DE102005031880B3

DE102005031880B3 - Schalter

Info

Publication number: DE102005031880B3
Application number: DE200510031880
Authority: DE
Inventors: Helmut Schneider
Original assignee: S Siedle and Soehne Telefon und Telegrafenwerke OHG; S Siedle and Sohne
Current assignee: S Siedle and Soehne Telefon und Telegrafenwerke OHG; S Siedle and Sohne
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalter, mit einer Betätigungseinrichtung und einer Schaltmatte mit einer ersten und einer zweiten auf eine Betätigung der Betätigungseinrichtung ansprechenden Kontaktiereinrichtung, wobei die erste Kontaktiereinrichtung zum Schalten eines ersten elektrischen Signals durch Kontakt mit einer dritten Kontaktiereinrichtung ausgelegt ist und die zweite Kontaktiereinrichtung zum Schalten eines zweiten elektrischen Signals durch Kontakt mit einer vierten Kontaktiereinrichtung ausgelegt ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das zweite elektrische Signal eine höhere Stromstärke als das erste elektrische Signal hat und/oder der Übergangswiderstand der ersten Kontaktiereinrichtung kleiner als der der zweiten Kontaktiereinrichtung ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, mit

– einer Betätigungseinrichtung und
– einer Schaltmatte mit einer ersten und einer zweiten auf eine Betätigung der Betätigungseinrichtung ansprechenden Kontaktiereinrichtung, wobei

Schalter der oben beschriebenen Art sind bekannt, beispielsweise aus der DE 198 09 684 A1 . Sie dienen herkömmlicherweise dazu, mit ein und derselben Betätigungseinrichtung zwei elektrische Signale zu schalten, wobei die Möglichkeit besteht, die beiden elektrischen Signale nacheinander zu schalten, und zwar durch Betätigen der Betätigungseinrichtung in einem ersten Maße für das erste Signal und in einem zweiten Maße für das zweite Signal.

Die Schalter der oben beschriebenen Art sind auf verschiedensten Gebieten einsetzbar, insbesondere auf dem Gebiet der Haustüranlagen. Dabei sind allerdings häufig Signale unterschiedlicher Charakteristika mit ein und derselben Betätigungseinrichtung zu schalten. Als Beispiel aus der Technik der Haustüranlagen ist in diesem Zusammenhang ein Strom von 2 A für den Türöffner zu nennen, wohingegen Schalt- und Steuersignale auf einem Bus der Haustüranlage nur auf einer Stromstärke von 5 mA basieren.

Für das Schalten derartig unterschiedlicher Signale ist der Schalter nach der DE 198 09 684 A1 nicht geeignet.

Es ist versucht worden, das genannte Problem dadurch zu lösen, daß der niedrige Strom mit dem Schaltmattenkontakt geschaltet wird, für den höheren Strom aber ein Mikroschalter vorgesehen ist. Diese Lösung hat sich jedoch als sehr aufwendig dargestellt und wäre auch insofern weniger geeignet, als die typische Betätigungscharakteristik des Schaltmatten-Schalters verändert wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schalter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß er mindestens zwei elektrische Signale unterschiedlicher Charakteristika schalten kann, ohne daß die typische Betätigungscharakteristik des Schaltmatten-Schalters verändert wird.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß das zweite elektrische Signal eine höhere Stromstärke als das erste elektrische Signal hat und/oder der Übergangswiderstand der ersten Kontaktiereinrichtung größer als der der zweiten Kontaktiereinrichtung ist.

Mit anderen Worten werden die beiden Paare Kontaktiereinrichtungen derart gestaltet, daß sie den unterschiedlichen Charakteristika der zu schaltenden elektrischen Signale entsprechen. Wohlgemerkt ist nach der Erfindung nicht einfach nur vorgesehen, daß der Schalter zwei elektrische Signale unterschiedlicher Charakteristika gleichzeitig schalten kann, sondern daß die Paare Kontaktiereinrichtungen derart ausgelegt sind, daß die beiden Charakteristika der zu schaltenden elektrischen Signale zwar Gemeinsamkeiten haben können, d.h. daß eine „Schnittmenge" vorhanden sein kann, gleichzeitig aber ein Paar Kontaktiereinrichtungen ein Signal mit einer Charakteristik schalten kann, das von dem anderen Paar Kontaktiereinrichtungen nicht geschaltet werden kann.

