DE2031787C3 - Eingabevorrichtung mit kapazitivem Spannungsteiler - Google Patents

Eingabevorrichtung mit kapazitivem Spannungsteiler

Info

Publication number
DE2031787C3
DE2031787C3 DE2031787A DE2031787A DE2031787C3 DE 2031787 C3 DE2031787 C3 DE 2031787C3 DE 2031787 A DE2031787 A DE 2031787A DE 2031787 A DE2031787 A DE 2031787A DE 2031787 C3 DE2031787 C3 DE 2031787C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capacitors
voltage
plates
driver
input device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2031787A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2031787A1 (de
DE2031787B2 (de
Inventor
Herbert Dym
Robert Vitra Mazza
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of DE2031787A1 publication Critical patent/DE2031787A1/de
Publication of DE2031787B2 publication Critical patent/DE2031787B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2031787C3 publication Critical patent/DE2031787C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/30Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for interpolation or extrapolation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/32Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for solving of equations or inequations; for matrices
    • G06G7/38Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for solving of equations or inequations; for matrices of differential or integral equations
    • G06G7/40Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for solving of equations or inequations; for matrices of differential or integral equations of partial differential equations of field or wave equations
    • G06G7/46Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for solving of equations or inequations; for matrices of differential or integral equations of partial differential equations of field or wave equations using discontinuous medium, e.g. resistance network

Description

Diese Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung mit einem eine vorgegebene Charakteristik aufweisenden kapazitiven Spannungsteiler, die eine Anzahl von Abtaststellen aufweist, an denen jeweils eine der zugeordneten Eingabepositionen entsprechende Teilspannung abgreifbar ist, vorzugsweise zur Bestimmung von Ortskoordinaten einer Matrix.
Derartige Eingabevorrichlungcn, welche vorwiegend ein tafelförmiges Rasterfeld zur handschriftlichen Niederschrift der als Information einzugebenden Daten,
Zeichen und Kurvendarstellungen aufweisen, werden meistens als Eingabestationen in elektrischen Datenverarbeitungsanlagen verwendet Die einzugebende Information kann beispielsweise bereits als ein Kurvenzug auf einem Papierblatt enthalten sein, das auf der tafelförmigen Rasterfläche aufliegt Die Rasterfläche enthält eine große Anzahl von Abtaststellen die bestimmten ΛΎ-Koordinaten entsprechen und denen durch die Spannungsteiler bestimmte Spannungspotentiale zugeordnet sind, die elektrisch die Koordinatenwerte definieren. Durch die Verwendung eines Abfühlstiftes, welcher als Spannungssonde dient und der elektrisch mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden ist, können somit die Koordinatenwerte der einzugebenden Information im erwähnten Beispiel auf elektrische Weise in der Datenverarbeitungsanlage zur weiteren Verarbeitung eingegeben bzw. übertragen werden. Der Abfühlstift kann auch so gestaltet sein, daß er sowohl als Schreibstift als auch als Spannungssonde verwendbar ist.
Solche Eingabevorrichtungen mit einem flächenhaften Rasterfeld können zweiachsig sein, das heißt sie sind sowohl in der A'-Richtung als auch in der K-Richtung empfindlich, und jede Abtaststelle im Rasterfeld liefert einen der X-Koordinate und der V-Koordinate zugeordneten Spannungswert Diese Spannungswerte — folgend ?ls Teilspannung bezeichnet —, werden durch zwei Spannungsteiler erzeugt, die eine größere Anzahl von Abgriffen bzw. Anzapfungen aufweisen, welche als Leiterbahnen gestaltet sind, die sich als Positionsstege in das Rasterfeld erstrecken. Die X- und Y-Positionsstege kreuzen sich in der tafelförmigen Abtastungsfläche und bilden somit das Rasterfeld.
Eine Eingabevorrichtung in einfacherer Ausführung kann auch nur in einer Richtung empfindlich sein. In diesem Fall enthält die Eingabevorrichtung nur einen Spannungsteiler, dessen Anzapfungen oder Positionsstege Abtaststellen bilden, denen bestimmte Informationswerte z. B. Ziffern, Buchstaben oder Zeichen zugeordnet sind, welche durch entsprechende Teilspannungen dargestellt werden, die durch den Abfühlstift auslösbar sind.
Eingabevorrichtungen in der vorstehend kurz beschriebenen Ausführung sind außer bei den Datenverarbeitungsanlagen auch in Systemen zur Informationsübertragung, zur Steuerung von Anzeigetafeln, Tableaus und in Regelungs- und Steuerungsgeräten verwendbar. In einer dem Fachmann geläufigen Abwandlung sind derartige Eingabevorrichtungen bzw. die dort gebräuchlichen Spannungsteiler auch als Positionsgeber in der Meß-, Steuerungs- oder Regelungstechnik zu verwenden. So kann beispielsweise durch die relative Verschiebung des Abfühlstiftes zum Rasterfeld von einer ersten Position in eine zweite Position, entweder eine Wegstrecke, ein Winkel, oder eine andere Größe auf elektrische Weise gemessen werden. Außerdem ist eine Eingabevorrichtung auch in einer Servosteuerung als Regelglied verwendbar.
Allgemein sind ohmsche Potentiometer als Spannungsteiler bekannt, bei denen der jeweilige Ort des verschieb- oder drehbaren Schleifers durch die am Schleiferkontakt abgreifbare Teilerspannung bestimmbar ist. Je nach den Erfordernissen sind derartige ohmsche Spannungsteiler für lineare und andere Spannungscharakteristiken ausgelegt. Ohmsche Spannungsteiler als Positionsgeber sind jedoch nur für langsame Bewegungsabläufe geeignet, da bei schneller Bewegung Kontaktstörungen und Trägheitsprobleme
auftreten, was bei den kapazitiven Positionsgebern nicht der Fall ist.
Es ist bekannt, daß die Eingabe von Daten in datenverarbeitende Rechner oder Steuerungsanlagen in verschlüsselter Form über Tastaturen, Lochkarten oder Lochstreifen, Magnetbänder oder -platten erfolgen kann. Außerdem gibt es bereits Lesemaschinen, die besonders stilisierte oder handschriftliche Zeichen und Buchstaben selbsttätig in Datenverarbeitungsgeräte einlesen. Seit einigen Jahren sind auch Eingabestationen für Bildschirmgeräte mit Eingabetableaus bekannt, bei denen mit einem sogenannten Lichtgriffel oder elektrischen Schreibstift von Hand auf das Rasterfeld des Bildschirmes oder die Tafeloberfläche des Tableaus geschriebene Buchstaben, Zahlen, Zeichen, Kurven und Zeichnungen in das datenverarbeitende Gerät eingegeben werden können. Dabei wird während der Niederschrift der einzugebenden Information von jedem Aufzeichnungselement automatisch gesteuert, der jeweilige Ort der Schreibstiftspitze, d. h. die diesem Ort zugehörigen X-V-Koordinaten durch elektrische Spannungen dargestellt. Jeder Ort auf dem Rasterfeld des Einschreibetableaus ist durch seine X-V-Koordinaten bestimmbar. Diesen A-V-Koordinaten der Abfühlstellen sind bestimmte Spannungswerte zugeordnet. Bei diesen Eingabevorrichtungen wird meistens als Positionsgeber ein Spannungsteiler verwendet, der zusammen mit dem gitterförmigen Rasterfeld ein Hauptteil des Eingangstableaus ist. Im Rasterfeld, das der zur Verfügung stehenden Einschreibfläche entspricht, sind in Form einer Matrix elektrisch leitende und mit den Spannungsteilern verbundene in X- und V-Richtung verlaufende Positionsstege angeordnet. Je enger die Maschenweite dieser Gitterstruktur des Rasterfeldes ist. um so größer ist das Auflösungsvermögen für die eingeschriebenen Daten oder Zeichnungen.
Es sind verschiedene Ausführungen von derartigen Eingabevorrichtungen bekannt, bei denen als Positionsgeber ohmsche, induktive oder kapazitive Spannungsteiler verwendet werden. Außerdem sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden zur zeitabhängigen Bestimmung von Ortskoordinaten. Durch die amerikanische Patentschrift 33 99 401 wurde ein »Digital-Computer mit einem graphischen Eingabesystem« bekannt, der eine Einrichtung zur Eingabe von Daten enthält, bei der ein auf kapazitiver Basis arbeitendes Einschreibetableau vorgesehen ist und bei der die jeweilige Abtastposition des Schreibstiftes bei einer Bewegung über die Oberfläche des Rasterfeldes nach einem Digital-Verfahren mit elektrischen Spannungsimpulsen bestimmt wird.
Bei einer anderen bekannten Eingabevorrichtung werden die Ortskoordinaten der Abtaststellen durch entsprechende analoge Spannungswerte definiert. Bei dieser bekannten Eingabevorrichtung wird eine Spannung über eine Widerstandsanordnung, die als Positionsplatte dient, linear verteilt. Der entlang der Positionsplatte auftretend«: Spannungsabfall wird abgetastet und liefert eine Anzeige für die Position des Abfühlstiftes. Durch Umschalten der Potentiometer-Speisespannung kann die Teilerspannung für die X- und V-Richtung abgefühlt werden, so daß eine zweidimensionale Position des Abfühlstiftes feststellbar ist. Bei dieser bekannten Eingabevorrichtung ist zu beachten, daß der auf den Abfühlstift manuell ausgeübte Druck während der gesamten Schreibbewegung gleichmäßig ist, um eine falsche Spannungseingabe durch variierende Übergangswiderstände zu vermeiden.
Eine andere Eingabevorrichtung zur Ermittlung der
AVV-Lagekoordinaten an der Abtaststelle eines Abfühlstiftes auf einer Positionsplatte, welche als eine mit einer periodischen Speisespannung beaufschlagter Spannungsteiler gestaltet ist, wurde in der deutschen Patentanmeldung P 19 52 293 vorgeschlagen. Bei dieser vorgeschlagenen Eingabevorrichtung nimmt der Abfühlstift über eine Koppelkapazität die den jeweiligen Abtaststellen entsprechenden Spannungen auf. Zum Betrieb dieser vorgeschlagenen Eingabevorrichtung ist eine verhältnismäßig aufwendige Schaltungsanordnung erforderlich, bei der eine mäanderförmige Spannung moduliert und demoduliert wird und die Zähler, Filter, Register, Kippschaltungen und Integratoren, sowie andere Schaltungsanordnungen enthält.
Bei der Fertigung von analogen ein- oder zweidimensionalen Eingabevorrichtungen oder analogen Positionsgebern besteht eine Schwierigkeit darin, Aufzeichnungsflächen oder Rasterfelder zu erhalten, die innerhalb enger Toleranzgrenzen eine genaue lineare Spannungscharakteristik in Abhängigkeit von der Position aufweisen.
Ohmsche analoge Spannungsteiler, — die sogenannten Potenziometer —, können bezüglich ihrer Charakteristik sehr präzise gefertigt werden, jedoch ist ihre Herstellung ziemlich schwierig, aufwendig und deshalb auch teuer und für die Massenproduktion nicht zweckmäßig. Andererseits haben ohmsche Spannungsteiler, die billiger und deshalb auch einfacher ausgeführt sind und die z. B. in einem Photodruck-Ätzverfahren hergestellt werden, nicht die präzise geforderte Spannungscharakteristik. Es ist schwierig, dünne Widerstandsschichten zu erzeugen, welche einen einheitlichen Widerstandswert aufweisen. Außerdem ergeben sich bei derartigen ohmschen Spannungsteilem noch Wärmeprobleme. Zusammengefaßt ergibt sich, daß ohmsche analoge Spannungsteiler als Präzisions-Potentiometer, wie vorstehend dargelegt wurde, schwierig zu fertigen und zu teuer sind und daß einfache Ausführungen die gestellten Forderungen nicht erfüllen.
Bei den bekannten Eingabevorrichtungen bzw. Positionsgebern, die entweder für analoge oder digitale Verfahren ausgelegt sind und die Spannungsteiler enthalten, besteht der Nachteil, daß die das X-Y-Ghier im Rasterfeld der Schreibfläche bildenden, sehr dünnen Positionsstege schon bei der Fertigung beschädigt werden können oder daß sie beim manuellen Einschreiben von Zeichen durch zu starkes Aufdrücken des Schreibgriffeis brechen. Diese durch die Bruchstellen sich ergebenden Störungen haben zur Folge, daß sich offene Stromkreise ergeben, daß Spannungs- und Positionsfehler auftreten und daß die Eingabevorrichtung ungenau und nicht mehr zuverlässig ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Eingabevorrichtung mit einem kapazitiven Spannungsverteiler zu schaffen, bei welcher der Spannungsteiler eine üneare Spannungscharakteristik als Funktion der Eingabeposition aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der neuen Eingabevorrichtung der kapazitive Spannungsteiler aus einer den verschiedenen Eingabepositionen entsprechenden Anzahl von parallel miteinander verbundenen Schaltungszweigen besteht, von denen jeder seriell miteinander verbundene erste und zweite Kondensatoren enthält, daß die geforderte Spannungsteiler-Charakteristik durch eine entsprechende Abstufung der Kapazität der ersten oder der zweiten oder beider Kondensatoren bestimmt ist, daß die Speisespannung an den Knotenpunkten der
parallelen Schaltungszweige anliegt und daß die positionsabhängigen Teilspannungen an den als Abtaststellen gestalteten Verbindungen zwischen den ersten und zweiten Kondensatoren abnehmbar sind.
Bei der neuen Eingabevorrichtung, deren Wirkungs- > weise auf einem Analog-Verfahren basiert, wird für jeden geometrischen Ort des Raster- oder Schreibfeldes, der einer Kreuzungsstelle auf dem Rasterfeld und damit einer Abtaststelle entspricht, in bestimmten sehr kurzen Zeitintervallen für jede zugeordnete X- und κ, V-Koordinate eine entsprechende Teilspannung erzeugt. Diese Teilspannungen werden durch kapazitive Kopplung vom aufgesetzten Abfühlstift festgestellt. Jedem dieser X- Y- Koordinaten ist ein analoger Spannungswert zugeordnet. Um Unsicherheiten an der ι s Abtaststelle bei der Spannungsermittlung zu eliminieren, wird an der zu definierenden Positionsstelle jeweils nach einer Teilerspannung X oder Y auch eine Bezugsspannung für die X- bzw. V-Koordinate gemessen. Diese vier Spannungswerte, bestehend aus den X- K-Teilerspannungen und den X- V-Bezugsspannungen für jede Abtaststelle, gelangen in den elektrischen Rechner, welcher aus diesen Spannungswerten die momentane Position des Abfühlstiftes ermittelt und in einen Speicher eingibt. 2«,
Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung wird folgend an Ausführungsbeispielen und anhand von Zeichnungen ausführlicher erläutert.
Von den Zeichnungen stellt dar:
F i g. 1 zeigt schematisch eine einachsige in X-Richtung empfindliche Ausführung einer Eingabevorrichtung mit einem kapazitiven Spannungsteiler als elektrischer Positionsgeber,
Fi g. 2 zeigt in einer auseinandergezogenen Darstellung eine zweidimensionale Ausführung einer Eingabevorrichtung mit je zwei kapazitiven Spannungsteilern als Positionsgeber, die sowohl für die X- als auch für die K-Richtung vorgesehen sind,
Fi g. 3 zeigt das Zeitdiagramm mit Taktimpulsen für eine Schalteinrichtung, welche an die Treiberplatten der ersten und zweiten Kondensatoren der Spannungsteiler in der in F i g. 2 dargestellten Eingabevorrichtung die speisende Wechselspannung taktweise anschaltet,
F i g. 4 zeigt eine Ansicht eines Schnittes durch eine Eingabevorrichtung in der Ausführung gemäß der Darstellung nach F i g. 2.
Bei der in der F i g. 1 schematisch abgebildeten und v> nur in der X-Richtung empfindlichen Eingabevorrichtung ist in der Praxis eine größere Anzahl von schmalen Verbindungsleitungen, den sogenannten Positionsstegen 1—8 vorhanden, die leitend mit den Gegenplatten 2i— 23 der zweiten Kondensatoren verbunden sind, ss Diese Gegenplatten 21—28 der zweiten Kondensatoren können aus demselben Material bestehen, wie die damit verbundenen Positionsstege 1—8, welche die Gegenplatten zu den ersten Kondensatoren bilden. Die Positionsstege 1—8 als Gegenplatten der ersten fto Kondensatoren und die Gegenplatten 21—28 der zweiten Kondensatoren bilden in jedem Schaltungszweig eine Einheit und sind vorzugsweise als flache Leiterbahnen ausgeführt. Die relativ schmalen Positionsstege 1—8 verbreitern sich im Bereich der fts Treiberplatte 17 zu streifenförmigen Gegenplatten 21—28 der zweiten Kondensatoren. Die Positionsabfühlung bei einem derartigen kapazitiven Spannungsteiler (in der Prinzipausführung gemäß Darstellung in Fig. 1) erfolgt in der durch einen Pfeil angegebenen A"-Richtung. Zur Bildung der zweiten Kondensatoren 16, sind die streifenförmigen Gegenplatten 21—28 parallel mit Abstand nebeneinander auf der Oberseite einer dünnen dielektrischen Schicht -12, 13 angeordnet, und sie bedecken die gleiche Fläche der auf der Unterseite der dielektrischen Schicht 12, 13,34 angeordneten dreieckförmigen Treiberplatte 17, welche für alle zweite Kondensatoren 16 gemeinsam ist. In der F i g. 1 sind die beiden Gegenplatten 27 und 28 in abgebrochener Zeichenweise dargestellt. In den Ausschnitten der beiden Gegenplatten 27 und 28 ist die dünne dielektrische Schicht 12, 13 zu erkennen, welche die Gegenplatten 21—28 von der gemeinsamen Treiberplatte 17 trennt.
Bei den ersten Kondensatoren der schematisch ir Fi g. 1 dargestellten Eingabevorrichtung ist jedei Positionssteg 1 —8 mit einer gemeinsamen auf Massepo tential liegenden Treiberplatte 19 kapazitiv gekoppelt Jeder dieser acht ersten Kondensatoren, deren schmale Gegenplatten auch die Positionsstege 1 —8 bilden, weis eine gleiche Kapazität auf. Demzufolge haben die erster Kondensatoren auch jeweils einen gleichen Schein widerstand. An diesen Scheinwiderstanden bzw. an der Positionsstegen 1 —8 steht bezogen auf Massepotentia die X-Teilerspannung einer Abtaststelle bzw. einei Position zur Verfügung. Zwischen jedem der Positions Stege 1—8 und der gemeinsamen rechteckförmiger Treiberplatte 19 befindet sich eine isolierende Zwi schenschicht als Dielektrikum 10, 11, das z.B. an der zeichnerischen Ausschnitten der Positionsstege 7 und t sichtbar ist und das über die gesamte Fläche eine gleichmäßige Dicke aufweist.
Die aus der gemeinsamen Treiberplatte 19 und der Positionsstegen 1—8 als Gegenplatten gebildeter ersten Kondensatoren gleicher Kapazitit und die au: der dreieckförmigen Treiberplatte 17 und den Gegen platten 21—28 gebildeten zweiten Kondensatoren K m't verschiedenen Kapazitäten bilden eine Parallel schaltung von Schaltungszweigen, bei denen jeweils eir erster und ein zweiter Kondensator reihenförmig durcl einen der Positionsstege 1—8 miteinander verbunder ist. Die in F i g. 1 dargestellte Ausführung eine kapazitiven Spannungsteilers als eindimensionale Ein gabevorrichtung stellt im elektrischen Schaltbild eint Parallelschaltung von acht Schaltungszweigen dar wobei jeder Schaltungszweig einer Position ode Abtaststelle zugeordnet ist. In den Schaltungszweigei dieser Parallelschaltung sind als kapazitive Schein widerstände jeweils ein erster und zweiter Kondensato 16 angeordnet, die reihenförmig miteinander verbundei sind.
Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. nimmt die einer jeden Positionsstclle 1 —8 zugeordneti Belagsfiäche der Treiberplatte 17 der zeiten Kondensa torgruppe 16 in der X-Richtung in der Größe zu. Wem an diese kapazitive Spannungsteilerschaltung eini höherfrequente von der Speisespannungsquelle 11 gelieferte Wechselspannung gelegt wird, dann steigt ii Abhängigkeit der Kapazität der zweiten Kondensato ren 16 die X-Teilerspannung an den Positionsstegei 1 —8 im gleichen Verhältnis an, wie die Fliehen bzw. dii Kapazitäten der zweiten Kondensatoren 16, und zwa in der gleichen Richtung. Daraus ergibt sich, daß sich dii Teilerspannung aufgrund der geometrischen Form de Treiberplaiie 17 als Funktion der Position in X-Rich tung ändert. Wenn jede der Gegenplatten 21—28 dii
gleiche Breite und in der X-Richtung den gleichen Abstand hat, ändert sich auf den Positionsstegen 1—8 zur Verfügung stehende Teilerspannung von einem Positionssteg zum anderen und somit mit der Position bzw. Abtaststelle entsprechend der nichtlinearen Funktion
worin Cx, in Abhängigkeit von der Positionsstelle χ die jeweilige Kapazität zwischen den einzelnen Gegenplatten 21—28 und der gemeinsamen Treiberplatte 17 ist; und Cf eine feste Kapazität zwischen den einzelnen Positionsstegen 1—8 und der auf Massepotential liegenden Treiberplatte 19 darstellt. In diesem Zusammenhang wird Cf im Vergleich zu einer Streuspannung gegen Masse groß gehalten.
Die Teilerspannung Vo(X) als elektrischer Positionswert kann so eingestellt werden, daß sie sich linear mit der Position ändert, indem man die Parameter der Spannungsteileranordnung in F i g. 1 so wählt, daß die Nichtlinearität der Funktion
ausgeglichen wird. So kann z. B. der Abstand zwischen einander benachbarten Gegenplatten 21—28 der zweiten Kondensatoren 16 so gewählt werden, daß er sich über die einzelnen Positionsstellen in X-Richtung nichtlinear verändert und damit die Nichtlinearität dieser Funktion ausgleicht. Außer dieser linearen Spannungsanpassung an die nichtlineare Funktion
'CfTcx,'
können die Parameter (für den Spannungsteiler dargestellt) in F i g. 1 so verändert werden, daß sie eine unterschiedliche nichtlineare Teilerspanr.ung als Funktion der Positionsstellung in X-Richtung liefern. Die Treiberplatte 17 braucht natürlich keine aus einem Stück bestehende Belagsfläche sein, und außerdem braucht sie keine Dreiecksform aufweisen. Somit kann die Treiberplatte 17 durch irgendeine Anordnung ersetzt werden, welche z. B. aus einer Anzahl elektrisch miteinander verbundener Einzelplatten unterschiedlicher Flächengröße bestehen kann. Dabei müssen die einzelnen Treiberplatten, um die erforderliche Kapazität zu bekommen, der wirksamen Fläche der gemeinsamen Treiberplatte 17 äquivalent sein, d. h., die Einzel-Treiberplatten müssen eine Projektion der zugeordneten Gegenplatten 21 —28 sein, leitend miteinander gekoppelt sein und ihre Flächen entsprechend der gewünschten Spannungscharakteristik ändern, um die auf den Positionsstegen 1—8 liegende Teilerspannung zu erhalten.
In F i g. 2 ist schematisch eine auseinandergezogene Darstellung einer zweidimensionalen Eingabevorrichtung mit mehreren kapazitiven Spannungsteilern für einen Positionsgeber abgebildet, mit dem die Positionen in der X- als auch in der V-Richtung, dargestellt durch die Pfeile neben den Treiberplatten 30 bzw. 50, elektrisch abgefohlt werden können. Anstelle von nur einer dreieckförmigen X-Treiberplatte 17 wie in der
eindimensionalen Eingabevorrichtung nach Fig. 1, ist bei dieser zweidimensionalen Eingabevorrichtung jeweils ein komplementäres Paar dreieckförmiger A"-Treiberplatten 30 und 31 im unteren Teil der Fig. 2 dargestellt. Der Zweck dieser komplementären Anordnung von A"-Treiberplatten wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Außer diesem komplementären Paar von X-Treiberplatten 30 und 31 in Fig. 2 ist, um eine größere Zuverlässigkeit der Positionsabfühlung zu erhalten, sowie wegen des Gleichgewichts und Symmetrie, noch ein zusätzliches Paar von X-Treiberplatten 32 und 33 vorgesehen. Durch die zusätzliche Anordnung des zweiten Paares von .Y-Treiberplatten 32, 33 gemäß der Fig. 2, liefern beim Bruch eines der X-Positionsstege 38—45 beide Teilstücke der gebrochenen Leitung des Positionssteges immer noch eine zum Abfühlen der Position ausreichende X-Teilerspannung. Das zweite Paar der X-Treiberplatten 32, 33 wird gleichzeitig wie das erste Paar X-Treiberplatten 30, 31 an die Speise-Wechselspannung geschaltet. Gemäß der Darstellung in F i g. 2 wirken die beiden Paare der komplementären X-Treiberplatten 30,31 und 32,33 mit den Kondensatorgegenplatten 34, 35 usw. sowie 36, 37 usw. zusammen.
Durch die kapazitive Kopplung der X-Treiberplatten 30, 31 und 32, 33 mit den Gegenplatten 34 ... 37 usw. wird von der speisenden Wechselspannungsquelle 18 auf die als Verbindung der beiden X-Spannungsteiler dienenden Positionsstege 38—45 über ein zwischen den Kondensator-Treiberplatten und den Gegenplatten sowie den Positionsstegen eingefügtes dielektrisches Medium (das in der F i g. 2 nicht dargestellt ist), die jeder Positionsstelle zugeordnete Teilerspannung Vo(X) gekoppelt.
Für die V-Richtung sind in Fig.2 ebenfalls zwei gleiche Paare von komplementären V-Treiberplatten 50, 51 und 52, 53 vorgesehen. Diese beiden V-Treiberplattenpaare wirken genauso wie die X-Treiberplattenpaare, welche vorstehend kurz beschrieben wurden. Die diesen V-Treiberplatten 50,51 und 52,53 zugeordneten Y-Positionsstege 54—61 liefern auch eine Teilerspannung Vo(Y) für die jeweiligen Positionen bzw. Abtaststellen in der V-Richtung. Zur elektrischen Positionsfeststellung in der A"-Richtung sind die A"-Treiberplatten 30, 31 ausreichend. Das zweite Paar X-Treiberplatten 32, 33 ist nur aus Gründen der Zweckmäßigkeit und Sicherheit vorgesehen, wie dies bereits erläutert wurde. Entsprechendes gilt auch für die beiden Paare der V-Treiberplatten 50,51 und 52,53.
Wie genauer in Zusammenhang mit der F i g. 4 noch erklärt wird, kann die zweidimensionale Eingabevorrichtung gemäß der F i g. 2 als elektrischer Positionsgeber durch ein chemisches Niederschlagsverfahren der AT-Positionsstege 38—45 und den zugehörigen Kondensator-Gegenplatten 34, 35, 36, 37 ... sowie der y-Treiberplatten 50, 51 und 52, 53 auf der einen Oberflächenseite einer dünnen, dielektrischen Tafel aufgebracht werden. Auf der anderen Oberflächenseite der dünnen, plattenförmigen dielektrischen Zwischenschicht 14 werden hingegen durch das chemische Niederschlagsverfahren die V-Positionsstege 54—61 mit den damit verbundenen Kondensator-Gegenplatten und davon getrennt die A'-Treiberplatten 30,31 und 32, 33 aufgebracht Die in der F i g. 2 gestrichelt dargestellten erste und zweite Kondensatoren 48 und 49 stellen die entsprechenden Kapazitäten zwischen der Kondensator-Gegenplatte 34 und den entsprechenden Ab-
schnitten 46 und 47 der zueinander komplementären Treiberplatten 30 und 31 dar.
Die Fig. 3 zeigt in einem Impulsdiagramm in Abhängigkeit von der Zeit, wie die X- und V-Treiberplatten der kapazitiven Spannungsteiler nach der F i g. 2 taktweise nacheinander an die speisende Wechselspannung geschaltet werden. Obwohl der einfacheren Erklärung halber in der Fig. 2 die Speisespannungsquelle 18 nur als an die X-Treiberplatten 30 und 31 angeschlossen dargestellt ist, werden gleichzeitig mit diesen X-Treiberplatten 30, 31 auch die anderen beiden X-Treiberplatten 32 und 33 genauso an die Wechselspannung angeschlossen. Hierbei ist die -Y-Treiberplatte 32 der X-Treiberplatte 30 parallel geschaltet.
Während der Taktzeit Tx und Ty, die aufeinanderfolgen, werden nacheinander die X- und V-Treiberplatten an die von der Speisespannungsquelle 18 gelieferte Wechselspannung geschaltet. Während der Taktzeiten Tx versorgt die Speisespannungsquelle 18 die X-Treiberplatten 30... 33 mit Wechselspannung, und während der Taktzeiten Ty werden die y-Treiberplatten 50... 55 an die Wechselspannung geschaltet. Jeder dieser Treiberimpulse Tx. Ty ist in zwei Taktzeiten 7*1, T2 bzw. 73, 7*4 unterteilt, wie dies aus dem Diagramm Fig.3 ersichtlich ist Während der X-Treibzeit zur Taktzeit 7Ί sind von den parallelgeschalteten X-Kondensatorzweigen die beiden X-Treiberplatten 30 und 32 an das Spannungspotential der Wechselspannungsquelle 18 angeschaltet, und die beiden anderen -Y-Treiberplatten 31 und 33 liegen dabei auf Massepotential. Während dieser X-Taktzeit Tl stehen an den X-Positionsstegen 38—45 die jeweiligen X-Teilerspannungen zur Verfügung. Zur A"-Taktzeit T2 hingegen werden alle .V-Treiberplatten 30, 31, 32 und 33 parallel geschaltet, und sie liegen auf dem Potential der speisenden Wechselspannung. Während dieser X-Taktzeit 7"2 weisen die X-Positionsstege 38—45 eine X-Bezugsspannung auf. Auf die gleiche Weise werden während der V-Treibzeit Ty zur Taktzeit Γ3 die beiden Treiberplatten 50 und 52 an die Wechselspannung geschaltet, und die beiden anderen K-Treiberplatten 51 und 53 werden auf Massepotential gelegt Anschließend werden zur y-Taktzeit TA alle vier TK-Treiberplatten 50, 51, 52 und 53 so geschaltet, daß sie das Potential der Wechselspannung aufweisen.
Um die -Y-Position einer Abtaststelle abfühlen zu können, wird wie aus der F i g. 3 (a) zu ersehen ist, zur X-Taktzeit 7*1 die hochfrequente Wechselspannung an die ersten und zweiten X- Kondensatoren geschaltet Während der gesamten X-Taktzeit Tx liegt kein Treibersignal an den V-Treiberplatten 50 bis 53 an, denn während dieser X-Taktzeit Tx liegen alle vier V-Treiberplatten 50—53 auf Massepotential. Während der ersten X-Taktzeit 7Ί, dargestellt in F i g. 3 (c) ist in der angedeuteten Schalteinrichtung der F i g. 2 ein Schalter 62 mit der Speisespannungsquelle 18 verbunden, und ein anderer Schalter 63 ist so geschaltet daß er die X-Treiberplatte 31 auf Massepotential legt Durch diese Schalterstellungen liegt somit nur die eine X-Treiberplatte 30 auf Spannungspotential, das über die Gegenplatten 35, 36 etc. auf die XPositionsstege 38—45 kapazitiv gekoppelt wird. Die X-Teilspannungen sind durch einen Spannungsfühler, beispielsweise einen elektrischen Schreibgriffel oder dergleichen von diesen X-Positionsstegen 38—45 direkt abzufühlen oder indirekt über eine Koppelkapazität Da wie aus der F i g. 2 zu ersehen ist, die Fläche der X-Treiberplatte 30 nach links abnimmt nimmt auch die auf die verschiedenen Gegenplatten 34, 35 etc. kapazitiv gekoppelte Spannung während der A"-Taktzeiten Ti nach links hin ab, und die Positionsabfühlung in X-Richtung wirkt als Funktion der Amplitude dieser Spannung. In gleicher Weise wird gleichzeitig während dieser X-Taktzeit TX die zur X-Treiberplatte 30 parallelgeschaltete X-Treiberplatte 32 ebenfalls an die Wechselspannung geschaltet, und die zugeordnete A"-Treiberplatte 33 wird wie die X-Treiberplatte 31 auf Massepotential gelegt.
Während des in F i g. 3 (c) dargestellten Zeitintervalls der X-Taktzeit TI ist der Schalter 63 umgeschaltet und über den geschlossenen Schalter 62 mit der Speisespannungsquelle 18 verbunden. Dadurch liegen zur X-Taktzeit Tl sowohl die X-Treiberplatten 30, 31 als auch die
ι s zusätzlichen X-Treiberplatten 32, 33 auf dem Potential der Speisespannungsquelle 18. Während dieser X-Taktzeit TI liegen somit alle X-Treiberplatten 30 ... 33 an der gleichen Bezugsspannung, die z. B. durch den elektrischen Schreibgriffel abgefühlt und in der
;o eingangs beschriebenen Anordnung eines Positionstableaus als Referenzspannung verwendet werden kann.
Während der in F i g. 3 (b) gezeigten y-Taktzeit Ty wird in ähnliqher Weise wie vorstehend bereits beschrieben wurde, die Wechselspannung an die y-Treiberplatten geschaltet, wobei zu dieser y-Taktzeit die X-Treiberplatten 30 ... 33 auf Massepotential liegen. Somit werden während der in F i g. 3 (c) gezeigten K-Taktzeit Γ3 die in F i g. 2 abgebildeten y-Treiberplatten 50 und 52 gleichzeitig an die
•?o Wechselspannung geschaltet, während die beiden anderen V-Treiberplatten 51 und 53 auf Massepotential liegen. Dadurch steht auf den y-Positionsstegen 54—61 die V-Teilerspannung zur Verfügung. Während der in Fig.3(c) gezeigten y-Taktzeit TA sind alle vier
.15 y-Treiberplatten 50—53 an die Wechselspannung geschaltet und sie koppeln eine feste Bezugsspannung auf die y-Positionsstege54—61 für Vergleichszwecke.
Das Anlegen der Wechselspannung während der Taktzeiten 7*und Tysowie der der Taktzeiten TI — 7~4 an die X— y-Treiberplatten während der einzelnen Zeiträume kann mit Hilfe verschiedener Schaltungsanordnungen gesteuert werden, die jedoch keinen Teil dieser Erfindung bilden und daher nicht ausführlicher beschrieben wurden.
Aus der F i g. 2 ist zu erkennen, daß zur .Y-Taktzeit Tl die in Fig.2 dargestellte X-Treiberplatte 31 genauso wirkt, wie die in F i g. 1 abgebildete Treiberplatte 19 der ersten Kondensatoren. Anstatt jedoch eine feste Kapazität bezogen auf Masse, aufzuweisen für die Gruppe der Positionsstege 31—45 der ^-Richtung, besitzt die X-Treiberplatte 31 eine Kapazität, die sich als Funktion der Positionsstellen ändert und zwar komplementär zu der Kapazität der X-Treiberplatte 30. Während des Zeitintervalles zur X-Taktzeit T2 wirken die Treiberplatten 30 und 31 zusammen und koppeln eine gleiche Bezugsspannung auf die A"-Positionsstege 38-45 der X-Richtung.
Die Art in welcher die zueinander komplementären Treiberplatten, z.B. die ,Y-Treiberplatten 30 und 31 zusammenwirken, um zuerst eine ΛΓ-Teilerspannung der zugeordneten Position zu erzeugen und dann eine .Y-Bezugsspannung zu erhalten, ist aus der Fig.2 zu ersehen, in der die entsprechenden Kapazitäten Ct1- und Cx, als erste und zweite Kondensatoren 48 und 49 in gestrichelter Darstellung eingezeichnet sind.
Wenn während der .Y-Taktzeit Tl nur die -Y-Treiberplatte 30 an die Wechselspannung angeschlossen ist und die X-Treiberplatte 31 auf Massepotential liegt kann die
jeweilige X-Teilerspannung Vo auf den A^-Positionsstegen 38—45 durch folgendes Verhältnis dargestellt werden:
Vo =
cg + Cx
Die Bezeichnung Q stellt die Kapazität zwischen den X-Positionsstegen 38—45 der X-Richtung und den V-Positionsstegen 54—61 der V-Richtung dar, wobei die zuletzt genannten über ihre entsprechenden Kapazitäten gegen die V-Treiberplatten 50—53 während der yV-Taktzeit Ti sowie alle anderen Streukapazitäten geerdet sind. G, stellt die Kapazität einzelner zwischen der X-Treiberplatte 30 und den Kondensatorgegcnplatten 34, 35 etc. dar. G1 stellt die Kapazität zwischen den einzelnen Kondensatorgegenplatten 34, 35 ... und der geerdeten X-Treiberplatte 31 dar. Die positionsabhängige X-Teilerspannung Vo ändert sich mit Cf, wobei C,- eine Funktion der Geometrie der X-Treiberplatte 30 ist in Übereinstimmung mit dem Zähler der obengenannten Formel, wenn der Nenner im wesentlichen konstant bleibt.
Da die in Fig.2 abgebildeten A"-Treiberplatten 30 und 31 zueinander in ihren Flächen komplementär sind, ist die Summe der einzelnen Kapazitatsflächen, die z. B. durch die Abschnitte 46 und 47 dargestellt sind und die eine Projektion der Kondensatorgegenplatte 34 bilden, konstant. Mit dieser konstanten Summe der Kapazitätsflächen und einem Q, das vergleichsweise relativ groß ist zu C«, und G1, läßt sich aus obiger Beziehung, worin nur die XTreiberplatte 30 auf Spannungspotential liegt, entnehmen, daß das auf den Positionsstegen 38—45 erzeugte Teilerspannungssignal eine Funktion des Verhältnisses der Kapazitäten der Abschnitte der A'-Treiberplatte 30 zur Summe der Kapazitäten der Abschnitte der X-Treiberplatten 30 und 31 ist und somit nicht von deren absoluten Werten abhängt. Somit gilt die Beziehung für die Teilerspannung
Vo =
Aus dieser Beziehung ist zu ersehen, daß die Dicke der zwischen den Λ-Treiberplatten 90 und 31 angeordneten Dielektrikums den Wert der Λ-Teilerspannung nicht beeinflußt, solange sie in der V-Richtung zwischen den Flächen, wie z. B. 46 und 47 gleichmäßig dick ist.
Wenn sich das Verhältnis Zähler zu Nenner in obiger Beziehung linear ändert, wie es bei der Dreicksanordnung der F i g. 2 der Fall ist, dann ändert sich auch die Teiierspannung von einem Positionssteg zum anderen in einem linearen Verhältnis. Dieses Verhältnis kann jedoch so gestaltet werden, daß es sich entsprechend jeder gewünschten Funktion verändert indem man z. B. die geometrische Form der .V-Treiberplatten 30 und 31 ändert. Wenn also z. B. anstelle einer Spannungsteiler-Einrichtung für die Positionsabfühlung zwei frequenzgleiche phasenverschobene Signale zum Betrieb des Positionsgebers in der Art verwendet werden, daß der Grad der Phtsenverschiebung sich mit der Position ändert, kann die Nicht-Linearität im Phasenverhältnis dadurch korrigiert werden, daß man die durch die geometrische Form der Treiberplatten 30 und 31 eingeführte Nicht-Linearität kompensiert. So kann z. B. der zwischen den X-Treiberplatten 30 und 31 untertei lende Einschnitt wahlweise so gebogen sein, daß eine gewählte nichtlineare A"-Teilerspannung auf den A--Positionsstegen 38—45 besteht, die eine Funktion der einzelnen Positionsstellen entlang der -Jf-Treiberplatten 30-31 ist
Während des Zeitraumes zur X-Taktzeit T2, wenn beide AVTreiberplatten 30 und 31 auf Spannungspotential liegen, ergibt sich auf den Positionsstegen 38—45 eine A"-Teilerspannung nach der Beziehung:
Vo =
11 + C11
C9 + Cx, + C11.
Da, wie bereits erklärt wurde, bei der in F i g. 2 dargestellten zweidimensionalen Eingabevorrichtung die durch die Zahl 46 bezeichnete Belagsfiäche immer das Komplement der durch die_Zahl 47 bezeichneten Belagsfläche darstellt, ist auch Cx, immer das Komplement_von Gr Da die Summe der Kapazitäten von Cx, und C»,einekonstante Kist, ist auch
Daraus geht hervor, daß Vo unabhängig von der X-Position ist, wenn Q konstant mit X ist. Wenn jedoch G,-und ^,-relativ zu Qgroß sind, dann ist
Vb= 1,
und die Teilerspannung Vo ist unabhängig von einer möglichen Variation von Q. Daraus folgt, daß man eine von der Position unabhängige konstante Bezugsspannung an den Positionsstegen erhält, solange eine relativ große rechteckige Treiberplatten-Anordnung benutzt wird. Diese Bezugsspannung erhält man als Teilerspannung ungeachtet der Unterteilung der beiden X-Trciberphtten 30 und 31, die ein komplementäres X-Treiberplattenpaar bilden.
Das vorstehend für die X-Treiberplatten 30 und 31 Gesagte gilt auch für alle in der F i g. 2 dargestellter komplementären Treiberplattenpaare.
Die Fig.4 zeigt die Ansicht eines Schnittes durch einen Teil einer zweidimensionalen Eingabevorrichtung mit X-V-Positionsgebem, welche in der Fig.2 als Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Dieser Schnitt kanr z. B. parallel zu den in F i g. 2 gezeigten K-Positionsste gen 54—61 gelegt sein. Gemäß der Darstellung ir Fig.4 kann die dielektrische Schicht 14 eine dünne Tafel aus Polyathylenterephthalt von präziser Dicke sehr guter Gleichmäßigkeit sein. Auch auf der Ober und Unterseite dieser dielektrischen Zwischenschicht H kann zuerst eine elektrisch leitende Schicht aus — ζ. Β Kupfer — niedergeschlagen werden. Die Kupferschich ten können dann zur Bildung der X- und K-Positionsste ge geätzt werden. Diese Positionsstege sind in de Fig.4 mit den Bezugsnummern 40—42 bzw. 61 bezeichnet. Jede Leitschicht der X- und K-Positionsste ge kann durch eine weitere dünne Schicht dielektrische! Materials abgedeckt werden. In der Fig.4 sind diest Deckschichten durch die Bezugsnummern 9 und 1! bezeichnet. Die Hohlräume zwischen den Positionsste gen im Rasterfeld können außerdem durch eil dielektrisches Material 20 ausgefüllt sein. Obwohl die ii Fig. 2 abgebildeten XV-Treiberplatten in der Fig.· nicht dargestellt sind, können sie natürlich genauso wii die X Y-Positionsstege hergestellt werden.
Die vier X-Treiberplatten 30—33 können bcispicls
weise an der Unterseite der dielektrischen Zwischenschicht 14 zusammen mit den K-Positionsstegen und den y-Gegenplatten geätzt werden. Die vier y-Treiberplatten 50—53 dagegen werden auf der anderen Oberflächenseite der dielektrischen Zwischenschicht 14 entlang den A^Positionsste ;εη und .Y-Gegenplatten geätzt
Wenn ein Abfühlstift 64, z. B, ein Schreibgriffel, auf die dielektrische Deckschicht 15 gesetzt oder über diese geführt wird, wird kapazitiv die an den Positionsstegen liegende Spannung auf den Abfühlstift 64 gekoppelt, die der jeweiligen X- und V-Position zugeordnet ist auf der sich der Abfühlstift 64 momentan befindet Der Abfühlstift 64 kann ein konventioneller Kugelschreiber sein, dessen Spitze mit einer Ausgabeienheit, z. B. einem
Rechner elektrisch leitend verbunden ist Bei einer solchen Abfühlanordnung kann ein Schreibmedium zwischen den Abfühlstift 64 und der Tafeloberfläche gelegt sein, um eine handschriftliche Aufzeichnung von
S einzugebenden Daten oder Zeichnungen zu ermöglichen. Während der Bewegung des AbfOhlstiftes 64 über das Schreibmedium bzw. das Rasterfeld der Eingabevorrichtung wird die jeweilige Λ/Υ-Positon des Abfühlstiftes 64 elektronisch abgefühlt, wobei die
ίο jeweiligen Teilerspannungen der Positionsstege auf den Abfühlstift 64 gekoppelt werdea Durch diesen Abfühlvorgang wird eine Informationserkennung erreicht, bei der das aufgezeichnete Zeichen in Form von den Λ/K-Koordinaten zugeordneten Spannungswerten in
1S den Rechner eingegeben wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:
1. Eingabevorrichtung mit einem eine vorgegebene Charakteristik aufweisenden kapazitiven Span- s nungsteiler, die eine Anzahl von Abgabetasten aufweist, an denen jeweils eine der zugeordneten Eingabepositionen entsprechende Teilspannung abgreifbar ist, vorzugsweise zur Bestimmung von Ortskoordinaten einer Matrix, dadurch ge- )0 kennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler aus einer den verschiedenen Eingabepositionen (X, Y) entsprechenden Anzahl von parallel verbundenen Schaltungszweigen (1, 21; 2, 23;... 8, 29, 17, 19) besteht von denen jeder seriell ,5 miteinander verbundene erste (1,19; 2,19 ... 8,19; 48) und zweite Kondensatoren (21, 17; 22,17 ... 28, 17; 49) enthält, daß die geforderte Spannungstdler-Charakteristik durch eine entsprechende Abstufung der Kapazität der ersten oder zweiten oder beider Kondensatoren bestimmt ist, daß die Speisespannung (18) an Knotenpunkten der parallelen Schaltungszweige (17,19) anliegt und daß die positionsabhängigen Teilspannungen (Vo), an den als Abtaststellen gestalteten Verbindungen (1...8,38... 45,54 2s ... 61) zwischen den ersten und zweiten Kondensatoren abnehmbar sind.
2. Eingabevorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Charakteristik des kapazitiven Spannungsteilers die }0 Gesamtkapazität der ersten und zweiten Kondensatoren in den einzelnen Schaltungszweigen verschieden groß ist und daß die ersten Kondensatoren jeweils in allen Schaltungszweigen die gleiche Kapazität aufweisen (F i g. 1). \s
3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schaltungszweig die Summe der Kapazitäten des ersten und zweiten Kondensators (48, 49) gleich ist und daß die Einzelkapazitäten der ersten (48) und zweiten (49) A0 Kondensatoren in Abhängigkeit von der Spannungsteiler-Charakteristik in jedem Schaltungszweig zueinander komplementär sind (F i g. 2).
4. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Knotenpunkten verbundenen Treiberplatten (17,19, 30 ... 33, 50 ... 53) der ersten und zweiten Kondensatoren aller Schaltungszweige jeweils zu gemeinsamen, die Konotenpunkte bildenden Treiberplatten (17,19,30... 33,50... 53) zusammengefaßt sind, daß diese Treiberplatten auf der einen Oberflächenseite und ihre korrespondierenden einzelnen Gegenplatten (1... 8,21... 28,34... 37) mit Abstand nebeneinanderliegend als flache Leiterbahnen auf der anderen Oberflächenseite einer dünnen dielektrischen Zwischenschicht (10—13) angeordnet sind.
5. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für die ersten Kondensatoren (1, 19; 2, 19 ... 8, 19) (l0 gemeinsame Treiberplatte (19) eine rechteckförmige Fläche bildet, daß die für die zweiten Kondensatoren (21, 17 ... 28, 17) gemeinsame TreiUrplatte (17) als eine rechtwinklige Dreiecksfläche aufgeführt ist, daß die isoliert über den 1 reiberplatten (17, 19) (,<, liegenden Gegenplatten (1.. .8; 21.. .28) der ersten und zweiten Kondensatoren reihenförmig zu Schaltungszweigen miteiander verbunden sind und aus in ihrer Breite abgestuften Leiterbahnen bestehen und daß die Leiterbahnen über der dreieckförmigen Treiberplatte (17) breiter sind als über der rechteckförmigen Treiberplatte (19) (Fig. 1).
6. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche I, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberplatte (30,31; 32,33; 50,51; 52,53) der ersten und zweiten Kondensatoren (48, 49) verzugsweise jeweils zwei gleiche rechtwinklige voneinander isolierte Dreiecksflächen bilden, deren Hypotenusen mit geringem Abstand nebeneinander liegen, so daß zwei benachbarte Treiberplatten (30,31) zusammen eine rechteckförmige Fläche bilden und daß die isoliert darüberliegenden Kondensator-Gegenplatten (34, 35) der ersten und zweiten Kondensatoren (48,49) jedes Schaltungszweiges flache mit Abstand nebeneinanderliegende einheitliche Leiterbahnen (34,35,36,37...) sind, die in ihrer Längsrichtung die Treiberplatten überdecken (F i g. 2).
7. Eingabevorrichtung für einen in zwei Richtungen (X, Y) empfindlichen flächenhaften Positionsgeber zur Bestimmung von Ortskoordinaten einer Abtaststelle in einem Rasterfeld nach einem der Ansprüche 1,3,4 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß am Rande des Rasterfeldes für jede Richtung (X, Y) wenigstens einmal die Treiber- (30,31; 32,33; 50,51; 52, 53) und Gegenplatten (34, 35, 36, 37 ...) der ersten und zweiten Kondensatoren (48, 49) beiderseits aui den Oberflächen der dielelektrischen Zwischenschicht (10,11,12,14) angeordnet sind, daß mit den Gegenplatten (34, 35, 36, 37 ...) koordinatenförmig verlaufende und das Rasterfeld bildende schmale, leitende ΛΎ-Positionsstege (38... 45, 54 ... 61) verbunden sind, von denen die Positionsstege der X-Richtung (35 ... 45) von den Positionsstegen der K-Richtung (54 ... 61) durch eine Isolierschicht (13) getrennt sind, und daß die Kreuzungsstellen der XK-Positionsstege die Abtaststellen bilden (F ig. 2).
8. Eingabevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die X- und K-Richtung jeweils zwei gleiche kapazitive Spannungsteiler vorgesehen sind, die an den entgegengesetzten Seiten des Rasterfeldes angeordnet sind, daß in einem Schaltungszweig die einander entsprechenden Kondensatorgegenplatten (34, 36; 35, 37) der Spannungsteiler für eine Richtung (X, Y) durch Positionsstege (38, 39 ...) miteinander verbunden sind und daß die Treiberplatten (30,32; 31,33; 50,52; 51, 53) der Spannungsteilerpaare elektrisch parallel geschaltet sind.
9. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Zwischenschicht (14) mit den auf beiden Oberflächenseiten angeordneten Kondensatorplatten und Positionsstegen auf einer isolierenden Unterlagsschicht (9) liegt, daß ihre obere Seite mit einer sehr dünnen dieleketrischen Deckschicht (15) belegt ist, daß die zwischen den leitenden Belägen befindlichen Räume mit Isoliermaterial (20) ausgefüllt sind und daß der Abgriff der Teilspannungen (Vo) durch einen auf eine Abgreifstelle setzbaren Fühlstift (64) erfolgt ν F ig. 4).
10. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberplatte (19, 31,33 ...) der ersten Kondensatoren auf Massepoiential und die Treiberplatten (17, 30, 32 ...) der zweiten Kondensatoren auf
Spannungspotential (18) liegen und daß die Teilspannungen (Vo) zwischen Masse und den Positionsstegen (1... 8,38... 45,54... 61) abgreifbar sind.
11. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung (18) eine hochfrequente Wechselspannung ist, die über eine von Taktimpulsen (Tx, Ty) gesteuerte Schalteinrichtung (62, 63) taktweise nacheinander zunächst an den oder die Spannungsteiler für eine Richtung (X oder Y) and dann anschließend an den oder die Spannungsteiler für die andere Richtung (Toder X) anschaltbar ist, daß bei einem an Spannung (18) liegenden Spannungsteiler die Treiberplatte (19,31,33) der ersten Kondensatoren (1, 19; 2, ?9 ... 18, 19; 48) vorzugsweise auf Massepotential und die Treiberplatte (17,30,32) der zweiten Kondensatoren (21,17; 22,17... 28,17; 49) auf dem Potential der Speisespannung (18) liegt und daß gleichzeitig die Treiberplatten (50 bis 53) der nicht aktivierten Spannungsteiler (Y, X) auf Massepotential geschaltet sind.
12. Eingabevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß während der Taktzeit (Tx, Ty) für die Taktimpulse der Schalteinrichtung (62, 63) welche die einer Richtung (X oder Y) zugeordneten kapazitiven Spannungsteiler an die Speisespannung (i8) schalten, die Schalteinrichtung (62, 63) in einer ersten X-Taktzeit (T \) die Treiberplatte (19, 31, 33) der ersten Kondensatoren (48) der aktivierten Spannungsteiler mit Massepotential verbindet und die Treiberplatten (17, 30, 32) der zweiten Kondensatoren (49) an die Wechsclspannungsquelle (18) schaltet und daß die Schalteinrichtung (62,63) in einer zweiten X-Taktzeit (T2) die Treiberplatten (17, 19, 30, 31, 32, 33) der ersten und zweiten Kondensatoren eines kapazitiven Spannungsteilers für eine Richtung (X oder Y) an die Wechselspannungsquelle (18) schaltet.
13. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die A"-Treiberplatten (30 bis 33) der ersten und zweiten Kondensatoren (48, 49) der Spannungsteiler für die X-Richtung und die V-Gegenplatten und die sie verbindenden Y- Positionsstege (54 ... 61) der Spannungsteiler für die V-Richtung auf der einen Oberflächenseite einer dielektrischen Folie (14) angeordnet sind, und daß die V-Treiberplatten (50 bis 53) die Spannungsteiler für die K-Richtung und die X-Gegenplatten (34 ... 37) und die sie verbindenden X-Positionsstege (38 ... 45) der Spannungsteiler für die X-Richtung auf der anderen Oberflächenseite der dielektrischen Folie (14) so angeordnet sind, daß die A7V-Positionsstege (38 ... 45,54... 61) ein rechtwinkliges Raster bilden.
DE2031787A 1969-06-30 1970-06-26 Eingabevorrichtung mit kapazitivem Spannungsteiler Expired DE2031787C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US83782069A 1969-06-30 1969-06-30
US85674569A 1969-09-10 1969-09-10

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2031787A1 DE2031787A1 (de) 1971-01-14
DE2031787B2 DE2031787B2 (de) 1977-10-27
DE2031787C3 true DE2031787C3 (de) 1978-06-15

Family

ID=27125976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2031787A Expired DE2031787C3 (de) 1969-06-30 1970-06-26 Eingabevorrichtung mit kapazitivem Spannungsteiler

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3593115A (de)
JP (1) JPS4922567B1 (de)
DE (1) DE2031787C3 (de)
FR (1) FR2054597B1 (de)
GB (1) GB1313664A (de)
SE (1) SE356385B (de)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3784897A (en) * 1972-02-17 1974-01-08 Landis Tool Co Capacitor transducer
US4054746A (en) * 1975-10-22 1977-10-18 Data Automation Corporation Electronic coordinate position digitizing system
US4018989A (en) * 1975-12-24 1977-04-19 Summagraphics Corporation Position coordinate determination device
US4087625A (en) * 1976-12-29 1978-05-02 International Business Machines Corporation Capacitive two dimensional tablet with single conductive layer
IT1111425B (it) * 1977-05-18 1986-01-13 Conte Alberto Trasduttore assoluto di precisione per misure di posizioni lineari od angolari
FR2376399A1 (fr) * 1977-11-18 1978-07-28 Ibm Tablette capacitive a une seule couche conductrice
US4451698A (en) * 1982-11-12 1984-05-29 Display Interface Corporation Coordinate digitizing device
US4570149A (en) * 1983-03-15 1986-02-11 Koala Technologies Corporation Simplified touch tablet data device
US4603231A (en) * 1983-03-31 1986-07-29 Interand Corporation System for sensing spatial coordinates
US4586260A (en) * 1984-05-29 1986-05-06 The L. S. Starrett Company Capacitive displacement measuring instrument
US4705919A (en) * 1985-02-21 1987-11-10 Dhawan Satish K Electrostatic pattern-coupled digitizer
US4771138A (en) * 1985-02-21 1988-09-13 Dhawan Satish K Electrostatic pattern-coupled digitizer
DE3804640A1 (de) * 1988-02-15 1989-09-07 Baumann Heinz W Dipl Ing Fh Digitalisier-anzeige-tablett
US4893071A (en) * 1988-05-24 1990-01-09 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Capacitive incremental position measurement and motion control
US5049827A (en) * 1990-01-12 1991-09-17 Jet Electronics & Technology Inc. Non-contacting potentiometer
US5889236A (en) * 1992-06-08 1999-03-30 Synaptics Incorporated Pressure sensitive scrollbar feature
US6239389B1 (en) 1992-06-08 2001-05-29 Synaptics, Inc. Object position detection system and method
DE69324067T2 (de) * 1992-06-08 1999-07-15 Synaptics Inc Objekt-Positionsdetektor
US5880411A (en) 1992-06-08 1999-03-09 Synaptics, Incorporated Object position detector with edge motion feature and gesture recognition
US6028271A (en) * 1992-06-08 2000-02-22 Synaptics, Inc. Object position detector with edge motion feature and gesture recognition
US5861583A (en) * 1992-06-08 1999-01-19 Synaptics, Incorporated Object position detector
US5363051A (en) * 1992-11-23 1994-11-08 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Steering capaciflector sensor
US5711672A (en) * 1994-07-01 1998-01-27 Tv Interactive Data Corporation Method for automatically starting execution and ending execution of a process in a host device based on insertion and removal of a storage media into the host device
US5624265A (en) * 1994-07-01 1997-04-29 Tv Interactive Data Corporation Printed publication remote contol for accessing interactive media
US5757304A (en) * 1996-09-13 1998-05-26 Tv Interactive Data Corporation Remote control including an integrated circuit die supported by a printed publication and method for forming the remote control
US6380929B1 (en) 1996-09-20 2002-04-30 Synaptics, Incorporated Pen drawing computer input device
US5854625A (en) * 1996-11-06 1998-12-29 Synaptics, Incorporated Force sensing touchpad
WO1998040863A1 (en) * 1997-03-14 1998-09-17 Tv Interactive Data Corporation A method of detachably attaching an insert to a remote control base and the resulting remote control
US7737953B2 (en) * 2004-08-19 2010-06-15 Synaptics Incorporated Capacitive sensing apparatus having varying depth sensing elements
DE102005041114A1 (de) 2005-08-30 2007-03-01 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Kapazitiver Stellstreifen und Haushaltsgerät mit einem solchen
DE202007005237U1 (de) * 2006-04-25 2007-07-05 Philipp, Harald, Southampton Hybrides kapazitives Berührungsbildschirmelement
US20080088595A1 (en) * 2006-10-12 2008-04-17 Hua Liu Interconnected two-substrate layer touchpad capacitive sensing device
US8526767B2 (en) 2008-05-01 2013-09-03 Atmel Corporation Gesture recognition
DE102009019910B4 (de) 2008-05-01 2021-09-16 Solas Oled Ltd. Gestenerkennung
US8395597B2 (en) * 2009-10-27 2013-03-12 Motorola Mobility Llc Method and device for providing an equi-potential touch screen
US8149496B2 (en) * 2009-12-22 2012-04-03 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Integrated touch for IMOD displays using back glass

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2968952A (en) * 1959-09-21 1961-01-24 John J Stalder Force measurement system
US3312892A (en) * 1964-05-04 1967-04-04 Technology Instr Corp Of Calif Contactless electrical transducer having moving parts
US3399401A (en) * 1964-06-29 1968-08-27 Army Usa Digital computer and graphic input system
FR1445527A (fr) * 1965-04-09 1966-07-15 A C B Schlumberger Capteur de déplacements linéaires
BE696819A (de) * 1967-04-10 1967-09-18

Also Published As

Publication number Publication date
JPS4922567B1 (de) 1974-06-10
FR2054597A1 (de) 1971-04-23
FR2054597B1 (de) 1974-02-22
US3593115A (en) 1971-07-13
DE2031787A1 (de) 1971-01-14
DE2031787B2 (de) 1977-10-27
SE356385B (de) 1973-05-21
GB1313664A (en) 1973-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2031787C3 (de) Eingabevorrichtung mit kapazitivem Spannungsteiler
EP0299204B1 (de) Manuell zu betätigender Positionsgeber
DE2523163A1 (de) Kapazitiver differentialmesswandler
DE3409560A1 (de) Struktur zum eingeben von daten in einen computer
DE3511367A1 (de) Linearisierter kapazitiver druckwandler und verfahren zu seiner herstellung
DE102011075852A1 (de) Paneel für Positionssensoren
DE102013219340A1 (de) Erhöhung des dynamischen Bereichs einer Integrator-basierten Gegenkapazitätsmessschaltung
DE202012101478U1 (de) Berührungssensor mit Gegenkapazitätselektroden und Eigenkapazitätselektroden
DE112009002576T5 (de) Berührungspositions-Auffindungsverfahren und -vorrichtung
DE202012101480U1 (de) Berührungssensor mit kapazitiven Knoten einheitlicher Kapazität
DE202012103379U1 (de) Berührungssensor mit Stromspiegel zur Eigenkapazitätsmessung
DE202007005237U1 (de) Hybrides kapazitives Berührungsbildschirmelement
CH672377A5 (de)
DE112009002578T5 (de) Spurverfolgung bei Mehrfach-Berührungen
DE102018120576B3 (de) Eingabevorrichtung mit beweglicher Handhabe auf kapazitiver Detektionsfläche und redundanter kapazitiver Potenzialeinkopplung
DE102010038717A1 (de) Elektrodenanordnung für Berührungsbildschirme
DE2621337C2 (de) Positionstableauanordnung mit Markierungsstift
DE112018003422T5 (de) Sensor zum detektieren eines von einem stift übertragenen stiftsignals
DE102012006546B4 (de) Kapazitiver Sensor, Verfahren zum Auslesen eines kapazitiven Sensorfeldes und Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven Sensorfeldes
DE10247313A1 (de) Berührungs- und druckpegelempfindliche Oberfläche
EP3956741B1 (de) Eingabevorrichtung mit beweglicher handhabe auf kapazitiver detektionsfläche und kapazitiven koppeleinrichtungen
EP3355234A1 (de) Vorrichtung und ihre verwendung zur erzeugung eines zeitabhängigen signals auf einem kapazitiven flächensensor, sowie eine elektrisch leitfähige struktur für eine solche vorrichtung
DE112019003312B4 (de) Ein segmentierter kapazitiver sensor und zugehörige systeme, verfahren und vorrichtungen
WO1989001602A1 (en) Sliding caliper
DE3604120A1 (de) Beruehrungsempfindlicher sensor

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee