Brevet FR2763185A3 — publié le 19981113

FR 2763185 A3 19981113 FR 9705769 A 19970512 COMMUTATEUR A INDUCTION ELECTROMAGNETIQUE DESCRIPTION La présente invention concerne un commutateur à induction électromagnétique. Le substrat est pourvu de membranes conductrices supérieure et inférieure incorporées dans un commutateur spécial à induction électromagnétique et avec une unité de commande de circuit, conçue de manière que la position d'une touche enfoncée qui symbolise un certain symbole ou caractère puisse être reconnue. Le signal résultant est ensuite transmis à une CPU (unité centrale de traitement) en vue de subir un traitement supplémentaire. Par cet agencement, on obtient un dispositif d'entrée linéaire et silencieux, à entrée rapide, sans risque d' accès manqué. En étudiant l'évolution des interrupteurs à touches, cet acessoire était, au tout début, de type à marche/arrêt mécanique, ensuite il est passé à une touche à vrai N (touche à pression), ce qui signifie que l'on a obtenu un fonctionnement à enfoncement et production d'un signal de sortie. D'autre part, la matrice potentielle du clavier a également été améliorée afin d'obtenir une touche à N court (touche à effleurement), dans laquelle n'est accepté aucun manque de caractère, y compris pour les symboles. En outre, durant une entrée rapide, aucune génération de caractère incorrect n'est permise. De plus, l'entrée doit être assez linéaire, sans qu'il y ait de point de rupture. Un clavier, constitué d'une pluralité de commutateurs à touches ayant un point de rupture de circuit, un bruit de déclic, une sensation non-linéaire durant l'enfoncement, ne peut pas donner lieu à un clavier considéré comme excellent. Concernant un clavier constitué de touches à vrai N, il y a le fait que chacun des commutateurs à touches se voit incorporer une diode dans la matrice du circuit. Le signal d'enfoncement résultant est, en outre, traité par une puce à circuit intégré (IC) et un circuit de réglage marche/arrêt. Dans cet agencement, les taux d'erreurs ou de frappes fantômes des touches peuvent être réduits. Cependant, chacun des commutateurs à touches doit être pourvu d'une diode et, dans un clavier standard, il existe 108 commutateurs à touches et 108 diodes sont alors nécessaires. Ceci provoque l'augmentation du coût. En outre, la diode est difficile à fixer au substrat ou à une membrane conductrice en matière plastique. Dans l'art antérieur, seul un type capacitif était permis, comprenant une couche conductrice supérieure, une couche de contact et une couche conductrice inférieure. Cependant, le procédé de fabrication est coûteux et la durée de vie est courte. Cette configuration à trois couches s'avère être sensible à l'humidité et présente une stabilité médiocre. Un grand nombre de circuits intégrés est nécessaire. Ce type a été abandonné du fait du coût élevé et du fonctionnement médiocre. Le deuxième type est un type inductif. Ce commutateur à touches inductif comprend un substrat et un noyau magnétique enveloppé d'enroulements. Ensuite, l'enroulement est étendu et pénètre dans le trou de touches. Cependant, cette configuration nécessite un substrat à double face et le transformateur nécessite une pluralité d'enroulements. Avoir un condensateur ayant une grande capacité est nécessaire. Ceci donne lieu à un coût de fabrication élevé et ne convient donc pas. Récemment, une membrane conductrice à trois couches a été introduite, telle que celle pour laquelle IBM a fait une demande. Une touche à vrai N visuelle a été formée et une technologie logicielle ou intelligente a également été incorporée dans la puce et l'organe de commande afin de résoudre le problème. Cependant, le caractère manquant et/ou incorrect est détecté et le problème est résolu par un deuxième balayage, fait de façon masquée. Même si ceci a résolu le problème, le coût de fabrication et le coût des matériaux utilisés sont encore élevés. En outre, le clavier réalisé à partir de ces derniers est sensible à l'humidité et à la poussière. Une fois que le clavier est mis en fonctionnement dans ces conditions, on obtient un contact médiocre et un phénomène de toucher fantôme. Au vu de ceux-ci, il est possible de proposer un clavier amélioré qui puisse surmonter le problème rencontré par le clavier classique. Par conséquent, il est proposé un clavier comprenant un commutateur