DE2455429A1

DE2455429A1 - Elektrischer tastschalter

Info

Publication number: DE2455429A1
Application number: DE19742455429
Authority: DE
Inventors: Paul Georges Astier; Pierre Canaby
Original assignee: Etat Francais
Current assignee: Etat Francais
Priority date: 1973-11-22
Filing date: 1974-11-22
Publication date: 1975-05-28
Also published as: US3906222A; FR2271714B1; GB1479470A; JPS5083768A; FR2271714A1

Description

L'Etat Fran?ais represents par Ie Delegue Ministeriel pour l'Armement 14, Rue Saint-Dominique Paris /Frankreich

Unser Zeichen: E

Elektrischer Tastschalter

Die Erfindung betrifft einen durch eine Drucktaste betätigten elektrischen Schalter mit einem fotoelektrischen Bauelement.

Das technische Gebiet der Erfindung ist die Konstruktion von elektrischen Schaltern.

Die bekannten Tastschalter haben eine verschiebbare Drücktaste und eine mit der Drucktaste fest verbundene Druckvorrichtung, die mechanisch auf einen elektrischen Kontakt einwirkt.

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Mehrere Bauarten von Drucktasten sind bereits bekannt.

Bei einer ersten Bauart wird der Kontakt geschlossen gehalten, beispielsweise während der gesamten Zeit, während der die Drucktaste gedruckt gehalten wird, und der Kontakt öffnet sich, sobald die Drucktaste losgelassen wird. Das ist beispielsweise bei Drucktasten der Fall, mit denen eine Klingel betätigt wird. Die Drucktaste kann aber auch mechanisch verriegelt werden, nachdem sie niedergedrückt worden ist.

Bei einer anderen Bauart wird lediglich auf die Drucktaste gedruckt, um ein elektrisches SignaL auszulösen, und die Drucktaste wird sogleich losgelassen, woraufhin sie durch Federmittel sofort in ihre Ruhelage zurückgestellt wird. Das elektrische Signal wird dann dazu verwendet, um beispielsweise eine Schaltuhr zu betätigen oder aber um abwechselnd das Öffnen und das Schließen eines elektrischen Stromkreises zu steuern, indem auf eine bistabile Kippschaltung eingewirkt wird.

Tastschalter dieser Art haben den Nachteil, daß sie von einem mechanisch betätigten Kontakt Gebrauch machen , woraus sich ein Verschleiß des Schalters nach einer gewissen Anzahl von S ehalt vorgängen ergibt. Außerdem kann man im allgemeinen die vorhandenen Tastschalter nicht unter Wasser oder an Orten verwenden, die Regen oder Feuchtigkeit ausgesetzt sind, ohne sie in ein dichtes Gehäuse einzuschließen, da die elektrischen Kontakte dem Eindringen von Wasser längs der Drucktaste ausgesetzt sind.

Ziel der Erfindung ist ein Tastschalter, in welchem die Stromkreise und elektrischen Kontakte in vollkommen dichter Weise von der Druck-

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taste getrennt sind und in welchem jedwede mechanische Betätigung der Drucktaste und jedweder mechanisch hergestellte elektrische Kontakt beseitigt sind, wodurch der Verschleiß verringert wird und eine Gesamtanzahl von Schaltvorgängen ausgeführt werden kann, die hundert- bis tausendmal größer ist als die mit bekannten Schaltern erreichbare Anzahl.

Diese Ziele werden mit Hilfe eines elektrischen Tastschalters mit einer Drucktaste, die in einem Gehäuse gleitet, und durch Federmittel in ihre Ruhelage zurückgestellt wird, mit einer Lichtquelle und einem fotoelektrischen Bauelement, die mit dem Gehäuse fest verbunden und einander gegenüberliegen und durch einen freien Zwischenraum getrennt sind, mit einem mit der Drucktaste fest verbundenen lichtundurch lass igen Schirm, der sich bei niedergedrückter Drucktaste in dem Zwischenraum befindet, und mit elektronischen Schaltmitteln zum Umwandeln der von dem fotoelektrischen Bauelement gelieferten elektrischen Stromänderungen in Signale, welche das Öffnen oder Schließen eines elektrischen Stromkreises steuern, erreicht.

Bei einer Ausführungsform sind die Lichtquelle und das fotoelektrische Bauelement in Kammern aus lichtdurchlässigem Material angeordnet, die sie vollständig von dem Gehäuseinnern isolieren.

