DE2746655A1 - KEYBOARD - Google Patents
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Description
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Li ska Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Li ska
XIXI
8 MÜNCHEN 16, DEN8 MUNICH 16, DEN
POSTFACH 860120PO Box 860120
Manor Way,Manor Way,
EnglandEngland
Tastaturkeyboard
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Die Erfindung bezieht sich auf Tastaturen für elektronische Schaltungen; sie betrifft insbesondere eine Tastatur, bei der mit der Betätigung jeder Taste ein elektrisch leitendes Element in die Nähe zweier leitender Bereiche gebracht wird-, die sich auf einer Platte aus einem dielektrischen Material befinden. Dabei erfolgt eine solche Bewegung des erwähnten elektrisch leitenden Elementes, daß eine kapazitive Koppelung zwischen den leitenden Elementen bewirkt wird.The invention relates to keyboards for electronic circuits; it relates in particular to a keyboard in which, with the actuation of each key, an electric conductive element is brought close to two conductive areas - which are located on a plate of a dielectric Material. The aforementioned electrically conductive element moves in such a way that a capacitive coupling between the conductive elements is effected.
Das an der Taste befindliche elektrisch leitende Element ist zweckmäßigerweise durch ein leitendes elastisches Teil oder durch eine leitende Oberfläche auf einem elastischen Teil gebildet. Es ist bekannt, auf einer kapazitiven Platte zwei leitenden Bereiche, zwischen denen eine kapazitive Koppelung zu bewirken ist, auf ein und derselben Seite der betreffenden Platte gegenüber dem leitenden Element einer zugehörigen Taste anzuordnen. Wenn das leitende Element direkt zu der Platte hin bewegt würde, so daß es die leitenden Elemente berühren würde, ergäbe sich eine Widerstands· kopplung zwischen diesen Elementen. Es ist deshalb bekannt, eine dünne Schicht oder ein dielektrisches Material entweder über den feststehenden leitenden Elementen oder über dem bewegbaren leitenden Element vorzusehen, um sicherzustellen, daß die Koppelung zwischen den betreffenden Elementen eine kapazitive Koppelung ist. Dies bringt jedoch weitere Probleme mit sich, wenn elastische Anschläge verwendet werden. Wenn auf eine Taste ein sehr harter und/oder sehr häufiger Stoß ausgeübt wird, kann sich auf der Oberfläche des dielektrischen Materials und/oder auf dem leitenden Elastomer eine Ladung ausbilden. Eine derartige Ladung ergibt sich dabei aufgrund der verschiedenen elektrostatischen Erzeugungsaechanismen. Wenn die Taste losgelassen wird, nimmt der Kontaktbereich zwischenThe electrically conductive element located on the key is expediently made up of a conductive elastic part or formed by a conductive surface on an elastic part. It is known to be on a capacitive plate two conductive areas, between which a capacitive coupling is to be effected, on one and the same side of the relevant plate to be arranged opposite the conductive element of an associated key. When the conductive element moved directly towards the plate so that it would touch the conductive elements, there would be a resistance coupling between these elements. It is therefore known to use either a thin layer or a dielectric material to be provided above the fixed conductive elements or above the movable conductive element to ensure that the coupling between the elements concerned is a capacitive coupling. However, this brings further problems arise when elastic stops are used. If on a key a very hard one and / or very frequent impact can be on the surface of the dielectric material and / or on form a charge on the conductive elastomer. Such a charge results from the different electrostatic generating mechanisms. When the button is released, the contact area takes between
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dem elastischen Material und dem dielektrischen Material allmählich ab, und zwar aufgrund der unvermeidbaren kleinen Oberflächenunregelmäßigkeiten. Wenn sich die Ladung stärker konzentriert , steigt die Spannung an; diese Spannung kann sich bis zu einer solchen Größe ausbilden, daß dies zum Auftreten eines Impulses führt, der von der elektronischen Schaltungsanordnung ermittelt wird. Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Überwindung dieses Problems angegeben worden (siehe GB-PS 1 443 174). Diese Verfahren umfassen die Bereitstellung von weiteren leitenden Oberflächen auf dem Anschlagteil oder auf dem dielektrischen Material, und zwar in den leitenden Bereichen. the elastic material and the dielectric material gradually, due to the inevitable small surface irregularities. As the charge becomes more concentrated, the voltage increases; this voltage can develop up to such a magnitude that it leads to the occurrence of a pulse which is determined by the electronic circuit arrangement. There are already various methods of overcoming it this problem has been reported (see GB-PS 1,443,174). These methods include the provision of further conductive surfaces on the stop member or on the dielectric material in the conductive areas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Weg zur Lösung des betreffenden Problems und eine einfachere Konstruktion für eine kapazitive Tastatur anzugeben, wobei noch weitere Vorteile erzielt werden sollen.The invention is based on the object of a new way of solving the problem in question and a simpler one Specify construction for a capacitive keyboard, with still further advantages to be achieved.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung. Gemäß der Erfindung ist eine Tastatur geschaffen, deren Tasten jeweils einen leitenden Stößel tragen, mit dessen Hilfe eine kapazitive Koppelung zwischen auf einer Platte aus einem dielektrischen Material vorgesehenen Elementen bewirkt wird. Die betreffende Platte weist dabei auf gegenüberliegenden Seiten leitende Bereiche auf, um Kapazitäten zu bilden, aus denen eine integrierte kapazitive Schaltung besteht. Dabei können ein oder mehrere weitere leitende Bereiche auf der betreffenden Platte neben den und/oder um die kapazitätsbildenden Elemente derart angeordnet sein, daß Erdabschirmungen erzielt sind. Dabei ergeben sich nach Erde hin gesteuerte Kapazitäten, die durch die Fläche und die Auslegung der kapazitiven Bereiche auf der Platte festgelegt sind.The object indicated above is achieved by the invention specified in claim 1. According to the invention a keyboard is created, the keys of which each carry a conductive plunger, with the help of which a capacitive one Coupling is effected between elements provided on a plate made of a dielectric material. The plate in question has conductive areas on opposite sides in order to form capacitances, which make up an integrated capacitive circuit. One or more further conductive areas can be used be arranged on the plate in question next to and / or around the capacitance-forming elements in such a way that Earth shields are achieved. This results in capacities controlled towards the earth, which are determined by the area and the design of the capacitive areas on the plate are specified.
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tragende Platte, und die leitenden Bereiche sind durch das übliche Druck- und Ätzverfahren gebildet. Alternativ können, obwohl dies weniger bevorzugt wird, die leitenden Bereiche aus einem leitenden Material gebildet sain, welches auf einer Platte aus einen dielektrischen Material durch ein geeignetes Verfahren aufgebracht wird. Ein derartiges leitendes Material kann ein mit Kohlenstoff versehenes Epoxyharz sein.supporting plate, and the conductive areas are through the usual printing and etching process. Alternatively, although less preferred, the conductive Areas formed from a conductive material, which on a plate of a dielectric material is applied by a suitable method. Such a conductive material may be one with carbon be provided epoxy resin.
Vorzugsweise weist die betreffende Platte unter jedem Stößel erste und zweite leitende Bereiche auf. Dabei befindet sich der erste leitende Bereich auf derselben Seite der Platte wie der Stößel; er ist entweder mit dem Eingang einer Leseschaltung bzw. Abtastschaltung oder mit dem Ausgang einer Treiberschaltung bzw. Steuerschaltung elektrisch verbunden. Der zweite leitende Bereich befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der betreffenden Platte; er ist je nach Fall entweder mit dem Ausgang einer Steuer- bzw. Treiberschaltung oder mit dem Eingang einer Lese- bzw. Abtastschaltung elektrisch verbunden. Dabei existiert keine oder nahezu keine Überlappung zwischen den ersten und zweiten leitenden Bereichen.The plate in question preferably has first and second conductive areas under each plunger. It is located the first conductive area is on the same side of the plate as the plunger; he's either with the input of a reading circuit or sampling circuit or to the output of a driver circuit or control circuit electrically connected. The second conductive area is on the opposite side the plate in question; he is either, depending on the case with the output of a control or driver circuit or with the input of a reading or scanning circuit electrically connected. There is no or almost no overlap between the first and second conductive ones Areas.
Die Platte weist vorzugsweise einen weiteren leitenden Bereich auf derselben Plattenseite auf, auf der sich der erste leitende Bereich befindet, und zwar über dem genannten zweiten leitenden Bereich und in Abstand von dem ersten leitenden Bereich.The plate preferably has a further conductive area on the same side of the plate on which the first conductive area is located above said second conductive area and at a distance from the first leading area.
Der oben auch als Anschlag bezeichnete Stößel ist vorzugsweise elastisch ausgebildet. In diesem Falle kann er aus einem leitenden elastischen Material oder aus einem elastischen Material mit einer leitenden unteren Oberfläche bestehen. The plunger, also referred to above as a stop, is preferably designed to be elastic. In this case it can consist of a conductive elastic material or of an elastic material with a conductive lower surface.
