DE2749076A1

DE2749076A1 - SIGNAL GENERATOR

Info

Publication number: DE2749076A1
Application number: DE19772749076
Authority: DE
Inventors: Harry W Kompanek
Original assignee: Kkf Corp
Current assignee: Kkf Corp
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1978-06-22
Also published as: GB1573394A; FR2373883B1; IT1089037B; JPS5372182A; SE7712366L; SE436607B; FR2373883A1

Description

patentanwälte Menges & Prahlpatent attorneys Menges & Prahl

Erhardtetr. 12 D-8000 München BErhardtetr. 12 D-8000 Munich B.

Anwaltsakte: K 2. November 1977 Attorney's file: K November 2, 1977

KKF CORPORATIONKKF CORPORATION

2936 de la Vina Street2936 de la Vina Street

Suite 4Suite 4

Santa Barbara, CA 93105 U.S.A.Santa Barbara, CA 93105 U.S.A.

SIGNALGENERATORSIGNAL GENERATOR

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Vorrichtungen und insbesondere Signalgeneratoren, welche auf Druck ansprechen und elektrische Ausgangssignale in Abhängigkeit von einem Krafteingangssignal erzeugen.The present invention relates to electrical devices and, more particularly, to signal generators which operate on Respond to pressure and generate electrical output signals depending on a force input signal.

Heute werden Produkte mit breitem Anwendungsbereich benutzt und viele von ihnen haben entweder eine Tastatur oder könnten bequemer benutzt werden, wenn eine geeignete Tastatur ! zur Verfügung stünde.Today, products with a wide range of applications are used and many of them have either a keyboard or could be used more conveniently if a suitable keyboard! would be available.

Maschinen wie etwa Rechner, Schreibmaschinen, Datenverarbeitungsanlagen, Telefone und Haushaltsgeräte, um nur einigei zu nennen, förder- alle eine präzise Eingabe, welche die tatsächliche Funktion der bestimmten Vorrichtung bestimmt.Machines such as computers, typewriters, data processing systems, Telephones and appliances, to name a few, all promote precise input, which the actual function of the particular device is determined.

Im Fall von Schreibmaschinen od<r Rechnern, z.B., werden mechanische Tasten benutzt_y um Befehle ip die Maschine einzugeben., Solche Systeme werden versucht und gS-fes^t ^un<3 sind in verschiedenen Märkten feste Bestand+ ei Ld- Jedoch -.vr'ordert dieIn the case of typewriters or computers, for example, mechanical keys are used _{y to} enter commands ip the machine., Such systems are tried and gS-fes ^ t ^{un <} 3 are fixed in various markets + ei Ld- However -.vr 'orders the

809825/0626809825/0626

einzelne Eingabetaste eine relativ grosse Zahl von beweglichensingle enter key a relatively large number of movable

sie
mechanischen Teilen, sodass/oft relativ sperrig und schwer ist.she
mechanical parts, so / is often relatively bulky and heavy.

Zusätzlich erfordern solche Systeme periodisches Nachprüfen und
Reinigen, um einen annehmbaren Betriebswirkungsgrad beizubehalten Selbstverständlich werden mit der zunehmenden Anzahl und
Komplexität der Gestänge, sowie sie in einigen Schreibmaschinen
vorliegen, die Herstellungs- und Zusammenbaukosten bedeutsam.In addition, such systems require periodic reviews and
Cleaning to maintain acceptable operating efficiency
Complexity of the linkages, as well as them in some typewriters
present, the manufacturing and assembling costs are significant.

In diesem Bereich hat eine weitere Entwicklung stattgefunden und für bestimmte Anwendungen, insbesondere in Haushaltsgeräten, Kraftwagen und Rechnern, werden weiter einzelne Tasten
oder Knöpfe benutzt,um eine mechanische Eingabe bereitzustellen,
welche schnell in elektrische Signale umgeformt wird, welche
dann den Betrieb der Maschinen bestimmen. Die Anwendung solcher
Knöpfe war eine bedeutsame Verbesserung in bestimmten Anwen- i düngen, obschon sie noch ihnen innewohnenden Nachteile haben, i welche hauptsächlich mit dem Eingabeknopfteil der Vorrichtung j zusammenhängen. So neigen z.B. die Knöpfe dazu sich zu jA further development has taken place in this area and individual keys are still being used for certain applications, in particular in household appliances, automobiles and computers
or buttons used to provide mechanical input,
which is quickly converted into electrical signals, which
then determine the operation of the machines. The application of such
Buttons has been a significant improvement in certain fertilizing applications, although they still have inherent drawbacks which are primarily related to the input button portion of the device. For example, the buttons tend to j

verklemmen oder zu brechen und weil sie auch einer physischen
Verschiebung unterliegen, sind Stellen vorhanden durch welche
Staub und andere Fremdteile in das Steuersystem eintreten können.) Diese letzten Probleme sind durch die Verwendung einer Schutz- J schicht aus flexibelem Material, typisch Gummi oder ein anderer
geeigneter Kunststoff, sehr weit verringert worden.Solche ! Abdeckungen können sehr wirkungsvoll sein in der Herabsetzung ' jam or break and because they are also physical
Subject to shift, there are places through which
Dust and other foreign matter can enter the control system.) These last problems are caused by the use of a protective layer of flexible material, typically rubber or another
suitable plastic, has been reduced very far. Such! Covers can be very effective in reducing '

der Menge an Fremdmaterial, welches sich in und um den Knöpfen \ ansammelt. Die Knöpfe lösen allerdings nicht das Problem des ■ Verschleisses und der Erwartung, welche mit den Kontaktpunkten
dieser Knopfsysteme zusammenhängen. ■the amount of foreign material that accumulates in and around the buttons \. The buttons, however, do not solve the problem of wear and tear and the expectation of what with the contact points
these button systems are related. ■

Eine andere Abänderung dieser Steuerknöpfe besteht in
einer Vorrichtung mit Scheibe, wie sie z.B. an vielen Fern- ^; Sprechgeräten vertreten ist. Mit der Anwendung einer Scheibe
können diskrete Eingaben bereitgestellt werden, wobei viele der ! oben im Zusammenhang mit den Knöpfen oder Tasten beschriebenen
Nachteile vermieden werden. Jedoch ist die Scheibe ein
relativ grosses und schweres mechanisches System, das auf ■, Kontakte zurückgreift und sowohl verschleisst,als auch Bruch
ausgesetzt xstAnother modification of these control buttons is
a device with a disk, such as those found on many long-distance ^; Intercom is represented. With the application of a disc
discrete inputs can be provided, with many of the! described above in connection with the buttons or keys
Disadvantages are avoided. However, the disc is a
relatively large and heavy mechanical system that relies on ■, contacts, and both wears out, and break
exposed xst

Desweiteren haben andere Anwendungen, einschliesslich
Mikrowellenherde und Aufzüge, die Verwendung von kapazitiven oderFurthermore have other uses including
Microwave ovens and elevators that use capacitive or

809825/0626809825/0626

- 6- - 6-

J Widerstandsschaltern eingeführt, welche eine Aenderung ihrer ; elektrischen Eigenschaften bei ihrer Betätigung erfahren. Solche Vorrichtung wurden gut aufgenommen, obschon man sie unterJ resistance switches introduced, which change their; experience electrical properties when actuated. Such Devices have been well received, even though they are underneath

aussergewöhnlichen Umständen, wie etwa Ueberspannunaen, oder j Ueberhitzung als unzuverlässig ansieht.exceptional circumstances, such as excessive tension, or j regards overheating as unreliable.

' Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es elektrische Signale in Abhängigkeit von einer physischen Verschiebung einer Fläche zu erzeugen.'The object of the present invention is electrical Generate signals as a function of a physical displacement of a surface.

In Uebereinstimmung mit der Erfindung umfasst eine Signal- j generator mit Schichtaufbau aus elektrischen Leitern und piezoelektrischem Material eine als durchgehende Grundschicht geformte gemeinsame Elektrode, einen auf der einen Seite der Grundschicht aufgebrachten Ueberzug aus piezoelektrischem Material und eine zweite an einem diskreten Ort auf der ! freiliegenden Oeberfläche des piezoelektrischen Materials j geformte Elektrode. Das piezoelektrische Material ist polarisiert], sodass jede an der piezoelektrischen Material wirkende Kraft, ; wie sie z.B. durch Druck mit dem Finger auf die Grundschicht i auftritt, ein brauchbares elektrisches Signal mit vorhersagbarer j Polarität zwischen der Grundschicht und der zweiten Elektrode , neben dem Druckpunkt erzeugt.In accordance with the invention comprises a signal generator with a layer structure of electrical conductors and piezoelectric material has a common electrode shaped as a continuous base layer, one on one side of the Base layer applied coating made of piezoelectric material and a second at a discrete location on the! exposed surface of the piezoelectric material j shaped electrode. The piezoelectric material is polarized], so that any force acting on the piezoelectric material; as e.g. by pressing with the finger on the base layer i a usable electrical signal with predictable polarity occurs between the base layer and the second electrode, next to the pressure point.

