Opublikowano: 25.XI.1968 56518 KI. 21 c, 27/01 MKP h offc BIBLIOTEKA $K£?uPc^ :— Wlasciciel patentu: Intertrading Corporation Establishment, Vaduz (Liechtenstein) Elektroniczna kostkowa konstrukcja zespolowa Wynalazek dotyczy elektronicznej kostkowej konstrukcji zespolowej z elektrycznych i/lub elek¬ tronicznych kostkowych elementów obwodów elek¬ trycznych, które mozna laczyc w dowolne uklady polaczen bez wykonywania zlaczy lutowanych.Tego rodzaju kostki, z których mozna wedlug zalozonych schematów skladac doswiadczalne uklady elektryczne na przyklad odbiorniki radio¬ we, elektroakustyczne urzadzenia telekomunika¬ cyjne, uklady sygnalizacyjne lub przyrzady do pomiarów elektronicznych, znane sa w róznych wykonaniach. Do skladania ukladów polaczen uzy¬ wana jest na ogól plyta podstawowa zaopatrzona w szeregi otworów, przy czym elektryczne polacze¬ nia poszczególnych elementów ukladu dokonywa¬ ne sa za pomoca zacisków, które daja sie moco¬ wac przejsciowo w odpowiednim otworze.W jednej ze znanych podobnych konstrukcji kostkowych nakladane sa na taka plyte podsta¬ wowa karty z wydrukowanym uprzednio schema¬ tem, na którym elektryczne -punkty polaczeniowe rozstawione sa w odleglosci stanowiacej wielo¬ krotnosc srednicy otworów, oraz rozmieszczone tak, aby elementy zaciskowe w postaci sprezyn sru¬ bowych moglyby byc osadzone i mocowane po¬ przez otwory w karcie w otworach plyty podsta¬ wowej, przy czym poszczególne elementy ukladu polaczen umieszczane sa pomiedzy tak ustalonymi punktami polaczen. 15 20 25 30 W wyniku uzyskuje sie swobodna strukture polaczen, w której poszczególne polaczenia ukladu sa trudno porównywalne, zwlaszcza w odniesieniu do schematów ideowych zestawionych zgodnie z postanowieniami norm. Dalsza wada tego rodzaju kostek do ukladów eksperymentalnych jest to, ze poszczególne elementy ukladu wyposazone sa w stosunkowo dlugie przewody laczace, które wsku¬ tek wzajemnego stykania sie nieizolowanych od¬ cinków powoduja zwarcia, które trudno odszukac bez specjalnych zabiegów.Ponadto istnieje niebezpieczenstwo, ze przy cze¬ stym uzytkowaniu kostek przewody laczace ele¬ menty obwodów elektrycznych odlamia sie i uczy¬ nia te elementy 'bezuzyteczne.W innym zestawie, sluzacym jako pomoc dydak¬ tyczna do demonstrowania ukladów elektrycznych, wady te eliminuje sie przez stosowanie pojedyn¬ czych kostek wykonanych z tworzywa sztucznego, przy czym kazda kostka zawiera jeden element ukladu lub element lacznikowy. Polaczenia zesty- kowe uzyskuje sie za pomoca kolków wtykowych, wprowadzanych do tulejek osadzonych wglebnie w sciankach kostek.Mozna w ten sposóflb zestawiac przejrzyste ukla¬ dy, bedace odwzorowaniem zwyklych schematów ideowych, poniewaz na górnych sciankach kostek wykreslone sa symbole elementów ukladu i prze¬ wody laczace te elementy. Trudnosci wystepujace w przypadku takiego rozwiazania po-ywaktja dopie- 565183 ro wtedy, gdy konieczne jest zestawienie kostek ukladu w licznych szeregach lufo kolumnach tuz obok siefoie, poniewaz .polaczenia wtykowe mozna sprzegac tylko przez wzajemne zsuniecie kostek w kierunku osi wtyczki.; Takie polaczenia wtykowe isa jednak wadliwe, zwlaszcza z tego wzgledu, ze wymiana kostki, to znaczy zastapienie jednego elementu ukladu in¬ nym elementem lub takim samym elementem o in- fjjrch parametrach elektrycznych nie jest mozliwe ¦ bez .rijzp^ielenia, a przynajmniej bez bodaj cze¬ sciowego .. rozsuniecia reszty struktury ukladu.Celem wynalazku jest prócz wyeliminowania wspomnianych ^wad, utworzenie takiego zespolu konstrukcyjnego, w którym poszczególne elementy ukladu dawalyby sie, poddbnie jak klocki, zesta¬ wiac w dowolny sposób oraz aiby mozliwe ibylo przeprowadzanie wymiany dowolnego elementu osadzonego w juz zestawionym ukladzie polaczen przez wysuniecie go do góry i wstawienie od góry na jego miejsce nowego elementu kostkowego.Zadanie to rozwiazano w elektronicznej zespolom wej konstrukcji kostkowej zlozonej z kostek za¬ wierajacych elementy elektroniczne i/lub elek¬ tryczne oraz kostek zawierajacych (polaczenia prze¬ wodowe przez umieszczenie pojedynczych elemen¬ tów lufo w postaci podzespolów w prostopadlOiscien- nych kostkach, które bez lutowania mozna laczyc w dowolne uklady elektroniczne.Kostka jest przynajmniej na dwóch sciankach wyposazona w magnes trwaly i plytke kontaktowa, rozmieszczone w taki sposób, ze przy prawidlowym zsunieciu ze soba dwóch kostek dwa magnesy osa¬ dzone w przyleglych sciankach wytwarzaja wyma¬ gany docjek stykowy miedzy plytkami kontakto¬ wymi, a jednoczesnie unieruchomiaja magnetycz¬ nie obie kostki.Przez to przy dowolnym zsunieciu ze soba ko¬ stek uzyskuje sie równoczesnie prawidlowe zesty- kpwe polaczenie elektryczne bez uzycia wtyczki, oraz wzajemne mechaniczne powiazanie tych koi- stek pod dzialaniem sil magnetycznych.Wedlug korzystnej postaci wykonania wynalazku magnesy trwale umieszczone sa tuz poza plytkami stykowymi osadzonymi na powierzchniach czolo¬ wych tak, ze plytki stykowe zastaja wzajemnie do¬ cisniete przez oba przyciagajace sie magnesy trwale.Wedlug innej postaci wykonania wynalazku ma sie do czynienia z plyta podstawowa wykonana z tworzywa ferromagnetycznego, przewodzacego elektrycznie. W dnie kazdej kostki umieszczony jest magnes trwaly wraz z plyta stykowa, który zapewnia przede wszystkim magnetyczne utrzymy¬ wanie sie tej kostki na plycie ferromagnetycznej tak, ze plyte te mozna na przyklad dla celów de¬ monstracji ustawiac równiez pionowo. Równoczes¬ nie przez docisniecie plytki stykowej do plyty podstawowej mozna osiagnac elektryczne przyla¬ czenie do wspólnego potencjalu kostek z magnesa¬ mi i ewentualnie plytkami stykowymi osadzonymi w sciankach bocznych.[Poszczególne kostki zawierajace elementy ukla¬ du oraz kostki zawierajace polaczenia przewodo¬ we maja ksztalt szescienny, poniewaz wtedy za- 4 pewniony jest prawidlowy wzajemny styk przy ich ukladaniu zarówno w postaci pionowych ko¬ lumn jak i poziomych szeregów w przypadku rów¬ noleglych torów. "5 Dla elementów ukladu wymagajacych wiekszej przestrzeni, dla podzespolów, akumulatorów, glos¬ ników itp. korzystnie jest stosowac duze kostki o dlugosciach krawedzi stanowiacych wielokrot¬ nosci krawedzi kostki podstawowej/Stosowanie ta¬ jg kich duzych elementów kostkowych jest celowe równiez wtedy, gdy wymagana jest wieksza liczba punktów przylaczeniowych, nie dajaca sie zmies¬ cic na czterech sciankach kostkowego elementu podstawowego. 19 Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony, tytulem przykladu, na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia elektroniczny uklad kostkowy zestawiony na ksztalt domino utworzony z kostek, fig. 2 — w widoku z boku, czesciowo w przekroju pojedyn- 20 czy element kostkowy polaczony z elementem ukla¬ du w postaci kondensatora, fig. 3 — w widoku z boku, kostke zawierajaca odgalezienie przewodu, fig. 4 — kostke zawierajaca element ukladu w postaci transformatora, fig. 5 — w widoku per- M spektywicznym odmiane elektronicznego ukladu kostkowego, a fig. 6 — przedstawia kostke w prze¬ kroju poziomym wzdluz linii VI-VI na fig. 7, natomiast fig. 7 — przedstawia element w przekro¬ ju pionowym wzdluz linii VII-VII na fig. 6. 30 Uklad polaczen wedlug fig. 1 zlozony jest z ko¬ stek 10 * i 11. Kostki 10 o zarysie kwadratowym sa podstawowymi dla tego ukladu polaczen a kost¬ ki 11, zawierajace tranzystory, maja zwiekszona powierzchnie o liczfoie równej calkowitej wielo- *5 krotnosci powierzchni kostki podstawowej 10.Konstrukcja kostek przedstawiona na fig. 2 sklada sie z ramy 12, czesci dennej 13 i pokrywy 14. Rama moze przy tym stanowic jedna calosc z czescia denna 13 lufo z pokrywa 14. Moze ona (byc na przyklad wykonana z tworzywa sztucznego.Przestrzen ograniczona rama 12 dbejmuje element 15 ukladu, który wedlug fig. 2 stanowi kondensa¬ tor. Na pokrywie 14 jest zaznaczony symlbol sche¬ matyczny 16 elementu ukladu zamknietego rama 45 12, przy czym linie przewodów 17 koncza sie w srodkach krawedzi kwadratowej powierzchni w taki sposób, ze przy skladaniu kostek na ksztalt domino stanowia one wzajemne przedluzenia.^ Scianki czolowe ramki, przy których koncza sie kreski oznaczajace przewód 17, zaopatrzone sa w wyzlobienia 18, w którym osadzone jest misecz- kowe loze 19 z pierscieniowym kolnierzem 20 na obwodzie, podtrzymujace okragly magnes 21. Ten magnes moze swobodnie obracac sie w lozu 19, przy czym obrotowosc te mozna jeszcze polepszyc przez wypukle uksztaltowanie powierzchni ma¬ gnesu przylegajacej do loza 19.Os magnetyczna magnesów 21 przebiega wzdluz 60 srednicy magnesu, to znaczy prostopadle do prze¬ wodu 17.Loze 19 otwarte na zewnatrz jest przykryte plyt-r ka stykowa 22 z tworzywa nie ferromagnetycznego.Plytka ta opiera sie na zagietym haczyku 23, a 65 drugim koncern 24 siega do wnetrza loza 19, az do56518 6 jego srodka, gdzie poprzez odcinek przewodu 25 laczy sie z elementem ukladu.Jezeli dwie kostki zostana zlbtlizone do siefoie sciankami <^olowymi wyposazonymi w uklady magnesowe wedlug fig. 2, to magnesy 21 samo¬ czynnie naistawia sie tak, ze ich bieguny rózno- imienne ,znajda sie na wprost siebie, to znaczy magnesy te beda wzajemnie przyciagaly sie do¬ ciskajac odipowiednia sila znajdujace sie miedzy nimi sprezyny stykowe. Poniewaz w celu uzyska¬ nia polaczenia nie sa tu zastosowane wtyczki, mozna w celu wymiany wyciagnac ku górze po¬ szczególne kostki ukladu. W celu ulatwienia wy¬ jecia kostki otoczonej ze wszystkich stron innymi kostkami, moga byc w pokrywie przewidziane od¬ powiednie otwory 26 do osadzenia Mucza.W kostce wedlug fig. 2 przewidziano uklady z magnesem tylko po dwóch wzajemnie przeciw¬ leglych stronach. W przykladzie wykonania ukla¬ du wediug fig. 3, przedstawiajacego odgalezienie przewodu, uklady magnesowe przewidziano po trzech stronach czolowych. .W przypadku elementów ukladu, których sym¬ bol wymaga dwóch równolegle wybiegajacych cia¬ gów przewodowych, celowe jest zastosowanie ko¬ stek 11 o wiekszych wymiarach, a mianowicie o wymiarach wynikajacych z dlugosci boku podsta¬ wowej kostki 10 pomnozonej przez liczbe calkowi¬ ta przewodów wychodzacych z jednej powierzchni czolowej kostki 10.W ukladzie przedstawionym na fig. 1 pokazano kostki 11 zawierajace tranzystory. W tym przypad¬ ku baza tranzystora moze byc wyprowadzona na lewo jak w kostce lla lufo w góre i w dól, jak w kostce llb, przy czym koncówki przewodów do¬ chodza zawsze do tych miejsc na sciankach czolo¬ wych, które znajduja sie w odleglosci od krawe¬ dzi, równej polowie dlugosci boku podstawowego elementu kostkowego 10.Na fig. 4 przedstawiono pojedyncza kostke za¬ opatrzona w kilka wyprowadzen przewodowych, które zawiera element ukladu w postaci transfor¬ matora. Kostka 11 ma dlugosc boku równa po¬ dwójnej dlugosci boku podstawowego kostki 10 i jest równiez uksztaltowana jako szescian. Wobec tego kostka 11 ma czterokrotnie wieksza powierz- nie w porównaniu z kostka 10. Wyprowadzenia przewodowe w kostce 11 maja zakonczenia w od¬ stepie od brzegu wynoszacym polowe dlugosci bo¬ ku podstawowego kostki 10.Pia fig. 5 przedstawiono w widoku perspektywicz¬ nym przyklad wykonania elektronicznego ukladu kostek zaopatrzonych we wskaznik swietlny. Uklad ten jest wykonany na plycie magnetycznej 30, osadzonej w ramie 31 z tworzywa sztucznego. Ra¬ ma ta ma przy tylnym boku nastawna podpórke 32. W ukladzie