CH653803A5 - LIQUID METAL KEY SWITCH. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigmetall-Ta-stenschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to a liquid metal button switch according to the preamble of claim 1.
Solche Tastenschalter können bei Geräten dank ihres konstanten niederohmigen Ütiergangswiderstandes angewendet werden, so z.B. bei Rechen- und Schreibmaschinen sowie bei Nachrichtenmitteln mit einem Tastennummernschalter eingesetzt werden und sowohl bei normalen als auch bei niedrigen Temperaturen arbeiten. Such key switches can be used on devices thanks to their constant low-resistance overflow resistance, e.g. be used in calculating and typewriters as well as in communications with a key number switch and work both at normal and at low temperatures.
Es ist ein Flüssigmetall-Tastenschalter bekannt, der ein hermetisch abgedichtetes zylindrisches Kunststoffgehäuse aufweist, durch dessen Sockel stromleitende Kontakte hindurchgeführt sind und in dessen Gehäuse ein Dauermagnet hin- und hergehend verschiebbar angeordnet ist und mit einem anderen an einer mit einer hin- und her verschiebbar angeordneten Taste befestigten Dauermagnet zusammenwirkt, wobei dieser das Gehäuse umschliesst und mit einem weiteren am Gehäuse angeordneten Dauermagnet zusammenwirkt. Im Augenblick des Tastendrucks wirkt der im Gehäuse untergebrachte Dauermagnet auf ein die stromleitenden Kontakte schliessendes Element (s. beispielsweise die Zeitschrift «Elektronika» Nr. 24, 1974, S. 17, 18) ein. A liquid metal key switch is known, which has a hermetically sealed cylindrical plastic housing, through the base of which current-conducting contacts are guided and in the housing of which a permanent magnet is arranged so as to be able to move back and forth and with another on one with a back and forth arrangement Button attached permanent magnet cooperates, which surrounds the housing and interacts with another permanent magnet arranged on the housing. At the moment the button is pressed, the permanent magnet housed in the housing acts on an element that closes the current-conducting contacts (see, for example, the magazine “Elektronika” No. 24, 1974, pp. 17, 18).
Beim genannten Schalter ist das die stromleitenden Kontakte schliessende Element in Form einer Quecksilberperle ausgebildet, die bei Tastendruck plattgedrückt wird, wodurch der Hohlraum des Gehäuses zwischen den Kontakten gefüllt wird so dass diese galvanisch verbunden werden. In the aforementioned switch, the element that closes the current-conducting contacts is designed in the form of a mercury bead, which is flattened when a button is pressed, as a result of which the cavity of the housing between the contacts is filled so that they are galvanically connected.
Die Quecksilberperle ist der Wirkung der Schwerkraft ausgesetzt, und deshalb muss der bekannte Schalter in streng vertikaler Stellung installiert werden. Die Haltekraft für die Taste übertrifft im Ausgangszustand die Kraft der Einwirkung des im Gehäuse untergebrachten Dauermagnets auf die durch ihn verformte Quecksilberperle in wesentlichem Masse, was zu einer Ansprechunsicherheit führt. Darüber hinaus ist der Schalter kompliziert im Zusammenbau, weil sämtliche Magnete von unterschiedlicher Gestalt sind. The mercury pearl is exposed to the action of gravity, and therefore the well-known switch must be installed in a strictly vertical position. In the initial state, the holding force for the key significantly exceeds the force of the action of the permanent magnet accommodated in the housing on the mercury bead deformed by it, which leads to an uncertainty in response. In addition, the switch is complicated to assemble because all magnets are of different shapes.
Es ist auch ein Flüssigmetall-Tastenschalter bekannt, der ein hermetisch abgedichtetes zylindrisches Gehäuse aufweist, durch dessen Sockel stromleitende Kontakte hindurchgeführt sind und auf dessen Sockel ein das Gehäuse umschliessender Dauermagnetring angeordnet ist, der mit einem seiner Pole mit dem gleichnamigen Pol eines zweiten, an einer hin- und her verschiebbaren Taste befestigten Dauermagnetringes zusammenwirkt, der das Gehäuse umschliesst und durch seine Pole mit den ihnen entsprechenden ungleichnamigen Polen eines dritten Dauermagnetringes zusammenwirkt, der innerhalb des Gehäuses hin- und her verschiebbar ist und bei seiner Verschiebung im Augenblick des Tastendrucks auf ein die stromleitenden Kontakte schliessendes Element (siehe z.B. den SU-Urheberschein 662992, Internat. Kl. H01H36/00, H01H29/00) einwirkt. There is also known a liquid metal key switch which has a hermetically sealed cylindrical housing, through the base of which current-conducting contacts are passed and on the base of which a permanent magnet ring is arranged which surrounds the housing and which has one of its poles with the pole of the same name of a second, on one back and forth displaceable button fixed permanent magnet ring cooperates, which encloses the housing and interacts through its poles with the corresponding poles of the same name of a third permanent magnet ring, which can be moved back and forth within the housing and when moved at the moment of pressing the button on one element closing current-conducting contacts (see, for example, SU copyright certificate 662992, Internat. Kl. H01H36 / 00, H01H29 / 00).
Beim genannten Schalter ist das die stromleitenden Kontakte schliessende Element ebenso wie im vorstehend beschriebenen Schalter eine Quecksilberperle, die bei Tastendruck plattgedrückt wird, wodurch der Innenraum des Gehäuses zwischen den Kontakten gefüllt und diese galvanisch verbunden werden. Da die Quecksilberperle in diesem Schalter gleichfalls der Schwerkraft ausgesetzt ist, kann der Schalter nur in vertikaler Lage betrieben werden. In the switch mentioned, the element that closes the current-conducting contacts, just like in the switch described above, is a mercury bead that is flattened when a button is pressed, as a result of which the interior of the housing between the contacts is filled and these are galvanically connected. Since the mercury bead in this switch is also exposed to gravity, the switch can only be operated in a vertical position.
Aufgrund dessen, dass der eine der Magnete auf dem Sockel angeordnet ist und einen Druckmesser aufweist, der den Durchmesser der beiden anderen Magnete zum Teil überlappt, steigt die Kraft der Einwirkung auf die Perle bei einer Annäherung des im Gehäuse untergebrachten Magneten an den auf dem Sockel angeordneten Magnet an, was eine Steigerung der Ansprechsicherheit bewirkt. Due to the fact that one of the magnets is arranged on the base and has a pressure gauge that partially overlaps the diameter of the other two magnets, the force of the action on the pearl increases when the magnet accommodated in the housing approaches the one on the base arranged magnet, which increases the response reliability.
Sowohl bei diesem wie auch beim vorstehend beschriebenen Schalter sind die stromleitenden Kontakte aus einem durch Quecksilber nicht benetzbaren Metall hergestellt, wodurch sich kein geringer Übergangswiderstand erzielen lässt, der bei einer hohen Schalthäufigkeit des Schalters stabil bliebe. Both in this and in the switch described above, the current-conducting contacts are made of a metal which cannot be wetted by mercury, as a result of which no low contact resistance can be achieved, which would remain stable with a high switching frequency of the switch.
Beim genannten Schalter ist das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt, dient als Führung für die Taste und hat eine wesentlich geringere Höhe gegenüber seinem Durchmesser. Infolgedessen wird die Taste bei einem aussermittigen Tastendruck zusammen mit dem an dieser angeordneten Dauermagnet schiefgestellt, was eine Verklemmung des im Gehäuse untergebrachten Magnets, d.h. eine Ansprechungsicherheit des Schalters, verursacht. In the switch mentioned, the housing is made of plastic, serves as a guide for the button and has a significantly lower height compared to its diameter. As a result, the button is skewed when the button is eccentrically pressed together with the permanent magnet arranged thereon, which leads to jamming of the magnet accommodated in the housing, i.e. response reliability of the switch.
Da alle Magnete des bekannten Schalters Ringmagnete mit verschiedenen Abmessungen sind, ist die Konstruktion dieses Schalters nicht fertigungsgerecht für den Zusammenbau. Since all magnets of the known switch are ring magnets with different dimensions, the construction of this switch is not suitable for production for assembly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssig-metall-Tastenschalter zu schaffen, bei dem das die stromleitenden Kontakte schliessende Element in der Weise ausgeführt ist, dass es möglich wird, den Schalter in einer beliebigen räumlichen Lage zu betreiben, wobei ein geringer Übergangswider5 The invention has for its object to provide a liquid-metal key switch, in which the element closing the current-conducting contacts is designed in such a way that it is possible to operate the switch in any spatial position, with a low transition resistance5
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stand auch bei einer hohen Schalthäufigkeit gewährleistet und dessen Ansprechsicherheit erhöht ist. guaranteed even with a high switching frequency and its responsiveness is increased.