Diese Bedingung wird entweder dadurch erfüllt, daß das eine Paar Kontaktiereinrichtungen elektrische Signale mit einer Stromstärke schalten kann, die von dem anderen Paar nicht mehr bewältigt wird. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, daß der Übergangswiderstand an einer der Kontaktiereinrichtungen zu groß ist, als daß das eine elektrische Signal noch geschaltet werden könnte, wohingegen der Übergangswiderstand eines anderen Kontaktierelementes für das Schalten des anderen elektrischen Signales geeignet ist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Stromstärke des zweiten elektrischen Signals mindestens 50, bevorzugt mindestens 150, weiter bevorzugt mindestens 300 Mal so groß wie die Stromstärke des ersten elektrischen Signals.

Weiter kann vorgesehen sein, daß die Stromstärke des zweiten elektrischen Signals mindestens 1,0 A. und diejenige des ersten elektrischen Signals höchstens 20 mA beträgt, bevorzugt diejenige des zweiten elektrischen Signals mindestens 1,5 A und diejenige des ersten elektrischen Signals höchstens 10 mA, weiter bevorzugt diejenige des zweiten elektrischen Signals mindestens 1,9 A und diejenige des ersten elektrischen Signals höchstens 6 mA.

Bei der Betätigungseinrichtung handelt es sich erfindungsgemäß bevorzugt um eine Drucktaste.

Vorteilhaft weist die erste Kontaktiereinrichtung eine leitfähige Beschichtung auf der Schaltmatte auf.

Weiter bevorzugt weist die erste Kontaktiereinrichtung eine Karbon-Beschichtung auf. Eine solche Beschichtung hat einen besonders geringen Übergangswiderstand.

Die dritte Kontaktiereinrichtung weist erfindungsgemäß bevorzugt eine leitfähige Beschichtung auf einer Leiterplatte auf.

Dabei ist es weiter erfindungsgemäß bevorzugt, daß die dritte Kontaktiereinrichtung eine Metall-Beschichtung auf einer Leiterplatte aufweist, bevorzugt aus Nickel und/oder Gold.

Die dritte Kontaktiereinrichtung weist erfindungsgemäß weiter bevorzugt in der Draufsicht kammartig ineinandergreifende Leiterbahnen auf. Da die dritte Kontaktiereinrichtung zusammen mit der ersten Kontaktiereinrichtung die „schwächeren" Signale schaltet, führt die dadurch entstehende Redundanz (mehrere Kontaktmöglichkeiten) zu höherer Verläßlichkeit des Schaltens.

Bevorzugt weist die zweite Kontaktiereinrichtung eine Kontaktplatte auf der Schaltmatte auf. Eine solche Kontaktplatte kann mit der für die zu schaltende Stromstärke erforderlichen Dicke ausgeführt werden.

Bevorzugt weist die zweite Kontaktiereinrichtung eine metallische Kontaktplatte auf, weil Metalle als gute Leiter angesichts der hohen zu schaltenden Stromstärken vorteilhaft sind.

Weiter bevorzugt weist die vierte Kontaktiereinrichtung eine Kontaktplatte auf einer Leiterplatte auf. Wiederum liegt der Vorteil dieser Ausgestaltung darin, daß die Kontaktplatte mit der für die zu schaltende Stromstärke erforderlichen Dicke ausgeführt werden kann.

Die vierte Kontaktiereinrichtung weist erfindungsgemäß weiter bevorzugt eine metallische Kontaktplatte auf. Wiederum wird Metall als guter Leiter angesichts der zu schaltenden Stromstärken bevorzugt.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß in unbetätigtem Zustand ein Abstand der ersten von der dritten Kontaktiereinrichtung höchstens 10 % größer oder kleiner als ein Abstand der zweiten von der vierten Kontaktiereinrichtung ist.

Bei diesen Verhältnissen hat eine Bedienperson den Eindruck, daß beim Betätigen der Betätigungseinrichtung des Schalters beide Paare Kontaktiereinrichtungen gleichzeitig geschlossen und damit beide elektrischen Signale gleichzeitig geschaltet werden.

Aus dem gleichen Grunde ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in unbetätigtem Zustand ein Abstand der zweiten von der vierten Kontaktiereinrichtung 1,0 bis 1,3 mm, bevorzugt 1,05 bis 1,25 mm, weiter bevorzugt 1,1 bis 1,2 mm beträgt.

Zum Ausgleich der oben erläuterten Toleranzen sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Schaltmatte zwischen der ersten und der zweiten Kontaktiereinrichtung eine erste elastische Zone und zwischen der ersten oder der zweiten Kontaktiereinrichtung einerseits und einem Widerlager andererseits eine zweite elastische Zone aufweist.

Bevorzugt liegen die beiden elastischen Zonen bezüglich eines Angriffspunktes der Betätigungseinrichtung an der Schaltmatte parallel zueinander.

Dadurch ist es nicht unbedingt erforderlich, die Elastizitäten der beiden elastischen Zonen aufeinander abzustimmen.

Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gehört eine Leiterplatte zu dem Widerlager.

Mit anderen Worten wird die Leiterplatte (zumindest unter anderem) als Widerlager genutzt.

Neben dem Schalter schafft die Erfindung schließlich auch eine Station einer Haustüranlage mit einem solchen Schalter. Bei der Station kann es sich beispielsweise um eine Innen- oder eine Außenstation handeln.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine Draufsicht auf eine Schaltmatte eines Schalters nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Schnittansicht des Schalters,
3 eine Draufsicht auf die Leiterplatte des Schalters,
4 die gleiche Ansicht wie 1, jedoch um 90° gedreht,
5 die gleiche Ansicht wie 2, jedoch auf eine um 90° gedrehte Schnittebene und
6 die gleiche Ansicht wie 3, jedoch um 90° gedreht.
Zu dem in der Zeichnung dargestellten Schalter gehören eine Schaltmatte 10 und eine Leiterplatte 12. Als erste Kontaktierelemente dienen in der Draufsicht halbkreisförmige Karbon-Beschichtungen 14, 16 auf der Schaltmatte 10.
Als zweite Kontaktiereinrichtung dient eine in der Draufsicht runde Kontaktplatte 18 aus Metall, beispielsweise Kupfer.
Als dritte Kontaktiereinrichtung dienen kammartig ineinandergreifende Leiterbahnen, von denen zwei beispielhaft mit den Bezugszahlen 20 und 22 bezeichnet sind. Sie sind auf der Leiterplatte 12 angeordnet. Es gibt eine Vielzahl von den Leiterbahnen 20 und 22 gleichartigen Kontaktiereinrichtungen auf der Leiterplatte 12, um eine Redundanz zur Steigerung der Schaltverläßlichkeit zu schaffen. Sie sind mit Nickel und Gold beschichtet.
Als vierte Kontaktiereinrichtungen dienen bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung Kontaktplättchen 24 und 26 auf der Leiterplatte 12. Sie haben beispielsweise folgende Abmessungen: 3,2 × 1,6 × 0,5 mm³, während die Kontaktplatte 18 einen Durchmesser von 3 mm hat. Sie werden im Gurt angeliefert und können mit einem SMD-Bestückungsautomaten vollautomatisch auf der Leiterplatte 12 angebracht werden.
Zu dem in der Zeichnung dargestellten Schalter gehört eine Tastenkappe 28. Alle vier Kontaktiereinrichtungen 14, 16, 18, 20, 22, 24 und 26 liegen im wesentlichen innerhalb der Tastenkontur. Das gilt insbesondere für die Kontaktflächen 14 und 16 und die Kontaktplatte 18, die vollständig innerhalb der Tastenkontur liegen.
Die Schaltmatte 10 hat zwei elastische Zonen 30 und 32. Sie liegen bezüglich einer ringförmigen Angriffsfläche 29 der Tastenkappe 28 parallel.
Wird die Tastenkappe 28 als Betätigungseinrichtung des in der Zeichnung dargestellten Schalters niedergedrückt, so gibt bei Überschreiten eines vorbestimmten Mindestdrucks die elastische Zone 30 nach. Dadurch nähern sich die erste und die zweite Kontaktiereinrichtung der dritten und der vierten Kontaktiereinrichtung an. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Dimensionierungen derart gewählt, daß nach einem Absenken der Tastenkappe 28 auf die Leiterplatte 12 um 1,1 mm die Kontaktplatte 18 die Kontaktplättchen 24 und 26 kontaktiert. Dadurch wird ein Strom von 2 A geschaltet, um beispielsweise den Türöffner zu betätigen.
Wird der Druck auf die Tastenkappe 28 weiter erhöht, so gibt auch die elastische Zone 32 nach. Nach einem Gesamthub von 1,2 mm liegt dann die Kontaktfläche 14 an den Leiterbahnen 20 und 22 an. Dadurch ist ein weiterer Stromkreis geschlossen. Durch diesen Stromkreis fließt ein Strom von 5 mA, beispielsweise um einen vor dem Betätigen des Türöffners betriebenen Lautsprecher auszuschalten (Schaltsignal).
Der Hubunterschied von 0,1 mm zwischen dem Schalten des ersten und des zweiten elektrischen Signales ist so geringfügig, daß bei normaler Betätigung des Schalters die beiden elektrischen Signale quasi gleichzeitig geschaltet werden. Jedenfalls fällt einem Benutzer die Schaltverzögerung nicht auf.
Selbstverständlich kann die Gesamtanordnung auch derart getroffen werden, daß die beiden Signale gleichzeitig geschaltet werden. In einem solchen Falle wären aber engste Toleranzen einzuhalten.
