PL223024B1

PL223024B1 - Sensor pojemnościowy do płytek obwodów drukowanych i zestaw sensora pojemnościowego i płytki obwodów drukowanych

Info

Publication number: PL223024B1
Application number: PL397995A
Authority: PL
Inventors: Paweł Meller
Original assignee: Diehl Ako Stiftung & Co Kg; Diehl Ako Stiftung Gmbh & Co
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2016-09-30
Also published as: EP2624669A2; PL397995A1; EP2624669A3

Description

Opis wynalazku

Dziedzina wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sensor pojemnościowy do płytek obwodów drukowanych i zestaw sensora pojemnościowego i płytki obwodów drukowanych. Wynalazek jest przeznaczony do stosowania do sensorowych klawiszy używanych w połączeniu z płytką obwodów drukowanych w różnych urządzeniach sterowanych elektrycznie.

Stan techniki

Sensory pojemnościowe, stosowane z płytkami obwodów drukowanych, są dostosowane do wykrywania obecności jakiegoś elementu, na przykład palca użytkownika, poprzez warstwę izolująca elektrycznie, jak szkło lub materiał ceramiczny. Sensor pojemnościowy jest elektrycznie połączony z obwodem elektronicznym, na przykład płytki obwodów drukowanych, który wykrywa zmianę pojemności podczas dotykania sensora lub zbliżania elementu do niego i przekształca te zmianę na stan aktywny lub nieaktywny urządzenia.

Z opisu patentowego EP0780865 znany jest sensor pojemnościowy przeznaczony do montowania na płytce obwodów drukowanych. Sensor zawiera sprężysty element, który jest utworzony jako jedna część i ma postać sprężystej podłużnej płytki z materiału przewodzącego prąd elektryczny, zagiętej w kształt litery Z. Sprężysty element zawiera platformę oraz podporę, która ma podstawę zasadniczo równoległą do platformy oraz łączącą je część środkową. W podstawie są ukształtowane, również jako jedna część, trzpienie do mocowania sprężystego elementu do płytki obwodów drukowanych. Podpora jest połączona z platformą na jednej z krawędzi platformy. Sensor jest mocowany do płytki obwodów drukowanych poprzez umieszczenie trzpieni w otworach i przylutowanie ich w celu utworzenie połączenia elektrycznego. Jest to kłopotliwe i czasochłonne.

Istota wynalazku

Celem wynalazku jest opracowanie sensora pojemnościowego, który ma konstrukcję zapewniającą łatwe i pewne zamocowanie sensora do brzegu płytki obwodów drukowanych.

Następnym celem wynalazku jest zapewnienie połączenia elektrycznego ze ścieżkami obwodów drukowanych usytuowanymi na jednej z powierzchni płytki obwodów drukowanych, do której m ocowany jest sensor.

Sensor pojemnościowy do płytek obwodów drukowanych, według wynalazku, zawierający platformę do wyczuwania obecności elementu poprzez płytę izolującą, która to platforma jest połączona przegubowo z co najmniej jedną sprężyście podatną na odkształcenie podporą, dostosowaną do m ocowania do płytki obwodów drukowanych dla utrzymywania platformy nad tą płytką obwodów druk owanych, charakteryzuje się tym, że na swobodnym końcu jednej podpory utworzony jest zaczep brzegowy przystosowany do osadzania na odcinku brzegu płytki obwodów drukowanych i mający ściankę ograniczającą oraz połączone z nią, przeciwległe do siebie, pierwszą część zaciskową i drugą część zaciskową.

Korzystnie, zaczep brzegowy zawiera kołnierz usytuowany na końcu drugiej części zaciskowej.

Korzystnie, na co najmniej jednej spośród pierwszej części zaciskowej i drugiej części zacisk owej jest utworzone stykowe wytłoczenie skierowane do środka zaczepu brzegowego.

Korzystnie, podpora ma część końcową, która jest wygięta i równoległa do platformy, a zaczep brzegowy jest usytuowany na swobodnym końcu części końcowej.

Korzystnie, na części końcowej utworzony jest element blokujący do blokowania sensora pojemnościowego w położeniu zamontowanym na płytce obwodów drukowanych.

Korzystnie, z platformą jest połączona drugą podpora przystosowana do umieszczania w otworze w płytce obwodów drukowanych, do blokowania sensora pojemnościowego w położeniu zamontowanym.

Według innego aspektu wynalazku, zestaw sensora pojemnościowego przedstawionego powyżej i płytki obwodów drukowanych, która zawiera ścieżki obwodów drukowanych usytuowane na co najmniej jednej powierzchni płytki obwodów drukowanych, charakteryzuje się tym, że jedna z pierwszej części zaciskowej i drugiej części zaciskowej zaczepu sensora pojemnościowego tworzy styk elektryczny ze ścieżką obwodów drukowanych usytuowaną na wybranej powierzchni płytki obwodów drukowanych.

PL 223 024 B1

Dotykowy sensor pojemnościowy według wynalazku zapewnia pewne, samoblokujące się zamocowanie do brzegu płytki obwodów drukowanych, eliminujące konieczność stosowania dodatkowych zabiegów mocujących takich jak lutowanie.

Zaczep brzegowy, poprzez części zaciskowe pierwszą i drugą, zapewnia połączenie elektryczne sensora pojemnościowego ze ścieżkami obwodów drukowanych usytuowanymi na jednej z powierzchni płytki obwodów drukowanych i tym samym zachowuje właściwości złącza elektrycznego niezależnie od rodzaju zastosowanej płytki obwodów drukowanych.

Określenie „kierunek wzdłużny” dotyczy kierunku wyznaczonego przez przecięcie płaszczyzną symetrii podpory oraz platformy sensora. „kierunek poprzeczny” jest kierunkiem prostopadłym do kierunku wzdłużnego.

Krótki opis figur

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest ukazany na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania sensora pojemnościowego w widoku perspektywicznym;

Fig. 2 przedstawia sensor pojemnościowy z fig. 1 w widoku z boku;

Fig. 3 przedstawia w widoku z boku i w powiększeniu fragment sensora pojemnościowego z zaczepem brzegowym i elementem blokującym;

Fig. 4 przedstawia drugi przykład wykonania sensora pojemnościowego w widoku perspektywicznym;

Fig. 5 przedstawia sensor pojemnościowy z fig. 4 w widoku z boku.

Opis przykładów wykonania

Sensor pojemnościowy 1 jest przedstawiony w pierwszym przykładzie wykonania na fig. 1-3 oraz w drugim przykładzie wykonania na fig. 4-5. Na rysunkach odpowiadające części sensora są oznaczone jednakowymi oznaczeniami liczbowymi.

W pierwszym przykładzie wykonania, sensor pojemnościowy 1 zawiera platformę 2 do wyczuwania obecności elementu poprzez płytę izolującą (niepokazaną). Platforma 2 jest połączona przegubowo z jedną sprężyście podatną na odkształcenie podporą 3, która jest dostosowana do mocowania do płytki 7 obwodów drukowanych (pokazana na fig. 2) w celu utrzymywania platformy 2 w pewnej odległości od płytki 7 obwodów drukowanych.

Przegubowe połączenie podpory 3 z platformą 2 oraz jej sprężystość umożliwiają przemieszczanie platformy 2 w pionie, a także jej obrót wokół osi przegubu, a tym samym dostosowanie położenia platformy 2 do powierzchni elementu izolacyjnego (niepokazanego), który od góry dociska sensor.

W tym przykładzie wykonania platforma 2 ma kształt prostokątny. Jednak kształt platformy 2 może być inny, a zwłaszcza owalny lub kołowy. Tak samo dowolny i podyktowany określonym zast osowaniem jest kształt podpory 3. W omawianym przykładzie wykonania podpora 3 ma kształt zagiętej prostokątnej płyty, której część końcowa 3a jest przeznaczona do umieszczania w sąsiedztwie powierzchni płytki 7 obwodów drukowanych. Część końcowa 3a podpory 3 i platforma 2 mogą być do siebie zasadniczo równoległe, ale w szczególnych zastosowaniach mogą być ustawione ukośnie względem siebie przy dostosowywaniu ustawienia platformy 2 do danego ustawienia elementu izolującego.

Według wynalazku, na swobodnym końcu części końcowej 3a ukształtowany jest zaczep brzegowy 4, który służy do zamocowania sensora 1 na wybranym odcinku brzegu płytki 7 obwodów drukowanych w sposób obejmujący powierzchnie płytki 7 obwodów drukowanych.