Dies wird bei dem vorgeschlagenen Tastenschalter dadurch erreicht, dass dieser die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale aufweist. This is achieved in the proposed key switch in that it has the features defined in the characterizing part of patent claim 1.
Es ist zweckmässig, dass die stromleitenden Kontakte U-förmig sind und mit ihren Traversen die im Inneren des Gehäuses befindlichen Stirnflächen der Kontakte mit der auf sie aufgebrachten Legierungsschicht der zwei Metalle und dem Flüssigmetallfilm bilden, sowie kreisbogenförmig und konzentrisch zur Aussenwand des zylindrischen Gehäuses geformt sind. It is expedient that the current-conducting contacts are U-shaped and, with their traverses, form the end faces of the contacts located in the interior of the housing with the alloy layer of the two metals and the liquid metal film applied to them, as well as being shaped in a circular arc and concentrically to the outer wall of the cylindrical housing .
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist im Patentanspruch 3 definiert. A further advantageous embodiment is defined in claim 3.
Diese konstruktive Lösung des Flüssigmetall-Tastenschalters gestattet es, diesen in einer beliebigen räumlichen Lage unter Beibehaltung eines bei einer grossen Schalthäufigkeit des Schalters stabilen geringen Übergangswiderstandes zu betreiben, und sorgt für sicheres Ansprechen des Schalters. Ausserdem ist der Schalter einfach im Zusammenbau. This constructive solution of the liquid metal key switch allows it to be operated in any spatial position while maintaining a low contact resistance that is stable with a large switching frequency of the switch, and ensures that the switch responds safely. In addition, the switch is easy to assemble.
Die Erfindung soll nachstehend anhand deren konkreter Ausführungsbeispiele und beiliegender Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt: The invention will be explained in more detail below with reference to the specific exemplary embodiments and the accompanying drawings. It shows:
Fig. 1 einen Flüssigmetall-Tastenschalter im Längsschnitt, 1 shows a liquid metal key switch in longitudinal section,
Fig. 2 den Ausschnitt A der Fig. 1 in vergrössertem Massstab, 2 shows the detail A of FIG. 1 on an enlarged scale,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Flüssigmetall-Ta-stenschalters im Längsschnitt, 3 shows another embodiment of the liquid metal button switch in longitudinal section,
Fig. 4 einen stromleitenden Kontakt des Schalters nach Fig. 3 in Frontansicht, 4 shows a current-conducting contact of the switch according to FIG. 3 in a front view,
Fig. 5 den Ausschnitt B der Fig. 3 in vergrössertem Massstab und Fig. 5 shows the detail B of FIG. 3 on an enlarged scale and
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 3. 6 shows a section along the line VI-VI of FIG. 3rd
Der dargestellte Flüssigmetall-Tastenschalter weist ein hermetisch abgedichtetes zylindrisches Gehäuse 1 (Fig. 1) auf, durch dessen Sockel 2 in Form von Stiften ausgeführte stromleitenden Kontakte 3 hindurchgeführt sind. The liquid metal key switch shown has a hermetically sealed cylindrical housing 1 (FIG. 1), through whose base 2 current-conducting contacts 3 in the form of pins are passed.
Auf dem Sockel 2 des Gehäuses 1 ist ein das Gehäuse 1 umschliessender Dauermagnetring 4 angeordnet, dessen einer seiner Pole, nämlich N, mit dem gleichnamigen Pol N eines zweiten Dauermagnetringes 5 zusammenwirkt. Der letztere ist an einer Taste 6 befestigt, umgibt das Gehäuse 1 und wirkt durch seine Pole N,S mit den ihnen entsprechenden ungleichnamigen Polen S,N eines dritten Dauermagnetringes 7 zusammen. Die Taste 6 ist hin- und her verschiebbar angeordnet. Der Magnetring 7 ist innerhalb des Gehäuses 1 hin- und her verschiebbar untergebracht und wirkt bei seiner Verschiebung im Augenblick des Drückens der Taste 6 in Pfeilrichtung C auf ein die stromleitenden Kontakte 3 schliessendes Element 8 ein. A permanent magnet ring 4 enclosing the housing 1 is arranged on the base 2 of the housing 1, one of its poles, namely N, interacts with the pole N of the same name of a second permanent magnet ring 5. The latter is attached to a button 6, surrounds the housing 1 and, through its poles N, S, interacts with the poles S, N of a third permanent magnet ring 7 corresponding to it of the same name. The button 6 is slidably arranged back and forth. The magnetic ring 7 is accommodated to move back and forth within the housing 1 and, when it is moved, the moment the button 6 is pressed in the direction of arrow C acts on an element 8 closing the current-conducting contacts 3.
Auf die Gesamtfläche des Dauermagnetringes 7 (Fig. 2) und auf die innerhalb des Gehäuses I befindlichen Stirnflächen der stromleitenden Kontakte 3 sind jeweils Legierungsschichten 9 und 10 zweier Metalle aufgetragen, deren eines in Quecksilber lösbar ist. Über die gesamte Ausdehnung dieser Schichten 9 und 10 sind auf diese Flüssigmetallfilme 11 und 12 aufgebracht. Als Legierungsschicht der zwei Metalle gelangt in der geschilderten Ausführungsform eine Silber-Antimon-Legierung und als Flüssigmetallfilme Quecksilberamalgam zum Einsatz. Alloy layers 9 and 10 of two metals, one of which is soluble in mercury, are applied to the entire surface of the permanent magnet ring 7 (FIG. 2) and to the end faces of the current-conducting contacts 3 located within the housing I. Liquid metal films 11 and 12 are applied to these liquid metal films over the entire extent of these layers 9 and 10. In the described embodiment, a silver-antimony alloy is used as the alloy layer of the two metals and mercury amalgam is used as the liquid metal films.
Der Flüssigmetallfilm 11, der auf der Legierungsschicht 9 der zwei Metalle aufliegt, die sich ihrerseits über die gesamte The liquid metal film 11, which rests on the alloy layer 9 of the two metals, which in turn extends over the entire
Oberfläche des Magnets 7 erstreckt, wird beim Drücken der Taste 6 die Flüssigmetallfilme 12 kontaktieren, die auf die Legierungsschichten 10 aufgetragen sind, die ihrerseits auf den in den Innenraum des Gehäuses 1 sich erstreckenden Stirnflächen s der stromleitenden Kontakte 3 aufgebracht sind, und bildet mit ihnen zusammen das die stromleitenden Kontakte 3 galvanisch verbindende Element 8. Surface of the magnet 7 extends, when pressing the button 6 will contact the liquid metal films 12, which are applied to the alloy layers 10, which in turn are applied to the end faces s of the current-conducting contacts 3 extending into the interior of the housing 1, and form with them together the element 8 that electrically connects the current-conducting contacts 3.
Innerhalb des Gehäuses 1 (Fig. 1) ist auf dem Sockel 2 koaxial zur Aussenwand 13 des Gehäuses 1 eine Hülse 14 angeord-lo net, die als Innenwand 15 des Gehäuses 1 und gleichzeitig als Führung für den Dauermagnetring 7 mit der darauf aufgebrachten Legierungsschicht 9 (Fig. 2) und mit dem Flüssigmetallfilm 11 dient. Innerhalb der Hülse 14 (Fig. 1) ist eine mit der Taste 6 starr verbundene Stange 16 angeordnet, deren Länge ls den Innendurchmesser der Hülse 14 um ein Vielfaches (um das ca. Zweifache) übersteigt. Within the housing 1 (FIG. 1), a sleeve 14 is arranged on the base 2 coaxially with the outer wall 13 of the housing 1, which serves as the inner wall 15 of the housing 1 and at the same time as a guide for the permanent magnet ring 7 with the alloy layer 9 applied thereon (Fig. 2) and with the liquid metal film 11 is used. Arranged within the sleeve 14 (FIG. 1) is a rod 16 rigidly connected to the button 6, the length ls of which exceeds the inner diameter of the sleeve 14 many times (approximately twice).
Die Magnete 4, 5, 7 bestehen aus Ferrit, können aber auch aus Metall besehen. Die Aussenwand 13 des Gehäuses 1 ist und einem durch Quecksilber nicht benetzbaren unmagnetischen 20 Metall, hier aus Titan, hergestellt. The magnets 4, 5, 7 are made of ferrite, but can also be made of metal. The outer wall 13 of the housing 1 is made of a non-magnetic metal that cannot be wetted by mercury, here made of titanium.
Der Schalter nach Fig. 3 ist analog zum Schalter nach Fig. 1 ausgeführt. 3 is designed analogously to the switch according to FIG. 1.
