DE4328824A1 - Membran-Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter für elektrische Potentiale welcher durch mechanische (Bild 3) oder magnetische (Bild 4) Kräfte betätigt wird und einen oder mehrere Kontakte an gleicher oder an verschiedenen Stellen einer nach Beendigung des Schaltereignisses in ihre Ruhelage zurückfedernden Schalt-Membran zu gleicher oder verschiedener Zeit öffnet bzw. schließt.

Schalter, die diese Eigenschaften in sich vereinen, sind nicht bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen mechanischen Mitteln eine Vielzahl von Schaltmöglichkeiten, die in ihrer räumlichen Anordnung verschiedene - geometrische Formen wie kreisförmig (Bild 1), rechteckig (Bild 2), kurvenförmig annehmen können, zu realisieren.

Auf einem Systemträger (2, 3, 11, 12, 18, 19, 21, 22) befinden sich elektrisch leitende Bahnen (6, 8, 10, 14, 15, 16, 24, 27). Über diesen Leiterbahnen befindet sich die Kontakt-Membran (1, 4, 5, 7, 9, 13, 17), welche auf dem Systemträger in einem, den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Abstand (20, 23, 25, 26) zu den Leiterbahnen, fixiert ist (Bild 1, 2). Der Abstand darf jedoch nicht so groß sein, daß ein Schaltereignis zu einer dauernden Verformung der Kontakt-Membran führt.

Die Kontakt-Membran kann an ein elektrisches Potential angeschlossen sein oder nur Potentiale benachbarter Leiterbahnen des Systemträgers kurzschließen.

Über die gleiche Kontakt-Membran können verschiedene Kontakte zu gleicher Zeit geschlossen/geöffnet werden, soweit sie nur ausreichend weit voneinander getrennt sind um sich über die Federeigenschaften der Membran nicht gegenseitig zu stören.

Der Systemträger kann so ausgebildet sein, daß er die Kontakt-Membran von ihren beiden Seiten umschließt und so an der Ober- und Unterseite der Membran Leiterbahnen trägt (Bild 5). Diese Membran-Schalterkonfiguration kann somit von zwei Seiten bedient werden.

Die geometrische Anordnung der zu schaltenden Leiterbahn-Abschnitte eröffnet viele verschiedene funktionelle Möglichkeiten:

Eine kreisförmige Anordnung in Verbindung mit einer magnetischen Auslösung des Membran-Schalters ermöglicht z. B. eine Drehzahl- oder Winkelmessung eines in entsprechender Nähe der Schalt-Membran rotierenden Magneten, wobei die Genauigkeit von der maximal möglichen Dichte von Leiterbahnen pro Fläche begrenzt wird.

Eine rechteckige Anordnung ermöglicht z. B. eine Distanzmessung im mittleren Auflösungsbereich von etwa 2/10 mm.

Der mechanische Vorteil des Schalters liegt in seinem geringen Schaltwiderstand, dem Fehlen drehender, bewegter Achsen und der daraus folgenden hermetischen Verschließbarkeit des Schaltergehäuses.

Der mechanische Schaltwiderstand wird nur bestimmt durch die Verformung der Kontakt-Membran während eines Schaltereignisses und ist z. B. bei einer magnetischen Auslösung sehr gering. Dadurch können z. B. Richtungsänderungen eines auslösenden Magneten, die durch sehr geringe Kräfte bedingt sind, erfaßt werden ebenso wie Drehzahlen von einigen tausend Umdrehungen pro Minute.

Der elektronische Vorteil des Schalters liegt unter anderem in einer direkten digitalen Erfassung von Winkeln und/oder Wegen, das heißt ein damit betriebenes Gerät ist wesentlich unabhängiger von seiner Betriebsspannung bezüglich Höhe und Schwankung, da keine Analog-Digital-Umsetzung mit Mindestanforderung an die Höhe und Genauigkeit der Versorgungsspannung nötig ist.

Claims (4)

1. Membran-Schalter zum Schalten elektrischer Kontakte dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Federeigenschaften sich selbst in ihrer Form stabilisierende Schalt- Membran (1, 4, 5, 7, 9, 13, 17) in einem von der Funktion und den Federeigenschaften abhängigen Abstand (20, 23, 25, 26) über einem Systemträger (2, 3, 11, 12, 18, 19, 21, 22), welcher elektrisch leitfähiges Material im Sinne von Leiterbahnen (6, 8, 10, 14, 15, 16, 24, 27) trägt, fixiert ist und durch mechanische oder magnetische Krafteinwirkung aus ihrer Ruhelage in Richtung Leiterbahn(en) ausgelenkt und elektrische Kontakte zwischen Leiterbahnen oder zwischen Schalt-Membran und Leiterbahn(en) schließt.
2. Die Schalt-Membran kann je nach Anforderung und Art der Schaltereignisauslösung (mechanisch oder magnetisch) aus Metall oder aus elektrisch nichtleitendem Material mit leitender Oberfläche an den Kontaktstellen oder aus einer Kombination von beidem bestehen und ein elektrisches Potential übertragen oder nur Potentiale zwischen Leiterbahnen kurzschließen.
3. Die Schalt-Membran kann jede den jeweiligen Schaltungsanforderungen entsprechende Form und Größe annehmen. Sie kann an einer oder gleichzeitig an mehreren Stellen ihrer Oberfläche von mechanischen bzw. magnetischen Kräften zu gleichen oder verschiedenen Zeitpunkten in Richtung einer oder beider Seiten ihrer Oberfläche ausgelenkt werden; sie kann also gleichzeitig mehrere Kontakte an ihrer Ober- und Unterseite schließen bzw. öffnen.
4. Entscheidend dabei ist, daß sie nach einem Schaltungs-Ablauf durch ihre federnden Eigenschaften am Ort der Schaltung selbsttätig wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt.