-
Tragbarer Rechner Tragbarer Rechner Die Erfindung betrifft einen tragbaren
Rechner mit einer Tastatur, einem elektronischen Rechenwerk, einer mehrstelligen
Ziffernanzeigeeinrichtung, einer Energiequelle und einer diese einzelnen Elemente
in einem gemeinsamen Gehäuse miteinander verbindenden Schaltung.
-
Der Ersatz von mechanischen Rechenwerken in Kleinrechnern durch elektronische
Bauelemente hat wesentlich zur breiteren Anwendung solcher Geräte beigetragen. Durch
Anwendung von gedruckten Leiterplatten und Halbleitern bzw.
-
integrierten Schaltkreisen in tragbaren Rechnern konnten die Gehäuseabmessungen
bereits stark reduziert und die Herstellkosten gesenkt werden. Allerdings erfordern
die bekannten elektronischen Kleinrechner immer noch einen beträchtlichen Herstellungsaufwand,
weil sie nur verkleinert, aber im übrigen konventionell aufgebaut sind, und sie
sind im Betrieb teuer, weil sie mit nicht wiederaufladbaren Batterien als Energiequelle
arbeiten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen extrem kleinen, aber
dabei robusten und für alle gängigen Rechenarten geeigneten, relativ preiswerten
Rechner zu schaffen, der insbesondere geringe Betriebskosten verursacht und stets
einsatzbereit ist.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß alle Elemente
des Rechners auf einer gemeidsamen Tragplatte befestigt sind, die außerdem die Leiterplatte
für die einschließlich aller Kontakte der Tastatur vollständig gedruckt ausgeführte
Schaltung bildet, und daß die Tragplatte in einen die Eneriequelle tragenden Abschnitt
und einen die übrigen Abschnitte mittels einer Steckverbindung mechanisch und elektrisch
miteinander verbunden sind.
-
Die Erfindung geht somit einen neuen Weg konstruktiver Gestaltung
zu einer kompromißlosen Miniaturisierung. Es genügt eine einzige gedruckte Leiterplatte,
um sämtliche Rechnerelemente mechanisch zu halten und elektrisch miteinander zu
verbinden. Der Zeit- und Arbeitsaufwand bei der Montage des Gerätes ist somit denkbar
gering, und das gleiche gilt für die Bauhöhe des Geräts. Die Leiterplatte ist gleichzeitig
das "Rückgrat" des Rechners, der dadurch «große St«-bilität erhalt. Darüberhinaus
erlaubt die Teilen£ der Leiterplatte mit einfachen Mitteln eine Trennung in igentlichen
Rechner und Speisegerät, welches zur Wiereraufladur.
-
unschwer in ein dem Aufnahme teil am Rechner entsprechend ausgebildetes
Netzteil eingeführt werden kann.
-
Vorteilhafterweise können die beiden zu überbrückenden Kontakte jeder
Taste aus zwei gedruckten Leiterbahnabschnitten bestehen, die als unterbrochene
und konzentrisch ineinander ceschachtelte Kreisbahnen mit diametral gegenüberliegenden
Anschlüssen ausgebildet sind. Diese zur gedruckten Schaltung gehörigen Kontakte
lassen sich mit Vorteil durch eine zu Letreffenden Taste gehörige Kontaktbrücke
schließen, welche
als Metallauflage auf einer Kunststoffolie ausgebildet
sein kann, die durch eine im Kontaktbereich gelochte Isolierfolie von der die gedruckte
Schaltung tragenden Tragplatte getrennt ist.
-
-Dieses Konzept hat den Vorteil, daß die Kontaktbrücken der einzelnen
Tasten elektrisch voneinander getrennt sind, so daß kein Strom außerhalb der Leiterplatte
fließt und Störungen weder übertragen noch von außen aufgenommen werden können.
-
Vorzugsweise sind diese elektrisch voneinander getrennten beweglichen
Kontaktbrücken als Kupferbahnen auf der Unterseite einer Polyesterfolie ausgebildet.
Besonders vorteilhaft kann es sein, diese Kupferbahnen als an ihren Enden durch
eine geschlossene Kreisbahn leitend verbundene und im wesentlichen parallele Leiterstege
auszubilden.
-
Die Erfindung läßt mehrere Nöglichkeiten zur Ausbildung der Tastatur
offen. So können beispielsweise in einer die Symbole tragenden Platte jeweils oberhalb
der Kontaktbrücken Ausschnitte sein, in die man beispielsweise mit der Fingerkuppe
eingreifen und die darunterliegenden Kontakte unter Verformung der Polyesterfolie
mitsamt einer Schutzfolie und/oder einer Tastensymbole tragenden Zwischenschicnt
und/oder außerdem mit einer Gummischutzschicht scnließen kann.
-
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, oberhalb der Polyes4erfolie
mit den Kontaktbrücken bewegliche Tastelemente anzuordnen, die nach außen eine gelochte
Tastenfeldplatte durchragen und nach innen beispielsweise durch eine Schaumstoff
schicht elastisch vorgespannt sind. An diesen Tastelemengen kann innen je ein Vorsprung
angeordnet sein, welcher -gecjebenenfalls über eine zwischengelegte Schutzschicht
-)rücken des Tastelementes die Polyesterfolie mit der aufgedrucken lontaktsrücke
verformt und dadurch die Kontakte s c *
Zusätzlich kann der Rechner
mit ähnlich ausgebildeten Schaltern bestückt sein, zu denen mindestens ein Paar
benachbarter gedruckter Leiterbahnabschnitte auf der Tragplatte gehört, die durch
eine flexible Kontaktbrücke, welche durch eine im Kontaktbereich gelochte Isolierfolie
von der Tragplatte getrennt ist, kurzschließbar sind, wobei die flexible Kontaktbrücke
mit einer elastischen und auf ihrer Oberseite einen niedrigen Reibungskoeffizienten
aufweisenden Deckschicht überdeckt ist und ein in einer zur Tragplatte parallelen
Gleitführung (76, 76a) verschiebbares Schalterelement (78) der Deckschicht (72,73)
ständig eine im Bereich der Leiterbahnabschnitte zur Kontaktgabe ausreichende Verformung
erteilt. Diese Deckschicht kann vorteilhafterweise aus einer unteren Gummiplatte
und einer darüberliegenden Polyesterfolie zusammengestellt sein. Vorzugsweise ist
das in der Gleitführung verschiebbare Schalterelement auf seiner Unterseite, welche
auf die Deckschicht einwirkt, ballig gewölbt.
-
Es ist möglich, sowohl lineare als auch kreisbogenförmig gekrümmte
Gleitführungen für das Schalterelement zu verwenden. Ferner ist es möglich, mehr
als ein Paar von Leiterbahnabschnitten in jeder Schalterstellung vorzusehen, auch
können mehrere Schalterebenen übereinander angeordnet werden.
-
Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. la - lc ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung in je einer Draufsicht, einer Seitenansicht und
einer Stirnansicht; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Rechners von Fig.
1 mit herausgezogenem Batterieeinschub; Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des Rechners
von Fig. 2 mit geöffnetem Gehäuse;
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung
der Tastatur des Rechners von Fig. 1 - 3; Fig. 5 eine vergrößerte Einzeldarstellung
eines Kontaktpaares aus der Tastatur des Rechners; Fig. 6 eine dem Kontaktpaar von
Fig. 5 zugeordnete Kontaktbrücke in gedruckter Schaltungstechnik; Fig. 7 eine abgewandelte-Rechnertastatur
in einer Fig. 4 ähnlichen Explosionsdarstellung; Fig. 8 eine Explosionsdarstellung
einer Schiebeschalteranordnung in dem Rechner; Fig-. 9 einen Schnitt durch den zusammengebauten
Schiebeschalter von Fig. 8; Fig. 10 einen ähnlichen Schnitt durch einen Schiebeschalter
mit mehreren Schaltpositionen; und Fig. 11 eine Draufsicht auf die Kontaktbahn eines
ähnlichen Schalters, mit kreisbogenförmiger Schiebebahn und zwei separaten nebeneinanderliegenden
Schaltebenen.
-
In den Figuren 1a bis lc ist das erste Ausführungsbeispiel des Rechners
betriebsbereit und etwa im Maßstab 1:1, und in Fig. 2 mit herausgezogenem Batterieeinschub
50 dargestellt.
-
Der interne Aufbau dieses Rechners läßt sich am besten anhand von
Fig. 3 erläutern. Als äußere Hülle des Rechners dient ein Gehäuse 1 aus Kunststoff
und ein dazu passendes Gehäuseunterteil 6, während dem Batterieeinschub 50 ein in
das Gehäuse 1.einschiebbares Gehäuse 51 mit einem entsprechenden Gehäuseunterteil
65 zugeordnet ist. Am Gehäuse 1 ist eine optisch vergrößernde Ziffernabdeckung 2
aus glasartig durchsichtigem Material befestigt, und außer einem oberen Griffausschnitt
3 befindet sich im Gehäuse 1 noch ein Ausschnitt 4 für eine Tastatur sowie ein nicht
näher bezeichneter Schalterausschnitt. In den oberen Griffausschnitt 3 läßt sich
ein
komplementär ausgebildetes oberes Griffstück 53 des Gehäuses
51 einschieben. In ähnlicher Weise besitzt das Gehäuseunterteil 6 einen unteren
Griffausschnitt 7, der jedoch einen anderen Krümmungsradius aufweist und zur Aufnahme
eines komplementären unteren Griffstückes 57 am Gehäuseunterteil 56 vorgesehen ist.
Die beiden unterschiedlich ausgebildeten Griffausschnitte 3 und 7 gewährleisten,
daß der Batterieeinschub 50 (s. Fig. 2) nur in der richtigen Bezugslage in den Rechner
eingeschoben werden kann.
-
Sämtliche wesentlichen Elemente des Rechners sind auf einer gemeinsamen
Tragplatte 10 aus Kunststoff befestigt, die außerdem auf beiden Seiten die gesamte
gedruckte Schaltung des Rechners trägt, mit der die einzelnen Rechnerelemente verlötet
sind. Gemäß Fig. 3 befinden sich an der Tragplatte 10 zwei integrale Stifte 12,
die ebenfalls mit aufgedruckten Leiterbahnen versehen sind und in später beschriebene
entsprechende Ausnehmungen des Batterieeinschubes 50 eingreifen.
-
Im vorliegenden Ausführungsbelspiel liegen die integralen Stifte 12
in der gleichen Ebene wie die gesamte Tragplatte 10; es ist jedoch auch möglich,
als zusätzliche Sicherung gecen falsche Polung diese Stifte in der Ebene versetzt
anzuordnen und/oder mit Vertiefungen bzw. erhöhten Ansätzen zu versehen.
-
Oberhalb einer Aussparung der Tragplatte 10 befindet sich ein durch
einen Ausschnitt im Gehäuse 1 hindurchragender Einschalter 13. Ferner sind im oberen
Bereich ein Spannungswandler 14, eine monolithische Ziffernanzeigeeinrichtung 6
und eine Treiberelektronik 13 angeordnet. Sowohl der Spannungswandler 14, welcher
die Batteriespannung aus dem Datterieeinschub 50 in die Lür den Betrieb des Rechners
erforerliche Spannung umwandelt, als auch der die gesamten logischen Elemente des
Rechners enthaltende Treiberelektronik 10 sind als integrierte Schaltung aufgebaut
und als vorgefertioter Chip mit der gedruckten Schaltung der Tragplatte 10 verlötet.
-
Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel neunstellig ausgebildete Ziffernanzeigeeinrichtung
16 ist als monolithischer Modul auf Gallium-Phosphid-Basis ausgebildet. Die gleichartigen
Ziffernsegmente sämtlicher neun Stellen sind durchgehend miteinander verbunden,
und die Ansteuerung der einzelnen Stellen erfolgt über eine separate Gegenelektrode
im Time-Sharing-Multipl'exbetrieb.
-
Anstelle der Leuchtdioden-Ziffernstellen können auch solche auf Flüssigkristall-Basis
verwendet werden.
