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Prellfreier Schalter Die Erfindung betrifft einen prellfreien Schalter
mit einem Gehäuse, einem aus-dem Gehäuse herausragenden Betätigungsknopf und wenigstens
zwei Anschlussklemnen zum Anschliessen eines zu beeinfluss3nden Stromkreises.
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Bei den bisher üblichen bekanten Schaltern, bei denen im einfachsten
Fall zwei NontaktSeaern zum Schlossen eines Stromkreises gegeneinander bewegt werden,
treten oft sogenannte Prellungen auf, die dadurch entstehen, aass die aufeinander
prallenden metallischer Teile sich kurzzeitig ein oder mehrere Male wieder voneinander
trennen und die da-m erst danach ruhig aneinander anliegen.
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Weiter ist es bekannt einen Stromkreis mit Hilfe eines Schalttransistors
zu beeinflussen, wobei der otroLkreis offen ist, wenn der Schalttransistor gesperrt
ist und der Stromkreis geschlossen ist, wenn der Schalttransistor leitend.
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ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen prellfreien Schalter zu schaffen,
der gestattet in Abhängigkeit einer mechanischen Bewegung, beispielsweise einer
Taste, einen Stromkreis prellfrei aus- oder einzuschalten.
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Der erfindungsgemässe Schalter ist gekennzeichnet durch einen Oszillator
mit einem eine Spule aufweisenden Schwingkreis) durch ein mit dem Betätigungsknopf
verbundenes, gegenüber der Spule bewegliches Glied zum Beeinflussen ces Gütefaktors
des Schwingkreises in Abhängigkeit der Stellung des Betätigungsknopfes, und durch
eine Vorrichtung zus Drzeugen eines Signales mit dem ein Schalttransistor gesperrt
oder
leitend gemacht werden kann, wobei der Emitter und der Kollektor des Schalttransistors
mit Je einer der Anschlussklemmen verbunden sind.
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Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung
bispielsweise näher erläutert. Es zeigen Fig. 2. ein Ausführungsbeispiel eines prellfreien
Schalters gemäss der Erfindung in der Ansicht und im Schnitt, Fig. 2 die Draufsicht
auf den Schalter gemäss der Fig. 1 teilweise geschnitten, Fig. 3 die Seitenansicht
des Schalters gemäss der Fig. 1 teilweise im Schnitt, Fig. 4 eine Leiterplatte,
die im Innern des Schalters gemäss der Fig. 1 angeordnet ist, Fig. 5 das Blockschema
des Schalters gemäss der Fig. 1 und Fig. 6 den Schalter.gemäss der Fig. 1 in der
Ansicht mit einer Leuchttaste, die an einer Frontplatte montiert ist, welcher Schalter
auf die Kontalctfedern der LPuchttaste aufgeschoben wird.
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Die Fig.l-3 zeigen verschiedene Darstellungen eines Ausführungskeispleles
des erfindungsgemässen Schalters 1. Dieser besitzt ein--aus einem Deckelteil 2 und
einem 3oben teil 3 bestehendes, zylindrisches Gehäuse. Im Bodenteil 3 sind vier
Anschlussklemmen 4, 5, 6 und 7 verankert. Der in das Innere des Gehäuses ragende
Teil der Anschlussstifte weist zwei Auflageflächen 8 und 9 auf, die am Grund einer
Vertiefung 10 in der Innenseite des Bodenteiles 3 anliegen, und eine gegenüber der
Längsachse der Anschlussklemme versetzte Verlängerung 11 auf. Die Stirnseite der
Verlängerung 11 liegt an einem Vorsprung 12 des Deckelteiles 2 an, so dass die Anschlussklemmen
4-7 im zusammengesetzten Zustand des Schalters 1 sich nicht in ihrer Längsrichtung
bewegen können Der Bodenteil weist auf seiner Innenseite weitere Auflageflächen
13 für Randzonen-einer Leiterplatte 14 auf.
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Entsprechende Auflageflächen 15 sind ebenfalls innerhalb des Deckelteiles
2 vorgesehen, wobei diese Auflageflächen 13 und 15 kreisbogenförmige Nuten bilden,
in welche Eckteile der Leiterplatte 14 hineinragen. wuf der Leiterplatte 14, die
mit Bezug auf die Fig. 4 weiter unten näher beschrieben ist,
befindet
sich unter anderem eine spiralförmig angeordnete Leiterbahn, die bezogen auf die
Fig. 1 und 2 auf der rechten Hälfte der Leiterplatte 14 angeordnet ist.
