DE3028047A1

DE3028047A1 - Vorrichtung zum aufbau von elektrischen schaltungen durch einstecken von elektrischen bauelementen, insbesondere elektronischer lehr- und experimentierbaukasten

Info

Publication number: DE3028047A1
Application number: DE19803028047
Authority: DE
Inventors: Herbert 2081 Ellerbek Struwe
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Georg Adam Mangold & Co Kg 8510 Fuerth De GmbH
Priority date: 1980-07-24
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1981-08-06

Description

Vorrichtung zum Aufbau von elektrischen Schaltungen durch
Einstecken von elektrischen Bauelementen, insb. elektronischer Lehr- und Experimentierbaukasten Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbau von elektrischen Schaltungen durch Einstecken von elektrischen Bauelementen in Kontaktfederelemente, die in bezug auf eine mit Löchern versehene Platte fixierbar sind.
Eine solche Vorrichtung ist als elektronischer Lehr- und Experimentierbaukasten bekannt. Die Kontaktfederelemente bestehen aus jeweils einem Stift, der in den Löchern an der Platte befestigt werden kann, und an seinem oberen Ende eine Öse zur Aufnahme von Anschlußdrähten vor elektrischen Bauelementen besitzt. Eine den Stift umschließende Spiralfeder sorgt dafür, daß die Anschlußdrähte fest gegen die Öse -gedrückt werden. Verschiedene Bauelemente können hierbei dadurch miteinander verbunden werden, daß die Anschlußdrähte beider Bauelemente in die Öse eines einzigen Kontaktfederelementes eingeschoben werden. Falls die Bauelemente räumlich getrennt angeordnet sind, kann dies durch ein Stück Draht erfolgen, das die Bauelemente bzw. die Kontaktfederelemente miteinander verbindet. Hierbei ergeben sich relativ voluminöse Schaltungsaufbauten. Die Schaltung ist nur zu erkennen, wenn man anhand der einzelnen Verbindungen ein Schaltbild aufzeichnet Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich ein platzsparenderer und übersichtlicherer Aufbau ergibt. Diese Aufgabe wird durch die folgenden Merkmale gelöst: a) die Platte ist als Leiterplatte mit Leiterbahnen auf wenigstens einer Seite ausgebildet, wobei die Löcher im-Bereich der Leiterbahnen angeordnet sind, b) ein Trägerkörper dient zur Befestigung der Leiterplatte und weist zur seitlichen Fixierung jeweils eines Kontaktfederelementes dienende Stützelemente auf, deren anzahl und Verteilung der Anzahl und der Verteilung der Löcher in der Leiterplatte entspricht, wobei die Kontaktfederelemente beim Befestigen der Leiterplatte am Trägerkörper gegen die Leiterbahne gedrückt werden.
Die Kontaktfederelemente werden bei der Befestigung der Leiterplatte also zwischen dem Trägerkörper und der Leiterplatte eingeklemmt und kommen dabei mit den Leiterbahnen im Bereich der Löcher in Kontakt, weil die Stützelemente entsprechend angeordnet sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Stützelemente mit Öffnungen versehen sind, daß ihre Stirnflächen in einer Ebene in der Nähe der Befestigungsebene der Leiterplatte liegen, und daß jedes Kontaktfederelement einen auf die Stirnfläche eines Stützelementes auflegbaren, mit einer Bohrung versehenen ersten Teil besitzt, der bei Befestigung der Lel-seplatte am Trägerkörper gegen die Leiterbahn gedrückt wird und einen in die Öffnung des Stützelementes passenden zweiten Teil, der einen durch die Bohrung eingeführten Anschlußdraht federnd umschließt.
Der Aufbau einer elektrischen Schaltung geschieht hierbei folgendermaßen: Zunächst werden die Kontaktfederelemente in die Öffnungen der Stützelemente des Trägerkörpers eingelegt, wobei der erste Teil der Kontaktfederelemente verhindert, daß das Kontaktfederelement in der Öffnung der Stützelemente ganz verschwindet. Anschließend wird die Leiterplatte am Trägerkörper befestigt, wobei die Leiterbahn im Bereich der Öffnungen gegen den ersten Teil des Kontaktfederelementes gedrückt wird. Anschließend werden die Anschlußdrähte von Bauelementen durch die Löcher in der Leiterplatte und die Bohrung im ersten Teil des Kontaktfederelementes soweit eingeführt, daß sie von dem zweiten Teil des Kontaktfederelementes federnd erfaßt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der auf die Stirnfläche eines Stützelementes auflegbare erste Teil eines jeden Kontaktfederelementes federnd ausgebildet ist.
Hierdurch wird der Kontakt zwischen dem Kontaktfederelement und der Leiterbahn auch dann gewährleistet, wenn die Platte leicht verbogen oder verzogen ist.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der zweite Teil eines jeden Kontaktfederelementes in die Öffnungen eines Stützelementes einführbare federnde Schenkel besitzt.
Bei zwei federnden Schenkeln ist hierdurch stets ein einwandfreier Katakt mit dem Anschlußdraht des Bauelementes gewährleistet, das dadurch gleichzeitig festgeklemmt wrd.
Grundsätzlich könnte der Trägerkörper massiv sein, wobei die Stützelemente durch Bohrung in dem massiven Körper gebildet würden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, daß die Stützelemente zylindrische Hülsen sind, die auf einer Bodenplatte des Trägerkörpers angebracht sind. Der Materialaufwand ist hierbei wesentlich geringer. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bodenplatte mit Befestigungselementen versehen ist, die zur Befestigung der Leiterplatte dienen und geringfügig höher sind als die Hülsen. Die Befestigungsebene für die Leiterplatte ist-dabei geringfügig höher als die Stirnflächen der als Stützelemente dienenden Hülsen, so daß Raum #ur den ggf. federnden ersten Teil des Kontaktfederelementes verbleibt.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Leiterplatte im Bereich eines jeden Loches kreisförmig verbreitert ist. Dadurch wird der Kontakt zwischen dem Kontaktfederelement und der Leiterbahn verbessert.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß auf der Leiterplatte ein Teil der #erforderlichen Bauelemente fest eingelötet ist, und daß auf der Bestückungsseite der Leiterplatte ein Schaltbild aufgedruckt ist, das die Verknüpfung der eingelöteten Bauelemente durch die Leiterbahn darstellt.
Der Schaltungsaufbau wird dabei sehr übersichtlich und die Schaltung ist aufgrund des aufgedruckten Schaltbildes zusammen mit den einzusteckenden Bauelementen ohne weiteres erkennbar.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im zusammengebauten Zustand in perspektivischer Sicht, Fig. 2 den Trägerkörper in einer aufgebrochenen Seitenansicht, Fig. 3 ein Kontaktfederelement in der Drauf sicht, Fig. 4 ein Kontaktfederelement in der Seitenansicht in Verbindung mit der Leiterplatte und einem Stützelement und Fig. 5 die Leiterbahn im Bereich eines Loches in der Leiterplatte.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Leiterplatte bezeichnet, die an einem Trägerkörper 2 befestigt ist. Zur Befestigung dienen Schrauben 3, die die Leiterplatte gegen zylinderförmige Befestigungselemente 4 (Fig. 2) drücken. Die Leiterplatte ist auf ihrer Oberseite mit einigen Bauelementen bestückt, z.B. einer integrierten Schaltung 5, einem Kondensator 6 und einem Widerstand 7. Auf der Unterseite trägt die Leiterplatte Leiterbahnen, die diese fest eingelöteten Bauelemente miteinander verbinden. An einigen Stellen sind Löcher vorgesehen, in die die Anschlußdrähte von Bauelementen eingeführt werden können, z.B. bei 8. Auf die Oberseite der Leiterplatte ist außerdem ein Schaltbild aufgedruckt, das die Verbindung der fest eingelöteten Bauelemente durch die Leiterbahnen sowie die Anschlußstellen (Löcher 8) darstellt.
Wenn in diese Anschlußstellen Bauelemente eingeführt werden, ergibt sich durch die eingeführten Bauelemente in Verbindung mit dem aufgedruckten Schaltbild die jeweilige Schaltung ohne weiteres, so daß damit leicht experimentiert werden--kann. Fig. 2 zeigt den Trägerkörper 2 in einer Seitenansicht, wobei die eine Seitenwand z.T. geschnitten ist. Der Trägerkörper 2 ist mit einer Bodenplatte 9 versehen, auf. der Befestigungselemente 4 angebracht sind sowie Stützelemente 10, von denen eines in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist. Die Befestigungselemente 4 (Fig. 2 zeigt nur eines davon) sind geringfügig hoher als die Stützelemente 10.
Der Trägerkörper ist mit einer senkrecht zur Bodenplatte 9 verlaufenden und an diese anschließenden Wandung 11 versehen, die den Trägerkörper an allen vier Seiten umschließt (vgl.
Fig. 1) und an ihrem oberen Ende in Höhe der Stirnflächen der Befestigungselemente mit einer umlaufenden nutenförmigen Vertiefung versehen, in die die Leiterplatte 1 beim Zusammenbau eingelegt wird.
In Fig. 3 ist ein Kontaktfederelement 13 in der Draufsicht dargestellt, das aus vernickeltem Messingblech von 0,2 mm Stärke besteht. Es hat einen ebenen Mittelteil, der mit einem Loch bzw. Bohrung 14 versehen ist. An den seitlichen Enden sind Laschen 15 vorgesehen, die nach oben gebogen sind. An den Seiten ist das Kontaktfederelement mit federnden Schenkeln 16 versehen (vgl. Fig. 4). Dieser Teil des Kontaktfederelementes wird in die öffnung 17 der als Stützelement dienenden hohlzylindrischen Hülse 10 eingeschoben, wobei der obere Teil mit den Laschen 15 auf der Stirnfläche des Stützelementes 10 aufliegt.
Wenn dann die Leiterplatte 1, auf der die Löcher 8 ebenso verteilt sind wie die Stützelemente 10 im Trägerkörper 2, am Trägerkörper befestigt wird, werden die Laschen 15 durch die Leiterbahn 18 heruntergedrückt und kommen daher mit dieser in engen elektrischen Kontakt. Dabei wird ein die oeffnung 14 umschließender Wulst 20 gegen die Leiterbahn 18 gedrückt, verhindert dadurch, daß die Lasche#n 15 verbogen werden - insb. beim Herausziehen des Drahtes 19. Nach dem Befestigen der Leiterplatte werden die Bauelemente ein.esteckt, wobei ihr Anschlußdraht 19- durch das Loch in der Leiterplatte 8 und die ~0Enung 14 im Kontaktfederelement 13 in Pfeilrichtung soweit nach unten eingeführt wird, bis die Schenkel 16 des Kontaktfederelementes auseinander gedrückt werden und federnd gegen den Anschlußdraht 19 drücken, wobei sich ein guter elektrischer Kontakt ergibt. Damit ist der Anschlußdraht 19 elektrisch leitend mit der Leiterbahn 18 verbunden.
Wie sich aus Fig. 5 ergibt, die eine Leiterbahn 18 in de#r Draufsicht darstellt, ist die Leiterbahn im Bereich eines Loches bzw. Anschlusses 8 kreisförmig#verbreitert. Dadurch ergibt sich ein besserer elektrischer Kontakt zwischen der kreisförmig verbreiterten Leiterbahn und dem Kontaktfederelement 13, dessen Abmessungen (in der in Fig. 3 dargestellten Ansicht) ungefähr dem Durchmesser der kreisförmigen Verbreiterung entsprechen.
Die erfindungsgemäße, in erster Linie als Lehr- und Experimentierbaukasten einsetzbare Vorrichtung, ist relativ einfach herzustellen. Die Leiterplatte wird nach einem übf lichen Ätzverfahren mit Leiterbahnen versehen. Der Trägerkörper 2 läßt sich aus Kunststoff herstellen, während ein Kontaktfederelement aus vernickeltem Messingblech ausgestanzt werden kann.
Das Kontaktfedeniement besitzt um das Loch 14 eine Wulst, die an der Leiterplatte anliegt. Sie soll verhindern, daß die Lasche 15 verbiegt, wenn der Draht 19 herausgezogen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Aufbau von elektrischen Schaltungen lurch Einstecken von elektrischen Bauelementen in Kontaktfederelemente, die in bezug auf eine mit Löchern versehene Platte fixierbar sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Platte ist als Leiterplatte (i) mit Leiterbahnen (18) auf wenigstens einer Seite ausgebildet, wobei die Löcher (8) im Bereich der Leiterbahnen angeordnet sind, b) ein Trägerkörper (2) dient zur Befestigung#der Leiterplatte (1) und weist zur seitlichen Fixierung jeweils eines Kontaktfederelementes (13) dienende Stutzelemente (10) auf, deren Anzahl und Verteilung der Anzahl und der Verteilung der Löcher (8) in der Lez»+erplatbe enispricht, wobei die Kontaktfederelemente beim Befestigen der Leiterplatte (1) am Trägerkörper gegen die Leiterbahnen (18) gedrückt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet5 daß die Stützelemente (10) mit Öffnungen (17) versehen sind, daß ihre Stirnflächen in einer Ebene in der Nähe der Befestigungsebene der Leiterplatte (i) liegen, und daß jedes Kontaktfederelement (13) einen auf die Stirnfläche eines Stützelementes auflegbaren, mit einer Bohrung (14) versehenen ersten Teil besitzt, der bei Befestigung der Leiterplatte (1) am Trägerkörper (2) gegen die Leiterbahn (ia) gedrückt wird und einen in die Öffnung (17) des Stützelementes (10) passenden zweiten Teil (16), der einen durch die Bohrung (14) eingeführten Anschlußdraht (19) federnd umschließt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Stirnfläche eines Stützelementes (10) auflegbare erste Teil (15) eines jeden Kontaktfederelementes (13) federnd ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil eines jeden Kontaktfederelementes (13) in die ÖShung (17) eines Stützelementes (10) einführbare federnde Schenkel (16) besitzt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente zylindrische Hülsen (10) sind, die auf einer Bodenplatte (9) des Trägerkörpers (.2) angebracht sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (9) mit Befestigungselementen (4) versehen ist, die zur Befestigung der Leiterplatte (1) dienen und geringfügig höher sind als die Hülsen (10).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (2) mit einer an die Bodenplatte (9) anschließenden, dazu senkrechten Wandung (11) versehen ist, die in Höhe der Stirnflächen der Befestigungselemente mit einer umlaufenden, nutenförmigen Vertiefung (4) zur Aufnahme der Leiterplatte (1) versehen ist.
8. ' Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (18) im Bereich eines jeden Loches (8) kreisförmig verbreitert sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Leiterplatte (1) ein Teil der erforderlichen Bauelemente (5, 6) fest eingelötet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bestückungsseite der Leiterplatte (1) ein Schaltbild aufgedruckt ist, das die Verknüpfung der eingelöteten Bauelemente (5, 6) durch die Leiterbahnen (18) darstellt.