-
An die Chips der Rechnerelektronik schließt sich gemäß Fig. 3-eine
Tastatur 22 an, die mit insgesamt zwanzig Tastelementen 36 bestückt ist, deren quaderförmige
Oberteile 36a durch Ausschnitte 39 eines in herkömmlicher Weise mit Symbolen bedruckten
Tastenfeldes 32, das beispielsweise als gelochte Blechplatte ausgebildet sein kann,
hindurchragen. Der Aufbau der Tastatur 22 läßt sich am besten aus Fig. 4 bis 6 entnehmen.
-
Senkrecht unter jedem einzelnen Tastelement 36 befindet sich auf der
die gedruckte Schaltung tragenden Tragplatte lC je ein Tastenkontaktpaar 24, das
in Fig. 5 stark vergrößert dargestellt ist und aus zwei ineinander geschachtelten
Kontaktbahngruppen 24a und 24b besteht. Diese Kontaktbahngr uppen sind Teile der
gedruckten Leitungszüge auf der Tragplatte 10 und elektrisch voneinander getrennt.
-
Der die Tastenkontaktpaare 24 tragende Teil der Tragplatte 10 ist
mit einer dünnen Isolierfolie 27 überdeckt, die im Bereich jedes einzelnen Tastenkontaktpaares
24 einen Durchbruch aufweist. Die Isolierfolie 27 ist mit einer gleichgroßen Polyesterfolie
3C überdeckt, die auf ihrer Unterseite im Bereich jedes Durchbruches 28 eine auf
gedruckte Kontaktbrücke 3 besitzt, die als Kupferauflage ausgebildet und
gemäß
Fig. 6 geformt ist. Im Ruhezustand der Tastatur 22 befindet sich demgemäß jede Kontaktbrücke
31 in einem Abstand oberhalb eines zugeordneten Tastenkontaktpaares 24, wobei dieser
Abstand der Dicke der Isolierfolie 27 entspricht.
-
Die Polyesterfolie 30 ist mit einer tleichgroßen, lmm dicken Gummifolie
33 überdeckt, welche als Schutzschicht für die Polyesterfolie dient. Auf die Gummifolie
33 wiederrum eine Schaumstoffschicht 35 von etwa 2mm Dicke auf gelegt. Insgesamt
besteht jedes Tastelement 36 integral aus dem bereits erwähnten quaderförmigen Oberteil
36a, einem tellerförmigen Mittelteil 36b und dem zuvor erwähnten runden Druckstück
36c, dessen Höhe kleiner ist als die Dicke der Schaumstoff schicht 35. Daraus geht
hervor, daß im Ruhezustand das tellerförmige Mittelteil 36b des Tastelementes 36
auf der Oberfläche der Schaumstoffschicht 35 aufliegt.
-
Wird im Betrieb des Rechners eine bestimmte Taste auf der Tastatur
22 gedrückt, so verformt das Druckstück 36c des betreffenden Tastelementes 36 die
darunterliegende Gummifolie 33 und die Polyesterfolie 30 so weit, bis die entsprechende
Kontaktbrücke 31 das zugehörige Tastenkontaktpaar 24 berührt und überbrückt. Es
fließt jetzt ein örtlich eng begrenzter Strom, welcher von benachbarten Tastenkontaktpaaren
ferngehalten wird. Dadurch werden Störungen weitgehend elemeniert.
-
Anstelle der zuvor beschriebenen Tastatur 22 kann eine in Fig. 7 explosionsartig
dargestellte Tastatur 22a verwendet werden, die bis zur Gummifolie 33 einen mit
der zuvor beschriebenen Tastatur 22 übereinstimmenden Aufbau besitzt.
-
Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß hier für jede Taste
statt eines Tastelementes eine Vertiefung in Form eines Ausschnittes 47 in einem
als gelochte Platte ausgebildeten Tastenfeld 46, welches den äußeren Abschluß der
Tastatur 22a bildet, vorgesehen ist. Das Tastenfeld 46 ist mit einer transparenten
Schutzfolie 44 unterlegt, unter der sich wiederum eine Tastenfelafolie 41 mit aufgedruckten
Symbolen 42 befindet.
-
Soll im Betrieb des mit dieser Tastatur 22a ausgestatteten Rechners
eine Taste gedrückt werden, so legt man eine Fingerkuppe in den entsprechenden Tasteflfeldausschnitt
47 und drückt auf die transparente Schutzfolie 44, durch die das darunterliegende
auf gedruckte Symbol 42 sichtbar ist. Der durch die Fingerkuppe ausgeübte Druck
überträgt sich über die Gummifolie 33 auf die Polyesterfolie 33, so daß die Kontaktbrücke
31 die beiden Kontaktbahngruppen 24a und 24b des darunterliegenden Tastenkontaktpaares
24 überbrücken kann.
-
Gemäß Fig. 3 ist der Batterieeinschub 50 mit mehreren Knopfzellen
o4 beispielsweise in Form. von Nickel-Cadmium-Zellen bestückt. In der ebenfalls
als gedruckte Schaltung ausgebildeten. Batterietragplatte 10a befinden sich zwei
mit entsprechenden Kontaktelementen ausgestattete Kontaktausschnitte 62, welche
im eingeschobenen Zustand des Batterieeinschubes 50 mit den Leiterbahnen der integralen
Stifte 12 der Tragplatte 10 in Verbindung stehen und auf diese Weise den Rechner
mit Strom versorgen, sobald der Einschalter 13 betätigt wird.
-
Der beschriebene Rechner kann an geeigneter Stelle mit in der Zeichnung
nicht dargestellten Außenkontakten versehen sein, über die eine Außenansteuerung
der Treiberelektronik 1E möglich ist. Auf diese Weise kann der .R,e,chper beispielsweise
mittels
eines passenden Steckers mit einem Winkelkodierer einer Werkzeugmaschine verbunden
werden, um beispielsweise die Spindelumdrehungen eines Werkzeugschlittens zu integrieren
und das Ergebnis auf der Ziffern an zeigee inrichtung 16 darzustellen. Auf diese
Weise kann der Rechner nach Belieben als Operationsrechner an Werkzeugmaschinen,
Prüfgeräten und dergleichen verwendet werden.
-
Der zuvor beschriebene Rechner kann außer Tastenkontakten und dem
Einschalter 13 noch mit einem oder mehreren zusätzlichen Schaltern bestückt sein.
In Fig. 8 und 9 ist ein als Schiebeschalter ausgebildeter Schalter 70 dargestellt,
dessen Aufbau den Tastenkontakten der zuvor beschriebenen Tastatur 22 weitgehend
ähnlich ist und bei dem Teile dieser Tastatur verwendet werden.
-
Bei dem ebenfalls sandwichartig aufgebauten Schalter 70 liegt über
der Tragplatte 10 mit dem Tastenkontaktpaar 24 die mit Durchbrüchen 28 versehene
Isolierfolie 27, und darüber die ebenfalls bereits beschriebene Polyesterfolie 30
mit der als Kupferauflage ausgebildeten Kontaktbrücke 31, mit der bei geschlossenem
Schalter 70 die Kontaktbahngruppen des Tastenkontaktpaares 24 überbrückt sind.
-
Gemäß Fig. 8 und 9 ist die Polyesterfolie 30 mit einer elastischen,
relativ weichen und dicken Gummiplatte 72 überdeckt. Gemäß Fig. 8 ist die Gummiplatte
72 im Bereich des darunterliegenden Kontaktpaares 24 mit einem auf seiner Unterseite
Æselbstklebend präparierten dünnen Polyesterstreifen-, 73 überklebt, der die Aufgabe
hat, der Gummiplatte im Schalterbereich auf ihrer Oberseite einen niedrigen-Reibungskoeffizienten
zu verleihen, ohne deren Elastizität wesentlich zu verändern.
