DE2754007C2 - Kontaktloser Drucktaster zum Ansteuern von elektronischen Bauelementen - Google Patents

Description

gen Vorsprung zu versehen, mittels dem das piezoresistive Element oder die als dessen Unterlage dienende Kunststoff-Folie verformbar ist

Um Beschädigungen des piezoresistiven Elements durch unsachgemäße Betätigung der Taste auszuschließen, ist es ferner zweckmäßig, deren Verstellweg durch einen vorzugsweise an dem diese aufnehmenden Gehäuse angebrachten Anschlag zu begrenzen.

Außerdem sollte die Schaltschwelle des piezoresistiven Elements durch ein Magnetfeld einstellbar bzw. veränderbar sein. Dies kann in der Weise erfolgen, daß zur Erzeugung des Magnetfeldes in den Träger ein zu dem piezoresistiven Element ausgerichteter, vorzugsweise zu diesem verstellbarer Permanentmagnet oder ein veränderbarer Elektromagnet eingesetzt wird

Zweckmäßig ist es ferner, die Stromanschlüsse des piezoresisitiven Elements in dem Bereich zwischen dem Träger und einer Befestigung, beispielsweise einer Leiterplatte, federnd auszubilden, um auf diese Weise die Verstellbewegung des Trägers auszugleichen.

Ein in der beschriebenen Weise ausgebildeter kontaktloser Drucktaster ist nicht nur sehr einfacn in seiner konstruktiven Ausgestaltung und damit auch auf wirtschaftliche Weise und ohne Schwierigkeiten herstellbar, sondern baut auch sehr klein und ist vielseitig verwendbar. Wird nämlich als Schaltglied ein elastisch verformbar angeordnetes piezoresistives Element vorgesehen und ist die auf dieses durch die Taste einwirkende Druckkraft einstellbar, ist es möglich, durch eine geringfügige Betätigung der Taste ein Signal zu erzeugen, das unmittelbar zum Ansteuern von elektronischen Bauelementen verwendet werden kann. Durch die mechanische Verformung bzw. Verspannung des Schaltgliedes ändert sich dabei dessen Leitfähigkeit, so daß der an sich nachteilige Piezo-Effekt in sehr vorteilhafter Weise nutzbar ist, ohne daß, da das abgegebene Signal prellfrei ist, zusätzliche Entprellschaltungen erforderlich sind. Der Schaltweg liegt somit im M-Bereich und die Schaltpunkte können mit Hilfe des Schaltweges bei allen Drucktastern einer Baureihe exakt eingestellt werden.

Des weiteren baut der beschriebene Drucktaster sehr flach und damit kompakt und zur Erzeugung des Ausgangssignals sind nur sehr geringe Kräfte und ein kleiner Verstellweg der Taste von wenigen Hundertstel Millimeter erforderlich. Auch tritf ein Kontaktverschleiß nicht auf, da der Drucktaster mit Kontakten im herkömmlichen Sinne überhaupt nicht bestückt ist. Eine vielseitige Verwendbarkeit, zumal die Haltbarkeit des Schaltgliedes nahezu unbegrenzt ist, ist somit gewährleistet.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 einen Drucktaster im Längsschnitt,

Fig.2 den Drucktaster nach Fig. 1 in einem Schnitt nach der Linie II-II und

F i g. 3 den bei dem Drucktaster nach den F i g. 1 und 2 verwendeten Träger mit auf diesem angeordneten Schaltglied in Draufsicht.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte und mit 1 bezeichnete kontaktlose Drucktaster besteht im wesentlichen aus einem auf einer Leiterplatte 2 angeordneten Gehäuse 11, einer in diesem in Richtung des Pfeiles A verstellbar geführten Taste 12 sowie einem Schaltglied Ϊ5, das mittels einer Kunststoff-Folie 14 als Unterlage auf einem in dem Gehäuse 12 eingebauten Träger 13 gehalten ist. Das Schaltglied 15 ist hierbei als piezoresistives Element ausgebildet, das, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, über Leiterbahnen 27,28,29,30 an die Stromanschlüsse 31, 32,33 und 34 angeschlossen ist Die Anschlüsse 31 und 32 sind mit den Leitungen a und b, über die das Schaltglied 15 an einen Betriebsstromkreis angeschlossen ist, verbunden, die Anschlüsse 33 und 34 führen dagegen über Leitungen c und d unmittelbar zu elektronischen Bauelementen.

