DE4424618C2 - Vorrichtung zur Übertragung von einer auf eine Taste ausgeübten Kraft auf einen Kraftsensor - Google Patents
Vorrichtung zur Übertragung von einer auf eine Taste ausgeübten Kraft auf einen KraftsensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung
von einer auf eine Taste ausgeübten Kraft auf einen
Kraftsensor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zur manuellen Steuerung von verschiedenen Vorgängen
reicht es nicht aus, den Vorgang lediglich ein- oder
auszuschalten, sondern Zwischenzustände, wie
schnell/langsam, hell/dunkel, usw. vorzusehen.
So ist es beispielsweise bei der Richtungssteuerung von
Schwenk/Neige-Köpfen für Videokameras mit variabler
Schwenk/Neige-Geschwindigkeit notwendig, den
Schwenk/Neige-Vorgang sowohl ein- oder auszuschalten als
auch die Geschwindigkeit des Vorganges zu steuern.
Bekannte Schwenk/Neige-Köpfe können nur mit einer festen
Geschwindigkeit betrieben werden. Zum Steuern werden vier
Einschalttasten für die Richtungen Links, Rechts, Hoch
und Tief verwendet. Bei Schwenk/Neige-Köpfen die mit
variabler Geschwindigkeit betrieben werden können, ist es
bekannt, einen Steuerknüppel vorzusehen, dessen
Auslenkung die Richtung des Schwenk/Neige-Vorganges
angibt, wobei der Grad der Auslenkung die Geschwindigkeit
der Schwenk-/Neige-Bewegung bestimmt. Die Steuerknüppel
weisen den Nachteil auf, daß sie bei der Anwendung in
Schwenk/Neige-Kopf-Ansteuerungen, aber auch bei vielen
anderen Anwendungen nur schwer in der Ansteuereinheit
unterzubringen sind.
Aus verschiedenen Anwendungsbereichen ist es bekannt,
Tasten vorzusehen, bei denen die auf eine Taste ausgeübte
Kraft in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das
von der ausgeübten Kraft abhängig, meist zu der
ausgeübten Kraft proportional ist. So ist aus der
europäischen Offenlegungsschrift EP-A 0 451 676 eine
Eingabetastatur bekannt, die eine Schalteranordnung
enthält, bei der auf einer Leiterplatte Kontaktbeläge
aufgebracht sind, die von einem an einer Taste
angeordneten Gegenkontakt überbrückt werden, wenn die
Taste gedrückt wird. Der Widerstandswert des
Gegenkontaktes ist druckabhängig. Auf diese Weise
entsteht ein vom Betätigungsdruck abhängiger
Überbrückungswiderstand zwischen den überbrückten
Kontaktbelägen, mittels dem eine Steuerschaltanordnung
einen Steuerbefehl zur Initialisierung einer bestimmten
Funktion und einen Stellbefehl zur Einstellung eines
Wertes oder einer Einstellgeschwindigkeit erzeugt.
Diese bekannte Eingabetastatur weist den Nachteil auf,
daß die gesamte Tastenanordnung nur aufwendig zu
realisieren und damit teuer ist.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE-U 83 12 961 ist eine
Tastatur bekannt, bei der zwischen den Schaltelementen und
den Tastknöpfen eine Platte mit federnden Zungen angeordnet
ist, wobei die federnden Zungen Durchbrüche aufweisen, die
einem Stößel eines Tastknopfes erlauben, ungehindert das
Schaltelement zu betätigen.
Die federnden Zungen haben die Aufgabe, den Tastknopf gegen
eine Frontplatte zu drücken, so daß in der Ruhelage der
Tastknopf spielfrei an der Frontplatte anliegt.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung
anzugeben, bei der auf einfache und damit kostengünstige
Weise mit einer Tastenanordnung ein elektrisches
Ausgangssignal erzeugt werden kann, das druckabhängig
ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die
kennzeichnenden Merkmale das Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung wird eine Trägerplatte vorgesehen,
die in einem vorgegebenen Abstand unter einer
Leiterplatte angeordnet ist. Auf der Trägerplatte ist ein
Kraftsensor angebracht und die Leiterplatte ist über dem
Bereich, in dem sich der Kraftsensor befindet, derart mit
Schlitzen versehen, daß eine federnde Zunge entsteht, die
in Richtung des Kraftsensors auslenkbar ist. Unter der
federnden Zunge ist ein kraftübertragendes Element
angeordnet, das so ausgelegt ist, daß bei Krafteinwirkung
auf die federnde Zunge der Druck auf den Drucksensor
übertragen wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf einfache
und damit kostengünstige Weise erreicht, daß eine auf die
federnde Zunge ausgeübte Kraft mittels eines Kraftsensors
in ein kraftabhängiges elektrisches Signal umgewandelt
werden kann.
Auf die Ausführung des Kraftsensors und die
Funktionseinheit zur Auswertung des Kraftsensorsignales
wird hier nicht weiter eingegangen, da es sich hierbei um
dem Fachmann bekannte Vorrichtungen handelt, die je nach
Anwendungsfall eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird die federnde Zunge rechteckförmig ausgestaltet,
wobei die Zunge durch jeweils einen Schlitz auf drei
Seiten gebildet wird und auf der Stirnseite mit der
Leiterplatte verbunden bleibt.
Bei dieser Form der federnden Zunge können die Schlitze
durch einfache Fräsvorgänge gebildet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
sieht vor, daß auf die federnde Zunge ein tastenförmiges
Element aufgebracht ist, so daß der Bediener nicht direkt
auf die federnde Zunge drückt, sondern in gewohnter Weise
eine Taste betätigt. Die hervorstehende Taste weist
weiterhin den Vorteil auf, daß bei einer Anordnung der
Leiterplatte in einem Gehäuse die hervorstehende Taste
durch eine Aussparung der Gehäusewand geführt werden
kann.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, beim
Einsatz von mehreren Tasten für verschiedene Funktionen,
die alle kraftabhängig gesteuert werden, mehrere federnde
Zungen derart anzuordnen, daß jeweils ein Ende jeder
federnden Zunge über einen gemeinsamen Kraftsensor
angeordnet ist. In diesem Fall ist auf jeder federnden
Zunge eine Taste angeordnet, die bei Betätigung einen
Schaltvorgang auslöst.
Mit dieser Ausführungsform der Erfindung kann
beispielsweise eine Richtungssteuerung für vier
Richtungen mit vier Zungen, die jeweils eine Taste
enthalten, realisiert werden. Wird beispielsweise die
Taste für die Linksbewegung gedrückt, wird mit dieser
Taste ein Schaltsignal erzeugt, das die gewünschte
Richtung angibt. Bei Druck auf die Taste wird
gleichzeitig die federnde Zunge niedergedrückt, die dann
auf den Kraftsensor wirkt, und es wird ein
kraftabhängiges elektrisches Signal erzeugt, das die
Geschwindigkeit der Richtungsbewegung bestimmt.
Auf diese Weise kann mit vier Tastenschaltern und nur
einem Kraftsensor eine geschwindigkeitsabhängige
Richtungssteuerung für vier Richtungen realisiert werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung werden auf der Stirnseite der federnden Zunge
zwei Schlitze von außen nach innen in der Art angeordnet,
daß in der Mitte ein Steg erhalten bleibt. Ein weiterer
Schlitz wird zur vierten Seite parallel angeordnet, wobei
dieser Schlitz nicht über die gesamte Breite der
federnden Zunge geht, so daß an beiden Seiten des
Schlitzes ein Steg erhalten bleibt.
Durch die Anordnung von zwei nicht durchgängigen
Schlitzen auf der vierten Seite der federnden Zunge wird
erreicht, daß die vom Bediener auf die Zunge ausgeübte
Kraft weitgehend ungeschwächt auf den zugeordneten
Kraftsensor übertragen wird.
Die Kraftübertragung wird weiter verbessert, wenn die
nichtdurchgehenden Schlitze auf der vierten Seite der
federnden Zunge durch eine Nut verlängert werden.
Eine weitere Verbesserung der Kraftübertagung von dein
federnden Zunge auf den Kraftsensor wird erreicht, wenn
das Kraftübertragungselement, das unter der federnden
Zunge angeordnet ist, aus einem Federelement oder aus
druckelastischem Kunststoff besteht. Bei diesen
Ausführungsformen wird eine gleichmäßige Verteilung der
durch den Druck ausgeübten Kraft auf den Kraftsensor
erreicht.
Ein bevorzugtes Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergibt sich bei der Steuerung von
Schwenk/Neige-Köpfen für Fernsehkameras in
Videoüberwachungsanlagen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Fig. 1 bis
3 näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Draufsicht,
Fig. 2 einen Schnitt A-B durch Fig. 1b, und
Fig. 3 die Draufsicht einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit vier federnden Zungen.
In Fig. 1a ist eine Leiterplatte 1 dargestellt, die eine
federnde Zunge 11 aufweist. Die federnde Zunge 11 ist
rechteckförmig ausgestaltet und auf drei Seiten durch die
Schlitze 2, 3 und 4 begrenzt. Diese Schlitze sind
vorzugsweise in die Leiterplatte gefräst, wobei das
Fräsen der Schlitze bereits bei der Herstellung der
Leiterplatte erfolgen kann. Es ist aber auch zu einem
späteren Zeitpunkt, beispielsweise nach dem Löten der
Leiterplatte, möglich, die federnde Zunge durch Fräsen
der Schlitze zu erzeugen.
Wie in der Fig. 1a dargestellt ist, kann auf der
federnden Zunge eine Taste 5 angeordnet sein. Diese Taste
bietet zum einen eine für den Benutzer gewohnte
Betätigungsweise, zum anderen ist mit dieser Taste eine
Stelle für die Krafteinwirkung festgelegt, die den
Vorteil bietet, daß die Wirkungsweise der federnden Zunge
nicht dadurch beeinträchtigt wird, daß beispielsweise auf
eine Ecke der Zunge 11 gedrückt wird und somit die
Kraftübertragung auf den Kraftsensor durch Verkanten
beeinträchtigt wird.
Fig. 1b zeigt eine federnde Zunge die im wesentlichen
der von Fig. 1a entspricht. Zur mechanischen Reduzierung
der Federkraft wurden hier auf der vierten Seite der
federnden Zunge 11, die noch mit der Leiterplatte
verbunden ist, die Schlitze 6 und 7 sowie der Schlitz 8
gefräst. Diese Schlitze verlaufen parallel zur vierten
Seite, wobei die Schlitze 6 und 7 am Ende der Schlitze 2
und 4 angeordnet sind und zwischen den Schlitzen ein Steg
verbleibt, der die federnde Zunge weiterhin mit der
Leiterplatte verbindet.
Etwas versetzt ist der Schlitz 8 angeordnet, der zwischen
den Schlitzen 2 und 4 verläuft, wobei der Schlitz 8 nicht
bis an die Schlitze 2 und 4 heranreicht, so daß an beiden
Seiten des Schlitzes 8 jeweils ein Steg verbleibt. Mit
der Ausführung nach Fig. 1b wird die mechanische
Federkraft reduziert.
In Fig. 2 ist ein Schnitt A-B der Ausführung nach Fig. 1b
angegeben. Die Leiterplatte 1 ist auf einer Trägerplatte
9 aufgebracht, wobei die Elemente 13 und 14 sowohl die
Verbindung zur Leiterplatte herstellen als auch den
Abstand von der Leiterplatte zur Trägerplatte vorgeben.
Auf der Trägerplatte 9 ist der Kraftsensor 10, der
vorzugsweise in Folienform ausgeführt ist, angeordnet.
Gegenüber dem Kraftsensor 10 ist unter der federnden
Zunge 11 ein Kraftübertragungselement 12 angeordnet, das
bei Druck auf die Taste 5 über die federnden Zunge 11 auf
den Kraftsensor 10 einwirkt. Bei Berührung des
Kraftübertragungselementes 12 mit dem. Kraftsensor wird
ein Vorgang, beispielsweise die Richtungsänderung eines
Schwenk/Neige-Kopfes für Fernsehkameras, ausgelöst. Der
Druck, der auf den Kraftsensor 10 ausgeübt wird, gibt die
Geschwindigkeit der Richtungsänderung an.
Der Kraftsensor 10 ist über elektrische Leitungen mit
einer Auswerteeinheit verbunden, die in der Figur nicht
dargestellt ist. In der Auswerteeinheit wird auf bekannte
Art ein elektrisches Signal erzeugt, das von der auf den
Kraftsensor ausgeübten Kraft abhängig ist.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, bei der vier federnde Zungen 111, 112, 113,
114 durch das Fräsen von Schlitzen auf der Leiterplatte 1
ausgebildet sind, auf denen jeweils eine Taste 51, 52,
53, 54 angeordnet ist, wobei jede dieser Tasten bei
Betätigung einen Schaltvorgang auslöst.
Die federnden Zungen 111, 112, 113, 114 sind so
ausgeführt, daß sie durch Niederdrücken auf einen
einzigen Kraftsensor 10 einwirken. Die Schaltsignale der
Tasten sowie die Ausgangssignale des Kraftsensors werden
auf eine in der Figur nicht dargestellte Auswerteeinheit
gegeben, die das Signal der Tasten auswertet, um eine
Funktion, beispielsweise eine Richtungsbewegung,
auszulösen. Das Signal des Kraftsensors wird gleichzeitig
ausgewertet, um die ausgewählte Funktion in Abhängigkeit
der auf den Kraftsensor ausgeübten Kraft zu steuern.
Wenn die Taste also die Richtungsbewegung auslöst, kann
durch die Auswertung des Kraftsensorsignales die
Geschwindigkeit der Richtungsbewegung gesteuert werden.
In der Fig. 3 sind die federnden Zungen 111, 112, 113,
114 ohne Beschränkung der Allgemeinheit so ausgeführt,
daß sie im Bereich des darunterliegenden Kraftsensors
dreieckförmig zulaufen. Insbesondere bei Verwendung einer
anderen Anzahl von federnden Zungen bei verschiedenen
Anwendungen kann sich eine andere Form der Zungen als
vorteilhafter erweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann allgemein in
Anwendungen eingesetzt werden, bei denen nicht nur ein
Vorgang ausgelöst werden muß, sondern auch eine Steuerung
des Vorganges innerhalb vorgegebener Grenzen erfolgen
muß.
Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Steuerung von
Schwenk/Neige-Köpfen für Fernsehkameras, bei denen sowohl
eine Verfahrbewegung in eine bestimmte Richtung ausgelöst
werden muß als auch die Geschwindigkeit der
Richtungsänderung beeinflußbar sein soll.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen
vor allem aus seinem einfachen und damit kostengünstigen
Aufbau. Es kann auf spezielle Tasten mit eingebautem
Kraftsensor verzichtet werden. Da jede in Leiterplatten
einbaubare Tastenform bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung geeignet ist, kann auch ein bestehendes
Bediengerät ohne Änderung des Aussehens mit der
kraftabhängigen Steuerfähigkeit ausgestattet werden.
Durch die Schlitzform, also der Form der federnden Zunge,
können die mechanischen Eigenschaften leicht an
bestehende Anforderungen angepaßt werden.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Übertragung von einer auf eine Taste
ausgeübten Kraft auf einen Kraftsensor (10), wobei ein
elektrisches Signal in Abhängigkeit von der ausgeübten
Kraft erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine Trägerplatte (9) in einem vorgegebenen Abstand von einer Leiterplatte (1) angeordnet ist,
- - auf der Trägerplatte (9) ein Kraftsensor (10) angeordnet ist,
- - die Leiterplatte (1) über dem Bereich des Kraftsensors (10) derart mit Schlitzen (2, 3, 4, 6, 7, 8) versehen ist, daß eine federnde, in Richtung des Kraftsensors (10) auslenkbare Zunge (11) entsteht, und
- - unter der federnden Zunge (11) ein kraftübertragendes Element (12) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die federnde Zunge (11) eine rechteckige Form aufweist,
die auf drei Seiten durch jeweils einen Schlitz (2, 3, 4)
von der übrigen Leiterplatte getrennt ist und auf der
Stirnseite mit der Leiterplatte (1) verbunden bleibt.
3. Vorrichtung Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf der federnden Zunge (11) eine tastenförmige
Vorrichtung (5) zum Niederdrücken der federnden Zunge
(11) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere federnde Zungen (111, 112, 113, 114) derart
angeordnet sind, daß jeweils ein Ende jeder federnden
Zunge über einen gemeinsamen Kraftsensor (10) angeordnet
ist und auf jeder federnden Zunge eine Taste (51, 52, 53,
54) angeordnet ist, die bei Betätigung einen
Schaltvorgang auslöst.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stirnseite der federnden Zunge bzw. der federnden
Zungen, die mit der Leiterplatte verbunden ist, mit von
außen nach innen gehenden Schlitzen (6, 7) versehen ist,
wobei in der Mitte ein Steg bestehen bleibt und in
Richtung der federnden Zunge ein weiterer Schlitz (8)
vorgesehen ist, der mittig angeordnet ist und auf beiden
Längsseiten einen vorgebbaren Abstand zu den seitlichen
Schlitzen (2, 4) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das kraftübertragende Element (12) zur gleichmäßigen
Kraftübertragung als Federelement ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das kraftübertragende Element (12) aus druckelastischem
Kunststoff besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das mit den Tasten (51, 52, 53, 54) erzeugte Schaltsignal
und/oder das in Abhängigkeit der auf einen Kraftsensor
(10) ausgeübten Kraft erzeugte elektrische Signal zur
Richtungsbewegung eines Schwenk/Neige-Kopfes für
Videoüberwachungsanlagen dient.
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