Die in der obigen Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Schalter, mit – einer Betätigungseinrichtung (28), – einer Schaltmatte (10) mit einer ersten und einer zweiten auf eine Betätigung der Betätigungseinrichtung (28) ansprechenden Kontaktiereinrichtung (14, 16; 18), wobei die erste Kontaktiereinrichtung (14, 16) zum Schalten eines ersten elektrischen Signals durch Kontakt mit einer dritten Kontaktiereinrichtung (20, 22) ausgelegt ist und die zweite Kontaktiereinrichtung (18) zum Schalten eines zweiten elektrischen Signals durch Kontakt mit einer vierten Kontaktiereinrichtung (24, 26) ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektrische Signal eine höhere Stromstärke als das erste elektrische Signal hat und/oder der Übergangswiderstand der ersten Kontaktiereinrichtung (14, 16) größer als der der zweiten Kontaktiereinrichtung (18) ist.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke des zweiten elektrischen Signals mindestens 50, bevorzugt mindestens 150, weiter bevorzugt mindestens 300 Mal so groß ist wie die Stromstärke des ersten elektrischen Signals.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke des zweiten elektrischen Signals mindestens 1,0 A und diejenige des ersten elektrischen Signals höchstens 20 mA beträgt, bevorzugt diejenige des zweiten elektrischen Signals mindestens 1,5 A und diejenige des ersten elektrischen Signals höchstens 10 mA, weiter bevorzugt diejenige des zweiten elektrischen Signals mindestens 1,9 A und diejenige des ersten elektrischen Signals höchstens 6 mA.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Drucktaste (28) ist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontaktiereinrichtung (14, 16) eine leitfähige Beschichtung auf der Schaltmatte (10) aufweist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontaktiereinrichtung (14, 16) eine Karbon-Beschichtung aufweist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kontaktiereinrichtung (20, 22) eine leitfähige Beschichtung auf der Leiterplatte (12) aufweist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kontaktiereinrichtung (20, 22) eine Metall-Beschichtung auf einer Leiterplatte (12) aufweist, bevorzugt aus Nickel und/oder Gold.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kontaktiereinrichtung (20, 22) in der Draufsicht kammartig ineinandergreifende Leiterbahnen aufweist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktiereinrichtung (18) eine Kontaktplatte auf der Schaltmatte (10) aufweist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktiereinrichtung (18) eine metallische Kontaktplatte aufweist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Kontaktiereinrichtung (24, 26) eine Kontaktplatte auf einer Leiterplatte (12) aufweist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Kontaktiereinrichtung (24, 26) eine metallische Kontaktplatte aufweist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in unbetätigtem Zustand ein Abstand der ersten von der dritten Kontaktiereinrichtung (14, 16; 20, 22) höchstens 10 % größer oder kleiner als ein Abstand der zweiten von der vierten Kontaktiereinrichtung (18; 24, 26) ist.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in unbetätigtem Zustand ein Abstand der zweiten von der vierten Kontaktiereinrichtung (18; 24, 26) 1,0 bis 1,3 mm, bevorzugt 1,05 bis 1,25 mm, weiter bevorzugt 1,1 bis 1,2 mm beträgt.
Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte (10) zwischen der ersten und der zweiten Kontaktiereinrichtung (14, 16; 18) eine erste elastische Zone (32) und zwischen der ersten oder der zweiten Kontaktiereinrichtung (14, 16; 18) einerseits und einem Widerlager (12) andererseits eine zweite elastische Zone (30) aufweist.
Schalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden elastischen Zonen (32, 30) bezüglich eines Angriffspunktes (29) der Betätigungseinrichtung (28) an der Schaltmatte (10) parallel zueinander liegen.
Schalter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leiterplatte (12) zu dem Widerlager gehört.
Station einer Haustüranlage mit einem Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche.