DE2326752A1 - Membranmikroschalter - Google Patents

Description

• Membranmikroschalter Die Erfindung betrifft einen Mikroschalter, bei dem mittels Druckausübung auf eine Membran zwischen zwei Kontakten eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird0 Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mikroschalter der genannten Art zu schaffen, der für den Linbau in gedruckte Schaltungen geeignet und in seinem Aufbau einfach und billig ist0 Außerdem soll dieser Schalter robust sein und seine Arbeitsfähigkeit auch über lange Gebrauchszeiten hinweg behalten, Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die aus elektrisch leitendem Material bestehende Membran selbst den beweglichen Kontakt des Schalters bildet, Dabei überspannt die auf der einen Seite eines elektrisch nicht leitenden Trägers angeordnete und mit einer ersten Elektrode elektrisch verbundene Membran einen Schaltkopf, der mittels eines durch den Träger hindurchragenden Stiftes auf der anderen Seite des Trägers mit einer zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist.
• Vorteilhafterweise besteht bei einem Membranmikroschalter nach der Erfindung die Iiembran aus einem Randteil, einem elastisch verformbauen Profilteil und einem gegenüber dem Randteil vorstehenden Mittelteil. Dabei ist das Randteil der Membran an dem Träger befestigt und mit der ersten Elektrode verbunden und das Mittelteil der Membran gegen das Randteil reversibel beweglich, so daß bei Druckeinwirkung der Schalter unter Anlage des Mittelteils der Membran an den Schaltkopf geschlossen wird.
• Vorzugsweise wird bei dem erfin,dungsgemäßen Membranmikroschalter die Membran aus einem Randteil beliebiger Form und kreisförmig ausgebildetem Profilteil und Mittelteil gebildet; sie besteht aus Eisen- bzw0 Stahlblech einer Stärke unterhalb von 0,1 mm.
• Zweckmäßigerweise liegt bei dem Membranmikroschalter nach der Erfindung das Randteil der membran einer den Schaltkopf im Abstand umgebenden Zwischenschicht auf, die an dem Träger befestigt und mit der ersten Elektrode leitend verbunden ist. Es kann auch das Randteil und zum Teil auch das Profilteil, sowie das Mittelteil der Membraun mit einer Abdeckung aus elektrisch nicht leitendem Material versehen sein, Die nachfolgend aufgeführten Abbildungen zeigen beispielhaft Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Membraminikroschalters: Fig. la, 1 b zeigen den Membranmikroschalter nach der Erfindung im Querschnitt in der geöffneten bzw0 geschlossenen Stellung; Fig. 2a, 2b zeigen eine andere Ausführung des erfindungsgemäßen Membranmikroschalters in offener bzw.
• geschlossener Stellung; Fig. 3 - 7 zeigen die Einzelteile des erfindungsge£iäßen Membranmikroschalters in Form gedruckter Schaltungen; Fig. 8 zeigt eine Parallelschaltung des erfindungsgemäßen Membranmikr oschalters entsprechend Fig. 1a; Pigo 9 zeigt eine Parallelschaltung des erfindungsgemäßen Membranmikroschalters entsprechend Fig, 2a, 2b; Fig. 10 - 13 und 14 - 17 zeigen Einzelteile von Parallelschaltungen der erfindungsgemäßen Membranmikroschalter, in Form gedruckter Schaltungen.
• Der in Fig. 1a in geöffneter Stellung gezeigte Membranmikroschalter besteht aus der allgemein mit 1'bezeichnten Membran, die den beweglichen Kontakt des Schalters darstellt, und einem Ruhekontakt, der in einen elektrisch nicht leitenden Träger 2 eingesetzt ist und aus einem an der Oberseite des Trägers unterhalb der Membran angeordneten Schaltkopf 3 und einem durch den Träger hindurchreichenden Stift 4-besteht. Die Membran 1 liegt mit ihrer Randzone a" einer Zwischenschicht 5 auf, die ihrerseits an dem Träger 2 befestigt ist und den Schaltkopf 3 im Abstand umgibt. Die Membran 1 und der Ruhekontakt bestehen aus elektrisch leitendem Material. Die Membran 1 ist mit einer'Elektrode, der Ruhekontakt durch den Stift 4 auf der Unterseite des. Trägers 2 mit der anderen Elektrode verbunden.
• Die Funktionsweise des in Fig. la dargestellten Mikroschalters wird durch die in Fig. 1b dargestellte geschlossene Stellung des Membranmikroschalters erläutert. Die allgemein mit 1 bezeichnete Membran besteht aus drei Teilen, nämlich dem Randteil a'1, der mittelbar oder unmittelbar an dem Träger 2 befestigt ist, aus einem Profilteil a und einem vorstehenden Mittelteil a'. Der Profilteil a ist elastisch verformbar, so daß das Mittelteil a' unter Druckeinwirkung gegen das Randteil at' reversibel beweglich ist. Dementsprechend nimmt die Membran bei Druckeinwirkung auf das Mittelteil a' die in Fig. 1b gezeigte Stellung ein, in der das Mittelteil a' dem Schaltkopf 3 des Ruhekontaktes anliegt. Dadurch wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Membran 1 und dem Ruhekontakt hergestellt und somit der Schalter geschlossen.
• Gemäß Fig. 6 ist die vorzugsweise aus elastischem Eisen- bzw. Stahlblech einer Stärke unterhalb von 0,1 mm bestehende Membran so ausgebildet, daß das Randteil at' in seiner Form dem jeweiligen Träger angepaßt werden kann, während das Profilteil und das Mittelteil kreisförmig ausgebildet sind.
• Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Membranmikroschalters besitzt an der Oberfläche des Trägers freiliegende, elektrisch leitende Teile. Aus Sicherheitsgründen ist daher für diese Teile bei der Ausführung nach Fig. 2a, 2b vorgesehen, daß sowohl das Randteil a" der Membran, als auch das bewegliche Mittelteil a' der Membran mit einer Abdeckung 6' bzw. 6" aus elektrisch nicht leitendem Material versehen ist. Man erkennt, daß die Abdeckung 6' teilweise auch das Profilteil a der Membran überdeckt, während die Abdeckung 6" nur dem Mittelteil a' der Membran aufliegt.
• Die Fig. 3 - 7 zeigen die Einzelteile des Membranmikroschalters in Aufsicht, die zum Teil nach Art einer gedruckten Schaltung ausgeführt sind und in dieser Form in elektrischen Geräten auch im Zusammenhang mit anderen gedruckten Schaltungen verwendet werden können. Fig. 3 zeigt das Unterteil, das unterhalb des Trägers 2 befestigt ist und einen Anschluß für eine Elektrode enthält. Fig. 4 zeigt den Träger 2 mit dem aufgesetzten Schaltkopf 3, der durch den in dieser Darstellung nicht erkennbaren Stift 4 mit der an dem Unterteil nach Fig. 3 befestigten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist. Fig. 5 zeigt die Zwischenschicht 5, die auf dem Träger 2 nach Fig. 4 aufgebracht ist. Diese Zwischenschicht 5 weist eine Aussparung auf, deren Durchmesser größer ist als der des Schaltkopfes 3 in Fig. 4. Fig. 6 zeigt die Membran 1 mit der Randzone a", die in ihrer Porm an den Träger 2 in Fig. 4 angepaßt ist, und mit dem kreisförmig ausgestalteten Profilteil a und dem kreisförmig ausgebildeten Mittelteil a'. Fig. 7 zeigt die Abdeckung 6', die in ihrer Form dem Randteil a" der Membran in Fig. 6 angepaßt ist und eine zentrale Ausnehmung aufweist, deren Durchmesser so gewählt ist, daß die Abdeckung 6' das Profilteil a der membran in Pig. 6 teilweise überdeckt.
• Fig. 8 stellt einen Schnitt durch eine Reihe nebeneinander angeordneter Membranmikroschalter in geöffneter Stellung entsprechend Fig. 1a dar. Danach sind eine Vielzahl solcher Schalter in der Weise parallel geschaltet, daß die in dem Träger 2 eingesetzten Schaltköpfe 3 von einer Reihe von innerhalb eines geschlossenen Stahlbleches 7 angeordneten Membranen 1, die innerhalb des Schalterfeldes durch die Randteile a" verbunden sind, überspannt werden,-wobei das Stahlblech 7 mit einer Elektrode verbunden ist. Die Schaltköpfe 3 sind mittels der durch den Träger 2 hindurchreichenden Stifte 4 jeder für sich mit der anderen Elektrode verbunden.
• Fig. 9 stellt einen-Schnitt durch eine Reihe nebeneinander angeordneter Membranschalter mit Abdeckungen 6' und 62' in zum Teil geöffneter und zum Teil geschlossener Stellung entsprechend Fig. 2a, 2b dar. Die Schalter sind in gleicher Weise wie in Fig. 8 angeordnet, darüberhinaus sind die Randteile a" und zum Teil die Profilteile a mit einer maskenartig ausgebildeten Abdeckung 6' und die Mittelteile a' mit Einzelabdeckungen 6" versehen.
• Fig. 10 - 13 und 14 - 17 zeigen Einzelteile der Parallelschaltung von Membranschaltern, die zum Teil nach Art einer gedruckten Schaltung ausgeführt sind. Pig. 10 bzw. Fig. 14 zeigt die an der Unterseite des Trägers befindliche gedruckte Schaltung, durch die die an der Oberseite befindlichen Schaltköpfe - vgl. Fig. 11 bzw. 15 -Jeder für sich oder ggfs. auch in Gruppen mit einer der Elektroden verbunden werden. Figo 12 bzw. 16 stellen die Zwischenschicht 5 dar, die dem Träger 2 aufliegt und maskenartig mit Durchbrüchen versehen ist, innerhalb derer die einzelnen Schaltköpfe (vgl. Fig. 7, 8) angeordnet sind. Fig. 13 bzw. 17 zeigen ein geschlossenes Stahlblech, das ein Peld von nebeneinander angeordneten, durch die Randteile a" getrennten Membranen 1 trägt, d-ie jede für sich einen verformbaren Profilteil a und ein unter Druckeinwirkung bewegliches Mittelteil a' besitzen. Das Stahlblech ist mit der anderen Elektrode verbunden.
• Die zuletzt beschriebenen Ausführungen von Parallelschaltungen der Membranmikroschalter ermöglichen dadurch, daß die einzelnen Profilteile a und Mittelteil a' in einem einzigen Arbeitsgang in einfaches Blech eingearbeitet werden können, eine besonders raumsparende und kostensparende Herstellung von Schalterfeldern, die drucktastenartig betätigt werden können. Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Schalter mit nur einem beweglichen Teil wird außerdem erreicht, daß die durch den Verschleiß von Pedern und mechanisch bewegten Teilen begrenzte Lebensdauer der Einzelschalter beträchtlich vergrößert wird. Die nach Fig. 7 - 17 ausgebildeten Drucktastenfelder sind daher auch in ganz erheblichem Umfang weniger störanfällig.

Claims (10)

1. Patentansprüche
2. Mikroschalter, bei dem mittels Druckausübung auf eine Membran zwischen zwei Kontakten eine elektrische Verbindung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus elektrisch leitendem Material bestehende Membran (1) selbst den beweglichen Kontakt des Schalters bildete 2z. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der einen Seite eines elektrisch nicht leitenden Trägers (2) angeordnete und mit einer ersten Elektrode elektrisch verbundene Membran (1) einen Schaltkopf'(3) überspannt, der mittels eines durch den Träger hindurchragenden Stiftes (4) auf der anderen Seite des Trägers mit einer zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist.
3. 3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) aus einem Randteil (a"), einem elastisch verformbaren Profilteil (a) und einem gegenüber dem Randteil vorstehenden Mittelteil (a') besteht.
4. 4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Randteil (a ") der Membran (1) an dem Träger (2) befestigt und mit der ersten Elektrode verbunden ist, daß das Mittelteil (a') der Membran unter Druckeinwirkung gegen das Randteil reversibel beweglich ist, und, daß nur unter Druckeinwirkung der Schalter in seiner geschlossenen Stellung ist, in der das Mittelteil der Membran dem Schaltkopf (9) anliegt.
5. 5. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) aus einem Randteil (a" ) beliebiger Porm und aus einem kreisförmig ausgebildeten Profilteil (a) und einem kreisförmig ausgebildeten Mittelteil (a') besteht.
6. 6. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) aus Eisen- bzw. Stahlblech einer Stärke unter 0,1 mm besteht.
7. 7. Schalter nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Randteil (a") der Membran (1) einer den Schaltkopf (3) im Abstand umgebenden Zwischenschicht (5) aufliegt, die an dem Träger (2) befestigt ist.
8. 8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Randteil (a''), sowie das Mittelteil (a') der Membran (1) mit einer Abdeckung (6' bzw. 6") aus elektrisch nicht leitendem Material versehen sind.
9. 9o Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende-Abdeckung f6r) -des Randteils (a'') teilweise das Profilteil (a) im Abstand überdeckt.
10. 10. Drucktastenfeld von parallel geschalteten Membranmikroschaltern nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander angeordneten und mit ihren Randteilen (a") überlappenden Einzelmembranen (1) mit ihren Profilteilen (a) und ihren Mittelteilen (a') in ein in sich geschlossenes Teil (8) aus elektrisch leitendem Material, das mit der ersten Elektrode elektrisch verbunden ist, eingearbeitet sind, und, daß die durch den Träger (2) hindurchreichenden Stifte (4) einzeln oder in Gruppen mit der zweiten Elektrode verbunden sind0 11o Drucktastenfeld nach Anspruch 10, dadurch gekennzeiWchnet, daß eine mit Durchbrüchen, die die Schaltköpfe (3) im Abstand umgeben, versehene, maskenartig ausgebildete Zwischenschicht (5) vorgesehen ist.

    12o Drucktastenfeld nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Membranmittelteil (a') mit einer isolierenden Abdeckung (6') versehen ist und eine mit Durchbrüchen, deren Durchmesser geringer als der Durchmesser der ringförmigen Profilteile (a) der Einzelmembranen (1) ist, versehene, maskenartig ausgebildete isolierende Abdeckung (6') vorgesehen ist0 Lee r' ei t e