DE3126340A1 - Electromechanical transducer - Google Patents
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Abstract
Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 P 7 5 h 1 OESIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our reference Berlin and Munich VPA 81 P 7 5 h 1 OE
ElektroiaachanischarJWffldlerElektroiaachanisch arJWffl dler
Dies- Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen Wandler mit @ln@m flachen piezotronischen Grundkörper, bei dem an wenigstens einer Flachseite ein Elastomer anliegt.This invention relates to an electromechanical converter with a flat piezotronic base body in which an elastomer rests on at least one flat side.
Piezoelektrische Elemente werden bekanntlich auf verschiedenen technischen Gebieten, beispielsweise in hochfrequenztechnischen und elektroakustisehen Einrichtungen, verwendet. Die Piezoelektrizität beruht auf einer elektrostatischen Aufladung, die sich beim Zusammendrücken von Einkristallen mit polaren Achsen in Richtung dieser Achsen ergibt. Sie ist Ausdruck einer Polarisation des Kristalls unter Druckeinwirkung.Piezoelectric elements are known to be used on various technical areas, for example in high-frequency technical and electroacoustic facilities, used. The piezoelectricity is based on an electrostatic charge that arises when single crystals with polar axes are pressed together in Direction of these axes results. It is an expression of a polarization of the crystal under the action of pressure.
Diesen piezoelektrischen Effekt zeigen beispielsweise Quarz, Barium-Zirkonat-Titanat PZT und gewisse Polymere, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid PVFD sowie Ferroelektrika und Pyroelektrika. Der vorzugsweise flache piezoelektrische Grundkörper ist im allgemeinen in Richtung seiner Dicke polarisiert. Die gegenüberliegenden Flachseiten sind jeweils mit einer Elektrode elektrisch leitend verbunden, Dieser Effekt ist umkehrbar. Man kann somit sowohl durch Druckeinwirkung elektrischer Signale als auch durch Anlegen einer Wechselspannung mechanische Schwingungen erzeugen.Quartz, barium-zirconate-titanate PZT and certain polymers show this piezoelectric effect, such as polyvinylidene fluoride PVFD and ferroelectrics and pyroelectrics. The preferably flat piezoelectric base body is generally polarized in the direction of its thickness. The opposite Flat sides are each electrically connected to an electrode. This effect is reversible. One can thus both by applying pressure electrical signals and by applying an alternating voltage generate mechanical vibrations.
Kin 2 Koe / 29.6.1981Kin 2 Koe / 29.6.1981
Eine bekannte Ausführungsform eines als Taster dienenden elektromechanischen Wandlers enthält als piezotronischen Grundkörper eine Folie aus Polyvinylidenfluorid, die an ihren Plachseiten in dem Oberflächenbereich, der für eine Druckbelastung vorgesehen ist, mit Elektroden versehen ist. In Richtung der Flachseiten einander gegenüberliegenden Enden des Grundkörpers sind mechanisch eingespannt. Die Druckbelastung erfolgt mit Hilfe eines Stempels mittelbar über einen Gummikörper. Auf der gegenüberliegenden Flachseite ist in einem vorbestimmten Abstand ebenfalls ein Gummikörper angeordnet. Da die Enden der Folie eingespannt sind, erfolgt die Signalbildung bei mechanischer Belastung infolge der Durchbiegung des Films in Richtung der mechanischen Belastung. Diese Überdehnung führt aber bei wechselnder Belastung zu Ermüdungserscheinungen, die eine entsprechende Signalverschiebung zur Folge haben (US-Patent 3 940 637).A known embodiment of an electromechanical transducer serving as a button contains a piezotronic transducer Base body a film made of polyvinylidene fluoride, which on its flat sides in the surface area that is intended for a pressure load, is provided with electrodes. In the direction of the flat sides each other opposite ends of the base body are mechanically clamped. The pressure load is carried out with the help of a Stamp indirectly via a rubber body. On the opposite flat side is in a predetermined Distance also arranged a rubber body. Since the ends of the film are clamped, the Signal formation in the event of mechanical stress as a result of the bending of the film in the direction of the mechanical Load. However, this overstretching leads to symptoms of fatigue when the load changes Result in signal shifting (U.S. Patent 3,940,637).
Es kann auch eine Matrix aus Piezoelementen gebildet werden, deren Grundkörper an ihren Stirnflächen jeweils durch eine gemeinsame piezoelektrische Folie abgedeckt sind. Die Signalbildung erfolgt durch Verformung der Folien infolge der mechanischen Belastung. Durch eine besondere Ausbildung der Elektroden sind die Elemente in Zeilen und Spalten geordnet (US-Patent 4 071 785).A matrix can also be formed from piezo elements are, the base body covered at their end faces by a common piezoelectric film are. The signal is generated by deformation of the foils as a result of mechanical stress. By a With a special design of the electrodes, the elements are arranged in rows and columns (US Pat. No. 4,071,785).
Eine weitere bekannte Ausführungsform eines elektromechanischen Wandlers enthält einen flachen und in Richtung seiner Flachseiten frei beweglichen piezotronischen Grundkörper, der zwischen zwei Elastomeren angeordnet ist. In einer derartigen Anordnung erfolgt bei Druckbelastung eine Signalbildung durch Dehnung des Grundkörpers in Richtung seiner Flachseiten ("Ultrasonics", Jan. 1966, Seiten 15 bis 23, Fig. 15).Another known embodiment of an electromechanical transducer includes a flat and facing its flat sides freely movable piezotronic base body, which is arranged between two elastomers is. In such an arrangement, a signal is generated when the main body is stretched when there is a pressure load in the direction of its flat sides ("Ultrasonics", Jan. 1966, pages 15 to 23, Fig. 15).
rr SS.
-ί- VPA 81 P7 5MOE-ί- VPA 81 P7 5MOE
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Anordnung mit einer mittelbaren Kraftzuführung über ein Elastomer zu verbessern, insbesondere soll die Dehnung des Grundkörpers durch Bildung von Kraftkomponenten in Richtung seiner Flachseiten erhöht und damit das elektrische Signal entsprechend verstärkt werden.The invention is based on the object of using this known arrangement with an indirect power supply to improve an elastomer, in particular the expansion of the base body by forming force components increases in the direction of its flat sides and thus amplifies the electrical signal accordingly will.
Die Erfindung besteht deshalb bei einem elektromechanisehen Wandler der eingangs genannten Art darin, daß die ~ dem Grundkörper zugewandte Oberfläche des Elastomers mit einer Ausnehmung versehen ist. Die Druckbelastung erfolgt mittelbar über das Elastomer. Das Elastomer ist ©in Stoff, der durch Einwirkung einer geringfügigen Kraft bei Raumtemperatur und höheren Temperaturen sich um mindestens das Doppelte seiner Ausgangslänge dehnen kann. Nach Aufhebung der Belastung kehrt der Stoff schnell und praktisch vollständig in die ursprüngliche Form zurück. Solehe Stoffe sind bekannt unter der Bezeichnung Weichgummi. Durch die mittelbare Krafteinwirkung über das Elastomer entstehen Kraftkomponenten in Richtung der Flachseiten des Grundkörpers, die den Grundkörper zwar in Richtung seiner Flachseiten aus-/"-* dehnen, jedoch nicht wesentlich biegen können.The invention therefore consists in a elektromechanisehen transducer of the type mentioned is that the ~ is provided the base body facing surface of the elastomer with a recess. The pressure load takes place indirectly via the elastomer. The elastomer is a material that can stretch by at least twice its original length through the application of a slight force at room temperature and higher temperatures. After the stress is removed, the fabric quickly and practically completely returns to its original shape. Sole substances are known as soft rubber. The indirect force exerted by the elastomer creates force components in the direction of the flat sides of the base body, which can expand the base body in the direction of its flat sides, but cannot bend it significantly.
2525th
Die Ausnehmung kann derart gestaltet sein, daß eine ringförmige Auflagefläche gebildet wird. Es können aber auch getrennte Auflageflächen gebildet werden, die in der Streckungsrichtung des Grundkörpers hintereinander angeordnet sind. Die Auflagefläche der starren Unterlage hat vorzugsweise sowohl einen niedrigen Haftreibungskoeffizienten als auch einen niedrigen Gleitreibungskoeffizienten. The recess can be designed in such a way that an annular bearing surface is formed. But it can also separate bearing surfaces are formed, one behind the other in the direction of extension of the base body are arranged. The support surface of the rigid base preferably has both a low coefficient of static friction as well as a low coefficient of sliding friction.
Weitere besonders vorteilhafte Ausführungsformen des elektromechanischen Wandlers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further particularly advantageous embodiments of the electromechanical converter are set out in the subclaims marked.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figuren 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel eines elektromechanischen Wandlers nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist. Die Figuren 4 und 5 zeigen jeweils verschiedene Ausführungsformen des Aufbaus eines Wandlers nach der Erfindung. In den Figuren 5 bis 8 sind verschiedene Ausführungsformen von Wandlern mit einer größeren Anzahl von Wandlerelementen dargestellt, die Jeweils eine Matrix bilden.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which FIGS. 1 to 3 show a Embodiment of an electromechanical converter according to the invention is illustrated schematically. the Figures 4 and 5 each show different embodiments of the construction of a transducer according to the invention. In Figures 5 to 8 are different embodiments of transducers with a larger number of Shown transducer elements, each forming a matrix.
In der Ausführungsform nach Figur 1 enthält ein elektromechanischer Wandler einen Grundkörper 2, der vorzugsweise aus piezoelektrischem Material, beispielsweise Blei-Zirkonat-Titanat PZT, oder auch aus einem piezoelektrischen Kunststoff hoher mechanischer Festigkeit, beispielsweise Polyvinylidenfluorid PVDF, bestehen kann. Der flache Grundkörper 2 ist an seinen Flachseiten jeweils mit einer Metallisierung versehen, die als Elektroden 4 und 6 dienen und die jeweils mit einem elektrischen Anschluß 8 bzw. 9 verbunden sind. An der Oberseite des Grundkörpers 2 ist ein Elastomer 10 derart angeordnet, daß eine Kraft P, die in der Figur durch einen Pfeil angedeutet ist, über das Elastomer auf den Grundkörper 2 einwirkt. Der piezoelektrische Effekt des Wandlers wird wesentlich bestimmt vom Elastizitätsmodul sowie der Querkontraktion und der Dicke des Elastomers 10 sowie des Grundkörpers 2. Die Dicke D des Elastomers 10 kann deshalb vorzugsweise wesentlich größer gewählt werden als die Höhe H des Grundkörpers 2. Der Grundkörper 2 liegt mit seinerIn the embodiment of Figure 1 contains an electromechanical Converter a base body 2, which is preferably made of piezoelectric material, for example Lead-zirconate-titanate PZT, or made of a piezoelectric plastic of high mechanical strength, for example polyvinylidene fluoride PVDF, may exist. The flat base body 2 is on its flat sides each provided with a metallization, which serve as electrodes 4 and 6 and each with a electrical connection 8 and 9 are connected. An elastomer 10 is of this type on the upper side of the base body 2 arranged that a force P, which is indicated in the figure by an arrow, on the elastomer acts on the base body 2. The piezoelectric effect of the transducer is essentially determined by the Modulus of elasticity and the transverse contraction and the thickness of the elastomer 10 and of the base body 2. The The thickness D of the elastomer 10 can therefore preferably be chosen to be substantially greater than the height H of the Base body 2. The base body 2 lies with its
-J- VPA 81 Ρ75Φ10Ε-J- VPA 81 Ρ75Φ10Ε
Elektrode 6 formschlüssig auf der Oberfläche einer starren Unterlage 12 auf, die vorzugsweise aus einem Material besteht, dessen glatte Oberfläche nur geringe ruhende und gleitende Reibung hat, insbesondere PoIytetrafluoräthylen (Teflon).Electrode 6 positively on the surface of a rigid base 12, which preferably consists of a Material is made, the smooth surface of which has only low static and sliding friction, in particular polytetrafluoroethylene (Teflon).
Wird ein elektrisch leitfähiges Elastomer 10 verwendet, so kann der elektrische Anschluß 8 auch an der Oberfläche des Elastomers 10 angebracht werden. In gleicher Weise kann die untere Elektrode 6 entfallen, wenn die starre Unterlage 12 aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht oder wenigstens mit einer elektrisch leitfähigen Oberflächenschicht versehen ist.If an electrically conductive elastomer 10 is used, thus the electrical connection 8 can also be attached to the surface of the elastomer 10. In the same Way, the lower electrode 6 can be omitted if the rigid base 12 is made of an electrically conductive Material consists or is at least provided with an electrically conductive surface layer.
Zur Übertragung der Kraft P ist ein Elastomer 10 vorgesehen, dessen dem Grundkörper 2 zugewandte Oberfläche mit einer Ausnehmung 16 versehen ist, die beispielsweise als Kegel oder als Kugelkalotte gestaltet sein kann, so daß nach Figur 2 eine kreisringförmige Auflagefläche 18 auf der Elektrode 4 des Grundkörpers 2 entsteht. To transmit the force P, an elastomer 10 is provided, whose surface facing the base body 2 is provided with a recess 16 which, for example can be designed as a cone or as a spherical cap, so that according to Figure 2, a circular support surface 18 arises on the electrode 4 of the base body 2.
Der durch die Ausnehmung 16 gebildete Hohlraum kann zweckmäßig mit einer Luftaustrittsöffnung 7 versehen werden. Durch diese Ausnehmung entstehen an der Auflagefläche 18 bei Belastung Kräfte, deren Komponenten in Richtung der Flachseiten des Grundkörpers 2 wesentlich erhöht sind. Es wird somit die Belastung P im wesentlichen in Dehnungskräfte für den Grundkörper 2 umgesetzt.The cavity formed by the recess 16 can expediently be provided with an air outlet opening 7 will. This recess creates forces on the bearing surface 18 under load, the components of which are shown in FIG Direction of the flat sides of the base body 2 are significantly increased. It thus becomes the load P substantially converted into elongation forces for the base body 2.
Wird beispielsweise als Grundkörper 2 eine in Richtung ihrer Flachseiten uniaxial gereckte Folie aus Polyvinylidenfluorid PVDF mit einer Dicke von beispielsweise 25 /um und einer piezoelektrischen Ladungskonstante djj - -18 pC/N gewählt, so erhält man mit einemIf, for example, a film made of polyvinylidene fluoride PVDF, uniaxially stretched in the direction of its flat sides, with a thickness of, for example, 25 μm and a piezoelectric charge constant djj −18 pC / N is selected as the base body 2, one obtains with a
" i""i"
-%- VPA 81 P 7 5 M DE -% - VPA 81 P 7 5 M DE
Polymer 10 aus Silikongummi mit einer Dicke von beispielsweise 2000 /um eine effektiv wirksame piezoelektrische Ladungskonstante von -500 pC/N. Durch die Anordnung des Elastomers an einem einzigen Oberflächenteil des Grundkörpers 2 ist somit die Ladungskonstante um wesentlich mehr als eine Größenordnung erhöht worden.Polymer 10 made of silicone rubber with a thickness of, for example, 2000 / to an effectively effective piezoelectric Charge constant of -500 pC / N. By arranging the elastomer on a single surface part of the base body 2, the charge constant has thus been increased by significantly more than an order of magnitude.
Nach Figur 3 kann ein langgestreckter Grundkörper 2 vorgesehen sein, für den ein ebenfalls in der gleichen Richtung langgestrecktes Elastomer 10 vorgesehen ist, das dann derart mit einer dachförmigen Ausnehmung versehen ist, daß die zwei getrennten Auflageflächen 19 und 20 entstehen, über die bei Belastung Kräfte P^ und P2 übertragen werden, die im wesentlichen als Dehnungskräfte in der Streckungsrichtung der Folie des Grundkörpers wirken, was für uniaxial gereckte Folien vorteilhaft ist.According to FIG. 3, an elongated base body 2 can be provided for which an elastomer 10, also elongated in the same direction, is provided, which is then provided with a roof-shaped recess in such a way that the two separate bearing surfaces 19 and 20 arise over which forces under load P ^ and P 2 are transmitted, which essentially act as stretching forces in the direction of stretching of the film of the base body, which is advantageous for uniaxially stretched films.
In einer besonders einfachen Ausführungsform eines einzelnen Tasters, nach Figur 4, der nur mit einem geringen Hub arbeitet, ist das aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Elastomer 10 als Deckel eines Gehäuses 12 gestaltet, das beispielsweise aus elektrisch nicht leitfähigem Material bestehen kann.In a particularly simple embodiment of a single button, according to Figure 4, which only with one works small stroke, is made of electrically conductive material elastomer 10 as a cover a housing 12 designed, which can for example consist of electrically non-conductive material.
Das Gehäuse 12 enthält ein weiteres Elastomer 11, das ebenfalls aus elektrisch leitfähigem Material besteht. Die Elastomere 10 und 11, zwischen denen der Grundkörper 2 eingelagert ist, dienen zugleich als Elektrode für den an seinen Flachseiten jeweils mit einer Metallisierung versehenen Grundkörper 2. Sie sind lediglich jeweils über einen Druckkontakt mit einem elektrischen Anschlußleiter 14 bzw. 15 verbunden, die jeweils mit einer nicht näher bezeichneten Anschlußklemme versehen sind. Diese Anschlußleiter 14 und 15 können in einfacher Weise als Nagel gestaltet sein, derThe housing 12 contains a further elastomer 11, which also consists of an electrically conductive material. The elastomers 10 and 11, between which the base body 2 is embedded, also serve as an electrode for the base body 2, which is provided with a metallization on each of its flat sides. They are only each connected via a pressure contact to an electrical connection conductor 14 and 15, respectively are provided with an unspecified connection terminal. These connecting conductors 14 and 15 can be designed in a simple way as a nail that
' -V- VPA 81 P754 1DE'-V- VPA 81 P754 1DE
in eine entsprechende Ausnehmung eingelegt wird und dessen Kopf den elektrischen Kontakt mit dem entsprechenden Elastomer bzw. einer der Elektroden des Grundkörpers 2 herstellt. Der innere Rand des Deckels ist mit Portsätzen versehen, die nach Art eines Schnappverschlusses in eine entsprechende Ausnehmung an der äußeren Mantelfläche des Gehäuses 12 eingreifen. Dieser Taster besteht somit lediglich aus dem Gehäuse 12 mit seinen beiden eingesetzten Anschlußleitern 14 und 15» in welches das Elastomer 11 und der Grundkörper 2 in Stapeltechnik eingesetzt werden und das mit dem Deckel 10 verschlossen wird, der zugleich zur Übertragung der Kraft P auf den Grundkörper 2 dient.is inserted into a corresponding recess and its head makes electrical contact with the corresponding Elastomer or one of the electrodes of the base body 2 produces. The inner edge of the lid is provided with port sets, which are like a snap lock in a corresponding recess on the engage the outer circumferential surface of the housing 12. This button thus only consists of the housing 12 with its two inserted connecting conductors 14 and 15 »in which the elastomer 11 and the base body 2 in Stacking technology are used and which is closed with the cover 10, which is also used for transmission the force P on the base body 2 is used.
In der Ausführungsform eines einzelnen Tastenelementes nach Figur 5 ist ein Elastomer 21, das vorzugsweise an seinen beiden Stirnflächen mit einer Ausnehmung versehen ist und das aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, zwischen zwei flachen Grundkörpern und 23 angeordnet, die auf ihrer vom Elastomer 21 abgewandten Flachseite jeweils mit einer Elektrode 24 bzw. 25 versehen sind. Diese Elektroden können auch aus leitfähigem Polytetrafluoräthylen bestehen. Die Baueinheit ist in einem Gehäuse 28 angeordnet, dessen Deckel 30 in Richtung der Tiefe des Gehäuses 28 beweglich gelagert ist und zugleich als Druckplatte für das Wandlerelement dient. Es überträgt den Druck P auf das Elastomer 21.. Die Elektroden 24 und 25 sind jeweils mit einem elektrischen Anschlußleiter 29 bzw. 31 versehen, die elektrisch isoliert aus dem Gehäuse 28 herausgeführt sind. Zur elektrischen Isolation zwischen dem Anschlußleiter 29 und dem elektrisch leitenden Elastomer 21 kann noch eine Zx^ischenlage 27 aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen sein. Da die beiden piezotronischen Grundkörper 22 und 23 durch das elek-In the embodiment of a single key element according to Figure 5 is an elastomer 21, which is preferably on its two end faces is provided with a recess and that from an electrically conductive Material consists, arranged between two flat base bodies and 23, which on their facing away from the elastomer 21 Flat side are each provided with an electrode 24 and 25, respectively. These electrodes can also be made from conductive polytetrafluoroethylene. The structural unit is arranged in a housing 28, the cover 30 of which is movable in the direction of the depth of the housing 28 is stored and at the same time serves as a pressure plate for the transducer element. It transfers the pressure P to the Elastomer 21 .. The electrodes 24 and 25 are each provided with an electrical connection conductor 29 and 31, respectively. which are led out of the housing 28 in an electrically insulated manner. For electrical isolation between the Connection conductor 29 and the electrically conductive elastomer 21 can also have a Zx ^ ischenlage 27 made of electrically insulating material may be provided. Since the two piezotronic base bodies 22 and 23 are
-&- VPA 81 P7 5 41 DE- & - VPA 81 P7 5 41 DE
trisch leitende Elastomer 21 verbunden sind, erhält man eine entsprechende Vergrößerung des Ausgangssignals an den Anschlußleitern 29 und 31.trically conductive elastomer 21 are connected, a corresponding increase in the output signal is obtained the connecting conductors 29 and 31.
In der Ausführungsform nach Figur 6 und Figur 7 bildet eine Vielzahl von Elastomeren 32, die Jeweils in einer Bohrung einer Abdeckplatte 33 angeordnet sind, zusammen mit einem zugehörigen Teil des Grundkörpers 2 Jeweils ein Wandlerelement. Diese Wandlerelemente sind in Zeilen nebeneinander und Spalten hintereinander als Matrix geordnet. Der Grundkörper 2 liegt formschlüssig und vorzugsweise gleitend auf der glatten Oberfläche der Unterlage 12 auf. Wird eines der Wandlerelemente 32 mechanisch belastet, so wird im Grundkörper 2 ein elektrisches Signal erzeugt, das an einer in der Figur nicht dargestellten Elektrode abgenommen werden kann.In the embodiment according to Figure 6 and Figure 7 forms a plurality of elastomers 32, which are each arranged in a bore of a cover plate 33, together with an associated part of the base body 2, one transducer element in each case. These transducer elements are in rows arranged side by side and columns one behind the other as a matrix. The base body 2 is form-fitting and preferably sliding on the smooth surface of the base 12. If one of the transducer elements 32 mechanically loaded, an electrical signal is generated in the base body 2, which is transmitted to one in the figure electrode, not shown, can be removed.
In der Ausführungsform nach Figur 8 wird aus einer größeren Anzahl von nicht elektrisch leitenden Elastomeren 32 ebenfalls eine Matrix gebildet. Oberhalb und unterhalb der Elastomeren 32 ist Jeweils ein Grundkörper 2 bzw, 3 angeordnet. Der untere Grundkörper 2 ist mit elektrisch leitenden Oberflächenschichten 34 bzw. versehen, die als Elektroden dienen. In gleicher Weise ist der obere Grundkörper 3 mit elektrisch leitenden Oberflächenschichten 36 bzw. 37 versehen. Die äußeren Oberflächenschichten 35 und 36 sind in einer besonderen Ausführungsform vorzugsweise mit einer Masseleitung verbunden. Sie dienen in dieser Form als Abschirmelektroden und vermindern die Gefahr elektrischer Einstreuungen. Zur Druckübertragung sind Taster 38 vorgesehen, deren untere Stirnflächen eine glatte Auflagefläche bilden und zu diesem Zweck mit einer besonderen Auflage 39 versehen sein können. Die Taster 38 werden in einem in derIn the embodiment according to FIG. 8, there is a larger number of non-electrically conductive elastomers 32 also formed a matrix. Above and below each of the elastomers 32 there is a base body 2 or 3 arranged. The lower base body 2 is provided with electrically conductive surface layers 34 or provided that serve as electrodes. In the same way, the upper base body 3 is electrically conductive Surface layers 36 and 37 provided. The outer surface layers 35 and 36 are particular Embodiment preferably connected to a ground line. In this form they serve as shielding electrodes and reduce the risk of electrical interference. For pressure transmission buttons 38 are provided, their The lower end faces form a smooth support surface and are provided with a special support 39 for this purpose could be. The buttons 38 are in one in the
-^- VPA-Mi P754 VPE- ^ - VPA-Mi P754 VPE
Figur nicht näher bezeichneten Rahmen gehalten.Figure unspecified frame held.
Die als Elektroden dienenden Oberflächenschichten 34 und 37 sind nach Figur 9 Jeweils als Streifenelektroden ausgebildet, von denen die einen, beispielsweise die Elektroden 3A-, als Zeilen und die Elektroden 37 als Spalten geordnet sind. In dieser Form kann jeweils ein an den Kreuzungspunkten der Matrix entstehendes Signal ausgelesen werden.The surface layers 34 serving as electrodes and 37, according to FIG. 9, are each designed as strip electrodes, one of which, for example the Electrodes 3A-, as rows and the electrodes 37 as Columns are ordered. In this form, a signal generated at the intersection points of the matrix can be read out.
In der Ausführungsform nach Figur 10 sind ebenfalls zwei Grundkörper 2 und 3 in der Form einer Folie mit ihren Flächenelektroden 34 und 35 bzw. 36 und 37 vorgesehen. Außer den zwischen diesen Grundkörpern 2 und 3In the embodiment according to FIG. 10, there are also two base bodies 2 and 3 in the form of a film their surface electrodes 34 and 35 or 36 and 37 are provided. Except for those between these basic bodies 2 and 3
1C; angeordneten elektrisch nichtleitenden Elastomeren 42 sind oberhalb des Grundkörpers 3 weitere Elastomere 43 und unterhalb des Grundkörpers 2 nochmals Elastomere 44 vorgesehen, die mit ihren unteren Stirnflächen auf der glatten Oberfläche der Unterlage 12 ruhen. Die Elastomere 43 können durch Taster 38 mit vorzugsweise glatter Unterseite beaufschlagt werden. Die untere Elektrode 35 des Grundkörpers 2 und die obere Elektrode 36 des Grundkörpers 3 können auch in dieser Ausführungsform vorzugsweise auf gemeinsamem Potential, insbesondere NuIlpotential, liegen. An den beiden anderen Elektroden 34 und 37 können die Ausgangssignale der Anordnung ausgelesen werden. Die auf Nullpotential liegenden Flächenelektroden 35 und 36 bilden eine Abschirmung für die aus den Elastomeren 42 mit den zugehörigen Teilen der Grundkörper 2 und 3 gebildeten Wandlerelemente.1 C ; arranged electrically nonconductive elastomers 42 are provided above the base 3 further elastomers 43 and below the base 2 again elastomers 44, which rest with their lower end faces on the smooth surface of the base 12. The elastomers 43 can be acted upon by buttons 38, preferably with a smooth underside. The lower electrode 35 of the base body 2 and the upper electrode 36 of the base body 3 can also preferably be at the same potential, in particular zero potential, in this embodiment. The output signals of the arrangement can be read out at the two other electrodes 34 and 37. The flat electrodes 35 and 36, which are at zero potential, form a shield for the transducer elements formed from the elastomers 42 with the associated parts of the base bodies 2 and 3.
Durch die Auswahl der geometrischen Abmessungen der piezotronischen Grundkörper 2 und 3 sowie 22 und 23 und der vorzugsweise elektrisch leitfähigen Elastomere 10 bzw. 11 sowie 21 und durch geeigneteBy selecting the geometric dimensions of the piezotronic base bodies 2 and 3 as well as 22 and 23 and the preferably electrically conductive elastomers 10 or 11 and 21 and by suitable ones
-y>--y> - VPA 81 P75 4 1DEVPA 81 P75 4 1DE
Wahl der Härte des Elastomers erhält man eine Optimierung der gewünschten Eigenschaften des elektromechanischen Wandlers. Zur Herstellung einer Tastatur können die Wandler elemente der Figuren 4 und 3> mit den vorzugsweise als Anschlußstifte ausgebildeten Anschlußleitern 13 und 14 direkt auf eine Leiterplatte aufgesteckt und angelötet werden.Choosing the hardness of the elastomer gives an optimization of the desired properties of the electromechanical Converter. To produce a keyboard, the transducer elements of Figures 4 and 3> with the connecting conductors, which are preferably designed as connecting pins 13 and 14 are plugged directly onto a circuit board and soldered on.
11 Patentansprüche
10 Figuren11 claims
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Family Applications (1)
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