DE2811558A1 - Piezoelektrisches koppelfeld - Google Patents

Piezoelektrisches koppelfeld

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DE2811558A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
poles
elements
matrix
bending
magnetic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19782811558
Other languages
English (en)
Inventor
Hugo Angermaier
Adolf Dipl Ing Schoen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of DE2811558A1 publication Critical patent/DE2811558A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00Electrostrictive relays; Piezo-electric relays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H67/00Electrically-operated selector switches
    • H01H67/22Switches without multi-position wipers

Description

  • Piezoelektrisches Koppelfeld
  • Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Koppelfeld, insbesondere für Fernsprechanlagen.
  • Zur Erstellung elektronischer Fernsprechvermittlungssysteme werden Koppelfelder benötigt, die derzeit aus bistabilen Einzelrelais aufgebaut sind. Die dazu erforderliche große Anzahl von Einzelteilen und die damit verbundenen Herstellungskosten machen derartige Koppelfelder zu kostenträchtigen Bausteinen.
  • Um die Kosten zu senken, sind Koppelfelder bekanntgeworden, die zur Ansteuerung der einzelnen Kreuzungspunkte ein Magnetsystem mit sich überkreuzenden Weicheisenzungen verwenden, durch die Schutzgaskontakte angesteuert werden. Aber auch diese Art von Koppelfeldern ist wegen der notwendigen Zahl von Ansteuerspulen und Schutzgaskontakten nicht billig. Weiterhin ist es nicht einfach, eine gegenseitige Beeinflussung der Kreuzungspunkte infolge magnetischer Kopplung völlig aus zu schliessen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Koppelfeld aufzuzeigen, das einen einfachen Aufbau aufweist und bei dem zur Ansteuerung der Kreuzungspunkte nur geringe Energie aufgewendet werden muß.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Koppelfeld aus einer Piezokeramikplatte besteht, die matrixartig mit Biegeelementen versehen ist, daß diesen Biegeelementen beidseitig großflächige Elektroden zugeordnet sind, die untereinander auf der einen Seite durch senkrecht und auf der anderen Seite durch waagerecht verlaufende Leiterbahnen verbunden sind, daß jedes Biegeelement mit magnetisch leitfähigen Mitteln ausgestattet ist, d-ie zumindest teilweise zwischen die Pole eines Magnetsystems hineinragen, wobei die genannten Mittel und die Pole die Kontaktstellen bilden.
  • Uber die Elektroden werden die einzelnen Biegeelemente der Piezokeramikplatte erregt. Das betreffende Biegeelement wird ausgelenkt und gelangt je nach Polarisationsrichtung aus der instabilen Mittellage unter den Einfluß einer der Pole. Die Kontakt- und Anlagekraft wird nun im wesentlichen vom Magnetsystem aufgebracht, so daß die Erregerspannung an der Piezokeramik verschwinden kann, ohne daß die stabile Endlage des Biegeelementes beeinflußt wird.
  • Es kann zweckmäßig sein, wenn die magnetisch leitfähigen Mittel durch einseitig und isoliert auf die Biegeelemente aufgebrachte Streifen gebildet sind, die diese überragen und zwischen den Polen des Magnetsystems jeweils enden.
  • Um die kapazitive Kopplung der Kontakte zu verringern, die durch die hohe Dielektrizitätskonstante der Piezokeramik herrührt und eine nicht ausreichende der in der Fernsprechtechnik erwünschten Nebensprechdämpfung zur Folge hat, ist es für hochwertige Sprechverbindungen zweckmäßig, wenn die magnetisch leitfähigen Mittel durch Lappen gebildet sind, die jeweils im Bereich zwischen den Magnetpolen die Zunge des Biege elementes umgeben und wobei das Biegeelement aus zwei durch eine elektrisch leitfähige Schicht getrennten Keramikplatten besteht, die an ihren Aussenseiten mit je einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht überzogen ist.
  • Im folgenden sei die Erfindung anhand von 6 Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Koppelfeldes, Fig. 2 die mit Biegeelementen versehene Piezokeramikplatte, Fig. 3 die einzelnen Elektroden mit Leiterbahnen, Fig. 4 den vollständigen Aufbau eines Koppelfeldes teilweise im Schnitt, Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Biegeelement mit dem dazugehörigen Magnetsystem und Fig. 6 eine andere Ausführungsform eines piezoelektrischen Koppelfeldes.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zeigt schematisch den Aufbau eines Koppelfeldes. Es sind in senkrechter Richtung verlaufende x-Leitungen und in waagerechter Richtung verlaufende y-Leitungen erkennbar. Im Bereich der Kreuzungspunkte sind diese jeweils an einer Elektrode eines Piezokeramikplättchens elektrisch ange- schlossen. Legt man nun z,B, an x2, y2 die Spannung U an, so liegen am Kreuzungspunkt x2/y2 die - Ladungen gegenüber Durch den Piezoeffekt wird das Piezoplättchen verbogen, wobei eine Durchschaltung (nicht gezeigt) erreicht wird. An anderen Koppelpunkten der angesteuerten Koordinaten, die nicht im Kreuzungspunkt liegen, liegt dann eine Spannung von U/3.
  • Eine mögliche Ausführungsform eines Koppelfeldes ist in Fig. 2, 9, 4 und 5 dargestellt. In Fig. 2 ist eine Piezokeramikplatte 1 erkennbar 7 die matrixartig mit Biegeelementen in Form von Zungen 2 versehen ist. Diesen Zungen sind beidseitig großflächige Elektroden 3 zugeordnet, die untereinander auf der einen Seite der Piezokeramikplatte durch senkrecht und auf der anderen Seite durch waagerecht verlaufende Leiterbahnen verbunden sind.
  • Die Elektroden 3 sind mit den Zungen fest verklebt.
  • Auf der Rückseite der Keramikplatte (Fig. 4) sind Streifen 5 aus magnetisch leitfähigem Material im Bereich der Zungen 2 isoliert aufgeklebt. Diese Streifen 5 haben wiederum federnde Zungen 4 (Fig. 5), analog zu den Zungen 2 der Piezokeramikplatte 1. Die Zungen 4 des Streifens 5 und die Zungen 2 der Piezokeramikplatte 1 ergeben durch das Verkleben die Piezobiegefeder. Gegenüber den Streifen 5 sind isoliert aufgebrachte Magnete 6 angeordnet, an denen Kontaktstreifen 7 mit Kontakt stücken 8 befestigt sind. Auf der gegenüberliegenden Seite sind isoliert die Magnete 9 mit den Polstücken 10 befestigt.
  • Beim Anlegen einer Spannung U an z.B. x2 und y2 (Fig. 5) liegt am betreffenden Kreuzungspunkt die volle Spannung.
  • Je nach Polarisierung wird die Keramik an dieser einen Zunge x2, y2 gereckt oder gestaucht, die Biegefeder biegt sich nach links oder nach rechts. Zur Verstärkung der reinen Biegebewegung ist das Magnetsystem 6, 7, 8 und 9, 10 so dimensioniert, daß bereits bei geringer Piezoauslenkung die Zunge 4 an den entsprechenden magnetischen Pol gezogen wird. So ist ein bistabiles System entstanden, die Mittellage der Zunge 4 ist labil und wird praktisch nicht genutzt.
  • Das in Fig. 6 dargestellte piezoelektrische Koppelfeld weist Biegeelemente auf, die aus jeweils zwei zusammengesetzten Piezokeramikplatten 11, 12 bestehen, die federnde Zungen 16 bilden und zwischen welchen jeweils ein Steuerbelag 13, der aus einer elektrisch leitfähigen Schicht besteht, angeordnet ist. Jede Biegefeder weist an ihrer Aussenseite weiterhin elektrisch leitfähige Beläge 14, 15 auf. Am Ende der Zungen 16 ist jeweils ein weichmagnetischer Lappen 17 befestigt. Mit diesen Lappen ragen die Zungen in den Bereich zwischen den Polen eines Magnetsystems hinein. Der Magnet 18 mit den Polen 19 aus Eisen bildet die Ruheseite. Der Magnet 20 hat ebenfalls Eisenpole 21, 22. Diese stellen die Kontaktseite dar. Beim vollständigen Koppelfeld sind die Pole 21 senkrecht, die Pole 22 waagerecht leitend verbunden, wobei die waagerechten Verbindungen unmagnetische elektrische Leiter sind. Die Pole 21, 22 sind dagegen den Magneten 20 elektrisch isoliert. Die Lappen 17, 23 stellen jeweils Serienkontakte zu den senkrechten Leitungen 24 und den waagerechten Leitungen 25 dar.
  • Wie die Fig. 6 zeigt, ist jeweils der Steuerbelag 13 mit einer x-Leitung verbunden. Die beiden äusseren Beläge 14, 15 sind alle miteinander waagerecht verbunden und stellen jeweils eine y-Leitung dar.
  • 6 Figuren / 3 Patentansprüche

Claims (3)

  1. Patentansprüche Cl Piezoelektrisches Koppelfeld, insbesondere für Fernsprechanl agen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Koppelfeld aus einer Piezokeramikplatte besteht, die matrixartig mit Biegeelementen versehen ist, daß diesen Biegeelementen beidseitig großflächige Elektroden zugeordnet sind, die untereinander auf der einen Seite durch senkrecht und auf der anderen Seite durch waagerecht verlaufende Leiterbahnen verbunden sind, und daß jedes Biegeelement mit magnetisch leitfähigen Mitteln ausgestattet ist, die zumindest teilweise' zwischen die Pole eines Magnetsystems hineinragen, wobei die genannten Mittel und die Pole die Kontaktstellen bilden.
  2. 2. Koppelfeld nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die magnetisch leitfähige Mittel durch einseitig und isoliert auf die Biegeelemente aufgebrachte Streifen gebildet sind, die diese überragen und zwischen den Polen des Magnetsystems jeweils enden.
  3. 3. Koppelfeld nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die magnetisch leitfähigen Mittel durch Lappen gebildet sind, die jeweils im Bereich zwischen den Magnetpolen die Zunge des Biegeelementes umgeben und daß jedes Biegeelement aus zwei durch eine elektrisch leitfähige Schicht (Steuerelektrode) getrennten Keramikplatten besteht, die an ihren Aussenseiten mit je einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht überzogen sind.
DE19782811558 1978-03-16 1978-03-16 Piezoelektrisches koppelfeld Withdrawn DE2811558A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0277224A1 (de) * 1986-08-15 1988-08-10 Pacific Bell Piezoelektrischer schalter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0277224A1 (de) * 1986-08-15 1988-08-10 Pacific Bell Piezoelektrischer schalter
EP0277224A4 (en) * 1986-08-15 1990-09-26 Pacific Bell Piezoelectric switch

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