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Elektronikbaukasten
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektronikbaukasten mit elektronischen (elektrischen) Schalt- elementen, die ohne Lötverbindung zu einem beliebigen Schaltungsaufbau verbindbar sind.
Experimentierkästen dieser Art, mit denen sich z. B. Rundfunkempfänger, Geräte der Elektroakustik, des Fernmeldewesens, elektronische Signalanlagen oder Geräte zum elektronischen Messen nach vorge- gebenen Schaltbildern lötfrei aufbauen lassen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Allgemein werden dabei Steckverbindungen benutzt, die einen fliegenden Schaltungsaufbau ergeben, bei welchem sich die einzelnen Schaltungsverbindungen und der Stromverlauf verhältnismässig schwer insbesondere im Vergleich mit einem nach den Regeln der Normung aufgezeichneten Schaltbild vergleichen lassen.
Ferner ist bei derartigen Experimentierkästen nachteilig, dass die einzelnen Schaltelemente mit verhältnismässig langen Schaltdrahtanschlüssen versehen sind, die bei gegenseitiger Berührung unisolierter AbschnitteKurzschlüssebewirken, die nicht ohne weiteres erkennbar werden. Ausserdem besteht die Gefahr, dass bei öfterer Benutzung die Schaltdrähte an den Schaltelementen abbrechen, so dass diese nicht mehr benutzbar sind.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und einen elektronischen Experimentierkasten zu schaffen, mit dem übersichtliche Schaltungen in der durch die Schaltbilder gegebenen Form aufgebaut und überprüft werden können.
Zu diesem Zweck ist gemäss der Erfindung ein Elektronikbaukasten der vorgenannten Bauart in der Weise ausgebildet, dass die Schaltungselemente sowie Leitungsverbindungen in Bausteinen untergebracht sind, die an wenigstens zwei Flächen je einen Permanentmagneten und ein Kontaktplättchen derart aufweisen, dass beim Aneinanderfügen zweier Bausteine durch magnetische Anziehung der erforderliche Kontaktdruck zwischen den Kontaktplättchen zweier Bausteine hergestellt wird.
Diese Bausteine ermöglichen die schnelle Zusammenstellung von elektrischen Schaltungen nach Art des bekannten Dominospieles, wobei gleichzeitig mit dem Aneinanderlegen auf magnetischem Weg die Kontaktverbindung hergestellt wird.
Wie bei den nach den Regeln der Normung gezeichneten elektrischen Schaltbildern sind auch bei einer aus Bausteinen ausgeführten Schaltung übersichtliche gerade Leitungsführungen vorgesehen. Rechtecksteine sind zum Aufbau der Schaltungen zu bevorzugen, jedoch soll für die Erfindung auch die Anwendung von Bausteinen anderer polygonaler Gestalt vorbehalten bleiben, um schräge Leitungsverbindungen herstellen zu können.
Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Bausteine quadratisch mit einer Seitenlänge von z. B. 20 mm ausgebildet, wobei jeder Baustein ein Schaltungselement z. B. Widerstand, Kondensator, Spule oder auch nur ein Leitungsverbindungsstück, ein Leitungskreuzungsstück oder eine Leitungsabzweigung enthält. Bei Schaltungselementen, die einen grösseren Raum beanspruchen, werden zweckmässigerweise Bausteine benutzt, deren Seitenlängen ganzzahlige Vielfache der Seitenlängen eines Grundbausteines sind.
Nach einer zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung kann eine ferromagnetische, elektrisch leitfähige Metallgrundplatte vorgesehen werden, auf der die mit einem weiteren Haftmagneten an der Bo-
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denfläche ausgestatteten Bausteine angeheftet werden können. Hiebei kann z. B. die Grundplatte das Erdpotential darstellen, und es können Bausteine vorgesehen werden, die von einem stirnseitigen Kontaktelement eine Verbindung nach einem in der Grundfläche angeordneten Kontaktelement bewirken, das dann mit der Metallgrundplatte in Verbindung gelangt.
