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Reschreibung:
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drucksignalgeber. Solche
Signalgeber können dort eingesetzt werden, wo ein Druckzustand oder eine zeitliche
oder räumliche Druckänderung festgestellt werden soll, beispielsweise der Luftdruck,
der Flüssigkeitsdruck in einer Rohrleitung oder die Füllstandshöhe in einem F1Ussigkeitsbehälter.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen unter niedrigem Kosteneinsatz
und mit einfachen Mitteln herstellbaren Drucksignalgeber zur Verfügung zu stellen,
der bei insbesondere kleiner Baugröße unterschiedliche Druckzustände signalisieren
kann und der universell einsetzbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist zunächst erfindungsgemäß gekennzeichnet
durch einen Aufbau nach Art einer Folientastatur mit Substraten wie flexiblen Polyesterfolien,
deren zueinanderweisende Innenflächen mit Tastenkontaktflächen und ggf. Leiterbahnen
aus Leitsilber, Graphit, einer Mischung dieser Stoffe od.dgl. im Siebdruckverfahren
bedruckt sind, wobei die einander gegenüberliegenden, jeweils ein Tastenfeld bildenden
Tastenkontaktflächen mittels eines - insbesondere ebenfalls im Siebdruck aufgetragenen
- Spacers auf Abstand gehalten sind und daß die Tastenkontaktflächen der einzelnen
Tastenfelder von unterschiedlich dicken Spacern bzw. Spacerabschnitten auf unterschiedlichen
Abständen gehalten sind.
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Ein derartiger Drucksignalgeber besitzt den Vorteil eines sehr dünnen
Aufbaus in der Größenordnung eines oder wenigen Millimetern Dicke. Er kann flexibel,
streifenförmig oder vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet werden und eignet sich
daher auch zum Einbau in Apparaten, Geräten und Maschinen, wenn die Einbauverhältnisse
sehr beengt sind. Der erfindungsgemäße Drucksignalgeber läßt sich auf einfache Weise,
im günstigsten Fall ausschließlich im Wege des Siebdrucks herstellen. Je nach Anzahl
der vorhandenen Tastenfelder lassen sich verschiedene Druckzustände anzeigen. Dabei
werden mit zunehmendem Druck zunächst diejenigen Tastenfelder betätigt, deren Tastenkontaktflächen
den geringsten Ruhe-Abstand voneinander aufweisen und zuletzt dasjenige Tastenfeld
mit dem größten diesbezüglichen Abstand.
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Der erfindungsgemäß gekennzeichnete Drucksignalgeber zeigt die Änderung
der auf ihn einwirkenden Druckverhältnisse stufen- bzw. bereichsweise an. In Abwandlung
dieses ersten Prinzips ist zur Lösung der gleichen hufJabe auch ein stufenlos wirkender
Drucksignalgeber realisierbar.
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Die diesbezügliche Lösung der Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen
Aufbau nach Art einer Folientastatur mit Substraten wie flexiblen Polyesterfolien,
deren zueinanderweisende Innenflächen mit Tastenkontaktflächen und ggf. Leiterbahnen
aus Leitsilber, Graphit, einer Mischung dieser Stoffe od.dgl. im Siebdruckverfahren
bedruckt sind, wobei die einander gegenüberliegenden Tastenkontaktflächen mittels
eines insbesondere ebenfalls im Siebdruck aufgetragenen Spacers auf Abstand gehalten
sind und der Spacer entlang sich längserstreckender,
insbesondere
streifenförmiger Tastenkontaktflächen mit kontinuierlich zunehmender Dicke ausgebildet
ist und die Stromleitungen an die am weitesten voneinander beabstandeten Enden der
Tastenkontaktflächen angeschlossen sind.
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Im Unterschied zur ersten Lösung weist dieser Signalgeber sich vorzugsweise
längserstreckende, etwa streifenförmige Tastenkontaktflächen auf, die bei steigendem
Druck einander kontinuierlich angenähert werden. Während beim eingangs beschriebenen
Stufen-Drucksignalgeber mit zunehmendem Druck ein Pstenkoiitakt nach dem ;ntieren
und damit ein entsprechender ',tromkreis geschlossen werden, bleibt bei der zweiten
Variante ab einem bestirnmten Druck der Stromkreis geschlossen, doch ändert sich
die Größe des Widerstandes der zwischen die zuführende und wegfLihrende Stromleitung
in den Stromlauf je nach örtlicher Einwirkung des Drucks eingeschalteten Abschnitte
der Tastenkontaktflächen. Und zwar ist der Widerstand um so geringer, je größer
der auf den Drucksignalgeber einwirkende Druck ist.
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Beide Drucksignalgeber lassen sich auf einer starren, festen Unterlage
anordnen, z.B. ankleben und gestatten es auf diese Weise, den gegen die Unterlage
wirkenden Druck bzw. eine Druckveränderung anzuzeigen. Beispielsweise läßt sich
ein solcher Drucksignalgeber lotrecht an die Innenwand eines Flüssigkeitstanks ankleben,
womit in bestimmten definierten Schritten oder kontinuierlich die jeweilige Füllstandshöhe
angezeigt werden kann. In einer Rohrleitung kann mit einem streifenförmigen Drucksignalgeber
beider Bauarten in einem Rohrquerschnitt der jeweilig herrschende Druck angezeigt
werden,
indem man z.B. den Streifen manschettenartig an die Rohrinnenwand klebt. In Rohrleitungen
lassen sich auch zumindest in gewissen Bereichen die Strömungsgeschwindigkeiten
von Fluiden anzeigen, indem man von der das Fluidum führenden Rohrleitung eine abschnittsweise
dazu parallele Rohrleitung abzweigt und diese mit einem Drucksignalgeber absperrt,
der dann die Differenz der auf seine beiden Seiten einwirkenden unterschiedlichen
DrUcke anzeigt.
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Dies alles sind nur Beispiele, die erkennen lassen, wie vielfältig
sich der Stufen-Drucksignalgeber und der kontinuierliche Drucksignalgeber in der
Praxis verwenden lassen.
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Weitere, zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand mehrerer, in
den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt
durch einen z.B. streifenförmigen Stufen-Drucksignalgeber, Fig. 2 einen Schnitt
in Richtung der Schnittlinie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch einen
besonders kleinbauenden Drucksignalgeber in kreisförmiger Bauweise, Fig. 4 einen
Schnitt gemäß Schnittlinie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 einen Längsschnitt
durch einen stufenlosen Drucksignalgeber und Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht
gemäß Ansichtspfeil VI in Fig. 5.
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Der Drucksignalgeber 10 nach Fig. 1 besitzt einen schichtartigen
Aufbau und besteht zunächst aus einem ersten Substrat 11, z.B. einer flexiblen Kunststoff-Folie,
insbesondere einer Polyester-, ggf. auch Polycarbonatfolie. Auf die Innenfläche
lla des Substrats 11 sind Tastenkontaktflächen 12, 13, 14 und 15 aus Leitsilber,
Graphit, einer Mischung dieser Stoffe od.dgl. mittels Siebdruck aufgedruckt. Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel kann man sich vorstellen, daß diese Tastenkontaktflächen
12 bis 15 im wesentlichen punktförmig ausgebildet und nicht an Leiterbahnen angeschlossen
zu sein brauchen.
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Jede Tastenkontaktfläche ist von einem Spacer 16, 17, 18 und 19 umgeben.
Die Spacer 16 bis 19 bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Siebdruckaufträgen, z.l3.
aus einem unter UV-Licht aushärtenden Lack. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzen
die Spacer unterschiedliche Dicken, und zwar nimmt die Dicke vom Spacer 16 zum Spacer
19 hin in insbesondere gleichmäßigen Stufen ab. Auf den gemeinsamen Außenflächen
aller Spacer ist eine Klebstoffschicht 20 aufgebracht, z.B. eine siebgedruckte Heißsiegelklebschicht.
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Der weitere Schichtenaufbau des - fertigen - Drucksignalgebers nach
Fig. 1 ist schichtweise umgekehrt. Der Klebstoffschicht 20 schließt sich die Klebstoffschicht
20' an; dieser folgen die Spacer 16' bis 19' und die Substratfolie 11'
mit
den Tastenkontaktaufdrucken 12', 12" usw.. Dementsprechend sind beim Ausführungsbeispiel
jeder auf die Substrat folie 11 aufgedruckten Tastenkontaktfläche 12 bis 15 zwei
Gegen-Tastenkontaktflächen 12', 12" bis 15', 15" zugeordnet. Wird von den vier dargestellten
Tastenfeldern 21, 22, 23 und 24 beispielsweise das Tastenfeld 23 betätigt, so überbrückt
der Tastenkontakt 14 die beiden Teil-Tastenkontakte 14' und 14", so daß sich der
zunächst getrennte Stromkreis schließen läßt.
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Fig. 2 macht dies deutlich. Die jeweils linken Teil-Tastenkontakte
12', 13', 14' und 15' können an eine gemeinsame Leiterbahn 25 angeschlossen sein,
während die jeweils anderen Teil-Kontaktflächen 12", 13", 14" und 15" an eigene
Leiterbahnen 26, 27, 28 und 29 angeschlossen sind und alle Leiter 25 bis 29 an einer
Anschlußfahne F als verlängertem Anschlußstreifen der Substratfolie 11' münden.
Hieran kann beispielsweise ein Steckklemmverbinder angeschlossen werden.
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Wird nun z.B. das Tastenfeld 23 betätigt, überbrückt die Tastenkontaktfläche
14 die Gegen-Te i 1-Tastenkontaktf1'jchen 14' und 14", so daß der strom über ci
je F inst)( se-le i.terbahn 25 zur Leiterbahn 28 fließen kann.
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Die Funktion des Drucksignalgebers nach den Fig. 1 und 2 versteht
somit wie folgt: Wirkt auf den ggf. durch eine starre Unterlage fixierten Drucksignalgeber
nur ein geringer Druck, geschieht nichts.
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Steigt der Druck an, tritt das Tastenfeld 15 in Funktion und schaltet
beispielsweise über die Leiterbahn 29 an einem Display z.B. eine Leuchtdiode, die
diesen Druckzustand signalisiert.
Steigt der Druck weiter an, wird
zusätzlich der dem Tastenfeld 23 zugeordnete Tastschalter betätigt und die Leitungen
25, 28 kurzgeschlossen. Es kann dann eine weitere Leuchtdiode den erhöhten Druckzustand
anzeigen. Bei einem Maximaldruck, für den der keinesfalls auf vier Tastenkontakte
beschränkte Drucksignalgeber ausgelegt ist, sind schließlich alle Schalter gleichzeitig
betätigt. Durch die unterschiedlich dicken Spacer 16 bis 19 werden nämlich zwischen
den einzelnen einander zugehörigen Tastenkontaktflächen die Abstände stufenweise
verändert, wobei das Tastenfeld mit dem größten Tastenkontaktflächenabstand - hier
das Tastenfeld 21 - für den Leitungskurzschluß den größten Druck benötigt.
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Die Zeichnung nach Fig. 1 stellt den Gegenstand der Erfindung - wie
im übrigen auch die anderen Zeichnungen -nur rein qualitativ und äußerst schematisch
dar. In Wirklichlichkeit besitzt ein Drucksignalgeber nach Fig. 1 eine maximale
Dicke von etwn eillelll oder wenigen Millimetern. Die in Fig. 1 dargestellten Stufen
in den Substratfolien 11 und 11' sowie in den Spacern 16 bis 19 bzw. 16' bis 19'
treten in dieser Form in der Praxis nicht auf. Es handelt sich vielmehr um fließende
Übergänge, die am fertigen Erzeugnis gerade eben noch zu ertasten sind.
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Die siebdrucktechnische Herstellung des Drucksignalgebers nach Fig.
1 erfolgt zweckmäßig und vorzugsweise dadurch, daß auf eine einzige Substratfolie,
aus der später nach Abschluß aller Druckvorgänge die beiden Folienteile 11 und 11'
entstehen, zunächst sämtliche Tastenkontaktflächen 12 bis 15, 12' bis 15' und 12"
bis 15" sowie die benötigten Leiterbahnen in
einem Arbeitsgang
aufgedruckt werden. Sodann erfolgt in einem oder mehreren Arbeitsgängen der Auftrag
des Spacers bis zur Schichtdicke des Spacerabschnitts 19, jedoch über alle Tastenfelder
hinweg. Im nachfolgenden Druckvorgang wird der Tastenkontakt 15, zu dem die Tastenkontaktfiächen
15, 15' und 15" wie auch der Spacerauftrag 19, 19' gehören, nicht mehr überdruckt.
Ein weiterer, die übrigen Spacer verdickender Aufdruck erfolgt im Bereich der Tastenfelder
21, 22 und 23, bis der Spacerabschnitt 18 im Bereich des Tastenkontaktes 23 die
gewünschte Stärke erhalten hat. Im weiteren Druckverlauf wird dann noch in den Bereichen
der Tastenkontakte 21 und 22 und letzlich nur noch im Tastenkontaktbereich 21 der
Spacerlack aufgedruckt. Die abschließend mit Klebstoff zu bedruckende gemeinsame
Außenfläche aller Spacer bzw. Spacerabschnitte ist leicht stufenförmig. Nach diesem
Druckvorgang wird die ursprünglich einteilige Substratfolie in die in Fig. 1 im
wesentlichen dargestellte Lage umgeklappt, und die beiden Hälften deckungsgleich
aufeinandergepreßt und dauerhaft miteinander verbunden, insbesondere hermetisch
abgedichtet.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Stufen-Drucksignalgeber 30 prinzipiell
gleichen Aufbaus und gleicher Herstellmöglichkeit. Seine Formgebung ist jedoch nicht
streifenförmig, sondern im wesentlichen scheibenförmig rund. Der Drucksignalgeber
30 nach den Fig. 3 und 4 besitzt den gleichen Schichtenaufbau wie derjenige nach
den Fig. 1 und 2. Das dargestellte Ausführungsbeispiel verfügt über sieben unterschiedlich
abgestufte Tastenfelder 31 bis 37, wobei angenommen werden soll, daß die Schaltabstände
der einzelnen Taster in der Reihenfolge der Bezifferung stufenweise vom Taster 31
zum Taster 37 zunehmen
sollen. Die Spacerabschnitte 38 bis 44
werden wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 auf die Substratfolie
45/45' aufgedruckt. Zunächst also erfolgt nach dem Silberaufdruck ein vollflächiger
Spacerlackaufdruck über alle Segmente hinweg. Dann wird das Segment 38 ausgespart,
und über den Rest der Kreisfläche eine weitere Spacerschicht aufgetragen. ei der
nachfolgenden Bedruckung mit Spacermaterial spart man nun die Segmente 38 und 39
aus und so fort. Der letzte Spaceraufdruck erfolgt im Bereich 44 des Zentrums.