Eines der Merkmale der Erfindung ist die obere Fläche des Signalgenerators, welche ein glattes, ebenes Bauelement ist, [ welches als gemeinsame Elektrode dient. Desweiteren kann der dünne und flexibele piezoelektrische Ueberzug in der Vorrichtung iOne of the features of the invention is the top surface of the signal generator, which is a smooth, planar component [ which serves as a common electrode. Furthermore, the thin and flexible piezoelectric coating in the device i

ί als durchgehende Schicht mittels Breitechniken aufgebrachtί applied as a continuous layer using wide techniques

werden. Das piezoelektrische Material wird geeignet vorgespannt jwill. The piezoelectric material is suitably biased j

und gegen Verschmutzung durch Wasser oder andere Materialien ί geschützt. Mehrere Bereiche unter der äusseren Oberflächeand against pollution by water or other materials ί protected. Several areas under the outer surface

können durch Bildung diskreter Elektroden an ausgewählten Orten !can by forming discrete electrodes in selected locations!

sensibilisiert werden. Der Generator erzeugt elektrische Ausgangssignale in völliger Unabhängigkeit von irgendeiner zusätzlichen Leistungsquelle und diese Signale können kodiert sein. Die Stärke des Signals kann durch Steueruno der Dicke des Ueberzuges, des sensibilisierten Gesamtbereiches und der Grosse des ausgeübten Druckes verändert werden. In einigen Anwendungen ist die aeschichtete Anordnung in einer Basis ι gehaltert.be sensitized. The generator generates electrical output signals completely independent of any one additional power source and these signals can be coded. The strength of the signal can be controlled by controlling the thickness of the Covering, the sensitized total area and the amount of pressure exerted can be changed. In some Applications is the layered arrangement in a base held.

Die vorliecwde Erfindung kann v/r-i lständicr passiv sein ur> iThe present invention can only be passive i

809825/0626809825/0626

schliesst die Notwendigkeit elektrischer Schaltkontakte aus.
Ausserdem erzeugt der Signalqenerator eine Ausgangsspannung die
in der Grössenordnung von 10 oder 2O Volt sein kann, wenn eine
Nennkraft auf die Oberfläche des Generators ausgeübt wird. Das
Ausgangssignal hat eine ausreichende Stärke, um eine Metalloxydhalbleitervorrichtung direkt zu steuern oder kann mit einer
Hilfsspannungsquelle kombiniert werden umso eine volle
Funktionsreihe zu erzeugen, wovon einige den Verbrauch von
beträchtlichen Leistungsmengen beeinhalten. Das Spannungssignal
zwischen einer beliebigen zweiten Elektrode und der gemeinsamen
Elektrode kann von allen anderen Signalen unterschieden werden.
Die Grundschicht welche typisch ein Blatt Metall ist, kann esthätisch gefällig gefertigt werden, wobei sie trotzdem gegen j normalen Verschleiss und Missbrauch widerstandsfähig ist. Auch | kann die freiliegende Fläche der Grundschicht markiert werden, j um die aktiven Bereiche neben den zweiten Elektroden zu j kennzeichnen. Der Signalgenerator ist einfach, klein, leicht- j gewichtig und billig in der Fertigung. ieliminates the need for electrical switching contacts.
In addition, the signal generator generates an output voltage
can be on the order of 10 or 20 volts, if a
Nominal force is exerted on the surface of the generator. That
The output signal has sufficient strength to control a metal oxide semiconductor device directly or can be connected to a
Auxiliary voltage source can be combined to make a full one
To generate function series, some of which the consumption of
contain considerable amounts of power. The voltage signal
between any second electrode and the common one
Electrode can be distinguished from all other signals.
The base layer, which is typically a sheet of metal, can be made aesthetically pleasing, while still being resistant to normal wear and tear and abuse. Also | the exposed area of the base layer can be marked in order to j mark the active areas next to the second electrodes. The signal generator is simple, small, lightweight and cheap to manufacture. i

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung, j welche bevorzugte Ausführungsformen derselben darstellen, \ beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen sind: !The invention will now reference to the drawings, preferred embodiments of j represent the same, \ described, for example. In the drawings are:!

Figur 1 ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines
Signalgenerators in Uebereinstimmung mit der Erfindung in
Draufsicht;Figure 1 is a simplified schematic diagram of a
Signal generator in accordance with the invention in
Top view;

Figur 2 eine Schnittansicht des Signalgenerators nach der | Erfindung; IFIG. 2 shows a sectional view of the signal generator according to FIG Invention; I.

