DE2110110A1

DE2110110A1 - Electronic handwriting device

Info

Publication number: DE2110110A1
Application number: DE19712110110
Authority: DE
Inventors: Sven G. Carlsbad; Houghen Tor Oceanside; Calif. Lundqvist (V.St.A.)
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1970-03-13
Filing date: 1971-03-03
Publication date: 1971-09-23

Description

Elektronisches Handschreibgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Handschreibgerät mit einer eine Widerstands schicht aufweisenden Schreibplatte, einem Signalgenerator, dessen Ausgangssignale abwechselnd in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen einander gegenüberliegenden Rändern der Widerstandsschicht zugeführt werden, einer kapazitiven Sonde zum Abtasten der durch das Anlegen der Signale in der Widerstands schicht erzeugten Potentiale und einer an die kapazitiven Sonde angeschlossenen Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Ausgangasignalen, die für die Stellung der Sonde auf der Schreibplatte charakteristisch sind. Electronic hand-held writing instrument The invention relates to a Electronic hand-held writing instrument with a layer having a resistance Writing board, a signal generator, whose output signals alternate in two perpendicular directions of the opposite edges of the Resistive layer are fed to a capacitive probe for scanning the through the application of the signals in the resistance layer generated potentials and one Circuitry connected to the capacitive probe for generating output signals, which are characteristic of the position of the probe on the writing surface.

Für elektronische Handschreibgeräte geeignete elektrische Stellungsgeber weisen normalerweise eine Widerstandsschicht auf, mit deren Rändern leitende Streifen verbunden sind, von denen die an einander gegenüberliegenden Rändern angeordneten, parallelen Streifen jewejis ein susammengehörendes Paar bilden. Den beiden Paaren paralleler Streifen werden zwei Signale verschiedener Frequenz zugeführt. Wenn über die Widerstandsschicht eine mit der Widerstandsschicht kapazitiv gekoppelte Sonde hinweggeführt wird, wird ihre Stellung durch die Amplitude der beiden Signal. bestimmt, die die Sonde aufnimmt. Wenn es erwünscht ist nur eine einzige Frequenz zu benutzen, können die beiden Koordinaten unter Verwendung eines im Zeitmultiplex arbeitenden Empfangs systems nacheinander gemessen werden. Ein Nachteil dieser bekannten Systeme besteht darin, daß die zueinander parallelen, leitenden Streifen, die erforderlich sind, um den Potentialgradienten für eine Richtung zu erzeugen, das elektrische Feld für die andere Richtung verzerren, und zwar insbesondere in den den Rändern der Widerstandsschicht nahen Bereichen.Electric position transmitter suitable for electronic hand-held writing instruments usually have a resistive layer with conductive strips on the edges are connected, of which the arranged on opposite edges, parallel strips each form a pair that belongs together. The two couples parallel strips are fed to two signals of different frequencies. If over the resistive layer is a probe capacitively coupled to the resistive layer is carried away, its position is determined by the amplitude of the two signals. certainly, which the probe picks up. If it is desired to only use a single frequency, can divide the two coordinates using a time division multiplex Receiving systems can be measured one after the other. A disadvantage of these known systems is that the mutually parallel conductive strips that are required are to generate the potential gradient for one direction, the electrical Distort the field for the other direction, especially in the margins areas close to the resistive layer.

Es wurde deshalb schon versucht, Widerstandsstreifen zu verwenden, Jedoch haben Widerstandsstreifen den Nachteil, daß sie die Auflösung und das Signal-Rausch-Verhältnis des Syetems vermindern.It has therefore already been tried to use resistance strips, However, resistive strips have the disadvantage that they improve resolution and signal-to-noise ratio of the system diminish.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Handschreibgerät zu schaffen, bei dem die durch die leitenden Streifen verursachten Verzerrungen nicht vorhanden sind Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch elrt, daß das Handschreibgerät eine Schaltanordnung zum abwechselnden Ankoppeln des Signalgenerators an die Widerstandesohioht aufweist.The invention is based on the object of an electronic hand-held writing instrument to create the distortion caused by the conductive strips are not available This object is elrt according to the invention that the Hand-held writing instrument a switching arrangement for alternating coupling of the signal generator to the resistance resistor.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schaltanordnung eine Anzahl von Dioden auf, die in vernünftig dichten Abständen mit den Rändern der Widerstandsschicht verbunden sind, welche die Schreibfläche des elektronischen Handschreibgerätes nach der Erfindung bildet. Diese Dioden sind so gepolt, daß sie für jede der beiden senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen oder Koordinaten in der gleichen Richtung leiten. Im Betrieb werden den Dioden für die X-Koordinaten entgegengesetzt gepolte Impulse zugeführt. Einer dieser Impulse legt einen Rand der Widerstandsschicht an ein Bezugspotential, insbesondere an Masse an, wogegen der andere Impuls, der eine festgelegte Spannung bildet, über der Widerstandsschicht ein Potentialfeld erzeugt Während dieser Zeit bleibt die Y-Eoordinate von der Widerstandsschicht entkoppelt. Gleicha ige Impulse werden an die Dioden für die -Koordinate eingelegt, während die Dioden der X-Koordinate die Schaltungsanordnurigen für diese X-Koordinate von der Widerstandsschicht entkoppeln. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Potentialverlauf in der Richtung, in der gerade Signale angelegt sind, von den Schaltungsanordnungen für die andere Koordinate nicht gestört wird. Daher wird die Stellung einer Sonde, die mit der Widerstands schicht kapazitiv gekoppelt ist und über die Widertandsschicht bewegt wird, durch die Amplitude der die Widerstands schicht nicht erdenden Impulse bestimmt, die den Dioden der X- und Y-Koordinaten zugeführt werden und die die Sonde aufnimmt. Das kleinste von der Sonde festgestellte Potential wird das Massepotential sein, das in unmittelbarer Nähe der E^dungsdioden vorhanden ist.In a preferred embodiment of the invention, the switching arrangement a number of diodes on it, reasonably spaced apart from the edges the resistive layer, which is the writing surface of the electronic Forms hand-held writing instrument according to the invention. These diodes are polarized so that they for each of the two perpendicular directions or coordinates in head in the same direction. In operation, the diodes for the X coordinates pulses of opposite polarity supplied. One of these impulses creates an edge the resistance layer to a reference potential, in particular to ground, whereas the other pulse, which creates a fixed voltage, across the resistive layer a potential field is generated. During this time, the Y-coordinate remains of the resistive layer decoupled. The same impulses are applied to the diodes for the coordinate, while the diodes of the X coordinate provide the circuitry for this X coordinate decouple from the resistance layer. This ensures that the Potential profile in the direction in which signals are currently being applied by the circuit arrangements is not disturbed for the other coordinate. Hence the position of a probe which is capacitively coupled to the resistance layer and via the resistance layer is moved by the amplitude of the resistance layer non-grounding pulses which are fed to the diodes of the X and Y coordinates and which the probe records. The smallest potential detected by the probe becomes the ground potential be, which is in the immediate vicinity of the E ^ making diodes.

Bei einer Bewegung in Richtung auf die Dioden an dem gegenüberliegenden Rand der Widerstandsschicht nimmt das von der Sonde aufgenommene Potential fortlaufend zu, bis es im wesentlichen der Amplitude des Impulses gleich ist, das den gegenüberliegenden Dioden zugeführt wird.When moving towards the diodes on the opposite edge the resistance layer continuously decreases the potential picked up by the probe until it is substantially equal to the amplitude of the pulse that is opposite to that Diodes is fed.

Es ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein sehr wirtschaftliches elektronisches Handschreibgerät geschaffen wird, das ein hohes Maß an Linearität und eine sehr hohe Auflösung aufweist, die nur durch das Signal-Rausch-Verhältnis des Systems und das verwendete Darstellungsgerät begrenzt ist.It can be seen that by the invention a very economical Electronic hand-held writing instrument is created that has a high degree of linearity and has a very high resolution, which is only due to the signal-to-noise ratio of the system and the display device used is limited.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen Fig. 1 das Blockschaltbild eines elektronischen Handschreibgerätes nach der Erfindung, Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der Diodenanschlüsse an die Widerstandsschicht des Handschreibgerätes nach Fig. 1, Fig. 3 eine Darstellung der in der Schreibplatte des Handachreibgerätes nach Fig. 1 erzeugten Äqui-Potentiallinien, Fig. 4 eine Darstellung der Randverzerrungen der Äquipotentiallinien auf der Schreibplatte des Handschreibgerätes nach Fig. 1, Fig. 5 ein Schaltbild der Sonde des Handschreibgerätes nach Fig. 1, Fig. 6 das Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer solchen Sonde, Fig. 7 das Blockschaltbild des Impulsgenerators des Handschreibgerätes nach Fig. 1, Fig. 8 ein Diagramm der von dem Impulsgenerator nach Fig. 7 erzeugten Impulse, Fig. 9 ein Schaltbild der Treiberstufen des Handschreibgerätes nach Fig. 1, Fig. 10 ein Diagramm der an der Schreibplatte des Handschreibgerätes nach Fig. 1 erzeugten Potentiale und Fig. 11 das Schaltbild von weiteren Bauteilen des Handschreibgerätes nach Fig. 1.Further details and embodiments of the invention are as follows Description and the drawing, in which an embodiment of the invention is shown. The features to be taken from the description and the drawing can in other embodiments of the invention individually or in groups can be used in any combination. 1 shows the block diagram of an electronic hand-held writing instrument according to the invention, FIG. 2 is a schematic Circuit diagram of the diode connections to the resistance layer of the hand-held writing instrument according to Fig. 1, Fig. 3 is a representation of the in the writing plate of the hand-held writing instrument according to Fig. 1 generated equi-potential lines, 4 shows an illustration the edge distortions of the equipotential lines on the writing surface of the hand-held writing instrument according to Fig. 1, Fig. 5 is a circuit diagram of the probe of the hand-held writing instrument according to Fig. 1, 6 shows the circuit diagram of a further embodiment of such a probe, FIG. 7 the block diagram of the pulse generator of the hand-held writing instrument according to Fig. 1, Fig. 8 shows a diagram of the pulses generated by the pulse generator according to FIG. 7, FIG a circuit diagram of the driver stages of the hand-held writing instrument according to FIG. 1, FIG Diagram of the potentials generated on the writing plate of the hand-held writing instrument according to FIG. 1 and FIG. 11 shows the circuit diagram of further components of the hand-held writing instrument according to FIG. 1.

Wie aus dem Blockschaltbild nach Fig. 1 ersichtlich, umfaßt das als Ausführungsbeispiel dargestellte Handschreibgerät nach der Erfindung als Signalgenerator einen Impulsgenerator 10 der auf einer Leitung 11 X-Impulse und auf einer Leitung 12 Y-Impulse erzeugt, die beide ineinander verschachtelt sind. Auf einer Leitung 13 erscheinen beide Impulse gemeinsam. Die X-Impulse auf Leitung 11 werden einem X-Treiber 14 zugeführt und außerdem zum Steuern eines X-Detektors 16 benutzt. In gleicher Weise werden die Y-Impulse auf Leitung 12 einem Y-Treiber 18 zugeführt und außerdem zur Steuerung eines Y-Detektors 20 benutzt. Die gesteuerten X- und Y-Detektoren 16 bzw. 20 verarbeiten ihnen zugeführte Signale nur während der Zeit, während der ihnen X- bzw. Impulse zugeführt werden. Der X-Treiber 14 ist über Leitungen 23 und 24 mit den in der Zeichnung linken und rechten Rändern an der Schreibplatte 22 verbunden. Entsprechend ist der Y-Ureiber 18 über eine Leitung 25 mit dem in der Zeichnung oberen Rand und über eine Leitung 26 mit dem in der Zeichnung unteren Rand dieser Schreibplatte verbunden. Eine Sonde 28 wird dazu benutzt, in noch näher zu erläuternder Weise die relative Amplitude der X- und Impulse an einer beliebigen Stelle der Schreibplatte 22 festzustellen. Das Ausgangssignal der Sonde 28 wird von einem Verstärker 30 verstärkt und dann parallel den X- und X-Detektoren 16 bzw. 20 zugeführt. Die Ausgangssignale des X-Detektors 16 und des Y-Detektors 20 werden Jeweils durch ein Filter 32 bzw. 34 geleitet und stehen dann an den Ausgängen diese Filter auf Ausgangsleitungen 36 bzw. 38 als X- und Y-Ablenkungssignale zur Verfügung.As can be seen from the block diagram of FIG. 1, this includes Embodiment shown hand writing instrument according to the invention as a signal generator a pulse generator 10 on a line 11 X pulses and on a line 12 Y-pulses are generated, both of which are intertwined are nested. on a line 13 both pulses appear together. The X pulses on line 11 are fed to an X driver 14 and also to control an X detector 16 used. In the same way, the Y pulses on line 12 are sent to a Y driver 18 and also used to control a Y-detector 20. The controlled X and Y detectors 16 and 20 process signals fed to them only during the time during which they are supplied with X or pulses. The X driver 14 is via lines 23 and 24 with the left and right edges in the drawing the writing plate 22 connected. The Y-driver 18 is correspondingly via a line 25 with the upper edge in the drawing and via a line 26 with that in the Drawing connected to the lower edge of this writing board. A probe 28 is used to in a manner to be explained in more detail, the relative amplitude of the X and pulses any point on the writing plate 22 to be determined. The output signal of the Probe 28 is amplified by amplifier 30 and then the X and X detectors in parallel 16 or 20 supplied. The output signals of the X-detector 16 and the Y-detector 20 are each passed through a filter 32 or 34 and are then available at the outputs these filters on output lines 36 and 38, respectively, as X and Y deflection signals Disposal.

Wie aus Fig. 2 näher ersichtlich, umfaßt die Schreibplatte 22 eine dielektrische Schicht 40, die einen ebenen Träger fiir eine Widerstandsschicht 41 bildet. Die dielektrische Schicht 40 kann aus einer Glasscheibe oder einem anderen dielektrischen Werkstoff bestehen. Die Widerstandsschicht 41 kann aus einem auf das Glas aufgebrachten Überzug aus Zinnoxid oder einem Material bestehen, wie auf dem unter der Bezeichnung '%esa" von der Pittsburgh Plate Glass Co. vertriebenen Glas aufgebracht ist, das mit einer durchsichtigen leitenden Schicht versehen ist.As can be seen in more detail from Fig. 2, the writing plate 22 comprises a dielectric layer 40, which is a flat support for a resistive layer 41 forms. The dielectric layer 40 may be one sheet of glass or another dielectric Material. The resistive layer 41 can be made of one applied to the glass Coating consist of tin oxide or a material, as on the one under the designation '% esa "is applied to glass sold by Pittsburgh Plate Glass Co., the is provided with a transparent conductive layer.

Stattdessen kann auch aufgesprühtes Gold oder ein anderes Metall zur Herstellung der N(iderstandsschicht 41 verwendet werden. Für diese Widerstandsschicht ißt ein Flächenwiderstand von 10 bis 100 Ohm geeignet. Die von dem X-Tröiber 18 kommende Leitung 25 ist mit einer Y-Eingangsklemme 42 verbunden, die ihrerseits über eine Anzahl Dioden 44 parallel mit über den oberen Rand der Widerstandsschicht 41 gleichmäßig verteilten Stellen verbunden ist.Instead, gold or other metal can also be used Fabrication of the N (resistance layer 41 can be used. For this resistance layer a sheet resistance of 10 to 100 ohms is suitable. The ones from the X-Tröiber 18 Incoming line 25 is connected to a Y input terminal 42, which in turn through a number of diodes 44 in parallel with over the top of the resistive layer 41 evenly spaced places is connected.

Die Dioden 44 sind in einer solchen Richtung gepolt, daß sie einen Zufluß von Strom zur Widerstands schicht 41 zulassen, und an Stellen der Widerstands schicht angeschlossen, die dicht genug benachbart sind, um eine Verzerrung der Linearität am Rand genügend klein zu halten. Die vom Y-reiber 18 kommende Leitung 26 ist mit einer Y'-Rückführklemme 45 verbunden, die ihrerseits über eine Anzahl Dioden 46 parallel mit gleichförmig verteilten Stellen am unteren Rand der Widewstandsschicht 41 verbunden sind. Diese Dioden sind so gepolt, daß sie einen Stromfluß in Richtung auf die Y-Rückfuhrklemme 45 ermöglichen. Die Anzahl der Dioden 46 am unteren Rand der Schreibplatte 22 kann gleich der Anzahl der Dioden 44 am oberen Rande sein1 ;jedoch ist die Gleichheit der Anzahl der Dioden für die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Handschre2bgerätes nicht wesentlich. Je mehr Dioden 44 und 46 längs der Ränder der Widerstandsschicht 41 angeordnet sind, um so kleiner sind die Verzerrungen der zwischen den Dioden erzeugten Äquipotentiallinien. In gleicher Weise ist die Ausgangsleitung des X-Treibers 14 mit einer X-Eingangsklemme 48 verbunden, die ihrerseits über eine Anzahl Dioden 50 parallel mit Stellen am linken Rand der Widerstandsschicht 41 verbunden ist, wie es die Zeichnung zeigt.The diodes 44 are polarized in such a direction that they have a Allow the flow of current to the resistance layer 41, and in places of the resistance layer that are closely enough adjacent to distort the linearity to be kept small enough at the edge. The line 26 coming from the Y-driver 18 is with connected to a Y 'feedback terminal 45, which in turn via a number of diodes 46 parallel with uniformly distributed points at the lower edge of the resistance layer 41 are connected. These diodes are polarized so that they allow current to flow in the direction of on the Y return terminal 45. The number of diodes 46 at the bottom of the writing plate 22 can be equal to the number of diodes 44 on the upper edge1 ; However, the equality of the number of diodes for the operation of the invention Hand-held writing device is not essential. The more diodes 44 and 46 along the edges of the Resistance layer 41 are arranged, the smaller the Distortions of the equipotential lines generated between the diodes. In the same way is the Output line of the X driver 14 connected to an X input terminal 48, which in turn via a number of diodes 50 in parallel with points on the left edge of the resistance layer 41 is connected, as the drawing shows.

Die Leitung 24 des X-Treibers 14 ist mit einer X'-Rückführklemme 51 verbunden, die ihrerseits über eine Anzahl Dioden 52 mit gleichförmig verteilten Stellen am rechten Rand der Widerstandsschicht 41 verbunden ist. Die Dioden 50 und 52 sind in einer solchen Richtung gepolt, daß ein Stromfluß von der X-Eingangsklemme 48 durch die Widerstandsschicht 41 zur X'-Rückführklemme 51 möglich ist.The line 24 of the X driver 14 is connected to an X 'feedback terminal 51 connected, which in turn distributed over a number of diodes 52 with uniformly Places on the right edge of the resistance layer 41 is connected. The diodes 50 and 52 are polarized in such a direction that current can flow from the X input terminal 48 through the resistive layer 41 to the X 'feedback terminal 51 is possible.

Die heutige Technik bietet eine Anzahl Möglichkeiten zur Herstellung von Dioden llnmittelbar auf einem ebenen Träger, wie beispielsweise der ebenen Oberflächen der dielektrischen Schicht 40.Today's technology offers a number of manufacturing options of diodes directly on a flat support, such as flat surfaces of the dielectric layer 40.

Fig. 3 veranschaulicht die Schreibplatte 22, an die mittels einer an die X-Eingangsklemme 48 und die X'-Rückführklemme 51 angeschlossenen Batterie 52 eine Gleichspannung angelegt ist. Auf diese Weise entstehen in der Widerstandsschicht Spannungsgradienten, die durch die Linien 54 angedeutet sind. Das Potential nimmt längs der Widerstands schicht 41 von der X-Eingangsklemme 48 zur X§-Rückfuhrklemme 51 gleichförmig ab, so daß die Aquipotentiallinien 55 gleichförmig verteilt sind und zu den Gradientenlinien 54 orthogonal verlaufen, wenn man von dem in Fig. 4 veranschaulichten Randeffekt absieht. Wegen des endlichen Abstandes zwischen den Dioden 50 längs des linken Randes der Widerstandsschicht 41 fächern die Gradientenlinien aus, bevor sie einen gleichförmigen Abstand haben, so daß die Äquipotentiallinien 56 in diesem Bereich gewellt sein müssen, damit sie auf den Gradientenlinien senkrecht stehen. Aufgrund dieser Tatsache beginnt die nutzbare Fläche der Schreibplatte 22 in einem Abstand von den Anschlußstellen der Dioden 50, der etwa dem Abstand zwischen diesen Anschlußstellen gleich ist.Fig. 3 illustrates the writing plate 22 to which by means of a battery connected to the X input terminal 48 and the X 'feedback terminal 51 52 a DC voltage is applied. In this way arise in the resistive layer Stress gradients, which are indicated by the lines 54. The potential takes along the resistance layer 41 from the X input terminal 48 to the X§ return terminal 51 uniformly so that the equipotential lines 55 are uniformly distributed and run orthogonally to the gradient lines 54, if one looks from the one shown in FIG illustrated edge effect. Because of the finite distance between the Diodes 50 along the left edge of the resistance layer 41 fan out the gradient lines off before making a uniform Have a distance so that the Equipotential lines 56 must be wavy in this area so that they are on the Gradient lines are vertical. Because of this fact, the usable begins Surface of the writing plate 22 at a distance from the connection points of the diodes 50, which is approximately equal to the distance between these connection points.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, weist die Sonde 28 eine leitende Kugel 60 auf 1 die in solcher Weise in ein Dielektrikum 61 eingebettet ist, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Kugel 60 und der Oberfläche des Dielektrikums 61 für alle im Gebrauch vorkommenden Kippwinkel der Sonde 28 konstant bleibt. Die leitende Kugel 60 ist mit dem Gattanschluß eines Feldeffekttransistors 62 verbunden, dessen Kollektor über einen Schalter 68 mit einer Quelle eines Potentials B+ verbunden ist. Der Schalter 62 kann von Hand betätigbar oder stattdessen auch so ausgebildet sein, daß er schließt, wenn auf die Sonde 28 ein Druck ausgeübt wird.As can be seen from Fig. 5, the probe 28 has a conductive sphere 60 on 1 which is embedded in a dielectric 61 in such a way that the distance between the surface of the ball 60 and the surface of the dielectric 61 for all tilt angles of the probe 28 occurring during use remain constant. The senior Ball 60 is connected to the gate terminal of a field effect transistor 62, the Collector connected via a switch 68 to a source of a potential B + is. The switch 62 can be actuated by hand or, instead, it can also be designed in this way be that it closes when pressure is applied to the probe 28.

Der Emitter des Transistors 62 liefert ein Ausgangssignal, das an einer Klemme 64 zur Verfügung steht, und ist außerdem über einen Widerstand 65 mit Masse verbunden, die an einer Klemme 66 anliegt.The emitter of transistor 62 provides an output signal to a terminal 64 is available, and is also via a resistor 65 with Ground connected, which is applied to a terminal 66.

Fig. 6 zeigt eine alternative Schaltungsanordnung für die Sonde 28, die zur Verminderung elektrostatischen Rauschens mit einem Eingangsfilter 67 versehen ist. In diesem Fall ist ein Kondensator 28 zwischen die leitende Kugel 60 und den Gattanschluß des Transistors 62 eingeschaltet. Das Eingangsfilter 67 umfaßt in Serie geschaltete Widerstände 70 und 71, die von der leitenden Kugel 60 zum Kollektor des Transistors 62 führen, und einen Kondensator 72, der die Stelle zwischen den beiden Widerständen 70 und 71 mit dem Emitter des Transistors 62 verbindet. In diesem Fall ist ein Widerstand 74 zwischen den Kollektor des Transistors 62 und die Quelle des Potentials B+ gescilaltet. Im Betrieb dämpft das Eingangsfilter 67 hohe Frequenzen, so daß der leitenden Kugel 60 zugeführte hohe Frequenzen nur an die Gattelektrode des Transistors 62 gelangen und in der gleichen Weise verstärkt werden wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5. Niedere Frequenzen werden jedoch sowohl der Gattelektrode als auch der Kollektorelektrode des Transistors 62 zugeführt, so daß sie auf den Ausgangs strom keine Wirkung haben.Fig. 6 shows an alternative circuit arrangement for the probe 28, which are provided with an input filter 67 to reduce electrostatic noise is. In this case, a capacitor 28 is between the conductive ball 60 and the Gate terminal of transistor 62 turned on. The input filter 67 comprises in series switched resistors 70 and 71 leading from the conductive ball 60 to the collector of transistor 62 lead, and a capacitor 72, the the spot connects between the two resistors 70 and 71 to the emitter of transistor 62. In this case a resistor 74 is between the collector of transistor 62 and the source of the potential B + is connected. The input filter 67 attenuates during operation high frequencies so that high frequencies applied to the conductive ball 60 only reach the gate electrode of transistor 62 and amplified in the same way are as in the embodiment of FIG. 5. However, lower frequencies are fed to both the gate electrode and the collector electrode of transistor 62, so that they have no effect on the output current.

Der in Fig. 7 naher dargestellte Impulsgenerator 10 enthält einen astabilen oder fteilauf enden Multivibrator 78, dessen Ausgangssignal einem bistabilen Multivibrator oder Flipflop 80 und außerdem NOR-Gliedern 81 und 82 zugeführt wird. Außerdem ist ein Ausgang des Flipflop 80 mit dem zweiten Eingang des einen NOR-Gliedes 81 und der andere Ausgang mit dem zweiten Eingang des anderen NOR-Gliedes 82 verbunden. Endlich steht das Ausgangs signal des freilaufenden Multivibrators 78 auf der Leitung 30 zur Verwendung als Klemmsignal bei der in Fig. 11 im einzelnen dargestellten Schaltungsanordnung zur Verfügung.The pulse generator 10 shown in more detail in Fig. 7 includes a astable or fteilauf ending multivibrator 78, the output signal of which is a bistable Multivibrator or flip-flop 80 and also NOR gates 81 and 82 is supplied. In addition, an output of the flip-flop 80 is connected to the second input of a NOR gate 81 and the other output is connected to the second input of the other NOR gate 82. Finally, the output signal of the free-running multivibrator 78 is on the line 30 for use as a clamping signal in the illustrated in Fig. 11 in detail Circuit arrangement available.

