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Frontbaustein für Schalt- oder Meldewarten
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Die Erfindung betrifft einen Frontbaustein für Schalt-oder Meldewarten
mit mosaikartigem Aufbau, zum Abdecken der Frontseiten von an einem Gitterrahmen
befestigten Geräteeinsetzen, mit einer Vorderwand, umlaufenden Seitenwänden und
nach hinten ragenden Klemmbeinen, wobei die Vorderwand und clic Seitenwände eine
Kammer zur Aufnahme elektrischer Bauteile begrenzen.
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Bei einer bekannten Schalt- und Meldewarte (DE-PS 28 29 721) sind
an den Feldern eines Gitterrahmens Geräteeinsätze befestigt, die vom Gitterrahmen
aus nach hinten vorstehen. Diese Geräteeinsätze enthalten elektrische Schaltungen
und tragen an ihren vorderen Enden Anzeigeeinrichtungen wie Leuchten, Instrumente
o. dyl. oder Betätigungseinrichtungen in Form von cltern, Drucktastern usw.. Diese
Anzeicje- bzw.
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BetäLiyungseinrichtungen ragen durch den Gitterrahmen hindurch in
Frontbausteine hinein, deren Vorderseiten zu einem Mosaikbild zusammengevsetzttwerden.
Die Vorderseiten der Frontbausteine sind teils durch scheinend und teils lichtundurchlässig.
Sie, konnen außerdem Aufdrucke in Form von Linien und Schalt; symbolen aufweisen.
Die bekannten Frontbausteine haben Seitenwände, die zusammen mit der Frontwand eine
Kammer begrenzen. Die rückwärtigen Kanten dera Seitenwände stützen sich an den Streben'
des Gitterrahmens ab. Die Befestigung der Frontbausteine an dem Gittcrrahmen erfolgt
durch Klemmbeine, die vorn den Seitenwänden aus nach hinten abstehen, durch das
betreffende Feld des Gitterrahmens hindurchgehen und sich an der Rückseite des Gitterrahmens
auseinanderfedernd abstützen.
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Eine Schalt- und Meldewarte mit diesem Aufbau hat den Nachteil, daß
jeweils ein Geräteeinsatz nur diejenigen Schaltungen und elektrischen Komponenten
enthält, die mit den Anzeige- und Stellelementen des betreffenden Frontbausteins
zusammenwirken. Dies erfordert eine umfangreiche Verdrahtung zwischen den Gerätéeinsätzen
auf der Rückseite des Gitterrahmens. Zu diesem Zweck werden hinter dem Gitterrahmen
Rangierverteiler ange-OL-dntl, n dellen die Leitungsverbindung zwischen den einzelnen
Geräteeinsätzen erfolgt. Der Rangierverteiler ist' seinerseits mit einem Schaltschrank
verbunden, der die eigentlichen Steuerungselemente enthält. Als Folge eines solchen
Aufbaus der Schalt- und Meldewarte
ergeben sich sehr lange Leitungsführungen
zwischen den Geräteeinsätzen über die Rangierverteiler hinweg und zwischen den Geräteeinsätzen
bzw. den Rangierverteilern und dem Schaltschrank. Der elektrische Aufbau einer'
solchen Anlage ist entsprcchcnd kompli-'zielt und erfordert umfangreiche Montagearbeiten
am Aufstellungsort.
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Zwar weist der Geräteeinsatz eine bis in die Kammer -des Frontbausteines
hineinragende Schaltungsplatine auf, mit der eine Leuchte o.dgl. durch eine Steckverbindung
verbunden werden kann, jedoch wird hierdurch das Problem der aufwendigen Leitungsführung
nicht gelöst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leitungsführung einer
Schalt- und Meldewarte erheblich zu vereinfachen, so daß der. bei der Montage erforderliche
Verdrah tungsaufwand erheblich herab -gesetzt und der Raumaufwand und die Größc
der AnlacJvM verringert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Frontbaustein
der eingangs genannten Art vorgesehen, daß in der Kammer ein Schaltungsträger befestigt
ist, dessen Leitungen über mindestens eine tSteck- oder Druckverbindung an eine
Leitung des Geräteeinsatzes oder an den Schaltungsträger eines seitlich benachbarten
Frontbausteins anschließbar sind.
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Mit einem derartigen Frontbaustein kann einwesentlicher Teil der elektrischençSchaltung
vor dem Gitterrahmen untergebracht werden. Bei eine Schalt- und Meldewarte mit einer
großen Vielzahl, von Frontbausteinen wird somit ein wesentlicher Teil der Schaltung
im Innern der Frontbausteine angeordnet, so daß der Frontbaustein selbst'das Gehäusc
für einen Teil der elektrischen Schaltung darstellt. Hierdurch ist es möglich, einen
Teil der Schaltung vor dem Gitterrahmen in dem durch den Frontbaustein gebildeten
Gehäuse unterzubringen. per Frontbaustein dient also nicht nur als Kappe für an
dem Goratccinsatz befestigte Signal- oder Stellelemente, sondern er enthält einen
Schaltungsteil, der beim Abziehen des Klemmbausteins von dem Gitterrahmen bzw. von
dem Gerätegehäuse mit abgenommen wird.
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Diese Konstruktionsart ermöglicht es,wesentliche Teile der Schaltung
in dem Frontbaustein unterzubringen, der damit zusätzlich Funktionen des Geräteeinsatzes
übernimmt.
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Ein weiterer Vorteil. der Erfindung besteht darin, daß Schaltungsteile
in verschiedenen Frontbausteinen untereinander verbunden werden können, wobei die
Verbindung nicht durch den Gitterrahmen und die zugehörigen Geräteeinsätze hindurch
erfolgt, sondern direkt in der Ebene der Frontbausteine, vor dem Gitterrahmen. Somit
kann ein wesentlicher T,eil der Beschaltung, auf direktem Wege zwischen den als
Gerate,-bzw. Schaltungsgehäuse ausgebildeten Frontbausteinen
durchgeführt
werden. Dabei können auch solche Frontbausteine verwendet werden, deren Schaltungsträger
lediglich Verbindungsleitungen enthalten, um Querverbindungen zwischen benachbarten
oder weiter entfernten Frontbausteinen, die aktive oder passive Komponenten enthalten,-
herzustellen. Wichtig ist, daß'in der Ebene der Frontbausteine Leitungsverbindungen
hergestellt werden. können, so daß die en Lsprechenden Leitungen nicht durch dell
Cll.te.lrahmen und die entsprechenden Geräteeinsätze hindurch-.geführt werden müssen,
sondern in der Ebene der Frontbausteine vor dem Gitterrahmen auf direktem Weg verlaufen.
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Der Schaltungsträger ist vorzugsweise eine die offene Rückseite der
Kammer im wesentlichen abschließende Schaltungsplatine. Auf dieser Schaltungsplatine
sind in bekannter Weise die Leitungen in Form von Leiterbahnen angebracht. Die Schaltungsplatine
ist gleichzeitig der Träger für elektrische Komponenten, wie integrierte Schaltkreise,
Transistoren, Widerstände, Siqnalleuchten, Schalter usw.. Diese Komponenten sind
somit geschützt in dem Frontbaustein untergebracht. Wird der Frontbaustein von dem
Gitterrahmen ab, gezogen, so werden gleichzeitig die Steck- oder Druckverbindungen
zu den'benachbarten Frontbausteinen und zu dem hinter dem Gitterrahmen angeordneten
Geräteeinsatz gelöst. Der Frontbaustein mitadem an ihm befestigten Schaltungsträger
und den
elektrischen Komponenten, die in ihm enthalten sind, bildet
also eine selbständige mechanische Einheit, die mechanisch und elektrisch steckbar
ist und als Bestandteil der in der Schalt- und Meldewarte enthaltenen Schaltung
als "aktiver Baustein" an der Gesamtfunktion teilnimmt.
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Die Kammer kann auch eine elektrische.Schaltung mit aktiven Bauteilen
wie elektronischen Schaltern und Logikelementen enthalten, die über die Steck- oder
Druckverbindung an eine Stromversorgung angeschlossen ist..
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Schaltungsträger
ein seitlich über eine Seitenwand des Frontbausteins vorstehendes Kontaktelement
zum Verbinden mit einem Kontaktelement eines benachbarten Frontbausteins auf. Die
Kontaktelemente können entweder aus Steckverbindern bestehen oder aus Druckverbindern.
Solche Druckverbinder sind elastische Walzen, die in axialer Richtung voneinander
getrennte umlaufende Ringe aus elektrisch leitendem Material aufweisen. Die Ringe
verbinden jeweils zwei zueinander ausgerichtete Leiterbahnen verschiedener Schaltungsplatinen.
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Die Frontbausteine werden vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Sie
haben daher eine gewisse Elastizität, d.h. sie sind unter Druck verformbar. Gemäß
einer be-
vorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen zwei einander
gegenüberliegende Seitenwände der Kammer Durchbrechungen zum Einstecken von Ansätzen
der Schaltungsplatine auf. Die-Schaltungsplatine wird in die Kammer eingesetzt,
indem der Frontbaustein durch Druck mit der Hand geringfügig verformt wird, so daß
die Ansätze in den Durchbrechungen einrasten. Damit die Schaltungsplatine eine definierte
Position innerhalb des Frontbausteins einnimmt, können die- Seitenwände der Kammer
eine die Schaltungsylatinc.zur Frontseite hin abstützende Abstufung aufweisen. Diese
Abstützung dient als Anlagefläche für die Schaltungsplatine, wenn auf diese von
der Rückseite des Frontbausteins her ein Druck ausgeübt wird, wie z.B. beim Verbinden
des Frontbausteins mit dem Geräteeinsatz.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch eine Schalt- und Melde-Wil
1: LC, Figur 2 eine Vorderansicht der Frontbausteine der Schalt- und Meldewarten
nach Figur 1, Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Gitterrahmens,
an dem eine Federklemme zur Befestigung des Geräte-
einsatzes angebracht
ist, zusammen mit einem Frontbaustein, Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der.
elektrischen Verbindung zweier benachbarter Frontbausteine, Figur 5 eine Rückansicht
eines Doppel-Frontbausteins, der zwei Felder des Gitterrahmens abdeckt, und Figur
6 einen Schnitt entlang der Linie'VI'VI von Figur 5.
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Das tragende Bauteil, an dem die wesentlichen Komponenten der Schalt-
und Meldewarten befestigt sind, ist ein Gitterrahmen 10 aus sich rechtwinklig kreuzenden
horizontalen Leisten 11 und vertikalen Leisten 12. Diese Leisten sind ans ihren
Kreuzungspunkten durch zylindrische Knotenelemente 13 miteinander verbunden, die
seitlich über die Leisten 11, 12 hinaus vorstehen und Anschlagflächen 14,15 für
die an dem Gitterrahmen zu befestigen Teile bilden.
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An der Rückseite des Gitterrahmens 10 sind Geräteeinsätze 16 befestigt,
von denen in Figur 1 einer dargestellt ist. Der Geräteeinsatz 16 besteht aus Kunststoff.
An ihm ist eine Federklemme 17 befestigt, die das vordere Ende des Geräteeinsatzes
16 umschließt
und über den Geräteeinsatz 16 nach vorne vorsteht.
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Die Federklemme 17 weist Klemmbeine 18 auf, die durch das betreffende
Feld des Gitterrahmens hindurc,hragen und mit nach außen gerichteten Vorsprüngen
zwei einander gegenüberliegende Leisten 12 des Gitterrahmens hintergreifen. Der
Geräteeinsatz 16 stößt mit seiner Vorderseite an den vier Eckpunkten gegen die Anschlagflächen
15 dcs Gi,ttcrrallmclls. Dei' Ger'äteeinsatz 16 kann seinerseits mehrere Moduleinheiten
19 enthalten, von denen in Figur 1 eine dargestellt ist. Diese Moduleinheit 19 weist
eine Schaltungsplatine 20 auf, die aus dem Geräteeinsatz 16 heraus in den Gitterrahmen
10 hinein vorsteht und an ihrem vorderen Ende Steckerfassungen 21 trägt. Diese Steckerfassungen
sind über Drähte 22 mit den (nicht dargestellten) Leiterbahnen der Schaltungsplatine
20 verbunden. Auf der Schaltungsplatine 20 können (nicht dargestellte) elektrische
Bauteile untergebracht werden. Von dem rückwärtigen Ende der Moduleinheit 19 stehen
Kontaktstifte 23 nach hinten ab.
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Auf das rückwärtige Ende des Geräteeinsatzes 16 ist eine Kappe 24
aufgesetzt, die eine von federnden Zungen begrenzte Durchtrittsöffnung für Kabel
aufweist, die an die Kontaktstifte 23 angeschlossen werden.
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An der Vorderseite des Gitterrahmens 10 werden die Frontelemente'26,
27 durch Aufstecken befestigt.
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Der Frontbaustein 26 hat eine quadratische Vorder-
fläche
und dient zur Abdeckung eines Feldes des Gitterrahmens. Die Frontbausteine 27 haben
dagegen Vorderflächen in Form langgestreckter Rechtecke.
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Sie decken jeweils drei Felder des Gitterrahmens ab. Die Frontelemente
werden mosaikartig in einer Fläche nebeneinandergestellt und bilden die Vorderscite
der Schalt- und Meldewarte. Sie, können auf ihren Vorderseiten 28 mit Linien, Schaltsymbolen
o.
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dl. und durchscheinenden Fenstern 29 oder auch mit Öffnungen zur Betätigung
von Schaltern versehen sein. Die'rechteckigen bzw. quadratischen Frontelemente 26,27
haben Seitenwände 30, die rechtwinklig zu den Vorderseiten 28 verlaufen undEzusammen
mit den Vorderseiten eine Kammer 30 begrenzen. Die rückwärtigen Enden der Seitenwände
30 stoßen gegen die vorderen Anschlagflächen 14 des Gitterrahmens 10.
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Jedes Erontelement hat mehrere von einander gegenüber liegenden Seitenwänden
30 nach hinten abstehende Klemmbeine 32, die an ihren Enden nach außen gerichtete
Nasen 33 aufweisen. Diese Klemmbeine 32 ragen durch ein Feld des Gitterrahmens 10
hindurch und hintergreifen die betreffenden Leisten 11 bzw. 12. Zwischen jeweils
zwei Klemmbeine 32 ist eine federnde Zunge 33 der Federklemme 17 einschiebbar.
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Die Rückseite der Kammer 30 ist mit einer Schaltungsplatine 34 abgeschlossen.
Die.Schaltungsplatine 34 trägt elektrische Bauelemente, beispielsweise in Form von
integrierten Schaltungen 35! 36, die sich
irn Innern der Kammer
30 befinden und mit Leiterbeinen 36 an die (nicht dargestellten) Leiterbahnen der
Schaltungsplatine 34 angeschlossen sind Leiterbahnen können beiden Seiten der Schaltungsplatine
34 angebracht sein. Außerdem kann die Schaltungsplatine 34 Leuchten 37, z.B. in
Form von Leuchtdioden, Schalter oder andere Bauelemente tragen. Die Leuchten 37
sind hinter den Fenstern Z9 angeordnet.
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Die Schaltungsplatine 34 des in Figur 1 in der Mitte dargestellten
Frontelementes 26 weist ferner nach außen gerichtete Steckerstifte 38 auf,. die
in den Bereich des Gitterrahmens 10 ragen und beim Aufstecken des Frontelementes
26 auf den Gitterrahmen 10 in jeweils eine Steckerfassung 21 des betreffenden Geräteeinsatzes
16 eindringen. Auf diese, Weise wird die als Schaltungsträger wirkende Schnltungsplatinc
34 an die Stromversorgung und abgehende oder ankommende Signalleitungen angeschlossen.
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Die auf den Schaltungsplatinen 34 enthaltenen elektris-chen Schaltungen
werden bei dem Ausführunysbeispiel der Figur 1 direkt untereinander verbunden.
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Dies geschieht durch Kontaktelemente 39,40, die in die Seitenwände
30 der Frontelemente eingelassen sind und gemäß Figur 4 aus den Seitenwänden 30
hervorstehen. Die Kontaktelemente 39 und40 bestehen jeweils aus einem Vollkörper
41 aus relativ weichem isolierendem Kunststoff. Der Vollkörper weist an
seiner
Oberfläche zahlreiche gegeneinander isolierte elektrische Leiterbahnen'42 auf, die
parallel zueinander verlaufen. Er drückt gegen dierOberseite der Schaltungsplatine
34, so daß sein,e Leit9rbahnen 42, in Kontakt mit den Leiterbahnen auf der Oberfläche
der Schaltungsplatine 34 kommen. Dadurch, daß je-.
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weils zwei Leiterbahnen'4 der beiden seitlich gegeneinander drückenden
Kontaktelement 39,40 miteinander in Berührung kommen, entsteht.eine leitende Verbindung
zwischen relativ zueinander ausgerichteten Leiterbahnen der in einer gemeinsamen
Ebene angeordneten Schaltungsplatinen 34 über die Kontaktelemente- 39, 40 hinwey.
Diese leitende Verbindung erfordert keine Lötstellen, sondern erfolgt ausschließlich
durch elastischen Kontaktdruck. Wird eines der Frontelementes von dem Gitterrahmen
10 abgezogen, dann trennt sich auch das betreffende Kontaktelemente von dem Kontaktelement
des benachbarten Frontelementes.rAuf diese Weise können Versorgungsspannungen und
Signalspannungen zwischen den Leiterbahnen der Schaltungsplatinen 34 benachbarter
Frontelemente übertragen-.werden. Die Kontaktelemente 40,41 sind in entsprechenden
Aussparungen der Seitenwände 30 so angeordnet, daß sie cinen festen.Sitz in den
Seitenwänden haben, seitlich aus diesen hervorstehen und mit ihren Leiterbahnen
42 einen festen Druckkontakt zu den Leiterbahnen der Schaltungsplatine 34 haben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 handelt es sich bei
den elektrischen Bauteilen 36,
diein den Frontelementen 27 untergebracht
sind, um Leüchtdiodenanordnungen, die in zahlreiche entlang einer Linie angeordnete
Felder unterteilt sind. Die Fenster 29 des Frontelementes 26 sind als Pfeile ausgebildet,
die jeweils auf eines der benachbarten Frontelemente hinweisen (Figur 2). Derjenige
Pfeil, der aufleuchtet, kennzeichnet das zugehörige Frontelement 27 und auf dem
Frontelement 27 leuchtet eines der Felder.im Fenster 29 auf. Die Ansteuerung der
zugehörigen Leuchtdiode innerhalb der Leuchtdiodengruppe 36 erfolgt,ebenso wie die
Ansteuerung der Leuchtdiode 37 des betreffenden Fensters 29 ber die Schaltung im
Geräteeinsatz 1 6.
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In den Figuren 5 und 6 ist ein Frontelement 43 dargestellt,.das zwei
Felder des Gitterrahmens 10 abdeckt, im übrigen aber in gleicher Weise ausgebildet
ist wie die Frontelemente 26 und 27. Entlang der Längsseiten des Frontelementes
40 sind die Klemmbeine 32 angebracht. Die Klemmbeine haben einen solchen Abstand
voneinander, daß die federnde Zunge 33 einer Federklemme 17 zwischen sie geschoben
werden kann.
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Die Klemmbeine 32 erstrecken sich längs der Seitenwände 30 bis zur
Vorderwand 28. Die Schaltungsplatine 34 weist daher an den Stellen der Klemmbeine
32 Aussparungen 44 auf.
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Gemäß Figur 6 haben die Seitenwände 30 an einigen Stellen Durchbrechungen
45, in die Ansätze 46 der Schaltungsplatine 34 hineinragen. Auf diese Weise wird
die Schaltungsplatine 34 unverlierbar an dem Frontelement 43 festgehalten. Die Schaltungsplatine
34 liegt außerdem an einer Abstufung 47 an, die im Inncrn der Kammer längs der Seitenwände
30 verläuft, so daß die Schaltunqsplatine nicht-in die Kammer hineingedrückt werden
kann.
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An den Seitenwänden des Fronteementes befinden sich im-Innern der
Kammer Nuten 48, die paarweise einander gegenüber angeordnet sind. Diese Nuten 48
dienen zum Einschieben von Abschottungswänden, um zu verhindern, daX Licht, das
von einer in einem Bereich der Kammer angeordneten Leuchte ausgeht,in einen anderen
Bereich der Kammer gelangt.