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Lehr- und Experimentiergerät nach Baukastenart für elektronische und elektrische Schaltungen
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Für die erwähnte Kontaktierung der Bauelemente an den Rasterpunkten eignen sich quer durch die
Leiterplatte gehende und mit der gedruckten Schaltung verlötete Gabelfederbuchsen, d. h. an beiden En- den offene Buchsen, in deren Innerem spreizende Federn untergebracht sind, so dass in sie hineingestreck- te Drahtelektroden von Bauelementen einen guten Kontakt und festen Halt finden. Derartige Buchsen las- sen ein enges Raster bis zu 2,5 mm zu, die Leiterplatten können daher relativ klein gehalten werden'ind dennoch eine grosse Anzahl von Bauelementen aufnehmen.
Der fest vorgegebene Schaltplan der Verdrahtung der gemeinsamen Bauteile, wie Batterie, Messgeräte usw., mit den Klemmbuchsengruppen des Verteilerfeldes findet seine nach Wunsch veränderliche Ergän- zung oder Vervollständigung durch die mit dem Verteilerfeld zu kontaktierenden Leiterplatten, u. zw. in zweifacher Hinsicht : einmal in der Auswahl einer bestimmten Klemmbuchsengruppe des Verteilerfeldes und zum andern in der Auswahl von Leiterplatten mit bestimmten Schaltungen, z. B. einer solchen mit einem Hochfrequenzteil und einer solchen mit einem Niederfreqeunzteil.
Aus der gedruckten Schaltung, insbesondere wenn die Leiterplatte selbst aus einem durchsichtigen Material hergestellt oder wenn auf ihrer Vorderseite die rückseitige gedruckte Schaltung mit den Symbolen der zu verwendenden Bauelemen- te nachgezeichnet ist, erhält der Benutzer einen übersichtlichen Einblick in die funktionellenzusammen- hänge der Gesamtschalung und letzten Endes Anregungen zu deren unmittelbaren Abwandlung.
Die Voraussetzungen für die Weiterentwicklung oder Neuentwicklung von Schaltungen werden verbes- sert durch die Verwendung von Leiterplatten mit einer labyrinthartigen, alle oder nahezu alle Rasterpunk- te der Leiterplatte gruppenweise umfassenden Verbindung durch die gedruckte Schaltung, u. zw. so, dass einige Gruppen an die erwähnten Stecker angeschlossen, während andere nur untereinander verbunden sind.
Durch die Verwendung solcher weitgehend universeller Leiterplattenkann derGebrauch oder die Eigenher- stellung von Leiterplatten für eine bestimmte Schaltung entfallen.
Allgemein, aber insbesondere für die soeben beschriebenen universellen Leiterplatten empfiehlt sich die Verwendung von auf eine Leiterplatte deckungsgleich auflegbaren, transparenten Bestückungsschablo- nen, auf denen die Symbole der an bestimmten Stellen zu verwendenden Bauelemente aufgedruckt sind.
Wenn die Schablonen über den Gabelfederbuchsen, welche für den Aufbau der nach der Schablone auf- zubauenden Schaltung in Betracht kommen, mit Löchern versehen sind, so können die Anschlusselektroden der Bauelemente durch diese hindurchgesteckt werden. Die Schablone kann dann auf der Leiterplatte wäh- rend deren Benutzung verbleiben, so dass die Übersichtlichkeit der Schaltung gewahrt ist.
Zur Erleichterung der Herstellung eigener Bestückungsschablonen wieder eignet sich eine Normschablone, welche in gleichem Massstab die gedruckte Verdrahtung einer beschriebenen universellen Leiterplatte wiedergibt, wobei alle Gruppen, also diejenigen, deren Rasterpunkte nur untereinander oder zusätzlich mit Steckern verbunden sind, u. zw. jede Gruppe für sich, durch unterschiedliche Farben gekennzeichnet sind.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. In diesen zeigen Fig. 1 den Unterbau eines Experimentiergerätes mit dem Verteilerfeld als Blockschaltbild, Fig. 2 eine Leiterplatte mit einer beispielsweisen Verdrahtung aller Rasterpunkte und Fig. 3 eine Bestückungsschablone für die Leiterplatte gemäss Fig. 2 zur Vervollständigung des Unterbaues gemäss Fig. 1 als Telephonadapter.
Um ein Verteilerfeld 1 in der Mitte der Fig. 1 gruppieren sich mit diesem fest verdrahtete Bauteile, u. zw. ein Potentiometer 2, eine Batterie 3, ein Lautsprecher 4, ein Drehkondensator 5 und ein Messgerät 6. Das Verteilerfeld 1 besteht aus vier Gruppen 7,8, 9 und 10 je in Reihen zu elf Stück angeordneter Steckbuchsen 11, welche elektrisch teils mit den Bauteilen 2,3, 5 und 6 verbunden sind, teils nur untereinander und teils nur mit dem Lautsprecher 4.