Besonders übersichtlich wird die Schaltung, wenn gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfin-
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die jeweiligen Bausteine mit den bis zur Stirnseite verlaufenden Anschlussleitungen beherbergen, auf- gezeichnet sind. Es ergibt sich dann nach Zusammenfügung des Schaltungsaufbaues ein Schaltbild, das in allen Einzelheiten den normgerechten Schaltbildern entspricht.
ImfolgendensindeinigeAusführungsbeispiele anHand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine aus erfindungsgemässen Bausteinen dominoartig zusammengesetzte Schaltung, Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines Einzelbausteines mit einem Schaltelement in Gestalt eines Kondensators, Fig. 3 eine Ansicht eines Einzelbausteines, der eine Leitungsabzweigung enthält, Fig. 4 einen Einzelbaustein mit einem als Transformatorausgebildeten Schaltelement, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer auf einer Grundplatte aufgebauten Schaltung, Fig. 6 einen Schnitt eines Einzelbausteines einer andern Ausführungsform nach der Linie VI-VI gemäss Fig. 7 und Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie Vn-VD : gemäss Fig. 6.
Die Schaltung nach Fig. 1 ist aus einzelnen Bausteinen 10 bzw. 11 zusammengefügt, wobei die
Bausteine 10 von quadratischer Gestalt die Grundelemente bilden, während die Bausteine 11, die als Schaltungselement z. B. einen Transistor besitzen, einen Flächeninhalt haben, der ein ganzzahliges Vielfaches - nach dem Ausführungsbeispiel ein Vierfaches - der Fläche der Grundelemente 10 ist.
Es können Sammelschienen 27 vorgesehen sein, die auf gleichem Potential stehende Elementemiteinander verbinden (z. B. Erde).
Der Aufbau der in der Schaltung nach Fig. 1 benutzten Bausteine ist aus Fig. 2 erkennbar. Sie bestehen aus einem die Stimflächen bildenden Rahmen 12, einem Bodenteil 13 und einem Dekkel 14. Der Rahmen 12 kann dabei entweder mit dem Bodenteil 13 oder mit dem Deckel 14 einstückig, beispielsweise aus Plastikwerkstoff, hergestellt werden, während der Deckel 14 bzw. der Boden 13 nachträglich aufgeklebt werden. Der von dem Rahmen 12 umschlossene Raum beherbergt das Schaltungselement 15, das nach Fig. 2 als Kondensator ausgebildet ist. Der Deckel 14 trägt das Schaltungssymbol 16 des von dem Rahmen 12 beherbergten Schaltungselements, wobei die Leitungslinien 17 in der Mitte einer Quadratseite enden, so dass sie sich in einem dominoartig angelegten benachbarten Baustein fortsetzen.
Wenigstens jene Stirnwände des Rahmens, an denen ein Leitungsführungsstrich 17 endet, sind mit einer Ausnehmung 18 versehen, in der ein napfförmiges Lager 19 mit kreisrundem Umfangsflansch 20 festgelegt ist, das einen Magneten 21 kreisrunder Gestalt beherbergt. Dieser Magnet 21 ist in dem Lager 19 frei drehbar, wobei die Drehbarkeit noch dadurch begünstigt werden kann, dass der Magnet an seiner dem Lager 19 anliegenden Fläche konvex ausgebildet ist.
Die Magnetachse des Magneten 21 verläuft längs eines Durchmessers des Magneten, d. h. senkrecht zu der Leitungsführung 17.
Das nach aussen offene Lager 19 wird durch ein Kontaktplättchen 22 aus nicht-ferromagnetischem Werkstoff überspannt, welches sich mit einem abgebogenen Haken 23 hinter dem Lager 19 abstützt und mit seinem andern Ende 24 bis zur Mitte des Lagers 19 nach innen gezogen und über einen Leitungsabschnitt 25 mit dem Schaltelement 16 verbunden ist.
Werden zwei Bausteine mit Stirnseiten gegeneinander gefügt, die mit einer Magnetkontaktanordnung nach Fig. 2 ausgestattet sind, dann stellen sich die Magnete 21 so ein, dass ihre ungleichnamigen Pole einander gegenüberliegen, d. h. sie ziehen sich gegenseitig an und pressen dabei die zwischen ihnen liegenden Kontaktplättchen mit dem erforderlichen Kontaktdruck zusammen. Da hiebei kein Steckkontakt erforderlich ist, können Einzelbausteine nach oben entnommen oder eingeführt werden.
