[0001] Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung zum Anzeigen der Bewegung und der Neigung
der Schalteranordnung. Bei Bewegung oder Neigung der Schalteranordnung werden Schalter
durch ein bewegbares Betätigungselement aktiviert. Unter Bewegung wird nachfolgend
eine Parallelverschiebung der Schalteranordnung verstanden, während eine Neigung als
Drehbewegung um eine Achse aufgefaßt wird.
[0002] Aus dem Stand der Technik sind Schalteranordnungen bekannt, mit denen die Bewegung
und die Neigung der Anordnung angezeigt wird. Das spanische Gebrauchsmuster U 92 00
971 beschreibt eine solche Schalteranordnung, bei der ein Schalter in einem Gehäuse
angeordnet ist, der durch eine Kugel betätigt wird. Weiter weist die im Gebrauchsmuster
U 92 00 971 dargestellte Schalteranordnung als Bodenwand eine schiefe Ebene auf. Der
Schalter, der Neigung und Bewegung anzeigt, ist einem oberen Ende der schiefen Ebene
zugeordnet, auf das die Kugel bei einer Neigung oder Parallelverschiebung der Schalteranordnung
zurollt. Im Ruhezustand befindet sich die Kugel auf einem unteren Abschnitt der schiefen
Ebene, die vom Schalter beabstandet ist. Wird die Schalteranordnung bewegt oder geneigt,
so rollt das Betätigungselement über die beiden Leiterbahnen des Schalters und stellt
einen Kontakt her.
[0003] Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß beide Bewegungszustände, Parallelverschiebung
und Neigung, durch einen Schalter angezeigt werden, den die Kugel nur erreicht, wenn
sie die schiefe Eben überwindet. Die Anzeige ist daher nicht in alle Bewegungsrichtungen
gleich sicher und funktioniert nur bei vergleichsweise heftiger Beschleunigung der
Kugel. Das Bewegen des Betätigungselementes erfordert also in Abhängigkeit von der
Bewegungsrichtung unterschiedlichen Kraftaufwand.
[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schalteranordnung bereitzustellen, die auch
bei geringer Beschleunigung eine Bewegung der Schalteranordnung sicher anzeigt und
die einfach aufgebaut ist
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schalteranordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist ein zweiter Schalter, der mit einem über einen
Widerstand aufladbaren Kondensator verbunden ist, Bestandteil der Schalteranordnung.
Die Bezeichnung Schalter wird nachstehend entweder für eine Leiterbahn verwendet,
deren erster und zweiter Leiterbahnabschnitt jeweils mit einer eigenen elektrischen
Zuleitung verbunden ist oder für mehrere Leiterbahnen, deren erste und zweite Leiterbahnabschnitte
jeweils mit einer gemeinsamen elektrischen Zuleitung verbunden sind.
[0005] Dieser zweite Schalter funktioniert in der Weise, daß, wenn die Leiterbahnabschnitte
des Schalters infolge Bewegung durch das bewegbare Betätigungselement verbunden werden,
über den mit diesem Schalter verbundenen Kondensator in jedem Fall ein Schaltimpuls
abgegeben wird. Sind die Leiterbahnabschnitte des Schalters infolge der weiteren Bewegung
des bewegbaren Betätigungselementes nicht mehr verbunden, wird der Kondensator entladen
und gibt, wenn die Leiterbahnen durch das Betätigungselement wieder verbunden werden,
einen nächsten Impuls ab.
[0006] Der erste Schalter funktioniert dagegen als Ein-Aus-Schalter. Werden die Leiterbahnen
des ersten Schalters nicht durch das Betätigungselement verbunden, weil das Gerät
weder geneigt noch bewegt wird, so wird kein Schaltsignal abgegeben. Werden die beiden
Leiterbahnen infolge Bewegung kurzfristig durch das Betätigungselement verbunden,
so wird ein kurzer Ein-Aus-Impuls durch den Schalter abgegeben. Beim Neigen der Schalteranordnung
liegt das Betätigungselement an den Leiterbahnen des ersten Schalters an und schaltet
damit den Schalter ein. Es wird eine dauernde Neigung der Schalteranordnung angezeigt.
[0007] Das Vorsehen von zwei Schaltern, von denen einer speziell darauf ausgerichtet ist,
auch langsamste Bewegungen des Betätigungselementes anzuzeigen, gewährleistet, daß
die Schalteranordnung auch bei geringer Beschleunigung sicher eine Bewegung anzeigt,
was bei den Gegenständen nach Ansprüchen 1 und 2 gegeben ist.
