DE2204559A1 - Bauplatte zum aufbau elektrischer und elektronischer schaltungen - Google Patents

Bauplatte zum aufbau elektrischer und elektronischer schaltungen

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DE2204559A1 DE2204559A DE2204559A DE2204559A1 DE 2204559 A1 DE2204559 A1 DE 2204559A1 DE 2204559 A DE2204559 A DE 2204559A DE 2204559 A DE2204559 A DE 2204559A DE 2204559 A1 DE2204559 A1 DE 2204559A1
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Description

DF».-INO. DIPL.-ΙΝα. M. SC. OIPI PHYS. DR. DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART
A 39 007 m
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27. Jan. 1972
Franckh'sche Verlagshandlung W. Keller & Co.
7000 Stuttgart - 1
Pfizerstraße45 - 7
Bauplatte zum Aufbau elektrischer und elektronischer Schaltungen
Die Erfindung betrifft eine Bauplatte zum Aufbau elektrischer und elektronischer Schaltungen mit im Innern der Platte angeordneten, metallischen Kontaktfedern zur Aufnahme elektrischer Leitungen und Schaltelemente,
Bauplatten dieser Gattung dienen in erster Linie zum Experimentieren, z.B. im Rahmen eines LehrSpielzeuges oder praktischer Versuchsarbeit in Industrie- oder Hochschullaboratorien. Bekannte Bauplatten haben den Mangel, daß die auf ihnen verwirklichte Leitungsführung unübersichtlich ist, daß die An-
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zahl der überhaupt realisierbaren Schaltungen, z.B. aufgrund zu weniger Kontaktstellen, beschränkt ist, und daß an den
vorhandenen, zumeist von Kontaktfedern gebildeten Kontaktstellen unerwünscht hohe Übergangswiderstände auftreten oder die eingebrachten Leitungen und Schaltelemente nur ungenügend fixiert sind.
Die Erfindung geht zur Behebung dieser Mangel von der Aufgabe aus, eine Bauplatte zum Aufbau elektrischer und elektronischer Schaltungen vorzuschlagen, die einen übersichtlichen Aufbau vielseitiger Schaltungen ermöglicht, wobei
unter Vermeidung von ins Gewicht fallenden Übergangswiderständen die verwendeten Leitungen und Schaltelemente sicher von den Kontaktfedern gehalten sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Kontaktfedern als einteilige, in die an ihrer Unterseite
offene Bauplatte nach außen sichtbar einsteckbare Elemente ausgebildet sind und innerhalb eines Federgehäuses mit elektrischen Kontakt gebenden Wangen, die durch einen mit
Löchern versehenen Steg verbunden sind, wenigstens zwei an ihren freien Enden gewölbte Kontaktzungen aufweisen, zwischen welche Leitungen oder Schaltelemente sowohl durch die Löcher im Steg als auch von der dem Steg gegenüberliegenden Seite des Federgehäuses her einführbar sind.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schaubildliche Gesamtansicht einer
bevorzugten Ausführungsform einer Bauplatte gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in
Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in
Fig. 2;
Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Unterseite der
in Fig. 1 gezeigten Bauplatte;
Fig. 5 eine schaubildliche Ansicht einer Kontaktfeder gemäß der Erfindung;
Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht der Kontaktfeder aus Fig. 5 in anderer Blickrichtung;
Fig. 7 ein Schaltelement in Form eines Widerstandes und
Fig. 8 ein anderes Schaltelement in Form eines
Transistors.
Wie insbesondere aus den Fig. 1 bis 3 hervorgeht, ist die dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauplatte 1 von etwa kastenförmiger, vorzugsweise quadratischer oder rechteckiger Gestalt mit einer Oberseite 2 und vier
Seitenwänden 3. Mehrere,einen Bausatz bildende Bauplatten können verschiedene, vorzugsweise aufeinander abgestimmte Größen haben. Die inwendig hohle Bauplatte 1 ist an ihrer
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der Oberseite 2 gegenüberliegenden Unterseite offen. Im Innern der Bauplatte 1 können in entsprechenden, nicht dargestellten Halterungen Batterien oder andere Stromquellen befestigt werden. Die Oberseite 2 weist nach einwärts in das Innere der Bauplatte ragende Einsteckfächer 4 (Fig. 2 und 3) von rechteckiger Gestalt auf, die der Aufnahme von später noch im einzelnen zu beschreibenden Kontaktfedern 5 (Fig. 5, 6) dienen. Diese Kontaktfedern 5 sind so an der Bauplatte 1 angeordnet (Fig. 1), daß sie von außen sichtbar sind. In der Regel liegen die Kontaktfedern 5 in zueinander parallelen Reihen/ jedoch kommen für besondere Zwecke auch sternförmige oder andere Anordnungen in Frage. Eine sternförmige Anordnung dreier Kontaktfedern 5 ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet. Die Bauplatte 1 ist aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff, gefertigt. Die Einsteckfächer 4, die ebenfalls aus elektrisch isolierendem Material bestehen, vermitteln eine gegenseitige elektrische Isolierung der einzelnen Kontaktfedern 5. Außer den Fächern 4 weist die Bauplatte noch eine Fassung 7 für eine elektrische Glühlampe sowie Löcher oder Schlitze 8, 9, 38 zur Montage von Transformatoren, LDR-Gehäusen (Light-Dependent-Resistor), Spulen, Haltezapfen von Staubschutzhauben (Winkelschlitz 38) und dgl. auf. Ferner können Lager für Drehknöpfe und weitere Aufnahmevorrichtung en für elektrische oder mechanische Elemente vorgesehen sein.
Die in die Einsteckfächer 4 der Bauplatte 1 eingesteckten Kontaktfedern 5 (Fig. 5 und 6) bestehen aus einem Federgehäuse, das im wesentlichen von zwei äußeren Wangen 11, 12 und einem diese verbindenden, mit Löchern 13 versehenen Steg 14 gebildet wird. Ausgehend von der freien Kante der
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Wangen 11, 12 erstrecken sich in das Innere des Federgehäuses paarweise einander zugekehrte, an ihren freien Enden gewölbte Kontaktzungen 15, 16. Zwischen den einzelnen Kontaktzungenpaaren liegen Schlitze 17, so daß die einzelnen Kontaktzungen jeweils für sich mit relativ langem Federweg federn können. Jedem Loch 13 ist jeweils ein Kontaktzungenpaar zugeordnet. Ein durch eine Öffnung 13 eingeführter Draht gelangt zwischen die gewölbten Enden der zugeordneten Kontaktzungen und wird von diesen unter Vermittlung eines zweiseitigen elektrischen Kontaktes festgehalten. Das Einführen eines solchen Drahtes kann auch von unten her, d.h. von der dem Steg 14 gegenüberliegenden Seite des Federgehäuses her erfolgen.
Die Löcher 13 können als einfache Ausstanzungen im Blech des Federgehäuses (Kupfer, Messing, gegebenenfalls vernickelt, oder dgl.) ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, die Löcher durchzudornen und ihnen hierdurch eine tiefgezogene Gestalt zu geben, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Auf diese Weise entstehen kurze, rohrförmige Führungen 18, die einen eingeführten Draht sicher zwischen die Kontaktzungen 15, 16 leiten.
Wenigstens eine Wange des Federgehäuses ist (Fig. 5 und 6) mit einer Ausnehmung 19 versehen, in die beim Einstecken der Kontaktfeder in ein Einsteckfach 4 der Bauplatte 1 ein an der Innenwand des Faches vorgesehener Zapfen 21 (Fig. 2) einrastet. Auf diese Weise ist die Kontaktfeder 5 unverlierbar an der Bauplatte gehalten, kann jedoch durch Zusammendrücken der beiden Wangen 11, 12 bei Bedarf wieder herausgenommen werden.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weisen die Innenwände der die Kontaktfedern 5 aufnehmenden Fächer 4 nach oben und unten offene Ausnehmungen 22 auf, im Bereich deren die Wangen 11, 12 des Federgehäuses nicht an der Innenwand des Faches anliegen. In die von diesen Ausnehmungen 22 und der Außenseite der Wangen gebildeten Schlitze lassen sich wahlweise von oben oder unten Kontakt- oder Schaltelemente einstecken, die unter Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung am Federgehäuse anliegen. Als Beispiel für das Einstecken eines solchen Schaltelementes ist in Fig. 1 und 2 ein winkelförmiger Taster 23 aus federndem Metall dargestellt, dessen einer Schenkel in die Ausnehmung 22 eines Faches 4 derart eingeführt ist, daß sein anderer Schenkel gegen die Federkraft des Metalles auf den Steg 14 einer benachbarten Kontaktfeder 5 gedrückt werden kann. Somit läßt sich zwischen diesen beiden benachbarten Kontaktfedern ein elektrischer Kontakt herstellen, solange der Taster 23 niedergedrückt wird. In die Ausnehmungen 22 zweier oder mehrerer benachbarter, Kontaktfedern 5 enthaltender Fächer 4 lassen sich auch ortsfeste Kontaktschienen einstecken, die in diesem Fall zwei oder mehrere Kontaktfedern 5 elektrisch leitend miteinander verbinden.
An der Bauplatte ist (Fig. 1, 3 und 4) weiterhin in einer Gleitführung ein Schaltknopf 24 verschieblich gelagert. An diesem Schaltknopf ist mittels einer Schraube 25 ein Kontaktglied 26 befestigt, das seitlich (Fig. 4) zwei elektrisch leitende Zungen 27 aufweist. Durch Verschieben des Schaltknopfes 24 kann, wie sich insbesondere aus Fig. 4 ergibt, wahlweise ein elektrischer Kontakt zwischen den" in Fig. 4 mit 28, 29 bzw. 28, 31 bezeichneten Kontaktfedern hergestellt werden. In der in Fig. 4 dargestellten Stellung sind
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die beiden Kontaktfedern 28 und 29 miteinander elektrisch leitend über die Zungen 27 verbunden, die an den vorzugsweise glatten Wangen der Kontaktfodern anliegen und beim Verschieben des Schaltknopfes 24 an diesen entlang gleiten.
Die Bauplatte 1 weist außerdem (Fig. 1) im Querschnitt schwalbenschwanz förmige Rillen 32 auf, die der Aufnahme komplementär gestalteter Verbindungsstücke dienen. Mit Hilfe dieser Verbindungsstücke, die auch winkelförmig ausgebildet sein können, lassen sich mehrere Bauplatten in horizontaler, vertikaler oder auch schräger Lage zu einem Gerätesatz zusammenfügen. Dieses Zusammenfügen kann sowohl seitlich als auch unter oder über einer Bauplatte erfolgen. Die Schwalbenschwanzrillen 32 erlauben ferner den Anbau nichtelektrischer Teile, so daß die Bauplatte 1 beispielsweise auch im Zusammenhang mit einem mechanischen Baukasten Verwendung finden kann. In Aussparungen 39 aneinanderstoßender Bauplatten 1 können ineinandergreifende Zahnleisten eingesetzt werden, die vertikales Verrutschen der Bauplatten gegeneinander verhindern.
Die Bauplatte wird in der Weise verwendet t daß elektrische Schaltelemente mit ihren Anschlußdrähten oder elektrische Verbindungsleitungen mit ihren Enden in die Löcher 13 der Kontaktfedern - in der Regel von der Oberseite 2 der Bauplatte 1 her - soweit eingesteckt werden, bis sie zwischen die gewölbten Enden der Kontaktzungen 15, 16 gelangen, wo sie unter Ausbildung eines zweiseitigen elektrischen Kontaktes sicher gehalten sind.
Fig. 7 zeigt einen handelsüblichen elektrischen Widerstand 33 mit Anschlußdrähten 34, die rechtwinklig so abgebogen sind, daß die freien Enden genau den Abstand zwischen den
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Löchern 13 zweier benachbarter Kontaktfedern überbrücken, und derart in diese Löcher hindurch zwischen die zugeordneten Kontaktzungen eingesteckt werden, wie dies in Fig. strichliert angedeutet ist. Fig. 8 zeigt als Beispiel eines weiteren Schaltelementes einen handelsüblichen Transistor 35 mit drei Anschlußleitungen 36. Diese drei Anschlußleitungen, die in Winkelabständen von je 120° vom Transistor 35 abgehen, sind so nach unten abgebogen, daß sie in die jeweils ersten Löcher 13 der drei sternförmig angeordneten, in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 6 bezeichneten Kontaktfedern eingesteckt werden können.
Die Kontaktfedern 5 sind auf der Bauplatte 1 vorzugsweise so verteilt, daß sich die Schaltelemente, z.B. der Widerstand 33 oder der Transistor 35, wie auf dem gerade zu verwirklichenden Schaltbild anordnen lassen. Das zu verwirklichende Schaltbild kann beispielsweise als Schablone aus Papier oder Karton mit entsprechenden Durchtrittsöffnungen für die Leitungen und Schaltelemente auf die Oberseite der Bauplatte gelegt und mittels an dieser vorgesehener Zapfen 37, die entsprechend angeordnete Löcher der Schablone durchdringen, fixiert werden.
In der Regel werden die Schaltungen auf der Oberseite 2 der Bauplatte, auf der die Stege 14 der Kontaktfedern 5 übersichtlich offen liegen, aufgebaut. Aufgrund der besonderen Gestaltung der Kontaktfedern 5 ist es jedoch auch möglich,. Schaltelemente von unten her zwischen die Kontaktzungen 15 und 16 einzuführen, wobei diese Schaltelemente dann im Innern der hohlen Bauplatten angeordnet werden können. Dabei
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kann es vorteilhaft sein, wenn die im Innern der Bauplatte anzuschließenden Schaltelemente flächige Zuleitungen, z.B. in Form von Kontaktblechen haben, die zwischen ein oder mehrere Kbntaktzungenpaare 15, 16 der Kontaktfedern 5 eingesteckt werden.
Insgesamt besitzt die erfindungsgemäße Bauplatte folgende Vorteile:
1. Die elektrische Leitungsführung ist für auf der Oberseite der Platte angeordnete Schaltelemente direkt sichtbar.
2. Die glatten Außenflächen des Federgehäuses der Kontaktfedern verhindern beim Herstellen oder beim Konfektionieren der Kontaktfedern ein Verhaken der Federn untereinander. Die Verwendung automatischer Abfüll- und Abzähleinrichtungen wird hierdurch erleichtert.
3. Schon nach wenigen Millimetern Einsteckweg besitzt ein eingesteckter Draht sicheren, elektrischen Kontakt in den Kontaktfedern. Dabei arbeiten die kontaktgebenden, gewölbten Enden der Kontaktzungen mit verhältnismäßig langen Federwegen, Es können Drähte unterschiedlicher Stärke unter Ausbildung eines guten elektrischen Kontaktes eingeführt werden. Dasselbe gilt auch für weiche Drähte oder Litzen.
4. In die Kontaktfedern können nicht nur von oben, sondern, wenn nötig, auch von unten her Drähte oder kontaktgebende Elemente eingesteckt werden.
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5. Die Kontaktierung der eingeführten Drähte durch die Kontaktzungen von zwei Seiten her sorgt für geringen übergangswiderstand und liefert damit eine einwandfreie elektrische Verbindung.
6. Die im wesentlichen glatte Außenfläche der Kontaktfeder ermöglicht es, die Feder gleichzeitig als Bauelement eines elektrischen (Schiebe-)Schalters zu
. verwenden.
7. Da nach dem Einbau der Kontaktfeder der Steg 14 auf der Oberseite der Bauplatte offenliegt, lassen sich dort Taster oder andere Verbindungen aus Blech anbringen .
8. Eine besondere Vormontage der Kontaktfedern in den Bauplatten durch den Hersteller ist nicht erforderlich, da der Käufer die Kontaktfeder selbst in die dafür vorgesehenen Einsteckfächer einsetzen kann. Die empfindlichen, federnden Kontaktzungen sind dabei durch das Federgehäuse geschützt, so daß die Kontaktfeder insgesamt als praktisch beschädigungssicher bezeichnet werden kann. Die Feder läßt sich schließlich aufgrund der Ausnehmung 19 und des am Napf vorgesehenen Zapfens 21 unverlierbar befestigen.
9. Die erfindungsgemäße Kontaktfeder gewährleistet deswegen einen sicheren elektrischen Kontakt, weil jeder durch ein Loch 13 eingesteckte Draht unabhängig von seinem Durchmesser eine Kontaktstelle für sich allein mit zwei Kontaktzungen vorfindet. Bei vielen anderen vorbeTcannten Kontaktklemmen werden zwei und mehr Drähte
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an der gleichen Stelle zusammen festgeklemmt/ was Wackelkontakte oder schlechte oder gar ganz fehlende elektrische Verbindungen zur Folge hat.
10. Die Anordnung von vier Einstecklöchern 13 an jeder Kontaktfeder mit jeweils einem zugeordneten Kontaktzungenpaar ist im Hinblick auf die Rechtwinkligkeit der Leitungsabzweigungen in Schaltbildern ideal, weil sich hierdurch Schaltungen getreu anhand des Schaltbildes realisieren lassen. Der vorgegebene Durchmesser der Einstecklöchor verhindert im übrigen das Einstecken von zu dicken Drähten, so daß eine zu starke Beanspruchung und damit ein Verbiegen der Kontaktzungen verhindert ist.
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Claims (12)

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    Patentansprüche;
    IJ Bauplatte zum Aufbau elektrischer und elektronischer ^—"'^ Schaltungen mit im Innern der Platte angeordneten, metallischen Kontaktfedern zur Aufnahme elektrischer Leitungen und Schaltelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (5) als einteilige, in die an ihrer Unterseite offene Bauplatte (1) nach außen sichtbar einsteckbare Elemente ausgebildet sind und innerhalb eines Federgehäuses mit elektrischen kontaktgebenden Wangen {11, 12), die durch einen mit Löchern (13) versehenen Steg (14) verbunden sind, wenigstens zwei, an ihren freien Enden gewölbte Kontaktzungen (15, 16) aufweisen, zwischen welche Leitungen (34, 36) sowohl durch die Löcher im Steg als auch von der dem Steg gegenüberliegenden Seite des Federgehäuses her einführbar sind.
  2. 2. Bauplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Kontaktfedern (5) in der Bauplatte (1) voneinander elektrisch isolierte Einsteckfächer (4) angeordnet sind.
  3. 3. Bauplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Wange (11, 12) des Federgehäuses zugekehrte Innenwand des Einsteckfaches (4) eine Ausnehmung (22) zum Einbringen eines mit elektrischem Kontakt an der Wange (11, 12) anliegenden Schaltelementes, z.B. eines Tasters (23), aufweist.
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  4. 4. Bauplatte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die außen im wesentlichen glatten Wangen (11, 12) wenigstens zweier Kontaktfedern (5) durch ein ortsfestes oder verschiebliches Kontaktglied (26, 27) miteinander verbindbar sind.
  5. 5. Bauplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Wange (11, 12) des Federgehäuses eine Ausnehmung (19) vorgesehen ist, in die beim Einstecken der Kontaktfeder (5) in die Bauplatte
    (1) ein an dieser vorgesehener Vorsprung (21) einrastet.
  6. 6. Bauplatte nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Loch (13) im Steg (14) des Federgehäuses ein besonders abgeteiltes Kontaktzungenpaar (15, 16) zugeordnet ist.
  7. 7. Bauplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (5) vier Löcher (13) und vier Kontaktzungenpaare (15, 16) aufweist.
  8. 8. Bauplatte nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (5) so auf der Bauplatte (1) verteilt sind, daß sich die Schaltelemente (33, 35) wie auf dem zu verwirklichenden Schaltbild anordnen lassen.
  9. 9. Bauplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verwirklichende Schaltbild als Schablone mittels Zapfen (37) auf der Bauplatte (1) fixierbar ist.
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  10. 10. Bauplatte nach einem dor voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schwalbenschvanzrillen (32) zur Aufnahme von Verbindungsstücken auf v/eist, die den seitlichen, darüber oder darunter gelegenen Anbau weiterer Bauplatten (1) ermöglichen.
  11. 11. Bauplatte nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Aufnahmevorrichtungen (7, 8, 9, 38, 39) für elektrische Schaltelemente, z.B. Fassungen für Glühlampen, Löcher für Spulen, Lager für Drehknöpfe und dgl., sowie für Staubschutzdeckel, Zahnleisten oder dgl., aufweist.
  12. 12. Bauplatte nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (13) im Steg (14) des Federgehäuses in Richtung auf die Kontaktzungen (15, 16) hin tiefgezogen sind und Führungen (18) für eingesteckte Drähte vermitteln.
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