DE2011892B2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit einer Vielzahl von magnetbetätigten Zungenschalterelementen, die in radialer Ausrichtung zu einer gemeinsamen Achse angeordnet, durch einen drehbar um diese Achse gelagerten Magneten zu betätigen und w durch zwischen ihnen angeordnete, magnetisch durchlässige Barrieren gegenseitig abgeschirmt sind.

Bekannt ist ein Schalter mit magnetfeldbetätigten Schutzrohrkontakten, die in Kanälen liegen, deren Wände aus Eisen bestehen und dadurch magnetisch ^r» abschirmend wirksam sind (GB-PS 10 59 340). Als ein Wählschalter für Programmkanäle von Drahtrundfunkoder Drahtfei nsehsystemen ist der Schalter nicht geeignet, weil hier die Anforderungen an die Abschirmung zwischen den Leiterkanälen besonders hoch sind, wi um ein Übersprechen zwischen den Kanälen zu verhindern. Bei einem Programmschalter mit Zungenschalterelementen, an deren Anschlußklemmen jeweils ein unterschiedliches Programmsignal angelegt ist und bei dem ein einziges ausgewähltes Programm von den < > gemeinsam miteinander verbundenen inneren Anschlußklemmen der Zungenschalter abzugreifen sein soll, ist eine besonders gute Abschirmung von

entscheidender Bedeutung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Aufbau einfachen Schalter mit einer Vielzahl von Signalwegen für die Programmwahl zu schaffen, der einen besonders hohen Abschirmungsgrad zwischen den zu schaltenden Leiterbahnen aufweist Gemäß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß die zwischen den Zungenschalterelementen angeordneten Barrieren als Drähte ausgebildet sind, die von einem Träger aus einem leitfähigen, nicht magnetisch durchlässigen Werkstoff, wie einem Aluminiumring, gehalten sind, derart, daß der Träger gemeinsam mit den Drähten und mit den Zungenschalterelementen eine Vielzahl von auch elektrisch gegeneinander abgeschirmten Übertragungsleitungen bildet

Diese Ausbildung bringt den Vorteil, daß das Erregungsfeld des Bcaätigungsmagneten konzentriert ist, wodurch die Empfindlichkeit gesteigert wird und außerdem die Abmessungen des Schalters verhältnismäßig kleingehalten sein können. Dabei werden durch die einzelnen Zungenschalterelemente mit dem Träger und den jeweils zu beiden Seiten der Zungenschalterelemente liegenden parallel verlaufend angeordneten Drähte aus magnetisierbarem Werkstoff Übertragungsleitungen geschaffen, deren Impedanz an die Übertragungsleitungen anzupassen ist, die an den Schalter angeschlossen sind.

V01 teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Schalters nach der Erfindung,

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Darstellung, wobei ein Teil des Schalters weggelassen ist, um die Anordnung der Zungenschalterelemente zu zeigen,

Fig.3 eine Darstellung in auseinandergezogener Anordnung des Schalters der F i g. 2,

Fig.Λ eine Darstellung der Einzelheiten einer Stirnfläche einer Platte des in den F i g. 1 — 3 dargestellten Schalters und

Fig.5 einen Schnitt durch einen der in Fig.3 dargestellten Teile.

Der in F i g. I dargestellte Schalter besteht aus einer Schichtenanordnung von dünnen Platten, zu denen eine metallische Trägerplatte 1 aus einem nicht magnetisierbaren Wirkstoff gehört sowie eine Isolationsplatte 2, eine Platte 3 aus einem isolierenden Werkstoff, die auf ihrer einen Seite einen Belag aus einem leitfähigen, nicht magnetisierbaren Werkstoff trägt, sowie eine weitere Isolationsplatte 4 und eine Schaltplatte 5 aus einem isolierenden Werkstoff, die auf ihrer einen Seite Leiterbahnen trägt, die Signalwege zwischen einer Kontaktvorrichtung 6 und Zungenschalterelementen 17 bilden, und auf ihrer anderen Seite eine Folie aus einem leitfähigen und nicht magnetisierbaren Werkstoff.

