Brevet FR2757714A1 — publié le 19980626

CLAVIER COMPRENANT UN INTERRUPTEUR ELECTROMAGNETIQUE A FAIBLE COURSE Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un interrupteur à touche, plus particulièrement, à un interrupteur électromagnétique à faible course (ou à effleurement) approprié, utilisé pour un clavier. Dans l'histoire des claviers d'ordinateur, le premier clavier est du type mécanique Marche-Arrêt, ensuite une touche électronique est introduite, qui appartient au type appui-et-sortie. En considérant la matrice du clavier, une touche électronique à faible course est utilisée. Le clavier est utilisé pour entrer des informations, il ne doit y avoir aucun mot manquant, en incluant les symboles. D'un autre côté, quand les informations sont entrées à une vitesse tout à fait élevée, il ne doit y avoir aucun mot incorrect. D'un autre côté, un excellent clavier doit avoir des caractéristiques linéaires, sans point de rupture et doit être silencieux. Dans la technique antérieure, il y a de nombreux claviers qui ont un point de rupture, qui sont bruyants et également non linéaires. On ne peut pas considérer ces claviers comme étant d'excellents claviers. Dans certains claviers, une diode est ajoutée dans la matrice pour réaliser une amélioration de la touche électronique. Ce type de clavier est commandé et réglé par la puce CI (à circuit intégré), un circuit de réglage Marche-Arrêt, et une commande de mémorisation. Ensuite, il peut avoir une excellente aptitude à faire peu d'erreurs. Néanmoins, chaque interrupteur à touche doit comporter une diode incorporée, par conséquent, 108 diodes sont nécessaires étant donné qu'il y a 108 interrupteurs à touche dans un clavier standard. A la lumière de ce qui précède, non seulement le coût augmente énormément, mais cela va également amener des difficultés lors de la fabrication. A ce propos, il ne peut pas être adapté à des interrupteurs à membrane ou à membrane en plastique. Dans le passé, il y a eu un interrupteur à touche du type à condensateur qui comprend une couche conductrice supérieure, une couche de contact et une couche- conductrice inférieure. Néanmoins, le coût de fabrication est élevé et la durée de vie est courte. En outre, il peut être facilement influencé par l'humidité, en conséquence, il a une stabilité médiocre. Par conséquent, l'interrupteur à touche du type à condensateur a été écarté à cause de son coût et de son fonctionnement médiocre. Le second type d'interrupteur à touche est un type électromagnétique qui comprend la carte à circuit imprimé (PCB), un enroulement à noyau de fer, et un enroulement amplificateur. Un trou traversant est réalisé dans la partie médiane. Ce type d'interrupteur à touche a besoin d'une carte à circuit imprimé à double face munie de nombreux enroulements. D'un autre côté, la grande capacité du condensateur signifie un coût élevé. Par conséquent, il a également été écarté. De nos jours, une membrane conductrice à trois couches a été appliquée à un interrupteur à touche; l'interrupteur à touche d'IBM est un cas typique. Dans cette conception, la touche électronique virtuelle est construite et commandée par une puce CI et une unité de commande. Néanmoins, il utilise un autobalayage secondaire pour corriger les mots manquants et incorrects. Mais il a toujours un coût de fabrication élevé à la fois pour la fabrication et pour la matière. Résumé de l'invention Un objectif de la présente invention est de proposer un interrupteur électromagnétique à touche à faible course dans lequel la force d'appui exercée sur chaque interrupteur à touche peut être aisément réglée pour améliorer les entrées manquantes ou incorrectes. Encore un objectif de la présente invention est de proposer un interrupteur électromagnétique à touche à faible course dans lequel le point de fermeture et le point d'ouverture et la commande du circuit et le mécanisme ont été modifiés pour donner une entrée plus fiable. Encore un objectif de la présente invention est de proposer un interrupteur électromagnétique à touche à faible course dans lequel l'état Marche-Arrêt peut être aisément réglé par le circuit et l'unité de commande. Par conséquent, on obtient un excellent clavier. Encore un objectif de la présente invention est de proposer un interrupteur électromagnétique à touche à faible course dans lequel les limites supérieure et inférieure peuvent être aisément définies pour établir les états Marche et Arrêt. Comme le montre la figure 1, l'interrupteur électromagnétique à faible course comprend un dispositif de balayage de matrice de clavier 1, un dispositif formant multiplexeur analogique 2, un amplificateur de signal 3, un dispositif de déclenchement de signal 5, une unité de commande de point d'ouverture 4 pendant le fonctionnement, un dispositif d'effacement et de mémorisation de signal 6, une CPU 7, un décodeur 8, un connecteur d'E/S 9, un résonateur 10, un dispositif d'affichage d'indicateur 11 et un dispositif de commande de courant 12. Le principe de fonctionnement de l'interrupteur électromagnétique à faible course est basé sur les procédures suivantes. Etape 1: le balayage de la matrice de touches est effectué par le dispositif de balayage, et une pluralité de touches est balayée, pas seulement une seule touche; Etape 2: le balayage est effectué par le connecteur d'E/S; Etape 3: la rétroaction et la lecture, la transmission à échanges multiples sont effectuées par le multiplexeur 4051; Etape 4: l'amplificateur opérationnel (OPA), la boucle de courant et la boucle de tension sont ajoutées pour l'amplification de signal et l'amélioration de sensibilité; Etape 5: un ajustement de signal est effectué pour déterminer les limites supérieure-inférieure de Marche- Arrêt pour la récupération de signal; Etape 6: l'unité de commande de point d'ouverture peut être réglée, ensuite, par le rhéostat VR, l'amplitude d'appui de l'interrupteur marche-arrêt peut être réglée. La structure de cette touche va être conçue de manière spécifique. Au moyen de ce réglage, une quantité spécialement adaptée à un besoin spécifique peut être atteinte pour un certain utilisateur; Etape 7: le signal déclenché par le clavier est traité par la CPU; Etape 8: la rétroaction est utilisée pour effacer le signal par l'intermédiaire du résonateur. L'état transitoire du clavier est effacé; et Etape 9: le dispositif de mémorisation est utilisé pour empêcher une onde de pointe, un signal de mémorisation et un signal d'effacement. L'interrupteur électromagnétique à faible course peut être construit avec les particularités suivantes. 1. La membrane conductrice a une conformation en "couches multiples" dans laquelle la couche conductrice supérieure, la couche de contact et la couche conductrice inférieure sont toutes fabriquées en une membrane. Dans la partie médiane, chacun des interrupteurs à touche est pourvu de deux couches croisées de couche métallique. Quand l'interrupteur à touche est enfoncé, la loi d'Ampère va s'appliquer. L'unité centrale (CPU) et la matrice de balayage vont le sélectionner. 2. Le caractère et le symbole corrects vont être sélectionnés de manière précise par l'unité centrale et un logiciel adéquat; 3. Pendant le processus de balayage, le dispositif de balayage va lire tous les interrupteurs à touche enfoncés en même temps, non un par un. 4. L'interrupteur à touche est particularisé par un capuchon à bagues multiples DeBounce. L'interrupteur à touche comprend une couche conductrice supérieure et une couche conductrice inférieure écartées l'une de l'autre par une couche isolante. 5. Dans cette conception, il comprend un ressort, un enroulement enfermé dans un logement inférieur. La partie médiane est une membrane conductrice qui possède des couches métalliques supérieure et inférieure. La loi d'Ampère s'applique dans ce cas. La membrane conductrice est disposée sur le ressort, comme le montre la figure 3-1 et le ressort est muni d'une partie magnétique sensible formée par de la poudre de carbone. La particularité représentée à la figure 1 est davantage représentée à la figure 2 qui représente la conformation des circuits. Le traitement de signal est décrit avec plus de détails de la manière suivante. Le signal est un signal de courant en provenance de la matrice de touches. Il passe par le circuit intégré 4051 et par un "amplificateur opérationnel". Le signal est amplifié et est formé en une crête supérieure et en un creux inférieur et il est ensuite réglé par le rhéostat variable. Comme il passe par un dispositif formant bascule de Schmitt, la limite inférieure est fixée à 0,84 volt et la limite supérieure est fixée à 1,7 volts. La présente invention présente les avantages suivants: 1. Il n'y a pas de mot manquant; 2. Le clavier est linéaire et rend une excellente sensation tactile; 3. Les limites supérieure et inférieure des états Marche-Arrêt du clavier peuvent être aisément réglées; 4. Pas de bruit; 5. Pas de perte de fidélité; 6. Haute vitesse de travail; et 7. Caractéristiques de conception différentes de la technique antérieure. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel de l'interrupteur électromagnétique à faible course selon la présente invention; la figure 2 est un schéma fonctionnel de la fonction de commande de potentiel effectuée selon la présente invention; la figure 3-1 et la figure 3-2 sont respectivement une vue en coupe transversale de l'interrupteur et le schéma fonctionnel du mouvement vers le haut et vers le bas de la membrane du clavier; la figure 4 est une vue de dessus de la membrane conductrice du clavier à simple couche; et la figure 5 est une vue en perspective du dessus d'une touche d'un clavier à membrane conductrice à simple couche. La figure 1 comprend un dispositif de balayage de matrice de clavier 1, un dispositif formant multiplexeur analogique 2, un amplificateur de signal 3, une unité de commande de point d'ouverture 4 pendant son fonctionnement, un dispositif de déclenchement de signal 5, un dispositif de mémorisation et d'effacement de signal 6, une CPU 7, un décodeur 8, un connecteur d'E/S 9, un résonateur 10, un dispositif d'affichage d'indicateur 11 et un dispositif de commande de courant 12. La figure 2 comprend un multiplexeur 4051 20, un amplificateur opérationnel 22, un rhéostat 23, un dispositif formant bascule de Schmitt 24. La figure 3 comprend une feuille de plastique 30, un ressort 31, un noyau magnétique 32 et une résistance R. La figure 4 comprend une membrane conductrice supérieure 33, un interrupteur à touche 34 et une membrane conductrice inférieure 35. La figure 5 comprend une feuille de plastique 30, un ressort 31, une bobine 36, de la poudre de carbone 37, un piston 28 et une partie magnétique de détection 29. Description détaillée du mode de réalisation préféré Dans le schéma fonctionnel de l'interrupteur électromagnétique à faible course, les interrupteurs à touche sont sélectionnés par l'application de la loi d'Ampère. Le signal est sélectionne, amélioré et amplifié par le multiplexeur. Ensuite, le signal passe par le dispositif de déclenchement de signal pour améliorer la précision du potentiel des limites supérieure et inférieure, ce par quoi l'état haut-bas peut être facilement déterminé. Ensuite le signal passe par l'unité de commande de point d'ouverture, réglant le dispositif Marche-Arrêt, qui est une toute nouvelle commande de microprocesseur et qui n'apparaît pas dans la description de la technique antérieure. Ensuite, le signal passe par le dispositif de rétroaction de signal pour améliorer la stabilité. Ensuite le signal passe par le dispositif de mémorisation et d'effacement de signal qui est réalisé par un circuit à double porte NON-ET. Ensuite, le signal est récupéré à partir du dispositif de mémorisation et d'effacement de signal et est envoyé à la CPU par le logiciel et par l'unité de commande. Avec cet agencement, un signal stable peut être obtenu pour le dispositif d'affichage d'indicateur. L'agencement de la présente invention propose une nouvelle amélioration de la conformation de l'interrupteur à touche et du circuit, par exemple, la porte de base est disposée au niveau de la partie de balayage et l'alimentation en courant stable est donnée pour un balayage d'entrée stable. Comme le montre la figure 2, le circuit de réglage est prévu pour adapter la précision de la structure mécanique pour améliorer et régler le potentiel. Comme le montre la figure 3-2, des éléments précis sont prévus. A la figure 3-2, le ressort est disposé de façon centrale pour être inséré dans l'unique couche centrale de la couche conductrice. L'unique couche de l'interrupteur à touche est formée par les membranes conductrices supérieure et inférieure. L'enroulement de l'interrupteur à touche est disposé au niveau du bord du logement. La zone au-dessous du ressort disposé de façon centrale est munie de poudre de carbone pour modifier l'effet magnétique dans la partie médiane. En raison de la loi d'Ampère, la membrane conductrice peut produire un champ magnétique croisé et peut également produire un courant résultant d'une interaction. Non seulement les particularités de la présente invention résident dans l'électronique, la mécanique, la partie système, la membrane conductrice de couche de signal et l'interrupteur à touche, mais vont également comprendre le circuit qui construit les couches croisées supérieure et inférieure, et le courant produit en provenance de la membrane conductrice. Ces techniques n'ont pas été décrites par la technique antérieure. Les Brevets U.S. no 4 494 109 et U.S. n 4 529 967 décrivent la sélection du clavier respectivement par induction et par capacité. Néanmoins, il a un fonctionnement médiocre, de nombreux manques ou erreurs ayant été rencontrés. D'un autre coté, le coût de fabrication est comparativement élevé. Par l'existence de la présente invention, les problèmes rencontrés par ces deux brevets U.S. ont été résolus étant donné que la fonction Marche-Arrêt peut être aisément réglée pour satisfaire à différentes exigences provenant d'utilisateurs différents. Dans le Brevet U.S. n 4 494 109, on utilise le type sans contact et un transformateur et un signal de matrice du type à induction secondaire, qui passe par un multiplexeur et par un convertisseur binaire/décimal et par un compteur binaire et un circuit de mémorisation et de stockage. Cela est complètement différent de la présente invention. Le Brevet U.S. n 4 529 967 utilise la forme à faible course et le principe d'induction mutuelle par l'intermédiaire d'un circuit ouvert de porte de base et d'un décodeur, d'un multiplexeur analogique et d'un comparateur de tension, d'un inverseur et d'un microprocesseur pour gérer le cycle assemblé de touche N. L'interrupteur à touche utilise le fonctionnement électromagnétique et incorpore la commande de balayage. C'est également différent de la présente invention. Le Brevet U.S. n 3 698 531 est un clavier à état solide qui utilise une vibration alternative et un ressort. Dans des secteurs magnétiques différents, il produit des ondes de courant croisées différentes et qui sont détectées par un niveau de potentiel par la suite. Ensuite, une impulsion est produite et est transmise à la commande de porte SW. Le signal est envoyé à une porte de sortie. La conformation et le principe de fonctionnement sont différents de la présente invention. Le Brevet U.S. n 3 740 746 utilise un tambour magnétique inductif, deux bords en demi-cercle et une plaque isolante pour construire la matrice de codage de transformation. Il y a au moins trois couches pour la couche isolante supérieure, les secteurs magnétiques supérieur et inférieur. La structure, la forme et le couplage sont conformes à la présente invention. Le Brevet U.S. n 4 283 714 décrit un clavier à faible course à matrice croisée qui est différent de la présente invention. Le Brevet U.S. n 3 641 567 décrit un système de verrouillage intérieur sans contact qui utilise les canaux croisés médians et l'anneau magnétique incorporé dans le multiplexeur et le comparateur. Cela est différent de la présente invention. Le Brevet U.S. n 4 300 127 décrit un type à état solide sans contact. Il utilise deux anneaux magnétiques croisés avec un noyau magnétique d'adaptation. Le courant de fonctionnement de l'interrupteur à touche est produit par un enroulement formant bobine de nickel. Le Brevet U.S. n 4 344 068 décrit un système de recueillement de ressort magnétique d'anneau magnétique. Il comporte un bloc magnétique et différents secteurs magnétiques incorporés dans la matrice pour balayer le signal. Ensuite, le signal passe par un amplificateur, un comparateur, un registre à décalage et un circuit de mémorisation et un microprocesseur. D'un autre côté, la tension et le courant peuvent être augmentés par l'amplificateur différentiel et par le courant ou la tension de ligne. C'est également différent de la présente invention. Tandis qu'un mode de réalisation particulier de la présente invention a été représenté et décrit pour le clavier, il sera évident aux hommes de l'art que différents autres changements et modifications pourront être apportés sans s'écarter de l'étendue ni de l'esprit de l'invention. L'interrupteur à touche est disposé sur le circuit de balayage de la matrice de clavier 1. L'unité centrale 7 incorpore les fonctions d'auto- recueillement de signal, de balayage, de décodage et de commande de stabilisation de signal. Un circuit de réglage de temps de repos est prévu pour corriger l'état Marche-Arrêt incertain résultant d'une force d'appui différente appliquée par les doigts de l'utilisateur. Le dispositif de balayage de matrice de clavier (1) est muni de fonctions de réglage de courant et de commande de potentiel. Enfin, l'unité centrale 7 est reliée au connecteur d'E/S 9, au résonateur 10, au dispositif d'affichage d'indicateur 11, au décodeur 8. REVENDICATIONS 1. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif de balayage de matrice de clavier (1); un dispositif de stabilisation de signal; un dispositif formant multiplexeur analogique (2); un amplificateur de signal (3); un dispositif de déclenchement de signal (5); une unité de commande de point d'ouverture pendant le fonctionnement (4); un dispositif de rétroaction de signal; un dispositif de mémorisation et d'effacement de signal (6); une unité centrale (7) qui comprend un logiciel adéquat et un programme de commande; un connecteur d'E/S (9); un dispositif d'affichage d'indicateur (11); au moyen de l'interrupteur à touche disposé sur le circuit de balayage de matrice de clavier (1), des multiplexeurs analogiques (2), de l'amplificateur de signal (3), de la limite de niveau de dispositif de déclenchement (5), du circuit de réglage de temps de repos, on peut atteindre un réglage final des positions de contact supérieure et inférieure de Marche-Arrêt, un dispositif de rétroaction de signal étant prévu pour augmenter la stabilité du circuit, au moyen du dispositif de mémorisation et d'effacement de signal (6), le signal peut être retrouvé ou effacé, l'unité centrale (7) incorporant les fonctions d'auto- recueillement de signal, de balayage, de décodage et de commande de stabilisation de signal, afin d'améliorer la sensation tactile pendant l'appui sur le clavier, un circuit de réglage de temps de repos étant prévu pour corriger l'état Marche-Arrêt incertain résultant d'une force d'appui différente appliquée par les doigts de l'utilisateur, les caractères et symboles manquants à la frappe étant améliorés par un fonctionnement linéaire et sans bruit, et la fonction pour éviter toute erreur de frappe est également améliorée. 2. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur à touche du dispositif de balayage de matrice de clavier (1) est fait à partir de feuilles de métal supérieure et inférieure revêtant une couche de plastique, des macro-interrupteurs étant obtenus par la matrice de clavier par l'intermédiaire de la partie de balayage. 3. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur à touche comprend une feuille de plastique (30), un ressort (31), une bobine (36), de la poudre de carbone (37), un piston (38) et une partie magnétique de détection (39). 4. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage de matrice de clavier (1) balaye de manière croisée pour recueillir le courant de mise en oeuvre pour l'interrupteur à touche, un courant d'interaction produit en vertu de la loi d'Ampère est recueilli. 5. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conformation de l'interrupteur à touche comprend une feuille de plastique supérieure et une feuille de plastique inférieure, un ensemble formant ressort étant disposé entre elles, les parties médianes et inférieures sont munies de poudre de carbone pour modifier un effet magnétique, le ressort est disposé à travers les couches supérieure, médiane et inférieure. 6. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage de matrice de clavier (1) est une connexion à couches multiples qui comprend deux chemins annulaires concentriques formés par une membrane de métal, la couche inférieure a un chemin concentrique annulaire fait à partir d'une membrane de métal, les membranes supérieure et inférieure sont croisées pour former une connexion verticale, une conduction électrique peut être établie quand le sommet de la touche est enfoncé, il y a un sens d'orientation. 7. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité centrale (7) comprend un programme de commande et un dispositif de traitement de signal pour l'auto-mémorisation du signal, l'effacement de signal, le décodage, un dispositif de rétroaction de signal et des modifications de stabilité. 8. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fonctions de commande de potentiel comprennent un multiplexeur (20), un amplificateur opérationnel (22), un rhéostat (23) et un dispositif formant bascule de Schmitt (24). 9. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage de matrice de clavier (1) est muni de fonctions de réglage de courant et de commande de potentiel. 10. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité centrale (7) est reliée à un connecteur d'E/S (9), à un résonateur (10), à un dispositif d'affichage d'indicateur (11), à un décodeur (8), le dispositif de mémorisation et d'effacement de signal (6) et le courant de travail et le temps de repos étant sous la commande de la CPU. 11. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que le multiplexeur analogique (20) réalise l'amplification du signal pour augmenter le potentiel de traitement de signal. 12. Clavier comprenant un interrupteur électromagnétique à faible course selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de temps de repos de l'interrupteur à touche du clavier et le réglage peuvent être aisément effectués par le rhéostat (23) pour s'adapter à la force d'appui appliquée par différents utilisateurs.