DE2229406C3 - Kapazitive Schalttaste als elektrischer Signalgeber - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine kapazitive Schalttaste als elektrischer Signalgeber mit einer beweglichen Belagelekirode, die auf der Unterseite eines federnden, beim Tastenanschlag in axialer Richtung auslenkbaren und selbsttätig in die Ruhestellung zurückkehrenden Betätigungsgliedes angeordnet ist und die zusammen mit einem Dielektrikum und wenigstens einer auf einer Grundplatte befestigten stationären Belagelektrode einen veränderlichen Kondensator bildet, bei dem in der Ruhestellung die beiden Belagelektroden mit Abstand übereinanderliegen und eine kleine Kapazität aufweisen und bei dem in der Schaltstellung beide Belagelektroden isoliert aufeinanderliegen und eine größere Kapazität bilden.

Derartige Schalttasten, die vorwiegend durch einen Tastenanschlag betätigt werden und dadurch die Kapazität eines Kondensators ändern, welcher hierbei als elektromechanischer Wandler wirkt, haben gegenüber den allgemein bekannten Schalttasten oder Tastschaltern mit elektromechanischen Schaltkontakten die Vorzüge, daß keine Kontaktstücke benötigt werden, die durch Schaitfunken einem Verschleiß ausgesetzt sind und daß sie auch in explosionsgefährdeten Räumen einsetzbar sind, weil sie keine Schaltfunken erzeugen.

In einer kapazitiven Schalttaste wird die zur Betätigung aufgewendete mechanische Energie teilweise wieder zur Rückstellung und teilweise zui Änderung stationäre Belagelektroden (6) angeordnet sind, deren Oberflächen einen das Dielektrikum bildenden Überzug aufweisen, daß die U-förmig gebogene Blattfeder als verformbare Kopplungsplatte dient und im Ruhezustand der Schalttaste über der Stoßstelle der beiden stationären Belagelektroden auf diesen etwas aufliegt und daß in der Schaltstellung jede stationäre Belagelektrode von einem Schenkel der Blattfeder überdeckt ist.

3. Kapazitive Schalttaste nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (2, 3, 5) mit einem den Oberhub begrenzenden Anschlag und einem die Tastenrückstellung begrenzenden und dadurch die Vorspannung erzeugenden Anschlag versehen ist

4. Kapazitive Schalttaste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu der Oberfläche der Belagelektrode (6) in senkrechter Richtung auslenkbare Betätigungsglied einen in wenigstens einer Führungsbuehse (4) verschiebbaren Stößel (3) enthält, dessen oberes Ende mit dem Tastenknopf (5) und dessen unteres Ende mit der Trägerscheibe (2) bestückt ist, daß die Führungsbuehse in wenigstens einer Halteplatte angeordnet ist, daß der den Oberhub begrenzende Anschlag aus der Unterkanu; des Tastenknopfes und der Oberseite der Halteplatte gebildet wird und daß der die Tastenrückstellung begrenzende Anschlag sich dadurch ergibt, daß die Oberseite der Trägerscheibe und die Unterseite der stationären Halteplatte in der Ruhestellung unter geringer Druckeinwirkung durch die noch etwas vorgespannte Blattfeder aneinanderliegen.

der Kapazität eines Kondensators verwendet. Da sich die Kapazität des Kondensators in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsgliedes ändert, je nachdem sich dieses in der Ruhe oder in der Schaltstellung

4~> befindet, ändert sich auch die elektrische Ladung des Kondensators bzw. dessen Ladespannung und auch dessen Widerstand. Der Kondensator der Schalttaste ist ein Teil einer elektrischen Schaltungsanordnung, in der wenigstens eine der vorstehend erwähnten Zustandsän-

^r>o derungen erkannt und ausgewertet wird und die von der Kapazitätsänderung des Kondensators abhängige elektrische Signale erzeugt, welche in nachgeschalteten Schaltungsanordnungen Steuervorgänge auslösen oder anderweitig verarbeitet werden. Kapazitive Schaltta-

^r'^r> sten oder Tastschalter sind einzeln oder mehrere zu Gruppen zusammengefaßt, als elektrische Signalgeber verwendbar, vorwiegend werden sie jedoch in Eingabe-Tastaturen, z. B. bei elektrischen Datenverarbeitungsanlagen verwendet.

w) Eine derartige Eingabe-Tastatur wurde durch die US-Patentschrift 32 93 640 bekannt, bei der die einzelnen Schalttasten in einer Schaltermatrix angeordnet sind, dabei besteht das Betätigungsglied aus einer Federscheibe mit einer im Ruhezustand nach oben

b^r> gerichteten Wölbung, die bei Einwirkung einer bestimmten Betätigungskraft sich plötzlich nach unten wölbt und dabei eine mit einer Isolation überzogene Belagelektrode gegen eine andere auf Massepotential

liegende Belagelektrode drückt. Die konstruktive Anordung der Belagelektroden und der dazugehörigen Haltefedern ist bei dieser bekannten Ausführung für die Massenfertigung noch zu aufwendig. Die französische Patentschrift 15 04 649 offenbart verschiedene Ausführungen von kapazitiven Schalttasten, bei denen eine bewegliche Belagelektrode beim Tastenanschlag gegen eine oder zwei stationäre Belagelektroden bewegt wird. Ein ähnliches kapazitives Tastenelement für Dateneingabeeinrichtu.igen ist auch in der deutschen Offenlegungsschrift 19 40 554 beschrieben. Auch in der deutschen Offenlegungsschrift 21 05 071 ist ein elektrisches Schaltgerät beschrieben, bei dem eine im Ruhezustand nach oben gewölbte Tellerfeder bei der Tastenbetätigung sich in einer Schnappbewegung nach unten biegt, so daß sie eine plötzliche Kapazitätsänderung und ein elektrisches Sprungsignal ergibt.

Bei elektromechanischen Schalteinrichtungen, z. B. bei Schaltern, Tastschaltern oder Schalttasten, zu denen auch die kapazitiven oder mit Kontaktstücken bestückten Konstruktionen gehören, ist bei Qualitätsausführungen die Eigenschaft der sogenannten »Schalthysterese« gefordert Unter der Bezeichnung SchJthysterese versteht man z. B. bei einer Schalteinrichtung mit einem Arbeitskontakt, daB dieser Kontakt nicht jeweils bei der gleichen Tasten-Auslenkstellung während der Tastenabwärtsbewegung beim Anschlag sich schließt und bei der Tastenaufwärtsbewegung in die Grundstellung öffnet, sondern daß diesen beiden Schaltpunkten verschiedene Tastenhübe bzw. Auslenkungen der Betätigungseinrichtung zugeordnet sind. Bei einer gebräuchlichen Schalttaste sollte die Differenz der beiden Schaltpunkte, übertragen auf den Tastenhub einer Auslenkstrecke, etwa 03 bis 1,5 mm betragen. Weist eine Schalttaste keine Schalthysterese auf, dann besteht eine Kontaktunsicherheit insofern, daß kein sicherer definierter Schaltpunkt bei einem Tastenhub gegeben ist, da in dieser Stellung der Kontakt sowohl schließen als auch offenen kann. Dadurch wird das unerwünschte Kontaktprellen, insbesondere bei leichten Erschütterungen begünstigt Bei den bekannten Schalteinrichtungen, z. B. den kapazitiven Schalttasten, oder Tastschaltern in Dateneingabetastaturen oder bei elektrischen Signalgebern, war es bisher sehr schwierig und aufwendig, eine größere Schalthysterese zu erzielen.

Eine kapazitive Schalttaste enthält als Schaltglieder wenigstens zwei parallele übereinanderliegende Belagelektroden, von denen die eine stationär angeordnet ist und die andere bewegbar meistens in lotrechter Richtung zur Oberfläche der stationären Belagelektrode. Diese in senkrechter Richtung bewegbare Belagelektrode ist an der Unterseite eines auslenkbaren Betätigungsgliedes befestigt, das beispielsweise ein federnder Stößel mit einer Taste oder einer Membran sein kann. Von den Belagelektroden ist wenigstens eine an der zur gegenüberliegenden Belagelektrode zeigenden Fläche mit einer dünnen isolierenden Filmschicht, welche als Dielektrikum dient, überzogen. Vielfach dient diese bewegliche Belagelektrode auch als flache Kupplungsplatte und sie ist so gestaltet, daß sie über den Oberflächen von zwei oder mehreren auf einer Grundplatte angeordneten stationären Belagelektroden liegt, wobei zwei stationäre Belagelektroden zusammen mit der beweglichen Kupplungsplatte einen in der Kapazität veränderlichen Kondensator bilden. Bei einer derartigen Ausführung wird die Kapazität des Kondensators dadurch geändcr., daB bei einer Bewegung des Betätigungsglieds auch die Kupplungsplatte ihren Abstand zu den stationären Belagelektroden ändert, in den meisten Fällen so weit, daß kein Luftspalt mehr besteht, wodurch sich eine feslere kapazitive Kopplung ι zwischen der Kupplungsplatte und den stationären Belagelektroden ergibt. Bei den bekannten und vorgenannten kapazitiven Schalttasten ändert sich beim Anschlag einer Taste am Anfang des Tastenhubes der Luftspalt und die Kapazität des Kondensators nur in wenig und erst bei einer gewissen Tastenauslenkung springt infolge der Einwirkung einer vorgespannten Feder plötzlich die Kupplungsplatte bzw. die bewegliche Belagelektrode nach unten, so daß sie auf der isolierten stationären Belagelektrode aufliegt und der i'> Luftspalt von ca. 0,2 mm schlagartig geschlossen wird, wobei in diesem Moment die Kondensatorkapazität sehr steil ansteigt. Bei einer derartigen Ausführung mit Sprungmechanik ergibt sich ein exponentieller Anstieg der Kondensatorkapazität und die größte Änderung

2t) konzentriert sich auf die etwa 0,2 mm große Endstrecke des Betätigungshubes. Dieser exp:;<entielle und sehr steile Anstieg der Kondensalurkapa- ität macht es beinahe unmöglich oder sehr schwierig, bei einer derartigen kapazitiven Schalttaste eine große Schalt- >·> Hysterese zu erhalten, weil die Schaltpunkte für den »Ein«· bzw. »Aus«schaltzustand jeweils Tastenhübe benötigen, die nur wenig voneinander verschieden sind. Bei kapazitiven Schalttasten mit Sprungmechanik wirken sich auch Unregelmäßigkeiten in den Oberfläjo chen der Belagelektroden oder der Kupplungsplatte nachteilig aus, desgleichen beeinflußt auch Schmutz, der auf diese Oberflächen zu liegen kommt, wesentlich die Kapazitätsänderung, so daß reproduzierbare Ergebnisse zwischen längeren Zeitabständen nur schwierig zu

r> erzielen sind. Kapazitive Schalttasten, bei denen die vorgenannten nachteiligen Einflüsse durch Oberflächen-Unregelmäßigkeiten und Verschmutzung durch besondere konstruktive Maßnahmen beseitigt sind und die außerdem noch eine große Schalthyslsrese lufwei-

4(i sen, sind, (da sie einen großen Aufwand benötigen, beispielsweise große flache Kupplungsflächen, Maßnahmen zur Fernhaltung des Schmutzes und der Feuchtigkeit), schwer zu fertigen und demzufolge teuer, so daß sie sich in der Praxis in größerer Stückzahl nicht

4) durchsetzen konnten.

An eine qualifizierte Schalttaste stellt man auch die Forderung, daß sie der Bedienungsperson beim Tastenanschlag das sogenannte »Tastgefühl« übermittelt, dieses besagt, daß bei der Betätigung der Taste

in zunächst eine Auslenkung erfolgt, welche einem Leeroder Vorhub entspricht, bis zu einem Punkt, dem sogenannten Schaltpunkt (allgemein auch als Druckpunkt bekannt), bei dem die Schaltfunktion ausgeführt wird und der dies der Bedienungsperson gefühlsmäßig

■···. durch eine plötzliche Änderung des Druckwiderstandes signalisiert. Auf e'en Schaltpunkt soll noch ein kleiner Überhub der angeschlagenen Taste erfolgen, welcher der Bedienungsperson die Gewißheit übermittelt, daß die Schaltfunktion mit Sicherheit aufgeführt wurde. Bei

Mi den bekannten kapazitiven Schalttasten, deren bewegbare Kupplungsplatte oder Belagelektrode aus einer stabilen Platte oder Scheibe besteht, welche fert an der Betätigungseinrichtung, z. B. einem Tastjnstößel befestigt ist, ergibt sich meistens infolge der starren

h^r> Anordnung nur ein sehr geringer Überhub der Taste beim Anschlag, bm derartiger kleiner Überhub ist praktisch wirkungslos, da die Bedienungsperson dazu verleitet wird, eventuell mehrmals anzutippen, um Jen

Schalter mit Sicherheit zu schließen, oder daß Vibrationen die Schaltfunktion nachteilig beeinflussen, so daß falsche oder fehlerhafte Schaltsignale entstehen. Zur Vermeidung dieses Nachteiles und zur Schaffung eines größeren Überhubes wurde die Schaltmechanik bei bekannten Ausführungen mit zusammenklappenden oder ineinanderschiebbaren Gliedern versehen, oder es wurde wenigstens eine in axialer Richtung zusammendrückbare Schraubenfeder bzw. ein anderes elastisches Element zwischen dem Tastenknopf und der Betätigungseinrichtung eingefügt. Aber diese bekannten Ausführungen sind nicht zufriedenstellend, da zusätzliche Teile für die Schalttaste benötigt werden, welche in der Herstellung und Wartung eine Verteuerung verursachen.

Im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Nachteile, welche die bekannten kapazitiven Schalttasten oder Tastschalter aufweisen und die bestehenden Probleme ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte, einfachere kapazitive Schalttaste zu schaffen, die eine große Schalthysterese aufweist, d. h. deren Schaltpunkten verschieden große Tastenhübe zugeordnet sind, die ferner der Bedienungsperson das vorstehend erläuterte Tastgefühl übermittelt und einen großen Tasten-Überhub nach Überwindung des Schaltpunktes aufweist, bei der Unregelmäßigkeiten in den Oberflächen der Belagelektroden oder der Kupplungsplatte eleminiert werden, bei der Schmutz oder Feuchtigkeit sich nicht nachteilig auf die Kapazitätsänderung des Kondensators auswirken kann und die aus nur wenigen Teilen einfach und preisgünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das wenigstens mit einer Anschlagbegrenzung versehene Betätigungsglied an seiner Unterseite mit einer isolierenden Trägerscheibe bestückt ist, daß die bewegliche Belagelektrode aus einer U-, V- oder O-förmig gebogenen Blattfeder besteht, deren Schenkelenden mit der Trägerscheibe verbunden sind, daß in der Ruhestellung unter der Einwirkung einer Vorspannung nur der untere, etwas ausgewölhte Teil der Blattfeder auf der isolierenden stationären Belagelektrode aufliegt, wobei die Schenkel der Blattfeder etwas r."h Cj2~" '"Ψγ'Ϊ'ΠΓΤΜ "-!"Ί ^1|ηΊ HaR in Hpr SirhalKtpUiinp durch den Hub und die Druckeinwirkung des Betätigungsgliedes die Schenkel der Blattfeder sich so verformen, daß sie satt auf der isolierten stationären Belagelektrode aufliegen.

Diese erfindungsgemäße Schalttaste erfüllt somit die gestellten Forderungen und sie löst die bereits vorstehend erwähnten Probleme durch die Verwendung einer etwa U-förmig gebogenen und leicht verformbaren Blattfeder, weiche als Kupplungsplatte oder bewegliche Belagelektrode dient und die sich gut an die Oberflächengestalt der stationären Belagelektroden anschmiegt; außerdem erfüllt diese U-förmige Blattfeder gleichzeitig noch den Zweck eines federnden Rückstellgliedes für das Betätigungsglied und sie ist ein Teil dieser federnden Betätigungseinrichtung. Diese U-förmige Blattfeder ist am unteren Ende eines beweglichen Tastenstößels oder einer anders gestalteten Betätigungseinrichtung montiert welche in vertikaler Richtung auslenkbar ist, in bezug zu einer oder zwei stationär angeordneten Belagelektroden des veränderlichen Kondensators, dessen Dielektrikum vorwiegend aus einem isolierenden Überzug der Belagelektroden gebildet wird.