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In kapazitiven Tastaturen ist es Üblich, die Tasten in einer Matrix anzuordnen. Dabei sind dann die Zeilen (oder die Spalten) der Matrix mit gemeinsamen Treiberschaltungen verbunden, und die Spalten (oder Zeilen> sind mit gemeinsamen Eingangs-Abtastschaltungen verbunden. In typischer Weise können vier bis acht Zeilen von einer Treiberschaltung her gesteuert werden, die eine entsprechende Anzahl von Steuerphasen besitzt, mit denen Impulse nacheinander an die Zeilenschaltungen unter der Steuerung einer Taktschaltung abgegeben werden. FUr jede Spalte kann eine gesonderte Lese- bzw. Abtastschaltung vorgesehen sein. Ss kann aber auch eine einzige Lesebzw. Abtastschaltung so angeordnet sein, daß die verschiedenen Spalten nacheinander unter der Steuerung der Taktschaltung abgetastet bzw. abgefragt werden, so daß die Zeitlage des Jeweiligen Abfrage-Ausgangssignals die betreffende Taste identifiziert bzw. kennzeichnet, die betätigt worden ist. Eine derartige Anordnung kann in zweckmäßiger Weise in bzw. mit der Tastatur der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bei der vorliegenden Anordnung besteht keine Forderung nach einer Schicht aus einem dielektrischen Material über den leitenden Bereichen oder über dem leitenden Stößel, da nämlich in dem Fall, daß der weitere leitende Bereich vorhanden ist, sogar auch dann, wenn der betreffende Stößel eine direkte elektrische Verbindung zu dem ersten leitenden Bereich und zu dem weiteren leitenden Bereich herstellt, dies nicht den Betrieb der Schaltungsanordnung bewirken wird, da nämlich die Widerstandskoppelung dieser Bereiche nicht einen Gleichstromweg zwischen zwei Steuer- bzw. Treiberschaltungen oder zwischen einer Steuerschaltung und einer Abtastschaltung vervollständigt. Im Hinblick auf eine eine MOS-Einrichtung verwendende Abfrageschaltung ergibt sich, daß die widerstandsmäßige Eingangsimpedanz dieser Einrichtung bei der Auslegung eines kapazitiven Tastenschalters unberücksichtigt gelassen werden kann. Der zu der Abfrageschaltung hinführende Eingang ist tatsächlich mit der Ver-In capacitive keyboards, it is common to place the keys in to be arranged in a matrix. The rows (or the columns) of the matrix are then with common driver circuits and the columns (or rows>) are connected to common input sampling circuits. Typically four to eight rows can be controlled by a driver circuit that has a corresponding Number of control phases with which pulses are successively sent to the line circuits under the Control of a clock circuit are issued. A separate reading or scanning circuit can be used for each column be provided. But Ss can also be a single reading or Sampling circuit be arranged so that the various Columns are scanned or interrogated one after the other under the control of the clock circuit, so that the time slot of the respective query output signal identifies or identifies the key in question, which has been actuated. Such an arrangement can expediently be in or with the keyboard of the present invention Invention can be used. In the present arrangement there is no requirement for a layer of a dielectric material over the conductive areas or over the conductive plunger, namely in the In the event that the further conductive area is present, even if the plunger in question is a direct establishes electrical connection to the first conductive area and to the further conductive area, this will not effect the operation of the circuit arrangement, namely, since the resistance coupling of these areas does not a direct current path between two control or driver circuits or between a control circuit and one Scanning circuit completed. With regard to an interrogation circuit using a MOS device, it follows that that the resistive input impedance of this device when designing a capacitive key switch can be disregarded. The input leading to the interrogation circuit is actually connected to the
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bindung zweier Kapazitäten verbunden, die einen kapazitiven Spannungsteiler zwischen Erde und dem Ausgang einer Zeilen-Treiberschaltung bilden. Eine gewisse Streukapazität nach Erde hin ist unvermeidbar; bei den bevorzugten Anordnungen der vorliegenden Erfindung kann diese Kapazität nach Erde hin Jedoch sorgfältig in eine gedruckte Schaltungsplatte festgelegt und somit genau reguliert werden. Dabei können insbesondere leitende Bereiche, die geerdete Abschirmungen bilden, auf der gedruckten Schaltungsplatte neben und/oder um die kapazitiven Elemente auf der betreffenden Schaltungsplatte herumlaufend vorgesehen sein. Demgemäß sind die Kapazitäten nach Erde hin durch die Anordnung und die Flächen der leitenden Bereiche auf der gedruckten Schaltungsplatte bestimmt. Die andere Kapazitanz des Spannungsteilers ist durch den Tastenschalter gebildet; bei der bevorzugten Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, gemäß der der weitere leitende Bereich vorgesehen ist, ist zusätzlich eine feste Zeilenkapazitanz vorgesehen, die durch die Kapazitanz zwischen dem zweiten leitenden Bereich auf der unteren Seite der gedruckten Schaltungsplatte und dem weiteren leitenden Bereich auf der oberen Seite gebildet ist. In dem Fall, daß der weitere leitende Bereich nicht benutzt wird, enthält diese weitere Kapazitanz des Spannungsteilers darüber hinaus eine veränderbare Reihenkapazitanz, die durch die Kapazitanz zwischen den zweiten leitenden Bereich und dem durch die Taste bewegten leitenden Element gebildet ist. Außerdem wird eine kleine Kapazitanz zwischen dem zweiten leitenden Bereich und dem ersten leitenden Bereich vorhanden sein, wodurch die minimale Reihenkapazitanz zwischen der Zeilen-Treiberschaltung und der Abfrageschaltung festgelegt ist. Eine gewisse Reihenkapazitanz zwischen dem Ausgang der Zeilentreiberschaltung und dem Eingang der Abfrageschaltung ist notwendig, um eine ÜberSprechkopplung der Zeilentreiberschaltungen zu vermeiden, wenn mehr als eine Taste pro Spaltebinding of two capacitors connected to a capacitive voltage divider between earth and the output a row driver circuit. A certain stray capacity towards the earth is unavoidable; with the preferred However, arrangements of the present invention can carefully print this capacitance down to earth Circuit board set and thus precisely regulated. In particular, conductive Areas that form grounded shields on the printed circuit board next to and / or around the capacitive Elements may be provided running around on the circuit board in question. The capacities are accordingly to earth through the arrangement and surfaces of the conductive areas on the printed circuit board certainly. The other capacitance of the voltage divider is formed by the key switch; at the preferred Arrangement according to the present invention, according to which the further conductive area is provided, is additional a fixed row capacitance is provided, which is based on the capacitance between the second conductive area the lower side of the printed circuit board and the further conductive area on the upper side is. In the event that the further conductive area is not used, it contains further capacitance of the voltage divider In addition, a variable series capacitance created by the capacitance between the second conductive Area and the conductive element moved by the key is formed. There will also be a small capacitance be present between the second conductive area and the first conductive area, whereby the minimum Series capacitance is established between the row driver circuit and the interrogation circuit. A certain Series capacitance between the output of the row driver circuit and the input of the interrogation circuit is necessary, to cross-talk the row driver circuits to avoid having more than one key per column
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gedrückt ist. Durch die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese Kapazitanz durch das Dielektrikum der gedruckten Schaltungsplatte und durch die leitenden Bereiche auf den beiden Oberflächen der betreffenden Schaltungsplatte gebildet. Ss ist ohne weiteres möglich, die Anordnung so/treffen, daß diese Kapazitanz eine geeignete Größe besitzt, indem die Oberflächenbereiche und die Auslegung der leitenden Bereiche entsprechend ausgewählt werden.is pressed. With the arrangement according to the present invention, this capacitance is through the dielectric the printed circuit board and through the conductive areas on the two surfaces of the respective Circuit board formed. It is easily possible to arrange the arrangement in such a way that this capacitance is a suitable one Size by selecting the surface areas and the layout of the conductive areas accordingly will.
Vorzugsweise ist eine Erdabschirmung neben dem zweiten leitenden Bereich auf der unteren Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatte vorgesehen. Die Erdabschirmung verläuft dabei teilweise unterhalb des ersten leitenden Bereichs, der sich auf der oberen Oberfläche befindet. Ein weiterer leitender Bereich kann auf der Unterseite der Schaltungsplatte unterhalb des ersten Bereiches und durch die Erdabschirmung von dem zweiten leitenden Bereich auf der betreffenden Schaltungsplatte getrennt vorgesehen sein. Dieser weitere leitende Bereich ist dabei so geschaltet, daß er von gegenphasig arbeitenden Zeilentreiberschaltungen in dem Fall gesteuert wird, daß die Zeilentreibersignale an den zweiten leitenden Bereich angelegt werden. Alternativ dazu kann in dem Fall, daß der zweite leitende Bereich mit der Abfrageschaltung verbunden ist, dieser andere leitende Bereich neben diesem zweiten leitenden Bereich angeordnet sein. Dieser andere leitende Bereich kann wesentlich kleiner sein als die anderen leitenden Bereiche; er wird Jedoch in Verbindung mit dem gegenphasigen Zeilentreiber-Eingangssignal dazu benutzt, die Auswirkungen der Streukopplung zwischen dem zuvor erwähnten ersten leitenden Bereich und dem zweiten leitenden Bereich auf der unteren Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatte herabzusetzen oder zu beseitigen.Preferably, a ground shield is adjacent to the second conductive area on the bottom surface of the printed Circuit board provided. The earth shield runs partially below the first conductive area, which is on the upper surface. Another conductive area can be on the bottom of the Circuit board below the first area and through the earth shield from the second conductive area the circuit board concerned can be provided separately. This further conductive area is connected in such a way that that it is controlled by line driver circuits operating in antiphase in the event that the line driver signals can be applied to the second conductive area. Alternatively, in the event that the second conductive Area is connected to the interrogation circuit, this other conductive area can be arranged next to this second conductive area. This other governing area can be significantly smaller than the other conductive areas; However, it is used in conjunction with the anti-phase line driver input used to reduce the effects of stray coupling between the aforementioned first conductive Area and the second conductive area on the lower surface of the printed circuit board or eliminate.
