PT877350E - Placa para suporte de um elemento de afixacao - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO "PLACA PARA SUPORTE DE UM ELEMENTO DE AFIXAÇAO" A presente invenção refere-se a elementos de afixação (display) que podem ser operados electromagneticamente e a novos meios de operação e montagem dos mesmos.
Tais elementos de afixação são exemplificados por um qualquer dos apresentados nas patentes: US 5 050 325 Browne US RE 35 357 Browne US 5 337 077 Browne US 4 566 210 Winrow US 4 156 872 Helwig cujos conteúdos aqui se incorporam, por referência. Os dispositivos destas patentes são exemplos de elementos nos quais um núcleo electromagnético é comutado, na sua polaridade magnética, por uma bobina que envolve o núcleo. O elemento de afixação é comutado entre o estado de DESLIGADO e o estado de LIGADO em resposta a uma mudança da polaridade do núcleo. No estado DESLIGADO, um rotor, ou outro elemento móvel, afixa uma aparência (usualmente escura) na direcção de observação e uma aparência contrastante, que é usualmente brilhante, no estado de LIGADO. 1
V
Por exemplo:
Patente Aparência na direcção de Carência na direcção de
observação no estado de LIGADO
observação no estado de DESLIGADO 5 050 325 Lado do disco brilhante Lado do disco escuro com LED com LED obturado RE : 35 357 Lado do disco brilhante Lado do disco escuro Com fibra óptica Óptica obturada 5 337 077 Óptica fibra Óptica obturada 4 566 210 Lado brilhante de Lado brilhante alavanca escondido 4 156 872 Um lado do disco Lado contrastante do disco
Em todos os exemplos anteriores, os núcleos têm enrolamentos de bobinas helicoidais, para proporcionar espiras de magnetização. Proporciona-se um meio separado, para suporte dos elementos de afixação, como indicadores isolados, módulos rectangulares, ou como grandes matrizes ou outras disposições. Os meios de suporte implicam custos consideráveis.
De acordo com a invenção, uma placa para suporte de um elemento de afixação é constituída por um núcleo megnetizável montado na placa e estendendo-se através de um furo na referida placa, um elemento de afixação montado na placa e afixando o elemento de afixação uma de duas aparências diferentes contrastantes, numa direcção de observação, em resposta ao sentido da magnetização do núcleo magnetizável, e um trajecto electricamente condutor, que forma pelo menos uma espira em torno do núcleo e situada mama superfície da referida placa, 2 (. u
com uma forma e um posicionamento para magnetizar o referido núcleo num sentido, determinado pelo sentido da passagem da corrente no referido trajecto.
De preferência, o trajecto é formado por uma fina camada condutora, na referida placa, que proporciona uma passagem para a corrente, configurada e localizada em resposta à corrente que a atravessa.
De maneira conveniente, a referida passagem é aplicada a pelo menos uma superfície da referida placa.
De preferência, a referida placa é feita de uma pluralidade de camadas, estando a referida passagem localizada em diferentes camadas da referida placa adjacentes ao referido furo, proporcionando-se pelo menos dois trajectos, ligados em série, de modo que as correntes nos dois trajectos magnetizem o núcleo no mesmo sentido.
De acordo com a presente invenção, pode proporcionar-se uma placa isolante com trajectos condutores formados na sua superfície, actuando esses trajectos com uma espira parcial ou uma série de espiras, em torno de um furo na placa e portanto como uma espira, uma espira parcial ou séries de espiras em torno de um furo, no qual se insere um pino, que o atravessa. A placa isolante final pode ser uma laminação de um certo número de sob-camadas dessas placas, se o número de espiras exigir mais espiras as que podem ser colocadas de maneira conveniente numa superfície. Os trajectos condutores dispõem-se relativamente a uma abertura para um núcleo. Pode pré-fabricar-se uma "bobina chata", assim chamada para se distinguir das bobinas helicoidais usuais, numa superfície da placa isolante 3
ου das suas camadas. Elimina-se portanto a operação de enrolamento. Uma bobina chata com mais e uma espira incluirá (usualmente) uma espiral, que não tem de ser geometricamente regular. 0 número de espiras em torno de um furo numa qualquer das superfícies é limitado pelo facto de haver um limite para a dimensão da espiral, no ponto para além do qual as espiras exteriores não têm efeito útil de magnetização.
Além disso, o custo de um módulo ou matriz é reduzido, visto que a placa pode ser pré-fabricada com uma matriz de aberturas para núcleos, que podem ser usadas para montar os núcleos e obter a disposição dos elementos de afixação num módulo ou matriz. 0 elemento de afixação compreende o estator e o rotor e pode ser montado na placa. Elimina-se o custo, dos suportes antigos, para o elemento, o módulo ou matriz, como os que se encontram na técnica anterior.
Por "placa" entende-se aqui uma placa relativamente plana, de material (de preferência) dieléctrico, comummente usada para a montagem de circuitos, ou componentes de circuitos, e é aqui usada para receber as bobinas chatas. De preferência, a placa é do mesmo material que as usadas comummente nos cartões de circuitos impressos (PCB) ou cartões de cablagem impressa (PWB) e é geralmente feita de resina epóxi, com enchimento de fibras de vidro, embora possam ser usados outros materiais. A placa, tal como é aqui descrita, é usada para montar as bobinas chatas e os elementos de afixação, na disposição desejada de cada uma das bobinas e de umas bobinas em relação às outras. "Placa" inclui aqui uma laminação de sub-camadas de placas mais finas.
Por "bobina chata", entendo aqui um padrão de condutores de fita ou películas finas, formado na superfície de uma camada 4 π ^ da placa ou em sub-camadas da mesma, para magnetizar um núcleo que passa através da placa, no interior do campo magnético da bobina. Portanto, a magnetização terá sentidos opostos, para sentidos opostos da corrente que passa através da bobina. Uma "bobina chata" inclui uma série de espiras que envolvem um núcleo comum, mas dispostas em diferentes sub-camadas na placa.
As espiras são definidas com referência aos desenhos da forma de realização especifica.
Geralmente, o padrão de película ou fita é formado, na placa, cobrindo-a com folha metálica fiada e removendo, por ataque químico, a porção não desejada para formar o padrão. A invenção não está no entanto dependente do processo de formação do condutor laminado na placa. Assim, estes padrões condutores podem ser proporcionados por pintura, impressão ou depósito, quando se dispuser de processos práticos comercialmente. Pode proporcionar-se um condutor de cobre ou de outro metal, com uma superfície de estanho ou de metais preciosos, para um melhor contacto eléctrico.
Um "pino" é a parte de um núcleo que acciona, ou retém, magneticamente, o componente móvel de um elemento de afixação. As três primeiras patentes da lista da página 1, apresentam elementos de afixação que utilizam dois pinos no núcleo, enquanto que os dois últimos elementos apresentam elementos de afixação com um único pino no núcleo. Os pinos podem actuar como batentes ou esperas, para o componente móvel, em alguns dos elementos de afixação.
Nos desenhos que ilustram uma forma de realização preferida, as figuras representam: 5 Γ A fig. 1, um elemento de afixação típico, montado numa placa. 0 elemento está na posição de LIGADO; A fig. 2, a mesma vista da fig. 1, excepto que o elemento está na posição de DESLIGADO; A fig. 3, um processo para a montagem do elemento de afixação numa placa; A fig. 4, um outro processo para a montagem do elemento de afixação numa placa; A fig. 5, a disposição de um condutor numa placa; A fig. 5A, uma, uma disposição do condutor com uma forma alternativa; A fig. 6, um corte ampliado de dois condutores, ligados através de uma placa; A fig. 7, um corte de uma placa multi-camadas; A fig. 8, uma vista esquemática que mostra a cablagem de uma placa multicamada; A fig. 9, uma placa com furos de montagem de núcleos para uma parte de uma matriz; e A fig. 10, uma placa com elementos, no seu lugar para formar uma matriz.
Nos desenhos: o elemento de afixação é exemplificado por um estator, que compreende: uma caixa (10), com colunas de montagem (12) e pinos (14) e (24) do estator, feitos de material magnético, que formam extremidades opostas de um núcleo. Um rotor (17) é montado para rodar em torno de um eixo (15), perpendicular à direcção de observação (V) . Nesta forma de realização, o rotor roda entre uma posição de LIGADO e uma posição de DESLIGADO, determinadas por batentes, que podem ser proporcionados separadamente ou, como aqui, ser proporcionados pelas extremidades (14E,24E) dos pinos (14) e (24), 6 V ) .
respectivamente. A invenção inclui rotores ou componentes móveis, que não precisam de batentes.
Na posição de LIGADO, o elemento afixa uma face brilhante (20), na direcção de observação e, na posição de DESLIGADO, o elemento afixa uma face escura (22) (fig. 10).
No elemento representado, um iman (16) está situado no disco, que é activado quando a extremidade (14E) do pino é positiva e a extremidade (24E) do pino é negativa, para se mover para a posição de LIGADO; e, quando se invertem as polaridades, para se deslocar para a posição de DESLIGADO.
Na forma de realização representada, os dois pinos (14) e (24) são montados nos furos (30) e (32), respectivamente, da fig. 3 e o elemento pode ser montado nos núcleos. Porém, o elemento de afixação que recebe os pinos (14,24), como está representado, pode também ser montado no cartão por dispositivos separados, não representados. Os pernos são ligados pela extensão integrada (32'), ou podem ser ligados por uma extensão (33), adicionada depois (fig. 4), podendo ser inserida por cima. (Um outro elemento de afixação, como os exemplificados na página 1, proporcionaria caracteristicas análogas às descritas).
De acordo com a invenção, proporciona-se uma placa (35) , de preferência de resina epóxi, com enchimento de fibras de vidro, com pares de furos (30,32) (fig. 5), que correspondem a posições para o elemento de afixação, como se indica com quadrados a tracejado (34) na fig. 9 (onde são omitidos os 7 d trajectos de corrente), para formar a matriz representada parcialmente na fig. 10. Com um elemento de afixação de forma e dimensões diferentes, a forma e as dimensões das áreas dos elementos na placa seriam evidentemente diferentes).
Os estatores podem ser montados empurrando os pinos (14,24) dos elementos em forma de U através da placa, podendo os pinos ser fixados na caixa e na placa por atrito ou por colagem. De preferência, os pinos do componente em forma de U são montados com ajuste deslizante nos furos da placa e um ajuste com pressão moderada com os furos (não representados) na caixa, para desse modo montar os estatores na placa.
Em alternativa, os pinos podem ser fixados na placa como componentes separados e providos de um componente que forma uma ponte, para formar o núcleo.
Os comprimentos dos pinos serão normalmente de um material magnético duro, de modo que a sua polaridade magnética seja mantida depois de um impulso de excitação. A fig. 8 representa, numa vista com as peças separadas, meios para combinar placas para obter uma placa laminada, para proporcionar mais enrolamentos associados com um dado furo (30) do núcleo, com extensões (30A,30B,30C) numa secção da placa multicamadas, com sub-camadas (A, B,C), como se representa na fig. 7.
Como está representado, a corrente (impulso) fornecida pode ser levada a um condutor de folha (41A), para uma espiral enrolada para dentro, no sentido do movimento dos ponteiros do relógio (43A), na sub-camada (A) da placa, para proporcionar 8 I - ^^
uma corrente que passa no sentido do movimento dos ponteiros do relógio em torno de um núcleo (14), na extensão (30A) do furo. Para adicionar, as espiras para um núcleo, no furo (30A, 30B), pode ser proporcionado na sub-camada (B) acima ou abaixo (aqui abaixo) de A. Embora os trajectos de corrente tenham um revestimento isolante (49) (fig. 6) que impede um curto-circuito com os trajectos (47) numa camada da placa adjacente colocada à sua frente. Prefere-se presentemente ter uma sub-camada da placa entre cada trajecto condutor. Por conseguinte na sub-camada (A) da placa, a extremidade inferior da espiral é fixada num conector (4 6A) , que é de preferência um furo revestido, conhecido por "furo de passagem" ("via hole"), que se estende através da placa até uma posição na sub-camada (B) da placa que tem a relação azimutal com a sua abertura (30B) igual à relação do pino com a abertura (30A) na camada (A) . Na fig. 8 omitiu-se a forma da fita chata do trajecto condutor.
Para a soma do campo magnético da sub-camada (A) com o da sub-camada (B), a sub-camada (B) tem também de proporcionar um trajecto espiral com o sentido do movimento dos ponteiros do relógio em torno do furo (30B), para o sentido da corrente indicado. Na extremidade exterior da espiral da sub-camada (B), o condutor está fixado no (46B) , de preferência um furo de passagem, que passa através da camada (B) para fixação na mesma posição azimutal, na extremidade exterior da espiral do nivel (C) .
Assim, a placa (Γ.) pode proporcionar uma espiral no sentido do movimento dos ponteiros do relógio, para dentro, para adição das espiras da bobina da camada (C) às das camadas (A) e (B) . 9 r —· L-Cj ^—<?».
y N
Como a espiral da camada (C) tem uma espiral no sentido do movimento dos ponteiros do relógio para dentro e no sentido do movimento dos ponteiros do relógio, para baixo, é evidente que representa uma repetição do ciclo da camada (A), de modo que o desenho representa 1½ andares. Assim, os andares podem continuar e acumular-se o número de espiras desejado.
Com as bobinas chatas nas várias sub-camadas ligadas em série, os efeitos de magnetização nas várias sub-camadas podem adicionar-se, se se dispuserem as sub-camadas de modo que a corrente nas bobinas chatas ligadas em série passarem no mesmo sentido (isto é, no sentido do movimento dos ponteiros do relógio, ou no sentido contrário ao do movimento dos ponteiros do relógio), em torno do núcleo, independentemente de as várias espirais se enrolarem para dentro ou para fora.
Assim, a passagem de corrente num sentido, através das bobinas ligadas em série, cria um Polo Norte na extremidade (14E) do pino na caixa do elemento de afixação, enquanto que a passagem da corrente no sentido contrário criará um Polo Sul no pino (14E).
Se o elemento de afixação necessitar de dois pinos de accionamento (como no elemento de afirmação da fig. 1 e nas três primeiras patentes da pag. 1) as bobinas dispostas nas camadas da placa que circundam o furo (32) criarão o magnetismo oposto na extremidade (24E) do pino, para a extremidade (14E) do pino no furo (30).
Assim, o sentido das espiras é o mesmo para as bobinas em torno do pino (24), que pode ser enfiado através das sub-camadas alinhadas, se elas existirem. Assim, as camadas 10 \
Lc, representadas terão espirais ligadas de maneira idêntica em torno de furos alinhados, como na fig. 1, mas dirigidos para passagem de corrente no sentido oposto para o outro pino (24) . Os sentidos das correntes nos enrolamentos descritos são os sentidos para uma das posições de LIGADO ou DESLIGADO do elemento de afixação. Para as outras posições de LIGADO ou DESLIGADO, o sentido da corrente é evidentemente invertido.
Na fig. 5, um condutor de folha (41A) conduz à espira (43D) que roda para dentro no sentido do movimento dos ponteiros do relógio, onde conduz corrente numa espiral no sentido dos ponteiros do relógio, para baixo, em torno do furo (32), e de um pino (24), aqui não representado, nele situado. Na extremidade interior da espiral, o condutor de folha é ligado ao conector (46A), que se estende através do cartão (35) para o conector de folha (47), no fundo da placa (35). Na extremidade do lado esquerdo do conector (47), o conector (47) é ligado, através do conector (45B), ao trajecto de folha (41B) da espiral (43E) que roda para fora, no sentido contrário ao do movimento dos ponteiros do relógio, onde com o trajecto de folha (41A), vai para a fonte de tensão ou de corrente.
Ver-se-á que as bobinas que as bobinas estão dispostas e ligadas de modo que a corrente, no sentido das setas representadas, magnetizará o pino no furo (30) num sentido, e o pino no furo (32) no sentido oposto. Assim, se se inverterem as correntes nos trajectos de folha, ambos os pinos serão comutados para a polaridade oposta, mas terão polaridades opostas num e no outro.
Notar-se-á que, se se substituírem as bobinas chatas em espiral (43E) e/ou (43D) por bobinas ligadas em série, como se 11 t mostra na fig. 8, que estas bobinas ligadas em série serão ligadas respectivamente à fonte de tensão numa extremidade e ao conector (47) na outra extremidade. A fig. 6 mostra uma vista esquemática, um pouco ampliada, dos trajectos de folha (41A) e (47) ligados pelo conector (45A), de preferência através de um furo de travessia, através da espessura da placa (35).
As bobinas chatas são, como se disse, isoladas, mas as suas extensões mais interiores são colocadas afastadas dos furos (30) ou (32) , para evitar o risco de curto circuito das bobinas.
As bobinas chatas são consideradas como situadas aproximadamente dispostas num plano, correspondente ao plano médio da placa, quer dispostas como uma única superfície da placa, quer em séries de bobinas numa pluralidade de sub-camadas. A invenção é potencialmente usada em todas as aplicações onde presentemente se usa uma bobina para magnetizar um núcleo, "ajustar" ou "repor", ou comutar um elemento de afixação. Outras características de um elemento de afixação podem juntar-se à disposição representada, sem alterar ou pelo menos sem modificação indevida. ilustrando este facto, por referência às patentes dadas como exemplos na pag. 1: com referência à patente 5 050 325, a disposição representada pode substituir a bobina enrolada pelas bobinas chatas, para um elemento provido de LED para aumentar a aparência de LIGADO. Analogamente, o dispositivo da invenção 12 (V~ \] u adaptar-se-á às fibras ópticas, como se mostra nas patentes RE 35 357 ou 5 337 077, onde se combina uma fibra com um disco ou um obturador, da patente 4 566 210, onde pode energizar-se um pino único, por meio de bobinas chatas dispostas em torno de um único furo, onde o núcleo acciona a face brilhante de uma alavanca, entre posições exposta e obturada. A patente 4 156 872 exemplifica um elemento operado por um disco, utilizando um único pino. Para utilizar com o enrolamento chato, cada espaço numa placa correspondente a um elemento de afixação teria um único furo do núcleo e um enrolamento chato.
As "espiras" aqui mencionadas serão definidas de acordo com a discussão seguinte. As espiras que conduzem corrente aqui indicadas formam espiras dos amperes-espiras, que magnetizam os núcleos e os pinos aqui mencionados. Para que tais espiras sejam eficazes têm de situar-se dentro de uma distância efectiva, para realizar a magnetização desejada. Os diagramas não são quantitativamente exactos mas, em termos de uma espira que percorre um trajecto de cerca de 360° em torno do núcleo magnético, a bobina da fig. 5 representaria duas espiras, mais uma fracção para o trajecto exterior rectilineo, e cada camada da fig. 8 seria aproximadamente equivalente a 3½ espiras.
Um condutor rectilineo, correndo perpendicularmente a um condutor e na proximidade do mesmo corresponde, equivale aproximadamente a ½ espira. A forma da espiral ou bobina pode ser uma espiral com trajectos que se curvam continuamente ou uma série de pernas rectilineas, que podem ter forma quadrada, hexagonal, octogonal 13 ou outras. A fig. 5A mostra uma espira em espiral, constituída por oito pernas rectilíneas, que podem ser consideradas como uma espira de forma octogonal. A bobina pode genericamente ser definida por qualquer trajecto com uma certa forma que proporcione espiras na proximidade do núcleo.