Bei einer Betätigung der Schalttaste durch eine Bedienungsperson wird der Tastenstößel bekanntlich

nach unten ausgelenkt und dadurch wird auch die U-förmige Blattfeder, welche im Ruhezustand nur mit ihrem unteren Teil auf der stationären Belagelektrode mit geringer Vorspannung aufliegt so verformt, daß sich ihre Schenkel in einer Länge, die beinahe bis zur Einspannstelle reicht, auf die Oberfläche der stationären Belagelektrode anschmiegen, wodurch sich die Kondensatorkapazität beim Tastenanschlag sehr beachtlich erhöht. Durch die Einwirkung der Betätigungskraft auf die Blattfeder vergrößert sich beinahe in einem linearen Verhältnis die Belagfläche des Kondensators und damit auch dessen Kapazität, weil sich die Federschenkel in Art einer fortschreitenden Rollbewegung an die stationäre Belagelektrode anlegen. Dem Schaltpunkt der Schalttaste beim Anschlag, d. h. dem Niederdrücken der Taste ist eine bestimmte Kapazität des Kondensators und damit eine bestimmte Verformung der Blattfeder bzw. der Auflagefläche und deren Schenkeln zugeordnet. Über diesen Schaltpunkt hinaus, welcher einem bestimmten Tastenhub entspricht, ergibt sich anschließend noch ein Tasten-Überhiib, bei dem sich die Kondensatorkapazität infolge der weiteren Verformung der Blattfeder noch erhöht und bei dem die Betätigungskraft als Funktion der Federverformung stärker ansteigt.

Um zu verhindern, daß durch auf die Schalttaste oder Tastatur einwirkenden Vibrationen oder Erschütterungen fehlerhafte Schaltsignale erzeugt werden, ist die Schalttage so ausgelegt, daß das Betätigungsglied bzw die bewegliche Belagelektrode oder Kupplungsplattc auch im Ruhezustand dauernd unter einer gewisser Vorspannung steht und bereits etwas ausgelenkt ist Diese Vorspannung muß erst, auch beim Tostenanschlag, überwunden werden, bevor eine weitere Tastenauslenkung möglich ist.

Diese erfindungsgemäße Schalttastc hat den Vorzug daß sie durch die Verwendung einer U-, V- oder O-förmigen Blattfeder eine sehr einfache, zuverlässige und preiswerte Konstruktion ermöglicht, da die Blattfeder erstens die Funktion eines federnder Tastenrückstellgliedes und zweitens die Funktion einei beweglichen Belagelektrode bzw. Kupplungsplatte aiicüKi u/plrhp *irh im Schaltzustand put an die Oberfläche der stationären Belagelektrode anschmiegt Durch die Verwendung dieser neuen Schalttaste ist e; möglich, sehr flache und moderne Tastaturen preiswer herzustellen, die nur einer geringen oder praktisch keiner Wartung bedürfen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßer Schalttaste wird folgend anhand von Zeichnunger F i g. 1 bis 3 ausführlicher beschrieben. Von den Figurer stellt dar

F i g. 1 eine Schnittansicht einer Schalttaste irr Ruhezustand mit einem Betätigungsstößel, desser oberes Ende mit einem Tastenknopf versehen ist unc dessen unteres Ende mit einer U-förmig gebogener Blattfeder, welche als Kupplungsplatte dient, und die mi ihrer Unterseite auf zwei isolierten stationären Belag elektroden mit geringer Vorspannung aufliegt,

F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Schalttaste, jedoch ir einer Schaltstellung in der sich der Betätigungsstößel ir der Überhubsteilung befindet und in der auch die verformte Blattfeder die statioänren Belagelektroder überdeckt,

F i g. 3 ein Schaltbild, dessen Kennlinien zeigen, wie ir Abhängigkeit von dem Tastenhub bzw. der Auslenkung des Betätigungsstößels die Kondensatorkapazität unc die Betätigungskraft sich ändern.

Die Fig. 1 zeigt eine Aiisführungsform einer Schalt taste in der Ruhestellung bei der ein den Tastenhuh ausführenden Betätigungsslößel 3 an seinem oberen Ende mit einem Tastenknopf 5 und an seinem unleren linde mit einer Tragerschcibe 2 bestückt ist, -lie gleichzeitig als Anschlagglicd und als Träger für die U-förmig geformte lllattfedcr I dient, welche an dieser Trügerscheibe 2 befestigt ist. Der Betätigungsstößel 3 ist : · zwei Führungsbuchsen 4. die zueinander einen Abstand aufweisen und die in Halteplatlen angeordnet sind, so gelagert, daß es durch die Betätigungskraft beim Tastenanschlag in senkrechter Richtung unter Verformung der U-förmigcn Blattfeder I nach iinti". ausgelenkl werden kann, so weit, bis die Schenkel ti leser U-förmigen Blattfeder I auf der isolierten Oberfläche der stationären Bei.!(-'elektroden 6 aufliegen, welche auf einer Grundplatte 7 angeordnet sind.

Die beiden in den mit Absland übereinanderliegenden I lalleplatten angeordneten I ührungsbuchsen 4 dienen ij;i/n (UiH Hit lliMiitliriin^ssi<">l.l(-l ? in aufrechter Position gehalten wird und in .i\ialcr Richtung auslenkbar ist. so daD er nicht verkanten kann. Anstelle des in den F i g. I oder 2 dargestellten Betätigungsgliedes, das einen Tastenknopf 5 und einen Belätigungsstößel 3 einhält, kann auch eine andere Krafteinleii Hinrichtung vei u endet werden, beispielsweise kann den Frfordernissen entsprechend ein Drehhehel. eine Nocke oder eine Membran oder eine andere bekannte I Ibertragungseinrichtung geeignet sein.

Aus den Fig 1 und 2 isi zu ersehen, daß diese ,im anderen Ende des Betätigungsstößels 3 angeordnete Trägerscheibe 2 zwei Funktionen ausübt, erstens dient sie als Träger für die U-förmige gebogene Blattfeder I. die mit ihren .Schenkelenden an dieser Trägerscheibe 2 montiert ist und zwei lens diem sie als Anschlagglied, das gewährleistet. daß die Vorspannung des Betätigungsgliedes erhalten bleibt. In seiner Funktion als Anschlagsgiied wirkt die Trägerscheibe 2 mit der unteren Halteplatte derart zusammen, da 1.1 sie die Rückführbewegung der Taste bzw. ties Bei:i:igungsgliedcs 3 nach einem Tastenanschlag in die Ruhestellung dadurch begrenzt, daß sie bei einem bestimm'en Auslenkungspunkt an der unteren Halteplatte atviegt. Die Begrenzung Oes I asten-Rucksieiinubes kann jedoch auch aui eine andere bekannte einfache Weise erfolgen, die lediglich die Forderung erfüllen muß. daß das untere Ende der gebogenen Blattfeder 1 in einer kleinen Fläche mit einem geringen Druck auf den stationären Belagelektroden 6 aufliegt. Wie aus der F i g. 1 gut zu erkennen ist. liegen auf der Grundplatte 7 zwei stationäre und isolierte Belagelektroden 6 mit geringem Abstand nebeneinander und auf dieser Stoßstelle liegt im Ruhezustand der Schalttaste als Überbrückungsgüed die Unterseite der etwas vorgespannten U-förmigen und leicht nach unten gewölbten Blattfeder 1 auf, die als bewegliche Belagelektrode und ais Kupplungsplalte dient. Dadurch ist die Schalttaste schon im Ruhezustand mit einer kleinen Vorlast belastet und sie weist bereits eine kleine definierte Kapazität des Kondensators auf.

