DE3420627C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Signalgeber nach Art einer Folientastatur gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2.

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 Flüssigkeitsbehälter.

Bei einem elektrischen Signalgeber der eingangs genannten Art beruht die unterschiedliche Signalgabe bei unterschiedlichen Drücken darauf, daß die Elastizität des flexiblen Substrates im Bereich der einzelnen Kontaktfederpaare dadurch unterschiedlich ist, daß das Substrat in diesen Bereichen durch aufgeklebte Verstärkungsplatten verstärkt ist. Ein solcher Signalgeber ist in mehrfacher Hinsicht nachteilig. Für verschiedene Anwendungsfälle sind die auf der Außenseite der flexiblen Substrate erhaben angeordneten Verstärkungsplatten im Vergleich zu einem Signalgeber mit glatter Außenfläche störend. Die Herstellung und Auswahl verschiedener Stärken der Verstärkungsplatten für unterschiedliche Ansprechempfindlichkeiten ist aufwendig. Eine sehr präzise Einstellung über die aufzuklebenden Verstärkungsplatten unterschiedlicher Stärke ist kaum möglich (DE-OS 33 23 470).

Bei einem anderen Drucksignalgeber, der nicht nach Art einer Folientastatur, sondern in der herkömmlichen Art einer Druckmeßdose aufgebaut ist, trägt eine auf den Druck ansprechende Membran eine Kontaktplatte, der mehrere in einem Träger angeordnete Kontaktschrauben zugeordnet sind. Die Kontaktschrauben ragen mehr oder weniger weit aus dem Träger heraus, so daß sich zwischen deren stirnseitigen Kontaktflächen und der Kontaktscheibe unterschiedliche Abstände ergeben. Wegen der unterschiedlichen Abstände werden bei Beaufschlagung der Membran mit Druck in Abhängigkeit von der Höhe des Druckes mehr oder weniger Kontaktschrauben kontaktiert (DE-GM 70 00 043).

Während die bekannten Durchmesser den Druck nur stufenweise erfassen können, sind auch Druckmesser mit stufenloser Druckerfassung bekannt. Bei einem solchen bekannten Druckmesser ist ein gebogenes, mit Druckmittel füllbares Rohr vorgesehen, das sich in Abhängigkeit von dem herrschenden Druck mehr oder weniger stark streckt. In Abhängigkeit von dem Streckgrad wird ein mehr oder weniger langes Stück eines Meßwiderstandes einer Meßeinrichtung elektrisch überbrückt (DE-PS 4 09 295).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auf unterschiedliche Drücke einstellbaren Drucksignalgeber zu schaffen, der im Aufbau und in der Herstellung einfach ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.

Bei der ersten Lösungsalternative spricht der Drucksignalgeber stufenweise an, während er bei der zweiten Alternative stufenlos anspricht. Bei beiden Alternativen ist die Herstellung deshalb einfach, weil allein durch den Einsatz unterschiedlich dicker Distanzstücke auch Spacer genannt, die unterschiedliche Ansprechempfindlichkeit erhalten wird. Die Oberflächen der Substrate bleiben glatt, und es werden auch keine unterschiedlich dicken Auflagen für die Kontaktflächen benötigt.

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 seinen beiden Seiten einwirkenden unterschiedlichen Drücke anzeigt. In den Zeichnungen zeigt

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 Druck­ signalgeber und

Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht gemäß Ansichtspfeil VI in Fig. 5.

Der Drucksignalgeber 10 nach Fig. 1 besitzt einen schicht­ artigen Aufbau und besteht zunächst aus einem ersten Substrat 11, z. B. einer flexiblen Kunststoff-Folie, insbesondere einer Polyester-, ggf. auch Polycarbonatfolie. Auf die Innenfläche 11 a 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 Tasten­ kontaktflächen 12 bis 15 eine kleine Flächenausdehnung haben und nicht an Leiterbahnen angeschlossen zu sein brauchen. Jede Tastenkontaktfläche ist von einem Spacer 16, 17, 18 und 19 umgeben. Die Spacer 16 bis 19 bestehen vorzugsweise eben­ falls aus Siebdruckaufträgen, z. b. 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 sieb­ gedruckte Heißsiegeklebschicht.

Der weitere Schichtenaufbau des - fertigen - Drucksi­ gnalgebers nach Fig. 1 ist schichtweise umgekehrt. Der Kleb­ stoffschicht 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 Substratfolie 11 aufgedruckten Tastenkontaktfläche 12 bis 15 zwei Gegen-Tasten­ kontaktflächen 12′, 12′′ bis 15′, 15′′ zugeordnet. Wird von den vier dargestellten Tastenfeldern 21, 22, 23 und 24 beispiels­ weise das Tastenfeld 23 betätigt, so überbrückt der Tasten­ kontakt 14 die beiden Teil-Tastenkontakte 14′ und 14′′, so daß sich der zunächst getrennte Stromkreis schließen läßt.

Fig. 2 macht dies deutlich. Die jeweils linken Teil- Tastenkontakte 12′, 13′, 14′ und 15′ können an eine gemein­ same Leiterbahn 25 angeschlosen 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.

Wird nun z. B. das Tastenfeld 23 betätigt, überbrückt die Tastenkontaktfläche 14 die Gegen-Teil-Tastenkontaktflä­ chen 14′ und 14′′, so daß der Strom über die Einspeise-Leiter­ bahn 25 zur Leiterbahn 28 fließen kann.

Die Funktion des Drucksignalgebers nach den Fig. 1 und 2 versteht sich somit wie folgt:

Wirkt auf den ggf. durch eine starre Unterlage fixierten Drucksignalgeber nur ein geringer Druck, geschieht nichts. 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 signali­ siert. 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 stufen­ weise verändert, wobei das Tastenfeld mit dem größten Tasten­ kontaktflächenabstand - hier das Tastenfeld 21 - für den Leitungskurzschluß den größten Druck benötigt.

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 Wirklich­ keit besitzt ein Drucksignalgeber nach Fig. 1 eine maxi­ male Dicke von etwa einem 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.

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′ ent­ stehen, zunächst sämtliche Tastenkontaktflächen 12 bis 15, 12′ bis 15′ und 12′′ bis 15′′ sowie die benötigten Leiterbahnen in einen Arbeitsgang aufgedruckt werden. Sodann erfolgt in einem oder mehreren Arbeitsgängen der Auftrag des Spacers bis zur Schichtdicke des Spacerabschnitts 19, jedoch über alle Tasten­ felder hinweg. Im nachfolgenden Druckvorgang wird der Tasten­ kontakt 15, zu dem die Tastenkontaktflächen 15, 15′ und 15′′ wie auch der Spacerauftrag 19, 19′ gehören, nicht mehr über­ druckt. 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 letztlich 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 ur­ sprünglich einteilige Substratfolie in die in Fig. 1 im wesent­ lichen dargestellte Lage umgeklappt, und die beiden Hälften deckungsgleich aufeinandergepreßt und dauerhaft miteinander verbunden, insbesondere hermetisch abgedichtet.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Stufen-Drucksignalgeber 30 prinzipiell gleichen Aufbaus und gleicher Herstellmöglich­ keit. Seine Formgebung ist jedoch nicht streifenförmig, son­ dern 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 Aus­ führungsbeispiel verfügt über sieben unterschiedlich abge­ stufte 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 zu­ nehmen. sollen. Die Spacerabschnitte 38 bis 44 werden wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 auf die Substrat­ folie 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 auf­ getragen. Bei 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.

Obwohl in den Fig. 3 und 4 auf die Darstellung von Leiter­ bahnen verzichtet wurde, ist das Funktionsprinzip dieses Drucksignalgebers verständlich. Bei gerade noch signalisier­ barem Druck spricht zuerst der Tastenkontakt 31, bei zuneh­ mendem Druck zusätzlich der Tastenkontakt 32 usw. an, während vom maximal erfaßbaren Druck alle sieben Tastenkontakte be­ tätigt werden.

Abweichend von den beiden bisher als exemplarisch geschil­ derten Stufen-Drucksignalgebern arbeitet der in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestellte dritte Drucksignalgeber propor­ tional bzw. analog. Auch er besteht aus zwei, aus einer ein­ heitlichen Substratfolie gefertigten Polyesterfolien 51 und 51′. Auf die Innenseite 51 a 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.

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.

Insbesondere aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß bei geringem Druck die beiden einander zugeordneten, als Tastenkontakt­ flächen 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 zunehmender Druckein­ wirkung in Folge Verkürzung der vom Strom durchflossenen Abschnitte der Leiterbahnen 52 und 52′ ab. Durch eine elek­ tronische Schaltung, die die Größe des jeweiligen Widerstandes und/oder die Widerstandsänderung feststellt, läßt sich also eine proportionale bzw. analoge Druckwertermittlung erreichen.

Der rahmenförmige, keilförmig ansteigender 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 Spacer­ aufdruck so präpariert, daß mit einer etwa entsprechend dem Keilwinkel des Spacers schrägverlaufenden Auflage für das Rakel die Kopierschicht aufgetragen wird. Zu deren Dicke ist die Schichtdicke des späteren Siebdruckauftrages 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.

Claims (3)

1. Elektrischer Signalgeber nach Art einer Folientastatur für Drücke, bestehend aus zwei auf ihren einander zugekehrten Innenflächen Kontakte tragenden und im Bereich der Kontakte durch Distanzstücke auf Abstand gehaltenen flexiblen Substraten, die zur Kontaktierung der einander gegenüberliegenden Kontakte einen unterschiedlichen Druck erfordern, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von einander gegeüberliegenden Kontakten vorgesehen sind (12, 12′, 12′′, 13, 13′, 13′′, 14, 14′, 14′′, 15, 15′, 15′′) und den einzelnen Paaren jeweils unterschiedlich dicke Distanzstücke (16, 16′, 17, 17′, 18, 18′, 19, 19′, 43, 43′, 44, 44′, 38, 38′) zugeordnet sind.

2. Elektrischer Signalgeber nach Art einer Folientastatur für Drücke, bestehend aus zwei auf ihren einander zugekehrten Innenflächen Kontakte tragenden und im Bereich der Kontaktfeder durch Distanzstücke auf Abstand gehaltenen flexiblen Substraten, die zur Kontaktierung der einander gegenüberliegenden Kontakte einen unterschiedlichen Druck erfordern, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Paar von einander gegenüberliegenden Kontakten (52, 52′) in Form von widerstandsbehafteten Leiterbahnen die sich längs der Leiterbahnen erstreckenden Distanzstücke (54, 54′) eine kontinuierlich zunehmende Dicke haben.

3. Elektrischer Signalgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke (16, 16′, 17, 17′, 18, 18′, 19, 19′, 43, 43′, 44, 44′, 38, 38′, 54, 54′) im Siebdruck aufgetragen sind.