Lisboa, 31 de Janeiro de 2001.
O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL
14
Claims (12)
- lp REIVINDICAÇÕES 1. Placa para suporte de um elemento de afixação (17), que compreende um núcleo magnetizável (14,24,32'), montado na placa (35) e qué se estende através de um furo na referida placa, um elemento de afixação (17) montado na placa e o elemento de afixação que apresenta uma de duas aparências contrastantes, numa direcção de visão, em resposta ao sentido de magnetização do núcleo magnetizável (14,24,32') e um trajecto condutor electricamente (41A, 41B), que forma pelo menos uma espira em torno do núcleo e situado numa superfície da referida placa e com uma forma e uma localização para magnetizar o referido núcleo (14,24,32') num sentido determinado pelo sentido do fluxo de corrente no referido trajecto (41A,41B).
- 2. Placa de acordo com a reivindicação 1, na qual o trajecto (43A, 43B, 43C, 41A, 41B) é formado com uma fina camada condutora, na referida placa (35), que proporciona um trajecto de corrente com a forma e a localização que responde à corrente que o percorre.
- 3. Placa de acordo com as reivindicações 1 ou 2, no qual o referido trajecto (41A,41B) é aplicado a pelo mends uma superfície da referida placa (35).
- 4. Placa de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual a referida placa (35) é constituída por uma pluralidade de camadas e na qual o referido trajecto (43A,43B,43C) está situado em diferentes camadas da referida placa adjacente ao referido furo (30,32) e na qual se proporcionam pelo menos dois trajectos ligados em 1 J ! . W série, de modo que a corrente nos dois trajectos magnetiza o núcleo no mesmo sentido.
- 5. • Placa de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, na qual o núcleo compreende dois pinos (14,24) e se proporciona um trajecto (43A,43B, 43C) correspondente a cada pino, estando os trajectos ligados em série e sendo configurados de modo que a magnetização de cada pino seja oposta à do outro, para cada sentido de passagem da corrente.
- 6. Placa de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual a placa (35) é proporcionada em camadas e o trajecto está situado na superfície de uma camada ou, pelo menos, de uma sub-camada.
- 7. • Placa de acordo com a reivindicação 6, na qual a placa (35) é feita de uma pluralidade de camadas e pelo menos dois trajectos (43A,43B,43C) estão colocados em camadas diferentes da placa, estando os trajectos ligados em série, de modo que a corrente em cada bobina tende a magnetizar o núcleo no mesmo sentido.
- 8. Placa de acordo com a reivindicação 7, na qual o núcleo compreende dois pinos (14,24), situados em dois furos espaçados (30,32) e um trajecto (41A, 41B) correspondente a cada pino é proporcionado e configurado de modo que a magnetização dos pinos nos furos respectivos é oposta à do outro, para cada sentido de passagem da corrente.
- 9. Placa de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, na qual o núcleo (14,24) tem um magnetismo 2 remanescente suficiente para reter a sua polaridade magnética depois da energização pelo trajecto associado.
- 10. Placa de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, na qual o elemento de afixação é constituído por um estator (12), que inclui o referido núcleo (14,24), montado na placa (35) por posicionamento do núcleo (14,24) através da placa e fixação do núcleo da placa.
- 11. Placa de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, que compreende furos (3032), dispostos num padrão para formar parte de uma matriz de elementos de afixação (17).
- 12. Placa de acordo com a reivindicação 11, na qual cada elemento de afixação (17) inclui um núcleo magnético correspondente e cada elemento afixa uma de duas aparências contrastantes, numa direcção de visão, sendo determinadas selectivamente pela polaridade do núcleo magnético. Lisboa, 31 de Janeiro de 2001 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL3
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