W omawianym przykładzie wykonania zaczep 4 ma zarys zbliżony do prostokątnego patrząc w kierunku poprzecznym sensora 1. Zaczep 4 zawiera pierwszą część zaciskową 4b stanowiącą przedłużenie części końcowej 3a podpory 3, ściankę ograniczającą 4a, rozciągającą się od pierwszej części zaciskowej 4b i przeznaczoną do stykania się z powierzchnią brzegu płytki 7 obwodów druk owanych, oraz przeciwległą i zasadniczo równoległą do pierwszej części zaciskowej 4b drugą część zaciskową 4c, odchodzącą od ścianki ograniczającej 4a. Niemniej jednak, zaczep brzegowy 4 może mieć inny zarys, na przykład okrągły, w którym ścianka ograniczająca 4a, pierwsza część zaciskowa 4b i druga część zaciskowa 4c będą miały zarysy odcinków łuku.

Na części końcowej 3a podpory 3 jest wykonany także element blokujący 8, tutaj w postaci w ygiętego ku dołowi języka, do blokowania sensora pojemnościowego 1 w położeniu zamontowanym na płytce 7 obwodów drukowanych.

PL 223 024 B1

Podczas mocowania sensora 1 na płytce 7 obwodów drukowanych wsuwa się brzeg płytki 7 obwodów drukowanych pomiędzy pierwszą część zaciskową 4b i drugą część zaciskową 4c, aż do zetknięcia powierzchni brzegowej płytki 7 obwodów drukowanych ze ścianką ograniczającą 4a. Podczas wsuwania brzegu płytki 7 obwodów drukowanych w zaczep brzegowy 4, element blokujący 8 zostaje umieszczony w otworze wykonanym w płytce 7 obwodów drukowanych, w celu zabezpieczenia sensora 1 przed jego samoistnym zsunięciem z płytki 7 obwodów drukowanych.

Druga część zaciskowa 4c jest zaopatrzona w kołnierz 5 ułatwiający wprowadzenie brzegu płytki 7 obwodów drukowanych w zaczep brzegowy 4.

W pierwszej i drugiej części zaciskowej 4b, 4c wykonane są także podłużne wytłoczenia 6, które tworzą styk z powierzchniami płytki 7 obwodów drukowanych. Ze względu na to, że zaczep 4, obok funkcji mechanicznego mocowania sensora 1 do płytki 7 obwodów drukowanych, spełnia także rolę złącza elektrycznego, ponieważ pierwsza część zaciskowa 4b i druga część zaciskowa 4c opierają się na odpowiadających im powierzchniach płytki 7 obwodów drukowanych i stykają się z usytuowanymi na nich ścieżkami 9 obwodów drukowanych, wytłoczenia 6 na pierwszej części zaciskowej 4b i drugiej części zaciskowej 4c zapewniają trwały kontakt elektryczny ze ścieżkami 9 obwodów drukowanych bez względu na odkształcenie platformy 2 i podpory 3 sensora.

Jak pokazano na fig. 2, w zestawie sensora pojemnościowego 1 i płytki 7 obwodów drukowanych zaczep 4 może zapewniać styk elektryczny ze ścieżką 9 obwodu drukowanego usytuowaną zarówno na powierzchni płytki 7 obwodów drukowanych po stronie sensora 1 albo po stronie przeciwnej (rysunek przedstawia oba przypadki).

Drugi przykład wykonania sensora 1, według wynalazku, przedstawiony na fig. 4-5 zawiera dwie podpory 3, 3' zamocowane przegubowo do przeciwległych krawędzi platformy 2. Jedna podpora 3 na swym swobodnym końcu ma zaczep brzegowy 4 o konstrukcji przedstawionej w odniesieniu do pierwszego przykładu wykonania, który jest usytuowany prostopadle do podpory 3. Druga podpora 3' jest przeznaczona do umieszczania w otworze przelotowym w płytce 7 obwodów drukowanych w celu blokowania sensora pojemnościowego 1 w położeniu zamontowanym. Druga podpora 3' może być zakończona co najmniej jednym ustalającym trzpieniem 10 spełniającym tę samą funkcję co element blokujący 8 z pierwszego przykładu wykonania.

Trzpień 10 umożliwia w ograniczonym zakresie pionowe przemieszczenie podpory 3', a tym samym platformy 2, zaś po osiągnięciu położenia zablokowania w otworze płytki 7 obwodów druk owanych, zapewnia docisk platformy 2 do powierzchni przykładanego od góry elementu izolacyjnego (niepokazanego).

Podobnie jak w pierwszym przykładzie wykonania, podczas mocowania sensora 1 na płytce 7 obwodów drukowanych wsuwa się brzeg płytki 7 obwodów drukowanych pomiędzy pierwszą część zaciskową 4b i drugą część zaciskową 4c, aż do zetknięcia powierzchni brzegowej płytki 7 obwodów drukowanych ze ścianką ograniczającą 4a utrzymując drugą podporę 3' nad płytką 7 obwodów drukowanych. Następnie umieszcza się trzpień 10 drugiej podpory 3' w otworze wykonanym w płytce 7 obwodów drukowanych, w celu zabezpieczenia sensora 1 przed jego samoistnym zsunięciem z płytki 7 obwodów drukowanych.

Jak pokazano na fig. 5, w zestawie sensora pojemnościowego i płytki 7 obwodów drukowanych zaczep 4 zapewnia styk elektryczny ze ścieżką 9 obwodu drukowanego usytuowaną na powierzchni płytki 7 obwodów drukowanych po stronie sensora 1 bądź po stronie przeciwnej (rysunek przedstawia oba przypadki).

Te i inne, oczywiste dla znawcy w tej dziedzinie, modyfikacje są objęte dołączonymi zastrzeżeniami patentowymi określającymi zakres ochrony wynalazku.

Oznaczenia liczbowe

1	Dotykowy sensor pojemnościowy
2	Platforma
3	Podpora
3'	Podpora
3a	Część końcowa
4	Zaczep brzegowy
4a	Element ograniczający
4b	Pierwsza część zaciskowa
4c	Druga część zaciskowa

PL 223 024 B1

9

Kołnierz

Wytłoczenia

Płytka obwodów drukowanych Element blokujący Ścieżka obwodu drukowanego Trzpień

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sensor pojemnościowy (1) do płytek (7) obwodów drukowanych, zawierający platformę (2) do wyczuwania obecności elementu poprzez płytę izolującą, która to platforma (2) jest połączona przegubowo z co najmniej jedną sprężyście podatną na odkształcenie podporą (3), dostosowaną do m ocowania do płytki (7) obwodów drukowanych dla utrzymywania platformy (2) nad tą płytką (7) obwodów drukowanych, znamienny tym, że na swobodnym końcu jednej podpory (3) utworzony jest zaczep brzegowy (4) przystosowany do osadzania na odcinku brzegu płytki (7) obwodów drukowanych, i mający ściankę ograniczającą (4a) oraz połączone z nią, przeciwległe do siebie, pierwszą część zaciskową (4b) i drugą część zaciskową (4c).
2. Sensor według zastrz. 1, znamienny tym, że zaczep brzegowy (4) zawiera kołnierz (5) usytuowany na końcu drugiej części zaciskowej (4c).
3. Sensor według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że na co najmniej jednej spośród pierwszej części zaciskowej (4b) i drugiej części zaciskowej (4c) jest utworzone stykowe wytłoczenie (6) skier owane do środka zaczepu brzegowego (4).
4. Sensor według zastrzeżeń 1-3, znamienny tym, że podpora (3) ma część końcową (3a), która jest wygięta i równoległa do platformy (2), a zaczep brzegowy (4) jest usytuowany na swobodnym końcu części końcowej (3a).
5. Sensor według zastrz. 4, znamienny tym, że na części końcowej (3a) utworzony jest element blokujący (8) do blokowania sensora pojemnościowego (1) w położeniu zamontowanym na płytce (7) obwodów drukowanych.
6. Sensor według zastrzeżeń 1-3, znamienny tym, że z platformą (2) jest połączona drugą podpora (3) przystosowana do umieszczania w otworze w płytce (7) obwodów drukowanych, do blokowania sensora pojemnościowego (1) w położeniu zamontowanym.
7. Zestaw sensora pojemnościowego według zastrzeżeń 1-6 i płytki (7) obwodów drukowanych, zawierającej ścieżki (9) obwodów drukowanych usytuowane na co najmniej jednej powierzchni płytki (7) obwodów drukowanych, znamienny tym, że jedna z pierwszej części zaciskowej (4b) i drugiej części zaciskowej (4c) zaczepu (4) sensora pojemnościowego (1) tworzy styk elektryczny ze ścieżką(9) obwodu drukowanego usytuowaną na wybranej powierzchni płytki (7) obwodów drukowanych.