à touches, une membrane conductrice et un organe de commande de circuit. L'art antérieur en a proposé un grand nombre, par exemple, les brevets US No 4 494 109 (dénommés ci-après '109) et 4 529 967 (dénommés ci-après '967) ont décrit des claviers inductifs ou capacitifs. Cependant, on trouve encore des caractères manquants et défectueux. Le coût de fabrication est également élevé. Il existe un son de déclic et une non-linéarité de sensation lorsque l'on enfonce le commutateur à touches. Le sujet décrit dans le brevet '109 présente un agencement sans contact, dans lequel sont appliqués un transformateur et un signal de matrice de détection secondaire. Le signal est en outre traité par un multiplexeur et un convertisseur binaire/décimal et un calculateur binaire et un circuit de verrouillage et de stockage. Ceci est différent de la présente invention. Le brevet '967 décrit un principe de détection et d'inter-détection via un circuit ouvert intégré et un codeur, un multiplexeur analogique et un comparateur de tension, un onduleur et un microprocesseur afin de former un cycle de touche N. Un commutateur de type à aimant et une commande de balayage ont également été appliqués et ceci est également différent de la présente invention. Le brevet US No. 3 698 531 a décrit un commutateur intégré dans lequel ont été utilisés une variante faisant appel à une vibration et à un ressort. Différents secteurs magnétiques peuvent produire différentes ondes alternatives qui peuvent être par conséquent détectées. Ces variantes d'ondes sont envoyées afin de produire une impulsion et un signal de commande de porte. Ensuite, l'impulsion est passée au circuit de porte. Le sujet décrit est également différent de la présente invention, à la fois quant à la configuration et au principe de travail. Le brevet US No. 3 825 909 décrit un élément solide comprenant un organe formant aimant et une liaison de détection à deux sections. Ceci est différent de la présente invention. Le brevet US No. 3 740 746 décrit un tambour magnétique inductif à deux moitiés et un organe isolant afin de produire une conversion de code de matrice. Cette configuration comprend au moins une plaque de séparation à trois couches et une zone de flux magnétique supérieure et inférieure. Cependant, ceci est également différent de la présente invention, à la fois quant à la configuration et au mode de connexion. Le brevet US No. 4 283 714 décrit un commutateur à touches inductif à matrice qui est différent de la présente invention. Le brevet US No. 3 651 567 décrit un système d'inter-verrouillage sans contact, dans lequel un chemin de liaison intermédiaire, une bague magnétique, un multiplexeur et un comparateur sont incorporés. Ceci est différent de la présente invention. Le brevet US No. 4 300 127 décrit un type intégré, mais sans contact, dans lequel sont utilisées des bagues magnétiques de liaison supérieure et inférieure et un noyau magnétique. Le commutateur forme un courant d'attaque produit par un enroulement fixe parmi les enroulements primaires. Le brevet US No. 4 344 068 décrit un système de collecte faisant appel à un enroulement magnétique et à un ressort magnétique. Un corps magnétique et des secteurs d'aimant sectionnels sont utilisés. Un balayage de matrice, un amplificateur, un comparateur, un élément à décalage, un verrouillage et un microprocesseur sont utilisés. La tension et l'intensité de travail sont augmentées par utilisation d'un soustracteur, d'un élément intégré et d'une variation de la tension sur ligne. Ceci est également différent de la présente invention. Le but de la présente invention est de proposer un commutateur à induction électromagnétique comprenant un substrat ayant des membranes conductrices supérieure et inférieure, une pluralité de commutateurs à induction électromagnétique et un dispositif de commande de circuit. La position de touche enfoncée peut être facilement reconnue et transmise en outre à la CPU en vue de subir un traitement. On obtient un commutateur à touches linéaire et silencieux, à entrée rapide, sans risque d'accès manqué, exempt de génération de caractères incorrects. Le but de la présente invention est en outre de proposer un commutateur à induction électromagnétique, dans lequel le coût de fabrication peut être grandement réduit, tout en empêchant la formation de frappes