Wird die Taste 12 gemäß F i g. 2 gedrückt, so wirkt ein an dieser angeformter Vorsprung 16 auf das Schaltgüed

ίο 15 ein. Und da dieses als piezoresistives Element ausgebildet ist, entsteht in diesem eine Hall-Spannung, die als Impuls über die Leitung c und d unmittelbar elektronischen Bauteilen zugeführt werden kann. Die Rückführung der Taste 12 wird durch zwischen dieser und dem Gehäuse 11 angeordneten Federn 40 bewerkstelligt

Die mechanische Empfindlichkeit des piezoresistiven

Elements 15 kann mittels eines Permanentmagneten 37

• eingestellt werden, der mittels einer Verstellschraube 38 in einer in dsn Trägern 13 eingearbeiteten, dem piezoresistiven Element 15 zugeordneten Giivindebohrung 36 eingesetzt ist Auf diese Weise kann iie Ansprechschwelle bzw. die Empfindlichkeit des Schaltgliedes 15 leicht den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Um zuverlässig auszuschließen, daß das in einer Aussparunf 26 der aus Kunststoff-Folie ausgebildeten Unterlage 14 gehaltene piezoresistive Element 15 durch die Taste 12 bei deren Betätigung beschädigt wird, ist der Verstellweg s der Taste 12 begrenzt Und außerdem ist der Träger 13 entgegen der Kraft zweier Federn 23 verstellbar angeordnet An dem Gehäuse 11, auf dem die Taste 12 mittels eines in eine Aussparung 18 eingreifenden Vorsprunges 19 verschiebbar gehalten ist, ist dazu eine Anschlagfläche 17 vorgesehen, auf der sich die Taste 12 in gedrückter Stellung anlegt Und außerdem kann der ebenfalls mittels eines in eine Aussparung 20 des Gehäuses 11 eingreifenden Vorsprunges 22 verschiebbar geführte Träger 13 in Verstellrichtung A der Taste 12 ausweichen, sofern die auf das Schaltgiied 15 einwirkende Kraft die Gegenkraft der in Bohrungen 24 eingesetzten Federn 23 übersteigt Durch die Federn 23 ist ues weiteren sichergestellt, daß der Träger 13 stets in einer durch eine an dem Gehäuse 11 vorgesehene Anschlagfläche 21, an der sich die Vorsprünge '22 anlegen, bestimmte Lage gedrückt wird.

Damit bei einer eventuellen Lageänderung des Trägers 13 die Stromanschlüsse 31, 32, 33 und 34 nicht beschädigt werden, sind diese zwischen ihren mit der Leiterplatte 2 verlöteten Enden und dem mit dem Träger 13 verprägten Teil federnd ausgebildet Dazu sind diese jeweils mit einer Z-förmigen Abbiegung 39 versehen, durch die Verstelibewegungen somit aufgenommen werden können.

Dit Kunststoff-Folie 14 ist miitels Stiften 35 auf dem Träger 13 unverrückbar gehalten. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, diese Teile miteinander ju verkleben. Und um die Durchbiegung des Schaltgliedes 15 auch bei einer Auflage der Folie 14 auf dem Träger 13 zu ermöglichen, ist in diesen eine Aussparung 25 unterhalb des Schaltgliedes 15 eingearbeitet. Auch kann der an Taste 12 angebrachte, auf das piezoresistive Element 15 einwirkende Vorsprung gegebenenfalls engefedert sein, um dieses bei einer starren Anordnung vor Beschädigungen zu schützen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Kontaktloser Drucktaster zum Ansteuern von

in einem Signalkreis, z. B. einem Verstärker, angeordneten elektronischen Bauelementen, bei dem die verstellbar angeordnete Taste durch Einwirken auf ein mit Anschlüssen versehenes Schaltglied dessen elektrischen Widerstand verändert und damit einen dem Schaltglied nachgeschalteten Signalkreis steuert, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltglied ein elastisch verformbar angeordnetes, piezoresistives Element (15) vorgesehen ist und daß die auf dieses über die Taste (12) einwirkende Druckkraft einstellbar ist.

2. Kontaktloser Dmcktaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoresistive Element (15) ein Widerstand, ein Spannungsteiler, eine Widerstandsfeücke oder eine Widerstandsfläche mit vier Anschlüssen nach Art eines Hall-Generators ist

3. Kontaktloser Drucktaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoresistive Element (15) in oder auf einer mit Leiterbahnen (27,28,29,30) und Stromanschlüssen (31,32,33,34) versehenen Kunststoff-Folie (14) angebracht ist

4. Kontaktloser Drucktaster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoresistive Element (15) unmittelbar oder mittels der Kunststoff-Folie (14) auf einem in Verstellrichtung (A) der Taste

(12) entgegen Federkraft verschiebbar in einem Gehäuse (11) angeordneten Träger (13) gehalten ist

5. Kontaktloser Drucktaste-: nach Anspruch 3 oder 4, dadurch geksnnzek-hnet, daß die das piezoresistive Element (15) tragende Kl iststoff-Folie (14) mechanisch vorgespannt ist

6. Kontakloser Dmcktaster nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des piezoresistiven Elementes (15) die Taste (12) mit einem nasenartigen Vorsprung (16) versehen ist, mittels dem das piezoresistive Element (15) oder die als dessen Unterlage dienende Kunststoff-Folie (14) verformbar ist

7. Kontaktloser Dmcktaster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg (S) der Taste (12) durch einen Vorzugsweise an dem diese aufnehmenden Gehäuse (11) angebrachten Anschlag (17) begrenzt ist.