Die Platten 1 bis 5 sind durch Halteklammern 7 fest zusammengehalten. Die Kontaktvorrichtung 6 ist so ausgebildet, daß sie in einen feststehenden Steckkontakt eingeführt werden kann, wie er für gedruckte Schaltungen verwendet wird. Zwischen den Kontakten der Kontaktvorrichtungen 6 befinden sich zwei Führungsschlitze 8 und 9, die ein verkehrtes Anschließen der Kontaktvorrichtung an eine feststehende Steckvorrichtung verhindern.

Die Zungenschalterelemente A sind durch eine Abdeckscheibe 10 abgedeckt, die aus einem leitfähigen, nicht magnetisierbaren Werkstoff besteht. Jeweils ein

ausgewähltes Zungenschalterelement 17 kann durch einen Magneten 11 eingeschaltet werdea der sich auf einem Dreharm 12 befindet, welcher seinerseits fest mit der Schaltwelle 13 eines Schrittmotors 14 verbunden ist

Die Zungenschalterelemente 17 sind in der Art eines einpoligen Mehrwegschalters angeordnet, wobei jeweils der eine Anschluß jedes Zungenschalterelementes 17 in Verbindung mit den entsprechender. Anschlüssen sämtlicher anderer Zungenschalterelemente 17 steht Die zusammengeschalteten Enden der Zungenschaltelemente 17 sind mit einer von zwei Anschlußklemmen 15 verbunden, von denen die zweite Anschlußklemme mit einem Punkt verbunden ist, der ein Erdpotential aufweist Die freien Enden der Zungenschalterelemente 17 sind jeweils durch eine der auf der einen Oberfläche der Schaltplatte 5 befindlichen Leiterbahnen mit einer entsprechenden Kontaktstelle der Kontaktvorrichtung 6 verbunden, durch die diese freien Enden mit entsprechenden Programmsignalquelle^ verbunden werden können. Die Platte 3 trägt ein weiteres Paar von Anschlußklemmen 16, die mit der Betätigungsvorrichtung für den Schrittmotor 14 verbunden werden können. Die Anschlußklemmen 15 und 16 können mit einer entfernt angeordneten Signalverwertungseinrichtung verbunden werden, die sich beispielsweise bei einem Teilnehmer eines Drahtrundfunknetzes befindet und durch zwei Leitungspaare angeschlossen ist. Das eine Leitungspaar stellt dann die mit den Ausgangsklemmen 15 verbundenen Signalleitungen dar, während das andere Leitungspaar durch zwei den Signalleitungen zugeordnete Hohlraumleiter gebildet wird, die mit den Anschlußklemmen 16 verbunden sind.

Die Zungenschalterelemente 17 sind auch in Fig. 2 dargestellt In dieser Figur sind die Abdeckscheibe 10, der Magnet 11 und der Dreharm 12 weggelassen, um die Zungenschalterelemente 17 deutlicher zu zeigen. Jedes Zungenschalterelement 17 befindet sich in einem Kanal aus einem leitfähigen Werkstoff, der aus zu beiden Seiten der Zungenschalterelemente 17 angeordneten Eisendrähten 19 und aus einem Aluminiumring 18 gebildet wird. Die Eisendrähte 19 stehen mit dem Aluminiumring 18 in leitender Verbindung. Jeder Eisendraht 19 ist zwei benachbarten Zungenschalterelementen 17 zugeordnet.

Wie sich aus F i g. 2 ersehen läßt, erstrecken sich die Zungenschalterelemente 17 von einem gemeinsamen Mittelpunkt, der durch die Achse der Schallwelle 13 gebildet wird, radial nach außen. Auf diese Weise kann der in F i g. 1 dargestellte Magnet 11 in bezug auf jedes Zungenschalterelement 17 in die entsprechende Lage gedreht werden. Diese Lage wird so gewählt, daß sich für die Zungenschalterelemente 17 die größte Ansprechempfindlichkeit gegenüber dem Magneten U ergibt.

