DE2732761B2

DE2732761B2 - Experimentiertafel zum Aufbau elektrischer Schaltungen

Info

Publication number: DE2732761B2
Application number: DE19772732761
Authority: DE
Inventors: Bernd Ing.(Grad.) 5628 Heiligenhaus Ruesnig
Original assignee: Hps System Technik Lehr- and Lernmittel 4300 Essen GmbH
Current assignee: Hps System Technik Lehr- and Lernmittel 4300 Essen GmbH
Priority date: 1977-07-20
Filing date: 1977-07-20
Publication date: 1981-01-29
Also published as: DE2732761C3; DE2732761A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Experimentiertafel zum Aufbau elektrischer Schaltungen, bestehend aus einer Grundplatte aus elektrisch isolierendem Material und aus auf der Grundplatte angeordneten Anschlußstütz-Dunkten zum Anschluß von mit Anschlußdrähten versehenen elektrischen Funktionsbausteinen, wobei an den Anschlußstützpunkten je eine ringförmige öffnung, zwischen deren Innen- und Außenwandung die Anschlußdrähte der Funktionsbausteine eingesteckt werden können, ein stromleitendes Element, gegen das die eingesteckten Anschlußdrähte gedrückt werden, und je mindestens ein Federelement zum Andrücken der Anschlußdrähte an das stromleitende Element vorgesehen .sind.

ίο Bei einer bekannten Experimentiertafel der zuvor beschriebenen Art (vergleiche die US-PS 30 24 437) besteht das stromleitende Element aus einer in eine Ausnehmung der Grundplatte eingesetzten ringförmigen Fassung aus elektrisch leitendem Material, während das Federelement zentral in die ringförmige Fassung eingesetzt ist und aus elektrisch isolierendem, elastischem Material, beispielsweise aus Gummi besteht. Wird das Federelement teilweise aus der ringförmigen Fassung nach oben herausgezogen, so bildet sich zwischen der ringförmigen Fassung und dem Federelement eine ringförmige öffnung, deren Innenwandung von der Außenwandung des Federelementes und deren Außenwandung von der Innenwandung der ringförmigen Fassung gebildet wird. In die so gebildete

ringförmige Öffnung können die Anschlußdrähte der Funktionsbausteine eingesteckt werden. Wird das Federelement nach dem Einstecken der Anschlußdrähte der einzelnen Funktionsbausteine wieder freigegeben, so federt es elastisch zurück und drückt die Anschluß-

w drähte der Funktionsbausteine gegen die ringförmige Fassung. Dadurch wird einerseits elektrischer Kontakt zwischen den einzelnen Anschlußdrähten und der ringförmigen Fassung geschaffen, ist andererseits ein fester Sitz der Anschlußdrähte der Funktionsbausteine in der ringförmigen öffnung gewährleistet. Nachteilig ist bei dieser bekannten Experimentiertafel, daß zum Einstecken der Anschlußdrähte der Funktionsbausteine in die ringförmige öffnung der Anschlußstützpunkte der Bedienende stets beide Hände benötigt, nämlich eine Hand zum teilweisen Herausziehen des Federelementes aus der ringförmigen Fassung, die andere Hand zum Einstecken der Anschlußdrähte in die entstehende ringförmige öffnung. Außerdem wird beim Einstecken eines einzigen neuen Anschlußdrahtes jeweils die

Gesamtheit der schon in der ringförmigen Öffnung des entsprechenden Anschlußstützpunktes gehaltenen Anschlußdrähte wieder gelöst. Die Handhabung der zuvor beschriebenen Experimentiertafel ist also insgesamt noch vergleichsweise kompliziert.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Experimentiertafel zum Aufbau elektrischer Schaltungen zu schaffen, mit der in besonders einfacher Weise elektrische Schaltungen versuchsweise zusammengestellt und im Bedarfsfall wieder auseinandergenommen werden können.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist, ausgehend von einer Experimentiertafel der eingangs beschriebenen Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ringförmige öffnung als Ringnut mit starrer Innen- und

^b0 Außenwandung ausgebildet sowie das Federelement ringförmig ausgeführt, in der Ringnut angeordnet und an der Innen- und/oder der Außenwandung abgestützt ist. Bei der erfindungsgemäßen Experimentiertafel ist also die ringförmige öffnung als Ringnut mit in definiertem Abstand voneinander befindlichen Innen- und Außenwandungen ausgebildet. Das Federelement ist in der Ringnut praktisch zwischen der Innen- und der Außenwandung wirksam, so daß in die Ringnut

eingesetzte AnschluBdrähte von elektrischen Funktionsbausteinen durch die Wirkung des Federelementes mechanisch und elektrisch gesichert sind. Gleichwohl lassen sich AnschluBdrähte elektrischer Funktionselemente mit nur einer Hand leicht in die Ringnut einsetzen und aus dieser wieder entfernen, ohne daß weitere in der Ringnut gehaltene AnschluBdrähte davon irgendwie beeinflußt werden.

Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Experimentiertafel auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Experimentiertafel kann die elektrische Verbindung zwischen den an einem Anschlußstatzpunkt angeschlossenen Funktionsbausteinen über die Innenwandung und/oder die Außenwandung der Ringnut erfolgen, wenn nämlich die Innenwandung und/oder die Außenwandung der Ringnut elektrisch leitend sind. In der Regel genügt es aber und empfiehlt es sich auch, die elektrische Verbindung zwischen den an einem Anschlußstützpunkt angeschlossenen Funktionsbausteinen lediglich durch das ringförmige Federelement herzustellen, wenn dies elektrisch leitend ist. Das Federelement besteht vorzugsweise aus einer Metallegierung guter elektrischer Leitfähigkeit und hoher Elastizität, beispielsweise aus gegebenenfalls gehärtetem Berylliumkupfer. Für die Formgebung des Federelementes bestehen verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann das Federelement die Gestalt eines zum Beispiel durch Stauchen erzielten tonnenförmigen so Rings mit durch achsparallele Schlitze gebildeten Stegen haben.

In bezug auf die Realisierung des Federelementes ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Experimentiertafel dadurch gekennzeichnet, daß Ji das Federelement als Lamellenband mit aus der Bandebene herausgebogene Kontaktlamellen ausgeführt ist. Die Kontaktlamellen verlaufen dabei im wesentlichen parallel zur Längsachse der Ringnut, damit im wesentlichen senkrecht zur Grundplatte und sind to jeweils um ihre Längsachse aus der Bandebene herausgebogen, um freiliegende, scharfe Kontaktkanten zu bilden. Derartige Federelemente — in Form von Lamellenbändern — sind an sich bekannt (vgl. die DE-AS 12 86 170 und 22 43 034); sie sind bisher jedoch « im wesentlichen nur als Kontaktelemente in Leistungssteckern eingesetzt worden. Die Verwendung der in Rede stehenden Lamellenbänder mit aus der Bandebene herausgebogenen Kontaktlamellen als Federelemente im Rahmen der erfindungsgemäßen Experimentiertafel führt zu besonders zuverlässiger Kontaktgabe mit geringen und konstanten Übergangswiderständea. Außerdem bewirken die Kontaktlamellen eine vorteilhafte Orientierung der Anschlußdrähte der Funktionsbausteine. «

Die bei der erfindungsgemäßen Experimentiertafel vorgesehene Ringnut läßt sich auf unterschiedliche Weise realisieren. Eine erste Möglichkeit besteht darin, die Anschlußstützpunkte als einheitliche, gleichsam massive Anschlußkörper mit der Ringnut vorzufertigen, t>o und zwar aus Metall oder aus Kunststoff, und in entsprechenden Ausnehmungen der Grundplatte, die verhältnismäßig einfach gestaltet sein können, einzusetzen. Eine weitere Möglichkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß die Außeiiwandung der Ringnut durch eine < >5 Ausnehmung der Grundplatte und die Innenwandung der Ringnut durch einen in die Ausnehmung der Grundplatte eingesetzten Stempel aus elektrisch leitendem Material gebildet sind. Der Stempel kann entweder nachträglich eingesetzt und durch entsprechende Ausbildung, zum Beispiel durch eine kerbnagelartige Ausbildung, kraftschlüssig festgehalten werden. Der Stempei kann aber auch bereits bei der Herstellung der Grundplatte eingespritzt und dabei formschlüssig festgehalten werden. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die Grundplatte mit vollständig ausgebildeten Ringnuten einstückig, beispielsweise durch Spritzgießen, herzustellen.

Bei der erfindungsgemäßen Experimentiertafel ist eine gewisse Fixierung des ringförmigen Federelementes in der Ringnut wünschenswert Das kann bereits dadurch erreicht werden, daß das Federelement mit Umfangsspannung aufgrund einer gewissen elastischen Verformung in die Ringnut eingesetzt wird. Der damit verbundene Kraftschluß reicht bereits in vielen Fällen aus. Eine elastische Verformung des Federelements, die zu Umfangsspannung führt, läßt sich in besonders eleganter und reproduzierbarer Weise erreichen, wenn das Federelement als Lamellenband der weiter oben erläuterten Art ausgeführt ist, das senkrecht zur Achse der Kontaktlamellen gerafft ist (vgl. die DE-AS 22 43 034).

Wird jedoch ein Formschluß zwischen dem Federelement und der Ringnut gewünscht, so läßt sich auch das auf verschiedene Weise erreichen. Eine Möglichkeit besteht darin, an der Innen- und/oder Außenwandung der Ringnut Hinterschneidungen vorzusehen und das Federelement so auszuführen, daß es in den Hinterschneidungen einrastbar ist. Allerdings verursachen Hinterschneidungen zuweilen fertigungstechnische Probleme. Deshalb wird eine weitere Möglichkeit für einen Formschluß zwischen dem Federelement und der Ringnut vorgeschlagen, die davon ausgeht, daß die Innenwandung der Ringnut durch einen eingesetzten Stempel gebildet ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stempel einen Kragen aufweist und mit aufgesetztem und durch den Kragen festgehaltenem Federelement in die Grundplatte eingedrückt ist. Eine weitere Möglichkeit der Realisierung eines Formschlusses zwischen dem Federelement und der Ringnut, die sich vor allem für den Fall empfiehlt, daß die Grundplatte mit voll ausgebildeten Ringnuten einstükkig vorgefertigt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und/oder Außenwandung der Ringnut durch thermoplastischen Kunststoff gebildet sind sowie das Federelement unter elastischer Umfangsspannung in die Ringnut eingesetzt und unter Erwärmung bis zur Erweichungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs formschlüssig in die Innen- bzw. Außenwandung eingedrückt ist. Die Erwärmung auf die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs läßt sich in einfacher und genau kontrollierbarer Weise beispielsweise durch Hochfrequenzerwärmung durchführen; dabei erfolgt das Eindrücken des Federelementes in den erweichten Kunststoff gleichsam von allein aufgrund der elastischen Umfangsspannung. (Wenn vorstehend von elastischer Umfangsspannung die Rede war, so ist dabei vorzugsweise vorgesehen, daß diese Umfangsspannung nur an den Stirnseiten des ringförmigen Federelements, gegebenenfalls nur an der oberen, das hc'ßt an der der Oberfläche der Grundplatte zugewandten Stirnseite besteht. Dementsprechend kann das Federelement vorzugsweise tonneförmig, gegebenenfalls mit an oberer und unterer Stirnseite unterschiedlichen Durchmessern, oder konisch ausgeführt sein).

Schließlich ist eine weitere bevorzugte Ausführungs-

form der erfindungsgemäßen Experimentiertafel dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Ringnut eine zusätzliche Einsteckausnehmung vorgesehen und elektrisch leitend mit dem Federelement verbunden ist. Die Einsteckausnehmung kann beispielsweise als Steckerbuchse, zum Beispiel als Bananensteckerbuchse ausgeführt sein. Damit wird für jeden derart ausgerüsteten Anschlußstützpunkt ein Prüfanschluß geschaffen, der leicht zugänglich ist und in einfacher Weise die Durchführung von Messungen, den Anschluß an Spannungs- bzw. Stromquellen usw. ermöglicht. Ist die Innenwandung der Ringnut, an der das Federelement angeordnet ist, durch einen metallischen Stempel gebildet, so besteht die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Federeiement und der in dem Stempel vorgesehenen Einsteckausnehmung ohne weiteres. Ist die Innenwandung der Ringnut jedoch durch elektrisch isolierendes Material gebildet, so läßt sich eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Federelement und der Einsteckausnehmung dadurch herstellen, daß das Federelement entsprechend ausgebildet ist, beispielsweise mit in die Einsteckausnehmung eingreifenden Kontaktzungen ausgebildet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Experimentiertafel mit einer aufgebauten elektrischen Schaltung;

F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Anschlußstützpunkt der Experimentiertafel nach F i g. 1,

F i g. 3 einen Anschlußstützpunkt einer erfindungsgemäßen Experimentiertafel im Schnitt und

F i g. 4 eine andere Ausführungsform eines Anschlußstützpunktes einer erfindungsgemäßen Experimentiertafel, wiederum im Schnitt.

Die Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung eine Experimentiertafel mit einer darauf aufgebauten elektrischen Schaltung. Die Experimentiertafel besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 1 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus warmhärtbarem oder thermoplastischem Kunststoff, und aus darauf angeordneten Anschlußpunkten 2, an denen elektrische Funktionsbausteine 3 — im dargestellten Ausführungsbeispiel übliche elektrische Bauelemente wie Widerstände, Kondensatoren, Dioden, Transistoren usw. — angeschlossen und untereinander elektrisch verbunden sind. Im übrigen zeigt die F i g. 1, wie an einem der Anschlußstützpunkte 2 eine Meßleitung 4 mittels eines Bananensteckers 5 angeschlossen ist

Die weiteren Figuren, die den Aufbau der Anschlußstützpunkte 2 im einzelnen erläutern, lassen erkennen, daß an jedem der Anschlußstützpunkte 2 eine Ringnut 6 mit Innenwandung 7 und Außenwandung 8 vorgesehen ist In jeder der Ringnuten 6 ist mindestens ein ringförmiges Federelement 9 vorgesehen. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erkennt man zwei Federelemente 9, nämlich je eines an der Innenwandung 7 und an der Außenwandung 8 der Ringnut 6, bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 3 und 4 ist nur an der Innenwandung 7 ein Federeiement 9 vorgesehen. In jedem Fall sind die Federelemente 9 an der Innen- und/oder Außenwandung 7, 8 abgestützt, so daß beim Einführen eines (nicht dargestellten) Anschlußdrahtes eines Funktionsbausteins 3 eine elastische Verformung des Federelements 9 eintritt, durch die der Anschlußdraht festgehalten und zugleich elektrisch kontaktiert wird. Dazu bestehen zumindest die Federelemente 9 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise aus Berylliumkupfer; außerdem können selbstverständlich auch die Innen- und Außenwandungen 7,8 der > Ringnuten 6 aus elektrisch leitendem Material bestehen, sofern nur dafür gesorgt ist, daß die verschiedenen Anschlußstützpunkte 2 voneinander isoliert sind.

Die Federelemente 9 sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen als Lamellenband IO ausgeführt,

in das aus der Bandebene herausgebogene Kontaktlamellen 11 aufweist. Die Kontaktlamellen U verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Grundplatte 1, sind um ihre Längsachse aus der Ebene des Lamellenbandes 10 herausgebogen und bilden folglich

π scharfe KotUäklkanten 12, die einen in die Ringnut 6 eingeführten Anschlußdraht festhalten, führen und zugleich elektrisch kontaktieren.

Die Außenwandung 8 jeder Ringnut 6 ist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen durch eine Aus-

2i) nehmung 13 der Grundplatte 1 gebildet. Dagegen zeigen die F i g. 3 und 4 verschiedene Möglichkeiten für die Ausbildung der Innenwandung 7.

Im Fall der F i g. 3 ist die Innenwandung 7 durch einen Stempel 14 gebildet, der aus elektrisch leitendem

2^r> Material besteht, einen Kragen 15 aufweist und mit aufgesetztem und durch den Kragen 15 festgehaltenem Federelement 9 in die Grundplatte 1 eingedrückt ist. Die Einhaltung der — mit Rücksicht auf die Abmessungen des Federelements 9 — vorgesehenen Eindrücktiefe des

¹⁽¹ Stempels 14 ist durch einen Bund 16 gewährleistet, der auf dem Boden der Ausnehmung 13 aufsitzt; ein zuverlässiger Kraftschluß wird durch eine kerbnagelförmige Ausbildung 17 am Stempel 14 erreicht. Im übrigen erkennt man, wie das ringförmige Federelement 9 durch

J"> einen konischen Übergang 18 des Kragens 15 zentriert ist, so daß eine gegenseitige Störung von mehreren eingesteckten Anschlußdrähten praktisch ausgeschlossen ist

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel

4» ist die Grundplatte 1 vollständig, d.h. mit den vollständig ausgebildeten Ringnuten 6 aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt und sind die ringförmigen Federelemente 9 nachträglich auf die Innenwandungen 7 der Ringnut 6 aufgesetzt. Dabei sind die Federelemen-

^ir> te 9 im wesentlichen tonnenförmig und mit an der oberen Stirnseite 19 gegenüber der unteren Stirnseite

20 geringerem Durchmesser ausgebildet, so daß im Bereich der oberen Stirnseite 19 aufgrund elastischer Dehnung eine Umfangsspannung besteht. Die elastische

■>» Dehnung wird dadurch ermöglicht, daß das Federelement 9 — in der F i g. 4 nicht erkennbar — wellenartig gerafft ist Diese Umfangsspannung reicht in den meisten Fällen bereits hin, das Federeiement 9 hinreichend festzuhalten. Zusätzlich ist die lnnenwandung 7 mit einer Hinterschneidung 21 versehen, so daß das Federelement 9 formschlüssig festgehalten wird. Die Hinterschneidung 21 kann, soweit die jeweilige Herstellungstechnik das zuläßt, von vornherein angeformt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist

M> die Hinterschneidung 21 aber auf andere Weise entstanden, hat nämlich nach dem Aufsetzen des Federelements 9 unter elastischer Umfangsspannung eine Hochfrequenzerwärmung des thermoplastischen Kunststoffs über seine Erweichungstemperatur stattge-

•>5 fanden, so daß das Federelement 9 sich aufgrund der Umfangsspannung unter Bildung der Hinterschneidung

21 in die Innenwandung 7 eingedrückt hat (Was vorstehend anhand der Fi g. 4 fur die Anordnung eines

Federelements 9 an der Innenwandung 7 der Ringnut 6 gesagt worden ist, gilt ganz entsprechend für die Anordnung eines Federelements 9 an der Außenwandung 8.)

Anhand der F i g. 3 und 4 ist schließlich zu erkennen, daß innerhalb der Ringnut 6 eine zusätzliche Einsteckausnehmung 22 vorgesehen ist, die beispielsweise — wie anhand der Fig. 1 bereits erläutert — als Bananensteckerbuchse ausgebildet ist und den Anschluß einer Meßleitung 4 an dem Anschlußstützpunkt 2 ermöglicht. Die dazu erforderliche elektrisch leitende Verbindung

mit dem Federelement 9 ergibt sich im Fall der Fig. 3 ohne weiteres, weil der Stempel 14, der die Innenwandung 7 bildet, aus elektrisch leitendem Material besteht. Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Federelemeni 9 und der Einsteckausnehmung 22 durch zusätzliche Maßnahmen erreicht. Hier weist das Federelement 9 zusätzliche Kontaktzungen 23 auf, die nach innen abgebogen sind, und — ggf. wie im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Randausnehmungen 24 — in die Einsteckausnehmung 22 einfassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Experimentiertafel zum Aufbau elektrischer Schaltungen, bestehend aus einer Grundplatte aus elektrisch isolierendem Material und aus auf der Grundplatte angeordneten Anschlußstützpunkten zum Anschluß von mit Anschlußdrähten versehenen elektrischen Funktionsbausteinen, wobei an den Anschlußstützpunkten je eine ringförmige öffnung, zwischen deren Innen- und Außenwandung die Anschlußdrähte der Funktionsbausteine eingesteckt werden können, ein stromleitendes Element, gegen das die eingesteckten Anschlußdrähte gedruckt werden, und je mindestens ein Federelement zum Andrücken der Anschlußdrähte an das stromleitende Element vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige öffnung als Ringnut (6) mit starrer Innen- und Außenwandung (7, 8) ausgebildet sowie das Federelement (9) ringförmig ausgeführt, in der Ringnut (6) angeordnet und an der Innen- und/oder der Außenwandung (7, 8) abgestützt ist

2. Experimentiertafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (9) als Lamellenband (10) mit aus der Bandebene herausgebogenen Kontaktlamellen (11) ausgeführt ist.

3. Experimentiertafel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung (8) der Ringnut (6) durch eine Ausnehmung (13) der Grundplatte (1) und die Innenwandung (7) der Ringnut (6) durch einen in die Ausnehmung (13) der Grundplatte (1) eingesetzten Stempel (14) aus elektrisch leitendem Material gebildet sind.

4. Experimentiertafel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenund/oder. Außenwandung (7, 8) der Ringnut (6) Hinterschneidungen (21) vorgesehen sind und das Federelement (9) in den Hinterschneidungen (21) der Ringnut (6) einrastbar ist.

5. Experimentiertafel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Ausnehmung (13) der Grundplatte (1) eingesetzte Stempel (14) einen Kragen (15) aufweist und mit aufgesetztem und durch den Kragen (15) festgehaltenem Federelement (9) in die Grundplatte (1) eingedrückt ist.

6. Experimentiertafel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und/oder Außenwandung (7,8) der Ringnut (6) durch thermoplastischen Kunststoff gebildet sind sowie das Federelement (9) unter elastischer Umfangsspannung in die Ringnut (6) eingesetzt und unter Erwärmung bis zur Erweichungstemperatur des !thermoplastischen Kunststoffs formschlüssig in die Innen- bzw. Außenwandung (7,8) eingedrückt ist:

7. Experimentiertafel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Ringnut (6) eine zusätzliche Einsteckausnehmung (22) vorgesehen und elektrisch leitend mit dem Federelement (9) verbunden ist.