DE2754007C2

DE2754007C2 - Contactless push button for controlling electronic components

Info

Publication number: DE2754007C2
Application number: DE19772754007
Authority: DE
Inventors: Albert 7980 Ravensburg Wasmeier
Original assignee: Rafi GmbH and Co Elektrotechnische Spezialfabrik
Current assignee: Rafi GmbH and Co Elektrotechnische Spezialfabrik
Priority date: 1977-12-03
Filing date: 1977-12-03
Publication date: 1986-03-20
Also published as: DE2754007A1

Description

gen Vorsprung zu versehen, mittels dem das piezoresistive Element oder die als dessen Unterlage dienende Kunststoff-Folie verformbar istgene projection by means of which the piezoresistive element or serving as its base Plastic film is deformable

Um Beschädigungen des piezoresistiven Elements durch unsachgemäße Betätigung der Taste auszuschließen, ist es ferner zweckmäßig, deren Verstellweg durch einen vorzugsweise an dem diese aufnehmenden Gehäuse angebrachten Anschlag zu begrenzen.To prevent damage to the piezoresistive element due to improper operation of the button, it is also expedient, their adjustment path by a preferably on the housing receiving them limit attached stop.

Außerdem sollte die Schaltschwelle des piezoresistiven Elements durch ein Magnetfeld einstellbar bzw. veränderbar sein. Dies kann in der Weise erfolgen, daß zur Erzeugung des Magnetfeldes in den Träger ein zu dem piezoresistiven Element ausgerichteter, vorzugsweise zu diesem verstellbarer Permanentmagnet oder ein veränderbarer Elektromagnet eingesetzt wirdIn addition, the switching threshold of the piezoresistive element should be adjustable or changeable by means of a magnetic field be. This can be done in such a way that a to the generation of the magnetic field in the carrier Piezoresistive element aligned, preferably adjustable to this permanent magnet or a changeable Electromagnet is used

Zweckmäßig ist es ferner, die Stromanschlüsse des piezoresisitiven Elements in dem Bereich zwischen dem Träger und einer Befestigung, beispielsweise einer Leiterplatte, federnd auszubilden, um auf diese Weise die Verstellbewegung des Trägers auszugleichen.It is also useful, the power connections of the piezoresistive element in the area between the Support and a fastening, for example a printed circuit board, to be resilient to in this way the Compensate for the adjustment movement of the carrier.

Ein in der beschriebenen Weise ausgebildeter kontaktloser Drucktaster ist nicht nur sehr einfacn in seiner konstruktiven Ausgestaltung und damit auch auf wirtschaftliche Weise und ohne Schwierigkeiten herstellbar, sondern baut auch sehr klein und ist vielseitig verwendbar. Wird nämlich als Schaltglied ein elastisch verformbar angeordnetes piezoresistives Element vorgesehen und ist die auf dieses durch die Taste einwirkende Druckkraft einstellbar, ist es möglich, durch eine geringfügige Betätigung der Taste ein Signal zu erzeugen, das unmittelbar zum Ansteuern von elektronischen Bauelementen verwendet werden kann. Durch die mechanische Verformung bzw. Verspannung des Schaltgliedes ändert sich dabei dessen Leitfähigkeit, so daß der an sich nachteilige Piezo-Effekt in sehr vorteilhafter Weise nutzbar ist, ohne daß, da das abgegebene Signal prellfrei ist, zusätzliche Entprellschaltungen erforderlich sind. Der Schaltweg liegt somit im M-Bereich und die Schaltpunkte können mit Hilfe des Schaltweges bei allen Drucktastern einer Baureihe exakt eingestellt werden.A non-contact pushbutton designed in the manner described is not only very simple in its own right structural design and thus can be produced in an economical manner and without difficulties, but also builds very small and can be used in many ways. Namely, an elastically deformable switching element arranged piezoresistive element is provided and is the one acting on this through the button Pressure force adjustable, it is possible to generate a signal by pressing the button slightly can be used directly to control electronic components. By the mechanical Deformation or tensioning of the switching element changes its conductivity, so that the per se disadvantageous piezo effect can be used in a very advantageous manner without, since the emitted signal bounce-free is, additional debounce circuits are required. The switching path is therefore in the M range and the switching points can be set exactly with the help of the switching path for all pushbuttons in a series.

Des weiteren baut der beschriebene Drucktaster sehr flach und damit kompakt und zur Erzeugung des Ausgangssignals sind nur sehr geringe Kräfte und ein kleiner Verstellweg der Taste von wenigen Hundertstel Millimeter erforderlich. Auch tritf ein Kontaktverschleiß nicht auf, da der Drucktaster mit Kontakten im herkömmlichen Sinne überhaupt nicht bestückt ist. Eine vielseitige Verwendbarkeit, zumal die Haltbarkeit des Schaltgliedes nahezu unbegrenzt ist, ist somit gewährleistet. Furthermore, the push button described is very flat and therefore compact and for generating the output signal are only very low forces and a small adjustment range of the key of a few hundredths Millimeters required. There is also no contact wear, since the push button with contacts in the conventional sense is not equipped at all. Versatility, especially since the durability of the Switching element is almost unlimited, is thus guaranteed.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert Dabei zeigtIn the following an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings shows

F i g. 1 einen Drucktaster im Längsschnitt,F i g. 1 a push button in longitudinal section,

Fig.2 den Drucktaster nach Fig. 1 in einem Schnitt nach der Linie II-II und2 shows the push button according to FIG. 1 in a section after the line II-II and

F i g. 3 den bei dem Drucktaster nach den F i g. 1 und 2 verwendeten Träger mit auf diesem angeordneten Schaltglied in Draufsicht.F i g. 3 the at the push button according to the F i g. 1 and 2 used carrier with arranged on this Switching element in plan view.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte und mit 1 bezeichnete kontaktlose Drucktaster besteht im wesentlichen aus einem auf einer Leiterplatte 2 angeordneten Gehäuse 11, einer in diesem in Richtung des Pfeiles A verstellbar geführten Taste 12 sowie einem Schaltglied Ϊ5, das mittels einer Kunststoff-Folie 14 als Unterlage auf einem in dem Gehäuse 12 eingebauten Träger 13 gehalten ist. Das Schaltglied 15 ist hierbei als piezoresistives Element ausgebildet, das, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, über Leiterbahnen 27,28,29,30 an die Stromanschlüsse 31, 32,33 und 34 angeschlossen ist Die Anschlüsse 31 und 32 sind mit den Leitungen a und b, über die das Schaltglied 15 an einen Betriebsstromkreis angeschlossen ist, verbunden, die Anschlüsse 33 und 34 führen dagegen über Leitungen c und d unmittelbar zu elektronischen Bauelementen.The contactless pushbutton shown in FIGS. 1 and 2 and denoted by 1 consists essentially of a housing 11 arranged on a printed circuit board 2, a button 12 which is adjustable in this in the direction of arrow A and a switching element Ϊ5, which by means of a plastic Foil 14 is held as a base on a carrier 13 built into housing 12. The switching element 15 is designed as a piezoresistive element which, as shown in FIG. 3 is connected via conductor tracks 27, 28, 29, 30 to the power connections 31, 32, 33 and 34. The connections 31 and 32 are connected to the lines a and b, via which the switching element 15 is connected to an operating circuit , The connections 33 and 34, however, lead directly to electronic components via lines c and d.

Wird die Taste 12 gemäß F i g. 2 gedrückt, so wirkt ein an dieser angeformter Vorsprung 16 auf das SchaltgüedIf the button 12 is shown in FIG. 2 is pressed, it acts at this molded projection 16 on the Schaltgüed

ίο 15 ein. Und da dieses als piezoresistives Element ausgebildet ist, entsteht in diesem eine Hall-Spannung, die als Impuls über die Leitung c und d unmittelbar elektronischen Bauteilen zugeführt werden kann. Die Rückführung der Taste 12 wird durch zwischen dieser und dem Gehäuse 11 angeordneten Federn 40 bewerkstelligtίο 15 a. And since this is designed as a piezoresistive element, a Hall voltage is generated in it, which can be fed directly to electronic components as a pulse via lines c and d. The return of the button 12 is brought about by springs 40 arranged between it and the housing 11

Die mechanische Empfindlichkeit des piezoresistivenThe mechanical sensitivity of the piezoresistive

Elements 15 kann mittels eines Permanentmagneten 37Element 15 can by means of a permanent magnet 37

• eingestellt werden, der mittels einer Verstellschraube 38 in einer in dsn Trägern 13 eingearbeiteten, dem piezoresistiven Element 15 zugeordneten Giivindebohrung 36 eingesetzt ist Auf diese Weise kann iie Ansprechschwelle bzw. die Empfindlichkeit des Schaltgliedes 15 leicht den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Um zuverlässig auszuschließen, daß das in einer Aussparunf 26 der aus Kunststoff-Folie ausgebildeten Unterlage 14 gehaltene piezoresistive Element 15 durch die Taste 12 bei deren Betätigung beschädigt wird, ist der Verstellweg s der Taste 12 begrenzt Und außerdem ist der Träger 13 entgegen der Kraft zweier Federn 23 verstellbar angeordnet An dem Gehäuse 11, auf dem die Taste 12 mittels eines in eine Aussparung 18 eingreifenden Vorsprunges 19 verschiebbar gehalten ist, ist dazu eine Anschlagfläche 17 vorgesehen, auf der sich die Taste 12 in gedrückter Stellung anlegt Und außerdem kann der ebenfalls mittels eines in eine Aussparung 20 des Gehäuses 11 eingreifenden Vorsprunges 22 verschiebbar geführte Träger 13 in Verstellrichtung A der Taste 12 ausweichen, sofern die auf das Schaltgiied 15 einwirkende Kraft die Gegenkraft der in Bohrungen 24 eingesetzten Federn 23 übersteigt Durch die Federn 23 ist ues weiteren sichergestellt, daß der Träger 13 stets in einer durch eine an dem Gehäuse 11 vorgesehene Anschlagfläche 21, an der sich die Vorsprünge '22 anlegen, bestimmte Lage gedrückt wird.• be set, which is inserted by means of an adjusting screw 38 in a incorporated in the carrier 13, the piezoresistive element 15 associated Giivindebohrung 36. In this way iie response threshold or the sensitivity of the switching element 15 can be easily adapted to the respective requirements. In order to reliably rule out that the piezoresistive element 15 held in a recess 26 of the base 14 made of plastic film is damaged by the button 12 when it is actuated, the adjustment path s of the button 12 is limited and the carrier 13 is against the force of two Springs 23 are adjustably arranged On the housing 11, on which the button 12 is held displaceably by means of a projection 19 engaging in a recess 18, a stop surface 17 is provided for this purpose, on which the button 12 rests in the pressed position a protrusion 22 engaging in a recess 20 of the housing 11 displaceably guided carrier 13 in the adjustment direction A of the button 12, provided that the force acting on the switching member 15 exceeds the counterforce of the springs 23 inserted in the bores 24. that the carrier 13 is always in one by one on the housing 11 provided stop surface 21, on which the projections '22 rest, certain position is pressed.

Damit bei einer eventuellen Lageänderung des Trägers 13 die Stromanschlüsse 31, 32, 33 und 34 nicht beschädigt werden, sind diese zwischen ihren mit der Leiterplatte 2 verlöteten Enden und dem mit dem Träger 13 verprägten Teil federnd ausgebildet Dazu sind diese jeweils mit einer Z-förmigen Abbiegung 39 versehen, durch die Verstelibewegungen somit aufgenommen werden können.Thus, in the event of a possible change in the position of the carrier 13, the power connections 31, 32, 33 and 34 will not are damaged, these are between their ends soldered to the circuit board 2 and that with the carrier 13 embossed part designed to be resilient. For this purpose, these are each provided with a Z-shaped bend 39, can thus be recorded by the adjustment movements.

Dit Kunststoff-Folie 14 ist miitels Stiften 35 auf dem Träger 13 unverrückbar gehalten. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, diese Teile miteinander ju verkleben. Und um die Durchbiegung des Schaltgliedes 15 auch bei einer Auflage der Folie 14 auf dem Träger 13 zu ermöglichen, ist in diesen eine Aussparung 25 unterhalb des Schaltgliedes 15 eingearbeitet. Auch kann der an Taste 12 angebrachte, auf das piezoresistive Element 15 einwirkende Vorsprung gegebenenfalls engefedert sein, um dieses bei einer starren Anordnung vor Beschädigungen zu schützen.The plastic film 14 is by means of pins 35 on the Carrier 13 held immovable. Of course, it is also possible to glue these parts together. And about the deflection of the switching element 15 even when the film 14 is placed on the carrier 13 To enable a recess 25 is incorporated below the switching element 15 in this. Also can attached to the button 12, acting on the piezoresistive element 15 projection possibly narrowed be to protect this in a rigid arrangement from damage.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Contactless push button for controlling

in a signal circuit, e.g. B. an amplifier arranged electronic components, in which the adjustably arranged button by acting on a switching element provided with connections changes its electrical resistance and thus a controls the signal circuit downstream of the switching element, characterized in that the switching element is an elastically deformable, piezoresistive element (15) is provided and that the acting on this via the button (12) Pressure force is adjustable.

2. Contactless Dmcktaster according to claim 1, characterized characterized in that the piezoresistive element (15) is a resistor, a voltage divider, a Resistance pad or a resistance surface with four connections in the manner of a Hall generator

3. Contactless push button according to claim 1 or 2, characterized in that the piezoresistive Element (15) in or on one with conductor tracks (27,28,29,30) and power connections (31,32,33,34) provided plastic film (14) is attached

4. Contactless push button according to claim 3, characterized in that the piezoresistive element (15) directly or by means of the plastic film (14) on one in the adjustment direction (A) of the button

(12) displaceable against spring force in a housing (11) arranged carrier (13) is held

5. Contactless push button: according to claim 3 or 4, by the fact that the piezoresistive Element (15) carrying Kl iststoff film (14) is mechanically pretensioned

6. Contactless Dmcktaster according to one of claims 3 to 5, characterized in that for Influencing the piezoresistive element (15) the button (12) with a nose-like projection (16) is provided, by means of which the piezoresistive element (15) or the plastic film serving as its base (14) is deformable

7. Contactless Dmcktaster according to one of claims 1 to 6, characterized in that the adjustment path (S) of the button (12) is limited by a stop (17) preferably attached to the housing (11) that accommodates this.

8. Contactless push button according to one of claims 4 to 7, characterized in that the Switching threshold of the piezoresistive element (15) adjustable or changeable by a magnetic field is

9. Contactless push button according to claim 8, characterized in that for generating the magnetic field in the carrier (13) one aligned to the piezoresistive element (15), preferably to this adjustable permanent magnet (37) or a variable electromagnet is used.

10. Contactless push button according to one of the claims 4 to 9, characterized in that the power connections (31, 32, 33, 34) of the piezoresistive Element (15) in the area between the carrier

(13) and a fastening, for example a printed circuit board (2), resilient (bend 39) are.

The invention relates to a contactless push button for controlling in a signal circuit, e.g. an amplifier, arranged electronic components, in which the adjustably arranged key changes its electrical resistance by acting on a switching element provided with connections and thus controls a signal circuit connected downstream of the hook element

Such contactless pushbuttons are known ("Radiomentor" 2/1969); there is a switching element Fixed permanent magnet provided, whereby by changing the course of the field lines by means of an armature pivotable about the cutting edge of a pole piece, a switching function is triggered. Because of the magnetic sensitivity of the semiconductor, which cannot be influenced, is the specimen variance there However, the switching points are considerable, so that they cannot be precisely set.

If a semiconductor is subjected to mechanical stress, its conductivity changes, as is well known This so-called piezoresistive effect is already used by making strips of semiconductor material be attached to an element subject to mechanical stress, so that the semiconductor thus can be used as a strain gauge

Hall-IS are also known to have an integrated circuit with a Hall generator and a downstream signal processing circuit The Hall generator can, for example, act on the functional elements of the signal processing circuit containing semiconductor systems are glued. By such a gluing process However, mechanical stresses are caused in the Hall generator, through which a disadvantageous The zero point shift of the signal on the Hall path of the Hall generator results in this disadvantageous zero point shift To avoid it, attempts have been made to put the Hall generator in a housing for voltage-free to install the integrated circuit.

The object of the invention is to improve a contactless pressure switch of the type mentioned at the outset in such a way that that the switching point can be set exactly and does not spread. This object is achieved according to the invention solved that an elastically deformable arranged, piezoresistive element is provided as a switching element and that the pressure force acting on this via the button is adjustable.

This advantageously results in that only a small adjustment of the key is required to a to generate a signal to be input directly at the switching element. In addition, this can reduce the operating force can be kept low and the push button works bounce-free.

The piezoresistive element is expediently a resistor, a voltage divider, a resistor bridge or a resistor surface with four connections in the manner of a Hall generator.

It is also advantageous to have the piezoresistive element in or on one with conductor tracks and power connections provided plastic film to be attached.

The piezoresistive element is expediently directly or by means of the plastic film on a in the direction of adjustment of the button against spring force displaceable carrier to be arranged in a housing, wherein the plastic film can optionally be mechanically pretensioned.

In addition, it is appropriate to influence the piezoresistive element to press the button with a nasal artery.