DD147178A1 - BUTTON SWITCH WITH CONTACTLESS PRINCIPLE - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist es, die Ausloesung des Schaltvorganges mit einfachen Mitteln durch extrem kurzen Tastenstoeszelhub zu erreichen und die Kennlinie der Magnetinduktion in Abhaengigkeit vom Hub relativ steil zu halten. Zu diesem Zwecke ist das zur Ausloesung eines Schaltimpulses notwendige Magnetsystem so gestaltet, dasz durch paarig unmittelbar unterhalb der Permanentmagneten angeordnete Tastenrueckstellmittel (z.B. Druckfedern) aus ferromagnetischen Werkstoffen ein magnetisches Gegenfeld gegenueber dem darueberliegendem Hauptfeld aufgebaut wird. Das bewirkt, dasz sich eine feldlinienfreie Zone herausbildet, die im Zusammenwirken mit dem gesamten Magnetfeldsystem das Ziel der Erfindung sichert.The aim of the invention is to achieve the triggering of the switching process with simple means by extremely short Tastenstoeszelhub and to keep the characteristic of the magnetic induction as a function of the stroke relatively steep. For this purpose, the magnet system necessary for triggering a switching pulse is designed so that a magnetic opposing field is established with respect to the main field above by key restoring means (e.g., compression springs) made of ferromagnetic materials disposed just below the permanent magnets. This causes a field-line-free zone to emerge which, in cooperation with the entire magnetic field system, ensures the object of the invention.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Tastenschalter mit kontaktlosem WirkprinzipKey switch with contactless operating principle

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Tie Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betätigen eines kontaktlosen, magnetempfindlichen Schaltelementes durch Annäherung eines Magnetfeldes, vorzugsweise als Tastenschalter.Tie invention relates to a device for actuating a contactless, magnetically sensitive switching element by approaching a magnetic field, preferably as a key switch.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, in einem Tastenschalter als kontaktloses Wirkprinzip den Einfluß eines Permanentmagneten auf ein magnetempfindliches EIement einzusetzen. Hierbei wird vorzugsweise ein integrierter Schaltkreis verwendet, welcher einen Hallgenerator, einen Schmitt-Trigger und mehrere Verstärkerstufen enthält. Bei Annäherung eines Magnetfeldes wird auf Grund des Halleffektes eine impulsförmige Ausgangsspannung erzeugt. Die Schwierigkeit der Impulsauslösung liegt in der riehtigen Ausbildung des Magnetsystems, um bei einer relativ kurzen Hubbewegung den Bereich der erforderlichen Magnetinduktion sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten zu überstreichen. Bei bisherigen Lösungen wird ein sehr aufwendiges Magnetsystem benötigt, um die Kennlinie der*Magnetinduktion in Abhängigkeit vom Hub relativ steil zu gestalten.It is known to use the influence of a permanent magnet on a magnet-sensitive element in a key switch as a contactless operating principle. In this case, an integrated circuit is preferably used which contains a Hall generator, a Schmitt trigger and a plurality of amplifier stages. When approaching a magnetic field, a pulse-shaped output voltage is generated due to the Hall effect. The difficulty of triggering the pulse lies in the straightforward design of the magnet system in order to cover the area of the required magnetic induction both for switching on and off for a relatively short stroke movement. In previous solutions, a very complicated magnet system is needed to make the characteristic of the * magnetic induction depending on the stroke relatively steep.

So hat z.B. die DT-OS 2 256 360 ein ringförmiges Magnetsystem zum Inhalt, bei dem die Lage des Schaltpunktes durch ein spezielles, erfindungsgemäßes Verfahren zur Entmagnetisierung eines vorher kräftiger ausgebildeten Magneten erreicht v/ird. Es wird' zwar die Lage des Schaltpunktes dadurch festgelegt, aber keine wesentliche Verkürzung des zumFor example, DT-OS 2 256 360 an annular magnet system to the content, in which the position of the switching point by a special, inventive method for demagnetization of a previously stronger trained magnet achieved / ird. Although the position of the switching point is determined by this, but no significant shortening of the

Ein- und Wiederausschalten benötigten Stößelhubes erreicht. Die Erfindung gemäß DT-OS 2 058 302 erreicht eine Verringerung des Hubes zum Ein- und Wiederausschalten, indem das bewegliche Magnetsystem vier Magnetpole mit einem speziellen Feldlinienverlauf aufweist. Zwischen diesen vier Polen befindet sich eine feldlinienfreie Stelle, die erfindungsgemäß einen steileren Verlauf der Magnetinduktion in Abhängigkeit vom Hub bewirkt. Nachteilig sind der Aufbau aus zwei flächenhaften Koerzitivmagneten mit einem hufeisenförmigen magnetischen Nebenschluß sowie ein spezielles Magnetisierungsverfahren zur Erzeugung des speziellen Feldlinienverlaufes.Switching on and off again reached required ram stroke. The invention according to DT-OS 2 058 302 achieves a reduction of the stroke for switching on and off again in that the movable magnet system has four magnetic poles with a specific field line profile. Between these four poles there is a field-line-free point, which according to the invention causes a steeper course of the magnetic induction as a function of the stroke. A disadvantage is the structure of two planar coercive magnets with a horseshoe-shaped magnetic shunt and a special magnetization process for generating the special field line course.

In anderen Erfindungsbeschreibungen wird die Verringerung des Hubes durch materialintensive Stabmagnete erreicht, die sehr genau positioniert sein müssen und durch eine spezielle laterale Magnetisierung eine Vierpoldarstellung realisieren, die einen ähnlichen Effekt wie in der DT-OS 2 058 302 erzeugen.In other descriptions of the invention, the reduction of the stroke is achieved by material-intensive bar magnets, which must be positioned very accurately and realize by a special lateral magnetization a four-pole representation, which produce a similar effect as in DT-OS 2 058 302.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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Ziel der Erfindung ist es, das sich über eine Gasse erstreckende Feldlinienbündel, in das das magnetempfindliche Schaltelement eintaucht, so ' zu gestalten, daß mit verhältnismäßig unaufwendigen Mitteln ein fast abrupter Übergang von einer feldlinienfreien Zone zu einer Zone mit einer zum Ansprechen des magnetempfindlichen Elementes auseichenden Magnetinduktion möglich ist und nur ein geringer Hub benötigt wird.The aim of the invention is to form over a lane extending field line bundle into which the magnetically sensitive switching element, so 'that with relatively inexpensive means an almost abrupt transition from a field line zone to a zone with a responsive for the response of the magneto-sensitive element Magnetinduction is possible and only a small stroke is needed.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die bei jedem Tastenschalter notwendige Rückstellfeder aus ferromagnetischem Werkstoff auszuführen und derart in das Magnetsystem einzubeziehen, daß unter zwei in gleicher Flucht axial aufmagnetisierte Permanentmagnete, die im hubausführenden gabelförmigen Teil.eines Tastenschalters sich gegenüberliegend befestigt sind, beispielsweise die den Tastenstößel zurückstellenden Mittel in Gestalt zweier Druckfedern angeordnet werden, die den Feldlinienverlauf der Magnete so steuern, daß ein abrupter Übergang von einer feldlinienfreien Zone zu einer Zone mit der zum Ansprechen des . magnetempfindlichen Elementes ausreichenden ffiagnetinduktion erreicht wird. Dadurch werden Zuverlässigkeit und Lebensdauer gegenüber bisheri-The invention is based on the idea to perform at each key switch necessary return spring made of ferromagnetic material and include in the magnet system that under two in the same flight axially magnetized permanent magnets, which are fastened in Hubausführenden bifurcated Teil.eines key switch opposite, for example, the Key plunger restoring means are arranged in the form of two compression springs, which control the field line of the magnets so that an abrupt transition from a field-line-free zone to a zone with the response of the. magnetically sensitive element sufficient ffiagnetinduktion is achieved. As a result, reliability and service life over previous

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gen Schalterkonstruktionen erhöht.conditions increased switch.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels im folgenden näher erläutertThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment in the following

Es zeigen: Show it:

Pig» 1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Tastenschalter und Fig. 2 eine Wirkprinzipanordnung gemäß der Erfindung in vergrößertem Maßstab mit Darstellung des magnetischen Feldlinienverlaufs.1 shows a section through the key switch according to the invention, and FIG. 2 shows an active principle arrangement according to the invention on an enlarged scale with representation of the magnetic field line profile.

In einem etwa gabelförmig ausgebildetem Tastenstößel 1 sind vorzugsweise zylinderförmige Permanentmagnete 2 ortsunveränderlich angebracht. Unmittelbar unterhalb dieser Permanentmagneten sind den Tastenstößel 1 zurückstellende Mittel, z.B. zwei ferromagnetische Druckfedern 4, in entsprechenden Federendenführungen im Tastenstößel 1 und im Tastenschal·* terboden 7 angeordnet. Die Komplettierung des Tastenschalters erfolgt, indem der Tastenschalterboden 7, der das Schaltelement mit der magnetempfindlichen Stelle 6 trägt, in das Gehäuse 5 eingesetzt wird. Durch Druck auf den Tastenstößel 1 wird in bekannter V/eise das sich über eine Gasse erstreckende Magnetfeld 3 dem Hall-Element 6 genähert, um einen SchaltVorgang auszulösen. Durch die vorbeschriebene Anordnung der Magnete und der rückstellenden Mittel (ferromagnetische Druckfedern 4) wird der in Fig» 2 dargestellte Feldlinienverlauf erzielt. Die von den beiden Permanentmagneten 2 ausgehenden Feldlinien werden durch die rückstellenden Kittel, zwei ferromagnetische Druckfedern 4, aufgefangen, und es wird ein Gegenfeld 9 aufgebaut, welches bewirkt, daß zwischen dem Magnetfeld 3 und dem Gegenfeld 9 eine feldiinienfreie Zone 8 ausgebildet und die untere Randzone 10 des Magnetfeldes so gestaltet wird, daS.der gewünschte abrupte übergang zwischen der zum Einschalten notwendigen hohen Magnetinduktion und der zum Ausschalten notwendigen wesentlich geringeren (oder entgegengesetzt gepolten) Magnetinduktion und damit die Hubverringerung erreicht wird. Bei Fehlen eines Gegenfeldes ist z.B. die obere Randzone 11 durch geschweiften Verlauf der Feldlinien (Ausbeulung) gekennzeichnet. Der gewünschte Feldlinienverlauf wird gewährleistet ohne zusätzlichen Aufwand, da zwei symmetrisch angeordnete Druckfedern ohnehin zur Erzielung einer gleichmäßigen Kräfteverteilung im Sinne einer hohen Lebensdauer der Stößelführung zweckmäßig sind und die Magnetisierung der Magnete oder des kompletten Aufbaus in einem einfachen homogenen Magnetfeld erfolgen kann.In an approximately bifurcated trained key tappet 1 preferably cylindrical permanent magnets 2 are mounted immovably. Immediately below these permanent magnets, means returning the key tappet 1, e.g. two ferromagnetic compression springs 4, arranged in corresponding spring end guides in the key tappet 1 and in the key switch * * terboden 7. The completion of the key switch is done by the key switch bottom 7, which carries the switching element with the magnetic sensitive point 6, is inserted into the housing 5. By pressing the key tappet 1, the magnetic field 3 extending over an alley is approached in a known manner to the Hall element 6 in order to trigger a switching operation. By the above-described arrangement of the magnets and the restoring means (ferromagnetic compression springs 4) of the field line course shown in Fig. 2 is achieved. The field lines emanating from the two permanent magnets 2 are absorbed by the restoring gowns, two ferromagnetic compression springs 4, and an opposing field 9 is built up, which causes a field-line-free zone 8 to be formed between the magnetic field 3 and the opposing field 9 and the lower edge zone 10 of the magnetic field is designed so daSder the desired abrupt transition between the necessary for switching high magnetic induction and necessary for switching off much lower (or opposite polarity) Magnetinduktion and thus the Hubverringerung is achieved. In the absence of an opposing field, e.g. the upper edge zone 11 marked by curved course of the field lines (buckling). The desired field line course is ensured without additional effort, since two symmetrically arranged compression springs are in any case expedient for achieving a uniform distribution of forces in terms of a long life of the tappet guide and the magnetization of the magnets or the complete structure can be done in a simple homogeneous magnetic field.

Claims (3)

Erf incLung s ans pr u oh.Impressions s ans pr u oh. 1. Tastenschalter, v/elcher in seinem Gehäuse ein raagnetfeidempfindliches Element, vorzugsweise Hall-Generator, enthält, dem durch Betätigen des Tastenstößels ein durch Permanentmagneten erzeugtes Magnetfeld genähert wird, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter den das Magnetfeld (3) ausbildenden Permanentmagneten (2) mit diesen fluchtende den Tastenstö'ßel (1) zurückstellende Mittel, z.B. zwei Druckfedern (4), angeordnet sind.1. Key switch, v / elcher in its housing a raagnetfeidempfindliches element, preferably Hall generator, contains, which is approximated by pressing the key tappet a magnetic field generated by permanent magnets, characterized in that immediately below the magnetic field (3) forming permanent magnet (2 ) with these aligned the Tastenstö'ßel (1) returning means, eg two compression springs (4) are arranged. 2. Tastenschalter nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tastenrückstellenden Mittel, z.B. zwei Druckfedern (4), symmetrisch angeordnet und gleichartig gestaltet sind,2. Key switch according to item 1, characterized in that the key-returning means, e.g. two compression springs (4), symmetrically arranged and designed identically, 3. Tastenschalter nach Punkten 1 und 2, dadiirch gekennzeichnet, daß die rückstellenden Mittel, vorzugsweise Druckfedern (4), aus ferromagnetischen Werkstoffen bestehen.3. Key switch according to items 1 and 2, dadiirch in that the resetting means, preferably compression springs (4), consist of ferromagnetic materials. Steile ZeichnungSteep drawing