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tanzen bzw. Kapazitäten auf einfache Weise in der Größe genau festgelegt bzw. gesteuert werden können, da sie bei den bevorzugten AusfUhrungsformen durch Bedrucken der Schaltungsplatte gebildet werden. Auf diese Weise wird es möglich, eine kapazitive Tastatur ohne irgendeine Schicht aus einem dielektrischen Material Über den leitenden Bereichen auf der oberen Oberfläche der betreffenden Schaltungsplatte zu erzeugen. Außerdem ergibt sich ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil insoweit, als die Zeilenansteuerung nunmehr auf derjenigen Oberfläche der Schaltungsplatte erfolgt, die gegenüber den Verbindungen mit den Abfrageeingängen liegt. Dadurch ist jegliche Forderung nach DurchfUhrungsverbindungen auf der Schaltungsplatte (durch^plattierte Verbindungen bei den bevorzugten Ausf Uhrungsformen) vermieden, wodurch sich eine weitere, wesentliche Wirtschaftlichkeit zusätzlich zu der Einfachheit im Aufbau ergibt. Die eingebaute kleine Reihenkapazität zwischen dem Zeilentreiber-Eingangsleiter und dem zuvor erwähnten zweiten Bereich auf der oberen Oberfläche der Schaltungsplatte bringt weitere bedeutende Vorteile mit sich, und zwar infolge einer Verminderung und Regulierung bzw. Steuerung der effektiven "Auslenkung" der veränderbaren Tastenkapazität, Dadurch wird zum einen die Übersetzung der elektrischen Hysteresis der Abfrageschaltung in eine mechanische Hysteresis wesentlich verbessert, was bei Tastaturen in höchstem Maße wünschenswert ist. Zum weiteren wird das maximale Steuer- bzw. Treibersignal begrenzt, wodurch eine mögliche Überlastung der Abfrage- bzw. Abtastverstärker und der sich ergebenden Spannungsschwingungen vermieden 1st, die eine Ubersprechkoppelung bewirken. Es ist bekannt, daß sowohl Spannungsais auch Strom-Abfrageverstärker (mit scheinbarer Erde) an diesem Problem leiden. Zum dritten ermöglicht infolge der oben beschriebenen begrenzten Wirkung die eingebaute Reihenkapazität zwischen den Zeilentreiberleitungen und den oben erwähnten zweiten Bereichen auf der oberendance or capacities in a simple way can be precisely set or controlled in size, since they in the preferred embodiments by printing of the circuit board. In this way it becomes possible to have a capacitive keyboard without any Layer of dielectric material over the conductive areas on the top surface of the subject To produce circuit board. In addition, there is another, very important advantage insofar as as the line control is now carried out on that surface of the circuit board opposite the Connections with the query inputs. This means that any requirement for feed-through connections is on the Circuit board (by ^ plated connections in the preferred embodiments) avoided, thereby a further, substantial economy in addition to the simplicity of construction. The built-in little one Series capacitance between the row driver input conductor and the aforementioned second region on the top The surface area of the circuit board brings other significant advantages due to a reduction in surface area and regulation or control of the effective "deflection" of the changeable key capacity the translation of the electrical hysteresis of the interrogation circuit into a mechanical hysteresis is significantly improved, which is highly desirable in keyboards. In addition, the maximum control or driver signal is limited, which means that the Interrogation or sampling amplifier and the resulting voltage oscillations are avoided, which cause crosstalk coupling cause. It is known that both voltage and current sense amplifiers (with apparent earth) suffer from this problem. Third, due to the limited effect described above, the built-in Row capacitance between the row driver lines and the aforementioned second regions on the top
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Oberfläche der Platte, mit einer umfangreicheren Ansteuerung und/oder Empfindlichkeit zu arbeiten, wodurch eine weitere Verbesserung der mechanischen Hysteresis erreicht ist und wodurch ermöglicht ist, den Stößel «in einer weiteren Entfernung von der Schaltungsplatte zu ermitteln als dies bisher möglich gewesen ist. Dadurch ergibt sich eine weitere Vereinfachung der mechanischen Konstruktion der Tasten.Surface of the plate, with a more extensive control and / or sensitivity to work, thereby further improving mechanical hysteresis is reached and thereby makes it possible to close the plunger at a further distance from the circuit board determine than was previously possible. This results in a further simplification of the mechanical Construction of the buttons.
Anhand von Zeichnungen werden nachstehend bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Stößel einer Taste und der benachbarten gedruckten Schaltungsplatte in einer Tastatur. Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. Fig. 1 shows schematically a section through a plunger of a key and the adjacent printed circuit board in a keyboard.