Dabei können im Deckelteil Schlüsselausnehmungen 26 vorgesehen werden.
Bei Schaltelementen, deren Symbol zwei parallel zueinander laufende Leitungsfortsätze an einer Seite erfordert, oder bei solchen Schaltungselementen wie Lautsprecher, Schaltstufen, Batterie, Instrumente, die nicht in einem Grundbaustein untergebracht werden können, werden Grossbausteine 11 verwendet, deren Abmessungen aus einem ganzzahligen Vielfachen der Seitenlänge eines Grundbausteines 10 erhalten werden. In der Schaltung nach Fig. 1 sind Bausteine 11 für Transistoren dargestellt. Dabei kann die Basis entweder, wie bei lla dargestellt, nach links geführt sein oder sie kann, wie bei 11b dargestellt, nach oben und unten herausgeführt sein, wobei die Leitungsenden die Stirn-
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seiten jeweils an Stellen treffen, die eine halbe Seitenlänge der Grundbausteine 10 entfernt vom Rand liegen.
Fig. 4 zeigt einen Einzelbaustein mit mehreren Leitungsführungen nach einer Seite, der als Schal- tungselement einen Transformator beherbergt. Dieser Baustein hat die doppelte Seitenlänge der Grund- bausteine 10, er ist ebenfalls quadratisch gestaltet.
An Stelle eines einzelnen Schaltelements können in einem Baustein entsprechend grösserer Abmes- sungen auch Schaltungsgruppen oder Stufen, z. B. eine Verstärkerstufe, angeordnet werden. Die Einzel- bausteinekönnenauchVerstellwiderstände, Schalter, Potentiometer u. dgl. enthalten und einen Einstell- knopf tragen, der zweckmässigerweise nach oben vorsteht. Ferner können Bausteine zum Einsetzen von
Batterien vorgesehen werden und Bausteine, die Glühlämpchen oder Fassungen hiefür besitzen. Schliess- lich können auch andere Bauelemente, wie Lautsprecher od. dgl., in derartigen Bausteinen angeordnet werden.
Schliesslich sind zweckmässigerweise Einzelbausteine vorgesehen, die als Leitungsanschlüsse gege- benenfalls auch Steckeranschlüsse aufweisen, um die Schaltung entweder an eine äussere Stromquelle anzuschliessen oder um einen Anschluss an ein anderes Gerät, sei es Lautsprecher, Tonabnehmer, Magnetkopf od. dgl., zu ermöglichen.
Als weitere Schaltelemente, die in einem Baustein angeordnet werden können, kommen Photowiderstände oder Photoelemente, Elektronenröhren, Gasentladungsgefässe, Gleichrichterelemente oder bereits zusammengestellte Gleichrichter, insbesondere Trockengleichrichter, kurz alle Elemente in Betracht, die in einer elektrischen Schaltung Anwendung finden können. Teilweise wird es möglich sein, die die aktiven oder passiven Schaltungselemente beherbergenden Bausteine unmittelbar aneinanderzufügen. Im allgemeinen wird jedoch die Zwischenfügung von Leitungsabschnitten erforderlich sein, und aus diesem Grund sieht die Erfindung Bausteine mit Leitungsabschnitten nach den Fig. 1 und 3 vor, wobei gerade Durchführungen, Abzweigungen, Kreuzungen, auch elektrisch nicht verbundene Kreuzungen vorhanden sind.
Um zu gewährleisten, dass die einzelnen Bausteine stirnseitig plan- und fugenlos aneinanderliegen, ist es zweckmässig, das Kontaktplättchen fest in der Stirnfläche spielfrei zu verankern und nur um einen die Kontaktgabe sichernden Betrag von z. B. 0, 05 mm über die Stirnfläche vorstehen zu lassen. Um an beliebiger Stelle der Schaltung einen Messpunkt zur Verfügung zu haben, können Kontaktplättchen mit Anschlussdraht vorgesehen werden, die zwischen zwei beliebige Bausteine einklemmbar und magnetisch festlegbar sind.
Fig. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung als Beispiel einen Schaltungsaufbau einer Geräusch- wamanlagemitLichtanzeige, dieaufeinerausferromagnetischem Material bestehenden Grundplatte 30 aufgebaut ist. Die Grundplatte 30 ist in einem Kunststoffrahmen 31 eingesetzt, der an der Hinter- seite abklappbare Ständer 32 besitzt. Wie bei dem Schaltungs aufbau nach Fig. 1 finden wieder qua- dratischeGrundbausteine 33 Verwendung, die den Bausteinen 10 nach Fig. 1 entsprechen und ma- gnetisch miteinander verbunden sind, wobei durch die magnetische Verbindung gleichzeitig die elektrische Kontaktgabe bewirkt wird. Ausser den Grundbausteinen 33 findet bei der Schaltung nach Fig. 5 ein Baustein 34 Verwendung, der die vierfache Grösse eines Grundbausteines hat und eine Schaltungsgruppe beherbergt.
Ein Lautsprecherbaustein 35 hat die neunfache Grundfläche eines Grundbausteines 33 und eine die Höhe der Grundbausteine um ein Mehrfaches überschreitende Höhe. Der die Batterie beherbergende Baustein 36 weist eine dreifache Grundfläche auf und ebenfalls eine grössere Höhe als die Grundbausteine.
Die bei der Schaltung nach Fig. 5 verwendeten Bausteine sind gemäss den Fig. 6 und 7 aufgebaut.
Jeder Baustein besitzt napfförmige Ausnehmungen 37 im Bodenteil und in den Seitenwänden, in die Magnete 39 bzw. 41 eingesetzt sind und die durch ein Kontaktplättchen 44 überspannt sind. Der Magnet 39 hat einerseits die Aufgabe, den Baustein 33 durch Magnetkraft an der ferromagnetischen Grundplatte 30 zuhaltem, und zum andern soll er einen ausreichenden Kontaktdruck zwischen Grundplatte und Kontaktplättchen herstellen, wenn es sich um Schaltungs- bzw. Leitungselemente handelt, die, wiez. B. dieLeitungselemente 33a in Fig. 5, eineErd-bzw. Masseverbindungherstellensollen.
Die Anordnung der Magnete und Kontaktplättchen gemäss den Bausteinen nach den Fig. 5-7 unterscheidet sich von den Bausteinen gemäss den Fig. 1-4. An Stelle der frei drehbaren Magnetscheiben ist sowohl der Magnet 39 in der Bodenfläche als auch die Magnete 41 in den Seitenwandungen nicht drehbar, sondern durch einen Ansatz 42 drehfest in einer entsprechenden Ausnehmung 37 angeordnet. Die Magnetachse 43 verläuft bei den in den Seitenwänden sitzenden Magneten 41 parallel zum Boden bzw. Deckel. Die Polung ist in Stirnansicht bei allen Stirnflächen gleichsinnig, d. h. z. B.
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stets links N und rechts S, so dass beim Zusammenfügen stets ein N-Pol einem S-Pol gegenüberliegt.
Die Kontaktplättchen 44 sind mit Anschlussfahnen 45 versehen, mit denen sie durch Schlitze 46 der Wände 47 hindurchstehen, Jede Fahne 45 besitzt eine widerhakenartige Ausprägung 48. Die Ausprägungen 48 der Fahnen 45 legen die Kontaktplättchen 44 und die Magnete fest, weil sie sich hinter der Wand 47 abstützen.
Die Enden 49 der Fahnen 45 werden bei Leitungs-Bausteinen miteinander, z. B. punktgeschweisst oder mit den Anschlüssen der Schaltelemente verbunden.
. PATENTANSPRÜCHE : 1. Elektronikbaukasten mit elektronischen (elektrischen) Schaltungselementen, die lötfrei zu einem , beliebigen Schaltungsaufbau verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungselemente sowie Leitungsverbindungen in Bausteinen (10, 11) untergebracht sind, die an wenigstens zwei Flächen je einen Permanentmagneten und ein Kontaktplättchen derart aufweisen, dass beim Aneinanderfügen zweier Bausteine durch magnetische Anziehung der erforderliche Kontaktdruck zwischen den Kontaktplättchen zweier Bausteine hergestellt wird.