Die gegenseitige Lage der verschiedenen Bauteile der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Anordnung ist im einzelnen aus F i g. 3 zu ersehen. An der metallischen Trägerplatte 1, die zweckmäßigerweise aus Aluminium besteht, ist die Isolationsplatte 2 befestigt, die den Aluminiumring 18 trägt. Der Ring 18 weist auf seinem inneren und äußeren Umfang eine Vielzahl von Kerben auf, in die die U-förmigen Eisendrähte 19 einrasten. Die Enden 21 dieser Drähte 19 schließen bündig mit der Unterseite 22 des Ringes 18 ab und sind dadurch in ihrer Lage gehalten. Der Ring 18 ist an der Isolationsplatte 2 beispielsweise durch Schrauben befestigt, die durch entsprechende Löcher 23,24 hindurchgeführt sind.

Die Isolierplatte 3 weist eine Ausnehmung 25 auf,

deren Durchmesser größer ist als der des Aluminiumringes 18, so daß der Ring 18 teilweise durch die Ausnehmung 25 hindurchragt, wenn die Platte 3 an die Isolationsplatte 2 angelegt ist, an der der Ring 18 betestigt ist Um den Umfang der Ausnehmung 25 herum sind zusätzlich Durchsteckbohrungen 26 angeordnet, die bei zusammengebautem Schalter zur Aufnahme der Enden der Verbindupgsdrähte für die Zungenschalterelemente 17 dienen. Die eine Seitenwand der Platte 3 ist mit einem Belag aus einem leitfähigen und nicht magnetisierbaren Werkstoff 27 versehen. Zweckmäßigerweise werden die Platte 3 und der Belag 27 aus einer Epoxydlaminatplatte mit einer einseitigen Kupferschicht gebildet, wie sie beispielsweise für die Herstellung einer gedruckten Schaltung Verwendung findet

Die Platte 3 ist gegenüber der Schaltplatte 5 durch eine weitere Isolationsplatte 4 getrennt, die eine Ausnehmung 28 und Durchsteckbohrungen 29 aufweist, welche jeweils der Ausnehmung 25 und den Durchsteckbohrungen 26 der Platte 3 entsprechen. Die Schaltplatte 5 besteht aus einem isolierenden Werkstoff und ist auf ihrer den Zungenschaltelementen zugewandten Seite mit einem Belag oder einer Folie aus einem leitfähigen, nicht magnetisierbaren Werkstoff 30 versehen, während sich auf ihrer anderen Seite eine Vielzahl von Leiterbahnen befindet, die im einzelnen aus F i g. 4 ersichtlich sind und jeweils eine der öffnungen 31, in welche ein Verbindungsdraht 32 für ein Zungenschaltelement 17 eingeführt ist, mit einem Kontakt der Kontaktvorrichtung 6 verbinden. Um eine wirksame Abschirmung für eine einer öffnung 31 zugeordnete Leiterbahn zu erhalten, sind die Beläge aus leitfähigem, nicht magnetisierbarem Werkstoff 27 und 30 jeweils so ausgebildet, daß sie mit einem Punkt verbunden werden können, der Erdpotential aufweist. Außerdem ist jede Leiterbahn, die sich zwischen einer öffnung 31 und einem Kontakt der Kontaktvorrichtung 6 erstreckt, gegenüber den anderen Leiterbahnen, welche sich zwischen anderen öffnungen 31 und der Kontaktvorrichtung 6 erstrecken, durch eine Leiterbahn getrennt, die ebenfalls mit einem Punkt verbunden werden kann, der Erdpotential aufweist. Die anderen Verbindungsdrähte 33 der Zungenschalterelemente 17 sind elektrisch mit einem gemeinsamen Punkt verbunden, der durch eine leitfähige Fläche auf der Oberfläche 34 der Scheibe 35 gebildet wird. Mit dieser Oberfläche 34 ist ein Verbindungsstift 36 verbunden, der durch die ganze Anordnung hindurchgeführt und von der Außenseite der Platte 1 zugänglich ist. Der leitfähige Bereich der Oberfläche 34 wird durch ein dünnes Isolatorplättchen 37 im Abstand zu der Isolationsplatte 2 gehalten.