elektronicznym zastosowano szes¬ cienne kostki 33, które odpowiadaja kostkom 10 na fig. 1.Kostki 33 sa polaczone ze soba magnetycznie, przy czym polaczenie magnetyczne powoduje wla¬ czenie zestyku elektrycznego. Uklad na fig, 5 zawiera prócz kostek 33 równiez element 35 w postaci glosnika, który ma powierzchnie podstawy dziesieciokrotnie wieksza niz kostka 33, a wyso- 10 15 25 30 kpic elementu 35 przekracza wielokrotnie wyso¬ kosc elementu 33. Kostka 36, zawierajaca baterie, ma trzykrotnie wieksza powierzchnie podstawy i równiez wieksza wysokosc niz kostka podstawo¬ wa 33.Kostka 33 zastosowana w ukladzie na fig. 5 jest przedstawiona bardziej szczególowo na fig. 6 i 7.Kazda kostka ma zaglebienia 37, wykonane w czesci dna i w sciance (bocznej. W tych zaglebie¬ niach sa osadzone nieruchomo magnesy 39 i 41, unieruchomione za pomoca plytek stykowych 44.Magnes 39 spelnia podwójne zadanie, mianowicie sluzy on do zamocowania kostek 33 na plycie ma¬ gnetycznej 30 oraz do wywierania nacisku styko¬ wego miedzy plyta podstawowa i plytkami sty¬ kowymi.Uklad magnesów i plytek stykowych w ukladzie kostek przedstawionych na fig. 5—7, rózni sie od ukladu kostek wedlug fig. 1^4 tym, ze za¬ miast osadzonych obrotowo tarcz magnetycznych 21 zastosowano magnes 39 osadzony nieobrotowo na plycie podstawowej, jak równiez magnes 41 osadzony w zaglejbieniu 37 nieobrotowo i unieru¬ chomiony za pomoca wystepu 42. Os magnetyczna 43 przebiega przez magnes 41 równolegle do pod¬ stawy.Zamiast poszczególnych elementów ukladu moz¬ na w kostce o odpowiednio wiekszych wymia¬ rach umieszczac grupy elementów lub podzespoly ukladu, na przyklad oporniki zmienne, laczniki potencjometry itp., wyposazone w galke nastaw- cza, najlepiej wystajaca ku górze. Mozna tez za- zastosowac kostki wyposazone w baterie, oraz ko¬ stki wyposazone w zarówki lufo oprawki. W ta¬ kich kostkach moga tez byc umieszczone inne 35 elementy ukladów, jak glosniki itp.Wreszcie celowe jest zastosowanie pojedynczych kostek zawierajacych wyprowadzenia przewodowe, jak równiez zlacza wtykowe, w celu umozliwienia przylaczenia ukladu do zewnetrznego zródla za¬ silania, lufo tez przylaczenia go do innego przy¬ rzadu np. do glosnika, adapteru, glowicy magne¬ tofonowej itp.Wedlug innego wykonania wynalazku przedsta¬ wionego na fig. 1, przewidziano dla ukladu kostek listwy stykowe 27 z materialu ferromagnetycznego.Do listew kostki sa przylaczane pod dzialaniem sil magnetycznych.Innymi elementami ukladów, jakie mozna umies¬ cic wewnatrz kostki, sa oporniki fotoelektryczne lub ogniwa fotoelektryczne, lampy elektronowe, rury o wyladowaniach w gazie lub tez gotowe zestawy prostownikowe, zwlaszcza prostowniki suche, czyli innymi slowy wszelkie ewentualne elementy mogace znalezc zastosowanie w ukladzie elektrycznym. Czesciowo mozliwe jest zestawia¬ nie kostek zawierajacych aktywne i pasywne ele¬ menty ukladów bezposrednio obok siebie. Na ogól jednak konieczne jest przedzielanie tych kostek 60 odcinkami przewodowymi, to tez przewidziano kostki z odcinkami przewodów wedlug fig. 1 i 3, wykonane w postaci przelotów, odgalezien, skrzy- ~ zowan i skrzyzowan elektrycznie nie polaczonych.W celu zapewnienia dobrego przylegania do sie- 65 bie poszczególnych kostek czolowymi stronami 40 45 50 5556518 plasko i bez szczelin, korzystne jest mocowanie plytek stykowych w powierzchniach czolowych kostek mocno i bez luzów. Plytki stykowe moga wystawac poza plaszczyzne czolowa jedynie o wiel¬ kosc zapewniajaca dostateczny styk na przyklad o 0,05 mm. Dla zapewnienia dostepu do dowolne¬ go punktu pomiarowego ukladu zastosowano "plyt¬ ki stykowe z przewodem przylaczeniowym, kt6re mozna zakleszczyc pomiedzy dwoma dowolnymi kostkami, gdzie zostaja unieruchomione pod dzia¬ laniem sil magnetycznych. PL