DE202009005995U1

DE202009005995U1 - Electric switch

Info

Publication number: DE202009005995U1
Application number: DE200920005995
Authority: DE
Original assignee: Erue Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Erue Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2019-04-24

Abstract

Elektrischer Schalter (56) mit einem beweglichen Betätigungsglied (58), das bei Aufbringung einer Kraft (F) nachgibt und ein benachbartes und zu einem Schaltkreis gehörendes elektrisches Schaltglied (62) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass
– das elektrische Schaltglied als Dehnungsmessstreifen (62) ausgebildet ist,
– der Dehnungsmessstreifen (62) Bestandteil eines auf Verformung beanspruchten Balkens (61) ist und
– der Balken (61) Bestandteil einer elektrischen Leiterplatte (60) ist.An electrical switch (56) having a movable actuator (58) which yields upon application of a force (F) and influences an adjacent electrical circuit member (62) associated with a circuit, characterized in that
- The electrical switching element is designed as a strain gauge (62),
- The strain gauge (62) is part of a claimed on deformation beam (61) and
- The bar (61) is part of an electrical circuit board (60).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher umrissen ist.The The invention relates to an electrical switch, as in Outline of claim 1 is further outlined.

Derartige Schalter sind im Prinzip als Druckschalter in vielen Ausführungen und zu unterschiedlichsten Anwendungsfällen bekannt, beispielsweise als Klingelknopf zur Betätigung von elektrischen Hausklingeln. Derartige mechanischen Kontaktschalter verbinden in der Regel bei ihrer Betätigung zwei Kontakte, um einen Stromkreis zu schließen. Durch die vielen mechanischen Schaltvorgänge neigt ein solcher Schalter im Laufe der Zeit zur Abnutzung und Oxidierung der Kontakte, so dass er nicht mehr zuverlässig arbeitet und folglich entweder repariert oder erneuert werden muss.such Switches are in principle as a pressure switch in many designs and for a variety of applications known, for example as Bell button for operating electric doorbells. Such mechanical contact switches usually connect at their actuation two contacts to a circuit shut down. Through the many mechanical switching operations Such a switch tends to deteriorate and oxidize over time the contacts so that he no longer works reliably and therefore either has to be repaired or renewed.

Außerdem benötigt ein solcher Kontaktschalter einen relativ langen Betätigungsweg, sowie eine separate Rückstellfeder, um das Betätigungsglied, z. B. den Klingelknopf, wieder in seine Ruhe- oder Ausgangsstellung zu drücken. Hier setzt die Erfindung an.Furthermore requires such a contact switch a relatively long Actuating path, as well as a separate return spring, to the actuator, for. B. the bell button, again to press in its rest or initial position. Here sets the invention.

Der Erfindung liegt das Bestreben zu Grunde, einen elektrischen Schalter der gattungsgemäßen Art anzugeben, der gegen Umwelteinflüsse weitgehend unempfindlich ist, eine lange Lebensdauer hat und sehr vielseitig einsetzbar ist.Of the The invention is based on the desire, an electrical switch specify the generic type, the environmental influences is largely insensitive, has a long life and very is versatile.

Ausgehend von einem herkömmlichen elektrischen Druckschalter mit einem beweglichen Betätigungsglied, das bei Aufbringung einer Kraft nachgibt und ein benachbartes und zu einem Schaltkreis gehörendes elektrisches Schaltglied beeinflusst, schlägt die Erfindung vor, dass das elektrische Schaltglied als Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist, der Dehnungsmessstreifen Bestandteil eines auf Verformung beanspruchten Balkens ist und der Balken Bestandteil einer elektrischen Leiterplatte ist.outgoing from a conventional electric pressure switch with a movable actuator when applied yields a force and an adjacent and belonging to a circuit affects electrical switching element, the invention proposes before that the electrical switching element is designed as a strain gauge, the strain gauges are part of a deformation stressed Balkens is and the beam part of an electrical circuit board is.

Ein derartiger elektrischer Schalter umfasst keine der Abnutzung unterliegenden, mechanischen Kontakte. Insbesondere kann er jedoch sehr vielseitig eingesetzt werden, da elektrische Leiterplatten in elektrischen Schaltungen sehr weit verbreitet sind. Der als Schaltglied verwendete Dehnungsmessstreifen benötigt für seine Funktion eine nur äußerst kleine Durchbiegung und folglich nur einen sehr kleinen Betätigungsweg des Betätigungsglieds, das somit äußerst flach aufgebaut sein kann.One such electrical switch does not include any of the worn, mechanical contacts. In particular, he can be very versatile be used because electrical circuit boards in electrical Circuits are very widely used. The used as a switching element Strain gauges needed for its function a very small deflection and consequently only a very small actuating travel of the actuator, which can thus be constructed extremely flat.

Die Vorteile der Erfindung werden besonders deutlich, wenn auf der selben Leiterplatte weitere elektrische Bauteile, wie etwa zur Spannungsversorgung, und/oder zur Anzeige des Betriebszustands und/oder zur Signalübertragung und/oder zur Beleuchtung oder für andere Funktionen, angeordnet sind. Hierdurch wird der Schalter in die übrige Elektrik oder Elektronik integriert, was insgesamt eine sehr kostengünstige Herstellung ergibt.The Advantages of the invention become particularly clear when on the same Printed circuit board further electrical components, such as for power supply, and / or for displaying the operating state and / or for signal transmission and / or for illumination or other functions. As a result, the switch in the rest of the electrical system or Electronics integrated, which is a very cost-effective overall Production results.

Obwohl die Leiterplatte z. B. auch als metallisches, gestanztes Bauteil ausgeführt sein kann, wird die Leiterplatte vorzugsweise als gedruckte Leiterplatte ausgebildet, insbesondere um eine kompakte Bauweise zu erzielen.Even though the circuit board z. B. as a metallic, stamped component may be executed, the circuit board is preferably designed as a printed circuit board, in particular a compact To achieve construction.

Eine Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied als flexibler Abschnitt z. B. des Gehäuses ausgebildet ist und bei seiner durch Krafteinwirkung erzeugten Bewegung auf den Balken einwirkt und ihn verformt. Diese Verformung kann insbesondere ein Verbiegen oder ein Verdrehen sein, das auf kleinstem Raum eine Widerstandsänderung des Dehnungsmessstreifens bewirkt, um einen nachgeschalteten Schaltkreis zu beeinflussen. Das flache Betätigungsglied kann hierzu etwa in Form eines biegeelastischen Folienabschnitts oder dergleichen ausgebildet sein, der sich nach der Betätigung wieder selbsttätig zurückstellt.A Embodiment of the invention is characterized in that the actuator as a flexible section z. B. of Housing is formed and its by force The movement generated acts on the beam and deforms it. These Deformation may in particular be bending or twisting, in the smallest space a change in resistance of the strain gauge causes to affect a downstream circuit. The flat actuator can this for example in the form of a bending elastic film section or the like may be formed, after the operation again automatically resets.

Um eine unzulässig große Verformung des Dehnungsmessstreifens sicher auszuschließen, kann vorgesehen sein, dass die maximale Nachgiebigkeit, also der größte Betätigungsweg, des Betätigungsglieds geringer ist als der maximal zulässige Verformungsweg des Balkens. Das kann durch eine entsprechende Fomgebung und Anordnung der Folie oder des Balkens oder des Gehäuses geschehen.Around an impermissibly large deformation of the strain gauge safe to exclude, can be provided that the maximum Compliance, the largest actuation path, of the actuator is less than the maximum allowable deformation of the beam. This can be done by an appropriate Fomgebung and arrangement the foil or the beam or the housing.

Die Herstellung des Schalters und der eventuellen weiteren Bauteile ist weiterhin dadurch zu optimieren, dass der Dehnungsmessstreifen und gegebenenfalls die weiteren elektrischen Bauteile als SMD-Bauteile ausgebildet sind. Dann können vorzugsweise alle elektrischen Bauteile im selben Arbeitsgang auf eine gedruckte Leiterplatte aufgebracht werden.The Production of the switch and any other components is further optimized by the strain gauge and optionally the other electrical components as SMD components are formed. Then preferably all electrical Components applied to a printed circuit board in the same operation become.

Wie schon eingangs erläutert, kann der erfindungsgemäße elektrische Schalter mit besonderem Vorteil als handbetätigter Schalter Verwendung finden, und zum Beispiel einen herkömmlichen, daumenbetätigten Klingelknopf ersetzen.As already explained, the inventive electrical switch with particular advantage as hand-operated Find switches, and for example a conventional, replace the thumb-operated bell button.

Gerade im vorgenannten Anwendungsfall kann der elektrische Schalter Bestandteil einer Platte oder flachen Baueinheit sein, auf und/oder in welcher Bauteile zur akustischen und/oder optischen Übertragung nach Art einer Gegensprechanlage oder Anlage zur Videoüberwachung angeordnet sind. In einem solchen Fall kann die gesamte Elektrik, Elektronik, Akustik und Optik, aber auch Beschriftungen und dergleichen, sehr kompakt zu einem sehr flachen Bauteil oder einer Platte zusammengefasst sein, die wiederum insbesondere zur unabhängigen Spannungsversorgung auch ein fotovoltaisches Bauteil umfassen kann. Eine solche dünne und flächig kompakte Baueinheit kann oft auch an die Stelle eines herkömmlichen Klingelknopfes oder einer Gegensprechanlage gesetzt werden, und zwar ohne an der Außenwand des Gebäudes aufwändige Änderungsarbeiten durchführen zu müssen.Especially in the aforementioned application, the electrical switch can be part of a plate or flat unit, on and / or in which components are arranged for acoustic and / or optical transmission in the manner of an intercom or video surveillance system. In such a case, the entire electrical system, electronics, acoustics and optics, but also labels and the like, can be combined very compactly into a very flat component or a plate, which in turn, in particular for independent voltage supply, also comprises a photovoltaic component can. Such a thin and flat compact unit can often be put in the place of a conventional bell button or intercom, without having to perform on the outer wall of the building consuming modification work.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigt auch das nachfolgend im Einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung.Further Features and advantages of the invention will also be seen in the following Single described embodiment of the invention.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine flache Baueinheit, die bestimmt ist zur Anbringung nahe der Eingangstür eines Gebäudes und in der ein elektrischer Schalter integriert ist. 1 shows a schematic representation of a plan view of a flat structural unit, which is intended to be mounted near the entrance door of a building and in which an electrical switch is integrated.

2 zeigt den Schnitt II-II in 1 in vergrößerter Darstellung. 2 shows the section II-II in 1 in an enlarged view.

Eine flache Baueinheit 50 in Form einer Platte setzt sich zunächst zusammen aus einem flachen Gehäuse 51 aus Kunststoff oder Metall, in dem eine Reihe von Bauteilen aufgenommen sind, nämlich eine Kamera 52, ein Mikrofon 53, ein Lautsprecher 54, ein fotovoltaisches Element 55 und zwei kraftbetätigte Schalter 56, und des weiteren aus zwei Namensschildern 57. Im Bereich der Schalter 56 ist je ein Druckbereich 58 deutlich markiert, der aus einer steifen, aber flexiblen Folie besteht.A flat unit 50 in the form of a plate is initially composed of a flat housing 51 made of plastic or metal, in which a number of components are accommodated, namely a camera 52 , a microphone 53 , a speaker 54 , a photovoltaic element 55 and two power-operated switches 56 , and further from two name tags 57 , In the area of the switch 56 is ever a print area 58 clearly marked, which consists of a stiff, but flexible film.

Die Baueinheit 50 ist bestimmt zur Anbringung nahe der Eingangstür eines Gebäudes oder Gebäudeabschnitts, um z. B. einen herkömmlichen Klingelknopf zu ersetzen. Die Baueinheit 50 kann mit der Spannungsversorgung des Gebäudes verbunden sein oder über das fotovoltaische Element 55 und einen nicht dargestellten Akku unabhängig vom Gebäude mit Spannung versorgt sein. Auch kann die Signalverbindung in das bzw. aus dem Gebäude drahtlos, z. B. mittels Funk, hergestellt sein.The construction unit 50 is intended for mounting near the front door of a building or building section to z. B. to replace a conventional bell button. The construction unit 50 can be connected to the power supply of the building or via the photovoltaic element 55 and a battery, not shown, be powered independent of the building with voltage. Also, the signal connection in or out of the building wireless, z. B. by radio.

Der in 2 dargestellte Schnitt verdeutlicht die Ausbildung und Anordnung eines Schalters 56: Unmittelbar hinter dem markierten, flexiblen Druckbereich 58 der Vorderwand 59 ist eine starre gedruckte Leiterplatte 60 angeordnet, auf der die nicht dargestellte elektrische Verdrahtung der lötbaren Bauteile 52 bis 56 aufgebracht ist.The in 2 illustrated section illustrates the design and arrangement of a switch 56 : Immediately behind the marked, flexible pressure area 58 the front wall 59 is a rigid printed circuit board 60 arranged on the non-illustrated electrical wiring of the solderable components 52 to 56 is applied.

Die Leiterplatte 60 umfasst jeweils unmittelbar hinter dem als Betätigungsglied dienenden, flexiblen Druckbereich 58 einen Kragbalken 61, auf dem zumindest ein Dehnungsmesstreifen 62 angeordnet ist.The circuit board 60 each includes immediately behind the serving as an actuator, flexible pressure range 58 a cantilever 61 on which at least one strain gauge 62 is arranged.

Zur prinzipiellen Funktion des auf dem Kragbalken 61 angebrachten Dehnungsmessstreifens 62 wird auf die EP 1 931 184 A2 verwiesen: Eine Verbiegung des Kragbalkens 61 führt zu einer Verbiegung des Dehnungsmessstreifens 62 und damit zu einer Widerstandsänderung in der auf der Leiterplatte 60 befindlichen und nicht näher beschriebenen elektrischen Schaltung.The principal function of the on the cantilever 61 attached strain gauge 62 will be on the EP 1 931 184 A2 directed: A bending of the cantilever beam 61 leads to a bending of the strain gauge 62 and thus to a resistance change in the on the circuit board 60 located and unspecified electrical circuit.

Hier bedeutet dies Folgendes: Wenn auf den flexiblen Druckbereich 58 eine Kraft F ausgeübt wird, z. B. durch Daumendruck, dann gibt der Druckbereich 58 nach und verbiegt sich der benachbarte Kragbalken 61 und mit ihm der Dehnungsmessstreifen 62. Die dadurch erzeugte Widerstandsänderung löst ein elektrisches Signal aus, das z. B. eine akustische Anzeige, wie etwa eine Klingel, Glocke oder Gong, aktiviert.Here, this means the following: If on the flexible pressure range 58 a force F is exerted, z. B. by thumb pressure, then there is the pressure range 58 The neighboring cantilever bends and bends 61 and with it the strain gauge 62 , The change in resistance generated thereby triggers an electrical signal, the z. B. an acoustic display, such as a bell, bell or gong, activated.

Um eine übermäßige Verbiegung des Kragbalkens 61 zu vermeiden, ist die Tiefe T des Gehäuses 51 zumindest hinter dem Kragbalken 61 auf ein maximales Maß T begrenzt.To avoid excessive bending of the cantilever 61 To avoid is the depth T of the housing 51 at least behind the cantilever 61 limited to a maximum measure T.

5050: Baueinheitunit
5151: Gehäusecasing
5252: Kameracamera
5353: Mikrofonmicrophone
5454: Lautsprecherspeaker
5555: fotovoltaisches Elementphotovoltaic element
5656: Schalterswitch
5757: Namensschildnameplate
5858: Druckbereichpressure range
5959: Vorderwandfront wall
6060: Leiterplattecircuit board
6161: Kragbalkencantilever
6262: DehnungsmessstreifenStrain gauges
FF: Kraftforce
TT: Tiefedepth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1931184 A2 [0021]

Claims

Electric switch ( 56 ) with a movable actuator ( 58 ) yielding upon application of a force (F) and an adjacent electrical circuit element belonging to a circuit ( 62 ), characterized in that - the electrical switching element as a strain gauge ( 62 ), - the strain gauge ( 62 ) Component of a beam subjected to deformation ( 61 ) and - the bar ( 61 ) Component of an electrical circuit board ( 60 ).

Switch ( 56 ) according to claim 1, characterized in that on the same circuit board ( 60 ) Components ( 52 to 55 ) are arranged for power supply, and / or for displaying the operating state and / or signal transmission and / or lighting.

Switch ( 56 ) according to claim 2, characterized in that the printed circuit board as a printed circuit board ( 60 ) is trained.

Switch ( 56 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actuating member ( 58 ) is formed as a flexible portion and in its force generated by the movement on the beam ( 61 ) and deforms it.

Switch ( 56 ) according to claim 4, characterized in that the maximum compliance (T) of the actuator ( 58 ) is less than the maximum permissible deformation path of the beam ( 61 ).

Switch ( 56 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the strain gauge ( 62 ) and optionally the other electrical components ( 52 to 55 ) are formed as SMD components.

Switch ( 56 ) according to one of claims 1 to 6, characterized by its use as a hand-operated switch.

Switch ( 56 ) according to claim 7, characterized by its arrangement in the manner of a bell button.

Switch ( 56 ) according to claim 8 in conjunction with claim 2 or 3, characterized in that the switch ( 56 ) Component of a flat structural unit ( 50 ) is on and / or in which components ( 52 to 55 ) are arranged for acoustic and / or optical transmission in the manner of an intercom or video surveillance system.

Switch ( 56 ) according to claim 9, characterized in that the structural unit ( 50 ) a photovoltaic component ( 55 ) to the power supply.