BE1004642A3 - Procede d'identification d'une touche activee d'un clavier. - Google Patents

Abstract

Le clavier est constitué d'une grille de touches individuelles associées, chacune, à un capteur de force dont la résistance électrique diminue proportionnellement à une force appliquée à sa surface. Pour identifier une touche activiée, on injecte des signaux d'identification sur les lignes et à partir des signaux recueillis sur les bornes, on identifie la ligne recherchée. La colonne recherchée est déterminée de manière analogue en injectant des signaux d'identification dans les colonnes.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  PROCEDE D'IDENTIFICATION D'UNE TOUCHE ACTIVEE D'UN CLAVIER
La présente invention concerne un procédé d'identification   d'une   touche activée d'un clavier constitué d'une grille de m lignes et n colonnes de touches individuelles associées chacune à un capteur de force dont la résistance électrique diminue proportionnellement à une force appliquée à sa surface, dans lequel les m x n capteurs sont disposés en sandwich entre une plaque rigide de support et une plaque semi-rigide de protection portant les marques d'identification des touches. 



   Les capteurs de force mentionnés ci-dessus ont été proposés par le brevet US 4,314, 228 et sont maintenant connus sous la marque déposée FSR qui est l'abréviation de "Force Sensing Resistor". Les FSR sont constitués de deux pellicules de polymère. Un réseau conducteur est déposé sur l'une des pellicules sous forme de deux peignes d'électrodes en disposition interdigitale. L'autre pellicule, qui est un polymère semi-conducteur, est déposée sur le réseau conducteur. Les deux pellicules sont scellées l'une à l'autre de façon à ce que les peignes d'électrodes effleurent la couche semi-conductrice. Lorsqu'aucune force n'est appliquée à un tel FSR, la résistance entre les bornes des peignes d'électrodes est très élevée, généralement de l'ordre de plusieurs mégaohms.

   Par contre, lorsque le FSR est soumis à une force perpendiculairement à sa surface, la résistance diminue approximativement de façon exponentielle. Cette propriété peut être mise à profit dans de nombreuses applications de détection et de mesure. Plus particulièrement, en raison de leur grande sensibilité, les FSR peuvent être utilisés comme un détecteur de contact et, à ce titre, il a déjà été proposé de les utiliser comme touche de manoeuvre d'un clavier digital de commande. Jusqu'à présent, ces touches étaient généralement constituées par des contacteurs électromécaniques à membrane, comme, par exemple, dans les calculatrices de poche.

   Etant donné que ces contacteurs 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 sont relativement vulnérables, il existe actuellement un très grand intérêt pour des claviers de commande pouvant fonctionner et être manoeuvrés à travers une plaque de protection semi-rigide, tel que de l'acier, du verre, de l'aluminium, du plastique, du résopal... etc., dans le but notamment de parer à la possibilité d'un acte de vandalisme ou de mettre le clavier à l'abri d'un mauvais traitement. 



   Les capteurs FSR permettent, en principe, la réalisation de tels claviers, étant donné que leur grande sensibilité leur permet de réagir à une pression locale appliquée à travers une plaque de protection. 



  Malheureusement, des claviers avec des touches du type FSR sont restés au stade du projet, car des problèmes d'identification des touches ont formé un obstacle à leur fabrication industrielle. En effet, en utilisant un clavier comprenant une grille ou matrice de capteurs FSR formant les touches de clavier, il suffirait, pour connaître la touche actionnée par un doigt ou un stylet, de déterminer celui de tous les capteurs dont la résistance est la plus faible. Il faut donc appliquer successivement un signal électrique à chaque touche et sélectionner, à la sortie, le signal, par exemple avec la plus grande amplitude, qui devrait, en principe, correspondre à la touche activée.

   A cet effet on sélectionne simplement le signal dont l'amplitude dépasse un seuil prédéterminé et qui, de ce fait, devrait correspondre au capteur avec la plus faible résistance électrique. 



   Malheureusement, en procédant de cette manière, on n'est pas du tout certain d'avoir localisé, sans ambiguïté, le capteur correspondant au lieu géométrique de la pression locale la plus faible. Il y a plusieurs raisons à cette incertitude. Lorsqu'une force normale est appliquée à la surface de la plaque semi-rigide de protection, celle-ci est distribuée sur la grille de capteurs FSR. En raison de la déflection locale de la plaque semi-rigide et mécaniquement anisotrope, la pression est localement plus 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 élevée au lieu géométrique de l'application de la force, pour décroître ensuite à mesure qu'on s'éloigne de ce lieu.

   Cette répartition de la pression sur la grille de capteur est en outre influencée par une couche d'une matière compressible généralement insérée entre la grille et la plaque de protection qui, elle aussi, est anisotrope et, par conséquent diffuse la pression de manière irrégulière. 



  Par conséquent, ce n'est pas seulement le capteur correspondant au lieu géométrique de l'application de la pression qui est activée, mais également les capteurs avoisinants suivant leur éloignement de ce lieu. 



  Une seconde raison est que tous les capteurs FSR n'ont pas des propriétés et caractéristiques intrinsèques absolument identiques. Le cumul de ces deux causes rend difficile une identification de la touche correcte en cas de scrutation ponctuelle de toutes les touches comme expliquées ci-dessus. 



  Le but de la présente invention est de prévoir un édé didentification e nouveau procédé d'identification d'une touche activée qui est à la fois plus précis et plus rapide. 



  Pour atteindre cet objectif, le procédé proposé par la présente invention est caractérisé en ce que l'on injecte simultanément sur les m bornes des m lignes de capteurs m signaux électriques différents et dissociables entre eux, en ce que l'on recueille sur les bornes des n colonnes les m signaux, en ce que l'on détermine parmi les m signaux le signal i dont le degré de déformation dépasse un seuil prédéterminé et qui correspond à la ligne i dans laquelle se trouve le capteur Cij le plus activé, en ce que l'on injecte simultanément sur les n bornes des n colonnes de capteurs n signaux électriques différents et dissociables entre eux, en ce que l'on recueille sur les bornes des im lignes les n signaux,

   en ce que l'on détermine parmi les n signaux le signal j dont le degré de déformation dépasse un seuil prédéterminé et qui correspond à la colonne j dans laquelle se trouve le capteur Cij le plus activé. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



   A titre de confirmation du résultat d'identification, il est possible de répéter, au moins une fois, toutes les opérations de détermination de la touche   Cij.   



   Les déformations détectées sur les signaux lors du passage par les capteurs peuvent être la modification de leur amplitude suite au changement de résistance électrique des capteurs. Il est toutefois également possible de détecter d'autres modifications tel que le déphasage ou la fréquence, lorsque les capteurs sont intégrés dans un circuit oscillateur. 



   D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode d'exécution avantageux, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre schématiquement une coupe verticale à travers un clavier dont les touches sont constituées par des capteurs FSR ; la figure 2 montre schématiquement une grille comprenant 4 lignes et 4 colonnes de capteurs ; la figure 3 montre schématiquement les signaux d'identification destinés à être injectés sur les lignes et les colonnes de la grille de la figure 2 ;

   la figure 4 représente schématiquement le signal détecté sur les colonnes lorsque les signaux d'identification sont injectés sur les lignes de la grille et la figure 5 montre schématiquement le signal détecté sur les lignes de la grille lorsque les signaux d'identification sont injectés sur les colonnes de la grille. 



   Le clavier représenté en coupe sur la figure 1 comporte un certain nombre de capteurs 10 du type FSR placés en sandwich entre une plaque rigide de support 12 et une plaque semi-rigide de protection 14. Une couche 16 d'un matériau compressible est généralement disposée entre les 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 capteurs 10 et la plaque de protection 14. De même, une couche 18 de matériau compressible peut être disposée entre les capteurs 10 et la plaque de support 12. 



   La figure 2 montre schématiquement un réseau de 16 capteurs 10 pour un clavier de commande selon la figure 1. 



  Ces 16 capteurs sont disposés suivant une grille ou matrice de 4 lignes 1,2, 3,4 et 4 colonnes A,   B,   C, D. 



   On va maintenant décrire le procédé d'identification de celui des 16 capteurs FSR qui est activé par une pression ponctuelle localisée. La première phase consiste, par exemple, à localiser d'abord sur laquelle des 4 lignes de la grille de la figure 2 le capteur activé a le plus de probabilité de se trouver. A cet effet, on injecte sur chacune des 4 lignes 1 à 4 des signaux électriques d'identification. Il faut donc 4 signaux qui sont représentés sur la figure 3 et qui sont numérotés 1 à 4. 