Die Abdeckscheibe 10 besteht aus einem leitfähigen, nicht magnetisierbaren Werkstoff und hat die Aufgabe, einerseits die Zungenschalterelemente 17 zu schützen, und andererseits als elektromagnetische Wirbelstrombremsen zu wirken, die auf den Magneten 11 eine Verzögerungskraft ausübt, wenn dieser von einer Stellung in der Nähe eines Zungenschalterelementes 17 in eine Stellung in der Nähe eines anderen Zungenschalterelementes 17 gebracht wird, wobei durch die Bremswirkung die Wahrscheinlichkeit dafür auf ein Minimum herabgesetzt werden soll, daß der Magnet 11 bei seiner Verstellung aus der einen in die andere Stellung über die neue Stellung hinausfährt.

Der Magnet 11 läßt sich mit einem elektrischen Schrittmotor 14 drehen, der einen Elektromagneten 38 aufweist, der durch die an die Anschlußklemmen 16

angelegten elektrischen Stromsignale zu erregen ist. Bei Erregung bewegt der Elektromagnet 38 einen Anker 39 gegen die Vorspannung der Feder 40, so daß der Zahn 41 in das Klinkenrad 42 eingreift. Durch jede Erregung des Elektromagneten 38 wird das Klinkenrad 42 um eine Stellung weitergedreht, wobei diese Stellungen durch ein nicht dargestelltes federndes Arretierglied vorgegeben werden, das in die Zähne des Klinkenrades 42 eingreift. Durch das Klinkenrad 42 wird die Schaltwelle 13 gedreht, mit welcher der den Magneten 11 tragende Dreharm 12 verbunden ist.

Die auf der Schaltplatte 5 befindlichen Leiterbahnen erstrecken sich in der in Fig.4 dargestellten Weise zwischen einer öffnung 31 und einer entsprechenden Kontaktstelle an der Kontaktvorrichtung 6. Wie diese Figur zeigt, sind die von den öffnungen 31 ausgehenden Leiterbahnen 45 beispielsweise mit einem Verbindungsdraht 32 der Zungenschalterelemente 17 verlötet. Zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen 45 ist jeweils eine zusätzliche Leiterbahn 46 angeordnet, die von einer zwischen zwei benachbarten öffnungen 31 liegenden Stelle ausgeht und angenähert parallel zu den zugeordneten Leiterbahnen 45 zu einer Kontaktstelle an der Kontaktvorrichtung 6 verläuft, welche zwischen den Kontaktstellen liegt, mit denen die entsprechenden Leiterbahnen 45 verbunden sind. Die feststehende Steckvorrichtung, die mit der Kontaktvorrichtung 6 zusammenwirkt, weist entsprechende Anschlüsse auf, durch welche eine Verbindung zwischen den Leiterbahnen 46 und einem auf dem Erdpotential befindlichen Punkt hergestellt wird, so daß die Leiterbahnen 46 eine Abschirmung zwischen benachbarten Leiterbahnen 45 bilden. Fig.3 und 4 zeigen gemeinsam die Verbindung der Verbindungsdrähte 33 der Zungenschalterelemente 17 mit dem auf der Scheibe 35 befindlichen Verbindungsstift 36. Diese gemeinsame Verbindung mit dem Verbindungsstift 36 erfolgt vermittels des leitfähigen Ringes 47, mit dem der Stift 36 und die Drähte 33 beispielsweise durch Lötstellen verbunden sind.

F i g. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil des Aluminiumringes 18 und die Anordnung der Eisendräh-

Ί te 19 und der Zungenschalterelemente 17. Wie aus Fig.5 ersichtlich, besteht der Aluminiumring 18 aus einem verhältnismäßig flachen Band, mit dessen einer Oberfläche die Eisendrähte 19 in gegenseitigen Abständen verbunden sind. Zwei benachbarte Eisen-

i) drähte 19 bilden jeweils zusammen mit dem Aluminiumring 18 einen Kanal, dessen Seiten aus einem magnetisch durchlässigen Werkstoff und dessen Grundfläche aus einem nicht magnetisch durchlässigen Werkstoff bestehen. Innerhalb des auf diese Weise gebildeten Kanals ist

> ein Zungenschalterelement 17 angeordnet. Der Kanal, in dem sich das Zungenschalterelement 17 befindet, bildet eine elektrostatische Abschirmung, da der Kanal eine Art von koaxialem Signalleiter bildet, der eine gute Impedanzanpassung an die auf der Schaltplatte 5

■ι) ausgebildeten Leiterbahnen besitzt. Durch die Eisendrähte 19, die einen Teil dieses Kanals bilden, wird das Magnetfeld des Magneten 11 konzentriert, wenn sich der Magnet in der Nähe eines Zungenschalterelementes 17 befindet. Durch diese Konzentration des Magnetfel-

'. des wird die Empfindlichkeit des entsprechenden Zungenschalterelementes 17 verbessert und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit dafür herabgesetzt, daß ein benachbartes Zungenschalterelement 17 magnetisiert und dadurch geschaltet wird.

v. Der aus magnetisch durchlässigem und aus nicht magnetisch durchlässigem Werkstoff bestehende Kanal kann auch dadurch gebildet werden, daß die Kanäle aus Aluminium gegossen werden, wobei die magnetisch durchlässigen Drähte vor dem Gießen in die Form

ι. eingesetzt werden, so daß sie dann einen Bestandteil des gegossenen Kanals bilden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit einer Vielzahl von magnetbetätigten Zungenschalterelementen, die in radialer Ausrichtung zu einer gemeinsamen Achse angeordnet, durch einen drehbar um diese Achse gelagerten Magneten zu betätigen und durch zwischen ihnen angeordnete, magnetisch durchlässige Barrieren gegenseitig abgeschirmt sind, da- durch gekennzeichnet, daß die zwischen den Zungenschalterelementen (17) angeordneten Barrieren als Drähte (19) ausgebildet sind, die von einem Träger (18) aus einem leitfähigen, nicht magnetisch durchlässigen Werkstoff, wie einem is Aluminiumring, gehalten sind, derart, daß der Träger (18) gemeinsam mit den Drähten (19) und init den Z'ingen-Schalterelementen (17) eine Vielzahl von auch elektrisch gegeneinander abgeschirmten Übertragungsleitungen bildet

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (18) mit einer Schaltplatte (5) aus einem isolierenden Werkstoff verbunden ist, die auf ihrer den Zungenschalterelementen (17) zugewandten Seite eine Folie (30) aus einem leitfähigen, nicht magnetisierbarer! Werkstoff trägt, die an Erdpotential anlegbar ist

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Seite der Schaltplatte (5) mit Leiterbahnen (45) zwischen einer Kontaktvor- )o richtung (6) und den Zungenschalterelementen (17) versehen ist, von denen jede Leiterbahn gegenüber der benachbarten Leiterbahn durch eine Erdpotential führende Leiterbahn (46) getrennt ist

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zungenschalterelementen (17) und dem Magneten (11) eine als elektromagnetische Wirbelstrombremse für den Magneten (U) wirkende Abdeckscheibe (10) aus einem leitfähigen, nicht magnetisierbar en Werkstoff angeordnet ist.