de touches fantôme. Sous sa forme la plus générale, l'invention concerne un dispositif de balayage (11) de matrice de clavier ayant sur lui une pluralité de commutateurs à induction électromagnétique (3), chacun desdits commutateurs à induction électromagnétique (3) comprenant un noyau magnétique (34), un substrat (2) ayant des membranes conductrices supérieures et inférieures (21, 22), disposées de manière flottante au-dessous dudit commutateur à induction électromagnétique (3), ledit substrat (2) étant en outre pourvu d'un trou traversant à l'endroit du noyau magnétique (34), de manière que, lorsque le commutateur à induction électromagnétique (3) est enfoncé, un courant induit puisse être produit lorsque ledit noyau magnétique (34) est déplacé afin de descendre dans ledit trou traversant; caractérisé par un codeur (18), connecté électriquement à la ligne de balayage de ladite membrane conductrice supérieure, dans lequel, lorsqu'il existe une variation de courant sur la ligne de balayage, un flux magnétique est produit au niveau de l'espace extérieur et ce flux magnétique est interrompu par le noyau magnétique (34) dudit commutateur à induction électromagnétique (3), de manière qu'un électroaimant soit formé et qu'un courant induit soit détecté à partir de la ligne de retour; un dispositif de commande d'intensité et de tension connecté électriquement auxdites membranes conductrices supérieure et inférieure (21, 22), afin d'augmenter la sensibilité audit courant induit; une CPU (17) connectée électriquement à la borne d'entrée dudit codeur, une partie de connexion d'entrée/sortie, un dispositif d'oscillation (20) et un affichage inductif étant également connectés à ladite CPU (17); un multiplexeur (12) analogique, connecté électriquement à ladite ligne de retour, ledit multiplexeur (12) étant également connecté à ladite CPU (17) et recevant le signal de commande envoyé par ladite CPU (17) en vue d'effectuer une sélection multifonctionnelle pour le signal électrique induit, produit par ledit commutateur à induction électromagnétique (3); un dispositif d'amplification de signaux connecté à la borne de sortie dudit multiplexeur (12) analogique, le signal provenant dudit multiplexeur (12) étant amplifié par ledit dispositif d'amplification de signaux, afin d'augmenter l'intensité du signal; un dispositif de déclenchement de signaux connecté à la borne de sortie dudit dispositif d'amplification de signaux afin de recevoir le signal provenant dudit dispositif d'amplification de signaux et d'établir pour la précision des seuils supérieur et inférieur, dans lequel le signal détecté peut être classé à un niveau élevé ou faible un dispositif de verrouillage/effacement de signaux, connecté électriquement à la borne de sortie dudit dispositif de déclenchement de signaux, et la borne de sortie dudit dispositif de verrouillage/effacement de signaux étant à son tour connectée électriquement à ladite CPU (17), dans lequel le signal de sortie provenant dudit dispositif de déclenchement de signaux est d'abord envoyé au dispositif de verrouillage/effacement de signaux, puis à la CPU (17) en vue d'y subir un autre traitement, c'est-à-dire un verrouillage ou un effacement; un dispositif de commande de point de rupture (14) durant le fonctionnement, connecté électriquement audit dispositif d'amplification de signaux et également à ladite CPU (17), dans lequel ledit dispositif de commande de point de rupture durant le fonctionnement reçoit le signal de commande provenant de ladite CPU (17), afin d'obtenir des limites supérieures ou inférieures servant à corriger la position de déclenchement; dans cet agencement, le déclenchement marche/arrêt incertain résultant d'une différence de valeur de la force d'enfoncement exercée par les doigts peut être corrigée de manière appropriée et modifiée, en outre, le risque d'accès manqué d'une entrée peut également être grandement amélioré, la linéarité est élevée et silencieuse, et le risque d'entrée incorrecte peut par conséquent être évité. Afin que la présente invention puisse être mieux comprise, la description qui suit est donnée à simple titre d'exemple en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma à blocs du circuit utilisé dans la présente invention; la figure 2 est une vue éclatée en perspective du commutateur à induction électromagnétique conçu selon la présente invention; la figure 3 est une illustration schématique représentant la connexion électrique entre le substrat et un circuit externe; et la figure 4 est une illustration schématique représentant le commutateur à induction électromagnétique monté sur le substrat. Brève description des numéros 1 Unité de commande de circuit 10 Circuit de commande d'intensité et de tension 11 Dispositif de balayage de matrice de clavier 12 Multiplexeur analogique 13 Amplificateur de signaux 14 Dispositif de commande de point de rupture durant le fonctionnement 15 Dispositif de déclenchement de signaux 16 Dispositif de verrouillage/effacement de signaux 17 Unité centrale de traitement (CPU) 18 Codeur 19 Borne d'entrée/sortie 20 Partie oscillante 21 Affichage indicatif 2 Substrat 21 Membrane conductrice supérieure 211 Lignes conductrices (lignes de balayage) 212 Lignes conductrices supérieures 22 Membrane conductrice inférieure 221 Lignes conductrices (lignes de retour) 222 Lignes conductrices inférieures 23 Trou traversant 3 Commutateur à induction électromagnétique 30 Affichage inductif 31 Douille de touche 33 Tige de touche 311 Espace de logement 331 Piston 312 Fente de logement 34 Noyau magnétique 32 Ressort 35 Sommet de touche. En se référant aux figures 1 à 4, le commutateur à induction électromagnétique comprend globalement un circuit de commande de circuit 1, un substrat 2 et une pluralité de commutateurs à induction électromagnétique 3. Les commutateurs à induction électromagnétique 3 sont disposés dans le dispositif de balayage de matrice de clavier 11. La procédure de balayage exécutée par le dispositif de balayage 11 est un balayage multiple et non un balayage simple. Chacun des commutateurs à induction électromagnétique 3 comprend une douille de touche 31, un ressort hélicoidal 32, une tige de touche 33, un noyau magnétique 34 et un sommet de touche 35. La douille de touche 31 est pourvue d'un espace de logement 331 dans lequel peuvent être logés le ressort hélicoïdal 32 et la tige de touche 33. Une fente de logement 312 est disposée sur le côté de l'espace de logement 331 en vue de loger en son sein le noyau magnétique 34. Le sommet de touche 35 peut être disposé sur la tige de touche 33. Un côté de la tige de touche 33 est pourvu d'un piston 331 servant à monter sur elle le noyau magnétique 34. Lorsque le commutateur électromagnétique 3 est enfoncé, le noyau magnétique 34 peut traverser un substrat 2 ayant sur lui une membrane conductrice supérieure et une membrane conductrice inférieure, de manière qu'un courant induit puisse être détecté au niveau de la membrane conductrice inférieure 22 selon la règle d'Ampère. Le substrat 2 est disposé au-dessous du commutateur à induction électromagnétique 3. Dans la position du substrat 2 correspondant au noyau magnétique 34 est prévu un trou traversant 23. Dans la zone se trouvant autour du trou traversant 23, des membranes conductrices supérieure et inférieure 21, 22 ayant une pluralité de bagues concentriques disposées autour du trou traversant 23 sont disposées sur le substrat 2. Les bagues concentriques sont coaxiales au trou traversant 23. Les membranes conductrices supérieure et inférieure 21 et 22 sont perpendiculaires entre elles. Une fois que le sommet de touche est enfoncé, le noyau magnétique 34 peut traverser le trou traversant 23, de manière à produire un courant induit. La membrane conductrice supérieure 21 est connectée électriquement à un codeur 18 au moyen d'une ligne de balayage 211 et la membrane conductrice inférieure 22 est connectée électriquement à un multiplexeur 12 au moyen d'une ligne de retour 221. Les membranes conductrices supérieure et inférieure 21 et 22 sont connectées électriquement à un circuit de commande d'intensité et de tension 10 afin d'augmenter la capacité de détection du courant induit produit par le commutateur à induction électromagnétique 3. Lorsqu'il existe une variation de courant sur la ligne de balayage 211, un flux magnétique est produit au niveau de l'espace extérieur et ce flux magnétique est interrompu par le noyau magnétique 34 du commutateur à induction électromagnétique 3, de manière à former un électroaimant. Par conséquent, un courant induit est détecté depuis la ligne de retour 221. En se référant aux figures 1 et 3, la ligne de balayage 211 de la membrane