Fig. 2 zeigt in einem Schaltplan die in Verbindung mit der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendete elektrische Schaltungsano rdnung.FIG. 2 shows a circuit diagram of the electrical circuit used in connection with the arrangement according to FIG guess.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Stößel einer Taste und die benachbarte gedruckte Schaltungsplatte in einer weiteren Tastatur.Fig. 3 shows schematically a section through a plunger of a key and the adjacent printed circuit board in another keyboard.
Fig. 4 und 5 zeigen Jeweils schematisch Schnittansichten durch den Stößel von Tasten und benachbarten gedruckten Schaltungsplatten in weiteren Tastaturen.4 and 5 each show schematic sectional views through the plunger of keys and adjacent printed ones Circuit boards in other keyboards.
In Fig. 1 1st schematisch ein Teil einer Tastatur dargestellt, umfassend einen aus einem Elastomer bestehenden Stößel 10, der eine leitende Unterseite 17 aufweist. Der betreffende Stößel ist auf Betätigung bzw. Herabdrücken einer (nicht dargestellten) Taste hin nach unten in Richtung auf eine gedruckte Schaltungsplatte 11 zu bewegbar. Diese gedruckte Schaltungsplatte weist auf ihrer Oberseite unmittelbar unterhalb des Stößels einen leitenden Bereich 12 auf (der einen ersten leitenden Bereich gemäß der Erfindung darstellt). Dieser leitende Bereich 12 ist mit dem Eingang einer Abfrageschaltung verbunden. Die gedruckte Schaltungsplatte weist ferner auf ihrer Oberseite einen leitenden Bereich 13 auf (der einen weiteren leitendenIn Fig. 1 is shown schematically a part of a keyboard, comprising one made of an elastomer The plunger 10, which has a conductive underside 17. The relevant plunger is actuated or pressed down a button (not shown) downward toward a printed circuit board 11. This printed circuit board has a conductive one on its upper side immediately below the plunger Area 12 (which constitutes a first conductive area according to the invention). This conductive area 12 is connected to the input of an interrogation circuit. The printed circuit board also has on top of it a conductive area 13 (the one further conductive
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Bereich gemäß der Erfindung darstellt); dieser leitende Bereich 13 ist nicht mit irgendeiner externen Schaltung verbunden. AuT der Unterseite der gedruckten Schaltungsplatte 11 befindet sich gegenüber dem leitenden Bereich ein leitender Bereich 14 ( der einen zweiten leitenden Bereich gemäß der Erfindung darstellt). Dieser leitende Bereich 14 ist mit einer Zeilentreiber-Eingangsschaltung verbunden. Unterhalb eines Teiles des leitenden Bereiches 12 und vorzugsweise so nah wie möglich bei dem leitenden Bereich 14 ist eine Erdabschirmung 14 vorgesehen. Diese liegt zwischen dem leitenden Bereich 14 und einem weiteren leitenden Bereich 16, der kleiner ist als die übrigen leitenden Bereiche und dem ein gegenphasiges Zeilentreiber-Eingangssignal zugeführt wird.Represents area according to the invention); this conductive area 13 is not connected to any external circuit tied together. AuT of the underside of the printed circuit board 11 is opposite the conductive area a conductive area 14 (constituting a second conductive area according to the invention). This leading area 14 is connected to a row driver input circuit. Below part of the conductive area A ground shield 14 is provided 12, and preferably as close as possible to the conductive area 14. These lies between the conductive area 14 and a further conductive area 16 which is smaller than the other conductive areas Areas and to which an anti-phase line driver input signal is fed.
