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Die Erfindung betrifft ein Bauelement für die Verbindung
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von Leitungsadern, insbesondere als Folientastatur ausgebildeter Impulsgeber,
wobei die Leitungsadern wechselseitig auf Deckfolien aufgebracht und über eine Distanzfolie,
die unter Freihaltung der jeweiligen Tastfläche beide Deckfolien im Abstand zueinander
hält, getrennt sind.
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Die elektronischen Steuerungen haben aufgrund kleinerer Bauarten
die sogenannte elektromechanische Schaltung verdrängt. Es werden immer mehr Schaltung-
und Kontrollfunktionen verlangt, die nur noch elektronisch im wirtschaftlichen Rahmen
zu lösen sind, da die Ausmaße von Schaltschränken bei der elektromechanischen Lösung
ungeheuere und unwirtschaftliche Dimensionen annehmen würden. Auch möchte man von
der Steuerspannung 220 V fortkommen und die Steuerungen auf Niederspannung mit 6
bis 24 V betreiben.
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Kleinere Bauelemente erfordern kleinerere Schaltschränke und können
somit innerhalb von Maschinen, Geräten und Flugzeugen raumsparend untergebracht
werden. In diesem Zusammenhang sind sogenannte Sensorschal ter entwickelt worden,
die allerdings sehr temperaturabhängig sind und nur eine beschränkte Lebensdauer
haben. Neben der Temperaturempfindlichkeit können auch Vibrationen und andere Umwelteinflüsse
zu Fehlschaltungen führen. Dort, wo Staub, Feuchtigkeit und korordierende Gase erwartet
werden, werden heute meist sogenannte Schutzrohrkontakte oder auch Reed-Kontakte
eingesetzt. Hierbei handelt es sich um Kontakte zur Verbindung von Leitungsadern,
die in luftdicht abgeschlossenen Röhrchen in einer Schutzgasatmosphäre untergebracht
sind. Die Kontaktfedern sind aus ferromagnetischem Material und lassen sich daher
wie Elektromagneten bewegen, wenn sie von einem entsprechenden Magnetfeld umschlossen
sind. Dieses Magnetfeld wird in einer Relaisspule erzeugt, die den Kontakt schließt.
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Derartige Systeme werden als Quasi-elektronische-Relais bezeichnet.
Nachteilig bei diesen Schutzrohrkontakten ist
die Empfindlichkeit
gegen Stoß und Beschädigung sowie der verhältnismäßig hohe Preis, der insbesondere
aus den aufwendigen Herstellungsverfahren herrührt. Derartige Nachteile weisen sogenannte
Folientastaturen nicht auf, bei denen die Leitungsadern wechselseitig auf Deckfolien
aufgebracht sind und über eine Distanzfolie im Abstand zueinander gehalten werden.
Die Distanzfolie ist im Bereich der Tastflächen nicht vorhanden, so daß bei entsprechendem
Druck beide Leitungsadern zur Erzeugung des Impulses verbunden werden können. Nachteilig
dabei ist das fehlende Gegensignal, daß der Impuls auch wirklich zustandegekommen
ist. Hier ist mit verschiedenen Hilfsmitteln wie Druckblasen versucht worden, einen
erhöhten Druckwiderstand zu erzeugen, ohne daß dadurch das "Schaltgefühl" erreicht
wird. Nachteilig bei derartigen Folientastaturen ist außerdem, daß damit nur ein
kurzer Impuls ausgelöst, nicht aber eine dauernde Schaltstellung gewährleistet werden
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsthaltende, weitgehend
selbst-reagierende Folientastatur zu schaffen, die insbesondere als Kontakt dienen
und auch bei ungünstigen Umwelteinflüssen betrieben werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Deckfolien
im Bereich der Tastflächen magnetisch anregbare und/oder reagierende Körper zugeordnet
sind.
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so Durch ein aufgebautes Bauelement ist es möglich, mit einem genau
definierbaren bzw. vorgebbaren Druck den gewünschten Impuls durch Verbinden der
beiden Deckfolien bzw.
