DE2512204A1

DE2512204A1 - Drucktastenschalter

Info

Publication number: DE2512204A1
Application number: DE19752512204
Authority: DE
Inventors: David William Hagelbarger
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1975-10-09
Also published as: GB1502484A; SE7503284L; CA1021267A; JPS50135936A; FR2266281A1; SE405772B; FR2266281B1; BR7501609A; US3904887A; IT1034476B; NL7503264A; BE827015A; ES435961A1; CH591754A5

Description

ZStuttflart N. Menzelstraße 40 Λ Q/, 7 1 Π

Wes'tern Electric 19. MSfZ 1975

Company, Incorporated
195 Broadway-New York, N.Y. 10007
U.S.A.

Drucktastenschalter

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Drucktastenschalter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art (US-PSn 3 748 571, 3 760 243, 3 675 240).

In Nachrichtensystemen werden eine Vielzahl verschiedener Schalter für eine Vielzahl verschiedener Anwendungszwecke verwendet. Beispielsweise werden Kreuzschienenschalter und Reed-Schalter bei Telefonschaltapparaten, Tippschalter bei Stromversorgungseinrichtungen und dergleichen sowie Drucktastenschalter bei Steuerschaltungen, Tastaturen, Telefon-Wähleinrichtungen und anderen zugehörigen Anwendungsformen verwendet. Drucktastenschaiter können ferner entsprechend ihren elektrischen Betriebseigenschaften eingruppiert werden. Beispiele für die Klassifikation entsprechend den elektrischen Betriebseigenschaften sind ohmsehe, induktive und kapazitive Schalter sowie Elektrets ehalt er.

Ungeachtet der elektrischen Klassifikation besitzen Druck-

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tastenschalter eine Reihe von Nachteilen. In allen Fällen muß entweder ein komplizierter mechanischer Aufbau oder eine komplizierte elektrische Schaltung vorgesehen werden, wenn ein einwandfreier Schnappmechanismus bei der Schalterbetätigung erreicht werden soll. Beispielsweise werden bei Schaltern des ohmschen Typs Schnappmechanismuseffekte üblicherweise durch eine schieberbetätigte Freigabe von Sperrklinkenfedern erzielt. Derartige Mechanismen sind jedoch infolge der Reibung einem Verschleiß unterworfen, der unter Umständen zu einer mangelhaften Funktion des Schalters führen kann.

Drucktastenschalter des induktiven Typs arbeiten üblicherweise in Verbindung mit einer Oscillatorschaltung. Wenn die Drucktaste nach unten gedrückt wird, wird ein Plunger durch eine Spule der Oscillatorschaltung bewegt, wodurch die Schwingungsfrequenz" der Oscillatorschaltung verändert wird. TJm festzustellen, daß der Schalter in Betrieb gesetzt worden ist, ist eine komplizierte Frequenzerfassung erforderlich. Darüberhinaus führt eine Schnappmechanismusfunktion zu einem Klirren der Oscillatorschaltung, was die ohnehin schon komplizierte Frequenzerfassungsschaltung noch weiter kompliziert.

Bei Drucktastenschaltern des kapazitiven Typs sind größere Kapazitätsänderungen schwierig zu erreichen, wobei für den vorstehenden Schnappmechanismuseffekt eine Druck-Zug-Kapa-

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zitätsänderung zwischen zwei festen Platten und einer beweglichen Platte erforderlich ist. Die Verwendung zweier fester Platten kompliziert sowohl die mechanische als auch die elektrische Konstruktion. Drucktastenschalter des kapazitiven Typs sind ferner anfällig für !Fremdmaterialteilchen, die zwischen den Kondensatorplatten abgelagert werden, wobei derartige Teilchen die Kapazität derart ändern, daß Ein/Aus-Kapazitätsverhältnisse und Ausgangskapazitäten oftmals unterhalb der Schaltschwelle sind.

Elektretschalter, die grundsätzlich ähnlich wie die Schalter des kapazitiven Typs arbeiten, sind mit einem nicht so einfach erklärbaren Nachteil behaftet. In einem Slektretbauelement wird eine elektrostatische ladung auf ein Stück dielektrisches Material aufgebracht. Diese ladung wird für eine unbegrenzte Zeitspanne festgehalten. Eine Seite des geladenen dielektrischen Materials ist mit einer Metallfolie bedeckt. Diese Folie bildet eine Platte eines Parallelkondensators. Die andere Platte des Kondensators wird durch Einbetten einer unterbrochenen Metallplatte in ein Isoliermaterial hergestellt. Beim Betrieb des Schalters wird das mit der folie bedeckte dielektrische Material in den von der unterbrechungssteile der Metallplatte begrenzten luftspalt hineinbewegt, was zu einer Kopplung der ladung auf die unterbrochene Metallplatte führt. Da jedoch eine Erfassungssehaltung beim langsamen Drucken

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eines Elektret-Drucktastenschalters eine endliche Impedanz besitzt, verteilt sich die aus der Übertragung der Ladung resultierende Spannung auf die endliche Impedanz der Erfassungsschaltung, anstatt sich auf der gegenüberliegenden Platte des Kondensators aufzubauen. Wenn dieser Ladungsverteilungseffekt auftritt, kann es ferner vorkommen, daß es trotz gedrückter Drucktaste nicht möglich ist, eine einwandfreie Anzeige des gedrückten Zustandes zu ermitteln.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Drucktastenschalter der eingangs erwähnten Art, insbesondere einen Drucktastenschalter mit Schnappmechanismus zu schaffen, der für eine einwandfreie Schnappmechanismusbetätigung keinen komplizierten mechanischen Aufbau benötigt. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung eines Drucktastenschalters mit sprunghaften Impedanzänderungen zur Anzeige der Inbetriebnahme des Schalters.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drucktastenschalters sind in den Ansprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet.

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schal-

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ters sind zwei elektrisch leitende Schaltglieder vorgesehen, wovon das eine unbeweglich befestigt und das andere beweglich ist, welche zwischen einem magnetischen Organ und einem beweglichen Magneten angeordnet sind. Das magnetische Organ ist entweder an dem beweglichen Schaltglied (z.B. Platte) befestigt oder bildet einen integralen Bestandteil hiervon. Eine auf eine bestimmte Weglänge beschränkte Bewegung des Magneten längs einer Geraden, die senkrecht zu ersten und zweiten, das feste und das bewegliche Schaltglied umfassenden Parallelebenen orientiert ist, bewirkt eine Schnappbewegung des beweglichen Schaltgliedes aus einer ersten, von dem festen Schaltglied entfernten Stellung in eine an das feste Schaltglied angrenzende bzw. anliegende Stellung.

Diese Schnappmechanismus-Betätigung ändert sprunghaft die gewählte Impedanz zwischen den elektrisch leitenden Schaltgliedern. Die Impedanzänderung erzeugt wiederum eine Phasenänderung eines Abfragesignals. Die Ermittlung dieser Phasenänderung führt zu der Anzeige, daß der Schalter in Betrieb gesetzt worden ist.

Das feste und das bewegliche Schaltglied sind in einem vergossenen Staubschutzmantel gekapselt, um fremdes Partikelmaterial fern zu halten, das den Schalterbetrieb nachteilig beeinflussen könnte.

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Das bewegliche Schaltglied (z.B. Platte) ist in seiner Bewegungslänge so "begrenzt, daß eine grobe Behandlung, wie beispielsweise ein Herunterfallenlassen dessen Befestigung nicht überbeansprucht. Der Schalterbetrieb ist wirklich fehlersicher, da ein Kurzschluß zwischen den Schaltgliedern bei der kapazitiven Betriebsart zu einer ohmschen Betriebsart und umgekehrt ein offener Schaltkreis zwischen den Sehaltgliedern bei einer ohmschen Betriebsart zu einer kapazitiven Betriebsart führt, ohne daß Änderungen der Abfragesignalschaltung erforderlich sind. Ferner kann der erfindungsgemäße Schalter bei Niederspannungsschaltungen geringer leistung verwendet werden.

Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen 5

Fig. 1 eine in teilweise auseinandergezogener Darstellung gezeigte Ansicht des mechanischen Sehalteraufbaus mit einem schematischen Blockschaltbild der elektrischen,Schaltung, die mit den mechanischen Teilen des Schalters gekoppelt ist j

Fig. 2 ein Kraft-Weg-Diagramm der von dem Permamentmagneten ausgeübten Magnetkraft und der von den Blattfedern ausgeübten Magnetkraft und

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Pig. 3 elektrische Signale an verschiedenen Stellen der elektrischen Schaltung nach Figo 1.

Der in Fig. 1 veranschaulichte Drucktastenschalter kann am geeignetsten durch Aufteilung der Sehalterbetriebseigenschaften in zwei verschiedene Abschnitte, nämlich die mechanische und die elektrische Funktion erläutert werden. In dem auf die mechanische Funktion gerichteten Teil der nachstehenden Beschreibung sollen die mechanischen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Schalterelementen unter Ausschluß irgendwelcher elektrischer Eigenschaften dieser Elemente dargelegt werden. Dementsprechend sollen in dem auf die elektrische Funktion gerichteten Teil der nachstehenden Beschreibung die elektrischen Wechselwirkungen der verschiedenen Sehalter-Schaltungselemente beschrieben werden, wobei es jedoch notwendig ist, einige zuvor erörterten mechanischen Eigenschaften am Rande mit einzubeziehen. Durch diese Betrachtungsweise kann die Beschreibung der gesamten Schaltereigenschaften vereinfacht werden.

1. Mechanische Funktion

Die wesentlichen mechanischen Elemente des in Fig. 1 veranschaulichten Schalters sind die schon erwähnten Schaltglieder in Form einer festmontierten leitenden Platte und einer beweglichen leitenden Platte 114. Die feste Platte 111 wird durch Ätzen einer Seite einer einfach kaschier-

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ten gedruckten Leiterplatte 110 hergestellt. Die Leiterplatte 110 ist an einem geeigneten, nicht dargestellten Gehäuse befestigt, das die Bewegung der Drucktaste 140 längs einer Geraden senkrecht zu der Leiterplatte 110 begrenzt. Auf der Leiterplatte 110 ist ferner ein elektrischer Schutzkreis 112 eingeätzt.

Der elektrische Schutzkreis 112 umgibt bis auf einen Spalt in der Mitte einer Kante die feste Platte 111 und ist von der festen Platte 111 in einem ausreichenden Abstand angeordnet, um eine kapazitive Kopplung von an den elektrischen Schutzkreis 112 angelegten elektrischen Signalen auf die feste Platte 111 zu gestatten.

Die bewegliche Platte 114 ist durch Stanzen oder Ätzen einer magnetischen Stahlträgerleiste 113 hergestellt, wobei das ausgestanzte oder weggeätzte Material zwei TJ-förmige Muster hinterläßt. Die beiden U-förmigen Muster sind entgegengesetzt zueinander gerichtet, wobei ein Schenkel jedes "U" zwar innerhalb des anderen "U", jedoch neben einem Schenkel dieses "U" liegt. Das Stanzen oder Ätzen dieses Musters läßt die bewegliche Platte 114 mit der Trä« gerleiste 113 über Blattfedern 115 und 116 verbunden. Die Trägerleiste 113 einschließlich der beweglichen Platte ist in einem Abstand von etwa 0,25 mm unterhalb der Leiterplatte 110 mittels Abstandhalter 117 und 118 angeordnet, wodurch die feste Platte 111 in der Nähe der beweglichen

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Platte 114 liegt.

Auf der festen Platte 111 und dem elektrischen Schutzkreis 112 ist eine dünne dielektrische Schicht 120 so aufgebracht, daß sie sich zwischen der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114 befindet. Eine elektrische Schalterbetätigung wird durch eine kapazitive Kopplung bestimmter Signale von der beweglichen Platte 114 auf die feste Platte 111 bewirkt. In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die dielektrische Schicht 120 in vorteilhafter Weise weggelassen werden, wenn ein ohmscher Schalterbetrieb erwünscht ist. Weitere Einzelheiten bezüglich der elektrischen Wirkungen zwischen der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114 gehen aus dem Beschreibungsabschnitt über die elektrische Punktion hervor.

Pie gesamte Anordnung der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114 ist gegen Staub, Schmutz und andere partikelfö'rmige Verunreinigungen durch das Gehäuse 121 gekapselt. Das Gehäuse 121 verhindert durch die erwähnte Begrenzung des maximalen Bewegungsweges der beweglichen Platte 114 jede Überbeanspruchung der Blattfedern 115 und 116 für den Pail, daß ein Schalter fallengelassen oder sonstwie auf grobe Art behandelt wird. Die Befestigung des Gehäuses 121 an der Leiterplatte 110 erfolgt durch Schraubbolzen 122 und 123 zusammen mit Muttern 124 und 125·

Die mechanische Funktion des Schalters soll nach der er-

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folgten Beschreibung des mechanischen Schalteraufbaues noch vollständiger erläutert werden. Zum Verständnis des bisher beschriebenen Schalteraufbaues sollen einige IPunktionseinzelheiten in-soweit erörtert werden, als sie zur Vervollständigung der Beschreibung der mechanischen Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Schalterelementen notwendig sind. Eine mechanische Schalterbetätigung wird durch manuelles Fiederdrücken der Drucktaste 140 durchgeführt, die wiederum die bewegliche Platte 114 magnetisch anzieht und diese aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung neben der festen Platte 111 verbringt. Der Wegunterschied zwischen diesen beiden Stellungen der beweglichen Platte 114 liegt in der GröBenOrdnung von 0,25 bis 0,5 mm. Der Abstand zwischen der festen Platte 111 und der in Ruhestellung befindlichen beweglichen Platte 114 steht in bestimmtem Verhältnis zu dem Abstand des elektrischen Schutzkreises 112 von der festen Platte 111. Diese Abstände sind so gewählt, daß im nicht-betätigten Zustand des Schalters die kapazitiv von dem elektrischen Schutzkreis 112 auf die feste Platte 111 gekoppelten Signale überwiegen, wohingegen im betätigten Zustand des Schalters die von der beweglichen Platte 114 auf die feste Platte 111 gekoppelten Signale dominieren.

Die Drucktaste 140 liegt in einer Ebene senkrecht zu der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114 und ist

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von der "beweglichen Platte 114 durch die feste Platte 111 getrennt. Die Drucktaste 140 ist zwischen einer Ruhestellung und einer niedergedrückten Stellung längs eines Weges senkrecht zu der beweglichen Platte 114 beweglich. Der Bereich des von der Drucktaste 140 zwischen ihrer Ruhestellung und der niedergedrückten Stellungzurückgelegten Weges muß größer sein als der entsprechende Bewegungsbereich der beweglichen Platte 114 und liegt in der Größenordnung zwischen 1,6 bis 3,2 mm. Dieser Unterschied zwischen den Bewegangsbereichen gewährleistet, daß die bewegliche Platte 114 in ihrer Arbeitsstellung solange nicht verriegelt ist, bis die Drucktaste 140 niedergedrückt ist„

Die Drucktaste 140 besteht aus einer Taste 130, die an einem Plunger 131 befestigt ist. An der Unterseite des Plungers 131 ist ein Barium-Ferrit-Parmanentmagnet 133 befestigt. Der Plunger 131 ist hohlzylindrisch ausgebildet, dessen Innendurchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser des Magneten 133 ist. Diese geringe Durchmesserdifferenz erlaubt eine kraftschlüssige Einpassung des Magneten 133 in den Plunger 131· Um die innere Umfangsfläche des Plungers I3I verläuft - etwas vom Ende des Plungers I3I zurückgesetzt - eine MagnetJustierlippe 134. Die Tiefe des erwähnten Versatzes beträgt annähernd die Hälfte der Dieken-abmessung des Magneten 133. Die Lippe 134 hält die Stirnfläche des Magneten 133 möglichst nahe

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der Leiterplatte 110 in einer Ebene parallel zu den ersten und zweiten, die feste Platte 111 und die bewegliche Platte 114 umfassenden Parallelebenen. Diese parallele Justierung gewährleistet eine gleichmäßige Magnetkraft an der Oberfläche der beweglichen Platte 114.

Eine elastische G-ummihohlfeder 132 umgibt den Plunger 131 und befindet sich zwischen der Taste 130 und der Leiterplatte 110. Die Hohlfeder 132 hält die Taste 130 in ihrer Ruhestellung und ist darüberhinaus so konstruiert, daß sie der Bedienungsperson ein Gefühl des "Durchfaliens" beim Niederdrücken der Taste 130 vermittelt.

Die Schnappmechanismusfunktion des Schalters wird anhand von Mg. 2 erläutert. Fig. 2 zeigt im linearen Maßstab ein Kraft-Weg-Diagramm sowohl für den Permanentmagneten 133 als auch für die Blattfedern 115 und 116. Die Magnetkraft ist diejenige Kraft, die auf einen magnetischen Gegenstand in einem vorgegebenen Abstand von der unteren Stirnfläche des Magneten 133 ausgeübt wird. Diese anziehende Kraft des Magneten 133 nimmt mit wachsendem Abstand zwischen dem Magneten 133 und dem magnetischen Gegenstand ab. Die Federkraft ist die auf die bewegliche Platte 114 ausgeübte Rückstellkraft, wenn diese nach oben gegen die Leiterplatte 110 und damit aus einer Gleichgewichtslage in der Ebene der Trägerleiste 113 bewegt wird.

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Wie ohne weiteres ersichtlich ist, ist die von dem Permanentmagneten 133 ausgeübte Kraft als Funktion des Weges nicht-linear, wohingegen die von den Blattfedern 115 und 116 ausgeübte Kraft dem Hooke¹sehen Gesetz folgt und daher linear ist. Die von den Blattfedern 115 und 116 ausgeübte Kraft ist entgegen der von dem Permanentmagneten 133 ausgeübten Kraft gerichtet; dieser Unterschied ist aus Fig. 2 ersichtlich, da die Federkraft in dem zweiten Quadranten des Diagramms aufgetragen ist, wohingegen die Magnetkraft in dem ersten Quadranten aufgetragen ist.

In Fig. 2 sind zwei Magnetkraftkurven dargestellt. Die mit ausgezogener Linie gezeichnete Kurve ist die von dem Magneten 133 ausgeübte anziehende Kraft, wenn sich die Drucktaste HO in der ungedrückten Stellung befindet. Die gestrichelt gezeichnete Kurve ist dagegen die von dem Magneten 133 ausgeübte anziehende Kraft, wenn sich die Drucktaste HO in der niedergedrückten Stellung befindet. Das Niederdrücken der Drucktaste 14-0 führt zu einer bloßen Verschiebung der anziehenden Kraft? dieser Effekt ist durch die beiden Magnetkraftkurven in Verbindung mit den zwei schematischen Darstellungen der Drucktaste I40 veranschaulicht. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die der gedrückten Stellung der Drucktaste 140 zugeordnete Magnetkraft als Funktion der negativen Entfernung über einen Abschnitt des Diagramms aufgetragen ist. Dies ergibt sich aus der willkürlichen Wahl der den Trägerstreifen

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umfassenden Ebene als Null-Bezugslage.

Zum besseren Verständnis des Vergleichs der beiden an der beweglichen Platte 114 angreifenden Kräfte ist die Federkraft an der Abszisse des Diagramms gespiegelt. Der Schnittpunkt zwischen der Federkraft und der Magnetkraft stellt einen Gleichgewichtspunkt für die bewegliche Platte 114 dar, was gleichbedeutend damit ist, daß sich die Drucktaste 140 in einer ungedrückten bzw. ruhenden Stellung befindet.

Durch Niederdrücken der Drucktaste 140 aus ihrer Ruhestellung in ihre gedrückte Stellung wird, wie vorstehend bereits erwähnt, der Permanentmagnet 133 näher an die bewegliche Platte 114 heranbewegt. Die Bewegung der Drucktaste 140 und des Permanentmagneten 133 erfolgt in einer Ebene, die senkrecht zu der die bewegliche Platte 114 umfassenden Ebene ist. Die annähernde Bewegung des Permanentmagneten 133 an die bewegliche Platte 114 bewirkt eine Verschiebung der Magnetkraft, die dadurch bezüglich der Federkraft zunimmt. Wenn die Magnetkraft zunimmt, erreicht sie einen Punkt, wo sie die von den Blattfedern 115 und 116 ausgeübte Federkraft vollständig überwindet, was dazu führt, daß die bewegliche Platte 114 in eine Stellung unmittelbar neben der festen Platte 111 schnappt, wodurch eine einwandfreie Schalterbetätigung hervorgerufen wird.

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Die Rückstellung der Drucktaste HO in ihre Ruhestellung vergrößert den Abstand !zwischen dem Permanentmagneten 133 und der "beweglichen Platte 114» wodurch wiederum die Magnetkraft verschoben wirdj jedoch nimmt in diesem Falle die von dem Permanentmagneten 133 auf die bewegliche Platte 114 ausgeübte Magnetkraft ab anstatt (wie im zuvor erwähnten Falle) zu. Sobald die magnetische Anziehung geringer wird als die von den Blattfedern 115 und 116 ausgeübte Federkraft, schnappt die bewegliche Platte 114 in ihre Gleichgewichtslage zurück, wodurch eine einwandfreie Schalterfreigabe hervorgerufen wird.

2. Elektrische Funktion

Die elektrische Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Schalters dreht sich um eine Änderung der Impedanz zwischen der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114, sobald sich die bewegliche Platte 114 aus ihrer Ruhestellung in ihre Arbeitsstellung bewegt. Diese Impedanzänderung verursacht eine Phasenumkehr eines Abfragesignals, das von der festen Platte 111 ausgekoppelt wird. Die Phasenumkehr kann auf einfache Weise ermittelt werden, was eine Anzeige dafür ermöglicht, daß der Schalter in Betrieb gesetzt worden ist.

Ein von der festen Platte 113 geliefertes und als Kurvenzug CL in Fig. 3 dargestelltesAbfrageßignal wird von dem Taktgeber I50 erzeugt. Das Taktgeber-Ausgangssignal wird

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dem elektrischen Schutzkreis 112 über einen Stromkreis 151 zugeführt und kapazitiv auf die feste Platte 111 gekoppelt. Die kapazitive Kopplung wird von dem Abstand zwischen dem Schutzkreis 112 und der festen Platte 111 gesteuert, welche wirkungsmäßig die parallelen Platten eines Kondensators bilden. Das nach einer Invertierung in dem Inverter 152 in Mg. 3 als Kurvenzug "CL dargestellte Taktsignal CI wird unmittelbar über den Stromkreis 153 der leitenden Trägerleiste 113 und damit der beweglichen Platte

111 zugeführt. Das invertierte Taktsignal wird ferner über den Stromkreis 158 einem Eingang des UND-Gliedes (Koinzidenz-Tor) 154 zugeführt. Ein zweites Eingangssignal des UND-Gliedes 154 ist das Signal, das über den Stromkreis 155, den nicht-invertierenden Verstärker 156 und den Stromkreis 157 von der festen Platte 111 ausgekoppelt wird.

Der Stromkreis 155 verläuft durch den in dem Schutzkreis

112 vorhandenen und die feste Platte 111 umgebenden Spalt und ist unmittelbar mit der festen Platte 111 verbunden. Das von der festen Platte 111 ausgekoppelte Signal am Eingang des UND-Gliedes 154 ist in Pig. 3 als Kurvenzug S sowohl für den ungedrückten Zustand ("Taste oben") als auch für den gedrückten Zustand ("Taste unten") des Schalters veranschaulicht.

Bei einer ohmschen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters wird die dünne dielektrische Schicht 120 wegge-

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lassen. Wenn die Taste 130 gedrückt ist, ist die bewegliche Platte 1H in metallischen Kontakt mit der festen Platte 111 eingeschnappt. Dieser metallische Kontakt ändert die Impedanz zwischen der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114 auf einen gegenüber dem geöffneten ("Taste oben") Zustand des Schalters viel geringeren Wert. Die durch den metallischen Kontakt der festen Platte 111 mit der beweglichen Platte 114 hervorgerufene Impedanzverringerung gestattet eine direkte Kopplung des an die bewegliche Platte 114 angelegten invertierten Taktsignals CL auf die feste Platte 111, wodurch das der festen Platte 111 zugeführte, kapazitiv gekoppelte Taktsignal CL vollständig untergeht bzw. verdrängt wird.