[0008] Der Gegenstand nach Anspruch 3 zeigt eine Schalteranordnung mit besonders großer
Ansprechempfindlichkeit auch bei Bewegungen mit geringster Beschleunigung.
[0009] Wird die erfindungsgemäße Schalteranordnung beispielsweise in Verbindung mit einer
Zählvorrichtung (sog. Timer) oder einem Sicherheitsabschalter für ein Bügeleisen verwendet,
so wird bei einer Parallelverschiebung des Gerätes - und damit der Schalteranordnung
- mindestens der zweite Schalter, bei stärkerer Bewegung auch der erste Schalter in
kurzen Zeitabständen durch die infolge der Bewegung rollende Kugel betätigt. Die Kugel
rollt dabei wegen der bei der Bewegung auftretenden Beschleunigung. Der erste Schalter
gibt dann durch Ein-Aus-Schalten Schaltimpulse ab, der zweite Schalter gibt in Verbindung
mit dem Kondensator in jedem Fall nur Schaltimpulse ab, weil bei einem dauerhaften
Schließen des zweiten Schalters der Kondensator in die Sättigung kommt und bei voll
geladenem Kondensator kein Stromfluß über den zweiten Schalter, den Kondensator und
den Widerstand möglich ist. Das wechselnde Ein-Aus-Schalten des zweiten Schalters
führt zu einem Laden und Entladen des Kondensators. Die Schaltimpulse zeigen an, daß
das Gerät in Bewegung ist. Damit wird die Sicherheitsabschaltung des Bügeleisens immer
wieder ausgeschaltet. Ist das Gerät in Ruhestellung, befindet sich die Kugel im Stillstand
und betätigt keinen Schalter. Es werden daher keine Schaltimpulse abgegeben, die die
Sicherheitsabschaltung des Bügeleisens ausschalten, so daß nach vorgegebener Zeit
das Gerät abgeschaltet wird. Sollte bei einer derartigen Ruhestellung die Kugel zufällig
den zweiten Schalter schließen, kommt der Kondensator in die Sättigung und verbleibt
dann voll geladen. Damit fließt kein Strom mehr über den Kondensator und von dem IC
wird auch diese Stellung als "Stillstand" erkannt, da eine Bewegung immer mit einem
Stromfluß verbunden ist. Wird das Gerät senkrecht gestellt, so wird es über den vorbestimmten
Neigungswinkel hinausbewegt und die Kugel liegt dauernd am ersten Schalter an. Solange
sich das Bügeleisen in dieser Stellung befindet, ist der erste Schalter eingeschaltet,
der die Sicherheitsabschaltung in der Weise betätigt, daß das Gerät nach einer vorbestimmten,
längeren Dauer abgestellt wird.
[0010] Gemäß Anspruch 4 weist die Bodenwand des Gehäuses einen ersten ebenen Abschnitt auf,
an den sich ein zweiter Abschnitt anschließt, der, bezogen auf den ersten Abschnitt,
in einem definierten Winkel geneigt ist. Der zweite Schalter, der eine Bewegung der
Schalteranordnung anzeigt, ist dabei dem ersten Abschnitt zugeordnet und der erste
Schalter, der eine Neigung oder Bewegung der Schalteranordnung anzeigt, ist dem zweiten
Abschnitt zugeordnet.
Das Ausmaß des Neigungswinkels bestimmt, ab wann eine Neigung der Anordnung angezeigt
wird, denn der erste Schalter ist an dem Ende des zweiten Abschnittes angeordnet,
das dem ersten Abschnitt abgewandt ist. Wird die Schalteranordnung geneigt, so rollt
das Betätigungselement in Richtung auf den zweiten Abschnitt. Es rollt den geneigten
zweiten Abschnitt aber erst dann hinauf, wenn die Anordnung heftig bewegt oder über
den Neigungswinkel hinausbewegt wird. Der erste Schalter wird daher auch erst dann
betätigt, wenn die Anordnung über den Neigungswinkel hinaus geneigt oder heftig, das
heißt mit großer Beschleunigung bewegt wird.