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der dort aufgebrachten Leitungsadern zu erreichen. Der so ausgelöste
Impuls bleibt auch so lange erhalten, wie die Verbindung zwischen den beiden Körpern
nicht gezielt aufgehoben wird. Es handelt sich somit um eine selbsthaltende Folientastatur,
wobei durch entsprechende Vorgabe der von
den Körpern ausgehenden
Verbindungskräfte auch eine annähernd selbstreagierende Folientastatur oder entsprechende
Einzelkontakte erreicht werden können. Die Deckfolien können mit Leitungsadern versehen
werden, die im Siebdruck o.ä. Verfahren aufgebracht sind, also verhältnismäßig preiswert
herzustellen sind. Die erfindungsgemäßen Bauelemente sind beispielsweise für die
Telefontastatur, für Schreibmaschinen, für Haushaltsgeräte, IC-gesteuerte Werkzeugmaschinen,
Schalter mit verschiedenen Sicherheitsstufen, für die Unterhaltungselektronikgeräte
sowie für die Computertechnik und die Kraftfahrzeugindustrie vorteilhaft einsetzbar.
Schaltfehler durch nicht zustandegekommene Schaltung sind ausgeschlossen und wie
erläutert sind Dauerkontakte ohne weiteres möglich, ohne daß dazu weitere Maßnahmen
erforderlicn wären.
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Nach einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Körper
auf die Deckfolie aufgebracht sind. Dies hat den Vorteil, daß die Körper dann gleichzeitig
als Tastfläche dienen, besondere Markierungen für derartige Flächen also entfallen.
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Nach einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, daß die Körper in
die Deckfolien integriert sind. Eine derartige Anordnung der Körper hat den Vorteil,
daß sie eine Baueinheit mit der gesamten Folientastatur darstellen, also nicht aus
Versehen oder bewußt entfernt oder geändert werden können.
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Außerdem ist die Herstellung in einem Arbeitsgang möglich, so daß
die Herstellungskosten weiter reduziert werden.
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In der Herstellung einfach und in der Wirksamkeit optimal sind solche
Bauelemente, bei denen die Körper als Permanentmagnet ausgebildet sind, die ungleichpolig
zueinander gedreht angeordnet sind. Derartige Permanentmagneten selbst sind gegen
äußere Beeinflussung unempfindlich und von daher in ihrer Wirksamkeit auch über
längere Standzeiten
unverändert. Von daher eignen sie sich insbesondere
für alle solche Tastaturen, bei denen gleiche Impulse ausgestrahlt oder für längere
Zeiträume Verbindungen hergestellt werden sollen.
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Aufgrund der dünnwandigen Deck- und Distanzfolien reicht es in der
Regel, wenn einer der Körper als Permanentmagnet und der andere als Eisenplatte
ausgebildet ist. Dabei ist es im Prinzip gleichwirkend, ob der Permanentmagnet der
oberen oder der unteren Deckfolie zugeordnet ist, da immer bei entsprechend ausgeübtem
Druck der wirksame Kontakt hergestellt wird.
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Eine zweckmäßige weitere Ausbildung sieht vor, daß in die untere
Deckfolie eine durchgehende Eisenplatte integriert ist und der oberen Deckfolie
Permanentmagnete zugeordnet oder zuzuordnen sind. Eine solche Ausbildung ist insbesondere
dort von Vorteil, wo zur Unterstützung der Folientastatur sowieso ein Deckbrett
bzw. eine Deckplatte notwendig ist. Ist diese aus entsprechendem Material hergestellt,
das mit den Permanentmagneten zusammenarbeitet, so kann wie beschrieben von einer
derartigen Unterstützungskonstruktion die Mehrfachfunktion erfüllt werden.
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Wird der Kontakt wie bisher beschrieben durch Schließen hergestellt,
so werden die Permanentmagneten ungleichpolig gegeneinanderstehend angeordnet. Nach
einer weiteren Ausbildung ist es aber auch möglich, den Kontakt öffnend darzustellen,
und zwar indem erfindungsgemäß die Körper Permanentmagnete sind, die gleichpolig
gegeneinanderstehend angeordnet sind. Hierbei wird also der Kontakt durch die Permanentmagneten
aufrechterhalten und durch entsprechendes Gegeneinanderbewegen der beiden Permanentmagneten
aufgehoben. Das Aufheben des Kontaktes erfolgt so lange, wie entsprechender Druck
auf die Tastfläche und damit auf die beiden Magnete
ausgeübt wird.
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Die Kontakte werden fernsteuerbar, wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen,
einer oder beide Körper als Elektromagnet ausgebildet sind. Die Schaltung kann damit
elektrisch ausgelöst werden, so daß am Schalter bzw. am Bauelement selbst Druck
o.ä. nicht ausgeübt werden muß.
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Um die Abmessungen der Fol ientastatur weiter zu reduzieren, ist
es von Vorteil, die auf den Deckfolien aufgebrachten Leitungsadern mit Lack abzudecken.
Dann kann auf die Distanzfolie ganz verzichtet und damit die Dicke der gesamten
Tastatur wesentlich verringert werden. Über den Lack wird die notwendige Isolierung
bewirkt, wobei bei Dauerkontakten eine Lackschicht von lo p ausreichend ist.
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Die Herstellungskosten und andererseits auch die Genauigkeit der
gesamten Folientastatur wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß die Leitungsadern
aufgedruckt und von Silberlack, Carbonlack oder leitender Paste gebildet sind. Damit
wird die Reproduzierbarkeit derartiger Folientastaturen wesentlich erhöht und zugleich
deren genaue und gleichmäßige Anordnung gesichert. Die Wirksamkeit wird ersichtlich
erhöht.
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Die den sel bsthal tenden Kontakt ergebenden Körper müssen nicht
unbedingt den beiden Deckfolien zugeordnet sein. Vielmehr ist nach einer Ausbildung
der Erfindung vorgesehen, daß einer der Körper einem beweglichen Kontaktgeber, vorzugsweise
einer Schachfigur zugeordnet ist. Beim Aufsetzen der Schachfigur auf die Tastfläche
wird somit der Kontakt hergestellt und so lange aufrechterhalten, wie die Figur
dort plaziert ist. Wird sie auf eine andere Tastfläche gesetzt, so erlischt der
bestehende Kontakt und ein neuer wird hergestellt. Damit eignet sich ein derartiges
Bauelement hervorragend
für elektronische Schachspiele, Computer
u.ä. Einrichtungen.
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Die Verarbeitung der einzelnen Bestandteile der Folientastatur wird
dadurch erleichtert, daß die Deckfolien und die Distanzfolie aus dem gleichen Kunststoff,
vorzugsweise aus PVC, Polycarbonat o.ä. Stoff hergestellt sind. Sie reagieren damit
alle gleichmäßig auf beispielsweise Temperaturbeanspruchungen bzw. auf sie verbindende
Kleber oder sonstige chemische Bestandteile. Auch nach längeren Standzeiten werden
daher derartige Bauelemente immer noch ihre volle Funktion erbringen oder aber bei
entsprechender Überbeanspruchung durch Ausfall aller Teile gleichzeitig unwirksam
werden.
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Ein evtl. notwendiger Federmechanismus, der beispielsweise beim Lösen
des einmal hergestellten Kontaktes wirksam wird, ist dadurch zu erreichen, daß die
obere Deckfolie und/oder der zugeordnete Körper gebogen ausgebildet sind.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Schaltelement
bzw. ein Bauelement geschaffen ist, das mit einem genau definierbaren Druck den
jeweiligen Kontakt schließt oder ggf. auch öffnet, mit gedruckten Schaltungen arbeitet
und unempfindlich gegen Druck, Temperatur, Feuchtigkeit und chemische Einflüsse
ist, gut transportiert werden kann und weil mechanisch praktisch kaum zerstörbar
auch unter hohen Beanspruchungen einwandfrei arbeitend ist.
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Die aus Kunststoff bestehende Folie kann mit den notwendigen Leitungsadern
preisgünstig versehen und dann weiterverarbeitet werden, indem die notwendigen Körper
bzw. Permanentmagneten entweder in den Kunststoff integriert oder auf diesen aufgebracht
werden. Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Folientastatur, weil sie selbsthaltend
ist, was bisher für derartige Kontakte überhaupt nicht möglich war Auch ar sie weitgehend
selbstreagierend ausgebildet werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden 3eschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte
Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
sind. Es zeigen: Fig. 1 ein Bauelement im Schnitt, Fig. 2 mehrere zusammengefügte
Bauelemente in Draufsicht, Fig. 3 der in Fig. 1 gezeigte Schnitt in einem vergrößerten
Ausschnitt, Fig. 4 die Draufsicht auf ein elektronisches Schachbrett und Fig. 5
ein Bauelement gemäß Fig. 1, jedoch ohne Distanzfolie.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Bauelement 1 handelt es sich beispielsweise
um den Teil einer Folientastatur, bestehend aus der Deckfolie 3, der Distanzfolie
4 und der Deckfolie 5. Die Distanzfolie 4 sorgt dafür, daß die beiden Deckfolien
3, 5 im Abstand zueinander angeordnet sind, so daß dort wirksam ein Kontakt hergestellt
werden kann, wo die Distanzfolie weggelassen ist. Dieser Bereich ist durch eine
Tastfläche 6 gekennzeichnet, die im dargestellten Beispiel zusätzlich durch den
Körper 9 bzw. lo verdeutlicht wird. Bei diesen Körpern 9, lo handelt es sich im
dargestellten Beispiel um einen Permanentmagneten 11 und eine Eisenplatte 12. Durch
Ausüben eines bestimmten Druckes auf den Permanentmagneten 11 wird dieser so weit
in Richtung Eisenplatte 12 geschoben, daß die magnetischen Kräfte wirksam werden.
Dadurch berühren sich Deckfolie 3 und Deckfolie 5 und die diesen zugeordneten Leitungsadern
14, 15.
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Zur Verdeutlichung ist bei Fig.3 der Bereich der Tastfläche 6 vergrößert
dargestellt, ohne daß hier auf die Körper
9,lo bzw. den Permanentmagneten
11 und die Eisenplatte 12 eingegangen ist. Auf die Deckfolien 3, 5 sind Leitungsadern
14, 15 aufgebracht, die, wie ersichtlich ist, durch entsprechendes Verbiegen der
Deckfolien 3, 5 im Bereich der Tastfläche 6 aneinanderstoßen, so daß der Kontakt
geschlossen ist. Fig. 2 zeigt die Zuordnung mehrerer derartiger Tastflächen 6, 7,
8 bzw. Bauelemente 1 mit Körpern 9, 9', 9''.
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Die einzelnen Kontakte sind über die Leitungsadern 14, 15, die hier
vereinfacht wiedergegeben sind, verbunden, so daß gewisse Kontakte hintereinander
ausgeführt bzw. parallel zueinander vorgenommen werden können.
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Fig. 4 zeigt ein Schachbrett 19 mit seinen schwarzen und seinen weißen
Feldern. Die schwarzen Felder sind hier durch Kreuze gezeichnet, wobei sowohl die
weißen wie auch die schwarzen Felder als Kontaktflächen 20, 21, 22 bzw.
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24, 25, 26 ausgebildet sind. Dazu sind sie alle auf der Unterseite,
die hier wiedergegeben ist, mit Körpern lo, lo' wo'', lo' 1 bzw. Eisenplatten 12
ausgerüstet. Der zweite Körper 9 ist den Schachfiguren 23 zugeordnet bzw. auf deren
Unterseite befestigt, so daß der gewünschte Kontakt durch Aufsetzen der Schachfigur
23 auf das jeweilige Feld bzw.
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die Kontaktfläche 20, 21, 22, 24, 25, 26 hergestellt wird.
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Fig. 5 schließlich zeigt eine Ausführungsform, bei der statt der
Distanzfolie hier ein Lack 17 zur Isolierung der Leitungsadern 14, 15 verwendet
ist. Außerdem zeigt Fig.
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5 die Möglichkeit, den Permanentmagneten 11 bzw. die Eisenplatte 12
entweder auf der Deckfolie 3, 5 anszuordnen oder in sie zu integrieren.