Brevet FR2501938A1 — publié le 19820917

l 2 250193 8 La présente invention a pour objet un circuit conformateur de stgnaux et plus précisément un circuit qui, en réponse à des signaux transmis par un ou plusieurs contacts mécaniques, fournit des impulsions dont la durée est au moins égale à une durée prédéterminée et dont le niveau est indépendant des caractéristiques de ces contacts. Cette invention est utilisable notamment en relation avec les claviers d'introduction de données et en particulier les claviers de numérotation téléphoniques. De plus en plus les dispositifs d'introduction de données utilisent des claviers comprenant, en général, un agencement matriciel de conducteurs de lignes et de conducteurs de colonnes. A chacun des points de croisement de ces conducteurs sont associés une touche de commande et, selon le type de clavier, un ou plusieurs contacts. L'enfoncement de cette touche commande la fermeture des contacts correspondants. Un circuit électronique d'exploitation connecté à tous les conducteurs de lignes et de colonnes détecte cette fermeture et fournit en réponse des signaux caractérisant l'identité de la touche enfoncée. Le fonctionnement de ce circuit électronique est très rapide par rapport au fonctionnement des contacts mécaniques associés aux touches. Or, quelles que soient les précautions prises lors de la fabrication des contacts, on ne peut éviter l'apparition de micro- coupures au cours de la période de fermeture de ces contacts, ni des variations de l'amplitude du signal qu'ils retransmettent. Le circuit électronique, du fait de sa vitesse et de sa sensibilité, est capable d'y réagir et peut alors engendrer des signaux erronés. La présente invention concerne donc un circuit conformateur intercalé entre les sorties du clavier et les entrées du circuit d'exploitation pour fournir des impulsions dont le niveau est indépendant des caractéristiques des contacts et dont la durée est au moins égale à une durée prédéterminée propre à permettre un fonctionnement exempt d'erreur du circuit d'exploitation. Ce circuit conformateur permet non seulement de s'affranchir des micro-coupures des contacts mais même de coupures de durée plus importante dans des claviers dont la qualité est devenue défectueuse. Une des caractéristiques du circuit conformateur de signaux de la présente invention, associé à n sources de signaux, réside dans le fait qu'il comprend notamment n moyens de mémorisation associés respectivement aux n sources de signaux et comprenant chacun une entrée de signal connectée à la source de signaux associée, une entrée de commande, et une sortie sur laquelle est retransmis le signal reçu sur 250 193 8 l'entrée de signal lorsqu'un signal est fourni sur l'entrée de commande, et un circuit de temporisation dont une entrée est connectée aux n sources de signaux et dont une sortie est connectée à l'entrée de commande de chacun des n moyens de mémorisation. Ces éléments sont agencés de façon que dès que la durée de présence effective du signal issu desdites sources est égale à une durée minimale prédéterminée, le circuit de temporisation fournit un signal de commande à chacun des n moyens de mémorisation, ce signal de commande étanL maintenu pendant une durée prédéterminée en l'absence de tout signal issu des n sources de signaux. Une autre caractéristique du circuit de l'invention réside dans le fait que les moyens de mémorisation sont des bistables du type RS. Une autre caractéristique du circuit de l'invention réside dans le fait que le moyen de temporisation est un circuit RC. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, le schéma de princîpe d'un clavier téléphonique de type connu - la figure 2, le schéma détaillé d'un exemple de réalisation d'un conformateur de signaux conçu conformément à la présente invention - la figure 3, des chronogrammes illustrant le fonctionnement. du circuit de la figure 2. On décrira tout d'abord à titre d'exemple, en se reportant à la figure 1, le principe d'un clavier de numérotation pour postes téléphoniques du type à deux contacts par touche. Le clavier KB de la figure 1 comprend quatre conducteurs de lignes XI, X2, X3 et X4 et trois conducteurs de colonnes YI, Y2 et Y3. Au point de croisement du conducteur de ligne Xi (i - 1 à 4) et du conducteur de colonne Yj (j = 1 à 3) sont associés un contact cxij et un contact cyji connectés entre le potentiel de référence (la masse), et le conducteur de ligne Xi et le conducteur de colonne Yj respectivement. Ainsi, par exemple, au point de croisement des conducteurs X4 et Y3 sont associés un contact cx 43 connecté entre le conducteur X4 et la masse, et un contact cy 34 connecté entre le conducteur Y3 et la masse. L'enfoncement de la touche correspondante, non représentée, commande la fermeture de ces deux contacts: le potentiel de référence est retransmis sur les conducteurs X4 et Y3. 3 2 5 0 1 9 3 8 Ce potentiel est détecté par un circuit d'exploitation non représenté dont les entrées sont connectées aux conducteurs de lignes et de colonnes. Ce circuit d'exploitation est conçu de manière à distinguer l'apparition accidentelle de ce potentiel de masse sur un des conducteurs provoquée par une impulsion parasite de l'apparition de ce potentiel consécutive à l'enfoncement d'une touche. A cet effet, le circuit d'exploitation ne répond que lorsque le potentiel de la masse est fourni, pendant une durée minimale simultanément sur un seul conducteur de ligne et un seul conducteur de colonne. Lorsque ces conditions sont satisfaites, le circuit d'exploitation fournit des signaux identifiant la touche enfoncée. Or, on considère généralement que la durée de fermeture des contacts résultant de l'enfoncement d'une touche peut descendre à une valeur minimale de l'ordre de 40 ms, le relâchement entre deux enfoncements successifs d'une même touche étant au moins égal à 60 aS. Si les contacts associés à cette touche sont le siège de micro-coupures ou même d'augmentation de résistance, la durée minimale mentionnée précédemment peut ne pas être atteinte ou l'identification de la touche enfoncée peut être perturbée, ce qui aboutit à un fonctionnement erroné du circuit d'exploitation. Le circuit conformateur de signaux de la présente invention dont un exemple de réalisation est illustré par le schéma de la figure 2 apporte une solution à cette difficulté. Ce circuit, intercalé entre le clavier KB de la figure 1 et un circuit d'exploitation DC, comprend notamment deux portes NG1 et NG2 à quatre entrées réalisant la fonction logique ET-NON, sept bistables FFI à FF7 du type R-S, deux résistances R8 et R9, et un condensateur C8. Les quatre entrées de la porte logique NGI sont respectivement connectées aux conducteurs de lignes Xl à X4 du clavier KB. Trois entrées de la porte logique NG2 sont respectivement connectées aux conducteurs de colonnes YI à Y3 du clavier KB, la quatrième entrée de cette porte étant réunie à l'une quelconque des trois autres entrées. La sortie de la porte NGI est connectée à l'anode d'une diode Dl dont la cathode est connectée au potentiel de référence (la masse, selon l'exemple choisi) par l'intermédiaire de deux résistances R8 et R9 connectées en série. La sortie de la porte NG2 est connectée à l'anode d'une diode D2 dont la cathode est connectée à la cathode de la diode Dl. Le point commun aux résistances R8 et R9 est connecté, d'une part, à la première armature du condensateur C8 dont la seconde armature 250 1 938 est connectée à la masse, d'autre part, à l'entrée R de chacun des bistables FFI à FF7 par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme constitué de deux portes NG3 et NG4 réalisant la fonction logique ET-NON connectées en série. L'entrée S des bistables FF1 à FF4 est connectée respectivement aux conducteurs de lignes XI à X4 du clavier KB, par l'intermédiaire de conducteurs respectifs X1 à X"4 et d'une cellule de filtrage. En effet, dans le but de s'affranchir des perturbations provoquées par d'éventuelles impulsions parasites, telles que celles produites, par exemple,. par des décharges électrostatiques lors de l'effleurement des touches du clavier par l'utilisateur qui s'apprête a commander l'enfoncement d'une ou plusieurs touches, une cellule de filtrage est associée à chacun des conducteurs de sortie du clavier. Cette cellule se compose d'une résistance (R1O à R16) de 150 K, par exemple, connectée en série avec le conducteur de sortie, et un condensateur (Cl à C7) de 22 nF, selon l'exemple choisi, connecté entre ce conducteur de sortie et la masse. Les conducteurs de colonnes Y] à Y3 de ce clavier sont respectivement connectés à l'entrée S des bistables FF5 à FF7, par l'intermédiaire de conducteurs respectifs Y"1 à Y"3 et de la cellule de filtrage associée. Les sorties complémentaires Q de ces bistables sont respectivement connectées à des conducteurs d'entrée X'I,..., X'4 et Y'1,..., Y'4 du circuit d'exploitation DC. Les bistables FFI à FF7 sont réalisés à l'aide de portes logiques ET-NON. Ils fournissent un signal de sortie complémentaire de niveau logique 1 lorsque leur entrée R reçoit un signal de niveau logique 0 quel que soit le niveau logique du signal fourni sur leur entrée S. Ils fournissent un signal de sortie complémentaire de niveau logique O lorsque leurs entrées S et R reçoivent respectivement un signal de niveau logique O et un signal de niveau logique 1. Lorsque leurs deux entrées S-et R reçoivent un signal de niveau logique 1, ces bistables sont maintenus dans leur état antérieur et ils fournissent un signal de sortie complémentaire identique au signal antérieurement fourni. Le circuit conformateur de la figure 2 comprend également sept résistances R] à R7 respectivement connectées entre un des conducteurs de lignes et de colonnes Xl,..., X4 et YI,..., Y3 du clavier KB et une source de tension positive Ve (+ 5 V, par exemple). On décrira maintenant, en se reportant également aux chronogrammes de la figure 3, le fonctionnement du circuit conformateur de la figure 2. 250 193 8 Le chronogramme kb illustre l'état du clavier KB: il est au niveau haut lorsqu'aucune touche du clavier n'est enfoncée et au niveau bas lorsqu'une touche quelconque de ce clavier est enfoncée. Le chronogramme cxi_ illustre le fonctionnement de l'un quelconque des contacts cxij. Il est au niveau 0 lorsque le contact cxij est effectivement fermé. Il est au niveau 1 lorsque le contact cxij est ouvert. Il en va de même pour le chronogramme cyji concernant un des contacts cyji. Le chronogramme ed illustre le signal fourni par le circuit conformateur de la présente invention sur celle des entrées X'l à X'4 du circuit d'exploitation DC associée au conducteur de ligne dont les variations d'états sont illustrées par le chronogramme cxii. Pour des raisons de simplification, les chronogrammes cxiJ et cyji ont été représentés avec des fronts verticaux, c'est-à-dire en ne tenant pas compte des constantes de temps introduites par les cellules de filtrage associées aux contacts. On suppose tout d'abord que, à l'état de repos, c'est-à-dire lorsqu'aucune touche du clavier KB n'est enfoncée, le condensateur C8 est déchargé. Tous les contacts cx et cy du clavier sont dans la position ouverte représentée. Une tension positive, voisine de la tension Ve est donc fournie sur les conducteurs de lignes et les conducteurs de colonnes: un signal de niveau logique 1 est fourni à l'entrée S des bistables FF1 à FF7 et à chacune des entrées des portes logiques NGl et NG2. Ce portes fournissent en réponse un signal de niveau logique 0 (la masse) qui maintient les diodes Dl et D2 bloquées. Le point commun aux résistances R8 et R9 et au condensateur C8 est maintenu au potentiel de référence. Il en résulte qu'un signal de niveau logique 0 est retransmis par les portes NG3 - NG4 a l'entrée R de chacun des bistables FFI à FF7. Ces bistables passent donc, ou sont maintenus, dans un premier état: ils fournissent un signal de sortie complémentaire ? de niveau logique 1. Cet état du circuit de la figure 2 est illustré par la première partie des chronogrammes kb (touches en position haute), cxij et cyji au niveau logique 1 (le signal fourni respectivement sur les conducteurs de lignes et de colonnes est au niveau logique 1) et ed, au niveau logique 1 (l'ensemble des signaux de sortie du circuit régénérateur est au niveau logique 1). 6 2501938 Le circuit d'exploitation DC dont tous les conducteurs d'entrée X'I à X'4 et Y'! à Y'3 sont au niveau logique I ne répond pas. On suppose maintenant que la touche associée, par exemple, au point de croisement du conducteur de ligne X2 et du conducteur de colonne Y1 est enfoncée. Cette commande est illustrée par le front descendant du chronogramine kb. Comme on l'a vu précédemment, l'enfoncement de cette touche doit commander la fermeture simultanée des contacts associés cx 21-et cy 12 (figure 1) soit, sur le schéma de la figure 2, du contact cx 2j et du contact cy li. Pour mieux illustrer l'invention, on a choisi des contacts défectueux; dans un premier temps, seul le contact cx 2j se ferme. Le conducteur cxij de ligne X2 est connecté à la masse à travers la résistance Rll et le contact cx 21, ce qui est illustre par le passage du chronogramme cxij du niveau logique 1 au niveau logique O. Un signal de niveau logique 0 est fourni à l'entrée S du bistable FF2, ainsi qu'à une entrée de la porte NG1. En réponse, celle-ci fournit un signal de niveau logique 1 (5 V). La diode Dl est rendue passante et elle retransmet ce signal au condensateur C8, à travers la résistance R8. Le conducteur C8 se charge. Tant que la tension aux extrémités de ce condensateur demeure inférieure au seuil de déclenchement de la porte NG3, les bistables FFl à FF7 reçoivent un signal de niveau logique 0 sur leur entrée R. Ces bistables, et en particulier le bistable FF2 sont maintenus dans le premier état. Ils fournissent un signal complémentaire de niveau logique 1. Le contact cy lj de la figure 2 se ferme: le conducteur de colonne Yl est connecté à la masse à travers la résistance R14 et le contact cy 12, ce qui est illustré par le passage du chronogramme cyJl du niveau logique 1 au niveau logique 0. Un signal de niveau logique O est fourni à l'entrée S du bistable FF5, ainsi qu'à une entrée de la porte NG2. Le bistable FF5 est maintenu dans le premier état par le signal de niveau logique 0 fourni sur son entrée R. La porte NG2 dont une des entrées reçoit un signal de niveau logique 0 fournit en réponse un signal de niveau logique 1 (5 V). La diode D2 est rendue passante et elle retransmet ce signal, ce qui n'a aucune influence sur le fonctionnement des circuits situés en aval de cette diode, un signal identique étant déjà retransmis par la diode Dl. Le contact cx 2j étant maintenu fermé, la tension aux extrémités du condensateur C8 augmente et finit par atteindre le niveau logique 1, en un temps t. Les portes NG3 et NG4 fonctionnent et tous les 7 2 5 0 1 92 3 8 bistables FFI à FF7 reçoivent alors un signal de niveau logique 1 sur leur entrée R. Les bistables FF2 et FF5 qui reçoivent sur leur entrée S un signal de niveau logique O et sur leur entrée R un signal de niveau logique 1 passent dans un second état: ils fournissent un signal de sortie complémentaire de niveau logique 0. Les autres bistables qui reçoivent sur leur entrée R et sur leur entrée S un signal de niveau logique 1 sont maintenus dans le premier état et leur signal de sortie complémentaire est maintenu au niveau logique 1. Le circuit d'exploitation DC dont deux conducteurs d'entrée X'2 et Y'V, et deux seulement, reçoivent simultanément un signal de niveau logique O est déclenché. Il fournit en réponse, sur une sortie non représentée, par exemple, une suite d'impulsions de numérotation dont le nombre (quatre selon l'exemple choisi) identifie la touche commandée. Cette touche étant maintenue enfoncée, il peut se produire des ouvertures accidentelles d'un ou des deux contacts associés cx 21 et cy 12 provoquées, par exemple, par des rebondissements de ces contacts. On considère tout d'abord qu'un seul contact, cx 21 par exemple, s'ouvre. Le conducteur de ligne correspondant, X2, est alors connecté à la source de tension Ve (5 V) à travers les résistances Rll et R2. Un signal de niveau logique 1 est donc fourni à l'entrée S du bistable FF2. Le contact cy 12 étant maintenu fermé, le conducteur de colonne correspondant, YI, reste connecté à la masse. La porte logique NG2 reçoit donc un signal de niveau logique O sur une de ses entrées. Elle maintient son signal de sortie au niveau logique 1. Le signal fourni à l'entrée R des bistables FFI à FF7 est maintenu au niveau logique 1. Par conséquent, le bistable FF2 qui était dans le second état et dont les entrées R et S reçoivent un signal de niveau logique 1 est maintenu dans ce second état. Son signal de sortie complémentaire est maintenu au niveau logique 0. Ainsi, les deux signaux de niveau logique O fournis par le circuit conformateur de la figure à la suite de l'enfoncement d'une touche sont maintenus à ce niveau même si le contact cx 21 s'ouvre, et quelle que soit la durée de cette ouverture. On montrerait qu'il en est de même lorsque le contact cy 12 s'ouvre, le contact cx 21 étant maintenu fermé. On considère maintenant le cas o les deux contacts cx 21 et cy 12 s'ouvrent. Selon un fonctionnement identique à celui qui vient 8 250 1 9 3 8 d'être décrit, le niveau logique du signal fourni à l'entrée S du bistable FF2 et le niveau logique du signal fourni à l'entrée S du bistable FF5 passent de O à 1, ce qui est sans effet sur l'état de ces bistables tant que leur entrée R reçoit un signal de niveau logique 1. Or, les signaux transmis respectivement aux portes NGl et NG2 par les conducteurs de ligne et de colonne X2 et YI passent du niveau logique O au niveau logique 1. Ces portes dont toutes les entrées sont au niveau logique 1 fournissent respectivement un signal de niveau logique O (la masse). Les diodes Dl et D2 se bloquent. Le condensateur C8 se décharge à travers la résistance R9. Tant que la tension aux extrémités de ce condensateur est au moins égale au seuil de basculement des bistables FFl à FF7, le signal fourni par le condensateur C8 à l'entrée R de ces bistables est de noveau logique l. Les bistables FFI à - FF7 sont donc maintenus-dans leurs états respectifs antérieurs. Après une durée d'ouverture simultanée T de tous les contacts, la décharge du condensateur C8 est telle que le signal fourni aux entrées R des bistables FFI à FF7 passe du niveau logique 1 au niveau logique O. Tous les bistables FFI à FF7 reçoivent alors un signal de niveau logique O sur leur entrée R et un signal de niveau logique 1 sur leur entrée S. Les bistables FF2 et FF5 basculent et passent du second au premier état: leur signal de sortie supplémentaire passe du niveau logique O au niveau logique l. Les autres bistables sont maintenus et verrouillés dans le premier état et leur signal de sortie complémentaire est maintenu au niveau logique l. Le circuit d'exploitation DC dont toutes les entrées sont au niveau logique l se bloque. Il ne fournit plus de signal. On est ainsi ramené à l'état initial. Ainsi, le circuit conformateur de l'invention, intercalé entre un clavier de commande KB à deux contacts par touche, et un circuit électronique d'exploitation conçu de telle façon qu'il n'est déclenché que pour une fermeture de deux contacts, simultanée et d'une durée minimale, permet de s'affranchir des contacts défectueux: il fournit un premier signal de fermeture dès que la durée de fermeture cumulée des contacts devient au moins égale à un premier temps t. Dès cet instant, les bistables sont débloqués et les signaux présents sur les conducteurs de sortie du clavier, après filtrage, seront mémorisés par deux bistables, aussi brefs ou distordus soient-ils, ce qui élimine l'influence perturbatrice des micro-coupures ou variations de niveau assimilables à-des ouvertures de contact. De plus, c'est seulement un temps T après la disparition de 250 1 9 3 8 tout signal de sortie du clavier que les bistables sont ramenés dans leur position initiale, de sorte que le circuit d'exploitation DC reçoit des signaux d'entrée ayant au minimum cette durée. Dans la description qui précède on a choisi l'exemple d'un clavier de commande à deux contacts par touche. Il est bien évident que l'invention s'applique également dans le cas des claviers de commande à un seul contact par touche et a fortiori dans les circuits ne comprenant qu'une seule touche à un seul contact destinés à commander, par exemple, des machines outils par l'intermédiaire de circuits électroniques relativement peu rapides, travaillant en basse tension et faible courant, et demandant des signaux de fermeture d'une durée minimale relativement importante. Dans l'exemple décrit, selon un mode réalisation préféré, les résistances R8 et R9 et le condensateur C8 ont été choisis de façon que t = 2 ms et T = 40 ms. Les portes logiques NG3 et NG4 ainsi que les sept bistables FFl à FF7 ont été réalisés à l'aide de quatre circuits intégrés, réalisés en technologie C-MOS et commercialisés sous la référence 4011 (chaque circuit étant constitué de quatre portes ET-NON à deux entrées); les deux portes logiques NG1 et NG2 sont constituées par un circuit intégré, réalisé en technologie C-MOS et commercialisé sous la référence 4012. Le circuit de décodage DC peut être le circuit de décodage commercialisé sous la référence DF 320. Il est bien évident que la description qui précède n'a été fournie qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Les précisions numériques, notamment, n'ont été fournies que pour faciliter la compréhension et peuvent varier avec chaque cas d'application. - 2501938 REVENDICATIONS 1. Circuit conformateur de signaux associé à n sources de signaux caractérisé par le fait qu'il comprend notamment n moyens de mémorisation (FF1 à FF7) associés respectivement auxdites n sources de signaux (cx lj à cx 4j et cy li a cy 3i) et comprenant chacun une entrée de signal (S) connectée à la source de signaux associée, une entrée de commande (R), et une sortie (Q) sur laquelle est retransmis le signal reçu sur l'entrée de signal (S) lorsqu'un signal est fourni sur l'entrée de commande (R), et un circuit de temporisation (R8-R9-C8) dont une entrée est connectée aux n sources de signaux et dont une sortie est connectée à l'entrée de commande (R) de chacun desdits n moyens de mémorisation (FF1 à FF7), ces différents!léments étant agencés de façon que, dès que la durée de présence effective du signa.l isu desdite$ sources est égale à une durée minimale prédétermnée (t), le circuit de temporisation (R8-R9-C8) fournit un signal de commande à chacun desdits n moyens de mémorisation (FF1 à FF7), ce signal de commande étant maintenu pendant une durée prédéterminée (T) an l'absence de zout signal issu desdites n sources de signaux. 2. Circuit conformateur tel que d-fini en 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de mémorisation (Fl - FF7) sont des bistables du type RS. 3. Circuit conformateur tel que défini en 1, caractérisé par le fait que ledit moyen de temporisation (R8-P9-C8. est un circuit RC.