Der Unterschied besteht darin, dass die stromleitenden Kontakte 17 (Fig. 3) U-förmig, wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind. Die 25 Traversen 18 der stromleitenden Kontakte 17 bilden dabei die im Inneren des Gehäuses 1 befindlichen Stirnflächen der Kontakte 17 mit der auf sie aufgebrachten Legierungsschicht 10 (Fig. 5) zweier Metalle und dem Flüssigmetallfilm 12 und sind kreisbogenförmig geformt sowie konzentrisch zur Aussenwand 30 13 des Gehäuses 1 angeordnet, wie aus Fig. 6 zu ersehen ist. The difference is that the current-conducting contacts 17 (FIG. 3) are U-shaped, as can be seen from FIG. 4. The 25 crossbeams 18 of the current-conducting contacts 17 form the end faces of the contacts 17 located in the interior of the housing 1 with the alloy layer 10 (FIG. 5) of two metals and the liquid metal film 12 applied to them and are shaped like an arc of a circle and concentric with the outer wall 30 13 of the Housing 1 arranged, as can be seen from Fig. 6.
Die Arbeitsweise des erfindungsgemässen Flüssigmetall-Tastenschalters ist wie folgt: The method of operation of the liquid metal key switch according to the invention is as follows:
Bei Drücken der Taste 6 (Fig. 1) in Pfeilrichtung C verschiebt sich der Magnet 5 in Richtung zum Magnet 4 hin und 35 nimmt unter der Kraftwirkung der magnetischen Kopplung den Magnet 7 mit, der, indem er sich an der Wand 15 bewegt, When the button 6 (FIG. 1) is pressed in the direction of the arrow C, the magnet 5 moves in the direction of the magnet 4 and 35 takes the magnet 7 under the force of the magnetic coupling, which moves by moving on the wall 15,
durch seinen Flüssigmetallfilm 11 (Fig. 2) die Flüssigmetallfilme 12 auf den stromleitenden Kontakten 3 berührt, wodurch diese geschlossen werden. touches the liquid metal films 12 on the current-conducting contacts 3 through its liquid metal film 11 (FIG. 2), as a result of which these are closed.
40 Beim Durchdrücken der Taste 6 (Fig. 1) verschiebt sich die Stange 16 innerhalb der Hülse 14, wodurch eine Schiefstellung der Taste 6 und des Magnets 5 und damit eine Verkeilung des Magnets 7 vermieden werden. 40 When pushing the button 6 (Fig. 1), the rod 16 moves within the sleeve 14, whereby an oblique position of the button 6 and the magnet 5 and thus wedging of the magnet 7 are avoided.
Der Schalter nach Fig. 3 arbeitet analog zum Schalter nach 45 Fig. 1. 3 operates analogously to the switch according to FIG. 1.
Der Unterschied besteht darin, dass die Traversen 18 (Fig. 4) der stromleitenden Kontakte 17 die Berührungsfläche zwischen ihrem Flüssigmetallfilm 12 und dem Flüssigmetallfilm 11 des Magneten 7 vergrössert, wodurch eine grosse Schalthäufig-50 keit bei gering bleibendem Übergangswiderstand gewährleistet wird. The difference is that the crossbeams 18 (FIG. 4) of the current-conducting contacts 17 increase the contact area between their liquid metal film 12 and the liquid metal film 11 of the magnet 7, as a result of which a high switching frequency with a low contact resistance is ensured.
Der erfindungsgemässe Flüssigmetall-Tastenschalter gestattet es, einen Strom von 10"12 bis 0,05 A und eine Spannung von 10"6 bis 100 V zu schalten, wobei der Übergangswiderstand le-55 diglich 0,003 bis 0,005 Ohm beträgt, und wobei sogar nach etwa 2 Mio. Schaltungen nur um ca. 0,001 Ohm zunimmt. Die Hublänge der Taste des Schalters beträgt 2,5 mm und der Bereich von Arbeitstemperaturen, bei denen der Schalter betrieben werden kann, liegt zwischen —35 und +70°C. The liquid metal key switch according to the invention allows a current of 10 "12 to 0.05 A and a voltage of 10" 6 to 100 V to be switched, the contact resistance being only 55 to 0.003 to 0.005 ohms, and even after approximately 2 million switching operations only increases by approx. 0.001 ohm. The stroke length of the button of the switch is 2.5 mm and the range of operating temperatures at which the switch can be operated is between -35 and + 70 ° C.
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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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Legal Events
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| PL | Patent ceased |