EP0661912B1 - Batteriebetriebenes elektrisches Gerät - Google Patents

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EP0661912B1
EP0661912B1 EP94119204A EP94119204A EP0661912B1 EP 0661912 B1 EP0661912 B1 EP 0661912B1 EP 94119204 A EP94119204 A EP 94119204A EP 94119204 A EP94119204 A EP 94119204A EP 0661912 B1 EP0661912 B1 EP 0661912B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
electrical appliance
battery
connection
input
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94119204A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0661912A2 (de
EP0661912A3 (de
Inventor
Hans-Hartmut Thiem
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0661912A2 publication Critical patent/EP0661912A2/de
Publication of EP0661912A3 publication Critical patent/EP0661912A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0661912B1 publication Critical patent/EP0661912B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/703—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part
    • H01R13/7031—Shorting, shunting or bussing of different terminals interrupted or effected on engagement of coupling part, e.g. for ESD protection, line continuity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges

Definitions

  • the invention is based on a battery-operated electrical Device according to the genus of the main claim.
  • Electrostatic discharge can disrupt the function of electrical devices or even destroy electrical circuit parts in the device. This danger exists, for example, when touching an electrically charged one Body, for example a plastic, or the human Body with the electrical device.
  • ESD Electrostatic discharge
  • This Sensitivity increases with the degree of integration.
  • For stationary and wired devices are already protective measures known that derive an applied overvoltage. A protective function can only offer these measures if a removal of the Charging to an earth line is possible. This is usually the case with stationary and wired devices. With the known However, it is not possible to take portable devices effectively protect against electrostatic discharge.
  • From US-A-4 138 711 is a printed circuit board with semiconductor components known, which is connected to input contacts on the circuit board are.
  • a switching device designed as a bridge switch bridges all contacts before inserting a plug. When inserting the plug, the bridge switch is in transferred to a non-bridging state before the mating connections of the connector touch the input contacts. With this However, an arrangement is made when contacting one with an overvoltage overvoltage without ESD protection transferred to the components.
  • DE-U-91 10 657 is a test socket with an upstream one Working electrode and one arranged inside the test socket contact isolated from the working electrode.
  • the working electrode is connected to an earth line via which electrical Charges can drain against earth potential.
  • the mating connector contacts the mating connector not necessarily the working electrode, so that a sufficient ESD protection is not guaranteed.
  • the arrangement is not Can be used in portable devices.
  • NL-A-7 007 727 is a socket with a safety device known.
  • a safety device By several arranged in a line Contacts are accidentally inserted into the outlet introduced contact for personal protection first with the neutral conductor and then in connection with the live contact brought. An earth line is mandatory for this.
  • the battery-operated electrical device according to the invention with the characteristic Features of claim 1 or claim 5 has in contrast the advantage that both stationary and portable devices are effective are protected against ESD. It is also described by the here Features a malfunction of the device functions by ESD difficult. There is no connection to a stationary protective conductor necessary. The protection also works for any electrical device charged bodies as well as for electrically charged plug contacts, which are connected to the device.
  • Switching to the essentially non-conductive state after expiration a delay time is advantageous in that the Delay time a certain period of time is made available in which equipotential bonding between the plug and the reference contact can take place. So the potential difference between the reference contact and the plug connector minimal.
  • the electrically conductive connection of each connector of the electrical Component with the reference contact via a switching means has the advantage that even if several connections are exposed to ESD, there are no harmful effects Potential differences between the connections and the reference contact can build up, reducing the risk of harm to the electrical components or subcircuits connected to these connections and thus the electrical device is reduced by ESD.
  • the switching device is designed with an electrically conductive contact pin
  • electrical device as the functions of electrical conductive connection and switching together from the contact pin are executable.
  • Another advantage is that the contact element electrically conductively connected to the reference contact via a switching means is because the structural design of the connector and the associated recess simplified.
  • Another advantage is that the switching means from the plug can be actuated, as this enables automatic switching is.
  • the formation of the switching means as a semiconductor switch brings the Advantage with it that the switching means is realized in a simple form which is also particularly low-wear.
  • the switching device is designed as a reed switch an advantageous embodiment, since contactless switching of the switching means is possible.
  • the electrically conductive connection between the input contact and the Reference contact only when approaching one equipped with a magnet Counter connection and not accidentally e.g. mechanical release through another electrically charged body.
  • Another advantage is if the electrical device has a additional input contact for permanent connection with the reference contact has, since such a looping through the reference potential of the reference contact to the further electrical device having the counter connection is possible.
  • FIG. 1 An electrical device 26 with a housing 1 is shown in FIG. Inside the housing 1 there is a power supply 3, to the positive pole of which a first connecting line 13 and to the negative pole of which a second connecting line 12 are connected.
  • the two connecting lines 12, 13 lead to a circuit 2, likewise located in the housing 1, which comprises a plurality of electrical subcircuits n 0 , n 1 , ... n i .
  • Each of these electrical subcircuits n 0 , n 1 , ... n i is connected to a third connecting line 12 ', which is connected to the second connecting line 12 at the circuit input of the circuit 2.
  • On the second connecting line 12 there is a reference contact 7, to which a first connecting line 8 ′ and a second connecting line 8 are connected.
  • the first connecting line 8 ′ leads to an equalizing contact 22 located on the outside of the housing 1.
  • the second connecting line 8 leads via a switching means 19 to an output line 9, which leads from a circuit output of the circuit 2 to an input contact 4 located on the outside of the housing 1 leads.
  • the input contact 4 is surrounded by a coupling piece 29 for receiving a plug 25.
  • the plug means 25 comprises a connector housing 18, which on its Front one corresponding to the input contact 4 Has counter terminal 11. On the outside, the housing 1 also a recess 10 through which an actuation of the as Opener trained switching means 19 is possible.
  • the switching means 19 has an angled probe arm 20, which in the recess 10 over the switching means 19 fits.
  • the third connecting line 12 ' is preferably a line which connects all the electrical subcircuits n 0 , n 1 , ... n i to one another. Such a line is usually already present in the circuit 2, since it is common in circuit design that a circuit ground is led through the circuit.
  • the compensating contact 22 is constantly connected to the reference contact 7 via the first connecting line 8 '. Charges that reach the compensation contact 22 when handling the housing 1 by touching an electrically charged body, for example a human body part, thus flow to the reference contact 7, so that this has approximately the same potential as the compensation contact 22.
  • the compensation contact 22 is preferably attached at an exposed location on the outside of the surface of the housing 1 and can be of any shape (eg wire mesh, metal surface, decorative strips, etc.) and size.
  • the compensation contact 22 is preferably close as the housing 1 completely enclosing metal jacket. Just like the compensating contact 22 is the input contact 4 via the switching means 19 and the second connecting line 8 is connected to the reference contact 7. Charges that reach the input contact also flow to the reference contact 7, whereby the potential difference between the Input contact 4 and the reference contact 7 is minimized. In principle becomes an electrically charged body with the reference contact 7 electrically connected.
  • the connector 25 to the input contact 4 e.g. to connect the electrical Device 26 with any other electrical device, such as printers, Charger, programming device, alarm transmitter, signal transmitter, remote control device, etc.
  • the counter terminal 11 first reaches an electrically conductive one Contact with the input contact 4.
  • the counter terminal 11 is with resilient contact tongues equipped when hitting the input contact 4 yield elastically, while the plug 25 for a safe coupling inserted into the housing 1 deeper into the coupling piece 29 becomes. Only when the plug 25 is fully inserted into the coupling piece 29 is, the probe arm 20 causes an intervention in the recess 10 an opening of the switching means 19. By opening the switching means 19, the input contact 4 is separated from the reference contact 7, whereby the input contact 4 its actual function for the circuit 2 can exercise. However, since the input contact 4 has almost the same potential shows how the reference contact 7 is damaged in the circuit 2 due to a potential difference between input contact 4 and Reference contact 7 almost impossible.
  • the counter terminal 11 and the input contact 4 should be provided when the input contact meets 4 and give counter-connection 11.
  • the input contact 4 and accordingly the counter terminal 11 can have multiple contacts, i.e. be multi-pole.
  • the probe arm 20 is also by the design one of the contacts as a mechanically longer pin contact replaceable in input contact 4 or mating connector 11. By the bigger one mechanical length is then ensured that this compared to the other, Shorter contacts of the input contact 4 or counter terminal 11 leads ahead and when touching the electrically conductive switching means 19 establishes an electrically conductive connection to the reference contact 7.
  • a deeper insertion of the plug 25 into the housing 1 causes then preferably opening the switching means 19 before one electrically conductive connection of the other contacts of the input contact 4 with the contacts of the counter terminal 11.
  • the coupling piece 29 Provided the relative Position between the input contact 4 and the counter terminal 11 to each other by other means such as the housing 1 and the connector 25 common enclosing container is secured, the coupling piece 29 also omitted.
  • the plug 25 can also be connected to the device 26 be attachable accessory, on the outside of the counter connector 11 is arranged.
  • a suitable reference contact is e.g. a metal layer in a multilayer circuit board.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of that shown in FIG. 1 electrical device 26 shown.
  • the same numbers denote here same elements.
  • the embodiment shown here differs differs from that shown in FIG. 1 by the following features:
  • the second connecting line 8 does not lead via the switching means 19 to the output line 9, but directly to one on the outside of the Housing 1 attached contact element 6.
  • the contact element 6 is attached to the inlet opening of a recess 27, at the The bottom of the input contact 4 is.
  • the recess 27 serves instead of the coupling piece 29 from Figure 1 for receiving the plug 25.
  • the top of the input contact 4 is at a depth x from the inlet opening of the recess 27.
  • the plug 25 has here again a connector housing 18 on the front the counter terminal 11 is arranged with resilient contact tongues.
  • the mating connector 11 has a side resilient contact tab 28 on that when inserting the plug 25 into the one in the housing 1 Indentation 27 touches the contact element 6, slides along it and when the plug 25 is fully inserted, no more contact to the contact element 6.
  • the side resilient contact tab 28 slides along the contact element 6, the counter-connection arrives 11 in electrically conductive contact with the input contact 4. This electrically conductive contact is maintained when the connector 25 is fully inserted into the recess 27.
  • the depth is x selected in an advantageous manner so that the lateral resilient Contact lobe 28 with plug-in means fully inserted into the recess 27 25 no longer touches the contact element 6 and discharges an electrically charged body only on the contact element 6 and can not be done on the inclusion 4.
  • the interruption the electrically conductive connection between the reference contact 7 and the Counter terminal 11 also via a circuit mechanism analogous to FIG. 1 done, the choice of depth x no longer according to the above Criterion must take place.
  • FIG. 3 shows an electrical device 26 to which the power supply 3, which is located in an external housing 1 ', can be connected.
  • the connecting lines 12, 13 lead from the Power supply 3 away from the external housing 1 'and into it Housing 1 into the circuit located therein 2.
  • Die Connection lines 12, 13 are between the housings 1, 1 ' interrupted and by means of plugs and couplings e.g. in the form of Pins and contact surfaces can be coupled together.
  • a delay element 15 is additionally connected, which in the Recess 10, in which the probe arm 20 of the plug 25 engages, is arranged.
  • the two connecting lines 12 and 13th connected within the housing 1 via an additional switch 14.
  • the additional switch 14 causes the line input of the first Connection line 13 on the housing 1 for connecting the power supply 3 remains connected to the reference contact 7 until the power supply 3 is connected. Charging the first connection line compared to the reference contact 7 is therefore not possible.
  • the electric conductive connection of the first connecting line 13 with the reference contact 7 causes an electrically conductive connection of an electrically charged body, which extends from the housing 1 end of the first Line 13 touches, with the reference point 7. It will assumed that the electrically charged body is not that in the external Housing 1 is arranged power supply 3, but for example a inadvertently the end of the first connecting line starting from the housing 1 13 touching electrically charged body part. In this Case does not have to open the additional switch 14, in contrast to Case of connecting the power supply 3.
  • Coupling the external Housing 1 'to the housing 1 causes a housing extension Open the additional switch 14 before all four coupling points in the Touch connecting lines 12, 13.
  • the additional switch 14 must be on everyone Open case before connecting the power supply 3, otherwise a short circuit would result.
  • the connection of the power supply 3 thus ensures that the first connecting line is touched 13 not by an electrically charged body more can be done. So here is an electrically conductive connection built between the counter terminal 11 and the input contact 4.
  • FIG. 4 shows the electrical device 25 from FIG. 3 in a further embodiment, the same numbers denoting the same parts.
  • the external housing 1 ' has an additional circuit 17 which has further electrical subcircuits m 0 , m 1 .
  • the further electrical subcircuits m 0 , m 1 are also connected to the second connecting line 12 via a third connecting line 16 and a further reference contact 7 '.
  • the additional circuit 17 also has outputs p 1 , p 2 , which are led out of the external housing 1 '.
  • the housing 1 in turn has a plurality of inputs d m , d 0 , d 1 , d 2 , which are each connected to the circuit 2.
  • a second switching means s 0 is provided with a first switching line 31, via which the input d 0 is connected directly to the reference contact 7.
  • the input d 1 is connected directly to the reference contact 7 via a third switching means s 1 and a second switching line 24, and the input d 2 is connected directly to the reference contact 7 via a fourth switching means s 2 and a third switching line 23.
  • the external housing 1 has extensions 33, 34, 35 which fit into recesses in the housing 1 and which actuate the switching means s 0 , s 1 , s 2 .
  • the outputs p 1 , p 2 and the connecting lines 12, 13 end on the outside of the external housing in resilient contacts.
  • the output p 2 comes with the input d 2 , the output p 1 with the input d 1 , the first connection line 13 with the input d 0 and the second connection line 12 with the input dm in electrically conductive contact.
  • the second switching means s 0 is opened by one of the extensions 33, 34, 35 before the first connecting line 13 touches the associated input d 0 , while the third and fourth switching means s 1 , s 2 only after contacting the outputs p 1 , p 2 can be opened. This means that ESD protection can also be achieved for any arrangement of contacts between the electrical device 26 and its periphery.
  • FIG. 5a shows a further exemplary embodiment with a housing 1 and an associated external housing 1 'while retaining the previous numbering with the following differences: While the second connecting line 12 is connected to the reference contact 7 via the input d m on the housing surface of the housing 1 the inputs d 0 , d 1 , d 2 for connection to the first connecting line 13 or the outputs p 1 , p 2 in depressions 5 in the housing 1.
  • the outputs p 1 , p 2 and the connecting lines 12, 13 have at their end pin contacts 36, 37, 38, 39 telescopically resiliently telescopically of equal length.
  • the further housing 1 ′ is thus contacted first via the second connecting line 12 and only subsequently via the first connecting line 13 or the connections p 1 , p 2 .
  • the spatial arrangement of the inputs d m , d 0 , d 1 , d 2 ensures that when the two housings 1, 1 'are brought together, the reference contact 7 is always used first to equalize the charge before the other contacts between the two Housing 1, 1 ', are connected.
  • the input contact 4, which is configured here in FIG. 5 similarly to the input contact 4 in FIG. 2, has the contact element 6 at the input of the associated recess 27, which is connected to the reference contact via the switching means 19, which is designed here as a reed switch 7 is connected.
  • the reed switch 19 enables contactless switching through the wall of the housing 1.
  • the corresponding plug 25 is equipped with a switching magnet 30.
  • the switching means 19 In the closed state, the switching means 19 only has to have a low volume resistance in order to limit the potential difference between the input contact 4 and the reference contact 7 to a level that is not dangerous for the circuit 2 and its electrical subcircuits n 0 , n 1 , ... n i .
  • An optical, mechanical, electrical or magnetic solution is equally provided as the actuating mechanism for the switching means 19.
  • the external housing 1 ′ with the additional circuit 17 is designed with an identical protective measure in order to obtain protection against ESD here too.
  • Figure 5b shows the structure of the pin contact 38, which consists of an outer Sleeve 42 with an end opening; in the sliding a pin 40 is supported which at its inner end in a base plate 45 merges with a spiral spring 41.
  • the base plate 45 is surrounded by a slide ring 43 which the base plate 45 of the outer sleeve 42 insulated.
  • the pin 40 is in the area of the front Opening from the outer sleeve 42 by means of an insulating bush 44 electrically isolated.
  • the spiral spring 41 presses the base plate 45 against the end wall of the outer sleeve 42 so that an electrical conductive connection between the electrically conductive coil spring 41 over the pin 40 to the outer sleeve 42.
  • the sleeve 42 is with the third connecting line 16 electrically connected.
  • the coil spring 41 forms the line to the additional circuit 17.
  • An indentation of pin 40 disconnects the connection that one before pressing Protection against electrostatic discharge.
  • Figure 6 shows an example of a configuration with contact pins.
  • the following differences exist compared to the configuration according to FIG. 4: Instead of the inputs d m , d 0 , d 1 , d 2 here contact pins k m , k 0 , k 1 , k 2 are provided which protrude from the housing 1.
  • the contact pin k m is mechanically longer than the contact pins k 0 , k 1 , k 2 and accordingly protrudes further from the housing 1 than this.
  • the contact pins k m , k 0 , k 1 , k 2 are slidably mounted in the housing wall.
  • the contact means a m , a 0 , a 1 , a 2 lie within the housing 1 and rigidly connected to the contact pins k m , k 1 , k 2 .
  • the contact means a m , a 0 , a 1 , a 2 are supported against the housing wall and are pressed against the housing wall by spring elements f m , f 0 , f 1 , f 2 .
  • the housing wall is provided with a conductor piece 32 which is electrically conductively connected to the reference contact 7 via the switching line 23, 24.
  • the contact means a 1 , a 2 touch the conductor piece 32.
  • a further conductor piece 31 corresponding to the first switching line 31 from FIG. 4 is arranged between the contact means a m , a 0 and forms an electrically conductive connection between the contact means a m , a 0 .
  • the contact pin k m is directly electrical with the reference contact 7 a m , a 0 . conductively connected.
  • the external housing 1 ' is provided with surface contacts y m , y 0 , y 1 , y 2 , which are connected to the connecting lines 12, 13 and the outputs p 1 , p 2 .
  • the external housing 1 ' is further approximated to the housing 1, the electrically conductive connections of the contact pins k 1 , k 2 to the reference contact 7 via the switching lines 23, 24 and the conductor piece 32 are also interrupted. Now the external housing 1 'is brought to the housing 1 in such a way that a functional connection is established, the connection being established while avoiding an ESD load. As an alternative to this, provision is also made for the switching line 23, 24 to be connected to the further conductor piece 31 instead of the reference contact 7. Then, when the contact pin k m is pressed in, all the other contact pins k 0 , k 1 , k 2 are simultaneously electrically separated from the reference contact 7.
  • Adequate ESD protection is also provided with this variant, since contact of the contact pins k 0 , k 1 , k 2 with an electrically charged body is prevented by the spatial proximity of the housings 1, 1 'to one another.
  • the length of the parts of the contact pins k m , k 0 , k 1 , k 2 projecting from the housing 1 expediently ranges from ⁇ 1 cm.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem batteriebetriebenen elektrischen Gerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Elektrostatische Entladungen (ESD) können elektrische Geräte in ihrer Funktion stören oder sogar elektrische Schaltungsteile im Gerät zerstören. Diese Gefahr besteht zum Beispiel bei der Berührung eines elektrisch aufgeladenen Körpers, beispielsweise eines Kunststoffs, oder des menschlichen Körpers mit dem elektrischen Gerät. Es ist bekannt, daß insbesondere integrierte Schaltungen besonders empfindlich gegen ESD sind. Diese Empfindlichkeit wächst mit zunehmendem Integrationsgrad. Bei stationären und leitungsgebundenen Geräten sind bereits Schutzmaßnahmen bekannt, die eine anliegende Überspannung ableiten. Eine Schutzfunktion können diese Maßnahmen jedoch nur bieten, wenn ein Abführen der Ladung zu einer Erdleitung möglich ist. Dies ist in der Regel bei stationären und leitungsgebundenen Geräten der Fall. Mit den bekannten Maßnahmen ist es jedoch nicht möglich, tragbare Geräte wirkungsvoll vor elektrostatischen Entladungen zu schützen.
Aus der US-A-4 138 711 ist eine Leiterplatte mit Halbleiterbauelementen bekannt, die mit Eingangskontakten auf der Leiterplatte verbunden sind. Ein als Brückenschalter ausgebildetes Schaltmittel überbrückt vor dem Einschieben eines Steckmittels sämtliche Kontakte. Beim Einschieben des Steckmittels wird der Brückenschalter in einen nicht überbrückenden Zustand überführt, bevor die Gegenanschlüsse des Steckmittels die Eingangskontakte berühren. Mit dieser Anordnung wird jedoch bei einer Kontaktierung eines mit einer Überspannung behafteten Gegenanschlusses die Überspannung ohne ESD-Schutz auf die Bauelemente übertragen.
Vorrichtungen zum ESD-Schutz gegen versehentliches Berühren von Eingangskontakten einer Leiterplatte mit einem die Eingangskontakte vor Einstecken eines Steckmittels überbrückenden Brückenschalter sind weiterhin auch aus der EP-A-0 501 749 und der US-A-4 179 178 bekannt.
Aus der DE-U-91 10 657 ist eine Prüfbuchse mit einer vorgelagerten Arbeitselektrode und einem im Inneren der Prüfbuchse angeordneten von der Arbeitselektrode isolierten Kontakt bekannt. Die Arbeitselektrode ist mit einer Erdleitung verbunden, über die elektrische Ladungen gegen Erdpotential abfließen können. Beim Einführen eines Steckmittels kontaktiert der Gegenanschluß des Steckmittels jedoch nicht zwangsläufig die Arbeitselektrode, so daß ein ausreichender ESD-Schutz nicht gewährleistet ist. Außerdem ist die Anordnung nicht in tragbaren Geräten einsetzbar.
Aus der NL-A-7 007 727 ist eine Steckdose mit einer Sicherheitvorrichtung bekannt. Durch mehrere hintereinander in einer Linie angeordnete Kontakte wird erreicht, daß ein versehentlich in die Steckdose eingeführter Kontakt zum Personenschutz zuerst mit dem Null-Leiter und anschließend mit dem stromführenden Kontakt in Verbindung gebracht wird. Eine Erdleitung ist hierfür zwingend erforderlich.
Das erfindungsgemäße batteriebetriebene elektrische Gerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5 hat demgegenüber den Vorteil, daß sowohl stationäre als auch tragbare Geräte wirkungsvoll gegen ESD geschützt sind. Außerdem wird durch die hier beschriebenen Merkmale eine Störung der Gerätefunktionen durch ESD erschwert. Dazu ist keinerlei Verbindung zu einem stationären Schutzleiter nötig. Der Schutz funktioniert dabei ebenso für beliebige elektrisch aufgeladene Körper als auch für elektrisch aufgeladene Steckkontakte, die an das Gerät angeschlossen werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen elektrischen Geräts möglich.
Das Umschalten in den im wesentlichen nichtleitenden Zustand nach Ablauf einer Verzögerungszeit ist insofern vorteilhaft, als durch die Verzögerungszeit ein gewisser Zeitraum zur Verfügung gestellt wird, in dem ein Potentialausgleich zwischen dem Steckmittel und dem Bezugskontakt stattfinden kann. So wird der Potentialunterschied zwischen dem Bezugskontakt und dem Steckmittel minimal.
Die elektrisch leitende Verbindung jedes Anschlusses des elektrischen Bauteils mit dem Bezugskontakt über ein Schaltmittel hat den Vorteil, daß sich auch bei ESD-Belastung mehrerer Anschlüsse keine schädlichen Potentialdifferenzen zwischen den Anschlüssen und dem Bezugskontakt aufbauen können, wodurch das Risiko der Schädigung der mit diesen Anschlüssen verbundenen elektrischen Bauelemente bzw. Teilschaltungen und damit des elektrischen Geräts durch ESD vermindert wird.
Die Ausführung des Schaltmittels mit einem elektrisch leitenden Kontaktstift stellt insofern eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts dar, als die Funktionen der elektrisch leitenden Verbindung und des Umschaltens gemeinsam vom Kontaktstift ausführbar sind.
Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß das Kontaktelement über ein Schaltmittel mit dem Bezugskontakt elektrisch leitend verbunden ist, da sich die konstruktive Ausgestaltung des Steckmittels und der zugehörigen Vertiefung vereinfacht.
Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß das Schaltmittel vom Steckmittel betätigbar ist, da dadurch ein selbsttätiges Umschalten ermöglicht ist.
Die Ausbildung des Schaltmittels als Halbleiterschalter bringt den Vorteil mit sich, daß das Schaltmittel in einer einfachen Form realisiert ist, die außerdem besonders verschleißarm ist.
Bei einer Ausbildung des Schaltmittels als Reed-Schalter handelt es sich um eine vorteilhafte Ausgestaltung, da ein berührungsloses Umschalten des Schaltmittels möglich ist. Außerdem erfolgt das Auftrennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Eingangskontakt und dem Bezugskontakt nur bei Annäherung eines mit einem Magneten ausgestatteten Gegenanschlusses und nicht versehentlich bei z.B. mechanischer Auslösung durch einen sonstigen elektrisch aufgeladenen Körper.
Es stellt einen weiteren Vorteil dar, wenn das elektrische Gerät einen weiteren Eingangskontakt zur dauerhaften Verbindung mit dem bezugskontakt aufweist, da so ein Durchschleifen des Bezugspotentials des Bezugskontakts zu dem den Gegenanschluß aufweisenden weiteren elektrischen Gerät möglich ist.
Bei der Ausgestaltung des Kontaktstifts mit einem Kontaktmittel, das mittels eines Federelements an ein mit dem Bezugskontakt verbundenes Leiterstück gedrückt ist, entsteht der Vorteil einer besonders einfachen und zuverlässigen Realisierung des ESD-Schutzes.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigend Figur 1 ein elektrisches Gerät mit einer Vorrichtung zum ESD-Schutz in einer ersten Ausführungsform,
  • Figur 2 ein elektrisches Gerät mit einer Vorrichtung zum ESD-Schutz in einer zweiten Ausführungsform,
  • Figur 3 ein elektrisches Gerät mit externer Stromversorgung in einer ersten Ausführungsform,
  • Figur 4 ein elektrisches Gerät mit externer Stromversorgung in einer zweiten Ausführungsform,
  • Figur 5a ein elektrisches Gerät mit externer Stromversorgung in einer dritten Ausführungsform, Figur 5b einen Stiftkontakt
  • Figur 6 ein elektrisches Gerät mit externer Stromversorgung mit verschiebbaren Kontaktstiften.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    In Figur 1 ist ein elektrisches Gerät 26 mit einem Gehäuse 1 gezeigt. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine Stromversorgung 3, an deren Pluspol eine erste Anschlußleitung 13 und an deren Minuspol eine zweite Anschlußleitung 12 angeschlossen sind. Die beiden Anschlußleitungen 12, 13 führen zu einer ebenfalls im Gehäuse 1 befindlichen Schaltung 2, die mehrere elektrische Teilschaltungen n0, n1,... ni umfaßt. Jede dieser elektrischen Teilschaltungen n0, n1,... ni ist an eine dritte Anschlußleitung 12' angeschlossen, die am Schaltungseingang der Schaltung 2 mit der zweiten Anschlußleitung 12 verbunden ist. Auf der zweiten Anschlußleitung 12 befindet sich ein Bezugskontakt 7, an dem eine erste Verbindungsleitung 8'und eine zweite Verbindungsleitung 8 angeschlossen sind. Die erste Verbindungsleitung 8' führt zu einem an der Außenseite des Gehäuses 1 befindlichen Ausgleichskontakt 22. Die zweite Verbindungsleitung 8 führt über ein Schaltmittel 19 zu einer Ausgangsleitung 9, die von einem Schaltungsausgang der Schaltung 2 zu einem an der Außenseite des Gehäuses 1 liegenden Eingangskontakt 4 führt. Der Eingangskontakt 4 ist dabei von einem Kupplungsstück 29 zur Aufnahme eines Steckmittels 25 umgeben.
    Das Steckmittel 25 umfaßt ein Steckergehäuse 18, das an seiner Vorderseite einen mit dem Eingangskontakt 4 korrespondierenden Gegenanschluß 11 aufweist. An der Außenseite weist das Gehäuse 1 außerdem eine Aussparung 10 auf, durch die eine Betätigung des als Öffner ausgebildeten Schaltmittels 19 möglich ist. Das Schaltmittel 19 weist einen abgewinkelten Tastarm 20 auf, der in die Aussparung 10 über dem Schaltmittel 19 paßt.
    Die dritte Anschlußleitung 12' ist vorzugsweise eine Leitung, die sämtliche elektrische Teilschaltungen n0, n1,... ni miteinander verbindet. Eine solche Leitung ist üblicherweise bereits in der Schaltung 2 vorhanden, da es beim Schaltungsentwurf üblich ist, daß eine Schaltungsmasse durch die Schaltung geführt wird. Über die erste Verbindungsleitung 8' ist der Ausgleichskontakt 22 ständig mit dem Bezugskontakt 7 verbunden. Ladungen, die beim Hantieren mit dem Gehäuse 1 durch Berührung eines elektrisch aufgeladenen Körpers, beispielsweise eines menschlichen Körperteils, auf den Ausgleichskontakt 22 gelangen, fließen somit auf den Bezugskontakt 7, so daß dieser in etwa das gleiche Potential wie der Ausgleichskontakt 22 aufweist. Dadurch ist die Gefährdung des elektrischen Geräts 26 durch ESD verringert, da der Bezugskontakt 7 und auch die daran angeschlossene dritte Anschlußleitung 12' ebenfalls nahezu auf demselben Potential liegen, wie der Ausgleichkontakt 22 und der elektrisch aufgeladene Körper. Eine Berührung eines elektrisch aufgeladenen Körpers mit einem Schaltungsteil des elektrischen Geräts 26 oder von außen zugänglichen elektrischen Kontakten kann daher keine elektrische Entladung in Richtung auf den Bezugskontakt 7 auslösen. Der Ausgleichskontakt 22 ist vorzugsweise an einer exponierten Stelle auf der Außenseite der Oberfläche des Gehäuses 1 angebracht und kann in jeder beliebigen Form (z.B. Drahtgeflecht, Metallfläche, Zierstreifen, etc.) und Größe ausgebildet sein.
    Vorzugsweise ist der Ausgleichskontakt 22 als das Gehäuse 1 nahzu ganz umschließender Metallmantel ausgebildet. Ebenso wie der Ausgleichskontakt 22 ist der Eingangskontakt 4 über das Schaltmittel 19 und die zweite Verbindungsleitung 8 mit dem Bezugskontakt 7 verbunden. Ladungen, die auf den Eingangskontakt gelangen, fließen so ebenfalls auf den Bezugskontakt 7, wodurch der Potentialunterschied zwischen dem Eingangskontakt 4 und dem Bezugskontakt 7 minimiert wird. Prinzipiell wird also ein elektrisch aufgeladener Körper zunächst mit dem Bezugskontakt 7 elektrisch leitend verbunden. Beim Anschließen des Steckmittels 25 an den Eingangskontakt 4, z.B. zur Verbindung des elektrischen Geräts 26 mit einem beliebigen weiteren elektrischen Gerät, wie Drucker, Ladegerät, Programmiergerät, Alarmgeber, Signalgeber, Fernwirkeinrichtung, etc. gelangt zunächst der Gegenanschluß 11 in einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Eingangskontakt 4. Dadurch können auf dem Gegenanschluß 11 befindliche Ladungen auf den Eingangskontakt 4 und somit auch zum Bezugskontakt 7 gelangen. Der Gegenanschluß 11 ist mit federnden Kontaktzungen ausgestattet, die beim Auftreffen auf den Eingangskontakt 4 elastisch nachgeben, während das Steckmittel 25 für eine sichere Ankopplung an das Gehäuse 1 tiefer in das Kupplungsstück 29 eingeschoben wird. Erst wenn das Steckmittel 25 ganz in das Kupplungsstück 29 eingeschoben wird, bewirkt der Tastarm 20 über einen Eingriff in die Aussparung 10 ein öffnen des Schaltmittels 19. Durch das öffnen des Schaltmittels 19 wird der Eingangskontakt 4 vom Bezugskontakt 7 getrennt, wodurch der Eingangskontakt 4 seine eigentliche Funktion für die Schaltung 2 ausüben kann. Da der Eingangskontakt 4 jedoch nahezu dasselbe Potential aufweist, wie der Bezugskontakt 7 ist eine Beschädigung der Schaltung 2 aufgrund eines Potentialunterschiedes zwischen Eingangskontakt 4 und Bezugskontakt 7 nahezu ausgeschlossen.
    Da das Steckmittel 25 den Gegenanschluß 11 aufweist, wird dieser mit dem Eingangskontakt 4 elektrisch leitend verbunden. Die Voraussetzung, daß das Steckmittel 25 mit dem Bezugskontakt 7 elektrisch leitend verbunden sein muß, bevor eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Gegenanschluß 11 und Eingangskontakt 4 entsteht, ist durch die Anordnung in Figur 1 automatisch erfüllt.
    Alternativ zu der in Figur 1 dargestellten Ausführung kann anstelle des Gegenanschlusses 11 auch der Eingangskontakt 4 mit elastischen Kontaktzungen versehen sein, die beim Aufeinandertreffen von Eingangskontakt 4 und Gegenanschluß 11 nachgeben. Der Eingangskontakt 4 und entsprechend der Gegenanschluß 11 können mehrere Kontakte aufweisen, d.h. mehrpolig ausgeführt sein. Der Tastarm 20 ist dabei auch durch die Ausgestaltung eines der Kontakte als einen mechanisch längeren Stiftkontakt im Eingangskontakt 4 oder Gegenanschluß 11 ersetzbar. Durch die größere mechanische Länge ist dann sichergestellt, daß dieser gegenüber den anderen, kürzeren Kontakten des Eingangskontakts 4 oder Gegenanschlusses 11 vorauseilt und bei der Berührung des elektrisch leitend ausgeführten Schaltmittels 19 eine elektrisch leitende Verbindung zum Bezugskontakt 7 herstellt. Ein tieferes Einführen des Steckmittels 25 in das Gehäuse 1 bewirkt dann vorzugsweise das Öffnen des Schaltmittels 19 bevor eine elektrisch leitende Verbindung der anderen Kontakte des Eingangskontakts 4 mit den Kontakten des Gegenanschlusses 11 erfolgt. Sofern die relative Lage zwischen dem Eingangskontakt 4 und dem Gegenanschluß 11 zueinander durch andere Mittel wie beispielsweise einen das Gehäuse 1 und den Stecker 25 gemeinsam umschließenden Behälter gesichert ist, kann das Kupplungsstück 29 auch entfallen. Das Steckmittel 25 kann auch ein an das Gerät 26 ankoppelbares Zusatzgerät sein, an dessen Außenseite der Gegenanschluß 11 angeordnet ist. Als Bezugskontakt eignet sich z.B. eine Metallschicht in einer Multilayer-Leiterplatte.
    In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform des in Figur 1 dargestellten elektrischen Geräts 26 gezeigt. Gleiche Zahlen bezeichnen hierbei gleiche Elemente. Die hier dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten durch folgende Merkmale: Die zweite Verbindungsleitung 8 führt nicht über das Schaltmittel 19 zur Ausgangsleitung 9, sondern direkt zu einem an der Außenseite des Gehäuses 1 angebrachten Kontaktelement 6. Das Kontaktelement 6 ist dabei an der Einlaßöffnung einer Vertiefung 27 angebracht, an deren Boden sich der Eingangskontakt 4 befindet. Die Vertiefung 27 dient anstelle des Kupplungsstücks 29 aus Figur 1 zur Aufnahme des Steckmittels 25. Die Oberseite des Eingangskontakts 4 liegt dabei in einer Tiefe x von der Einlaßöffnung der Vertiefung 27 entfernt. Das Steckmittel 25 weist hier ebenfalls wieder ein Steckergehäuse 18 auf, an dessen Vorderseite der Gegenanschluß 11 mit federnden Kontaktzungen angeordnet ist. Außerdem weist der Gegenanschluß 11 einen seitlichen federnden Kontaktlappen 28 auf, der beim Einschieben des Steckmittels 25 in die im Gehäuse 1 befindliche Vertiefung 27 das Kontaktelement 6 berührt, an ihm entlanggleitet und bei ganz eingeschobenem Steckmittel 25 keinen Kontakt mehr zum Kontaktelement 6 besitzt. Während der seitliche federnde Kontaktlappen 28 auf dem Kontaktelement 6 entlanggleitet, gelangt der Gegenanschluß 11 in elektrisch leitenden Kontakt mit dem Eingangskontakt 4. Dieser elektrisch leitende Kontakt wird beibehalten, wenn das Steckmittel 25 ganz in die Vertiefung 27 eingeschoben ist.
    Auch hier wird somit zunächst beim Einschieben des Steckmittels 25 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gegenanschluß 11 und dem Bezugskontakt 7 über die zweite Verbindungsleitung 8 und das Kontaktelement 6 hergestellt. Ein Ladungsausgleich zwischen dem Bezugskontakt 7 und dem Gegenanschluß 11 ist daher zunächst möglich.
    Danach berühren sich der Eingangskontakt 4 und der Gegenanschluß 11 und in der weiteren Folge der Bewegung des Steckmittels 25 wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gegenanschluß 11 und dem Kontaktelement 6 unterbrochen. Als Folge verbleibt auch hier kein nennenswerter Potentialunterschied zwischen dem Eingangskontakt 4 und dem Bezugskontakt 7, wodurch die ESD-Gefahr für die an den Eingangskontakt 4 angeschlossene Schaltung 2 vermindert ist. Die Tiefe x ist dabei in vorteilhafter Weise so ausgewählt, daß der seitliche federnde Kontakt lappen 28 bei ganz in die Vertiefung 27 eingeschobenem Steckmittel 25 das Kontaktelement 6 nicht mehr berührt und eine Entladung eines elektrisch aufgeladenen Körpers nur auf das Kontaktelement 6 und nicht auf den einschluß 4 erfolgen kann. Alternativ kann die Unterbrechung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Bezugskontakt 7 und dem Gegenanschluß 11 auch über einen Schaltungsmechanismus analog Figur 1 erfolgen, wobei die Auswahl der Tiefe x nicht mehr nach dem oben angegebenen Kriterium erfolgen muß.
    Figur 3 zeigt ein elektrisches Gerät 26, an das die Stromversorgung 3, die sich in einem externen Gehäuse 1' befindet, anschließbar ist. Auch in dieser Figur ist die Numerierung aus den Figuren 1 und 2 beibehalten, wobei folgende Unterschiede gegenüber der Figur 1 vorliegen: Die Anschlußleitungen 12, 13 führen von der Stromversorgung 3 weg aus dem externen Gehäuse 1' hinaus und in das Gehäuse 1 hinein zur darin befindlichen Schaltung 2. Die Anschlußleitungen 12, 13 sind dabei zwischen den Gehäusen 1, 1' unterbrochen und mittels Steckern und Kupplungen z.B. in Form von Stiften und Kontaktflächen aneinander ankoppelbar. Vor das Schaltmittel 19 ist zusätzlich ein Verzögerungselement 15 geschaltet, das in der Aussparung 10, in die der Tastarm 20 des Steckmittels 25 eingreift, angeordnet ist. Außerdem sind die beiden Anschlußleitungen 12 und 13 innerhalb des Gehäuses 1 über einen Zusatzschalter 14 verbunden.
    Der Zusatzschalter 14 bewirkt, daß der Leitungseingang der ersten Anschlußleitung 13 am Gehäuse 1 für den Anschluß der Stromversorgung 3 so lange an den Bezugskontakt 7 angeschlossen bleibt, bis die Stromversorgung 3 angeschlossen wird. Ein Aufladen der ersten Anschlußleitung gegenüber dem Bezugskontakt 7 ist somit nicht möglich. Die elektrisch leitende Verbindung der ersten Anschlußleitung 13 mit dem Bezugskontakt 7 bewirkt eine elektrisch leitende Verbindung eines elektrisch aufgeladenen Körpers, der das vom Gehäuse 1 ausgehende Ende der ersten Anschlußleitung 13 berührt, mit dem Bezugspunkt 7. Dabei wird davon ausgegangen, daß der elektrisch aufgeladene Körper nicht die im externen Gehäuse 1 angeordnete Stromversorgung 3 ist, sondern beispielsweise ein versehentlich das vom Gehäuse 1 ausgehende Ende der ersten Anschlußleitung 13 berührendes elektrisch aufgeladenes Körperteil. In diesem Fall muß kein Öffnen des Zusatzschalters 14 erfolgen, im Gegensatz zum Fall des Anschlusses der Stromversorgung 3. Das Ankoppeln des externen Gehäuses 1' an das Gehäuse 1 bewirkt über einen Gehäusefortsatz ein Öffnen des Zusatzschalters 14, bevor sich alle vier Koppelstellen in den Verbindungsleitungen 12, 13 berühren. Der Zusatzschalter 14 muß auf jeden Fall vor dem Anschluß der Stromversorgung 3 geöffnet werden, da sonst ein Kurzschluß die Folge wäre. Somit geschieht beim Anschluß der ersten Anschlußleitung 13 im Gegensatz zum Schaltmittel 19 ein Öffnen des Schalters 14 bevor eine elektrisch leitende Verbindung in der ersten Anschlußleitung 13 erfolgt und nicht danach. Der Anschluß der Stromversorgung 3 stellt damit sicher, daß eine Berührung der ersten Anschlußleitung 13 durch einen elektrisch aufgeladenen Körper nicht mehr erfolgen kann. Somit ist hier eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gegenanschluß 11 und dem Eingangskontakt 4 aufgebaut.
    Die Formulierung, daß eine elektrisch leitende Verbindung "aufgebaut" ist, beinhaltet im erfindungsgemäßen Sinn somit entweder, daß eine elektrisch leitende Verbindung besteht, wie in Figur 1 dargestellt oder daß eine Gefährdung des zu schützenden Kontakts durch eine Berührung mit einem elektrisch aufgeladenen Körper verhindert ist, wie am Beispiel der ersten Anschlußleitung 13 in Figur 5a gezeigt. Das verzögerte Ausschalten des Schaltmittels 19 mittels des Verzögerungselements 15 nach der Betätigung durch den Tastarm 20 bewirkt, daß genügend Zeit zum Ladungsausgleich für die auf dem Steckmittel 25 befindliche Ladung zwischen dem Eingangskontakt 4 und dem Bezugskontakt 7 vorhanden ist.
    In Figur 4 ist das elektrische Gerät 25 aus Figur 3 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt, wobei gleiche Zahlen gleiche Teile bezeichnen. Zusätzlich zu den Elementen in Figur 3 weist das externe Gehäuse 1' eine Zusatzschaltung 17 auf, die weitere elektrische Teilschaltungen m0, m1 aufweist. Die weiteren elektrischen Teilschaltungen m0,m1 sind ebenfalls an die zweite Anschlußleitung 12 über eine dritte Anschlußleitung 16 und einen weiteren Bezugskontakt 7' angeschlossen. Die Zusatzschaltung 17 weist außerdem Ausgänge p1, p2 auf, die aus dem externen Gehäuse 1' herausgeführt sind. Das Gehäuse 1 weist seinerseits mehrere Eingänge dm,d0, d1, d2 auf, die jeweils an die Schaltung 2 angeschlossen sind. Anstelle des Schaltmittels 19 ist ein zweites Schaltmittel s0 mit einer ersten Schaltleitung 31 vorgesehen, über die der Eingang d0direkt mit dem Bezugskontakt 7 verbunden ist. Ebenso ist der Eingang d1über ein drittes Schaltmittel s1und eine zweite Schaltleitung 24 direkt mit dem Bezugskontakt 7 verbunden und der Eingang d2über ein viertes Schaltmittel s2und eine dritte Schaltleitung 23 an den Bezugskontakt 7 direkt angeschlossen. Das externe Gehäuse 1' weist Fortsätze 33, 34, 35 auf, die in Aussparungen im Gehäuse 1 passen und eine Betätigung der Schaltmittel s0, s1, s2 bewirken. Die Ausgänge p1, p2und die Anschlußleitungen 12, 13 enden an der Außenseite des externen Gehäuse in federnden Kontakten.
    Durch diese Verbindungen sind alle Eingänge dm, d0, d1, d2 mit dem Bezugskontakt 7 verbunden und somit kann kein nennenswerter Potentialunterschied zwischen ihnen und dem Bezugskontakt 7 bestehen. Somit sind die Eingänge dm, d0, d1, d2 gegen durch Berührung mit elektrisch aufgeladenen Körpern entstehende Potentialdifferenzen und dadurch entstehende Schäden geschützt.
    Bei Ankopplung des externen Gehäuses 1' mit den Ausgängen P1, p2 und den Anschlußleitungen 12, 13, an die Eingänge dm, d0, d1, d2 kommen jeweils der Ausgang p2mit dem Eingang d2, der Ausgang p1 mit dem Eingang d1, die erste Anschlußleitung 13 mit dem Eingang d0 und die zweite Anschlußleitung 12 mit dem Eingang d m in elektrisch leitenden Kontakt. Dabei wird das zweite Schaltmittel s0 vor der Berührung der ersten Anschlußleitung 13 mit dem zugehörigen Eingang d0 durch einen der Fortsätze 33, 34, 35 geöffnet, während das dritte und vierte Schaltmittel s1, s2 erst nach einer Kontaktierung mit den Ausgängen p1, p2 geöffnet werden. Damit ist auch für eine beliebige Anordnung von Kontakten zwischen dem elektrischen Gerät 26 und seiner Peripherie ein ESD-Schutz erreichbar.
    Figur 5a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Gehäuse 1 und einem dazugehörigen externen Gehäuse 1' unter Beibehaltung der bisherigen Numerierung mit folgenden Unterschieden: Während die zweite Anschlußleitung 12 über den Eingang dm an der Gehäuseoberfläche des Gehäuses 1 mit dem Bezugskontakt 7 verbunden wird, liegen die Eingänge d0, d1, d2 zur Verbindung mit der ersten Anschlußleitung 13 bzw. den Ausgängen p1, p2 in Vertiefungen 5 im Gehäuse 1. Die Ausgänge p1, p2 und die Anschlußleitungen 12, 13 weisen an ihrem Ende gleich lange teleskopartig federnd ineinanderschiebbare Stiftkontakte 36, 37, 38, 39 auf. Somit erfolgt eine Kontaktierung des weiteren Gehäuses 1' zuerst über die zweite Anschlußleitung 12 und erst nachfolgend über die erste Anschlußleitung 13 bzw. die Anschlüsse p1, p2. Somit ist hier durch die räumliche Anordnung der Eingänge dm, d0, d1, d2 sichergestellt, daß bei einer Zusammenführung der zwei Gehäuse 1, 1' immer zuerst der Bezugskontakt 7 zu einem Ladungsausgleich herangezogen wird, bevor die anderen Kontakte zwischen den Gehäusen 1, 1', verbunden werden. Der Eingangskontakt 4, der hier in Figur 5 ähnlich ausgeführt ist wie der Eingangskontakt 4 in Figur 2 , weist am Eingang der zugehörigen Vertiefung 27 das Kontaktelement 6 auf, das über das Schaltmittel 19, das hier als Reed-Schalter ausgebildet ist, mit dem Bezugskontakt 7 verbunden ist. Der Reed-Schalter 19 ermöglicht ein berührungsloses Schalten durch die Wand des Gehäuses 1 hindurch. Das entsprechende Steckmittel 25 ist dafür mit einem Schaltmagnet 30 ausgestattet.
    Das Schaltmittel 19 muß im geschlossenen Zustand lediglich einen geringen Durchgangswiderstand aufweisen, um die Potentialdifferenz zwischen dem Eingangskontakt 4 und dem Bezugskontakt 7 auf ein für die Schaltung 2 und deren elektrische Teilschaltungen n0, n1, ... ni ungefährliches Maß zu begrenzen. Als Betätigungsmechanismus ist für das Schaltmittel 19 gleichermaßen eine optische, mechanische, elektrische oder magnetische Lösung vorgesehen. Außerdem ist es auch zweckmäßig, die oben beschriebenen Ausführungen zu kombinieren, um einen optimalen Schutz vor elektrostatischer Entladung zu erhalten. Es ist ebenso vorgesehen, das externe Gehäuse 1' mit der Zusatzschaltung 17 mit einer identischen Schutzmaßnahme auszuführen, um auch hier einen Schutz vor ESD zu erhalten.
    Figur 5b zeigt den Aufbau des Stiftkontakts 38, der aus einer äußeren Hülse 42 mit einer stirnseitigen öffnung besteht; in der gleitverschiebbar ein Stift 40 gelagert ist, der an seinem inneren Ende in eine Basisplatte 45 übergeht, an der eine Spiralfeder 41 anliegt. Die Basisplatte 45 ist von einem Gleitring 43 umgeben, der die Basisplatte 45 von der äußeren Hülse 42 isoliert. Der Stift 40 ist im Bereich der stirnseitigen Öffnung mittels Einer Isolierbuchse 44 von der äußeren Hülse 42 elektrisch isoliert. Die Spiralfeder 41 drückt die Basisplatte 45 gegen die Stirnwand der äußeren Hülse 42, so daß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der elektrisch leitenden Spiralfeder 41 über den Stift 40 zur äußeren Hülse 42 besteht.
    Für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall ist die Hülse 42 mit der dritten Anschlußleitung 16 elektrisch leitend verbunden. Die Spiralfeder 41 bildet die Leitung zur Zusatzschaltung 17. Ein Eindrücken des Stifts 40 trennt die Verbindung, die vor dem Eindrücken einen Schutz gegen elektrostatische Entladung darstellt.
    Figur 6 zeigt ein Beispiel für eine Ausgestaltung mit Kontaktstiften. Im Vergleich zur Ausgestaltung nach Figur 4 bestehen folgende Unterschiede:
    Anstelle der Eingänge dm, d0, d1, d2 sind hier Kontaktstifte km, k0, k1, k2 vorgesehen, die aus dem Gehäuse 1 herausragen. Der Kontaktstift km ist dabei mechanisch länger ausgebildet als die Kontaktstifte k0, k1, k2 und ragt entsprechend weiter aus dem Gehäuse 1 heraus als diese. Die Kontaktstifte km, k0, k1, k2 sind gleitverschiebbar in der Gehäusewand gelagert. Sie weisen innerhalb des Gehäuses 1 liegende starr mit den Kontaktstiften km, k1, k2 verbundene scheibenförmige Kontaktmittel am, a0, a1, a2 auf. Die Kontaktmittel am, a0, a1, a2 stützen sich gegen die Gehäusewand ab und werden von Federelementen fm, f0, f1, f2 gegen die Gehausewand gedrückt. Zwischen den Kontaktmitteln a1, a2 ist die Gehäusewand mit einem Leiterstück 32 versehen, das über die Schaltleitung 23, 24 mit dem Bezugskontakt 7 elektrisch leitend verbunden ist. Die Kontaktmittel a1, a2 berühren das Leiterstück 32. Ein der ersten Schaltleitung 31 aus Figur 4 entsprechendes weiteres Leiterstück 31 ist zwischen den Kontaktmitteln am, a0 angeordnet und bildet eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktmitteln am, a0. Der Kontaktstift km ist direkt mit dem Bezugskontakt 7 elektrisch am, a0. leitend verbunden. Das externe Gehäuse 1' ist mit Flächenkontakten ym, y0, y1, y2 versehen, die an die Anschlußleitungen 12, 13 sowie die Ausgänge p1, p2 angeschlossen sind.
    Eine Annäherung des externen Gehäuses 1' ergibt zwangsläufig zuerst eine Berührung des Flächenkontakts ym mit dem Kontaktstift km. Ein Ladungsangleich findet statt. Die weitere Bewegung des externen Gehäuses 1' bewirkt, das das Schaltmittel s0 geöffnet wird, indem sich das Kontaktmittel am vom weiteren Leiterstück 31 löst. Gleichzeitig ist damit auch die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktstift k0 und dem Bezugskontakt 7 unterbrochen. Ein Kurzschluß der Anschlußleitungen 12, 13 ist somit verhindert. Sobald die weiteren Kontakte y0, y1, y2 die jeweiligen Kontaktstifte k0, k1, k2 berühren, findet auch dort ein Ladungsangleich zum Bezugskontakt 7 statt. Wird das externe Gehäuse 1' noch weiter an das Gehäuse 1 angenähert, so werden auch die elektrisch leitenden Verbindungen der Kontaktstifte k1, k2 zum Bezugskonakt 7 über die Schaltleitung 23, 24 und das Leiterstück 32 unterbrochen. Nun ist das externe Gehäuse 1' so an das Gehäuse 1 gebracht, daß eine funktionstüchtige Verbindung aufgebaut ist, wobei die Verbindung unter Vermeidung einer ESD-Belastung aufgebaut wurde. Alternativ dazu ist ebenfalls vorgesehen, die Schaltleitung 23, 24 anstatt an den Bezugskontakt 7 an das weitere Leiterstück 31 anzuschließen. Dann werden beim Eindrücken des Kontaktstifts km gleichzeitig alle anderen Kontaktstifte k0, k1, k2 vom Bezugskontakt 7 elektrisch getrennt. Ein ausreichender ESD-Schutz ist auch mit dieser Variante gegeben, da eine Berührung der Kontaktstifte k0, k1, k2 mit einem elektrisch aufgeladenen Körper durch die räumliche Nähe der Gehäuse 1, 1' zueinander verhindert wird. Zweckmäßigerweise bewegt sich die Länge der aus dem Gehäuse 1 herausragenden Teile der Kontaktstifte km, k0, k1, k2 im Bereich <1 cm.
    Als Eingangskontakt 4 im Sinne der Erfindung sind sowohl Eingangs- als auch Ausgangskontakte des elektrischen Geräts 26 zu sehen.

    Claims (12)

    1. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät mit wenigstens einem durch statische Aufladung gefährdeten Eingangskontakt, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskontakt (4) mittels eines Schaltmittels (19) mit einem auf einer Anschlußleitung (12) der Stromversorgung (3) des elektrischen Geräts (26) befindlichen Bezugskontakt (7) des elektrischen Geräts elektrisch leitend verbunden ist und daß das Schaltmittel (19) in einen im wesentlichen nichtleitenden Zustand übergeht, sobald zwischen dem Eingangskontakt (4) und einem korrespondierenden Gegenanschluß (11) eines Steckmittels (25) eine elektrisch leitende Verbindung aufgebaut ist.
    2. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (19) erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit, nachdem die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingangskontakt (4) und dem korrespondierenden Gegenanschluß (11) des Steckmittels (25) aufgebaut ist, in den im wesentlichen nichtleitenden Zustand übergeht.
    3. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichet, daß jeder Eingangskontakt (4) des elektrischen Geräts (26) die Schaltmittel (19) aufweist.
    4. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (19) einen elektrisch leitenden Kontaktstift (km, k0, k1, k2) aufweist, der mit dem Bezugskontakt (7) elektrisch leitend verbunden ist und daß diese Verbindung durch ein Verschieben oder Verdrehen des Kontaktstifts (km, k0, k1, k2) trennbar ist.
    5. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät mit wenigstens einem durch statische Aufladung gefährdeten Eingangskontakt, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskontakt (4) in einer Vertiefung (27) am elektrischen Gerät (26) angeordnet ist und daß ein dem Eingangskontakt (4) räumlich vorgelagertes Kontaktelement vorgesehen ist, das mit einem auf einer Anschlußleitung (12) der Stromversorgung (3) des elektrischen Geräts (26) befindlichen Bezugskontakt (7) des elektrischen Geräts elektrisch leitend verbunden ist und daß das Kontaktelement (6) so angeordnet ist, daß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingangskontakt (4) und einem korrespondierenden Gegenanschluß (11) eines Steckmittels (25) erst möglich ist, nachdem der Gegenanschluß (11) das Kontaktelement (6) berührt hat.
    6. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (6) mittels eines Schaltmittels (19) mit dem Bezugskontakt (7) elektrisch leitend verbunden ist, das in einen im wesentlichen nichtleitenden Zustand übergeht, sobald zwischen den Kontaktelementen (6) und dem Gegenanschluß (11) eine elektrisch leitende Verbindung aufgebaut ist.
    7. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (19) erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit, nachdem die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktelement (6) und dem Gegenanschluß (11) des Steckmittels (25) aufgebaut ist, in den im wesentlichen nichtleitenden Zustand übergeht.
    8. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (19) vom Steckmittel (25) betätigbar ist.
    9. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (19) einen Halbleiterschalter aufweist.
    10. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (19) einen Reed-Schalter aufweist und daß das Steckmittel (25) einen Schaltmagnet (30) aufweist, der mit dem Reed-Schalter in gestecktem Zustand zusammenwirkt.
    11. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer Eingangskontakt (km) vorgesehen ist, der dauerhaft mit dem Bezugskontakt (7) elektrisch leitend verbunden ist.
    12. Batteriebetriebenes elektrisches Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (km, k0, k1, k2) axial verschiebbar in einer Gehäusewand des elektrischen Geräts (26) galagert ist, daß der Kontaktstift (km, k0, k1, k2) mit einer Kontaktmittel (am, a0, a1, a2) elektrisch leitend und mechamisch starr verbunden ist, das mittels Federkraft eines Federelements (fm, f0, f1, f2) an ein am Gehäuse (1) angeordnetes Leiterstück (32), welches mit den Bezugskontakt (1) elektrisch leitend verbunden ist, gedrückt ist.
    EP94119204A 1993-12-30 1994-12-06 Batteriebetriebenes elektrisches Gerät Expired - Lifetime EP0661912B1 (de)

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