Teclas accionables de manera continua de un teclado con elemento de captación de señal integrado y procedimiento para el procesamiento de señales.

Teclado con teclas (82) presionables y basculantes accionables de manera continua,

y con elemento de captación de señal integrado, particularmente para aparatos electrónicos móviles, para la introducción de datos y para el control del cursor y selección de función, con teclas (82) montadas de forma movible y provistas de un resorte (132), que en su lado inferior están acopladas mecánicamente con una pista conductora continua con resistencia eléctrica alta (53), que se extiende por una o varias teclas de tal manera, que con un accionamiento de las teclas, la pista conductora (53) toca otra pista conductora con baja resistencia eléctrica (72) que se extiende por todas las teclas, en la posición de accionamiento, y un convertidor analógico-digital AD0 determina la resistencia eléctrica o caída de tensión entre la pista conductora (72) y un extremo de la pista conductora (53), con lo cual, este valor de medición es evaluado por una electrónica de control y asociado de esta manera a una determinada tecla y a la posición de accionamiento de esta tecla.

Teclas accionables de manera continua de un teclado con elemento de captación de señal integrado y procedimiento para el procesamiento de señales [0001] La invención se refiere a una teclado con teclas dispuestas de forma movible mediante presión o basculación, que está provisto con un elemento de captación de señales que registra el accionamiento de las teclas y un procedimiento con el que estos impulsos eléctricos provocados por el accionamiento de las teclas se transforman en las señales características de la posición de accionamiento por la detección de la fuerza y posición del accionamiento de las teclas [0002] Según el estado de la técnica, los teclados y los dispositivos de entrada para mando por cursor se conciben habitualmente como unidades separadas, de modo que su combinación requiere una doble electrónica de evaluación y software.

En los ordenadores portátiles por ejemplo, se fija frecuentemente una pequeña palanca de mando cerca de la tecla espaciadora, para guiar el indicador de ratón. Esta palanca de mando puede realizarse p.ej. sobre la base de bandas extensométricas (en inglés Strain Gauges) . Además, en ordenadores portátiles se usa a menudo un sensor en forma de superficie con base capacitiva para el mando de ratón. En ambos casos el esfuerzo técnico para la evaluación de las señales complejas es considerable.

En los teléfonos móviles con funciones de organizador, los denominados Smartphones, se conoce una solución técnica, la fijación de un teclado plegable en una pantalla sensible al contacto (Touchscreen) . Si el aparato se utiliza para la introducción de datos, las teclas pueden ser puestas sobre la pantalla táctil y cada accionamiento de tecla activa entonces una posición específica de la pantalla táctil. Esto ahorra una electrónica separada para la evaluación de teclas. Sin embargo, con el mecanismo de plegado se puede utilizar bien sólo el teclado o la pantalla táctil.

Hay además numerosas propuestas para la ampliación de teclados como p.ej. la patente estadounidense 5, 973, 621 (David Levy 1999) o la patente estadounidense 5, 528, 235 (Edward Lin 1991) . Tales ampliaciones en base a interruptores eléctricos son mecánicamente costosos y susceptibles a fallos y por lo tanto no han podido realizarse hasta ahora.

Es una técnica conocida, la codificación de teclas con valores analógicos con ayuda de un divisor de tensión (fig. 19) . En las resistencias R1, R2, R3 y R4 hay respectivamente una tensión específica. El accionamiento de un pulsador S1, S2, S3 o S4 conduce esta tensión a un convertidor analógico-digital (AD) . Si no hay ningún pulsador accionado y por consiguiente ningún contacto cerrado, en el AD hay una tensión positiva debido a una resistencia Pullup Rp.

De esta forma se puede explorar el teclado completo con sólo dos o tres líneas. Este escaso esfuerzo de línea está confrontado sin embargo con el esfuerzo mayor para la descodificación con un convertidor analógico-digital. La aplicación de esta técnica se limita por lo tanto a los casos, en los cuales un número pequeño de líneas supone una ventaja esencial.

Otra técnica conocida es la de los potenciómetros de láminas (fig. 17, representación de sección) . En la forma más simple consisten en una tira de lámina flexible 51, que está recubierta en parte con un material de alta resistencia eléctrica (100 Ohm hasta aprox. 500 kiloohmios por 10cm) como p.ej. grafito 53, una segunda lámina 71, que está recubierta en parte con un material de buena conducción de corriente eléctrica 72 como p.ej. plata (menos de alrededor de 10 Ohm por 10 cm) y tercero un separador 61, que mantiene ambos recubrimientos en el estado de reposo a una distancia de aprox. 0, 02 mm hasta 1, 0 mm. El separador 61 dispone de un orificio 211, que con presión mecánica permite un contacto de los recubrimientos conductores 53 y 72. En el borde de las láminas 51 y 71 el recubrimiento está conectado con electrodos 202 y 203 (fig. 20, vista desde arriba) . Otro electrodo 222 se encuentra en el revestimiento de la lámina 71 (fig. 22, vista desde arriba) . Los electrodos permiten un contacto con una electrónica de evaluación. Con el accionamiento (fig. 18) la lámina flexible 51 se deforma insignificantemente en la posición tocada, de modo el separador 61 se puentea y se da un contacto eléctrico entre 53 y 72. La resistencia eléctrica entre los electrodos 202/203 de la lámina de resistencia recubierta 51 por una parte y el electrodo 222 en la lámina 71 por otra parte, se comporta por lo tanto proporcionalmente a la distancia entre el punto de contacto y sus extremos.

