DE2414985A1

DE2414985A1 - Key-switch for electronic equipment has elastic touch plate - deforming to allow metal-foil disc to bridge two contact strips

Info

Publication number: DE2414985A1
Application number: DE2414985A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Med Liedtke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-28
Filing date: 1974-03-28
Publication date: 1975-10-16

Abstract

The key-switch, for electronic equipment, has a thin insulating base plate with two parallel conducting strips on its top surface. The strips are separated by a narrow gap and have leads connected to them. An insulating spacing plate rests on top of the strips and has a hole in its centre. A metal foil disc sits in this hole with clearance between it and the edges of the hole and it is fixed to the underside of the elastic plate resting on top of the spacing plate. Depressing the centre of the plate causes the metal foil to bridge the metal strips and complete the circuit.

Description

Dastschalter für elektrische Geräte Die Erfindung betrifft einen Tastschalter zur Schließung von Schwachstromkontakten elektrotechnischer und elektronischer Systeme welche über die Aufnahme mechanisch induzierter Signale gesteuert werden, insbesondere für Ein- und Ausschaltfunktionen von Geräten der kommerziellen Unterhaltungselektronik, als Signalgeber für elektromechanische und elektronische Systeme und als Eingabeeinheiten für informationsverarbeitende Maschinen.Push button switch for electrical devices The invention relates to a push button switch for closing low-voltage contacts in electrotechnical and electronic systems which are controlled via the recording of mechanically induced signals, in particular for switching on and off functions of commercial entertainment electronics devices, as a signal generator for electromechanical and electronic systems and as input units for information processing machines.