In Fig. 2 ist eine universelle, aus Isoliermaterial bestehende Leiterplatte 12 dargestellt. Sie ist an ihrer linken Seite mit elf Steckern 13 versehen, welche mit einer der vier Gruppen der Steckbuchse 11 kontaktierbar sind.
Die Leiterplatte 12 ist in ein Raster mit dreizehn mal zwanzig Rasterpunkten aufgeteilt. Diese stellen durch die Leiterplatte hindurchgehende Gabelfederbuchsen 14 dar, welche, Gruppen bildend, teils nur untereinander, teils zusätzlich mit den Steckern 13 durch eine rückseitige gedruckte Schaltung in besonderer Weise, wie Fig. 2 zeigt, verbunden sind. Sie sind durchgehend offen und in ihrem Inneren mit sich spreizenden Federn versehen, so dass Anschlusselektroden von Bauelementen wahlweise von der einen oder der andern Seite der Leiterplatte 12 aus hineingesteckt werden können und so einen sicheren Halt und einen guten Kontakt finden.
Um die erforderlichen Bauelemente auf der Leiterplatte richtig stecken zu können und um damit im vorliegenden Falle das ganze Gerät zu einem Telephonadapter zu vervollständigen, bedient man sich
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einer durchsichtigen Schablone 15 gemäss Fig. 3. Diese lässt sich durch zwei Bohrungen 16 auf Passstifte 17 der Leiterplatte gemäss Fig. 2 so auflegen, dass mehrere in ihr angebrachte Löcher 18 bestimmte Gabelfederbuchsen 14 der Leiterplatte 12 freigeben, so dass durch diese hindurch die Anschlusselektroden von drei Widerständen, zwei Kondensatoren, zwei Transistoren, ein Kopfhörer und eine Induktionsspule zum Anlegen an den Übertrager eines Telephonapparates eingesteckt werden können. Zur Erleichterung für den Benutzer sind die Symbole dieser Bauelemente und die Richtung ihrer Anschlusselektroden auf der Schablone 15 aufgedruckt.
Es wurde ein Beispiel ausgewählt, bei welchem man mit einer Leiterplatte auskommt. Wollte man an Stelle des Kopfhörers den eingebauten Lautsprecher 4 benutzen, dann müsste man zusätzlich mit der Klemmbuchsengruppe 10 eine Leiterplatte kontaktieren, die als Endverstärkerstufe bestückt ist und das Signal über die Verbindung 19 zugeleitet erhält.
Es versteht sich, dass die in Fig. 1 dargestellte Grundeinrichtung des Lehr- und Experimentiergerätes in verschiedener Hinsicht ausbaufähig ist. Es können Schalter für die Einstellung einer bestimmten Betriebsspannung vorgesehen sein. Der Messteil 6 kann einen Messbereichsschalter enthalten und über Steckleitungen anschliessbar eingerichtet sein an bestimmte Bereiche der Leiterplatte, so dass es möglich ist, die aufgebaute Schaltung eingehend zu studeren, Messreihen aufzunehmen, verschiedene Transistoren und Betriebsspannungen auszuprobieren usw. Man kann Widerstände und Kondensatoren auswechseln und dabei das Verhalten der Schaltung beobachten u. a. m.
Es ergibt sich somit, dass der vielseitigen Verwendbarkeit des neuen Gerätes und der Ausschöpfung seiner Möglichkeiten für die Demonstration des funktionellen Verhaltens von Schaltungen der verschiedensten Art sehr weite Grenzen gesteckt sind.
PATENTANSPRÜCHE : l. Lehr-und Experimentiergerät nach Baukastenart für den Aufbau und Betrieb elektronischer und elektrischer Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass gemeinsame Bauteile, wie Batterie, Messgeräte bzw. Messteil, Lautsprecher, Lautstärkeregler, Antenne usw., fest.
verdrahtet sind mit ein Verteilerfeld bildenden Gruppen von reihenweise angeordneten Klemmbuchsen, und dass für die lösbare Kontaktierung mit je einer Gruppe der Klemmbuchsen an sich bekannte Leiterplatten vorgesehen sind, welche mit ebenfalls in Reihe angeordneten Steckern ausgerüstet sind und eine einem Raster folgende gedruckte Schaltung aufweisen, gemäss der jedem der Stecker eine Anzahl von untereinander elektrisch verbundenen Rasterpunkten zugeordnet ist, mit welchen die jeweils erforderlichen Bauelemente, z. B.
Widerstände, Dioden, Transistoren, mittels ihrer eigenen Anschlusselektroden in Kontakt gebracht werden.
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