8. Kontaktloser Drucktaster nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschwelle des piezoresistiven Elementes (15) durch ein Magnetfeld einstellbar bzw. veränderbar ist

9. Kontaktloser Drucktaster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Magnetfeldes in den Träger (13) ein zu dem piezoresistiven Element (15) ausgerichteter, vorzugsweise zu diesem verstellbarer Permanentmagnet (37) oder ein veränderbarer Elektromagnet eingesetzt ist.

10. Kontaktloser Drucktaster nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromanschlüsse (31, 32, 33, 34) des piezoresistiven Elementes (15) in dem Bereich zwischen dem Träger

(13) und einer Befestigung, beispielsweise einer Leiterplatte (2), federnd (Abbiegung 39) ausgebildet sind.

Die Erfindung bezieht sich auf einen kontaktlosen Drucktaster zum Ansteuern von in einem Signalkreis, z.B. einem Verstärker, angeordneten elektronischen Bauelementen, bei dem die verstellbar angeordnete Taste durch Einwirken auf ein mit Anschlüssen versehenes Schaltglied dessen elektrischen Widerstand verändert und damit einen dem Schakglied nachgeschalteten Signalkreis steuert

Solche kontaktlosen Dmcktaster sind beteits bekannt (»Radiomentor« 2/1969); dort ist als Schaltglied ein ortsfest angeordneter Permanentmagnet vorgesehen, wobei durch eine Änderung des Feldlinienverlaufs mittels eines um die Schneide eines Polschuhs verschwenkbaren Ankers eine Schaltfunktion ausgelöst wird. Aufgrund der magnetischen Empfindlichkeit des Halbleiters, die nicht beeinflußbar ist, ist dort die Exemplarstreuung der Schaltpunkte jedoch erheblich, so daß diese nicht exakt einstellbar sind.

Wird ein Halbleiter einer mechanischen Verspannung unterworfen, so ändert sich bekanntlich dessen Leitfähigkeit Dieser sogenannte piezoresistive Effekt wird bereits ausgenutzt, indem Streifen aus Halbleitermaterial an einem mechanischen Spannungen unterliegenden Element befestigt werden, so daß der Halbleiter somit als Dehnungsmeßstreifen verwendbar ist

Des weiteren sind Hall-IS bekannt, bei denen es sich um eine integrierte Schaltung mit einem Hall-Generator und einem nachgeschalteten Signalaufbereitungskreis handelt Der Hall-Generator kann dabei beispielsweise auf das die Funktionselemente des Signalaufbereitungskreises enthaltende Halbleitersysteme aufgeklebt werden. Durch einen derartigen Klebevorgang werden jedoch mechanische Spannungen im Hall-Generator hervorgerufen, durch die sich eine nachteilige Nullpunktverschiebung des Signals an der Hallstrecke des Hall-Generators ergibt Um diese nachteilige Nullpunktverschiebung zu vermeiden, ist versucht worden, den Hall-Generator spannungsfrei in ein Gehäuse für die integrierte Schaltung einzubauen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen kontaktlosen Dmcktaster der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der Schaltpunkt exakt einstellbar ist und nicht streut. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Schaltglied ein elastisch verformbar angeordnetes, piezoresistives Element vorgesehen ist und daß die auf dieses über die Taste einwirkende Druckkraft einstellbar ist.

Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise, daß nur ein geringer Verstellweg der Taste erforderlich ist, um ein unmittelbar an dem Schaltelement einzugebendes Signal zu erzeugen. Außerdem kann dadurch die Betätigungskraft gering gehalten werden und der Dmcktaster prellfrei arbeiten.

Zweckmäßigerweise ist das piezoresistive Element ein Widerstand, ein Spannungsteiler, eine Widerstandsbrücke oder eine Widerstandsfläche mit vier Anschlüssen nach Art eines Hall-Generators.

Vorteilhaft ist es des weiteren, das piezoresistive Element in oder auf einer mit Leiterbahnen und Strom-Anschlüssen versehenen Kunststoff-Folie anzubringen.

Das piezoresistive Element ist zweckmäßigerweise unmittelbar oder mittels der Kunststoff-Folie auf einem in Verstellrichtung der Taste entgegen Federkraft verschiebbar in einem Gehäuse angeordneten Träger anzubringen, wobei die Kunststoff-Folie gegebenenfalls mechanisch vorgespannt sein kann.

Außerdem ist es angebracht, zur Beeinflussung des piezoresistiven Elements die Taste mit einem nasenarti-