conductrice supérieure 21 est connectée électriquement à la CPU 17 au moyen d'un codeur 18. La ligne de retour 221 de la membrane conductrice intérieure 22 est connectée électriquement à la CPU 17 au moyen d'un multiplexeur analogique 12. Le multiplexeur 12 reçoit le signal de commande envoyé par la CPU 17, par conséquent, le signal électrique induit produit par le commutateur à induction électromagnétique 3 peut être utilisé dans des applications multifonctionnelles. Le dispositif d'amplification de signaux 13 est connecté à la borne de sortie du multiplexeur analogique 12. Le signal provenant du multiplexeur 12 peut être amplifié par le dispositif d'amplification de signaux 13 en vue d'augmenter l'intensité du signal. Le dispositif de déclenchement de signaux 15 est connecté à la borne de sortie du dispositif d'amplification de signaux 13 afin de recevoir le signal provenant du dispositif d'amplification de signaux 13 et d'établir un seuil supérieur et inférieur en vue d'obtenir une précision. Par conséquent, le signal détecté peut être classé à un niveau élevé ou faible. Le dispositif de verrouillage/effacement de signaux 16 est connecté électriquement à la borne de sortie du dispositif de déclenchement de signaux 15 et la borne de sortie du dispositif de verrouillage/effacement de signaux 16 est à son tour connectée électriquement à la CPU 17. Le signal de sortie provenant du dispositif de déclenchement de signaux 15 est d'abord envoyé au dispositif de verrouillage/effacement de signaux 16, puis à la CPU 17 en vue d'un autre traitement, tel qu'un verrouillage ou un effacement. Le dispositif de commande de point de rupture 14 durant le fonctionnement est connecté électriquement au dispositif d'amplification de signaux 13 et également à la CPU 17. Le dispositif de commande de point de rupture 14 opérant durant le fonctionnement reçoit le signal de commande depuis la CPU 17 afin d'obtenir des limites supérieure et inférieure en vue de corriger la position de déclenchement. D'autre part, la CPU 17 est également connectée électriquement à la partie de connexion d'entrée/sortie 19, à un dispositif d'oscillation 20 et à un affichage d'indication 30. Dans cet agencement, le déclenchement marche/arrêt incertain résultant d'une force d'enfoncement différente exercée par les doigts peut être corrigée de manière appropriée et modifiée. En outre, le taux de manque d'entrée peut également être grandement amélioré. Le niveau linéaire est améliorée et silencieuse. L'entrée incorrecte peut par conséquent être évitée. Le commutateur à induction électromagnétique offre les avantages qui suivent 1. absence d'entrée manquante ou incorrecte de caractère. 2. Sensation de toucher linéaire et excellente. 3. Les limites supérieure et inférieure d'une position marche/arrêt d'un clavier peuvent être facilement réglées. 4. Peu bruyant et silencieux. 5. Absence de perte. 6. Entrée rapide des caractères. Bien qu'un mode de réalisation particulier de la présente invention ait été illustré et décrit, il est évident à l'Homme de l'art que différentes autres variantes et modifications peuvent être réalisées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. Elle est par conséquent destinée à recouvrir, dans les revendications annexées, toutes les variantes et modifications qui sont incluses dans le domaine d'application de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Commutateur à induction électromagnétique, comprenant un dispositif de balayage (11) de matrice de clavier ayant sur lui une pluralité de commutateurs à induction électromagnétique (3), chacun desdits commutateurs à induction électromagnétique (3) comprenant un noyau magnétique (34), un substrat (2) ayant des membranes conductrices supérieures et inférieures (21, 22), disposées de manière flottante au-dessous dudit commutateur à induction électromagnétique (3), ledit substrat (2) étant en outre pourvu d'un trou traversant à l'endroit du noyau magnétique (34), de manière que, lorsque le commutateur à induction électromagnétique (3) est enfoncé, un courant induit puisse être produit lorsque ledit noyau magnétique (34) est déplacé afin de descendre dans ledit trou traversant; caractérisé par un codeur (18), connecté électriquement à la ligne de balayage de ladite membrane conductrice supérieure, dans lequel, lorsqu'il existe une variation de