Diese Kammern bestehen vorzugsweise aus zwei Hohlkuppeln aus Kunststoff, die von dem Boderi des Gehäuses vorspringen.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Drucktaste fest mit einem Tauchkern verbunden, der in dem Gehäuse gleitet und an seinem freien Ende zwei aufnehmende Vertiefungen aufweist, deren Form der Form der

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Kuppeln entspricht, die sie bei niedergedrückter Drucktaste überdecken.

Vorzugsweise bestehen die Drucktaste und der Tauchkern aus durchsichtigem oder durchscheinendem Kunststoff, beispielsweise aus Methylmethacrylat, so daß die Außenfläche der Drucktaste durch

von der Lichtquelle aus durch gelassenes Licht ständig schwach beleuchtet ist.

Der Tastschalter enthält vorzugsweise einen oder mehrere zusätzliche lichtdurchlässige hohle Vorsprünge, die in das Gehäuseinnere vorstehen und in denen jeweils eine zweite Lichtquelle angeordnet ist, die bei jeder Betätigung der Drucktaste abwechselnd erlöschen und aufleuchten.

Die Beleuchtung, die von der gegenüber dem fotoelektrischen Empfänger angeordneten Lichtquelle geliefert wird, sichert außerdem eine schwache Beleuchtung, die es ermöglicht, die Drucktaste in der Dunkelheit auszumachen.

Die Beleuchtung, die von den zweiten Lichtquellen geliefert wird, ist eine stärkere Beleuchtung, die den Zustand eines Stromkreises in dem Fall eines Schalters anzeigt, der nacheinander das Öffnen und dann das Schließen des Stromkreises steuert.

In dem letztgenannten Fall weist der lichtdurchlässige Tauchkern seitliche Nuten auf, in denen jeweils einer der zusätzlichen Vorsprünge gleitet, der die zweite Lichtquelle enthält, und die aufnehmende Vertiefung, die die Kuppel überdecken kann, welche das fotoelektrische Bauelement enthält, ist mit einem lichtundurchlassigen Überzug be-

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deckt.

Das Ergebnis der Erfindung ist ein neues Erzeugnis, das aus einem Druckknopf tastschalter besteht.

Einer der Vorteile dieses Schalters ist der absolute Schutz seiner elektrischen Stromkreise gegen das Eindringen von Wasser in das Innere des Gehäuses, da sämtliche elektrischen Stromkreise von dem Gehäuse getrennt und in dichten Kammern untergebracht sind. Aufgrund dieser Tatsache kann er auf horizontalen oder schwach geneigten Schaltpulten verwendet werden, die sich im Freien, in Seeluft oder korrosiver Atmosphäre befinden oder sogar in geringer Tiefe untergetaucht sind.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, einzig und allein ruhende elektronische Bauelemente zu verwenden und sämtliche beweglichen elektrischen Kontakte zu beseitigen, woraus sich eine bessere Verschleißfestigkeit und eine bessere Zuverlässigkeit ergeben. Die einzigen beweglichen Teile sind die Drucktaste und die Rückstellfeder.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, diesen Schalter durch Gießen oder Pressen von Kunstharzen herzustellen, wie etwa Methyl-· methacrylat für die lichtdurchlässigen Teile oder Polyvinylchlorid für die lichtundurchlässigen Teile.

Diese Preß- oder Gießfertigung ermöglicht, Herstellungskosten zu erreichen, die zwei- bis dreimal niedriger sind als die Herstellungskosten der bekannten Schalter, und Schalter herzustellen, die bessere Dichtigkeit- und ZuverLässigkeitseigenschaften haben.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der mechanische Teil auf

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eine Drucktaste beschränkt ist, die durch eine Feder zurückgestellt wird, so daß der Schalter sehr leicht hergestellt und gewartet werden kann und sehr betriebssicher ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines teilweise

weggebrochenen Schalters nach der Erfindung,

Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung einen Schnitt

auf der Linie II-II von Fig. 1, .

Fig. 3 in auseinandergezogener Darstellung einen Schnitt

auf der Linie III-III von Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt auf der Linie IV-IV von Fig. 3,

und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der elektronischen

Schaltungen.

Fig. 1 zeigt einen Tastschalter 1, der aus einem Gehäuse 2, einer Drucktaste 3, die mit einem in dem Gehäuse 2 gleitenden Tauchkern 4 fest verbunden ist, einer Rückstellfeder 5 und einer Kappe 6 besteht, welche an dem Gehäuse 2 befestigt ist und an ihrem Umfang einen Innenbund trägt, welcher einen Anschlag für die Drucktaste 3 bildet.

Dieser Schalter kann entweder als Schalter mit anhaltender Wirkung arbeiten, der während der gesamten Zeit, während der die Drucktaste

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niedergedrückt ist, einen Stromkreis bildet und ihn öffnet, sobald die Drucktaste losgelassen wird.

Oder aber er kann als bistabilder Schalter arbeiten, der bei jeder der aufeinanderfolgenden Betätigungen einen Stromkreis abwechselnd öffnet und schließt. Dieser Anwendungsfall ist der gängigste.

In dem Boden des Gehäuses 2 sind zwei lichtdurchlässige Hohlkuppeln 7a und 7b angeordnet, die von dem Boden des Gehäuses vorspringen. Eine dieser Kammern, beispielsweise die Kammer 7b, enthält eine Lichtquelle, beispielsweise eine Lampe 7c oder das Ende einer lichtaussendenden optischen Easer. Die andere Kammer 7a enthält ein fotoelektrisches Bauelement 7d, beispielsweise eine Fotowider standszelle oder ein Fotoelement, das gegenüber der Lichtquelle 7c angeordnet ist.

Der Tauchkern 4 hat an seinem unteren Ende zwei aufnehmende Vertiefungen 8a und-8b, deren Form der Form der Kuppeln 7a und 7b entspricht, so daß diese Kuppeln durch diese beiden Vertiefungen überdeckt und eingehüllt sind, wenn die Drucktaste 3 niedergedrückt ist.

Der Tauchkern 4 kann lichtundurchlässig sein, so daß er, wenn die Drucktaste 3 niedergedrückt ist, zwischen der Lichtquelle 7c und dem fotoelektrischen Bauelement 7d einen Schirm bildet. Daraus ergibt sich eine schnelle Änderung der Spannung oder der Stärke des von dem fotoelektrischen Bauelement gelieferten Stroms.

Diese schnelle Stromänderung bildet ein Signal, das zum Steuern des Offnens oder Schließens eines elektrischen Stromkreises verwendet wird.

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Fig. 2 zeigt in auseinander gezogener Darstellung einen Schnitt durch die Kuppeln 7a, 7b und durch die Kammern 8a, 8b.

In diesem Schnitt sind von oben nach unten die Kappe 6, die mit dem Tauchkern 4 fest verbundene Drucktaste 3, die Rückstellfeder 5, das Gehäuse 2 und eine Befestigungsmutter 9 zu erkennen, die auf das außen mit Gewinde versehene Gehäuse 2 geschraubt wird.

Fig. 3 zeigt in einer weiteren auseinandergezogenen Längsschnittdarstellung senkrecht zu der vorhergehenden Darstellung die Kappe 6, die Drucktaste 3, den Tauchkern 4 und das Gehäuse 2.

Fig. 4 zeigt den Horizontalschnitt durch den Tauchkern 4. Dieser Schnitt zeigt die in der Dicke des Tauchkerns 4 vertieften beiden Kammern 8a und 8b sowie zwei halbkreisförmige seitliche Nuten lOa und lOb.

Bei der dargestellten Ausführungsform hat das Gehäuse 2 zwei weitere hohle und lichtdurchlässige Vorspränge Ha und Hb, die außer den beiden Kuppeln 7a und 7b von dem Boden vorspringen.

Die Innenhohlräume dieser Vorsprünge münden außerhalb des Gehäuses 2 und enthalten jeweils eine Lichtquelle 12a, 12b. Die Vorsprünge Ha und Hb sitzen in den Nuten 1Oa und lOb und gleiten in diesen, wenn die Drucktaste 3 niedergedrückt wird.

Die Drucktaste 3 und der Tauchkern 4 sind lichtdurchlässig oder durchscheinend, so daß das durchscheinende Licht der Lichtquellen 12a und 12b die Vorderseite der Drucktaste beleuchtet. Diese Lichtquellen sind an die elektrische Schaltung angeschlossen, die durch

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den Schalter gesteuert wird. In dem Fall eines bistabilen Schalters leuchten sie auf und erlöschen sie abwechselnd bei jeder der aufeinanderfolgenden Schalterbetätigungen und zeigen den Zustand der Schaltung an. . °

Damit nicht das von den Lampen 12a und 12b ausgesandte Licht das fotoelektrische Element beeinflußt, ist die Vertiefung 8a innen mit einem lichtundurchlässigen Überzug 13 bedeckt. Die Lampe 7c scheint außerdem auf der Vorderseite der Drucktaste schwach durch, so daß diese in der Dunkelheit ausgemacht werden kann.

