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Beschreibung Umschalter für gedrucKte Schaltungen Die Erfindung betrifft
einen Umschalter für gedruckte Schaltungen bzw. sogenannte Leiterplatten, der direkt
an einer isolierenden Unterlage anbringbar ist, die mit einem Muster in Gestalt
einer elektrischen Schaltung bedruckt ist.
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Bei bestimmten elektrischen Geräten, bei denen eine mit einer elektrischen
Schaltung bedruckte Unterlage aus einem Isolierstoff, z*BO einem keramischen Material,
vorhanden ist, ist es erforderlich, einen Schalter zum Umschalten der elektrischen
Schaltung auf der Unterlage oder in ihrer Nähe anzuordnen.
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Da ein solcher Schalter gewöhnlich als gesondertes Schaltungselement
ausgebildet ist, nimmt er bei seiner Anordnung auf der Unterlage über dieser einen
großen Teil des dort verfUgbaren Raums ein, so daß es schwierig ist, das Gerät mit
der gewünschten Kompaktheit auszubilden. Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn
man den von dem Schalter eingenommenen Raum dadurch möglichst weitgehend verkleinert,
daß man bestimmte Teile des Schalters, zOBo einen beweglichen Kontakt, feste Kontakte
und ein Betätigungsglied, unmittelbar auf der Unterlage anordnet, um den Schalter
in die gedruckte Schaltung zu integrieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Umschalter zu schaffen,
der dadurch in eine gedruckte Schaltung auf einer Leiterplatte einbezogen ist, daß
bestimmte Teile des Schalters, z.B, ein beweglicher Kontakt, feste Kontakte und
ein Betätigungsglied unmittelbar auf der Unterlage der gedruckten Schaltung angeordnet
sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung ein Umschalter für
eine gedruckte Schaltung geschaffen worden, zu dem ein elektrisch leitender, elastischer
Draht gehört, der die Form einer Torsionsfeder hat und auf einem elektrisch leitenden
Tragzapfen angeordnet ist, welcher an einer isolierenden Unterlage so befestigt
ist, daß zwischen ihm und der auf die Unterlage aufgedruckten elektrischen Schaltung
ein elektrischer Kontakt vorhanden ist. Der Draht weist zwei Schenkel auf, die bewegliche
elektrische Kontakte bilden und durch die Federkraft des Drahtmaterials so vorgespannt
sind, daß sie bestrebt sind, sich voneinander weg längs einer Bahn zu bewegen, in
der zwei feste Kontakte in Gestalt von Zapfen angeordnet sind, welche mit der Unterlage
der Schaltung so verbunden sind, daß sie in elektrischem Kontakt mit anderen Teilen
der gedruckten Schaltung stehen. Ferner ist ein Betätigungsglied vorhanden, das
die Schenkel des elastischen Drahtes entweder fest in ihrer Lage hält oder es ihnen
ermöglicht, sich unter der Wirkung ihrer Vorspannung zu bewegen, um einen Umschaltvorgang
durchzuführen, Der Bewegliche Kontakt in Form des elektrisch leitenden, elastischen
Drahtes arbeitet mit festen Kontakten zusammen, die geneigte oder konische Flächen
haben können, um eine einwandfreie Kontaktgabe gegenüber dem beweglichen Kontakt
zu gewährleisten.
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Da der Schalter nach der Erfindung unmittelbar auf der Leiterplatte
angeordnet ist, ergibt sich nur ein minimaler Raumbedarf0 Ein den beweglichen Kontakt
tragender Zapfen und weitere, die festen Kontakte bildenden Zapfen sind mit der
gedruckten Schaltung auf der Unterlage durch verkleben verbunden, so daß nur
eine
minimale Anzahl von Verbindungsstellen vorhanden sind, die Anlaß zu Störungen geben
könnten, Die Verwendung eines elastischen Drahtes bei dem bzw. jedem beweglichen
Kontakt anstelle einer Blattfeder führt zu einer Verringerung der Abnutzung sowie
zu einer Vereinfachung der Konstruktion0 Der bzw.
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jeder feste Kontakt besitzt eine geneigte Fläche, mit der der bewegliche
Kontakt zusammenarbeitet, so daß hierbei eine gleitende Relativbewegung auftritt,
wodurch die Zuverlässigkeit der Kontaktgabe erhöht wird.
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Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer
Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die Draufsicht
einer Ausführungsform eines Umschalters nach der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt
längs der Linie II-II in Fig. 1; Fig0 3 eine Fig. 1 ähnelnde Draufsicht, die eine
Betätigungsstellung des Schalters veranschaulicht; Fig. 4 die Draufsicht eines weiteren
Umschalters nach der Erfindung; Fig0 5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform
eines festen Kontaktes; Fig0 6 eine Seitenansicht einer Anordnung zum Befestigen
von Tragzapfen für einen beweglichen oder einen festen Kontakt an der Unterlage
einer gedruckten Schaltung; und Fig. 7 die teilweise als waagerechter Schnitt gezeichnete
Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umschalters.
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In Fig. 1 ist eine Leiterplatte mit einer Unterlage 1 aus isolierendem
Material dargestellt, die mehrere ein Muster bildende, durch Schraffurlinien gekennzeichnete,
aufgedruckte Leiterbahnen 2, 3 und 4 trägt. Jede der Leiterbahnen 2, 3 und 4 weist
an einem Ende einen kreisrunden Abschnitt 2a bzw. 3a bzw. 4a auf, der mit einer
zentralen Öffnung versehen ist, die sich durch die betreffende Leiterbahn und die
Unterlage 1 erstreckt; in Fig0 2 sind nur die Öffnungen la und ib zu erkennen. In
die Öffnung ia ist ein eine Unterstützung für einen elektrischen Kontakt bildender,
elektrisch leitender Zapfen 5 mit seinem unteren Ende 5a eingebaut; dieser Zapfen
hat einen mit ihm gleichachsigen Flansch Sb, der gemäß Fig. 2 mit dem kreisrunden
Abschnitt 2a der Leiterbahn 2 durch ein Verbindungsmittel 9, z.B. ein Lötmetall,
verbunden ist, um den Zapfen an der Unterlage zu befestigen. Die kreisrunden Leiterbahnabschnitte
3a und 4a sind gemäß Fig. 1 symmetrisch zu dem kreisrunden Abschnitt 2a angeordnet,
und in ihre zentralen Öffnungen, von denen in Fig. 2 nur eine sichtbar ist, sind
feste Kontakte 6 und 7 bildende leitfähige Zapfen eingebaut.
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Diese Zapfen sind auf ähnliche Weise an der Unterlage 1 befestigt,
d.ho dadurch, daß ihre unteren Enden in die zugehörigen Öffnungen eingeführt und
ihre Flansche 6a und 7a mit den kreisrunden Abschnitten 3a und 4a durch einen Klebstoff
9 oder dgl. verbunden sind0 Somit steht der Tragzapfen 5 in elektrischer Verbindung
mit der Leiterbahn 2, und die festen Kontakte 6 und 7 sind an die zugehörigen Leiterbahnen
3 und 4 angeschlossen.
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Auf den Tragzapfen 5 ist ein die Form einer Torsionsfeder aufweisendes
Schaltglied 8 aus einem elektrisch leitenden, elastischen Drahtmaterial aufgesetzt,
dessen Schenkel bewegliche Kontakte 8a und 8b bilden, die durch die Federkraft des
Drahtmaterials so vorgespannt sind, daß sie bestrebt sind, sich voneinander weg
zu bewegen. Gemäß Fig. 1 ist der eine Schenkel 8a bestrebt, eine Schwenkbewegung
im Uhrzeigersinne um den Zapfen 5 auszuführen, während der andere Schenkel 8b bestrebt
ist,
sich gegenüber dem Zapfen 5 entgegen dem Uhrzeigersinne zu
bewegen. Gemäß Fig0 1 und 2 ragen die beiden Schenkel 8a und 8b nach links über
die festen Kontakte 6 und 7 hinaus, um durch ein Betätigungsglied 10 betätigt werden
zu können. Das Betätigungsglied 10 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material
und hat allgemein die Form eines Bechers mit einem Wandausschnitt 10a, der auf der
Unterlage 1 symmetrisch zu dem Zapfen 5 und den festen Kontakten 6 und 7 angeordnet
ist. Gemäß Fig. 2 hat das Betätigungsglied 10 einen Boden 10b, der in Berührung
mit der Oberseite der Unterlage 1 steht und eine zentrale Öffnung besitzt, durch
die ein mit einem Sicherungsring 12 versehener Zapfen 11 ragt. Der Wandausschnitt
10a des Becherteils ist dem Zapfen 5 zugewandt und hat in der Umfangsrichtung eine
solche Breite, daß normalerweise das freie Ende des Kontaktes 8a an der Seitenwand
10c und das freie Ende des anderen beweglichen Kontaktes 8b an der zweiten Seitenwand
10d des Wandausschnitts 10a anliegt. An dem Betätigungsglied 10 ist eine gemäß Fig.
1 und 2 radial nach außen ragende Handhabe 10e ausgebildet, so daß das Betätigungsglied
auf dem Zapfen 11 gedreht werden kann, um den Umschalter zu betätigen. Normalerweise
wird das Betätigungsglied 10 jedoch durch eine nicht dargestellte Rasteinrichtung
in einer Stellung gehalten, bei der die beiden beweglichen Kontakte 8a und 8b von
den festen Kontakten 6 und 7 abgehoben sind. Diese Stellung entspricht der Ruhe-
oder Öffnungsstellung des Schalters.
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Sollen die Leiterbahnen 2 und 3 miteinander verbunden werden, kann
man die Handhabe 10e gemäß Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinne schwenken, um das
Betätigungsglied 10 auf dem Zapfen 11 entgegen dem Uhrzeigersinne zu drehen, so
daß sich der sich an der Seitenwand 10c des Wandausschnitts 10a abstützende bewegliche
Kontakt 8a gegenüber dem Tragzapfen 5 im Uhrzeigersinne bewegen kann0 Diese Schwenkbewegung
des Kontaktes 8a ist auf die Vorspannung des elastischen Drahtes zurückzuführen0
Führt der bewegliche Kontakt 8a eine solche Schwenkbewegung aus, kommt er unter
einem vorbestimmten Druck zur Anlage an
dem festen Kontakt 6, so
daß eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 2 und 3 über den Tragzapfen
5, den beweglichen Kontakt 8a und den festen Kontakt 6 hergestellt wird, wie es
in Fig. 3 gezeigt ist. Hierbei wird das Betätigungsglied 10 gemäß Fig. 3 noch weiter
gedreht, bis sich die Seitenwand 10c des Wandausschnitts 10a von dem Kontakt 8a
abgehoben hat; dann wird das Betätigungsglied in dieser Stellung durch die nicht
gezeigte Rasteinrichtung zeitweilig festgehalten. Dreht man das Betätigungsglied
10 entgegen dem Uhrzeigers inne, bewegt die andere Seitenwand 10d des Wandausschnitts
10a den anderen beweglichen Kontakt 8b entgegen seiner elastischen Vorspannung weiter
von dem festen Kontakt 7 weg, doch wird hierdurch der Kontaktdruck zwischen dem
ersten beweglichen Kontakt 8a und dem festen Kontakt erhöht. Bei dieser Stellung
des Schalters ist die Leiterbahn 2 mit der Leiterbahn 3 verbunden, jedoch gegenüber
der Leiterbahn 4 abgeschaltet.
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Soll die Leiterbahn 2 mit der Leiterbahn 4 verbunden werden, kann
man die Handhabe 1 0e in der entgegengesetzten Richtung schwenken, um das Betätigungsglied
10 im Uhrzeigersinne zu drehen. Hierdurch wird der andere bewegliche Kontakt 8b
zur Anlage an dem festen Kontakt 7 gebracht, während der bewegliche Kontakt 8a von
dem festen Kontakt 6 weiter entfernt wird; auf diese Weise wird eine elektrische
Verbindung zwischen den Leiterbahnen 2 und 4 hergestellt, während die Verbindung
zwischen den Leiterbahnen 2 und 3 unterbrochen wird.
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Statt bei dem einpoligen Umschalter nach Fig. 1 bis 3 kann man ein
einziges Betätigungsglied auch bei einem zweipoligen Umschalter verwenden, wie es
in Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Fall sind zwei Tragzapfen 15 und 25 einem einzigen
Betätigungsglied 20 zugeordnet, und es sind zwei Kontaktdrähte 18 und 28 vorhanden,
die auf die Tragzapfen so aufgeschoben sind, daß mit zwei Wandausschnitten 20a1
und 2Qa2 jeweils zwei bewegliche Kontakte 18a, 18b bzw. 28a, 28b zusamenarbeiten.
Das Betätigungsglied 20 besitzt w-lede-w 8hE6e bonden 20b und ist mit
einer
Handhabe 20e versehen, damit sich das Betätigungsglied 20 auf dem Tragzapfen 21
drehen läßt, um einen der beweglichen Kontakte 18a und 18b des Kontaktdrahtes 18
zur Anlage an dem festen Kontakt 16 bzw0 17 zu bringen und hierdurch eine Leiterbahn
22 mit der Leiterbahn 13 bzw. der Leiterbahn 14 zu bringen, und um gleichzeitig
einen der beweglichen Kontakte 28a und 28b des anderen Kontaktdrahtes 28 an den
festen Kontakt 26 bzw0 27 anzulegen, damit die Leiterbahn 32 mit der Leiterbahn
23 bzw. der Leiterbahn 24 verbunden wird.
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Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die
festen Kontakte als Zapfen von konstantem Durchmesser dargestellt0 Im Gegensatz
hierzu zeigt Fig. 5 einen festen Kontakt, der mit einer geneigten oder konischen
Fläche 6b bzw.
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7b versehen sein kann. Hat der feste Kontakt die Form nach Fig. 5,
arbeitet der bewegliche Kontakt 8a bzw. 8b mit dem festen Kontakt unter Aufbringen
einer Kraftkomponente zusammen, die den beweglichen Kontakt veranlaßt, gemäß Fig.
5 auf der geneigten Fläche 6b bzw0 7b in Richtung auf einen Abschnitt des festen
Kontaktes entlangzugleiten, der einen kleineren Durchmesser hat. Diese Gleitbewegung
dient dazu, die Oberfläche des festen Kontaktes 6 bzw. 7 sauber zu halten und die
Kontaktfläche zu vergrößern, wodurch die Zuverlässigkeit der Kontaktgabe erhöht
wird.
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Bei den bis jetzt beschriebenen Ausführungsbeispielen befinden sich
die elektrischen Leiterbahnen 2, 3 und 4 auf der Oberseite der Unterlage oder Platte
1. Jedoch wäre es auch möglich, die gedruckte Schaltung vollständig oder teilweise
auf der Unterseite der Platte 1 anzuordnen. In diesem Fall ist es gemäß Fig. 6 möglich,
den Tragzapfen 5 für den beweglichen Kontaktdraht und die die festen Kontakte 6
und 7 bildenden Zapfen so auszubilden, daß ihre unteren Enden durch Öffnungen der
Platte 1 ragen, sich über die Unterseite der Platte hinaus erstrecken und sich mit
den kreisrunden Abschnitten 2a, 3a und 4a der Leiterbahnen mit Hilfe eines Verbindungsmittels
9 verbinden lassen.
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Befestigt man einen der beweglichen Kontakte 8a und 8b des einpoligen
Umschalters nach Fig. 1 an der Unterlage 1, während der andere Kontakt beweglich
bleibt, erhält man einen einpoligen Ein- und Ausschalter.
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Anstelle eines drehbaren Betätigungsgliedes, wie es bei den beschriebenen
Ausführungsbeispielen vorhanden ist, kann man auch ein verschiebbares Betätigungsglied
vorsehen. Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Betätigungsglied 30 aus
einem elektrisch isolierenden Material mit zwei eine Gabelung bildenden Enden 3Oa
und 30b, von denen jedes eine Innenfläche 30d bzw. 30e hat, die unter einem spitzen
Winkel zur Längsachse des Betätigungsgliedes verläuft. Auf der nicht dargestellten
isolierenden Unterlagen befinden sich zwei elektrische Leiterbahnen 33 und 34, denen
feste Kontakte 36 und 37 zugeordnet sind, die der vorstehenden Beschreibung entsprechen
können. In die Unterlage ist ein Tragzapfen 35 fest eingebaut, der in elektrischer
Verbindung mit einer Leiterbahn 42 steht, und auf den ein Schaltglied 38 aufgeschoben
ist, das zwei bewegliche Kontakte 38a und 38b bildenden Schenkel aufweist. Normalerweise
werden die beweglichen Kontakte 38a und 38b durch die Elastizität des Materials,
aus dem das Schaltglied 38 besteht, in Anlage an den festen Kontakten 36 und 37
gehalten. Das Betätigungsglied 30 hat einen Längsschlitz 30c, mit dem zwei ortsfeste
Führungsstifte 31a und 31b zusammenarbeiten, so daß sich das Betätigwigsglied gemäß
Fig. 7 in Richtung des Pfeils verschieben läßt. Die freien Enden der beweglichen
Kontakte stehen normalerweise in Berührung mit den Innenflächen 30d und 3Oe der
eine Gabelung bildenden Enden des Betätigungsgliedes. Wird das Betätigungsglied
gemäß Fig. 7 entgegen dem Pfeil bewegt, können sich die beweglichen Kontakte 38a
und 38b unter der Wirkung ihrer Vorspannung an die zugehörigen festen Kontakte 36
und 37 anlegen; wird jedoch das Betätigungsglied 30 in Richtung des Pfeils bewegt,
veranlassen die Innenflächen 3Od und 30e die beiden beweglichen Kontakte 38a und
38b, sich aufeinander zu zu bewegen
und sich hierbei von den zugehörigen
festen Kontakten 36 und 37 abzuheben, um die elektrische Verbindung zwischen den
festen Kontakten zu unterbrechen0 Ansprüche: