки переписывается из регистра 5 в выходнойрегистр 20 и поступает на выходныешины 21, Если Фиксируется касаниедвух или большего числа площадок,то 0-триггер 18 устанавливается вединичное состояние, запоминая темсамым информацию о наличии ошибочного касания, При этом 0-триггер 18блокирует запись в выходной регистр20 и код на выходных шинах 21 остается неизменным. В исходное состояние сенсорный переключатель возвращается только после отсчета К циклов,в которых не было ни одного касаниякакой-либо площадки, т.е. после прекращения ошибочного воздействия насенсорное поле переключателя. Интервал времени 4 пТК при этомдолжен на длительность цикла 4 пТпревышать время переходного процессапри касаниии в то же время бытьне настолько большим, чтобы опера,9 1367150. писанный в -й строке двоичный код числа 1 При этом в (+1)-й строке на выходе блока 6 сравнения будет уровень "О" (фиг.З о).Этот уровень поступает на вход элемента И 17. Элемент И закрывается и уровень "О" с его выхода (фиг.З л) деблокирует элемент ИЛИ 11. Кроме того, уровень "О" с выхода блока 6 1 О деблокирует элемент ИЛИ 13.В третьем также (х+1)-й строки управляющий импульс отрицательной полярности (фиг.З б) с второго выхода дешифратора 9 проходит на вы ход элемента ИЛИ 11 (фиг.З и), сбрасывая в нулевое состояние триггеры дополнительного счетчика 12 (фиг.Зк) и подтверждая единичное состояние 0-триггера 16 управления (фиг.З л, 20 м). 0-триггер 14 фиг.З н 1 остается в единичном состоянии. Перезапись двоичного кода числа И+1) из основного счетчика 7 в регистр 5 не производится. 25В пятом такте (+1)-й строки управляющий импульс (Фиг.З в) с третьего выхода дешифратора 9 подтверждает единичное состояние 0-триггера 14 (Фиг.З н), увеличивает на 30 единицу содержимое дополнительного счетчика 12 и, через открытый элемент ИЛИ 13 (фиг.З п) устанавливает в единичное состояние 0-триггер 18 (фиг . 3 р,с) . Тем самым в35 0-триггере запоминается информация о наличии ошибочного касания. Уровень "1" с прямого выхода этого триггера (фиг.З р) блокирует элемент ИЛИ 15, а уровень "О" с инверсного 40 выхода (фиг.З с) блокирует элемент И 17, деблокируя при этом элемент ИЛИ 11,В седьмом такте (х+1)-й строки управляющий импульс (фиг.З г) с четвертого выхода дешифратора 9 поступает на вход элемента ИЛИ 15. Однако на выход этого элемента (Фиг.З у) он не проходит, так как элемент заблокирован. Перезапись кода из регист ра 5 в выходной регистр 20 не производится. Двоичный код на выходных шинах 21 не изменяется.Поскольку элемент ИЛИ 11 деблокирован уровнем "О" с выхода элемента И 17, в последующих циклах при наличии продолжающегося касания хотя бы одной сенсорной площадки импульс с второго выхода дешифратора 913671 тором ощущалась задержка е момента срабатывания сенсорного переключателя по сравнению с моментом касания сенсорной площадки, т.е.5 йк р(2) Введение в сенсорный переключатель связи между инверсным выходом Э-триггера ошибки и третьим входом элемента И позволяет идентифицировать окончание ошибочногокасания сенсорного поля по наличию К циклов работы переключателя, в 20 которых не было ни одного касания какой-либо сенсорной площадки. При этом при случайном (непреднамерен + 4 пТ4 пТК(1) Преобразовывая (1), получаем соотношение для выбора значения К;10 50 2ном) касании нескольких сенсорных площадок переключатель сохраняет свое состояние при любой последовательности и времени отпускания сенсорных площадок. Тем самым достигается повышение достоверности функционирования устройства.формула изобретенияСенсорный переключатель по авт. св. В 1092725, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения достоверности функционирования путем исключения воэможности переключения устройства при касании любых двух и более сенсорных площадок и при любой последовательности и времени отпускания этих сенсорных площадок, инверсный выход 0"триггера ошибки подключен к третьему входу элемента И.1: ГПГ3 ГГ 1 ПГ 1 ПГ 1 Г 1 Г 1 ПГГ ГЧЛГГ3 ГЗППГ "Ч 3 Г 1 Г 7 1 ГГТ 1 ПГ 1 Г 7ГТ Т Г ГГГ ГТТ ГГГГ 1 ГТ ГТТП ГГ ГГГ ВОЮ 3 33 ИВИ,ЛЙКВПЛЛ.:3 ЛЛЛЯ БШЛЛЛй:ЧЙВОЯППй Ф ЛЛЛЛЛ.:ЦОШс-( с + +г и+ни.аич к.Е пкч-гя+иак г-сч с+г г ЛППГ 1 ПГЦ136 150 И 8 И 8+2 и+И и+1 и1 п2 пв сппйпа 1+ пК+ИпК+ пК3а 1 Г 1 ПЛГ ПГ 1 ПГ 1 ППГ 1 Г" г 1 ПГ 1 ЦГ "ГГЗ 3 "1 ГЗГ 1 Г Г" г 1 ППГ 1 Г".Г 1 ПГ 3 1 ГЧГЧПГ"д ГГТ ГГТТ ГТ Г 1 ФЫР итель Е.БреславецЛ.Сердюкова Соседактор Т.Лазоренко Техр орректор Л.Пилипенко Подписное б 850/55 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж, Зака роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектна а 1 ОК 928го комитета СССРий и открытийаушская наб д.4/5