courant sur la ligne de balayage, un flux magnétique est produit au niveau de l'espace extérieur et ce flux magnétique est interrompu par le noyau magnétique (34) dudit commutateur à induction électromagnétique (3), de manière qu'un électroaimant soit formé et qu'un courant induit soit détecté à partir de la ligne de retour; un dispositif de commande d'intensité et de tension connecté électriquement auxdites membranes conductrices supérieure et inférieure (21, 22), afin d'augmenter la sensibilité audit courant induit; une CPU (17) connectée électriquement à la borne d'entrée dudit codeur, une partie de connexion d'entrée/sortie, un dispositif d'oscillation (20) et un affichage inductif étant également connectés à ladite CPU (17); un multiplexeur (12) analogique, connecté électriquement à ladite ligne de retour, ledit multiplexeur (12) étant également connecté à ladite CPU (17) et recevant le signal de commande envoyé par ladite CPU (17) en vue d'effectuer une sélection multifonctionnelle pour le signal électrique induit, produit par ledit commutateur à induction électromagnétique (3); un dispositif d'amplification de signaux connecté à la borne de sortie dudit multiplexeur (12) analogique, le signal provenant dudit multiplexeur (12) étant amplifié par ledit dispositif d'amplification de signaux, afin d'augmenter l'intensité du signal; un dispositif de déclenchement de signaux connecté à la borne de sortie dudit dispositif d'amplification de signaux afin de recevoir le signal provenant dudit dispositif d'amplification de signaux et d'établir pour la précision des seuils supérieur et inférieur, dans lequel le signal détecté peut être classé à un niveau élevé ou faible un dispositif de verrouillage/effacement de signaux, connecté électriquement à la borne de sortie dudit dispositif de déclenchement de signaux, et la borne de sortie dudit dispositif de verrouillage/effacement de signaux étant à son tour connectée électriquement à ladite CPU (17), dans lequel le signal de sortie provenant dudit dispositif de déclenchement de signaux est d'abord envoyé au dispositif de verrouillage/effacement de signaux, puis à la CPU (17) en vue d'y subir un autre traitement, c'est-à-dire un verrouillage ou un effacement; un dispositif de commande de point de rupture (14) durant le fonctionnement, connecté électriquement audit dispositif d'amplification de signaux et également à ladite CPU (17), dans lequel ledit dispositif de commande de point de rupture durant le fonctionnement reçoit le signal de commande provenant de ladite CPU (17), afin d'obtenir des limites supérieures ou inférieures servant à corriger la position de déclenchement; dans cet agencement, le déclenchement marche/arrêt incertain résultant d'une différence de valeur de la force d'enfoncement exercée par les doigts peut être corrigée de manière appropriée et modifiée, en outre, le risque d'accès manqué d'une entrée peut également être grandement amélioré, la linéarité est élevée et silencieuse, et le risque d'entrée incorrecte peut par conséquent être évité. 2. Commutateur à induction électromagnétique (3) selon la revendication 1, dans lequel lesdites membranes conductrices supérieure et inférieure (21, 22) présentent des bagues concentriques qui peuvent être superposées de manière appropriée sur ledit trou traversant dudit substrat (2), ladite membrane conductrice comprenant en outre des lignes conductrices. 3. Commutateur à induction électromagnétique (3) selon la revendication 1, dans lequel une ligne conductrice de ladite membrane conductrice supérieure ou inférieure est reliée audit dispositif de commande d'intensité et de tension. 4. Commutateur à induction électromagnétique (3) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdites membranes conductrices supérieure et inférieure (21, 22) sont perpendiculaires l'une à l'autre. 5. Commutateur à induction électromagnétique (3) selon la revendication 1, dans lequel ledit commutateur à induction électromagnétique (3) comprend une tige de touche (33) ayant sur elle un piston (331), ledit noyau magnétique (34) pouvant être fixé audit piston (331). 6. Commutateur à induction électromagnétique (3) selon la revendication 1, dans lequel ledit processus de balayage exécuté sur ledit dispositif de balayage (11) de matrice de clavier est un balayage multiple et non un balayage unique.