Der Multivibrator 86 erzeugt eine Reihe von Impulsen 86, die in dem Diagramm nach Fig. 8 wiedergegeben sind. Wenn das Ausgangssignal des Flipflop 80 auf dem gleichen Informationspegel ist wie diese Impulse, erscheint am Ausgang des NOR-Gliedes 81 ein Impuls. Diese Impulse werden als X-Signal definiert und an die X-Koordinaten angelegt.The multivibrator 86 generates a series of pulses 86 which are in the Diagram according to Fig. 8 are reproduced. When the output of the flip-flop 80 is at the same information level as these pulses, appears at the output of the NOR gate 81 a pulse. These pulses are defined as an X signal and sent to the X coordinates created.

In gleicher Weise erscheinen Impulse am Ausgang des NOR-Gliedes 82, wenn das andere Ausgangssignal des Flipflop 80 auf dem gleichen Informationspegel ist wie die Impulse 86. Diese Impulse werden als das X-Signal definiert. Aufgrund der Arbeitsweise des Flipflop 80 erscheinen die Impulse 87 des X-Signals abwechselnd zu den Impulsen 88 des X-Signals. Die obere Grenze für die Frequenz der X- und Signale ist durch die Kapazität der Widerstandsschicht 44 bestimmt, während die untere Grenze durch die Geschwindigkeit bestimmt ist, mit der die Sonde 28 bewegt werden soll. Eine Frequenz von 10 000 Hz hat sich für die meisten Zwecke als befriedigend erwiesen.In the same way, pulses appear at the output of the NOR element 82, when the other output of the flip-flop 80 is at the same information level is like pulses 86. These pulses are defined as the X signal. Because of the operation of the flip-flop 80, the pulses 87 of the X signal appear alternately to the pulses 88 of the X signal. The upper limit for the frequency of the X and signals is determined by the capacitance of the resistive layer 44, while the lower limit is determined by the speed at which the probe 28 is to be moved. A frequency of 10,000 Hz has been found to be satisfactory for most purposes.

Dem Schaltbild der X- und Y reiber 14 und 18 nach Fig. 9 ist zu entnehmen, daß eine Eingangsklemme 90 parallel mit den Basen von Transistoren 91 und 92 verbunden ist.The circuit diagram of the X and Y drivers 14 and 18 according to FIG. 9 can be seen that an input terminal 90 is connected in parallel to the bases of transistors 91 and 92 is.

Dem Kollektor des Transistors 91 wird über einen Widerstand 93 das Potential B zugeführt. Der Emitter dieses Transistors ist unmittelbar mit Masse verbunden. Außerdem speist der Kollektor des Transistors 91 die Basis eines pnp-Transistors 94, dessen Emitter unmittelbar mit der Quelle des Potentials B+ verbunden ist und dessen Kollektor ein Ausgangs signal für den oberen Rand der Schreibplatte 22 liefert. Im Fall der X-Koordinate wird dieses Ausgangssignal der X-Eingangsklemme 48 nach Fig. 2 zugeführt. Beim Transistor 92 ist der Kollektor unmittelbar mit der Quelle des Potentials B+ verbunden, wogegen der Emitter über einen Widerstand 95 mit Masse verbunden ist und außerdem die Basis eines npn-Transistors 96 speist.The collector of the transistor 91 is via a resistor 93 the Potential B supplied. The emitter of this transistor is directly connected to ground tied together. In addition, the collector of transistor 91 feeds the base of a pnp transistor 94, the emitter of which is directly connected to the source of the potential B + and whose collector provides an output signal for the upper edge of the writing plate 22. In the case of the X coordinate, this output signal is followed by the X input terminal 48 Fig. 2 supplied. The transistor 92 has its collector directly connected to the source of the potential B +, whereas the emitter is connected to ground via a resistor 95 is connected and also the base of an npn transistor 96 feeds.

Der Emitter dieses Transistors 96 ist unmittelbar mit Lasse verbunden, wogegen der Kollektor ein Ausgangs signal für den unteren Rand der Schreibplatte 22 liefert. Im Falle der X-Soordinate ist der Kollektor des Transistors 96 unmittelbar mit der X-Rückführklemme 51 nach Fig. 2 verbunden.The emitter of this transistor 96 is directly connected to Lasse tied together, whereas the collector is an output signal for the lower edge of the writing surface 22 supplies. In the case of the X-coordinate, the collector of transistor 96 is immediate connected to the X feedback terminal 51 of FIG.

Im Betrieb werden beispielsweise die Impulse 88 des Y-Signals der Klemme 90 des Y-Treibers 18 zugeführt. Das positive Ansteigen der Impulse 88 an der Basis des Transistors 91 hat ein Ansteigen des Stromflusses durch den Widerstand 93 zur Folge, wodurch ein ins Negative gehender linpuis der Basis des Transistors 94 zugeführt wird. bin negativer Impuls vermindert das Potential an der Basis des Transistors 94, wodurch am oberen Rand der Schreibplatte 22 ein ins Positive gehender Impuls erzeugt wird.In operation, for example, the pulses 88 of the Y signal are the Terminal 90 of the Y-driver 18 is supplied. The positive rise of the pulses 88 increases the base of transistor 91 has an increase in current flow through the resistor 93 resulting in a negative going linpuis of the base of the transistor 94 is fed. bin negative impulse reduces the potential at the base of the Transistor 94, whereby at the upper edge of the writing plate 22 a going positive Impulse is generated.

Diese Impulse 98 sind in Fig. 10 dargestellt. Die Impulse 88 werden auch der Basis des Transistors 92 zugeführt.These pulses 98 are shown in FIG. The pulses are 88 also fed to the base of transistor 92.

Auch hier wirdvder Stromfluß durch den Transistor 92 erhöht, so daß das Potential am Widerstand 95 ansteigt.Here, too, the current flow through transistor 92 is increased so that the potential at resistor 95 rises.

Dieses positiv ansteigende Potential am Widerstand 95 wird der Basis des Transistors 96 zugeführt, so daß das Potential am Kollektor des Transistors 96 auf Massepotential abfällt. Dieses Verhalten ist in Fig. 10 durch die Kurve 99 veranschaulicht. Der Kollektor des Transistors 96 ist mit der Y'-Rückführklemme 45 der Schreibplatte 22 verbunden und legt damit diese Klemme im wesentlichen an Masse. Das Zusammenwirken des X-Signales 87 mit dem )C-Treiber 15 ist in jeder Hinsicht das gleiche.This positively rising potential at resistor 95 becomes the base of the transistor 96, so that the potential at the collector of the transistor 96 drops to ground potential. This behavior is shown in FIG. 10 by curve 99 illustrated. The collector of transistor 96 is to the Y 'return terminal 45 of the writing plate 22 and thus essentially applies this clamp Dimensions. The interaction of the X signal 87 with the) C driver 15 is in all respects the same.

Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Impulse 87 in den Zeiten zwischen den Impulsen 88 erscheinen.The only difference is that the pulses 87 in the times appear between pulses 88.

Fig. 11 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Verwirklichung des gesteuerten Verstärkers 30 des gesteuerten t-Detektors 16 mit zugeordnetem Filter und des gesteuerten Y-Detektors 20 mit zugeordnetem Filter 34. Im einzelnen enthält der Verstärker 30 drei Transistoren 100, 101 und 102, die so geschaltet sind, daß sie das kleine, von der Sonde 28 gelieferte Signal auf einen Pegel verstärken, der für einen Klemmvorgang geeignet ist, beispielsweise auf etwa 5 V. Der Emitter des Transistors 102 ist über einen Kondensator 104 mit der Gattelektrode eines Feldeffekttransistors 103 verbunden.11 shows a schematic circuit diagram of an implementation of the controlled amplifier 30 of the controlled t-detector 16 with an associated filter and the controlled Y-detector 20 with associated filter 34. Contains in detail the amplifier 30 has three transistors 100, 101 and 102 which are connected so that they amplify the small signal supplied by the probe 28 to a level which is suitable for a clamping process, for example to about 5 V. The emitter of the Transistor 102 is connected to the gate electrode of a field effect transistor via a capacitor 104 103 connected.

Ein ClAransistor 105 empfängt vom Impulsgenerator 110 über die Leitung 13 Impulse und arbeitet in solcher Weise, daß er in den Intervallen zwischen den Pulsen 86, die sowohl das X-Signal 87 als auch das Y-Signal 88 umfassen, den Ausgang des Kondensators 104 auf Masse festklemmt. Das Ausgangssignal des Feldeffekttransistors 103 wird einem Feldeffekttransistor 110 des gesteuerten X-Detektors 16 und einem Feldeffekttransistor 112 des gesteuerten Y-Detektors 20 zugeführt. Der Feldeffekttransistor 110 wird von dem X-Signal aufgesteuert, das über einen Transistor 114 zugeführt wird, und lädt einen Haltekondensator 115 auf die Amplitude des empfangenen Signales auf. In gleicher Weise wird der Feldeffekttrinsistor 112 von dem über einen Transistor 116 zugeführten X-Signal auf gesteuert, damit er einen Haltekondensator 117 auf die Amplitude des von der Sonde 28 empfangenen Y-Signales aufladen kann. An die Kondensatoren 115 und 117 sind als Emitterfolger geschaltete Feldeffekttransistoren 120 bzw. 121 angeschlossen, welche die an den jeweiligen Kondensatoren 115 bzw. 117 anstehenden Spannungen verfügbar machen Die Ausgangskreise der Emitterfolger-Transistoren 120 und 121 enthalten aus Widerständen und Kondensatorer bestehende Glättungsfilter 122 bzw. 123. Die X- und Y-Ablenksignale auf den Leitungen 36 und 38 können so eingestellt werden, deß sie für Darstellungsgeräte geeignet sinde Zusammenfassend ergibt sich für die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Handschreibgerätes, daß der Impuls generator 10 Impulse erzeugt, die dem Verstärker 30 zugeführt worden, sowie X-Impulse, die Jeden zweiten der dem Verstärker 30 zugeführten Impulse umfassen, und X-Impulse, dEs von den restlichen Impulsen gebildet werden. Die X- und Impulse werden einem gesteuerten X-Detektor 16 bzw. einem gesteuerten Y-Detektor 20 sowie einem X-Treiber 14 bzw. einem lt-Treiber 18 zugeführte Die X- und Y-Treiber 14 und 18 legen abwechselnd eine Seite der Schreibplatte 22 an ein Bezugspotential und führen der anderen Seite Impulse zu. Die nicht erregte Koordinate wird von den Dioden 44 und 46 bzw. 50 und 52 entkoppelt. Eine bleistiftartige Sonde 28 ist mit der Widerstands schicht 41 der Schreibplatte 22 kapazitiv gekoppelt. Das von der Sonde aufgenommene Signal wird vom Verstärker 30 verstärkt und es wird das X-Signal von dem gesteuerten X-Detektor 16 und das lt-Signal von dem gesteuerten lt-Detektor 20 festgestellt. Die entsprechenden Ausgangssignale des X-Detaktors 16 und des Y-Detektors 20 werden durch filter 32 und 34 geglättet, um auf einerAusgangsleitung 36 ein X-Ablenksignal und auf einer Aus gangsleitung 38 ein T-Ablenksignal zu bilden.A CLA transistor 105 receives from pulse generator 110 over the line 13 pulses and works in such a way that it occurs in the intervals between the Pulses 86, which include both the X signal 87 and the Y signal 88, the output of capacitor 104 clamped to ground. The output signal of the field effect transistor 103 is a field effect transistor 110 of the controlled X-detector 16 and a Field effect transistor 112 of the controlled Y-detector 20 is supplied. The field effect transistor 110 is controlled by the X signal, which is supplied via a transistor 114 and charges a holding capacitor 115 to the amplitude of the received signal on. In the same way, the field effect trinsistor 112 is separated from the transistor via a transistor 116 supplied X-signal controlled so that it has a holding capacitor 117 on the amplitude of the Y signal received by the probe 28 can charge. To the Capacitors 115 and 117 are field effect transistors connected as emitter followers 120 or 121 connected, which the capacitors 115 or 117 Make available voltages available The output circuits of the emitter follower transistors 120 and 121 contain resistors and capacitors existing Smoothing filters 122 and 123, respectively. The X and Y deflection signals on lines 36 and 38 can be set to be suitable for display devices it follows for the mode of operation of the hand-held writing instrument according to the invention that the pulse generator 10 generates pulses which have been fed to the amplifier 30, as well as X-pulses, which comprise every other one of the pulses applied to the amplifier 30, and X pulses, which are formed from the remaining pulses. The X and Impulse are a controlled X-detector 16 and a controlled Y-detector 20 as well The X and Y drivers 14 and 18 alternately place one side of the writing plate 22 at a reference potential and feed impulses to the other side. The unexcited coordinate is provided by the diodes 44 and 46 or 50 and 52 decoupled. A pencil-like probe 28 is attached to the resistor layer 41 of the writing plate 22 capacitively coupled. The one picked up by the probe Signal is amplified by amplifier 30 and it becomes the X signal of the controlled X detector 16 and the lt signal from the controlled lt detector 20 detected. The respective output signals of the X-detector 16 and the Y-detector 20 are smoothed by filters 32 and 34 to produce on output line 36 an X deflection signal and to form a T-deflection signal on an output line 38.

Claims

Patent claims

Electronic hand-held writing instrument with a resistive layer having writing plate, a signal generator whose output signals alternately in two mutually perpendicular directions on the opposite edge the resistance layer are fed to a capacitive probe for scanning the potentials generated by the application of the signals in the resistive layer and a circuit arrangement connected to the capacitive probe for generating of output signals that are characteristic of the position of the probe on the writing surface are, characterized in that a switching arrangement (14, 18, 44, 46, 50, 52) for alternating coupling of the signal generator (10) to the resistance layer (41) is present.

2 hand-held writing instrument according to claim 1, characterized in that the Switching arrangement (14, 18, 44, 46, 50, 52) a number only sliding in one direction Circuit elements (X4 4Ss 50, 52) which are connected to the resistive layer (41) and are polarized in the same direction for each of the two mutually perpendicular directions.

3. Hand writing instrument according to claims 1 and 2, characterized in that that the only one-way sliding circuit elements (44, 469 50, 52) of Diodes are formed and the diodes are equidistant from the edges of the resistive layer (41) are connected.

4. Hand writing instrument according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the switching arrangement (14, 18, 44, 46, 50, 52) is a device (92, 96) to each side of the resistive layer (41) when feeding apply the output signals of the signal generator (10) to a reference potential.

5. Hand writing instrument according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the output signals of the signal generator (10) are two alternating Pulse trains with the same pulse repetition frequency are.

6. Hand writing instrument according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the capacitive probe (28) is at one end of an elongated body a small conductive ball (60), which is supported by a dielectric layer (61) and connected to an amplifier (62) located in the body of the probe is.

7. land pen according to claim 6, characterized in that a low frequency filter is arranged between the sphere (60) and the amplifier (62) is.