Es ist bekannt, daß zur Erfüllung derart verschiedener Schaltaufgaben eine Vielzahl verschiedener mechanischer astschalter welche mit Hebelsystemen und/oder Federzugen arbeiten eingesetzt wird. Durch die Verwendung mechanischer Elemente dieser Art werden die Abmessungen dieser Tastschalter weitgehend beeinflußt. So ist die Druckaufnahme konstruktionsabhängig auf eine bestimmts Pläche festgelegt und daher nur für bestimmte Funktionen anwendbar, außerdem besitzen derartige Tastschalter eine raumverbrauchende Einbautiefe. Weiterhin wird durch Verwendung der beweglichen mechanischen Teile der Zusammenbau kompliziert und materialverbrauchend. Durch die Verwendung von Federn als Rückstellkräfte sind derartige Tastschalter nur für die Aufnahme mittlerer und stärkerer Kraft einwirkungen geeignet.It is known that to fulfill such different switching tasks a large number of different mechanical asynchronous switches with lever systems and / or Spring balancers work is used. By using mechanical elements of this type, the dimensions of these pushbutton switches are largely influenced. So the pressure absorption is set depending on the construction on a certain surface and therefore only applicable for certain functions, also have such push button switches a space-consuming installation depth. Furthermore, by using the movable mechanical parts of the assembly complicated and material consuming. Through the Use of springs as restoring forces are such pushbutton switches only for Suitable for medium and strong force effects.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch einen variabel gestaltbaren Schalter gleichen Schaltprinzips, unter konstruktionsmäßigem Verzicht auf die Verwendung von Hebelsystemen und Rückstellfedern, die Vielzahl der Tastschalterkonstruktionen zu vermindern und gleichzeitig die mechanische Ansprechempfindlihkeit zu verbessern.The invention is based on the object of a variable design Switches are based on the same switching principle, with the constructional waiver of the use of lever systems and return springs, the multitude of push button switch constructions to reduce and at the same time improve the mechanical responsiveness.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der Tastschalter aus in Größe und Flächenform variabel gestaltbaren, an der Unterseite einer nichtleitenden Druckaufnahmefläche befestigten, Metallfolien und, darunterliegenden, durch eine nichtleitende, durchlöcherte Distanzscheibe von der Folie getrennten, Leiterbahnen, welche ihrerseits durch schmale Spalte elektrisch voneinander getrennt und als flache, plane Plättchen variabler Größe und Flächengeometrie ausgebildet sind, zusammengesetzt ist, wobei bei Druckeinwirkung auf die Druckaufnahmefläche der elektrische Kontakt zwischen den Leiterbahnen durch Überbrückung des Spaltes durch die Metallfolie bewirkt wird und die Auslösung des Kontaktes sowie die Rückstellung der Folie in die Ausgangsposition durch die Verwendung elastischer, elektrisch nichtleitender Membranen, als Druckaufnahmefläche und/oder Distanzscheibesdie Aufrechterhaltung der elektrischen Trennung zwischen Folie und Leiterbahnen durch die Distanzscheibe ermöglicht wird.According to the invention, this object is achieved in that the pushbutton switch made of variable size and surface shape, on the underside of a non-conductive Metal foils attached to the pressure receiving surface and, underneath, by a non-conductive, perforated spacer washer separated from the foil, conductor tracks, which in turn are electrically separated from each other by narrow gaps and as flat, flat plates of variable size and surface geometry are formed, composed is, the electrical contact when pressure is applied to the pressure-receiving surface caused between the conductor tracks by bridging the gap by the metal foil and the triggering of the contact as well as the return of the film to the starting position through the use of elastic, electrically non-conductive membranes as a pressure-absorbing surface and / or spacer to maintain electrical isolation between Foil and conductor tracks through the spacer is made possible.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß für eine Vielzahl unterschiedlicher Schaltaufgaben, bei welchen Druckaufnehmer verschiedener Größe oder Flächengeometrie benötigt werden, Schalter gleichen Schaltprinzips angewandt werden können, da die Geometrie des Schalters dem technischen Problem und dem zur Verfügung stehenden Raum angepaßt werden kann. Das Fehlen von mechanischen Hebelsystemen und Federzügen ermöglicht extrem flache Anordnungen mit Tiefen unter 1 mm und kleinen Flächen. Die Konstruktion zeichnet sich durch eine hohe mechanische Ansprechempfindlichkeit aus, welche den mit Federdruck arbeitenden Konstruktionen überlegen ist und sich durch die Wahl verschiedener Membranen modifizieren läßt. Gleichartig ausgebildete Schalter können als Einzelmodule aufgefaßt werden und lassen sich zu komplexen Schaltern z.B. Tastaturen, bei Verwendung gemeinsamer Leiterbahnsysteme, ausbauen. Der Tastschalter ist produktionstech nisch leicht und materialsparend herstellbar. Es besteht die Möglichkeit der wasser- und luftdichten Abkapselung und somit der Einsatz unter extremen Bedingungen. Der Schalter kann seine Funktionen auch in Verbindung mit Relais oder integrierten Schaltkreisen durchführen0 Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei die Beispiele die Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken. Abbildung 1 zeigt den grundsätzlichen, schichtmäßigen Aufbau im Schnitt. Auf einer dünnen, nichtleitenden Basisplatte (1) sind die flachen Leiterbahnen (2), welche durch einen schmalen Spalt (3) elektrisch getrennt sind, fixiert. An den Außenseiten befinden sich die elektrischen Zuleitungen (4). Als nächstfolgende Schicht ist auf den Leiterbahnen eine nichtleitende Distanzscheibe (5), welche in der Mitte eine Öffnung variabler Geometrie, hier rund, besitzt,fest aufgebracht. Auf der Distanzscheibe ist der Druckaufnehmer (6) befestigt, an dessen Unterseite,in der Mitte der Öffnung der Distanzscheibe, die stromleitende Metallfolie (7) fixiert ist, welche bei Druckeinwirkung auf die Druckaufnahmefläche die Leiterbahnen durch Uberbrückung des Spaltes in elektrischen Kontakt bringt. Abbildung 2 zeigt den Tastschalter in der Aufsicht. Der Druckaufnehmer ist hierbei nicht mit dargestellt. Der Gesamtumriß gibt die Fläche der durch den Spalt geteilten Leiterbahnen an. Abbildung 3 zeigt ein Explosionsschema des Schalters. Die Rückstellung der Metallfolie nach Druckeinwirkung auf den Druckaufnehmer durch elastische Membranen wird, unter Wahrung des grundsätzlichen Aufbaus, dadurch bewirkt, daß entweder der Druckaufnehmer (6) eine elastische Membran ist und die Distanzscheibe (5) ein nichtelastischer Nichtleiter oder der Druckaufnehmer ein nicht elastischer Nichtleiter und die Distanzscheibe eine elastische, nichtleitende Membran oder sowohl der Druckaufnehmer als auch die Distanzscheibe nichtleitende, elastische Membranen sind.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that for a variety of different switching tasks in which pressure transducers different size or surface geometry are required, switches with the same switching principle can be applied because the geometry of the switch meets the technical problem and can be adapted to the available space. The lack of mechanical Lever systems and spring balances allow extremely flat arrangements with depths below 1 mm and small areas. The construction is characterized by a high mechanical Responsiveness, which the constructions working with spring pressure is superior and can be modified by choosing different membranes. Identically designed switches can be understood as individual modules and leave to complex switches e.g. keyboards, when using common conductor track systems, Remove. In terms of production technology, the push-button switch can be manufactured easily and in a material-saving manner. There is the possibility of watertight and airtight encapsulation and thus the Use under extreme conditions. The switch can also combine its functions with relays or integrated circuits carry out 0 exemplary embodiments of the Invention are illustrated in the drawings, with examples illustrating the invention explain without limiting them. Figure 1 shows the basic, layered Structure in section. On a thin, non-conductive base plate (1) are the flat Conductor tracks (2), which are electrically separated by a narrow gap (3), fixed. The electrical leads (4) are located on the outside. as The next layer is a non-conductive spacer on the conductor tracks (5), which has an opening of variable geometry, here round, in the middle upset. The pressure transducer (6) is attached to the spacer Bottom, in the middle of the opening of the spacer washer, the conductive metal foil (7) is fixed, which when pressure is applied to the pressure receiving surface, the conductor tracks brings into electrical contact by bridging the gap. Figure 2 shows the push button in the top view. The pressure transducer is not shown here. The overall outline indicates the area of the conductor tracks divided by the gap. Illustration 3 shows an exploded schematic of the switch. The provision of the metal foil after Pressure is exerted on the pressure transducer by elastic diaphragms, while maintaining the basic structure, in that either the pressure transducer (6) is an elastic membrane and the spacer (5) is a non-elastic non-conductor or the pressure transducer is a non-elastic dielectric and the spacer an elastic, non-conductive membrane or both the pressure transducer and the Spacers are non-conductive, elastic membranes.

Wird der Druckaufnehmer (6) als elastische Membran ausgebildet, so befindet sich zwischen Innenrand der Distanzscheibe und Außenrand der KLetailSolie eine Dehnungszone (8) in der Membran, welche nach Druckeinwirkung für die notwendige Rückstellenergie sorgt. Die Dicke der Distanzscheibe (5) übertrifft die Dicke der Metallfolie (7), somit erfolgt nach Rückstellung der Folie in die Ausgangsposition eine dauernde Trennung von Leiterbahn und Folie Wie in Abbildung 4 dargestellt, läßt sich das Aufbauschema prinzipiell in jeder Flächenform, statt rechteckig z.B. rund, darstellen. Wird statt einer elastischen Druckaufnahmefläche eine elastische Distanzscheibe verwandt, so erfüllt diese sowohl die Funktion der Rückstellung als auch der Aufrechterhaltung der Trennung von Leiterbahnen und Folie.If the pressure transducer (6) is designed as an elastic membrane, so is located between the inner edge of the spacer and the outer edge of the KLetailSolie an expansion zone (8) in the membrane, which after the application of pressure for the necessary Restoring energy ensures. The thickness of the spacer (5) exceeds the thickness of the Metal foil (7), thus takes place after returning the foil to the starting position permanent separation of conductor and foil as shown in Figure 4, the construction scheme can in principle be used in any surface shape, instead of rectangular e.g. round, represent. Instead of an elastic pressure-absorbing surface, it becomes an elastic one Spacer used, so this fulfills both the function of the return as also maintaining the separation of conductor tracks and foil.

Statt eines zusammenhängenden Gebildes (Abbildung 1, 2t 3, 4) können diese Funktionen auch durch einzelne, elastische Stützpunkte übernommen werden. Abbildung 5 zeigt in der Aufsicht eine derartige Ausgestaltung. Hierbei lagert die Druckaufnahmefläche auf mehreren, einzeln auf den Leiterbahnen angebrachten, Stützpunkten (9) aus nichtleitendem, elastischem Material Neben der variablen Gestaltbarkeit von Metallfolie und/oder Leiterbahnen, lassen sich aus dem beschriebenen Tastschalter, unter Wahrung des prinzipiellen Aufbaus, Tastschalter mit erweitertem Anwendungsbereich aufbauen. Abbildung 6 zeigt in schematischer Form einen einfachen Tastschalter mit logischer ODER-Bunktion. Hierbei geben die Umrisse die Fläche der durch den Spalt getrennten Leiterbahnen, die Kreise die Fläche der Metallfolie an. Die aus dem Rechteck führenden Striche entsprechen den Zuleitungen. Alle innerhalb des Gesamtumrisses verlaufenden Geraden trennen elektrisch voneinander getrennte Kompartimente der Leiterbahnen. Abbildung 7 zeigt schematisch einen Schalter mit logischer UND-Bunktion. In den Abbildungen 8 und 9 ist ein Dastschalter zur wahlweisen Einschaltung zweier Stromkreise in verschiedener Ausgestaltung der Leiterbahnkompartimentierung dargestellt.Instead of a coherent structure (Figure 1, 2t 3, 4) you can these functions can also be taken over by individual, elastic support points. Figure 5 shows such a configuration in a top view. This is where the Pressure absorption area on several support points individually attached to the conductor tracks (9) made of non-conductive, elastic material in addition to the variable design of metal foil and / or conductor tracks, can be obtained from the described pushbutton switch, while maintaining the basic structure, push-button switch with extended range of application build up. Figure 6 shows a simple pushbutton switch in schematic form logical OR function. Here the outlines indicate the area of the gap separate conductor tracks, the circles on the surface of the metal foil. The one from the rectangle leading lines correspond to the leads. All within the overall outline running straight lines separate electrically separate compartments of the Conductor tracks. Figure 7 shows a schematic of a switch with a logical AND function. In Figures 8 and 9 there is a push button switch for the optional activation of two Circuits shown in different configurations of the conductor track compartments.

Abbildung 10 zeigt den Ausbau dieses Prinzips zu einer schematisch dargestellten Tastatur mit 6 Einzeltasten. In Abbildung 11 ist dargestellt, daß die Zuleitungen (4) statt seitlich horizontal, in einer weiteren Ausgestaltung auch vertikal durch die Basisplatte geführt werden können.Figure 10 shows the expansion of this principle to a schematic keyboard shown with 6 individual keys. Figure 11 shows that the supply lines (4) instead of laterally horizontal, in a further embodiment as well can be guided vertically through the base plate.

Claims

1. Pushbutton switch for closing low-voltage electrical contacts and electronic systems that use the recording of mechanically induced signals are controlled, characterized in that the push button switch in size and Surface shape can be designed variably, on the underside of a non-conductive pressure-absorbing surface attached, metal foils, and underlying, perforated by a non-conductive Spacer from the Bolie separated, conductor tracks, which in turn by narrow Gaps electrically separated from each other and more variable as flat, planar plates Size and surface geometry are formed, is composed (1-4), with Applying pressure to the pressure-receiving surface of the electrical contact between the Conductor tracks is effected by bridging the gap through the metal filament and the triggering of the contact and the return of the film to the starting position through the use of elastic, electrically non-conductive membranes as a pressure-absorbing surface and / or spacer, maintaining electrical separation between Polie and conductor tracks is made possible by the spacer.

2. Push button switch according to claim 1, characterized in that when elastic Forming the spacer this, instead of a continuous ring, from individual elastic support points (5).

3. Push button switch according to claim 1, characterized in that both the foil fixed under the pressure-absorbing surface as well as the conductor tracks made of aluminum foil or any electrically conductive film that can be processed in a suitable manner.

40 key switch according to claim 1, characterized in that the conductor tracks from solid copper tracks or any other in sufficient flatness on the hisis plate Applicable solid conductors exist.

5. Push button switch according to claim 1, characterized in that below the pressure receiving surface instead of a film made in comparable dimensions, Metal plate is attached.

6. Push button switch according to claim 1, characterized in that by the direct assembly of individual switches of the same or different types Surface geometry, complex switches or keyboards (6-10) can be formed.

7 button switch according to claim 1, characterized in that the supply lines to the conductor tracks not laterally horizontally but vertically (11) through the base plate are led0