  Comme le montre cette figure, il s'agit de simples signaux avec une période T, identiques dans leur configuration, mais déphasés un quart de période les uns par rapport aux autres. Ces signaux sont ensuite recueillis aux 4 bornes des colonnes A, B, C, D qui, pour les besoins de la cause peuvent être connectées entre elles. 



   La figure 4 représente un exemple d'un signal détecté sur les bornes A, B, C, D, ce signal représentant la somme pondérée des signaux 1,2, 3,4. Suivant la nature des capteurs FSR du clavier et suivant l'amplitude des signaux d'identification de la figure 3 on détermine un seuil S d'amplitude qui sera probablement dépassé par un signal d'identification après le passage de celui-ci à travers un capteur activé. Dans l'exemple de la figure 4 seule la portion correspondant au signal 3 dépasse ce seuil S. Etant donné que cette portion est issue du signal injecté dans la ligne 3 il faut en conclure que c'est dans la 3e ligne que se trouve le capteur FSR le plus activé. 



   La seconde phase consiste à déterminer la colonne dans laquelle se trouve le capteur le plus activé. A cet effet 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 on procède d'une manière analogue à la détermination de la ligne telle que décrite ci-dessus. On injecte donc dans les 4 colonnes A, B, C, D 4 signaux d'identification qui peuvent être des signaux de la figure 3 utilisés précédemment. On recueille ensuite ces signaux sur les lignes 1,2, 3,4 dont les bornes peuvent être connectées entre elles pour les besoins de la cause. En supposant que l'on recueille sur les 4 lignes le signal représenté sur la figure 5 on sélectionne la portion dépassant le seuil d'amplitude S. En l'occurrence il s'agit du signal injecté dans la colonne B, ce qui signifie que le capteur le plus activé se trouve dans la colonne B de la grille. 



   Ces deux phases d'identification sont nécessaires et suffisantes pour déterminer, sans ambiguïté, lequel des capteurs de la grille de la figure 2 est activé étant donné que l'on connaît la ligne et la colonne du capteur recherché, en l'occurence, dans l'exemple représenté la ligne No 3 et la colonne B. 



   Le mode d'identification des touches proposé par la présente invention a, outre la précision, l'avantage d'être plus rapide qu'une scrutation ponctuelle de chacun des capteurs. En effet, en supposant que l'on ait un clavier avec une grille de m lignes et de n colonnes de capteurs, il suffit d'analyser m + n capteurs pour localiser le capteur le plus activé alors qu'une scrutation ponctuelle nécessite l'analyse de m x n signaux. 



   Pour être tout à fait certain du résultat de l'identification on peut répéter le procédé d'identification à titre de confirmation. 



   Au lieu de balayer toutes les lignes et toutes les colonnes en une fois, il est possible, suivant la grandeur du clavier de définir des groupes par ex.   m/, m/g...   etc. de lignes et   n/,     n/g...   etc. de colonnes et d'explorer successivement ces groupes pour identifier la touche activée.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé d'identifcation d'une touche activée d'un clavier constitué d'une grille de m lignes et n colonnes de touches individuelles associées, chacune, à un capteur de force dont la résistance électrique diminue proportionnellement à une force appliquée à sa surface, dans lequel les m x n capteurs sont disposés en sandwich entre une plaque rigide de support et une plaque semirigide de protection portant les marques d'identification des touches, caractérisé en ce que l'on injecte simultanément sur les m bornes des m lignes du capteur m signaux électriques différents et dissociables entre eux, en ce que l'on recueille sur les bornes des n colonnes les m signaux,

   en ce que l'on détermine parmi les m signaux le signal i dont le degré de déformation dépasse un seuil prédéterminé et qui correspond à la ligne i dans laquelle se trouve le capteur Cij le plus activé, en ce que l'on injecte simultanément sur les n bornes des n colonnes de capteurs n signaux électriques différents et dissociables entre eux, en ce que l'on recueille sur les bornes des m lignes les n signaux, en ce que l'on détermine parmi les n signaux le signal j dont le degré de déformation dépasse un seuil prédéterminé et qui correspond à la colonne j dans laquelle se trouve le capteur Cij le plus activé.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on répète, au moins une fois, toutes les opérations de détermination de la touche Cij à titre de confirmation de l'identification.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination des signaux i et j comporte la détermination du signal dont l'amplitude dépasse un seuil prédéterminé.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bornes des colonnes sont reliées entre elles et les bornes des lignes sont reliées entre elles pour recueillir les signaux d'identification.