-
In einem Abstand oberhalb der Gummiplatte 72 mit Polyesterstreifen
73 befindet sich eine Deckplatte 75, welche identisch sein kann mit dem zuvor beschriebenen
Tastenfeld 38 des Rechners. Ein in der Deckplatte 75 angebrachter Schiebeschlitz
76 wird von einem Schiebeelement 78 durchragt, welches unterhalb der Deckplatte
75 einen tellerartigen Rand 80 und ein nach unten gerichtetes balliges Druckstück
79 besitzt. Die Gesamthöhe des Druckstückes 79 mit Rand 80 ist gemäß Fig. 9 größer
als der lichte Abstand zwischen dem Polyesterstreifen 73 und der Unterseite der
Deckplatte 75 im Ruhezustand der Gummiplatte 72. Das Druckstück 79 prägt sich also
ständig in den darunterliegenden Abschnitt der elastischen Gummiplatte 72 ein, wie
Fig. 9 erkennen läßt. Schiebt man manuell das Schiebeelement 78 aus seiner in Fig.
9 dargestellten ausgeschalteten Position nach rechts in seine Einschaltposition,
dann befindet sich das ballige Druck stück 79 genau über dem Durchbruch 28 in der
Isolierfolie 27, so daß die mit der Kontaktbrücke 31 versehene Polyesterfolie 30
in den purchbruch 28 gedrückt wird und das darunterliegende Tastenkontaktpaar 24
überbrückt. Der Schalter 70 ist dann geschlossen.
-
Unter Anwendung dieses erfindungsgemäßen Schalterprinzips ist es auch
möglich, mehrere übereinanderliegende Kontaktebenen mit einem einzigen Schiebeelement
78 zu betätigen.
-
Diese Möglichkeit ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
-
Fig. 10 zeigt einen ähnlichen Schalter 70a mit mehreren hintereinander
angeordneten Schalterpositionen. Die Unterlage dieses Schalters 70 bildet eine Kontaktbahnplatte
90, die auch mit der zuvor beschriebenen Tragplatte 10 identisch sein kann. Die
Kontaktbahnplatte 90 besitzt für jede einzelne Schalterposition mindestens ein Kontaktpaar
91, das durch ie eine zugeordnete Kontaktbrücke in der durch
eine
mit mehreren Durchbrüchen 98 versehene Isolierfolie 97 von der Kontaktbahnplatte
90 getrennten Polyesterfolie 30 kurzgeschlossen wird, wenn sich das Schiebeelement
78 in der betreffenden Schalterposition befindet. Der Schalter 70a besitzt eine
der Deckplatte 75 ähnliche, ebenfalls in einem bestimmten Abstand oberhalb des Polyesterstreifens
73 angeordnete Deckplatte 75a, deren Schiebeschlitz 76a sämtliche hintereinanderliegenden
Schalterpositionen überdeckt und eine dementsprechende Länge besitzt. Die Funktion
des Schalters 70astimmt im wesentlichen mit der des zuvor beschriebenen Schalters
70 überein.
-
Der Schiebeschlitz 76a kann entweder linear oder kreisbogenförmig
verlaufen. In Fig. 11 ist eine Kontaktbahnplatte 90a für ein auf einer Kreisbahn
bewegbares Schiebeelement dargestellt, das nach Art eines Walzenschalters auch mit
Hilfe einer Welle mit Drehknopf betätigt werden kann. Bei dieser Kontaktbahnplatte
90a werden in jeder Schalterposition zwei nebeneinanderliegende Kontaktpaare 92
und 93 separat kurzgeschlossen. In diesem Falle ist das nicht dargestellte Schiebeelement
auf seiner Unterseite mit zwei nebeneinanderliegenden balligen Druckstücken nach
Art des Druckstückes 79 besetzt.
-
Abschließend sei bemerkt, daß aufgrund der Durchbrüche 28 bzw. 98
in der Isolierfolie 27 bzw. 97 in jeder Schalterposition eine gewisse Rastwirkung
erzielt wird, aufgrund deren das Schiebeelement 78 seine jeweils gewählte Schalterposition
stabil beibehält.
-
Anstelle des an das Schiebeelement 78 angeformten Druckstückes 79
kann auch eine von unten her eingesetzte und in geeigneter Weise fixierte Stahlkugel
verwendet werden.