Figur 3 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform ; des Signalgenerators nach der Erfindung; und jFigure 3 is a sectional view of another embodiment; the signal generator according to the invention; and J

Figur 4 eine schematische vereinfachte Darstellung einer ! Signalgeneratorfläche mit mehreren berührungssensibelen Punkten.Figure 4 is a schematic simplified representation of a! Signal generator surface with several touch-sensitive points.

Eine Draufsicht des vereinfachten Signalgenerators 10 in | Uebereinstimmung mit der Erfindung ist in der Fig. 1 dargestellt.; Eine obere Fläche 12^nit daraufdargestellten Berührungspunkten , 14 gezeigt. In der Figur 2 ist eine Schnittansicht in Richtung
2-2 dargestellt und sie zeigt einen Generator mit geschichtetem j Aufbau 16 aus einer Grundschicht 18, einem Ueberzua 2O aus i keramischen Material mit einer zugänglichen Oberfläche 22 und | mehreren Elektroden 24. Eine Elektrodenverbindungsleitung 26 , führt von jeder Elektrode weg durch eine Dichtungsmasse 28,A top view of the simplified signal generator 10 in FIG Agreement with the invention is shown in Fig. 1 .; A top surface 12 with points of contact 14 shown thereon. In Figure 2 is a sectional view in the direction
2-2 and it shows a generator with a layered structure 16 made of a base layer 18, a cover 20 made of ceramic material with an accessible surface 22 and | a plurality of electrodes 24. An electrode connection line 26, leads away from each electrode through a sealant 28,

809825/0626809825/0626

\ welche sowohl die Elektroden als auch die freiliegende Oberfläche! \ which both the electrodes and the exposed surface!

' des Ueberzuges 20 bedeckt. 'of the coating 20 covered.

j In einer typischen Ausfuhrunqsform, sowie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, hat der Signalgenerator eine freiliegende Oberfläche, welche etwa 1,9 cm breit und 7,6 cm lang ist. Jeder der ; Berührungspunkte misst etwa 0,95 cm im Durchmesser und ist durch eine Farbmarkierung auf der Oberfläche 12 gekennzeichnet. Die Grundschicht besteht aus einem Metallblatt, welche sich leicht durchbiegt und welches eine Dicke von etwa 0,2 54 mm hat. Einej In a typical embodiment, as in FIG. 1 shown, the signal generator has an exposed surface, which is about 1.9 cm wide and 7.6 cm long. Everyone who ; Touch points measures approximately 0.95 cm in diameter and is through a color marking on the surface 12 is indicated. The base layer consists of a metal sheet, which is easy to move sags and which has a thickness of about 0.2 54 mm. One

2 Elektrode mit einer Ausdehnung von etwa 3,22 cm und die jedem Berührungspunkt entspricht, ist auf der Unterseite des keramischen Ueberzuges geformt, sowie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Der piezoelektrische Ueberzug hat eine eine Dicke von 0,127 mm und ' ist nicht über die Kanten der Grundplatte hinausgeführt. Jede j auf der Oberfläche 22 des keramischen Materials geformte Elektrodje hat die gleiche Dicke wie der Ueberzug und ist mit einer \ 2 electrode with an extension of about 3.22 cm and which corresponds to each point of contact is formed on the underside of the ceramic coating, as shown in FIG. The piezoelectric coating has a thickness of 0.127 mm and does not extend beyond the edges of the base plate. Each electrode formed on the surface 22 of the ceramic material has the same thickness as the coating and is marked with a \

zugeordneten Verbindungsleitung 26 verbunden. Die Dichtmasse 28 < ist auf der gesamten freiliegenden Oberfläche des Ueberzuges einschliesslich der Elektroden aufgebrachtem eine Verunreinigung] des Ueberzuges zu verhindern. Die Dichtmasse ist ein kompatibeles' Epoxymaterial von etwa 0,05 bis 0,76 mm Dicke. In einigen Anwendungen ist der gesamte Generator mit einem Silikonmaterial ι von 2,54 mm Dicke rückseitig abgedeckt. 'associated connecting line 26 connected. The sealant 28 'is to prevent including on the entire exposed surface of the coating of the electrode deposited contamination] of the coating. The sealant is a compatible 'epoxy material about 0.05 to 0.76 mm thick. In some applications, the entire generator is covered on the back with a silicone material ι 2.54 mm thick. '