Si potenciómetro de lámina se conecta como reductor de tensión (fig. 23) , la tensión se comporta en el convertidor analógico-digital AD proporcionalmente a la posición de la toma de presión.

Alternativamente se pueden determinar tanto el punto de activación como también la longitud del recorrido de apoyo. Para ello se aplica una tensión al electrodo 222 y se mide la resistencia óhmica a ambos electrodos 202 y 203. Los dos valores medidos corresponden a las distancias a ambos extremos, mientras que la suma de ambos valores medidos substraído a la resistencia total entre 202 y 203 da como resultado la longitud del recorrido activado. La activación en un recorrido o en dos puntos en vez de un único punto produce precisamente un cortocircuito entre ambos puntos, que reduce la resistencia entre 202 y 203 proporcionalmente a la distancia de estos puntos. También esto pertenece al estado de la técnica en el caso de potenciómetros de láminas.

Mientras que los potenciómetros de láminas permiten ajustes continuos de una manera sencilla, no ofrecen debido a la forma de construcción plana ninguna retroseñal perceptible. Por lo tanto, no ofrecen una introducción de datos cómoda como en teclados convencionales y hasta ahora solo han experimentado una difusión reducida.

También se conoce un teclado según el documento EP 0 136 630 A2, que combina teclas mecánicamente móviles con una franja de resistencia de tal manera, que las teclas al accionarse entran en contacto en el lado inferior con una franja de resistencia. Un convertidor A/D mide la tensión y cada valor medido se asocia a una tecla determinada. Puesto que sin embargo no están previstas ninguna asignación para la posición de accionamiento sobre esta tecla, ninguna medición de la fuerza de presión o de la inclinación, en teclas ocupación múltiple son necesarios accionamientos múltiples. Este teclado tampoco permite un control continuo.

El objetivo de esta invención es reducir el esfuerzo de producción de aparatos electrónicos móviles compactos, que están provistos de teclas de elementos de control, mediante la disminución del volumen y del peso, el gasto en piezas, así como el consumo energético y el esfuerzo de control, con lo que el teclado debe ser robusto con respecto a condiciones de transporte toscas y tolerancias de producción.

La invención se basa en la tarea de desarrollar un teclado adecuado para la aplicación en aparatos electrónicos móviles compactos con un elemento de captación de señales integrado, que permite una introducción de datos con una comodidad ilimitada y simultáneamente unas posibilidades de control continuas con una multitud de teclas, una electrónica de consulta para el accionamiento de las teclas y un procedimiento para la evaluación de una posición de teclas momentánea en un accionamiento continuo de teclas individuales.

Esta tarea se soluciona con las características de las reivindicaciones independientes citadas en la parte característica. [0016] La invención se explica más detalladamente en un ejemplo de realización. En el dibujo adjunto se muestran: Fig. 1: esquema eléctrico de un teclado según la invención para la medida del voltaje con un convertidor AD, Fig. 2: esquema eléctrico de un teclado según la invención para la medida de la resistencia con dos convertidores AD, Fig. 3 esquema eléctrico de un teclado según la invención para la medida de la resistencia con tres convertidores AD, Fig. 4 esquema eléctrico de un teclado según la invención para la medida del voltaje y dos electrodos de calibración, Fig. 5 lámina superior del elemento de captación de señal con vías conductoras impresas, Fig. 6 lámina intermedia del elemento de captación de señal con aberturas perforadas, Fig. 7 lámina inferior del elemento de captación de señal con vías conductoras impresas, Fig. 8 ejemplo de una cubierta de teclas con impresión, Fig. 9 lámina superior del elemento de captación de señal con vías... [Seguir leyendo]

1. Teclado con teclas (82) presionables y basculantes accionables de manera continua, y con elemento de captación de señal integrado, particularmente para aparatos electrónicos móviles, para la introducción de datos y para el control del cursor y selección de función, con teclas (82) montadas de forma movible y provistas de un resorte (132) , que en su lado inferior están acopladas mecánicamente con una pista conductora continua con resistencia eléctrica alta (53) , que se extiende por una o varias teclas de tal manera, que con un accionamiento de las teclas, la pista conductora (53) toca otra pista conductora con baja resistencia eléctrica (72) que se extiende por todas las teclas, en la posición de accionamiento, y un convertidor analógico-digital AD0 determina la resistencia eléctrica o caída de tensión entre la pista conductora (72) y un extremo de la pista conductora (53) , con lo cual, este valor de medición es evaluado por una electrónica de control y asociado de esta manera a una determinada tecla y a la posición de accionamiento de esta tecla.

2. Teclado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que hay previstos dos convertidores analógicosdigitales AD1 y AD2 que determinan la resistencia eléctrica o caída de tensión entre la pista conductora (72) y los dos extremos de la pista conductora (53) , con lo cual, estos valores de medición son asociados de manera inequívoca a una tecla determinada, a la posición de accionamiento como un punto en una línea y a la superficie de apoyo (141) , (151) , (161) .

3. Teclado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la pista conductora (53) está conectada con uno o varios electrodos de calibración CAL1, que permiten una medición exacta de la resistencia eléctrica en varias posiciones de la pista conductora (53) , con lo cual, estas mediciones sirven como puntos de referencia relativos para la interpretación de los valores de medición en los extremos de la pista conductora (53) , de modo que también es posible una medición precisa con fluctuaciones de la resistencia eléctrica de toda la pista conductora condicionadas por la técnica de producción o la temperatura.

4. Teclado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la pista conductora (53) del potenciómetro de láminas, como componente de un teclado, está dividida en varias líneas dispuestas de forma paralela las unas a las otras, con lo cual, un extremo de cada una de estas líneas está conectado respectivamente vía una pista conductora de baja resistencia eléctrica (52) al extremo opuesto de la siguiente línea, de modo que fluctuaciones mínimas condicionadas por la producción, de la posición de montaje de las teclas (82) en el potenciómetro de láminas conducen en cada tecla a la misma desviación en los valores de medición.

5. Teclado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el potenciómetro de láminas como componente de un teclado está formado por una lámina superior (51) , un separador (61) y una lámina inferior (71) , que están firmemente conectados entre sí, en el que la lámina superior (51) tiene impresas vías conductoras con un alto valor de resistencia eléctrica (53) así como opcionalmente vías conductoras con un bajo valor de resistencia eléctrica

(52) y la lámina inferior (71) tiene impresa una pista conductora con un bajo valor de resistencia eléctrica (72) , en el que las vías conductoras (53) y (72) mantienen en la posición de reposo una distancia escasa entre sí de menos de 2 mm y se tocan al accionarse las teclas (82) .

6. Teclado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que están previstos tres convertidores analógicosdigitales AD1, AD2 y AD3 que determinan la resistencia eléctrica o caída de tensión entre la pista conductora (72) y los tres extremos de la pista conductora (53) (fig. 9) , con lo cual, estos valores de medición son asociados de manera inequívoca a una tecla determinada, a la posición de accionamiento como un punto en una superficie circular y a la superficie de apoyo (141) , (151) , (161) .

7. Teclado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las teclas (82) , como ocurre en un teclado numérico de teléfono, tienen impresas respectivamente una cifra o signo y varias letras del alfabeto por tecla, en el que dependiendo el tipo de funcionamiento se pueden introducir cifras o letras, y se pueden seleccionar diferentes letras según el accionamiento de la tecla en el borde izquierdo o derecho de la tecla o en el centro de tecla.

8. Teclado según la reivindicación 1 y 6, caracterizado por el hecho de que se prevé una tecla (121) accionable en cada posición de su borde, en el que se puede determinar la dirección del accionamiento y la fuerza de la desviación como punto en una superficie circular por la relación de las señales de emisión AD1, AD2 y AD3 (fig. 3) las unas con las otras, y la dirección y velocidad de un movimiento de cursor es controlable por la dirección y desviación de esta tecla (121) .

9. Teclado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las teclas (82) tienen un lado superior de tecla (131) , un lado inferior de tecla convexo y deformable (133) y una suspensión flexible (132) , de modo que una presión mecánica desde arriba activa un elemento de captación de señal (134) situado sobre una placa de soporte (135) en una posición dependiente de la posición de activación y con una superficie de apoyo (141) , (151) , (161) dependiente de la presión ejercida.

10. Procedimiento para la evaluación de las señales de un teclado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las teclas cuando se tocan ligeramente conducen a una presentación de varias alternativas de entrada

en una pantalla, donde una de estas alternativas de entrada es realzada por un cursor y la posición del cursor está en relación con la posición del dedo sobre la tecla.

11. Procedimiento para la evaluación de las señales de un teclado según la reivindicación 1 y 10, caracterizado por el hecho de que la alternativa de entrada mostrada se selecciona al liberar la tecla.

12. Procedimiento para la evaluación de las señales de un teclado según la reivindicación 1 y 10, caracterizado por el hecho de que la alternativa de entrada mostrada se selecciona por presión aumentada sobre una tecla.