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In einem lichten Abstand von rund 3 mm von der Leiterplatte 14 ist
ein parallel zu dieser angeordnetes, plattenförmiges, metallisches Glied 16 vorgesehen,
das an einem sich durch den Deckelteil 2 erstreckenden Betätigungsstift 17 beispielsweise
durch Vernieten befestigt ist. Das aus dem Deckel 2 herausragende Ende des Betätigungsstiftes
17 trägt einen Knopf 18, dessen Durchmesser zum Betätigungsstift 17 hin abgesetzt
ist.
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Eine Bohrung 19 im Deckelteil 2, in welcher der Betätigungsstift
17 verschiebbar gelagert ist, wird von einer kreisringförmigen Nut 20 umgeben. Zwischen
dem abgesetzten Kopf 18 und dem Grund der Nut 20 ist eine Druckfeder 21 angeordnet.
welche den Betätigungsstift 17 nach aussen drückt bis das Glied 16 an einer die
Bohrung 19 auf der Innenseite des Deckelteiles 2 umgebenden Auflagefläche 22 anliegt.
Durch Drücken auf den I=nopf 18 kann das Glied 16 gegen die Leiterplatte 14 bewegt
werden, wobei die Verschiebebewegung durch das Auftreffen des Knopfes 18 auf die
Schulter 23 gestoppt wird bevor das Glied 16 die Leiterplatte 14 berührt.
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Aneinander gegenüberliegenden Stellen des Deckelteiles 2 und des
Bodenteiles 3 sind rechteckförmige Durchtrittsöffnungen 24 bzw. 25 zum Durchführen
von in den Fig. 1 und 3 strichpunktiert dargestellten Kontaktfedern 26 vorgesehen.
Diese Kontaktfedern 26 können wie dies aus der Fig. 6 ersichtlich ist7 die Anschlüsse
einer in einer Leuchttaste 27 angeordneten Lampe 28 sein, wobei die Kontaktfedern
26 fest in der Leuchttaste 27 verankert sind. Zum Erleichtern des Sinfütwens der
Kontaktredern 26 in die Durchtrittsöffnungen 24 bzw. 25 sind diese von der Deckelseite
her betrachtet, sowohl im Deckel- als auch im Bodenteil konisch ausgebildet.
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Das Gehäuse des Schalters 1 wird bis an die Leuchttaste 27 herangeschoben
und an diese angepresst. Anschliessend werden die aus dem Bodenteil 3 herausragenden
Enden der Kontaktfedern 26 mit einem Werkzeug um ihre Längsachse verdreht. Dadurch
entsteht in einer Aussparung 29 auf der Aussenseite des Bodenteiles 3 eine formschlüssige
Verbindung, wodurch der
Deckelteil 2 und der Bodenteil 3 und damit
der ganze Schalter 1 starr mit der Leuchttaste 27 verbunden- ist.
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Die Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Seit der Leiterplatte 14.
Die nicht dargestellte andere Seite der Leiterplatte ist ebenfalls mit:leiterbahr,en
versehen. In der Fig. 5 ist das Blockschema der auf der Leiterplatte angeordneten
elektronischen Einrichtung dargestellt. Diese umfasst einen HF-Oszillator 30, mit
einer Schwingspule 31, einem Kondensator 32 und-einer Erregerspule 33, sowie eine
Vorrichtung 34 zum Erzeugen eines Signales mit dem ein Schalttransistor 35 beeinflusst
werden kann. Dieses Signal wird auch einem zusätzlichen Schalttransistor 36 über
einen Inverter 37 zum Erreichen von komplementären Schaltzuständen zugeführt.
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Die Schwingspule 31 wird teilweise durch eine auf der index Fig.
4 sichtbaren Seite der Leiterplatte 14 im wesentlichen spiralförmig angeordneten
Leiterbahn 38 und eine auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte- ebenfalls
spiralförmig angeordnete, nicht dargestellto Leiterbahn gebildet.
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Die beiden inneren Enden 39 dieser Leiterbahnen sind elektrisch leitend
miteinander verbunden. Durch die Anordnung dieser Leiterbahnen wird erreicht, dass
die Induktivität der -Schwingepule 31 gross list, obwohl die geometrischen Abmessungen
dieser Schwingspule relativ klein sind. Die Erregerspule 33 wird durch eine die
nicht sichtbare spiZalförmige Leiterbahn auf der anderen Seite der Leiterplatte
14 umgebende, nicht dargestellte, schleifenförmige Leiterbahn gebildet, welche über
einen Kopplungskondensator 40 an den Oszillator 30 angeschlossen ist.
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Die in der Fig. 5 schematisch dargestellteEinrichtung besitzt weiter
einen Spannungsregler 41 zum Konstanthalten der Speisespannung, die dem Oszillator
30 und der Vorrichtung 34 über einen Speiseleiter 42 zugeführt wird.
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Parallel zum Eingang des Spannungsreglers 41 ist ein Enden sator 43
geschaltet.
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Die Leiterplatte 14 weist an ihrem Rand vier Einschnitte 44, 45,
46 und 47 auf. Zu jedem dieser Einschnitte führt eine Leiterbahn, zum Einschnitt
44 eine Leiterbahn 48> zum Einschnitt 45 eine Leiterbahn 49, zum Einschnitt 46
eine Leiterbahn 50 und zum Einschnitt 47 eine Leiterbahn 51. Im
Bereich
deD Einschnitte sind die genannten Leiterbahnen verbreiter, so dass sie im teilweise
zusammengebauten Schalter 1 mit den die Einschnitte 44, 45, 46 und 47 durchstossenden
Verlängerungen 11 der Anschlussklemmen 4, 5, 6 bzw. 7 verlötet werden können. In
der Fig. 5 sind die den Anschlussklemmen 4> 5, 6 und 7 entsprechenden Anschlusspunkte
mit 4', 5', 6' und 7' sowie die den Leiterbahnen 48, 49, 50 und 51 entsprechenden
Leiter mit 48', 49', 50' und 51' bezeichnet.
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Wenn eine Betriebs spannung an die Anschlussklemme 4 und 7 angelegt
wird und sich das Glied 16 in der in der Fig.
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1 dargestellten Lage befindet, so tritt an Ausgang des Oszillators
30 eine maximale HE-Spannung auf, die an den Eingang der Vorrichtung 34 gelangt.
Am Ausgang der Vorrichtung 34 erscheint dann beispielsweise ein positives Signal,
welches über einen Leiter 32 einerseits dem Schalttransistor 35 und andererseits
dem Inverter 37 zugeführt wird. In diesem wird das von der Vorrichtung 34 erzeugte
Signal invertiert und der Basis des weiteren Schalttransistors 35 zugeführt. Im
oben beschriebenen Fall ist der Schalttransistor 35 leitend und der Schalttransi-stor
36 gesperrt. Dementsprechend wären ein an die Anschlussklemmen 6 und 7 angeschlossener,
nicht dargestellter Stromkreis eingeschaltet und ein an die Anschlussklemmen 5 und
7 angeschlossener, nicht dargestellter Stromkreis ausgeschaltet.
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Wird das Glied 16 durch Drücken allf den inopf i8 gegen die Leiterplatte
14, d.h. in .Richtung auf die Schwingspule 31 bewegt, so wird die Kreisgiite des
durch die Schwingspule 31 und den Kondensator 32 gebildeten Schwingkreises durch
die in den Glied 16 verstärkt auftretenden Wirbelstromverluste gesenkt und damit
sinkt die Ausgangsspanriung am Ausgang des Oszillators 30 auf einen minimalen inert
ab. Die Vorrichtung 34 ist so ausgelegt, dass das Signal an ihrem Ausgang verschwindet,
wenn die Ausgangsspannung des Oszillators 30 auf einen Wert zwischen dem Maximal-
und dem Minimalwert abgesunken ist. Wenn dies der Fall ist, wird der Easis des Schalltransistors
35 keine positive Spannung mehr zugeführt und dieser Schalttransistor 35 wird gesperrt.
Dem Invertor 37 wird kein Signal mehr zugeführt und dadurch erscheint am Ausgang
desselben ein Signal, das an die Basis des weiteren
Schalttransistors
36 gelangt, wodurch diesen in den leitenden Zustand versetzt wird.
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Die Vorrichtung 34 kann z.B. einen Gleichrichter 53 zum Gleichrichten
der vom Oszillator 30 erzeugten HF-Spannung, einen Integrator 54 zum Erzeugen einer
zur EF-Spannung proportionalen Gleichspannung und einen Schmitt-Trigger 55 umfassen.
Die Ansprechschwelle des Schmitt-Triggers wird vorzugsweise so eingestellt, dass
er in der Mitte der normalen und minimalen vom Integrator 54 erzeugten Gleichspannung
anspricht.
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Am Ausgang des Schmitt-Triggers 55 kann ein nicht dargestelltes,
monostabiles oder bistabiles Flipflop angeschaltet sein, wobei auf den Inverter
37 verzichtet werden kann, wenn die Basen der Schalttransistor 35, 36 an die komplementaren
Ausgänge dieses Flipflop angeschlossen sind.
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Die ganze Vorrichtung 34, die Schalttransistoren -35 und 36, der
Integrator 37, der Oszillator 30 und der Spannungsregler 41 werden vorzugsweise
in einer einzigen monolithisch integrierten Schaltung, kurz mit IC bezeichnet, untergebracht.
Ein derartiger IG ist in den Fig. 4-1 mit 56 bezeichnet.
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Die Fig. 6 zeigt das Aufsetzen eines Schalters 1 auf die Leuchttaste
27, die an einer teilweise dargestellten Frontplatte 57 befestigt ist. Diese Figur
ist in einem kleineren Massstab gezeichnet als die Fig.l-3. Die Frontseite der Leuchttaste
27 weist vorzugsweise einen rechteckigen Rahmen 58 auf, der eine teilweise lichtdurchlässige
Druckplatte 59 umschliesst. Die Bewegung der Druckplatte 59 wird bei dem mit der
Leuchttaste 27 vereinigten Schalter 1 durch nicht dargestellte Mittel auf den Kopf
18 des Betätigungsstiftes 1l des Schalters übertragen. Im Innern des zylindrischen
Gehäuses 60 der Leuchttaste 27 befindet sich die gestrichelt angedeutete Lampe 28,
deren Anschlüsse mit den im Boden des Gehäuses 60 verankerten Kontaktfedern 26 verbunden
sind. Wie weiter oben schon erwähnt wird der Schalter 1 über die Kontaktfedern 26
aufgeschoben und an das Gehäuse 60 angepresst und anschliessend werden die aus dem
Bodenteil 3 des Schalters 1 herausragenden Enden der Kontaktfedern 26
um
ihre Längsachse verdreht, wodurch der Schalter 1 starr mit der Leuchttaste 27 verbunden
ist.
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Die Leuchttaste 27 ist mit Hilfe einer Klemmhülse 61 und einem Federring
62 an die Frontplatte 57 festgeklemmt.
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Die Klemmhülse 61 besitzt verschieden lange, nach innen vorgespannte
Finger 63, die parallel zur Achse der Klemmhülse 61 verlaufen. Das Gehäuse 60 der
Leuchttaste 27 besitzt eine längs ihres Umfanges verlaufende} radial abstehende
Rippe 64.
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Bei der Montage der Leuchttaste 27 wird das zylindrische Gehäuse
60 von der Frontseite her durch die Oeffnung in der Frontplatte 57 eingeschoben
bis der Raiimen 58 an der Frontplatte 57 anliegt. Anschliessend werden von der hinteren
Seite her der Federring 62 und die Klemmhülse 61 über das Gehäuse 60 gegen die Frontplatte
60 geschoben, dabei werden die Enden der kürzeren Finger 63 der Klemmhülse 61 nach
dem Passieren der Rippe 64 radial nach innen schnappen und dann eine Rückwärtsbewegung
der Klemmhülse 61 im Bezug auf das Gehäuse 60 verhindern. Um die Leuchttaste 27
in verschieden dicke Frontplatten einset2en zu kannen, sind die Finger 63 verschieden
lang ausgeführt, wobei wenigstens drei gleichmässig über den Umfang verteilt angeordnete
Finger gleich lang sein müssen.
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Gemäss der Fig. 3 weisen die aus dem Gehäuse des Schalters 1 herausragenden
Enden der Anschlussklemmen 4 5, 6 und 7 Je ein Langloch 65, ein rundes Loch 66 und
einen sich verjüngenden Ansatz 67 auf. Die Dicke der Anschlussklemmen und die Breite
derselben sind so gewählt, dass sie nach Entfernen des Ansatzes 67 als Stecker für
normalisierte Steckbuchsenanschlüsse benützt werden können.
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Der oben beschriebene Schalter arbeitet zuverlässig und prellfrei.
Weil keine sich schliessende oder öffnende elektrische Kontakte vorhanden sind,
ist der Verschleiss sehr gering, was eine lange Lebensdauer ergibt. Weiter ist dieser
Schalter gegenüber Erschütterungen unempfindlich und kann dank seinen kleinen Abmessungen,
z.B. Durchmesser 15 mm und Länge inklusiv Anschlussklemmen 21 mm, für die verschiedensten
Zwecke eingesetzt werden.