Wenn beide Eingänge des UND-Gliedes 154 mit Signalen gleicher Polarität beaufschlagt sind, schaltet das UND-Glied 154 durch und erzeugt ein Ausgangssignal, das in Fig. 3 als Kurvenzug A dargestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß in dem ungedrückten ("Taste oben") Zustand das kapazitiv gekoppelte Taktsignal CL einem Eingang des UND-Gliedes 154 zugeführt wird, während dessen anderer Eingang mit dem invertierten Taktsignal CL beaufschlagt ist. In diesem Falle erzeugt das UND-Glied 154 nur Ausgangs-Nadelimpulse an den Impulsflanken der beiden Eingangssignale .

Bei der kapa^zitiven Ausführungsform des erfindungsgemäßen

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Schalters ist eine dünne dielektrische Schicht 120 zwischen der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114 angeordnet. Die dielektrische Schicht vergrößert die Kapazität zwischen der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114, sobald die bewegliche Platte 114 aus ihrer Ruhestellung in ihre Arbeitsstellung schnappt. Die Wirkung iet wiederum eine Verringerung der Impedanz zwischen der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114 mit dem Endergebnis, daß das an die bewegliche Platte 114 angelegte invertierte Taktsignal CL kapazitiv auf die feste Platte 114 gekoppelt wird und das der festen Platte 111 zugeführte kapazitiv gekoppelte Taktsignal OL um einen Faktor von etwa 20:1 verdrängt wird. Die kapazitive Betriebsart mit ihren gegenüber der ohmschen Betriebsart innewohnenden höheren Betriebsimpedanzen gestattet einen Betrieb des Schalters bei extrem geringer Leistung.

Wie im Falle der ohmschen Ausführungsform ist das von der festen Platte 111 auf einen Eingang des UND-Gliedes 154 ausgekoppelte Signal das invertierte Taktsignal CL. Da der andere Eingang des UND-Gliedes 154 unmittelbar mit dem invertierten Taktsignal gespeist wird, schaltet das UND-Glied 154 durch und erzeugt ein Ausgangssignal, das in Fig. 3 als Kurvenzug A dargestellt ist.

Für den Fall, daß der Schalter ursprünglich durch Weglassen der dielektrischen Schicht 120 für den ohmschen

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Betrieb ausgebildet worden ist und später ein nicht-leitender Überzug entweder auf der festen Platte 111 oder auf der beweglichen Platte 114 oder auf beiden Platten aufgebracht wird, sei darauf hingewiesen, daß dann der Schalter Immer noch einwandfrei arbeitet, jedoch in der kapazitiven Betriebsart. Wenn umgekehrt die dielektrische Schicht 120 Sprünge oder Abriebstellen aufweisen sollte, die für eine Kontaktgabe zwischen der festen Platte 111 und der beweglichen Platte 114 ausreichend sind, arbeitet der Schalter ebenfalls noch einwandfrei, jedoch in der ohmsehen Betriebsart. Demzufolge ist der erfindungsgemäße Schalter wirklich fehlersicher.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 154 wird einem Integrator 160 zugeführt, der wiederum mit einem Schwellwerter fas sungever stärker 165 verbunden ist. Der Integrator 160 besteht aus einem RC-Netzwerk mit einem Serienwiderstand 161 und einem Parallelkondensator 162. In dem ungedrückten ("!Taste oben") Zustand des Schalters sind die Ausgangs-Nadelimpulse des UND-Gliedes 154 nicht für eine ausreichende Zeitdauer vorhanden, um einen geeigneten Spannungsaufbau am Kondensator 162 zum !Triggern des Schwellwerterfassungsverstärkers 163 zu gestatten. In dem gedrückten ("Taste unten") Zustand des Schalters sind dagegen die Ausgangsimpulse des UND-Gliedes 154 für eine ausreichende Zeitdauer vorhanden, um einen Spannungsaufbau am Kondensator 162 zu gestatten. Dieser Effekt ist in Fig. 3 anhand

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des Kurvenzuges B veranschaulicht_o Wenn sich an dem Kondensator 162 ein ausreichender Spannungspegel aufgebaut hat, wird dieser Pegel mit dem den Schwellwerterfassungsverstärker 163 triggernden Schwellwertpegel in Bezug gesetzt, wodurch der Schwellwerterfassungsverstärker 163 durchschaltet ("zündet") und einen Ausgangsimpuls erzeugt, Dieser Ausgangsimpuls währt die ganze Zeit vom ersten Drücken der Taste 130 bis zu ihrem loslassen. Das Ausgangssignal des Schwellwerterfassungsverstärkers 163 stellt eine Anzeige dafür dar, daß der Schalter in Betrieb genommen worden ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die gesamte elektronische Schaltung auf einfache Weise als integrierter Schaltkreis auf einem einzigen Chip ausgeführt werden kann. Die elektronische Schaltung ist daher extrem einfach und billig herzustellen.

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Claims

, Λ, 251?204 4 · 7 ! Λ Western Electric 19· Λ3ΓΖ fc/5 Company, Incorporated Broadway New York, Ή.Υ. 10007 U.S.A. Patentansprüche

1.yDrucktastenschalter, mit ersten und zweiten elektrisch leitenden Schaltgliedern, wobei das erste Schaltglied ein bewegliches magnetisches Organ umfaßt, gekennzeichnet durch eine bei einer Bewegung eines beweglichen Magneten (133) und des magnetischen Organs (114) längs einer bestimmten Weglänge ansprechende Schalterbetätigungseinrichtung (114, 115, 116, 120) zur sprunghaften Änderung der Impedanz zwischen den Schaltgliedern (111, 114).

2. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrisch leitenden Schaltglieder (111, 114) ferner metallische Endflächen aufweisen, die durch die Bewegung des Magneten (133) und des magnetischen Organs (114) in Kontakt miteinander verbringbar sind, um eine ohmsehe Schalterbetätigung zu erzeugen.

3. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet , daß eine dünne Schicht (120) aus dielektrischem Material vorgesehen ist, die das eine Schaltglied (111) bedeckt und nach einer Bewegung des Magneten und des magnetischen Organs das andere Schaltglied (114) kontaktiert, um eine kapazitive Schalterbetätigung zu erzeugen.

4. Drucktastenschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das eine Schaltglied (114) ferner eine leitende Trägerleiste (113) sowie Blattfedern (115, 116) aufweist, die das Schaltglied mit der Trägerleiste verbinden, wobei die Blattfedern eine bestimmte von dem Biegeweg abhängige Federkraft besitzen.

5* Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Drucktaste (HO) an dem beweglichen Magneten (133) befestigt ist, der in einer senkrecht zu parallelen, die Schaltglieder (111, 114) umfassenden Ebenen orientierten Ebene liegt und von dem ersten Schaltglied (114) durch das zweite Schaltglied (111) getrennt ist und daß die Drucktaste (140) zwischen einer Ruhestellung und einer niedergedrückten Stellung längs eines Weges senkrecht zu dem ersten Schaltglied bewegbar ist.

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6. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Ermittlung der Impedanzänderung zwischen den ersten und zweiten Schaltgliedern (111, 114) hei der Bewegung des beweglichen Magneten (132) und des magnetischen Organs.

7. Drucktastenschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung zur Ermittlung der Impedanzänderung folgende Bestandteile aufweist:.

a) Eine Einrichtung (150) zum Anlegen eines gleichphasigen laktsignals an das zweite Schaltglied (111 )j

b) eine Einrichtung (152) zum Anlegen eines gegenphasigen Taktsignals an das erste Schaltglied (114) und

c) eine Einrichtung (154, 156) zur Erfassung einer von der Impedanzänderung hervorgerufenen Phasenänderung eines von dem zweiten Schaltglied (111) ausgekoppelten Signals.

8. Drucktastenschalter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Strompfad (112), der in einem bestimmten Abstand von dem zweiten Schaltglied (111) angeordnet ist und in einer das zweite Schaltglied umfassenden Ebene liegt sowie das zweite Schaltglied bis auf einen Spalt definierter Breite umgibt.

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