DE2433208B2 - Verbesserung einer piezoelektrischen taste - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Taste wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben

Die Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung einer Ausgestaltung einer piezoelektrischen Taste nach der Hauptpatentanmeldung P 23 14 420.9-31. In diesem Hauptpatent ist eine mit bestimmungsgemäß gerichteter und bemessener Druckkraft zu betätigende Taste mit einem piezoelektrischen Wandler zur Ansteuerung eines elektrischen Verstärkerelementes einer elektronischen Schallung beschrieben, wobei der Körper des Wandlers aus ausgerichtet permanent polarisiertem, piezoelektrischem Material besteht, und mit darauf befindlichen Elektroden zum Abnehmen einer elektrischen Spannung und eines elektrischen Stromes versehen ist, der Körper in jeder Ebene senkrecht zur Richtung, mit der die Druckkraft in der Taste auf den Körper einwirkt, annähernd konstanten Querschnitt aufweist und eine Abmessung d (Dicke) hat, die klein gegenüber einer weiteren Abmessung des Körpers ist, der Körper in Richtung der Abmessung d polarisiert ist und die Elektroden sich auf im Abstand d einander gegenüberstehenden Flächen des Körpers befinden, und die des weiteren die Merkmale aufweist, daß der Körper in der Taste derart angeordnet ist, daß seine Abmessung dim wesentlichen senkrecht zu der Richtung ausgerichtet ist, in der die bestimmungsgemäße Druckkraft in der Taste auf den Körper einwirkt, daß der Körper in einem Volumen d ■ h ■ I polarisiert ist, d;iß eine zur Dicke im wesentlichen senkrechte Abmessung /(Länge, Umfang), die senkrecht zu der Richtung ist, in der die Druckkraft in der Taste auf den Körper einwirkt, mehrfach größer als die Abmessung d bemessen ist, wobei h eine Abmessung am Körper ist, die zu den Abmessungen d und /senkrecht ist und die größer als etwa das lOfache der Abmessung dist.

Für den Tiefpaß zwischen der Taste und der erwähnten elektronischen Schaltung ist ein elektrischer Widerstand vorgesehen, der in den Figuren nach dem Hauptpatent mit 211 bezeichnet ist. Dieser Tiefpaß dient vor allem dazu, die piezoelektrische Taste besonders erschütterungsunempfindlich zu machen. Durch sehr große Erschütterung des Körpers des Wandlers könnten der Erschütterung entsprechend sehr hochfrequente piezoelektrisch entstehende Spannungsimpulse auftreten. Diese Impulse sind wesentlich hochfrequenter als die durch die bestimmungsgemäße Druckkraft bewirkten piezoelektrischen Nutz-Spannungssignale. Gemäß den Ausführungen in dem obengenannten älteren Patent sind der Widerstandswert und der Kapazitätswert dieses /?C-Gliedes so bemessen, daß die Nutz-Spannungsimpulse nicht oder nur unwesentlich abgeleitet werden und die Störimpulse praktisch kurzgeschlossen werden. Als Frequenzwerte für die Nutz-Spannungsimpulse können Werte um 10 Hz und für die Störirr.pulse Werte von 1 kHz und höher zugrunde gelegt werden.

Wie dies bereits in der Hauptpatentanmeldung P 23 14 420.9-31 beschrieben ist, läßt sich mit besonderem Vorteil die dem RC-GMea zugehörige Kapazität in integrierter Weise realisieren, und zwar dadurch, daß

ein Anteil des in der Taste vorhandenen Keramikkörper, wobei jedoch dieser Anteil zur piezoelektrischen Spannungserzeugung nicht vorgesehen und nicht ausgebildet ist, als Dielektrikum für einen Kondensator verwendet wird. Dies ist in der Hauptpatentanmeldung, insbesondere in Fig. 10, näher gezeigt, in dc-r dieser Kondensator die Elektroden 124 und 125 auf einem Anteil des Körpers 1 hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vereinfachte Herstellung der wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Ausgestaltung einer piezoelektrischen Taste nach dem Hauptpatent anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer piezoelektrischen Taste nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß gelöst wie dies im kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben is:.

Weitere Erläuterungen der Erfindung werden anhand der Figuren gegeben.

Fig. 1 zeigt eine auseinandergezugene perspektivisehe Ansicht von Teilen einer piezoelektrischen Taste nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt einen wie in F i g. 1 angedeuteten Schnitt, d. h. eine geschnittene Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 1, wobei die Teile ebenfalls seitlich 2S auseinandergezogen dargestellt sind, und

F i g. 3 zeigt zur Erläuterung ein Schaltbild, wie es im Hauptpatent mit Fig. 17 angegeben ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen, wie ein gemäß der vorliegenden Erfindung angeordneter Widerstand 211, der vorzugsweise ein gedruckter Widerstand ist, zusammen mit der Kapazität 2t3 des Tiefpaß-RC-Gliedes bei einer Taste nach der Hauptpatentanmeldung angeordnet ist. Der Widerstand 211 befindet sich, mit 8211 bezeichnet, auf einer Oberfläche des Körpers 1. Dabei kann dieser Widersland sogar ein Anteil einer der Elektroden, in der Darstellung nach den F ι g. 1 und 2 ein Anteil der Elektroden 825 und/oder 8125, sein. Mit 864 und 8164 sind als Stützkörper für den Wandlerkörper 1 vorgesehene Plättchen bezeichnet. Diese Stützkörper ·«> entsprechen den Stützkörpern 64 und 164 anderer Ausführungsformen nach der Hauptpatentanmeldung, sie weisen jedoch Füße 801, 8101 und Durchbrüche für Aussparungen 802 und 8102 für Durchkontaktierungen auf. Mit 824 ist eine der Elektrode 825 gegenüberliegen- ·ιϊ de Elektrode auf dem Körper 1 bezeichnet. 8125 bezeichnet eine mit der Elektrode 125 zu vergleichende Elektrode, die zu der Kapazität 213 gehört. Die Gegenelektrode dazu ist die Elektrode 8i25, die vorzugsweise der obere Teil der Elektrode 824 ist.

Die Elektroden 825 und 8125 weisen die in der F i g. 1 zu entnehmenden Ansätze auf, zwischen denen sich der auf dem Körper 1 aufgebrachte Widerstand 8211, z. B. eine Widerstandsschicht, erstreckt. Dieser Widerstand hat elektrischen Kontakt an seinem einen Ende mit der Elektrode 8125 und an seinem anderen Ende mit dem Ansatz 8025 der Elektrode 825. Dieser Widerstand 8211 ist die oben bereits angegebene Realisierung des Widerstandes 211 nach F i g. 3, aus der die elektronische Schaltung der Elemente zu entnehmen ist. 211 und die durch den oberen Teil des Wandlerkörpers 1 gebildete Kapazität liegen in Reihe hintei einander zwischen den Elektrodenanschlüssen 24 und 25, vergleichsweise zu den Elektroden 824 und 825 nach F i g. 1 des piezoelektrisch wirksamen Anteils des Körpers 1.

Mit Hilfe der z. B. aufkaschierten elektrischen Verbindungen 8224 und 8225, die jeweils durch die Durchbrüche 802 und 8102 hindurchgreifen, sind elektrische Anschlüsse der Elektroden 824 und 8125 realisiert. Statt durch die Durchbrüche hindurchgreifende Verbindungen vorzusehen, können auch die Durchbrüche in kontaktierender Weise, z. B. mit einem elektrisch leitfähigen Material, ausgefüllt sein.

Die bereits erwähnten Füße 801 und 8101 können z. B. dazu dienen, den in ein (in den Figuren nicht dargestelltes) Gehäuse eingebauten piezoelektrischen Wandler den Stützkörpern 864 und 8164 in eine für die piezoelektrische Taste vorgesehene Fassung einzustekken. Bei dem Einstecken in die ebenfalls nicht dargestellte Fassung werden an den Anschlußkontakten 8224', 8225' der Taste die elektrischen Anschlüsse bewirkt.

Es sei darauf hingewiesen, daß in den Fig. 1 und 2 die Abmessungen, insbesondere die Dickenabmessungen, sowohl der Körper als auch der Elektrodenbelegungen vergleichsweise zum praktischen Anwendungsfall sehr viel dicker dargestellt sind als die zugehörigen Längen- und Breitenabmessungen. Diese maßstäbliche Verzerrung soll eine bessere Übersichtlichkeit der F i g. 1 und 2 gewährleisten. Tatsächliche Abmessungen für Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2 der vorliegenden Erfindung sind bereits im Zusammenhang mit dem Hauptpatent ausführlich angegeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mit bestimmungsgemäß gerichteter, vom Finger ausgeübter Druckkraft zu betätigende Tuste mit einem mit Elektroden zur Signalabnahme versehenen piezoelektrischen Wandler zur Ansteuerung eines elektrischen Verstärkerelementes einer elektronischen Schaltung, wobei der Körper des Wandlers aus piezoelektrischem Material besteht i" und in einem Volumen h ■ I ■ d permanent polarisiert ist. wobei seine Dicke d eine zur Richtung der Dmckkraft senkrechte Richtung ist, / eine Abmessung senkrecht zur Dicke d und zur Richtung der Druckkraft ist und h eine Abmessung parallel zur Richtung der Druckkraft ist, wobei der Körper senkrecht zur Richtung der Druckkraft annähernd konstante Querschnittsform aufweist, und wobei die Dicke dklein gegenüber einer weiteren Abmessung / und H ist, wobei die Abmessung H größer als etwa das 1 (!fache der Abmessung d ist, und wobei der Körper in Richtung der Dicke d zwischen den Elektroden polarisiert ist, mit den weiteren Merkmalen, daß der Körper aus polarisierbarer Piezokeramik besteht, wobei die im Oberbegriff angegebene Bemessung der Polarisationsrichtung und der Richtung der Druckkraft dazu genutzt werden, daß das bei Piezokeramik bei Temperaturänderung auftretende Pyrosignal im Vergleich zum piezoelektrischen Nutzsignal vc.rnachlässigbar klein wird, wobei der Körper des Wandlers zu einem Anteil h S H der in Richtung der Druckkraft liegenden Rechteckseite H polarisiert ist und auf den Flächen h ■ I mit den Elektroden versehen ist, und daß der Körper in Richtung seiner Dicke mit einem seine Biegesteifigkeit erhöhenden ein- oder mehrteiligen, aus Kunststoff bestehenden, mit dem Körper des Wandlers fest verbundenen Stützkörper versehen ist, wobe:i der oder die Stützkörper in Richtung der in der Taste bestimmungsgemäß auf den Körper des Wandlers einwirkenden Druckkraft eine vergleichsweise zu dem Körper des Wandlers größere oder nicht wesentlich kleinere integrale druckelastische Nachgiebigkeit aufweist(-en), daß die Dicke d kleiner als 0,5 mm ist und daß der nichtpolarisierte Anteil H-h des Körpers des Wandlers als integrierte Kapazität zusammen mit einem Widerstand als /?C-Glied mit Tiefpaßwirkung für mehr als 100 Hz der Taste elektrisch zugeschaltet ist, wobei auf der einen Seite des Körpers des Wandlers die Elektrode des piezoelektrisch wirksamen Anteils h mit der Elektrode des piezoelektrisch nicht wirksamen Anteils H— h verbunden ist (F i g. 3), g e k e η η zeichnet dadurch, daß der Widerstand (211) des Tiefpaß-KC-Gliedes (212, 213) eine auf dem Körper (1) des Wandlers aufgebrachte Widerstandsschicht (8211) ist.

2. Taste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (8211) an ihren Anschlußenden (8025, 8211) einerseits Kontakt mit M) der einen Elektrode (825) des piezoelektrisch wirksamen Teiles (h)aes Wandlers und andererseits mit einer Elektrode (8125) der Kapazität (213), gebildet aus der Elektrode (8125), dem ihr gegenüberliegenden Anteil der Elektrode (824) und aus dem da/wischenliegenden Anteil (H- h) des Körpers (1), hat.

3. Taste nach AnsDruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Widerstindsschicht (8211) ein Anteil einer der mit ihr unmittelbar galvanisch verbundenen Elektroden ist.