DE60300294T2

DE60300294T2 - Schalter zur Montage auf einer Schaltplatte

Info

Publication number: DE60300294T2
Application number: DE60300294T
Authority: DE
Inventors: Ian Basingstoke Gray; Peter Basingstoke Jordan
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: US6881082B2; GB0216111D0; ATE288141T1; DE60300294D1; CN1316688C; CN1472850A; EP1381120A1; EP1381120B1; US20050009391A1; DK1381120T3; GB2390756A

Description

Diese Erfindung betrifft Schalter zur Anbringung auf gedruckten Schaltungsplatinen und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich Schalter, die als Koaxialsteckverbinder für Hochfrequenzsignale konstruiert sind.
Koaxialsteckverbinder zum Verbinden von Koaxialkabeln mit elektrischen Geräten sind bekannt. Beispielsweise beschreibt die GB 2307113 einen Koaxialsteckverbinder, der den Anschluss einer externen Antenne an einem Mobiltelefon ermöglicht. Der Steckverbinder enthält effektiv einen Schalter, der einen ersten und einen zweiten Kontakt hat, die Abschnitte zur Verbindung mit der gedruckten Schaltungsplatine enthalten. Ein beweglicher Balken verläuft zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt, wobei der Balken in eine Position vorgespannt ist, in der er die beiden Kontakte elektrisch miteinander verbindet. Einer der Kontakte ist mit der Empfangs- und Sendeschaltung verbunden und der andere Kontakt ist mit einer internen Antenne verbunden. Der Steckverbinder enthält ein Gehäuse, das in einer Fläche eine Öffnung hat, die Zugang zu einem Kontaktabschnitt des Balkens ermöglicht. Ein durch einen Koaxialstecker auf den Kontaktabschnitt des Balkens ausgeübter Druck bewegt den Balken so, dass der elektrische Kontakt zwischen der Sende- und Empfangsschaltung und der internen Antenne unterbrochen wird und an Stelle dessen eine externe Antenne mit der Sende- und Empfangsschaltung verbunden wird.
Der Koaxialstecker, der zu der externen Antenne gehört, hat einen vorspringenden Teil, der in die Öffnung des Gehäuses eindringt und mit dem Balken in Kontakt kommt, sodass der Balken durch das Einführen des Koaxialsteckers verschoben werden kann.
Ein Problem bei den existierenden Konstruktionen dieses Typs ist, dass die Nennverschiebung des Balkens ausreichend sein muss, um eine angemessene Trennung des durch den Balken hergestellten Kontakts sicherzustellen, auch wenn der vorspringende Teil des Steckers oder der Schalter selbst unterschiedliche Abmessungen aufweisen, die beispielsweise durch Herstellungstoleranzen bedingt sind. Daher kann die erforderliche Verschiebung des Balkens zwischen den beiden Kontaktpositianen zu einem vorzeitigen Material versagen des Balkens als Folge der wiederholten, auf Abschnitte des Balkens wirkenden Biegebelastung führen. Dies macht es erforderlich, die Abmessungen des Balkens zu vergrößern.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Schalteranordnung geschaffen, enthaltend einen Schalter zur Anbringung auf einer gedruckten Schaltungsplatine und einen Adapter zur Betätigung des Schalters, bei welcher der Schalter enthält:
ein Gehäuse, das eine Öffnung in einer Fläche hat;
einen ersten und einen zweiten Kontakt, die Abschnitte zum Anschluss an die Platine enthalten;
einen beweglichen Balken, der zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt verläuft, welcher Balken in eine Position vorgespannt ist, in der er die beiden Kontakte elektrisch miteinander verbindet;
wobei der Schalter so ausgelegt ist, dass die Bewegung des Balkens bei der Verwendung durch einen Anschlag begrenzt ist,
und wobei der Adapter einen federbeaufschlagten Adapterkontakt zum Herstellen des elektrischen Kontakts mit dem Balken und zum Veranlassen der Bewegung des Balkens enthält.
Diese Anordnung ermöglicht es, die erforderliche Bewegung des Balkens zu reduzieren, und erlaubt das Ausgleichen von Toleranzen in dem Adapter, insbesondere durch Vorsehen eines federbeaufschlagten Adapterkontakts. Der Balken ist einer verminderten Belastung ausgesetzt, welche die Miniaturisierung, höhere Herstellungstoleranzen und/oder die Verwendung von Materialien mit geringerer Zugfestigkeit erlaubt.
Der Adapter ist so gestaltet, dass er mit dem Schalter unter vorbestimmten Relativpositionen des Schalters und des Adapters in Eingriff kommt. Beispielsweise können sie zusammenschnappen oder anderweitig in einer Weise mit festgelegten Positionen zusammengebracht werden, wenn die den Schalter und den Adapter tragenden Bauteile miteinander verbunden werden.
Der Adapter kann einen Koaxialsteckverbinder enthalten, wobei dann, wenn der Koaxialsteckverbinder von dem Schalter aufgenommen ist, ein zentraler Stecker des Koaxialsteckverbinders durch den Balken mit dem ersten oder dem zweiten Kontakt elektrischen Kontakt herstellt und der erste und der zweite Kontakt voneinander getrennt werden.
Der Balken ist vorzugsweise entweder mit dem ersten oder dem zweiten Kontakt einstückig. Beispielsweise kann der Balken einen ersten, im wesentlichen flachen Abschnitt und einen zweiten Abschnitt enthalten, der von dem ersten Abschnitt nach unten zu der gedruckten Schaltungsplatine hin verläuft. Die Bewegung des Balkens kann dann durch die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Anschlag begrenzt werden. Der Balken und sein integrierter Kontakt können aus einem einzigen Stück ausgestanzt werden.
Wenn der Schalter an einer gedruckten Schaltungsplatine montiert ist, kann der Anschlag durch einen Bereich der gedruckten Schaltungsplatine gebildet sein. Dies reduziert die Gesamthöhe des Schalters auf ein Minimum. Der Anschlag kann jedoch auch durch einen Abschnitt des Schalters gebildet sein.
Die Erfindung schafft ferner ein elektrisches Gerät, das eine Schalteranordnung gemäß der Erfindung aufweist, die in dem Weg zwischen einer eingebauten Antenne des Gerätes und einer Sender/Empfängerschaltung angeordnet ist und so vorgesehen ist, dass sie die eingebaute Antenne trennt, wenn der Adapter einer Ersatzantenne eingeführt wird, um dadurch die Ersatzantenne an die Sender/Empfängerschaltung anzuschließen. Das Gerät kann ein Mobiltelefon sein und der Adapter kann eine Dockstation für das Mobiltelefon sein.
Die Erfindung wird nachfolgend im Rahmen eines Beispiels wie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt und unter Bezugnahme auf diese beschrieben.
1 zeigt eine bekannte Koaxialsteckverbinderanordnung zur Erläuterung der grundsätzlichen Funktion des Bauteils;
2 zeigt einen Querschnitt einer Schalteranordnung gemäß der Erfindung, wobei der Adapter von dem Schalter entfernt ist; und
3 zeigt einen Querschnitt einer Schalteranordnung gemäß der Erfindung, wobei der Adapter mit dem Schalter in Eingriff gebracht ist;
4 zeigt die Konstruktion der Kontakte im Detail; und
5 zeigt ein Mobiltelefon und eine Dockstation (bzw. ein Testgerät), die eine Steckverbinderanordnung gemäß der Erfindung verwenden.
1 zeigt eine bekannte Steckverbinderanordnung. Die Anordnung enthält einen Schalterteil 10 und einen Koaxialadapterteil 100 in Form eines Steckers. Der Schalterteil 10 ist vorgesehen, um einen ersten Kontakt 12 mit einem zweiten Kontakt, der in 1 nicht gezeigt ist, auf der entgegengesetzten Seife des Schalters 10 zu verbinden. Die Kontakte 12 umfassen eine Metallstruktur, die in einem isolierenden Gehäuse 16 eingebettet oder montiert ist. Ein Verbindungsbalken verläuft zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt. Die Kontakte und der Balken sind in einem äußeren Gehäuse 20 montiert, dessen eine Seite mit einem Aufnahmebereich 24 versehen ist, der eine Öffnung 26 enthält. Der Koaxialadapterteil 100 ist so ausgelegt, dass er in dem Aufnahmebereich 24 in der Weise aufgenommen wird, dass er den Balken (in 1 nicht gezeigt) verschiebt, um so die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt zu unterbrechen. In diesem Fall wird der elektrische Kontakt zwischen einem der Kontakte und einem zentralen Anschluss des Koaxialadapterteils 100 hergestellt.
Der Schaltereil 10 ist so ausgelegt, dass er auf einer gedruckten Schaltungsplatine montiert wird, und insbesondere die Kontakte sind so angeordnet, dass sie mit Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatine verbunden werden.
Das allgemeine Funktionsprinzip der vorstehend beschriebenen Koaxialsteckverbinderanordnung ist nach dem Stand der Technik bekannt. Diese Erfindung befasst sich mit der speziellen Kontaktanordnung des Balkens und des Koaxialadapterteils 100.
2 zeigt die Bauteile der Schalteranordnung gemäß der Erfindung, wobei der Koaxialadapter 100 von dem Schalterteil 10 getrennt ist. So weit die gleichen Bauteile in der unter Bezug auf 1 beschriebenen Anordnung verwendet werden, wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Der in 2 gezeigte Balken 18 erstreckt sich zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt 12, 14. Der Balken 18 umfasst effektiv einen Teil des Kontakts 14 und ist aus einem einzelnen Stanzteil gebildet. Der Balken 18 ist in eine Position vorgespannt, in der er die beiden Kontakte 12, 14 elektrisch miteinander verbindet. In der Anordnung von 2 ist der Balken durch das Winkelstück 30 nach oben vorgespannt. Der Balken 18 hat einen ersten, im wesentlichen flachen Abschnitt 32 und einen zweiten Abschnitt 34, der von dem ersten Abschnitt 32 nach unten zu der gedruckten Schaltungsplatine 36 hin verläuft. Auf diese Weise wird die Abwärtsbewegung des Balkens 18 durch die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt 34 und der gedruckten Schaltungsplatine 36 begrenzt, die als Anschlag wirkt.
Diese beschränkte Distanz vermindert die Belastung in dem Kontaktbalken. Dadurch kann er kleiner ausgeführt werden, während trotzdem eine Überbelastung vermieden wird. Dieser Schalter kann auch so konstruiert werden, dass er eine geringere Höhe über der gedruckten Schaltungsplatine 36 hat.
Das Gehäuse 20 kann einen isolierenden Kunststoffkörper 37 umfassen, der die Kontakte 12, 14 hält. Eine Kappe 38 bildet eine leitfähige Oberfläche, die mit einem Erdungsanschluss auf der gedruckten Schaltungsplatine 36 verbunden werden kann.
3 zeigt die Konfiguration des Schalters 10 mit dem Adapter 100 in seiner Position. Der Adapter 100 umfasst im wesentlichen einen Koaxialsteckverbinder mit einem zentralen inneren Kontakt 102 und einer äußeren Buchse 104, die einen äußeren Kontakt bildet. In dem gezeigten Beispiel hat die äußere Buchse 104 nach innen gerichtete Vorsprünge 106, die in entsprechende Vertiefungen der Kappe 38 eingreifen. Auf diese Weise kann der Adapter über dem Schalter in seine Position einschnappen. Die Verbindung zwischen der Kappe 38 und der äußeren Buchse 104 führt auch zu einer Erdungsverbindung der äußeren Buchse 104.
Der zentrale Kontakt 102 ist federbeaufschlagt und ragt über eine Stirnfläche 110 des Adapters vor. Wenn der Adapter wie in 3 gezeigt eingeführt ist, wird der gefederte zentrale Kontakt 102 gegen den Balken 18 gedrückt und schiebt dadurch den Balken nach unten gegen die gedruckte Schaltungsplatine, die als ein Anschlag wirkt. Dies unterbricht die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 12, 14 und stellt an Stelle dessen eine elektrische Verbindung zwischen dem zentralen Kontakt 102 und dem Kontakt 14 her.
Der Kontakt 102 ist mit einer Kraft vorgespannt, die größer ist als die zum Auslenken des Balkens 18 erforderliche Kraft, sodass der Balken 18 anfänglich in die Anschlagposition ausgelenkt wird und jede zusätzliche Bewegung des Adapters 100, bevor er in seine Position einschnappt, anschließend durch die Federung des zentralen Kontakts 102 aufgenommen werden kann. Der Mechanismus zur Federvorspannung ist in 3 nicht gezeigt, erlaubt aber eine Bewegung in Richtung eines Pfeils 112. Zu diesem Zweck ist der Kontakt 102 in einer Bohrung in einem ringförmigen Isolator 114 des Adapters verschiebbar aufgenommen. Der elektrische Kontakt innerhalb des Adapters mit dem zentralen Kontakt 102 kann durch eine Druckfeder erfolgen, obgleich andere federbeaufschlagte Stiftanordnungen für den Durchschnittsfachmann offensichtlich sind.
Die Kombination des Balkens 18 mit geringer Auslenkung und des federbeaufschlagten Adapterkontakts erlauben es, Herstellungstoleranzen auszugleichen, während eine Größenreduzierung des Schalters ermöglicht wird.
Bei der Verwendung der in 2 und 3 gezeigten Vorrichtung wird der Schalter 10 auf der gedruckten Schaltungsplatine 36 montiert, wobei die nach unten weisenden Teile des ersten und des zweiten Kontakts 12, 14 mit Leiterbahnen der gedruckten Schaltungsplatine verlötet werden. Alternativ kann der Schalter 10 mit der gedruckten Schaltungsplatine unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffes verklebt werden. Ferner wird eine Verbindung zwischen der Kappe 38 und einer Erdpotenzialleitung auf der gedruckten Schaltungsplatine vorgesehen.
Eine bevorzugte Verwendung der Koaxialsteckverbinderanordnung ist das Einführen von Hochfrequenzsignalen in eine gedruckte Schaltungsplati ne, die eine Empfangs- und Sendeschaltung trägt. So kann der Schalter 10 beispielsweise auf der gedruckten Schaltungsplatine eines Mobiltelefons montiert werden. In diesem Fall wird der erste Kontakt 12 durch die gedruckte Schaltungsplatine mit der Empfangs- und Sendeschaltung verbunden und der zweite Kontakt 14 ist mit einer internen Antenne des Mobiltelefons verbunden. Wenn der Koaxialadapter 100 fehlt, verbindet der Schalter 10 diese beiden Bauteile miteinander. Wenn jedoch der Adapter 100 eingeführt wird, wird die interne Antenne von der Empfangs- und Sendeschaltung getrennt und an Stelle dessen wird eine externe Antenne an die Empfangs- und Sendeschaltung angeschlossen, die dem Adapter 100 Signale zuliefert (oder von diesem Signale empfängt).
Zum Testen der korrekten Funktion des Schalters 10 kann der Adapter ein Teil eines Bauteiletestgeräts sein. Der Schalter kann zu Testzwecken auf einer Testplatine montiert werden oder kann selbstverständlich in dem fertiggestellten Produkt getestet werden, wenn er ordnungsgemäß auf der gedruckten Schaltungsplatine des den Schalter verwendenden Geräts montiert ist.
4 zeigt im Detail die Konstruktion der in 2 und 3 gezeigten Kontakte 12, 14. Der Kontakt 14 ist mit dem Balken 18 einstückig und der Balken 18 hat einen ersten flachen Abschnitt 32 in Form eines Ringes, der eine zentrale Öffnung 40 hat. Ein zweiter Abschnitt 34 erstreckt sich von dem ersten Abschnitt 32 nach unten (nämlich zu der gedruckten Schaltungsplatine hin). Dieser zweite Abschnitt ist aus einem Material gebildet, das in einem flachen Rohling den Raum der Öffnung 40 teilweise einnimmt. Dieser Rohling wird anschließend gestanzt oder gepresst, um den Kontakt 14 wie dargestellt zu bilden. Ein unterster Teil des zweiten Abschnitts 34 ist parallel zu dem ersten Abschnitt 32 und bildet eine Kontaktfläche für den zentralen Steckverbinder des Adapters. Die Bewegung des Balkens ist durch die Distanz zwischen dem untersten Teil und der gedruckten Schaltungsplatine begrenzt, wenn der Schalter montiert ist.
5 zeigt schematisch eine Anwendung der Koaxialsteckverbinderanordnung gemäß der Erfindung. Der Schalter 10 ist auf der gedruckten Schaltungsplatine eines Mobiltelefons 200 vorgesehen und eine vertiefte Öff nung 202 ist für den Zugang zu dem Schalter 10 vorgesehen. Eine Dockstation 210, die als eine Halterung für das Mobiltelefon 200 dient, ist mit dem Adapter 100 versehen. Wenn das Mobiltelefon 200 von der Halterung 210 gelöst wird, dient der Schalter 10 dazu, die interne Antenne 204 mit der Empfangs- und Sendeschaltung zu verbinden, wohingegen dann, wenn das Mobiltelefon 200 in der Halterung 210 angedockt wird, die Empfangs- und Sendeschaltung durch den Koaxialsteckverbinder des Adapters 100 mit einer externen Ersatzantenne verbunden wird. Selbstverständlich können zusätzliche Anschlüsse zum Laden der Batterie des Mobiltelefons 200 oder zum Übertragen von anderen Informationen zu dem oder von dem Mobiltelefon 200 vorgesehen sein.
Obgleich der vorstehend beschriebene Aufbau insbesondere für die Herstellung eines geschalteten Hochfrequenz-Steckverbinders geeignet ist, ist die Koaxialsteckverbinderanordnung gemäß der Erfindung auch für verschiedene andere Anwendungen geeignet, wie dem Durchschnittsfachmann offensichtlich ist.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel wird der Anschlag zur Beschränkung der Bewegung des Balkens durch die gedruckte Schaltungsplatine gebildet. An Stelle dessen kann der Anschlag durch einen Teil des Schalters gebildet sein. Ferner kann der Anschlag selbst ein Kontakt sein, sodass die Auslenkung des Balkens den Balken in Kontakt mit einem anderen Kontakt der gedruckten Schaltungsplatine bringt.

Claims

Schalteranordnung, enthaltend einen Schalter (10) zur Anbringung auf einer gedruckten Schaltungsplatine (36) und einen Adapter (100) zur Betätigung des Schalters, bei welcher der Schalter enthält: ein Gehäuse (16), das eine Öffnung (26) in einer Fläche hat; einen ersten und einen zweiten Kontakt (12, 14), die Abschnitte zum Anschluss an die Platine (36) enthalten; einen beweglichen Arm (18), der zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt (12, 14) verläuft, welcher Arm in eine Position vorgespannt ist, in der er die beiden Kontakte (12, 14) elektrisch miteinander verbindet; wobei der Schalter so ausgelegt ist, dass die Bewegung des Arms (18) bei der Verwendung durch einen Anschlag begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter einen federbeaufschlagten Adapterkontakt (100) zum Herstellen des elektrischen Kontakts mit dem Arm und zum Veranlassen der Bewegung des Arms (18) enthält.
Schalteranordnung nach Anspruch 1, bei welcher der Adapter (100) einen Koaxialsteckverbinder enthält und bei welcher dann, wenn der Koaxialsteckverbinder von dem Schalter aufgenommen ist, ein zentraler Stecker (102) des Koaxialsteckverbinders durch den Arm (18) mit dem ersten oder dem zweiten Kontakt (12, 14) elektrischen Kontakt herstellt und der erste und der zweite Kontakt voneinander getrennt werden.
Schalteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Arm (18) einstückig mit entweder dem ersten oder dem zweiten Kontakt ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 3, bei welcher der Arm (18) einen ersten im wesentlichen flachen Abschnitt (32) und einen zweiten Abschnitt (34) enthält, der sich von dem ersten Abschnitt nach unten zu der ge druckten Schaltungsplatine (36) erstreckt, wobei die Bewegung des Arms (18) durch die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt (34) und dem Anschlag begrenzt ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 4, bei welcher der zentrale Stecker (102) zur Kontaktherstellung mit dem zweiten Abschnitt dient.
Schalteranordnung nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher der erste Abschnitt (32) einen ringförmigen Bereich hat und der zweite Abschnitt (34) nach unten in die von dem ringförmigen Bereich gebildete Öffnung (40) verläuft.
Schalteranordnung nach Anspruch 6, bei welcher der zweite Abschnitt aus Material innerhalb des ringförmigen Bereichs (32) gestanzt ist.
Schalteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher dann, wenn der Schalter auf einer gedruckten Schaltungsplatine montiert ist, der Anschlag durch eine Fläche der gedruckten Schaltungsplatine (36) gebildet ist.
Schalteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der federnde Kontakt (102) durch Federkraft in eine Position vorgespannt ist, in der er aus dem Adapter (100) herausragt.
Schalteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Adapter Teil eines Bauteiletestgeräts ist.
Elektrisches Gerät mit einer Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welcher Schalter in dem Pfad zwischen einer integrierten Antenne (204) des Geräts und einer Sender/Empfängerschaltung vorgesehen ist und zum Abschalten der integrierten Antenne (104) vorgesehen ist, wenn der Adapter (100) einer Ersatzantenne eingeführt wird, um da durch die Ersatzantenne mit der Sender/Empfängerschaltung zu verbinden.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 11, umfassend ein Mobiltelefon (200).
Elektrisches Gerät nach Anspruch 12, bei welchem der Adapter (100) Teil einer Dockingstation (210) ist.