Die Schaltungsanordnung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. In Fig. 2 sind vier Zeilentreiber-Eingangsschaltungen 21, 22, 23 und 24 und vier Tastenkapazitäten 25,26, 27 und 28 dargestellt, die durch die vier gesonderten Zeilentreiberschaltungen der Tastatur gesteuert bzw. gespeist werden. Diese vier Tastenkapazitäten bilden eine Spalte einer Matrix. Die vier Zeilentreiber bzw. Zeilentreiberschaltungen sind mit den Tastenkapazitäten über weitere Kapazitäten 31, 32, 33 und 34 verbunden. Diese Kapazitäten sind Jeweils durch die Kapazität zwischen den zuvor erwähnten Bereichen 13, 14 unterhalb des jeweiligen Stößels gebildet. Die Tastenkapazitäten sind als veränderbare Kapazitäten in Fig. 2 dargestellt; sie sind durch die Kapazitäten zwischen den leitenden Bereichen 12, 13 gebildet, und sie hängen von der Nähe des Stößels 10 ab. Die Ausgänge von den verschiedenen Tastenkapazitäten in der Spalte sind gemeinsam zusammengeführt und zu einer Abfrageschaltung bzw. Leseschaltung 35 hingeführt, die in typischer Weise eine MOS-Einrichtung ist. Zwischen dem Eingang der Abfrageschaltung und Erde ist eine schematisch mit bezeichnete Kapazität vorhanden. Eine derartige Kapazität kann jedoch reguliert werden, wie dies zuvor beschriebenThe circuit arrangement is shown schematically in FIG. In Fig. 2 four line driver input circuits 21, 22, 23 and 24 and four key capacitors 25, 26, 27 and 28 are shown, which are controlled or fed by the four separate line driver circuits of the keyboard. These four key capacities form a column of a matrix. The four line drivers or line driver circuits are connected to the key capacitors via further capacitors 31, 32, 33 and 34. These capacitances are each formed by the capacitance between the aforementioned areas 13, 14 below the respective ram. The key capacitances are shown as variable capacitances in FIG. 2; they are formed by the capacitances between the conductive areas 12, 13 and they depend on the proximity of the plunger 10. The outputs from the various key capacitances in the column are brought together together and led to an interrogation circuit or reading circuit 35, which is typically a MOS device. Between the input of the interrogation circuit and earth there is a capacitance indicated schematically with. However, such a capacity can be regulated as described above
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worden ist, indem eine geerdete Abschirmung oder geerdete Abschirmungen vorgesehen werden, die durch leitende Bereiche auf der gedruckten Schaltungsplatte gebildet sind. Die oben erwähnten gegenphasigen Eingangssignale werden von einer schematisch dargestellten gegenphasigen Eingangsschaltung 37 geliefert, die den Abfrageschaltungseingang über eine Kapazität 38 speist. Die Kapazität 38 ist durch die Elemente 12 und 16 gemäß Fig. 1 gebildet; sie wird in derselben Weise reguliert. Weitere Kapazitäten, wie sie durch gestrichelte Linien beispielsweise mit 39 angedeutet sind, sind auch durch die Auslegung bzw. Anordnung der gedruckten Schaltungsplatte bestimmt. Eine typische Schaltungsplatte könnte bis zu 18 Spalten und vier Zeilen aufweisen, wobei jede Zeile durch Impulse gespeist wird, die an die Zeileneingänge nacheinander innerhalb einer Zykluszeit von etwa 2 ms abgegeben werden. In der Schaltungsanordnung werden entweder gesonderte Abfrageschaltungen Je Spalte verwendet, oder es wird ein Zeitmultiplexsystem verwendet. Die verschiedenen Ausgänge werden dabei während einer kurzen Zeitspanne abgefragt bzw. abgetastet, und zwar in typischer Weise während einer Dauer von wenigen MikroSekunden. Zweckmäßigerweise erfolgt das Abfragen Jeweils gerade nach Auftreten der Abfallflanke der Zeilentreiberimpulse.has been provided by a grounded shield or grounded Shields can be provided which are formed by conductive areas on the printed circuit board. The above-mentioned anti-phase input signals are supplied by a schematically shown anti-phase input circuit 37, which is the interrogation circuit input over a capacity 38 feeds. The capacitance 38 is formed by the elements 12 and 16 according to FIG. 1; it is regulated in the same way. Further capacities, as indicated by dashed lines, for example with 39 are indicated are also determined by the design or arrangement of the printed circuit board. One typical circuit board could have up to 18 columns and four rows, with each row being pulsed which are output to the line inputs one after the other within a cycle time of approx. 2 ms. In The circuit arrangement either uses separate interrogation circuits for each column, or a time division multiplex system is used used. The various outputs are queried or checked for a short period of time. is sampled, typically over a period of a few microseconds. Appropriately takes place the query just after the occurrence of the falling edge of the line driver pulses.
In Fig. 3 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt wie in Fig. 1; die in Fig. 3 dargestellte Anordnung enthält die leitenden Bereiche 12, 14, 15 und 16 auf der gedruckten Schaltungsplatte 11. Der leitende Bereich 13 ist jedoch hier weggelassen. Dadurch ist die gesamte Restkapazität zwischen den Bereichen 12 und 14 vermindert, wenn sich die Taste in ihrer oberen Stellung befindet. Dies hat allerdings eine unbedeutende Auswirkung auf die maximale Kapazität zur Folge, die erhalten wird, wenn die Taste betätigt bzw. herabgedrückt ist, da nämlich die flexible Eigenschaft des Stößels der leitenden Unterseite 17 ermöglichen wird, in innigem Kontakt mit der Oberseite der Schaltungsplatte 11 oberhalb des leitenden Bereiches 14 zu gelangen.FIG. 3 shows an arrangement similar to that in FIG. 1; the arrangement shown in Fig. 3 contains the conductive areas 12, 14, 15 and 16 on the printed Circuit board 11. However, the conductive area 13 is omitted here. This means that the entire remaining capacity is between areas 12 and 14 decreased when the key is in its upper position. However, this has one insignificant effect on the maximum capacity obtained when the key is pressed or released. is pressed down, since namely the flexible property of the plunger of the conductive underside 17 will enable to come into intimate contact with the top of the circuit board 11 above the conductive area 14.
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Während bei den Anordnungen gemäß Fig. 1 und 3 deren leitende Bereiche 14 mit dem Ausgang einer Zeilentreiberschaltung verbunden sind, sind die leitenden Bereiche der betreffenden Anordnungen mit dem Eingang einer Abfrageschaltung verbunden. Sofern erwünscht, kann eine Tastatur für die Verwendung in Verbindung mit einer Abfrageschaltung ausgelegt sein, die mit dem leitenden Bereich 14 verbunden ist. Die Treiberschaltung wird dabei mit dem leitenden Bereich 12 verbunden sein. Wenn jedoch ein gegenphasiges Zeilentreiber-Eingangssignal verwendet wird, dann muß dieses Eingangssignal dem leitenden Bereich 14 beispielsweise zugeführt werden, wie er in Fig.4 und 5 veranschaulicht ist.While in the arrangements according to FIGS. 1 and 3, their conductive areas 14 with the output of a row driver circuit are connected, the conductive areas of the respective arrangements are connected to the input of an interrogation circuit tied together. If desired, a keyboard can be provided for use in conjunction with an interrogation circuit be designed, which is connected to the conductive region 14. The driver circuit is doing this be connected to the conductive region 12. However, when using an anti-phase line driver input is, then this input signal must be fed to the conductive area 14, for example, as shown in FIG and Fig. 5 is illustrated.
Gemäß Fig. 4 ist der leitende Bereich 14 mit dem Eingang einer Abfrageschaltung verbunden, und ein gegenphasiges Zeilentreibersignal wird über den leitenden Bereich 20 zugeführt, der neben dem Bereich 14 liegt, aber von dem leitenden Bereich 15 entfernt ist, der als Erdabschirmung wirkt. Sofern erwünscht, kann der leitende Bereich 13, sofern er vorhanden ist, streifenförmig ausgebildet sein. Die Richtung der vorgesehenen Streifen verläuft dabei unter rechten Winkeln zur Richtung des Spaltes zwischen den Bereichen 12 und 13. Alternativ dazu kann der leitende Bereich 13 die Form einer Vielzahl von Punkten besitzen. Durch diese Maßnahme ist ein falsches Schalten in dem Fall vermieden, daß die Kante des Stößels die Bereiche 12 und verbindet und Prellungen ausführt, bevor der betreffende Stößel vollständig nach unten auf die Schaltungsplatte herabgedrUckt wird.According to FIG. 4, the conductive area 14 is connected to the input of an interrogation circuit, and an anti-phase one Row drive signal is transmitted via conductive area 20 supplied, which lies next to the area 14, but is removed from the conductive area 15, which is used as a ground shield works. If desired, the conductive region 13, if it is present, can be designed in the form of strips. The direction of the provided strips runs at right angles to the direction of the gap between areas 12 and 13. Alternatively, conductive area 13 may be in the form of a plurality of points. By this measure, incorrect switching is avoided in the event that the edge of the plunger the areas 12 and connects and bruises before the plunger in question goes all the way down onto the circuit board is depressed.
In Fig. 5 ist anstelle des leitenden Bereichs 20 auf der Unterseite der Schaltungsplatte 11 ein äquivalenter leitender Bereich 18 auf der Oberseite, der betreffenden Platte vorgesehen. Der leitende Bereich 18 kann dabei über den Verbindungsstreifen 19 positioniert sein, welche diejenigenIn Fig. 5 is instead of the conductive area 20 on the Underside of the circuit board 11, an equivalent conductive area 18 on the top side of the board in question intended. The conductive area 18 can be positioned over the connecting strip 19, which those
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leitenden Bereiche 14 miteinander verbinden, die mit einer gemeinsamen Abfrageschaltung verbunden sind. Sofern erwünscht, kann der leitende Bereich 13 bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und 5 weggelassen werden, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der Fall ist.Conductive areas 14 interconnect with one another common interrogation circuit are connected. If desired, For example, the conductive region 13 can be omitted in the embodiments according to FIGS. 4 and 5, like this is the case in the embodiment according to FIG.
Aus Vorstehendem dürfte ersichtlich sein, daß die beschriebene Anordnung eine sehr einfache Konstruktionsform für die Tastatur benutzt, Jegliche Forderung nach einer Schicht aus einem dielektrischen Material über der gedruckten Schaltungsplatte oder über dem leitenden Element des Stößels vermeidet und Überdies die Notwendigkeit nach Durchplattierungsverbindungen auf der gedruckten Schaltungsplatte vermeidet. From the above it should be apparent that the arrangement described is a very simple form of construction for the keyboard uses any requirement for a layer of dielectric material over the printed circuit board or over the conductive element of the plunger, and also avoids the need for through-plate connections on the printed circuit board.
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