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Obwohl in den ig. 3 und 4 auf die Darstellung von Leiterbahnen verzichtet
wurde, ist das Funktionsprinzip dieses Drucksignalgebers verständlich. Bei gerade
noch signalisierbarem Druck spricht zuerst der Tastenkontakt 31, bei zunehmendem
Druck zusätzlich der Tastenkontakt 32 usw. an, während vom maximal erfaßbaren Druck
alle sieben Tastenkontakte betätigt werden.
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Abweichend von den beiden bisher als exemplarisch geschilderten Stufen-Drucksignalgebern
arbeitet der in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestellte dritte Drucksignalgeber
proportional bzw. analog. Auch er besteht aus zwei, aus einer einheitlichen Substratfolie
gefertigten Polyesterfolien 51 und 51'. Auf die Innenseite 51a bzw. 51'a sind zwei,
beim fertigen Drucksignalgeber in Überdeckung gebrachte, Leitsilberbahnen 52, 52'
aufgedruckt, an die Anschlüsse 53, 53' angebracht sind. Die Leiterbahnen 52, 52'
sind schmal und streifenförmig ausgebildet.
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Die beiden Hälften des Drucksignalgebers werden von keilförmigen
Spacern 54, 54' im wesentlichen rahmenförmig
umgeben, was insbesondere
Fig. 6 deutlich veranschaulicht, die ein Schaubild auf eine Hälfte des Schalters
darstellt.
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Insbesondere aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß bei geringem Druck die
beiden einander zugeordneten, als Tastenkontaktflächen dienenden Leiterbahnen 52
und 52' sich mit ihren Innenflächen kontaktieren können. Dies geschieht bei relativ
niedrigem Druck natürlich zunächst in der Nähe des mit 55 bezeichneten Endes des
Drucksignalgebers und bei zunehmendem Druck an dem mit 56 bezeichneten Ende. An
derjenigen Stelle, bis zu der infolge der Druckeinwirkung die Leiterbahnen 52 und
52' in Berührungskontakt miteinander gebracht werden, werden die Stromleitungen
53 und 53' überbrückt. Der zwischen diesen befindliche, vom Strom durchflossene
Leiterbahnabschnitt ist mithin umso länger, je geringer der Druck ist. Dementsprechend
ist bei geringerem Druck der zwischen 53 und 53' zu messende Widerstand relativ
groß und nimmt bei zunehrnender Druckeinwirkung in Folge Verkürzung der vom Strom
durchflossenen Abschnitte der Leiterbahnen 52 und 52' ab. Durch eine elektronische
Schaltung, die die Größe des jeweiligen Widerstandes und/oder die Widerstandsänderung
feststellt, läßt sich also eine proportionale bzw. analoge Druckwertermittlung erreichen.
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Der rahmenförmige, keilförmig ansteigende Spacer 54 kann beispielsweise
aus einem Kunststoffteil bestehen. Die Erfindung strebt jedoch an, den gesamten
Drucksignalgeber im Wege des Siebdruckverfahrens zu erzeugen. Auch hierbei ist ein
keilförmiger Spacer möglich, wenn man das Sieb für den Spaceraufdruck so präpariert,
daß mit einem etwa entsprechend dem Keilwinkel des Spacers schrägverlaufenden Auflage
für das
Rakel die Kopierschicht aufgetragen wird. Zu deren Dicke
ist die Schichtdicke des späteren Siebdruckauftrags proportional, weil dort, wo
die Kopierschicht relativ stark ist, mehr Farbe auf den Druckuntergrund aufgebracht
werden kann als in den Zonen, in denen die Kopierschicht dünner ist.
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