Durch den die Tastenrückstellung begrenzenden Anschlag, der durch die Trägerscheibe 2 und die untere Halteplatte gebildet wird, besteht bei diesem Ausführungsbeispiel im Ruhezustand der Schalttaste eine Vorbelastung des Betätigungsgliedes, die einer Betätigungskraft von etwa 19 g und einem Tastenhub von etwa 1,2 mm entspricht, wobei sich bei dieser Vorlast eine Ruhekapazität des Kondensators von etwa 0,9 Picofarad ergibt. Um die Taste beim Anschlag aiiszulenken ist eine Betätigungskraft erforderlich, welche großer ist als die Vorlast und die in Abhängigkeit vom Tastenhub ansteigt. Aus der Fig. 3 ist zu ersehen, daß in etwa die Kapazität des Kondensators in einem ί linearen Verhältnis zur Bctätigiingskraft und zum lastenhub ansteigt. Das lineare Verhältnis der Kapazi tätsändening kommt dadurch /. istandc. daß sich die Kopplungsfläche zwischen den Belagelcktroden des Kondensators in Abhängigkeit vom Hub des lietäti-

in giingsgliedcs gleichmäßig vergrößert, während bei den bekannten Schalttaslcn beim Tastenanschlag sich der Luftspalt bzw. der Abstand zwischen der Kupplungsplatte oder den Belagelcktroden plötzlich oder allmäh lieh verringert Durch entsprechende Gestaltung der Form und der Große tier Kopplungsplatte und tier Helageleklroden kann ein sehr genauer linearer Anstieg der Kapazität erzielt werden. Snlhe die Kapazität sich in einer anderen Funktion ändern, so ist dies ebenfalls durch eine einfache Änderung der Gestall und !lachen

in der Bclagclcktrodcn bzw. der Kiipplungsplatte möglich. Für dieses Aiisfiihrungsbeispiel einer kapaz.iiiv.Mi .Schalttaste isl jetloch ein annähend linearer Kapazi tätsanstieg in Abhängigkeit vom lastenhub ausreichend.

?ί Zur Erzeugung des elektrischen .Schaltsignals beim Tastenanschlag kann man einen bekannten elektronischen Schaltkreis verwenden, der mit einer der stationären Belagelektroden 6 verbunden ist und der so ausgelegt ist. daß bei einem Kapazitätsansiieg auf K,¹) Picofarad

ι» das Schallsignal beginnt, das dem ersten Schaltpunkt zugeordnet ist. und daß bei tier Tastenrückstellung bei einer Kapazitätsabsenkung auf 6.0 Picofarad das Schah signal endet, wobei diese 6,0 Picofarad dem Schaltpunkl 2 entsprechen. Der erste Schaltpurkt bei H.5 Picofarad tritt bei einer Abwärtsbewegung der vorgespannter Taste aus der Ruhestellung bei einem Hub von 2 mm aiii und der zweite Schaltpunkt ergibt sich bei b.O Picofarad während des Rückgangs der Taste in die Ruhestellung bei einer Position, die 1,5 mm Tastenhub entspricht. Be

^4fi dieser Anordung ergibt sich somit eine Schalthystcresc von 0.5 mm. welche für Schaltgeräie dieser Art gut ausreichend ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Taste bzw uas Dciaii^uiig^giicu cin.><_iitn_uin_n u«-> ι üjicriü^cr.,,.; bes einen Gesamthub von 3.2 mm ausführen, und es isi zu ersehen, daß nach dem Schaltpunkt 1. der bei einer Hub von 2 mm liegt, ein relativ großer Überhub vor 1.2 mm gegeben ist.

Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen kapa zitiven Schalttaste nach dem Ausführungsbeispie gemäß der Darstellung in F i g. 1 kann be> dei Betrachtung der beiden F i g. 1 und 2 erkannt werden Die Fig. 1 zeigt die Schalttaste in der Ruhestellung, ir der das Betätigungsglied, wie schon erwähnt wurde durch die Anordnung des Anschlages bereits unter einei geringen Vorspannung steht, wöbe: der untere Teil dei U-förmig gebogenen Blattfeder 1 etwas nach unter gewölbt ist und auf der isolierten stationären Belagelek trode aufliegt, so daß der so gebildete Kondensator dei Schalttaste bereits eine kleine Anfangskapazität auf weist. Wenn es nun gewünscht ist, daß ein elektroni scher Schalter in den »Ein«-Zustand geschaltet wird, is es erforderlich, durch die Betätigung einer Taste 5 der Betätigungsstößel 3 nach untcnauszulenken, wobei eint Anfangsdruckkraft erforderlich ist. die größer ist als dii Vorspannung des Betätigungsgliedes in der Ruhestel lung.
Die F i g. 2, welche die angeschlagene Schalttage ir

der Schaltstellung, d. h. in der Überhubslelliing darstellt, zeigt, daß die Schenkel der U-förmig gebogenen Blattfeder I, die auch eine V- oder O-förmigc oder eine andere Gestalt aufweisen kann, durch die Abwärtsbewegung des Betätigungsstößels 3 so verformt werden, daß sie mit einem wesentlichen Teil ihrer Gesamtlänge sich auf die isolierende Oberfläche der stationären Belagelektroden Γ· anschmiegen. Während der Abwärtsbewegung des Belätigungsstößels 3 vergrößert sich stetig die Kopplungsfläche /wischen den Belagelektroden durch die Verformung der beiden Schenkel und damit erhöht sich auch die Kapazität des Kondensators in der Schalttastc. Über eine Signalleitung, die in den vorgenannten Fig. I und 2 nicht dargestellt ist, wirkt sich die Kapazitätsänderung bzw. die daraus resultierende Änderung des Blindwiderstandes auf eine nachgeschaltetc elektronische Schaltungsanordnung aus, die dann das elektrische Strom- oder Spannungsignal erzeugt. Um die gewünschte Schalthysterese zu erhalten, ist die elektronische Schaltungsanordnung so ausgelegt, daß die erforderlichen Pegel zur Erzeugung des ersten und zweiten Schaltpunktes, an welchen die »Kin«- bzw. »Aus«-Schaltung des Signals, d. h. der Beginn bzw. das Ende des Signals erscheint, auf zwei verschiedenen Niveaus liegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt der elektrische Pegel für den ersten

to Schaltpunkt, der dem »Rin«-Zustand entspricht, über dem zweiten Schaltpunkt. Diesen auf verschiedenen elektrischen Pegeln liegenden Schaltpunkten entsprechen, wie bereits erwähnt wurde, unterschiedliche Hübe der mechanischen Betätigungseinrichtung, um zu verhindern, daß Vibrationen oder Erschütterungen unerwünscht falsche Signale erzeugen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kapazitive Schalttaste als elektrischer Signalgeber mit einer beweglichen Belagelektrode, die auf der Unterseite eines federnden beim Tastenanschlag ΐ in axialer Richtung auslenkbaren und selbsttätig in die Ruhesteilung zurückkehrenden Betätigungsgliedes angeordnet ist und die zusammen mit einem Dielektrikum und wenigstens einer auf einer Grundplatte befestigten stationären Belagelektrode m einen veränderlichen Kondensator bildet, bei dem in der Ruhestellung die beiden Belagelektroden mit Abstand übereinanderliegen und eine kleine Kapazität aufweisen und bei dem in der Schaltstellung beide Belagelektroden isoliert aufeinanderliegen und eine ι ä größere Kapazität bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens mit einer Anschlagbegrenzung versehene Betätigungsglied (3,5) an seiner Unterseite mit einer isolierenden Trägerscheibe (2) bestückt ist, daß die bewegliche 2» Belagelektrode (1) aus einer U-, V- oder O-förmig gebogenen Blattfeder besteht, deren Schenkelenden mit der Trägerscheibe verbunden sind, daß in der Ruhestellung unter der Einwirkung einer Vorspannung nur der etwas ausgewölbte Teil der Blattfeder 2^ auf der isolierten stationären Belagelektrode (6) aufliegt, wobei die Schenkel der Blattfeder etwas nach außen gekrümmt sind und daß in der Schaustellung durch den Hub und die Druckeinwirkung des Betätigungsgliedes die Schenkel der in Blattfeder sich so verformen, daß sie satt auf der isolierten Beiagelektrode aufliegen.

2. Kapazitive Schalttaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii auf der Grundplatte (7) zwei mit geringem Abstand nebeneinanderliegende r>