FR2596542A1 - Sensitive push-button device and keyboard employing such a device - Google Patents
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Abstract
Description
La presente invention concerne un dispositif de touche sensitive et un clavier mettant en oeuvre un tel dispositif.The present invention relates to a touch sensitive device and a keyboard implementing such a device.
Le dispositif de touche et le clavier selon l'invention sont du type entièrement électronique et ne comportent aucune pièce mécanique, mis à part bien entendu le support des composants électroniques et le boîtier enfermant ceux-ci.The key device and the keyboard according to the invention are of the entirely electronic type and do not comprise any mechanical part, apart of course from the support of the electronic components and the box enclosing them.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de touche sensitive destiné à être alimenté par un générateur à haute fréquence et comportant un circuit électronique pourvu de moyens de redressement montés en dérivation sur une touche sensitive, une référence continue, et des moyens de comparaison entre ladite référence continue et la tension à la sortie desdits moyens de redressement.More particularly, the invention relates to a sensitive button device intended to be powered by a high frequency generator and comprising an electronic circuit provided with rectifying means mounted in bypass on a sensitive button, a continuous reference, and means for comparison between said continuous reference and the voltage at the output of said rectifying means.
Ainsi, lesdits moyens de comparaison comparent en permanence la tension à la sortie desdits moyens de redressement et la référence continue. Lorsqu'une personne contacte ladite touche, elle fait office d'antenne pour l'énergie à haute fréquence émise par ledit générateur, de sorte que la tension redressée à la sortie desdits moyens de redressement diminue par rapport à ce qu'elle est lorsque personne ne contacte ladite touche. Les moyens de comparaison détectent cette baisse de la tension redressée et délivrent un signal caractéristique.Thus, said comparison means continuously compare the voltage at the output of said rectification means and the continuous reference. When a person contacts said key, it acts as an antenna for the high frequency energy emitted by said generator, so that the rectified voltage at the output of said rectifying means decreases compared to what it is when nobody does not contact said key. The comparison means detect this drop in the rectified voltage and deliver a characteristic signal.
On voit que la sortie desdits moyens de comparaison présente deux états, respectivement caractéristiques de l'activation et de la non activation de ladite touche. We see that the output of said comparison means has two states, respectively characteristic of the activation and non-activation of said key.
Dans un dispositif de touche connu de ce type, ladite touche de contact est reliée à l'entrée dudit circuit électronique par un premier condensateur. La tension de claquage du composant discret formant ce condensateur est limitée à quelques dizaines de volts, comme cela est courant pour ce type de composant. Aussi, le dispositif selon l'invention peut être détérioré lorsqu'il est utilisé dans des locaux où peuvent être engendrées des tensions de pointe importantes, comme cela est le cas pour des lieux dont le sol et/ou les parois sont recouverts de moquette synthétique : en effet, lorsqu'une personne contacte ladite touche, ledit condensateur est soumis à une tension supérieure à sa tension de claquage et il est détruit, entraînant la détérioration éventuelle d'autres composants.In a known key device of this type, said contact key is connected to the input of said electronic circuit by a first capacitor. The breakdown voltage of the discrete component forming this capacitor is limited to a few tens of volts, as is common for this type of component. Also, the device according to the invention can be damaged when it is used in premises where significant peak tensions can be generated, as is the case for places where the floor and / or the walls are covered with synthetic carpet. : Indeed, when a person contacts said key, said capacitor is subjected to a voltage greater than its breakdown voltage and it is destroyed, causing possible deterioration of other components.
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient.The object of the present invention is to remedy this drawback.
A cette fin, selon l'invention, le dispositif de touche sensitive destiné à être alimenté par un générateur à haute fréquence et comportant une touche sensitive reliée par un premier condensateur à l'entrée d'un circuit électronique comprenant des moyens de redressement montés en dérivation sur ladite touche sensitive, ainsi qu'une référence continue et des moyens de comparaison entre ladite référence continue et la tension à la sortie desdits moyens de redressement, le dispositif étant réalisé sousla forme d'un circuit imprimé comprenant une plaquette de support sur laquelle sont montés au moins certains des composants dudit dispositif, est remarquable en ce que le diélectrique dudit premier condensateur est formé par au moins une partie de ladite plaquette de circuit imprime. To this end, according to the invention, the sensitive button device intended to be powered by a high frequency generator and comprising a sensitive button connected by a first capacitor to the input of an electronic circuit comprising rectifying means mounted in derivation on said sensitive button, as well as a continuous reference and means of comparison between said continuous reference and the voltage at the output of said rectifying means, the device being produced in the form of a printed circuit comprising a support plate on which are mounted at least some of the components of said device, is remarkable in that the dielectric of said first capacitor is formed by at least part of said printed circuit board.
Ainsi, puisque la matière constitutive de ladite plaquette de circuit imprimé (par exemple du type verre-époxy) est pratiquement isolante, elle est capable de résister à des pointes de tension de plusieurs dizaines de milliers de volts et il en est donc de même dudit premier condensateur.Thus, since the material constituting said printed circuit board (for example of the glass-epoxy type) is practically insulating, it is capable of withstanding voltage spikes of several tens of thousands of volts and it is therefore the same of said first capacitor.
On remarquera qwe ce premier condensateur peut alors être simplement constitué par une première et une seconde plages métalliques, respectivement portées par les faces opposées de ladite plaquette de circuit imprimé et que la première de ces plages peut former ladite touche sensitive.It will be noted that this first capacitor can then simply be constituted by a first and a second metallic pads, respectively carried by the opposite faces of said printed circuit board and that the first of these pads can form said sensitive button.
Lorsque, de façon usuelle, un second condensateur est interposé entre ledit générateur à haute fréquence et l'entrée dudit circuit électonique, il est avantageux que le diélectrique de ce second condensateur soit également formé par au moins une partie de ladite plaquette de circuit imprimé. Ainsi, on réalise la protection amont dudit générateur.When, in the usual way, a second capacitor is interposed between said high frequency generator and the input of said electronic circuit, it is advantageous that the dielectric of this second capacitor is also formed by at least part of said printed circuit board. Thus, the upstream protection of said generator is carried out.
On remarquera qu'alors lesdits premier et second condensateurs se trouvent en série entre ledit générateur à haute fréquence et l'entrée dudit circuit électronique, alors que ladite touche sensitive' se trouve en dérivation entre lesdits condensateurs. Le second condensateur est alors avantageusement formé par ladite première plage métallique formant la touche sensitive et une troisième plage métallique portée par la face de ladite plaquette opposée à ladite premièe plage.It will be noted that then said first and second capacitors are in series between said high frequency generator and the input of said electronic circuit, while said sensitive key is located in bypass between said capacitors. The second capacitor is then advantageously formed by said first metallic area forming the sensitive button and a third metallic area carried by the face of said plate opposite to said first area.
De préférence, un amplificateur est prévu entre ledit générateur à haute fréquence et l'entrée dudit circuit électronique. De plus, un transformateur élévateur peut être prévu entre ledit générateur à haute fréquence et ladite entrée dudit circuit électronique. Ainsi, on peut admettre une capacité relativement faible pour lesdits premier et second condensateurs.Preferably, an amplifier is provided between said high frequency generator and the input of said electronic circuit. In addition, a step-up transformer can be provided between said high frequency generator and said input of said electronic circuit. Thus, one can admit a relatively low capacity for said first and second capacitors.
Afin d'obtenir un clavier conforme à l'invention comportant une pluralité de touches sensitives, on peut prévoir un unique générateur à haute fréquence alimentant lesdites touches en parallèle, par l'intermédiaire d'un amplificateur et d'un transformateur élévateur uniques.In order to obtain a keyboard according to the invention comprising a plurality of sensitive keys, it is possible to provide a single high frequency generator supplying said keys in parallel, by means of a single amplifier and step-up transformer.
De préférence, lesdits moyens de comparaison sont formés par un déclencheur de Schmidt. On évite ainsi la formation de rebonds dans le signal de comparaison et on obtient une mise en forme avantageuse de ce dernier signal.Preferably, said comparison means are formed by a Schmidt trigger. This avoids the formation of rebounds in the comparison signal and an advantageous shaping of the latter signal is obtained.
Bien entendu, la sortie desdits moyens de comparaison alimente une sortie d'utilisation, sur laquelle apparait un signal de commande. De plus, la ou les sorties desdits moyens de comparaison peuvent être reliées à un voyant lumineux et/ou à un dispositif sonore pour avertir l'opérateur du bon fonctionnement de la ou des touches utilisées.Of course, the output of said comparison means feeds a use output, on which a control signal appears. In addition, the output or outputs of said comparison means can be connected to an indicator light and / or to an audible device to warn the operator of the correct operation of the key or keys used.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.The figures of the appended drawing will make it clear how the invention can be implemented.
La figure 1 représente le schéma synoptique d'un clavier électronique, pourvu d'une pluralité de touches sensitives et conforme à la présente invention.FIG. 1 represents the block diagram of an electronic keyboard, provided with a plurality of sensitive keys and in accordance with the present invention.
La figure 2 illustre, en coupe schématique, la réalisation de deux condensateurs associés à chacune desdites touches sensitives. FIG. 2 illustrates, in schematic section, the production of two capacitors associated with each of said sensitive keys.
Le clavier électronique, conforme à l'invention et montré par la figure 1, comporte une pluralité de n dispositifs
D1,D2,..,Di..Dn montés en parallèle les uns sur les autres.The electronic keyboard, according to the invention and shown in Figure 1, includes a plurality of n devices
D1, D2, .., Di..Dn mounted in parallel on each other.
Chaque dispositif Di comporte une touche sensitive 1 reliée d'une part à un condensateur de liaison extérieure 2 et d'autre part, par un autre condensateur 3, à une diode 4 de fixation de potentiel. Le point 5 commun au condensateur 3 et à la diode 4 est relié à l'une des entrées d'un trigger de Schmidt 6 par l'intermédiaire d'une diode 7 et d'un filtre intégrateur 8. L'autre entrée du trigger de Schmidt 6 reçoit une tension continue de référence. La sortie du trigger de Schmidt 6 est reliée d'une part, à une borne d'utilisation 9, et, d'autre part, par une diode 10, à un point extérieur 11, commun à tous les dispositifs Di.Each device Di includes a sensitive button 1 connected on the one hand to an external connection capacitor 2 and on the other hand, by another capacitor 3, to a diode 4 for fixing potential. The point 5 common to the capacitor 3 and to the diode 4 is connected to one of the inputs of a Schmidt trigger 6 by means of a diode 7 and of an integrating filter 8. The other input of the trigger from Schmidt 6 receives a reference DC voltage. The output of the Schmidt trigger 6 is connected on the one hand, to a use terminal 9, and, on the other hand, by a diode 10, to an external point 11, common to all the devices Di.
Une diode électro-luminescente 12 et un bruiteur 13 sont reliés audit point 11 extérieur aux dispositifs Di et sont communs à ceux-ci. Le bruiteur 13 est par exemple constitué par un oscillateur à basse fréquence (buzzer).A light-emitting diode 12 and a buzzer 13 are connected to said point 11 external to the devices Di and are common to these devices. The buzzer 13 is for example constituted by a low frequency oscillator (buzzer).
Par ailleurs, le clavier électronique comporte un oscillateur à haute fréquence 14, dont la sortie est reliée à un point 15, auquel sont reliés tous les condensateurs 2. La fréquence de sortie de l'oscillateur est de quelques MHz, par exemple 6 MHz. Entre la sortie dudit oscillateur 14 et ledit point 15 sont prévus un transistor amplificateur 16 et un transformateur élévateur 17. Furthermore, the electronic keyboard comprises a high frequency oscillator 14, the output of which is connected to a point 15, to which all the capacitors 2 are connected. The output frequency of the oscillator is a few MHz, for example 6 MHz. Between the output of said oscillator 14 and said point 15 are provided an amplifier transistor 16 and a step-up transformer 17.
Ainsi, l'oscillateur 14 alimente chaque touche 1 en énergie à haute fréquence. Il en résulte, grâce au redressement et au filtrage obtenu par la diode 7 et le filtre 8, un niveau continu haut sur l'entrée correspondante du déclencheur de Schmidt 6. L'autre entrée de celui-ci étant également au niveau haut par l'application de la référence continue, il n'en résulte aucun signal sur la sortie 9, ni au point 11.Thus, the oscillator 14 supplies each key 1 with high frequency energy. This results, thanks to the rectification and filtering obtained by the diode 7 and the filter 8, a high continuous level on the corresponding input of the Schmidt trigger 6. The other input of the latter is also at the high level by l application of the continuous reference, no signal results at output 9, nor at point 11.
En revanche, si une personne effleure une touche 1, elle constitue antenne pour l'énergie à haute fréquence et dissipe celle-ci. Par suite, la tension redressée et filtrée appliquée sur l'entrée correspondante du déclencheur 6 est au niveau bas et est comparée au niveau haut de la référence continue.On the other hand, if a person touches a key 1, it constitutes antenna for the high frequency energy and dissipates this one. Consequently, the rectified and filtered voltage applied to the corresponding input of trigger 6 is at the low level and is compared with the high level of the continuous reference.
Un signal d'utilisation apparaît sur la sortie 9 et au point 11. Par suite, la touche contactée entraîne l'émission d'un signal d'utilisation sur la sortie 9 correspondante, ainsi que l'illumination du voyant 12 (diode électro-luminescente) et l'activation du bruiteur 13.A usage signal appears on output 9 and at point 11. Consequently, the key contacted results in the emission of a usage signal on the corresponding output 9, as well as the illumination of indicator light 12 (electronic diode- luminescent) and activation of the buzzer 13.
Comme on peut le remarquer, les condensateurs 2 et 3 sont montés en série entre le point 15 et l'entrée 5 du circuit électronique 6,7,8, chaque touche sensitive 1 correspondante étant disposée entre ces condensateurs, en dérivation.As can be seen, the capacitors 2 and 3 are connected in series between point 15 and the input 5 of the electronic circuit 6, 7, 8, each corresponding sensitive button 1 being disposed between these capacitors, in bypass.
Il est alors possible de réaliser les deux condensateurs 2 et 3 de façon que leur diélectrique soit formé par la matière de la plaquette 18 de circuit imprimé sur laquelle sont montés les composants 4,6,7,8,9 et 10. It is then possible to produce the two capacitors 2 and 3 so that their dielectric is formed by the material of the printed circuit board 18 on which the components 4,6,7,8,9 and 10 are mounted.
Comme le montre la figure 2, les électrodes d'un condensateur 3 sont formées par des plages métalliques 19 et 20 respectivement portées par les faces opposées de cette plaquette 18. De même, les électrodes d'un condensateur 2 sont formées par la plage métallique 19 et une plage métallique 21, également respectivement portées par lesdites faces opposées de la plaquette 18. La plage 19, commune à deux condensateurs 2 et 3 associés, forme de plus la touche sensitive 1.As shown in FIG. 2, the electrodes of a capacitor 3 are formed by metal pads 19 and 20 respectively carried by the opposite faces of this plate 18. Similarly, the electrodes of a capacitor 2 are formed by the metal pad 19 and a metal pad 21, also respectively carried by said opposite faces of the wafer 18. The pad 19, common to two associated capacitors 2 and 3, also forms the touch pad 1.
On voit ainsi que, grâce à l'invention, on obtient un clavier entièrement électronique, sans parties mécaniques mobiles, dans lequel les condensateurs 2 et 3 présentent des tensions de claquage élevées.It can thus be seen that, thanks to the invention, a fully electronic keyboard is obtained, without movable mechanical parts, in which the capacitors 2 and 3 have high breakdown voltages.
On remarquera que le dispositif et/ou le clavier selon l'invention peuvent aussi bien être alimentés par le secteur que par batteries, de sorte qu'ils peuvent être utilisés meme dans des emplacements non alimentés par le secteur.It will be noted that the device and / or the keyboard according to the invention can as well be supplied by the sector as by batteries, so that they can be used even in locations not supplied by the sector.
On remarquera de plus que l'on peut adapter la tension de claquage des condensateurs 2 et 3 à toute valeur désirée, en choisissant de façon adéquate la matière et/ou l'épaisseur de la plaquette dudit circuit imprimé. It will also be noted that the breakdown voltage of the capacitors 2 and 3 can be adapted to any desired value, by appropriately choosing the material and / or the thickness of the wafer of said printed circuit.
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