DE3228059A1 - Elektrische sonde - Google Patents

Description

Patentanwälte DipiT.-Jng*. li.fJ^JEicKMinjSi, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska „

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Elektrische Sonde

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine elektrische Sonde.

Für manche Arten von Schaltkreisen ist es wünschenswert mehrere Signale gleichzeitig auf einer Anzeigevorrichtung anzusehen oder zu prüfen. Dies trifft besonders in dem Fall logischer Signale zu, weil es oft die Zeitbeziehung zwischen verschiedenen Signalen ist, die eine bedeutungsvolle Information liefert. Es ist eine übliche Praxis geworden, ein Mehrkanal-Anzeigegerät, beispielsweise ein Oszilloskop oder einen Logikanalysator mit einer Sondenbausteingruppe zu versehen, an welche eine Anzahl oder Vielzahl von Prüfsonden angebracht werden können. Für diesen Zweck typischer-

weise benutzte Sonden sind im Vergleich mit konventionellen elektrischen Prüfsonden für generelle Zwecke in der Größe wesentliche reduziert; sie sind jedoch im Vergleich mit den miniaturisierten Schaltkreisen, mit denen sie verbunden sind, noch sehr groß. Solche Sonden des Standes der Technik verwenden auch konventionelle Sondenspitzeneinrichtungen, beispielsweise federbelastete Haken oder Pinzetten, die in der Größe verhältnismäßig reduziert sind. Diese konventionellen Sondenspitzen sind bei hochdichten Schaltkreisgegebenheiten, wie es bei integrierten Schaltkreisen mit zweireihigem Steckgehäuse (dual-inline-package,DIP) der Fall ist, schwer anzuschließen und zu lösen, weil benachbarte Drähte oder Leitungen durch die Sondenspitze zur gleichen Zeit berührt werden können, wenn der, interessierende Draht • berührt wird, wodurch ein Kurzschluß entstehen kann, der seinerseits einen katastrophalen Ausfall einer oder mehrerer teurer Schaltkreiskomponenten zur Folge haben kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Miniatursonde geschaffen, die ein Paar drehbarer, länglicher Elektrodenspitzen zum Greifen eines Drahtes oder einer Leitungskomponente aufweist. Die Elektrodenspitzen sind im Abstand voneinander angeordnet und jede ist im wesentlichen im rechten Winkel zur Längsachse des Sondenkörpers angeordnet. In der offenen Stellung sind beide Elektrodenspitzen oder Spitzenelektroden im wesentlichen parallel zueinander. Zur Einstellung der geschlossenen Stellung, in welcher sie den Draht erwischen und greifen, werden sie um 90° aufeinander zu gedreht. Der Greifvorgang wird teilweise durch ein elastisches Element oder einen Stoßdämpfer bewirkt, der an der Sondenspitze zwischen dem Sondenkörper und den Elektrodenspitzen angeordnet ist. Der Draht oder die Leitungskomponente wird tatsächlich in den Stoßdämpfer gedrückt, bevor die

Elektrodenspitzen in die geschlossene Position gedreht werden. Der kombinierte Effekt des Stoßdämpfers und der sich drehenden Elektrodenspitzen liegt darin, daß unbeabsichtigte Kurzschlüsse während des Anschließens oder Lösens der Sonde an bzw. von einem Draht oder einer Leitungskomponente sowie während der Zeit, an welcher die Sonde tatsächlich angeschlossen ist, verhindert werden.

In einer Ausführungsform weist ein Mechanismus zum Drehen der Elektrodenspitzen geneigte Nockenflächen auf einem gleitenden Ring auf, die in Nockenarme eingreifen, welche in den Längsachsen der Elektrodenspitzen ausgebildet sind und bewirken, daß die Nocken- arme sich nach innen aufeinander zu bewegen, wenn der Ring longitudinal in Richtung zur Sondenspitze bewegt wird. Wenn der Ring zurückbewegt wird, drehen sich die Nockenarme nach außen voneinander fort.

In einer anderen Ausführungsform weist ein einstückiger Kunststoffsondenkörper einen stationären Abschnitt und einen Hebelabschnitt auf, die durch ein integrales Gelenk voneinander getrennt sind. Die beiden Elektroden erstrecken sich longitudinal durch den stationären Abschnitt und enden in dem Hebelabschnitt. In jeder Elektrode ist nahe bei dem Gelenk ein geringer Winkel ausgebildet und der resultierende Hebelarm in Jeder Elektrode ist in einen zugeordneten Schlitz in dem Hebel eingepaßt oder -gefügt. Wenn der Hebel von der zentralen Längsachse der Sonde fortbewegt wird, werden die Hebelarme mit fortbewegt, wodurch sich die Spitzen nach innen aufeinander zu bewegen. Der Sondenkörper kann aus leichtem Kunststoff konstruiert sein und weniger als 1,27 cm (1/2 inch) lang sein, wodurch eine extrem leichte Miniatursonde zum Greifen von Drähten oder Leitungskomponenten geschaffen ist.

-6-Vorteile in der Erfindung sind u.a. folgende:

Es ist eine elektrische Miniaturprüfsonde geschaffen, die ein Paar drehbarer Spitzenelektroden oder Elektrodenspitzen zum Greifen eines Drahtes oder einer -zusammengesetzten Leitung aufweist.

Es ist eine Sonde geschaffen, die an einen Schaltkreis angeschlossen oder von ihm gelöst werden kann, ohne daß "benachbarte Leiter berührt und dadurch Kurzschlüsse verursacht werden.

Es ist eine elektrische Miniaturprüfsonde geschaffen, die auf einfache Weise anschließbar und lösbar ist.

Es ist eine neue Prüfsonde geschaffen, die eine greifende Spitze aufweist.

Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen beim Lesen der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Figuren hervor. Es zeigen

Figur 1 und Figur 2 isometrische Ansichten einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Miniatursonde,

welche die geöffnete bzw. die geschlossene Stellung zeigen;

Figur 3 eine Ansicht der Sonde nach Figur 1 und 2 mit weggebrochenen Teilen;

Figur 4 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, elektrischen Miniatursonde ; und

Figur 5 und Figur 6 Seitenansichten der Sonde nach Figur 4,

welche die geöffnete bzw. geschlossene Stellung zeigen.

Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zum Greifen eines Drahtes oder einer zusammengesetzten Leitung oder Leitungskomponente konstruiert ist. Ein Paar länglicher, drehbarer Spitzen- oder Tasterspitzenelektroden 10 und 12, von denen jede ein freies und ein verschwenkbares Ende aufweist, erstrecken sich an den verschwenkbaren Enden im Abstand voneinander von einem isolierenden Körper 14 und sind in einem im wesentlichen rechten Winkel zur Längsachse des Körpers angeordnet. Der Körper 14 kann aus irgendeinem geeigneten nichtleitenden Material konstruiert sein, beispielsweise aus Kunststoff. Zwei längliche Hohlkörper 16 und 18 sind parallel zueinander und zur Längsachse des Tast- oder Sondenkörpers 14 angeordnet und longitudinale leitende Teile oder Abschnitte 20 und 22 der Tastelektroden sind in den Hohlkörpern angeordnet. In den longitudinalen Achsen der longitudinalen Abschnitte 20 und 22 sind Nockenarme 24 bzw. 26 ausgebildet und diese ragen aus Öffnungen 28 bzw. 30 in dem Körper 14 hervor. Die Öffnungen 28 und 30 sollten so klein wie möglich gehalten sein und die Nockenarme 24 und 26 können mit isolierendem Material bedeckt sein, um die Möglichkeit einer Stoßverletzung zu reduzieren. Auch können die Ränder der Kanten der Öffnungen 28 und 30 Druck- oder Stoßflächen zur Verhinderung einer longitudinalen Bewegung der Tasterelektrodenabschnitte 20 und 22 bilden.

Über den Körper 14 ist teleskopartig ein gleitendes Steuerelement oder ein gleitender Steuerring 32 gepaßt, der zwei schlitzförmige Öffnungen 34 und 36 aufweist, die an ihrem vorderen Ende einander gegenüberliegen und an ihrer Rückseite spiralig aufeinander zulaufen. Die Nockenarme 24 und 26 sind in die schlitzartigen oder geschlitzten Öffnungen 34 und 36 eingepaßt, so daß

der Ring 32 einen Betätigungsmechanismus für simultane Drehung der Tastelektroden 10 und 12 um einen 90°-Bogen bildet und dadurch die offene und geschlossene Position der Sonde bewirkt. Wenn der Ring 32 sich in einer in Figur 1 dargestellten zurückgezogenen Position befindet, sind die Nockenarme 24 und 26 an den vorderen Enden der schlitzartigen Öffnungen 34 und 36 und die Tastelektroden 10 und 12 sind parallel zueinander. Wenn der Ring 32 nach vorne geglitten ist, greifen die Nockenarme 24 und 26 in die geneigten oder schrägen Nockenflächen der Ränder der schlitzartigen Öffnungen 34 und 36 ein und drehen sich nach innen aufeinander zu, wenn der Ring 32 longitudinal in Richtung der Sondenspitze bewegt wird, wodurch bewirkt wird, daß die Tastelektroden 10 und 12 sich simultan um 90° in die in Figur 2 gezeigte Abgriffoder Greifposition drehen.

Zwischen dem Körper 14 und den Abtastelektroden 10 und 12 ist zum teilweisen Bewirken der Greiftätigkeit ein elastisches Element oder Stoßdämpfer 40 angeordnet. Wenn die Tastelektroden in der in Figur 2 gezeigten geschlossenen Position sind, wird der gegriffene Draht oder das gegriffene Element in das elastische Element gedrückt, wodurch es deformiert wird. Das elastische Element 40, das aus einem weichen, elastischen Material, beispielsweise aus weichem Kunststoff oder Elastomer, gebildet ist, ist jedoch nicht permanent deformierbar und springt in seine ursprüngliche Form zurück, wenn die Sondenspitzen oder -taster geöffnet werden.

Die Konstruktionseinzelheiten können der Figur 3 entnommen werden, die Ansichten des Rings 32 und Körpers 14 mit weggebrochenen Teilen zeigt. Die ganze Tastelektrodeneinheit, welche die Tastelektroden 10 und 12, die longitudinalen, leitenden Abschnitte 20 und 22 und die

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Nockenarme 24 und 26 umfaßt, kann aus einem einzigen Stück Draht gebildet sein, um ein einfaches und billiges Pabrikationsverfahren zu erleichtern. Ein elektrischer Kontakt kann dann mit dem zentralen Leiter 44, wie dargestellt, aus einem Kabel 46 gefertigt werden.

Eine zweite Ausführungsform der Abgriffsonde ist in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellt. Die Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf die Sonde, während die Figuren 5 und 6 Seitenansichten einer geschlossenen bzw. geöffneten Position zeigen. Ein isolierender Sondenkörper 50, der einen stationären Abschnitt 52 und einen durch ein integrales Gelenk 56 getrennten Hebel 54 aufweist, ist als eine einzige Einheit aus einem nichtleitenden Material, beispielsweise Kunststoff, konstruiert. Ein flaches leitendes Element 58 ist an eine Zwinge oder Anschlußhülse 60 angebracht und in den stationären Abschnitt 52 des Sondenkörpers eingesetzt. In die Zwinge 60 ist ein isolierter Draht 62 eingesetzt und durch irgendein herkömmliches Verfahren angebracht oder damit verbunden, beispielsweise durch Löten oder Klemmen oder Sicken. Der Hebel 54 kann so ausgebildet sein, daß er auf die Zwinge 60 aufschnappt, um so zu bewirken, daß die Sonde in der geschlossenen Position arretiert wird.

Zwei drehbare Elektroden 64 und 66, die durch Verbiegen von Draht zur Erzeugung von Tastelektroden 63 und 70, longitudinalen Abschnitten 72 und 74 und Hebelabschnitten 76 und 78 gebildet sind, sind in stationären KÖrperabschnitten 52, wobei in die Hebelabschnitte 76 und 78 Schlitze 80 und 82 in dem Hebel 54 eingreifen. Die Elektroden 64 und 66 stehen in elektrischem Kontakt mit der flachen leitenden Platte 58. Ein elastischer Stoßdämpfer 84 ist zwischen dem stationären Abschnitt 52 des Sondenkörpers 50 und den Tastelektroden 68 und 70 angeordnet, um wie vorstehend diskutiert, eine Greif-

- 10-tätigkeit zu erleichtern.

Die Tastelektroden dB und 70 werden in eine offene Position gedreht, wenn gemäß Figur 6 der Hebel 5-von der longitudinalen Achse des Sondenkörpers fortbewegt ντίτά. Zwei Vorsprünge 86 und 88 bilden einen Anschlag'für die offene Position in dein Punkt, in dem die beiden Tastelektroden 68 und 70 parallel sind. Eine Rückbewegung des Hebels 54 bezüglich der lonigtudinalen Achse des Sondenkörpers bewirkt, daß die Tastelektroden 68 und 70 sich um 90 aufeinander zu drehen, um dadurch eine geschlossene Position der Sonde zu erzeugen, wie sie in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist. Die Spitze einer schlitzartigen oder geschlitzten öffnung 90 in dem Hebel 54 kann leicht enger sein als die Zwinge 60, wodurch eine Schnappverriegelung des Hebels in der geschlossenen Position der Sonde bewirkt wird.

4 Patentansprüche
6 Figuren

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Leerseite

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Claims (4)

Patentanwälte Di„pl.-;1ng.:H; Weic^ann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. RA-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LisKA D/20 8000 MÜNCHEN 86 2?. «Jliü POSTFACH 860 820 TELEFON (089) 9S 03 52 ± TELEX522621 * W- ,Jj- TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN Tektronix, Inc. 4900 S.W. Griffith Drive, P.O. Box 500, Beaverton, Oregon 97077, Ver. St. A. Elektrische Sonde Patentansprüche

1. Elektrische Sonde, gekennzeichnet, durch

einen eine Längsachse aufweisenden Isolierkörper (14); ein Paar von dem Körper (14) hervorstehender, drehbarer Spitzen- oder Greifelektroden (10, 12), die an einem drehbaren Ende voneinander beanstandet und im wesentlichen rechtwinkelig zur Längsachse des Körpers (14) angeordnet sind; und durch

eine Einrichtung (24, 26, 32) zum simultanen Drehen der Spitzen (10, 12), wobei die Spitzen (10, 12) in der geöffneten Stellung der Sonde im wesentlichen parallel sind und in der geschlossenen Stellung der Sonde um einen im wesentlichen 90°-Bogen zueinander gedreht sind.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Körper (14) und den Spitzenelektroden (10, 12) ein elastisches Element (40) angeordnet ist.

3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (24, 26, 32) zum Drehen der Spitzenelektroden (10, 12) in der Längsachse der Spitzenelektroden ausgebildete Nockenarme (24, 26) und einen gleitenden Ring (36) aufweist, der operativ mit dem Körper (14) verbunden ist und in die Nockenarme (24, 26) eingreifende Nockenflächen aufweist.

4. Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verdrehen der Spitzenelektroden Hebelarme aufweist, die so ausgebildet sind, daß sie bezüglich der Längsachse der Spitzenelektroden unter einem Winkel angeordnet sind, und daß ein Hebel operativ mit dem Körper verbunden ist und Schlitze zum Eingriff in die Hebelarme aufweist.