[0011] Der zweite Schalter ist so am ersten Abschnitt der Bodenwand angeordnet, daß auch
eine geringe Parallelverschiebung der Schalteranordnung mit kleinster Beschleunigung
schon dazu führt, daß das Betätigungselement auf dem ersten Abschnitt in Bewegung
versetzt wird und dann zwischen dem ersten und zweiten Leiterbahnabschnitt oder zwischen
den ersten und zweiten Leiterbahnabschnitten des zweiten Schalters einen Kontakt herstellt,
so daß bereits eine geringste Bewegung der Schalteranordnung sicher angezeigt wird.
Ist das Gerät in Ruhestellung, wird keiner der Schalter betätigt.
[0012] In vorteilhafter Weise sind der erste und der zweite Schalter bei dieser Ausführungsform
jeweils aus mehreren Leiterbahnen aufgebaut, wobei die ersten und zweiten Leiterbahnabschnitte
des ersten und zweiten Schalters jeweils mit einer gemeinsamen elektrischen Zuleitung
verbunden sind. Die Leiterbahnen erstrecken sich entweder senkrecht aus der Bodenwand
heraus oder sind in der Bodenwand angeordnet. Diese Ausführungsform der Schalteranordnung
ist besonders preisgünstig, da einfach zu montierende Bauteile verwendet werden.
[0013] Eine Schalteranordnung nach Anspruch 5 weist eine Bodenwand auf, die mit einem Ausschnitt
versehen ist. Der Ausschnitt weist einen ersten Bereich mit parallelen Seitenkanten
auf, an den sich ein zweiter Bereich anschließt, dessen Seitenkanten konvergent verlaufen.
Der zweite Schalter ist an den parallelen Seitenkanten des ersten Bereiches angeordnet
und der erste Schalter ist an dem Ende des zweiten Bereiches angeordnet, der dem ersten
Bereich abgewandt ist.
[0014] Das Betätigungselement ist auf den Seitenkanten des Ausschnittes abgestützt. Wird
die Schalteranordnung parallel verschoben, so rollt das Betätigungselement auf den
Seitenkanten des ersten Bereiches ab. Dabei betätigt es den zweiten Schalter, der
bei dieser Ausführungsform nach Anspruch 6 bevorzugt aus mehreren Leiterbahnen mit
jeweils einem ersten und einem zweiten Leiterbahnabschnitt besteht, wobei die ersten
Leiterbahnabschnitte an einer Seitenkante anliegen und die zweite Leiterbahnabschnitte
an der gegenüberliegenden Seitenkante. Das Betätigungselement stellt zwischen den
ersten Leiterbahnabschnitten und den zugehörigen zweiten Leiterbahnabschnitten einen
Kontakt her, und die Bewegung der Schalteranordnung wird durch Schaltimpulse, die
vom Kondensator abgegeben werden, angezeigt. Durch die Verwendung mehrerer Leiterbahnen
ist eine hohe Ansprechempfindlichkeit gegeben. Bei langsamer Bewegung verbleibt das
Betätigungselement im ersten Bereich der Bodenwand. Nur bei heftiger Bewegung oder
bei einer Neigung der Schalteranordnung rollt das Betätigungselement in den Bereich
der konvergierenden Seitenkanten, hin zum ersten Schalter. Der Ubergang in den zweiten
Bereich erfordert ein Anheben des Betätigungselementes auf die konvergent verlaufenden
Seitenkanten des Ausschnittes, das nur durch heftige Bewegung oder Neigen der Anordnung
bewirkt wird. Durch das Ausmaß der Konvergenz läßt sich, vergleichbar der Auswahl
des Neigungswinkels, bestimmen, ab welcher Neigung das Betätigungselement sicher den
ersten Schalter betätigt. Der erste Schalter ist hier wiederum bevorzugt aus einer
Leiterbahn mit einem ersten und einem zweiten Leiterbahnabschnitt aufgebaut. Ein Ausschnitt
in der Bodenwand des Gehäuses läßt sich einfach fertigen und führt dazu, daß das Gehäuse
- und damit die gesamte Schalteranordnung - möglichst klein gehalten werden kann.
[0015] Das Vorsehen eines Ausschnittes mit konvergierenden Seitenkanten in der Bodenwand
des Gehäuses wird nach Anspruch 15 für sich allein genommen als erfinderisch angesehen,
da auch eine aus dem Stand der Technik bekannte Schalteranordnung mit nur einem Schalter,
der als Ein-Aus-Schalter ausgebildet ist, durch ein in einem solchen Ausschnitt bewegbaren
Betätigungselement betätigt werden kann. Ein solcher Ausschnitt kann auch, ausgehend
von einem mittleren Abschnitt mit parallelen Seitenkanten, zwei Endabschnitte mit
konvergierenden Seitenkanten aufweisen.