Grundsätzlich ist der Betrieb des Sicjnalgenerators nach der! Erfindung einfach. Die Grundschicht kann an Masse gelegt sein, , sodass beim Aufbringen eines Druckes auf einen der Berührungspunkte, sowie es durch einfaches Berühren mit dem Finger geschehen kann, I das piezoelektrische Material direkt unter dem Berührungspunkt einer Druckkraft ausgesetzt wird und ein elektrisches Signal zwischen der Grundschicht und der Elektrode neben dem Berührungs-1 punkt am Ort wo die Kraft aufgebracht wird, erzeugt wird. Das ' Signal kann dazu benutzt werden um direkt eine Reaktionsfolge auszulösen, wie etwa beim Steuern einer komplementären Metalloxydhalbleitervorrichtung, oder um indirekt unter Zuhilfenahme einer Leistungshilfsquelle ein Türschloss oder eine Automobilzündung zu betätigen.Basically, the operation of the Sicjnalgenerator according to the! Invention simple. The base layer can be attached to ground, so that when a pressure is applied to one of the contact points, as well as it can be done by simply touching the finger, I. the piezoelectric material directly below the point of contact is subjected to a compressive force and an electrical signal between the base layer and the electrode next to the touch 1 point at the place where the force is applied is generated. The 'signal can be used to direct a sequence of reactions trigger, such as when controlling a complementary metal oxide semiconductor device, or, indirectly with the aid of an auxiliary power source, a door lock or an automobile ignition to operate.

Die Grundschicht ist normalerweise ein glattes, ebenes Blatt aus elektrischleitendem Material, obwohl dieses nicht notwendigerweise glatt oder eben sein -nuss. Materialien wie Kupfer.The base layer is usually a smooth, flat sheet of electrically conductive material, although it is not necessarily smooth or even-nut. Materials like copper.

809825/0626809825/0626

2749Q762749Q76

Aluminium, Silber, Stahl und andere Legierungen sind alsAluminum, silver, steel and other alloys are considered

nur
Grundschicht geeignet, die/aus dem Material oder mit einem solchen Ueberzug hergestellt sein kann. Der Grundschichtaufbau muss insgesamt dünn genug SeIn₇ um sich unter der angenommenen Druckbelastung durchzubiegen, sodass eine geeignete Druckkraft auf das darauf aufgebrachte piezoelektrische Material ausgeübt wird, um ein Signal mit einer für seine Verwenduna ausreichenden Stärke zu erzeugen. Weil die Stärke des Signals durch Steuerung der Dicke des piezoelektrischen Materials, ebenso wie durch den gesamten sensibilisierten Bereich oder durch die Grosse des ausgeübten Druckes gesteuert werden kann, gibt es einige Veränderliche, welche gegeneinander aufgewogen werden können. Aus praktischen Gründen ist die Dicke der Grundschicht typisch kleiner als 2,54 mm, eine Dicke, welche geeignet ist um das gewünschte Ausgangssignal zu erzeugen und noch dick genug ist, um zu ermöglichen, dass der geschichtete Aufbau einem annehmbaren Verschleiss und selbst Missbrauch widerstehen kann.only
Suitable base layer, which / can be made of the material or with such a coating. The base layer structure must be thin as a whole deflect around under the assumed pressure load, so that an appropriate pressure force is exerted on the applied thereto piezoelectric material to generate a signal with sufficient strength for its Verwenduna enough. ₇ Because the strength of the signal can be controlled by controlling the thickness of the piezoelectric material, as well as through the entire sensitized area, or by the amount of pressure applied, there are some variables which can be balanced out. As a practical matter, the thickness of the base layer is typically less than 2.54 mm, a thickness suitable to produce the desired output signal and still thick enough to allow the layered structure to withstand acceptable wear and tear and even abuse .

' Der Signalgenerator in der Fig. 3 ist in Verbindung mit'The signal generator in Fig. 3 is in connection with

ι einer Signalverarbeitungsvorrichtung 3O und einer Hilfsleistungs- ! quelle 32 dargestellt. Das geschichtete Element 16 ist in einen ! Rahmen 34 mit einer Abdeckung 36 eingepasst, welche den Umfang der Oberfläche 12 vollständig umschliesst. In diesem Rahmen befindet sich eine starr festgehaltene Basis 38, welche den geschichteten Aufbau trägt. Die Basis 40 enthält Einkerbungen unter jeder Elektrode, wobei diese Einkerbungen etwas grosser j als die Elektrode ist die darin hineinpasst.ι a signal processing device 3O and an auxiliary power ! source 32 shown. The layered element 16 is in one! Frame 34 fitted with a cover 36 covering the perimeter the surface 12 completely encloses. In this frame there is a rigidly held base 38, which the layered construction bears. The base 40 contains notches under each electrode, these notches being somewhat larger j as the electrode that fits inside.

Zwischen benachbarten Einkerbungen besteht eine Brücke j 42. Die Kombination der Basis und des Rahmens hält den Signalgenerator sicher fest und stellt auch Mittel zur Befestigung ' bereit. IThere is a bridge j 42 between adjacent notches. The combination of the base and the frame holds the signal generator securely and also provides means of attachment '. I.

Desweiteren ist die Basis direkt mit dem geschichteten j j Element in Berührung, im wesentlichen in all jenen Punkten j auf der unteren Oberfläche an denen keine Elektroden angeordnet ] sind. Dieser Aufbau versteift den Signalgenerator wesentlich _; ! und bewirkt eine gute Isolation zwischen den nebeneinander liegen-'!Furthermore, the base is in direct contact with the layered element, essentially at all those points on the lower surface where no electrodes are placed ] . This structure stiffens the signal generator significantly _; ! and creates a good insulation between the adjacent- '!

; ι; ι

; den Kombinationen vom Berührungspunkt und Elektrode. Wenn also I; the combinations of contact point and electrode. So if I

j ein bestimmter Berührungspunkt niedergedrückt wird, wodurch ;j a certain point of contact is depressed, whereby;

! ein Signal auf der danebenliegenden Elektrode erzeugt wird,! a signal is generated on the adjacent electrode,

bewirkt die Basis eine Verringerung auf ein Minimum der Verschie-the basis causes a reduction to a minimum of the

809825/0626809825/0626

-AO-bung, welche anders wie in den nebenangelegenen sensibilisierten -AO- exercise, which differently than in the adjacent issues sensitized

Bereichen auftreten könnte. In der Fig. 3 ist auch eine
Verbindungsleitung 44 zur Grundschicht dargestellt, welche eine
elektrische Verbindung zwischen der Grundschicht und der
Signalverarbeitungsvorrichtung ermöglicht.Areas could occur. In Fig. 3 is also one
Connection line 44 shown to the base layer, which a
electrical connection between the base layer and the
Signal processing device allows.

Die Aufbringung des Ueberzuges aus piezoelektrischem
Material auf der Grundschicht ist kritisch für die Airführungsform der Erfindung, ebenso wie für die praktische Durchführung
seiner Herstellung. Fein zerkleinertes keramisches Material,
wie etwa Bariumtitanat, Blei- Zirkonat-Titanat oder Bleimetaniobat, wird mit einem Phosphatzusatz und Wasser gemischt, um einen
j Brei zu erhalten. Das keramische Material wird in TeilchenThe application of the piezoelectric coating
Material on the base layer is critical to the air guiding form of the invention, as well as to its practice
its manufacture. Finely crushed ceramic material,
such as barium titanate, lead zirconate titanate or lead metaniobate, is mixed with a phosphate additive and water to create a
j porridge to get. The ceramic material is in particles

sehr kleiner Grosse zerteilt und im allgemeinen gilt je feinervery small size divided and in general the finer applies

ι die Teilchengrösse, je besser die Haftung zwischen Ueberzug undι the particle size, the better the adhesion between coating and

I II I

Grundschicht. Der Brei wird auf die Grundschicht mit einer Dicke jBase layer. The slurry is applied to the base layer with a thickness j

j aufgebracht, welche von den Erfordernissen der Anwendung abhängt,! ■ obschon als praktisches Mass ein typischer Ueberzug mehrfach ;j applied, which depends on the requirements of the application! ■ although a typical coating multiple times as a practical measure;

25,4/4. dick ist und sehr selten liegt die Dicke des Ueberzuges
j über 0,508 mm. Nach dem Aufbrinaen des Ueberzuges kann dieser j25.4 / 4. is thick and very rarely is the thickness of the coating
j over 0.508 mm. After the cover has been put on, it can j

I \ I \

\ trocknen, entweder bei einigen 100 Grad über Raumtemperatur \ dry, either at a few 100 degrees above room temperature

j !j!

i oder bei höheren Temperaturen, wenn eine kürzere Trocknungszeiti or at higher temperatures if a shorter drying time

notwendig ist. Eine vollständige Darstellung der Breiherstellung
und Anwenduna ist in der US Patentanmeldung 598892 vom 24.JuIinecessary is. A complete representation of the porridge making
and application is in US patent application 598892 dated Jul 24

! 1975 geaeben. I! 1975 issued. I.

I II I

j Wenn das piezoelektrische Material einmal an der Grund- jj Once the piezoelectric material has reached the base j

j schicht gehaftet hat, wird die freiliegende Fläche des piezo- jj layer has adhered, the exposed surface of the piezo j

elektrischen Materials in geeigneter Weise markiert und j verschiedene Techniken, einschliesslich Galvanisieren, Anstreicheln oder Sprühen von leitenden Materialien wie etwa Kupfer, Platin, ' \ Palladium, Silber oder Graphit, werden Elektroden auf der ^: j freiliegenden Oberfläche des Ueberzuges erzeugt, um den ielectric material suitably marked and j different techniques, including electroplating, Anstreicheln or spraying of conductive materials such as copper, platinum, '\ palladium, silver or graphite electrodes are on ^the: produced j exposed surface of the coating to the i

I geschichteten Aufbau zu vollenden, welcher dann polarisiert ist. , j Wasser und andere Materialien,welche frei in der Atmosphäre ! und in vielen Arbeitsbereichen auftreten, können mit demI to complete a layered construction, which is then polarized. , j water and other materials which are free in the atmosphere ! and can occur in many areas of work with the

piezoelektrischen Material reagieren und ihm nachteilig sein, ;piezoelectric material react and be detrimental to it;

wenn sie mit ihm reagieren können. Deshalb wird oft eine
; Dichtungsmasse über die freiliegende Oberfläche des piezoelekj trischen Materials aufgebracht, um seine eigenen Eigenschaften
ί beizubehalten. Die Dichtungsmasse kann Gummi, Kunststoff oder einif you can react with him. Therefore, it often becomes a
; Sealant applied over the exposed surface of the piezoelekj tric material to its own properties
ί to be maintained. The sealant can be rubber, plastic or a

809825/0626809825/0626

-M--M-

anderes Material sein, welches ausreichend flexibel ist und eine Absperrung zwischen dem piezoelektrischen Material und seiner Umgebung bildet, ohne, dass es selbst chemisch mit dem piezoelektrischen Material reagiert.another material which is sufficiently flexible and a barrier between the piezoelectric material and in its surroundings without it itself reacting chemically with the piezoelectric material.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung, welche insgesamt 24 berührungsempfindliche Stellen hat, ist in der Figur 4 dargestellt. Die Oberfläche ist etwa 7,62 cm breit und 12,7/lang Die Berührungspunkte haben einen Durchmesser von o,95 cm und sind auf einer Aluminiumgrundschicht aufgebracht, welche eine Dicke von 0,635 bis 1,27 mm hat. Die Dicke des piezoelektrischen Ueberzuges schwankt zwischen 0,127 und 0,254 mm, obwohl sie in einigen Anwendungen viel dicker sein kann. Die in der nachstehenden Tabelle 1 gegebenen Werte sind für die am Ausgang des Signalgenerators erzeugten Signale representativ, wenn der Generator wie eben beschrieben aufgebaut ist und jeweils etwa 25,4 u bis 50,8>u. niedergedrückt worden ist.Another embodiment of the invention, which has a total of 24 touch-sensitive points, is shown in FIG. The surface is about 7.62 cm wide and 12.7 / long. The points of contact have a diameter of 0.95 cm and are applied to an aluminum base layer, which has a thickness of 0.635 to 1.27 mm. The thickness of the piezoelectric coating varies between 0.127 and 0.254 mm, although in some applications it can be much thicker. The values given in Table 1 below are representative of the signals generated at the output of the signal generator if the generator is constructed as just described and in each case approximately 25.4 u to 50.8 u. has been depressed.

TABELLE 1 Berührungspunkt TABLE 1 point of contact

1 2 3 4 5 6 7 8 91 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 1210 11 12

Ausgangsspannung (millivolt)Output voltage (millivolt)

250 28 160 250 400 850 160 775 725 900 7OO 1350250 28 160 250 400 850 160 775 725 900 7OO 1350

BerührungspunktPoint of contact

13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2413th
14th
15th
16
17th
18th
19th
20th
21
22nd
23
24

Ausgangsspannung (millivoltl)Output voltage (millivoltl)

1200 18OO 13OO 1500 1250 1350 13OO 13OO 1950 23OO 1125 11501200 18OO 13OO 1500 1250 1350 13OO 13OO 1950 23OO 1125 1150

Man kann sich auch vorstellen , dass die vorliegende j Erfindung die Form eines Signalgenerators mit einem einzigen j beruhrungsempfinalichen Punkt auf seiner Oberfläche hat, sowie ! dies z.B. bei einer Ein/Aus-Anzeige der Fall wäre. Aus praktischeh Gründen wird die Erfindung ihre breiteste Verwendung in solchen ■ Anwendungen haben, welche mehrere berührungsempfindliche I Stellen auf ihrer Oberfläche haben, sowie dies z.B. der Fall wäre bei der Etagenansteuerung in einem Aufzug. Eine verwandte, 'One can also imagine that the present invention takes the form of a signal generator with a single touch sensitive point on its surface, as well as! this would be the case, for example, with an on / off display. For practical reasons, the invention will have its broadest use in those applications which have several touch-sensitive points on their surface, as well as this, for example, would be expensive when approaching floors in an elevator. A relative, '

809825/0626809825/0626

- /IZ- - / IZ-

aber ähnliche Anwendung für solche Vorrichtungen mit mehreren empfindlichen Bereichen, ist eine Sicherheitsvorrichtung, wie etwa an einem Aktenschrank oder einem Türschloss. Mit mehreren empfindlichen Bereichen auf dem Berührungsschalter kann die Vorrichtung in Verbindung mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung benutzt werden,welche auf eine vorgegebene Reihenfolge der Eingangsimpulse von diesen berührungsempfindlichen Bereichen anspricht, die ihrerseits zu einer kodierten Steuerung führen.but similar application for such devices with multiple sensitive areas, is a security device, such as for example on a filing cabinet or a door lock. With several sensitive areas on the touch switch, the Device can be used in connection with a signal processing device, which is based on a predetermined order which responds to input pulses from these touch-sensitive areas, which in turn lead to coded control.

809825/0626809825/0626

LeerseiteBlank page

Claims

PATENTANWÄLTE ²'*PATENT LAWYERS ² '*

Menges & PrahlMenges & Prahl

Ir. W D-WOO MOMhwi IIr. W D-WOO MOMhwi I

Attorney's file; K November 2, 1977

KKF CORPORATION

Santa Barbara, California 93105 V.St.A.

PATENT CLAIMS

[Ij Electrical signal generator, characterized by a | first electrode-forming base layer (18) made of conductive material, one applied to one side of the base layer! Layer (20) forming of a ceramic material, connected to the exposed I surface of the ceramic material, a second electrode region (24) of conductive material and '· connected to the first and second electrode guide means in order to be useful as electric signals every electrical pulse Abaieiten which are generated on the ceramic material by forces acting on it.

2. Signal generator according to claim 1, characterized in that a plurality of mutually isolated areas (24) of conductive material on the exposed surface of the ceramic material which form a plurality of discrete second electrodes and that conductor means (26) with each of these second electrodes connected s ^ nd-

3. Signalgenerator- according to claim 2, characterized by means (28) to cover the exposed surfaces of the ceramic Materials, ut to prevent their pollution.

4. Signalgeneratgr according to claim 3, characterized in that which is an elastomeric material.

5. Signalgent- rafcor nac * claim 4, characterized by a Frame (34 ^ which the base layer along its edges holds on.

809825/0626809825/0626

6. Signal generator according to claim 5, characterized in that the base layer is a thin sheet of metal.

7. Signal generator according to claim 2, characterized by a base which is supported by a frame in addition to the ceramic material held to support the base layer with depressions provided in the base adjacent to each of the second electrodes, so that the base layer can be shifted towards the base without resistance.

8. Signal generator according to claim 2, characterized in that the exposed surface of the base layer adjacent to each of the second electrodes is visibly marked.

9. Signal generator according to claim 8, characterized in that the ceramic layer is a piezoelectric material.

10. Signal generator according to claim 9, characterized by a

i Cover made of flexible material, which on the flat surface j the base layer is applied without a ceramic coating. j

11. Signal generator according to claim 1 to 10, characterized j by a signal processing device (30) which the

j receives electrical pulses from the conductor means (26) and generates an output signal.

12. Signal generator according to claim 11, characterized by an auxiliary voltage source (32) which the output signal of the Signal processing device picks up and amplifies its power.

13. Signal generator, characterized by a base layer which forms a common electrode, a coating piezoelectric material, which on the base layer in the form! a pulp is applied and dried at a temperature! which is sufficient for the coating to adhere to the base layer, a second electrode which is on the exposed Surface of the piezoelectric coating is shaped and

! electrical connection means connected to the second electrode.

!

14. Signal generator according to claim 13, characterized by further second electrodes which are arranged on the exposed surface of the piezoelectric coating that each is isolated from each other and by additional _;

electrical connection means to the additional second ι electrodes to an individual electrical contact with each.

809825/0626809825/0626

- to enable 3 of the second electrodes

609825/0626609825/0626