Die Schalteranordnung nach der Erfindung kann aus heiß- oder kaltpolimerisierbaren Kunstharzen durch Gießen oder Pressen hergestellt werden.

Beispielsweise können das Gehäuse und das durch die Drucktaste und den Tauchkern gebildete Teil, die lichtdurchlässig sein sollen, aus Methylme'thacrylat hergestellt werden, während die lichtundurchlässige Kappe aus Polyvinylchlorid hergestellt wird.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltungen.

Diese Figur zeigt die Lichtquelle 7c und das fotoelektrische Bauelement Jd, bei welchem es sich um eine Germaniumfotodiode handelt. Die Bezugszahl 13 bezeichnet eine Formerschaltung für die von der Fotodiode 7d gelieferten Signale.

Die Bezugszahl 14 bezeichnet eine doppelte bistabile Kippschaltung, während die Bezugszahl 15 einen als ruhenden Schalter dienenden

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Transistor bezeichnet, der mal gesperrt und mal gesättigt ist.

Die Lampen 12a und 12b sind im Nebenschluß an die durch den Transistor 15 gesteuerte Schaltung angeschlossen.

Im Rahmen der Erfindung bieten sich dem Fachmann selbstverständlich verschiedene gleichwertige Abwandlungsmöglichkeiten'des lediglich als Beispiel beschriebenen Schalters. So kann die Lampe 7c durch eine Elektrolumineszenzdiode und die Fotodiode 7d durch einen Fototransistor ersetzt werden und die diskreten Bauelemente der elektronischen Schaltungen können durch eine integrierte Schaltung ersetzt werden.

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Claims

Patentansprüche:

1. J Elektrischer Tastschalter mit einer Drucktaste, die in einem häuse gleitet und durch Federrnittel in ihre Ruhelage zurückgestellt wird, mit einer Lichtquelle und einem fotoelektrischen Bauelement, die mit dem Gehäuse fest verbunden und in Kammern aus lichtdurchlässigem Material angeordnet sind, welche sie einander gegenüberliegend und durch einen freien Zwischenraum getrennt vollständig von dem Gehäuseinnern isolieren, mit einem mit der Drucktaste fest verbundenen· lichtundurchlässigen Schirm, der sich bei niedergedrückter Drucktaste in dem Zwischenraum befindet, und mit. elektronischen Schältmitteln zum Umwandeln der von dem fotoelektrischen Bauelement gelieferten elektrischen Stromänderungen in Signale, welche das Öffnen oder Schließen eines elektrischen Stromkreises steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und das fotoelektrische Bauelement in Kammern angeordnet sind, die aus zwei von dem Boden des Gehäuses vorspringenden Hohlkuppeln aus lichtdurchlässigem Kunststoff bestehen.

2. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaste fest mit einem Tauchkern verbunden ist, der in dem Gehäuse gleitet und an seinem freien Ende zwei aufnehmende Vertiefungen aufweist, deren Form der Form der Kuppeln entspricht, die sie bei niedergedrückter Drucktaste überdecken.

3. Tastschalter nach Anspruch Z, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaste und der Tauchkern aus durchsichtigem oder durchscheinendem Kunststoff bestehen, so daß die Außenfläche der Drucktaste durch von der Lichtquelle aus durch gelassenes Licht ständig beleuchtet ist.

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4. Tastschalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mindestens einen zusätzlichen lichtdurchlässigen hohlen Vorsprung, der in das Gehäuseinnere vorsteht und in dem eine weitere Lichtquelle angeordnet ist, die bei jeder Betätigung der Drucktaste abwechselnd erlischt und aufleuchtet.

5. Tastschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Tauchkern seitliche Nuten aufweist, in denen jeweils einer der zusätzlichen Vorsprünge gleitet.

6. Tastschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufnehmende Vertiefung, die die das fotoelektrische Bauelement enthaltende Kuppel überdecken kann, mit einem lichtundurchlässigen Überzag bedeckt ist.

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