[0016] Gemäß Anspruch 7 liegen mehrere Leiterbahnen bestehend aus ersten und zweiten Leiterbahnabschnitten
oder, vorzugsweise, eine Leiterbahn bestehend aus einem ersten und einem zweiten Leiterbahnabschnitt
als zweiter Schalter an der Bodenwand der Schalteranordnung an. Die beiden Leiterbahnabschnitte
sind langestreckt und erhaben ausgebildet. Vorzugsweise weisen sie einen runden oder
annähernd runden Querschnitt auf. Diese beiden Leiterbahnabschnitte, die den zweiten
Schalter bilden, sind, bezogen auf eine gemeinsame Achse, symmetrisch angeordnet und
sind in ihren mittleren Bereichen so weit voneinander beabstandet, daß das bewegbare
Betätigungsmittel, das zwischen den Leiterbahnabschnitten angeordnet ist, in diesem
Bereich auf der Bodenwand aufliegt und keinen Kontakt zwischen den Leiterbahnabschnitten
herstellen kann (Ruhestellung der Schalteranordnung). An diese mittleren Bereiche
der Leiterbahnabschnitte schließen sich jeweils Endbereiche an. Die Endbereiche zweier
Leiterbahnabschnitte, die sich jeweils gegenüberliegen, verlaufen konvergent zueinander,
so daß das Betätigungselement, wenn es infolge einer Parallelverschiebung zu den einander
enger gegenüberliegenden Endbereichen der Leiterbahnabschnitte bewegt wird, auf diesen
Leiterbahnabschnitten abgestützt ist und damit einen Kontakt herstellt, so daß der
zweite Schalter über den Kondensator eine Bewegung anzeigt.
[0017] Der erste Schalter ist jeweils einem Endbereich der beiden Leiterbahnabschnitte gegenüber
angeordnet. Wird die Schalteranordnung bewegt, so muß das Betätigungselement, um aus
dem mittleren Bereich ausgelenkt zu werden, von der Bodenwand angehoben werden und
liegt dann auf den beiden erhabenen Leiterbahnabschnitten des zweiten Schalters auf.
Bis zum ersten Schalter, das heißt, bis zum Ende der Leiterbahnabschnitte bewegt es
sich jedoch nur bei heftiger Bewegung oder beim Neigen der Anordnung. Je stärker die
Anordnung geneigt wird, desto weiter rollt das Betätigungselement auf einen Endbereich
der Leiterbahnen zu. Durch das Ausmaß der Konvergenz kann ein Neigungswinkel definiert
werden, dessen Überschreiten sicher angezeigt wird, da das Betätigungselement bei
einer Neigung, die diesen Winkel überschreitet, sicher am ersten Schalter anliegt.
[0018] Es wird gemäß Anspruch 8 bevorzugt, daß der erste Schalter aus zwei Leiterbahnabschnitten
besteht, die jeweils mit einer eigenen elektrischen Zuleitung versehen sind. Vorzugsweise
erstreckt sich ein erster Leiterbahnabschnitt des ersten Schalters senkrecht aus der
Bodenwand heraus und der Kontakt des ersten Schalters, mit dem dieser eine Neigung
der Anordnung anzeigt, wird hergestellt, indem das Betätigungselement den sich senkrecht
aus der Bodenwand heraus erstreckenden Leiterbahnabschnitt mit einem der an der Bodenwand
anliegenden Leiterbahnabschnitte verbindet. Mindestens einer der Leiterbahnabschnitte,
die den zweiten Schalter bilden, wird bei dieser Schalteranordnung auch beim Betätigen
des ersten Schalters kontaktiert.
[0019] Diese Konstruktion der Schalteranordnung ist besonders einfach herzustellen und spricht
bereits auf Parallelverschiebungen mit geringster Beschleunigung sicher an, da der
Kontaktdruck des Betätigungsmittels auf die beiden Leiterbahnen des zweiten Schalters
im Moment des Abhebens von der Bodenwand am größten ist.
[0020] Als Betätigungselement wird bevorzugt nach Anspruch 9 eine Kugel verwendet. Als besonders
geeignet hat sich eine Stahlkugel mit versilberter Oberfläche erwiesen. Die Leiterbahnen
werden bevorzugt mit vergoldeter Oberfläche hergestellt. Die Schalteranordnung ist
bei diesen Oberflächenbeschichtungen besonders resistent gegen ein aggresives Umgebungsklima,
beispielsweise gegen Säuredämpfe oder hohe Luftfeuchtigkeit und erhöhte Temperaturen.
[0021] Das Gehäuse der Schalteranordnung wird häufig auf einer Leiterplatte angeordnet sein,
die beispielsweise für die Steuerung eines Gerätes ausgelegt ist. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung (Anspruch 10 und 11) ist dann die Leiterplatte als Bodenwand
des Gehäuses ausgebildet. Dies vereinfacht den Aufbau und die Montage der Schalteranordnung
erheblich.
[0022] Nach Anspruch 12 ergibt sich eine besonders einfache Steuerung für eine Zählvorrichtung,
beispielsweise den Timer eines Bügeleisens, wenn die Schaltungsanordnung in der Weise
mit der Zählvorrichtung verbunden ist, daß der erste und zweite Leiterbahnabschnitt
des ersten Schalters jeweils separat über eine erste und eine zweite Leitung mit der
Zählvorrichtung gekoppelt sind, daß der erste Leiterbahnabschnitt des ersten Schalters
zugleich der erste Leiterbahnabschnitt des zweiten Schalters ist und daß der zweite
Leiterbahnabschnitt des zweiten Schalters über einen Kondensator mit der zweiten Leitung
verbunden ist. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, daß die Schalteranordnung lediglich
zwei Ausgänge, nämlich die erste und die zweite Leitung erfordert, um die Signale,
die von den beiden Schaltern abgegeben werden, weiterzuleiten.
[0023] In vorteilhafter Weise wird dabei nach Anspruch 13 ein Abschaltsignal generiert,
beispielsweise für ein Bügeleisen, wenn die Schalteranordnung für eine bestimmte Mindestzeit
stillsteht.
[0024] Bei dem Gegenstand nach Anspruch 14 wird ein zweites Abschaltsignal generiert, wenn
die Schalteranordnung um mehr als einen bestimmten Neigungswinkel q geneigt ist. Insbesondere
bei einem Bügeleisen kann dann das Abschaltsignal nach einem längeren Zeitraum generiert
werden, wenn das Bügeleisen normal, das heißt in vertikaler Position, abgestellt und
während dieses längeren Zeitraumes nicht benutzt wird.
[0025] Die erfindungsgemäße Schalteranordnung wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalteranordnung
gemäß der Schnittführung A-A nach Fig. 2,
- Fig. 2
- einen Schnitt quer durch die Schalteranordnung gemäß der Schnittführung II-II nach
Fig. 1,
- Fig. 3
- eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Schalteranordnung,
- Fig. 4
- einen Schnitt durch die Schalteranordnung nach Fig. 3 entlang der Linie B-B,
- Fig. 5
- eine Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Schalteranordnung,
- Fig. 6
- einen Schnitt durch die Schalteranordnung nach Fig. 5 entiang der Linie C-C,
- Fig. 7a
- einen Schnitt durch die Schalteranordnung nach Fig. 5 entiang der Linie D-D, jedoch
um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht,
- Fig. 7b
- einen Schnitt durch die Schalteranordnung nach Fig. 5 entiang der Linie E-E, jedoch
um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht und
- Fig. 8
- eine Schaltungsskizze der Schalteranordnung.
[0026] Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalteranordnung
2 unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen eine
Schalteranordnung 2, die in einem Gehäuse 3 mit einer Bodenwand 4, Seitenwänden 6
und einer Oberwand 8 angeordnet ist. Das Gehäuse 3 ist aus isolierendem Material,
vorzugsweise Kunststoff, hergestellt. In das Gehäuse 3 sind zwei Paare von Leiterbahnabschnittten
IOa, b und 12a, b eingesetzt, die jeweils zu einem zweiten und einem ersten Schalter
10, 12 gehören. Die Leiterbahnabschnitte IOa, b und 12a, b erstrecken sich von der
Bodenwand 4 zur Oberwand 8 und sind jeweils mit einer eigenen elektrischen Zuleitung
IIa, b und 13a, b verbunden.
[0027] Die Bodenwand 4 weist nach den Figuren 1 und 2 einen ersten ebenen Abschnitt 14 auf,
an den sich ein zweiter Abschnitt 16 anschließt, der in einem Winkel q (Fig. 1) zum
ersten Abschnitt 14 geneigt ist. Der zweite Schalter 10 ist dem ersten, ebenen Abschnitt
14 der Bodenwand 4 zugeordnet und der erste Schalter 12 ist dem zweiten, geneigten
Abschnitt 16 der Bodenwand 4 zugeordnet. Auf der Bodenwand 4 rollt eine Kugel 18,
die durch die Seitenwände 6 und die Oberwand 8 in der Schalteranordung 2 gehalten
wird. Fig. 2 zeigt in der Aufsicht die Anordnung der Leiterbahnabschnitte IOa, b und
12a, b der beiden Schalter 10 und 12. Die in Fig. 2 markierte Achse X-X bezeichnet
die Achse, um die die Schalteranordnung 2 geneigt wird, wenn der erste Schalter 12
eingeschaltet ist, wie dies bei den Figuren 1 und 2 der Fall ist.
[0028] Die Kugel 18 ist versilbert und weist somit eine elektrisch leitende Oberfläche auf,
die die vergoldeten Leiterbahnabschnitte IOa, b und 12 a, b der Schalter 10 und 12
in elektrisch leitenden Kontakt bringt, wenn sie mit zwei Punkten ihrer Oberfläche
an jeweils zwei Leiterbahnabschnitten anliegt. Im Ruhezustand, das heißt, wenn die
Schalteranordnung weder geneigt noch bewegt wird, befindet sich die Kugel 18 auf dem
ersten Abschnitt 14 der Schalteranordnung 2 und betätigt keinen der beiden Schalter
10, 12. Bei geringer Parallelverschiebung der Schalteranordnung 2 nach links (und
später nach rechts), was den Bügelbewegungen eines Bügeleisens entspricht, rollt die
Kugel 18 aufgrund ihrer Trägheit auf dem ersten Abschnitt 14 hin und her und betätigt
dabei in kurzen Zeitabständen den zweiten Schalter 10, indem sie zwischen dessen Leiterbahnabschnitten
IOa, IOb einen Kontakt herstellt. Der Leiterbahnabschnitt IOb des zweiten Schalters
10 ist mit dem Leiterbahnabschnitt 12b des ersten Schalters über einen Kondensator
K verbunden, der bei geschlossenem Schalter 2 über den Widerstand R₁ geladen wird.
Mit zunehmender Ladung des Kondensators K nimmt der Strom ab bis er schließlich bei
voll geladenem Kondensator gleich O wird. Dies gilt nur für den Strom durch den Widerstand
R₁. Der Strom durch den Widerstand R₂ fließt weiter, wird aber wegen der Sperrwirkung
des Kondensators K von dem IC nicht registriert. Auch bei dauerhaft geschlossenem
zweiten Schalter 10 wird also von dem IC nur ein kurzer Stromimpuls registriert. Öffnet
der zweite Schalter 10 wieder, wird der Kondensator über die Widerstände R₂ und R1
entladenen. Da bei der Entladung des Kondensators K die Stromflußrichtung umgekehrt
ist zum Aufladen des Kondensators K, wird dieser Stromfluß wegen des anderen Vorzeichens
vor dem IC nicht registriert. Um die Entiadung des Kondensators zu beschleunigen,
kann dem Widerstand R₁ die Diode D₁ parallel geschaltet werden. Beim Entladen des
Kondensators wird dadurch der Widerstand R₁ kurzgeschlossen, beim Laden des Kondensators
K über den zweiten Schalter 10 sperrt die Diode. Nach der Entiadung des Kondensators
K kann durch erneutes Schließen des zweiten Schalters 10 von dem IC ein Strompuls
registriert werden. Durch den Wechsel von Öffnen und Schließen des zweiten Schalters
10 registriert der IC also eine Abfolge von Strompulsen.
[0029] Bei heftigerer Bewegung, bei einer Neigung der Schalteranordnung 2 entgegen dem Uhrzeigersinn
nach Fig. 1 oder bei Beschleunigung der Schalteranordnung nach rechts (Fig. 1) rollt
die Kugel 18 in Richtung auf den zweiten Abschnitt 16 und dann auf den zweiten Abschnitt
16 hinauf. Bei ausreichend starker Bewegung oder Neigung erreicht die Kugel 18 die
Leiterbahnabschnitte 12a und 12b des ersten Schalters 12 und löst einen Kontakt aus.
Bleibt die Schalteranordnung 2 über den Winkel q hinaus geneigt, liegt die Kugel 18
am Schalter 12 dauerhaft an. Der Schalter 12 zeigt eine Neigung der Anordnung 2 durch
einen dauerhaft über den Widerstand R₁ fließenden Strom an, wenn er sich im eingeschalteten
Zustand befindet. Wird der Schalter 12 nur kurzzeitig infolge heftiger Bewegung geschlossen,
wird von dem IC ein Strompuls registriert. Während der Schalter 12 geschlossen ist,
wird der Kondensator K über den Widerstand R₂ geladen. Nach dem Öffnen des Schalters
12 wird der Kondensator über die Widerstände R₁ und R₂ entladen. Wegen der Stromflußrichtung
registriert der IC diesen Entladevorgang als Verlängerung des Strompulses. Das Entladen
kann durch die Diode D₂ beschleunigt werden, die bei diesem Entladevorgang den Widerstand
R₁ kurzschließt.
[0030] Die Figuren 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform der Schalteranordnung 2. Die
Bodenwand 4 des Gehäuses 2 weist einen Ausschnitt 20 auf. Der Aussschnitt 20 weist
einen ersten Abschnitt 20a mit parallelen Seitenkanten 21 und einen zweiten Abschnitt
20b mit konvergierenden Seitenkanten 23 auf. Der erste Schalter 12 ist an dem Ende
des zweiten Abschnittes 20b angeordnet, an dem die Seitenkanten 23 den geringsten
Abstand voneinander aufweisen. Dieses Ende ist dem ersten Abschnitt 20a entgegengesetzt.
Der erste Schalter 12 ist aus einer Leiterbahn 12, bestehend aus zwei Leiterbahnabschnitten
12a, 12b aufgebaut, die sich parallel zu den Seitenwänden 6 erstrecken.
[0031] Der zweite Schalter 10 wird nach den Figuren 3 und 4 aus mehreren Leiterbahnen 15,
16 gebildet, die sich quer über den Ausschnitt 20a erstrecken. Die ersten und zweiten
Leiterbahnabschnitte 15a, 16a; 15b, 16b sind dabei jeweils mit gemeinsamen Zuleitungen
17a; 17b verbunden. Wenn die Schalteranordnung 2 bewegt wird, rollt die Kugel 18 in
diesem Ausschnitt 20a hin und her und berührt dabei die Leiterbahnabschnitte 15a,
b; 16a, b der Leiterbahnen 15, 16, die an den gegenüberliegenden Seitenkanten 21 des
Ausschnittes 20a angeordnet sind. Dadurch löst der zweite Schalter 10 Schaltimpulse
aus. Wird die Schalteranordnung 2, also die Kugel 18 heftiger bewegt, so rollt sie
in den Abschnitt 20b hinein. Dabei wird sie, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, angehoben,
da die beiden Seitenkanten 23 des Abschnitts 20b zur Spitze 30 hin geringer beabstandet
sind, als die Seitenkanten des Abschnittes 20a. Wird die Schalteranordnung 2 über
den Neigungswinkel q geneigt, der durch das Ausmaß der Konvergenz bestimmbar ist,
mit dem die beiden Seitenkanten 23 des Abschnittes 20b zueinander verlaufen, liegt
die Kugel 18 an den Leiterbahnabschnitten 12a, b an und schaltet den ersten Schalter
12 ein, wie dies in Fig. 4 durch die gestrichelt dargestellte Kugel 18 angezeigt wird.
Die Schaltungsweise der elektrischen Schaltung ergibt sich analog Fig. 2. Die Tatsache,
daß der zweite Schalter aus mehreren Leiterbahnen besteht, bewirkt lediglich, daß
häufiger Schaltimpulse gegeben werden.
[0032] Die Figuren 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform der Schalteranordnung 2. Auf
einer Bodenwand 4 sind zwei runde oder annähernd runde vergoldete Drähte 22, 24 parallel
zu einer Achse C-C symmetrisch zu dieser angeordnet. Die beiden Drähte 22, 24 bilden
die voneinander unabhängigen Leiterbahnabschnitte des zweiten Schalters 10. Die mittleren
Bereiche 22a, 24a der beiden Drähte sind so weit voneinander beabstandet, daß die
versilberte Kugel 18 keinen Kontakt zwischen den Drähten herstellen kann, wenn sie,
wie in Fig. 5 dargestellt, in der Mitte, also in Ruhelage, liegt. Diese Position ist
im Detail in Fig. 7a dargestellt, die einen Schnitt entiang der Linie D-D nach Fig.
5 zeigt. Wenn auch die Kugel 18 an einem der Drähte 22a oder 24a anliegt, so verbleibt
doch jeweils ein Spalt a zum anderen Draht 24a oder 22a. Ausgehend von diesen mittleren
Bereichen 22a, 24a erstrecken sich die Abschnitte 22b, 24b der beiden Drähte konvergent
zueinander, das heißt, der Abstand zur gemeinsamen Symmetrieachse C-C wird in Bewegungsrichtung
der Kugel 18 geringer.
[0033] Wird die Schalteranordnung 2 in Bewegung versetzt, so rollt die Kugel 18 nach den
Figuren 5 und 6 auf die konvergierenden Abschnitte 22b, 24b hinauf und löst damit
Schaltimpulse des zweiten Schalters 10 aus, die durch den Kondensator K abgegeben
werden. Diese Kontaktstellung ist im Detail aus Fig. 7b ersichtlich, bei der die Kugel
18 auf den beiden Abschnitten 22b, 24b ruht und von der Bodenwand 4 mit einem Abstand
b beabstandet ist.
[0034] Wird die Schalteranordnung heftiger bewegt oder geneigt, so rollt die Kugel 18 auf
den beiden Drähten 22, 24 bis an den ersten Schalter 12 heran, der an einem Ende der
beiden Drähte 22, 24 angeordnet ist. Der Schalter 12 als Ein-Aus-Schalter wird eingeschaltet,
indem die Kugel 18 an einer sich senkrecht zur Bodenwand erstreckenden Metallplatte
26 und an einem der Leiterbahnabschnitte 22 oder 24 des zweiten Schalters 10 anliegt.
Einer dieser beiden Leiterbahnabschnitte 22, 24 des zweiten Schalters 10 bildet dabei
gleichzeitig einen Leiterbahnabschnitt des ersten Schalters 10. Der andere Leiterbahnabschnitt
des ersten Schalters 10 wird durch die Metallplatte 26 gebildet. Eine entsprechende
Schaltungsskizze ist in Fig. 8 dargestellt. Bei Neigung der Schalteranordnung 2 über
den Neigungswinkel q hinaus wird er jedoch dauerhaft eingeschaltet.
[0035] Fig. 6 zeigt das Anheben der Kugel 18, wenn sie auf den Abschnitten 22b, 24b der
Leiterbahnen des zweiten Schalters 10 ruht. Der Neigungswinkel q kann bei dieser Ausführungsform
der Schalteranordnung 2 durch unterschiedlich stark konvergierende Drähte 22, 24 bestimmt
werden.
[0036] Fig. 8 zeigt eine Schaltungsskizze der Schalteranordnung 2 gemäß der dritten Ausführungsform
nach den Figuren 5 und 6. Die Leiterbahnabschnitte E2 und E3 sind als zweiter Schalter
10 in der Bodenwand 4 angeordnet und werden infolge Bewegung von der Kugel 18 überstrichen.
Die Leiterbahnabschnitte E1 und E2 bilden den ersten Schalter 12, der Bewegung und
Neigung anzeigt. Die Leiterbahnabschnitte E1 und E3 sind nach Figuren 2 und 8 zur
Masse M hin über die Zuleitungen 13b und IIb mit je einem Widerstand R₁ und R₂ verbunden,
wobei vor den Widerständen R₁ und R₂ diese über einen Kondensator K miteinander verbunden
sind.
[0037] Der Leiterbahnabschnitt E2 ist mit einer Leistung IIa verbunden, die an eine Klemme
mit positiver Spannung angeschlossen ist. Dieser Leiterbahnabschnitt E2 ist dabei
sowohl Bestandteil des zweiten Schalters 10, bestehend aus den Leiterbahnabschnitten
E 2 und E3, als auch des ersten Schalters 12, bestehend aus den Leiterbahnabschnitten
E2 und E1. Die Leitung 13b zwischen E₁ und R₂ geht auf einen Eingang eines IC, in
dem eine Zeitzählfunktion ausgeführt wird, beispielsweise ein Telefunken-Timer U 2608.
Unter Zwischenschaltung des Kondensators K ist damit auch der Leiterbahnabschnitt
E₃ über die Leitung IIb mit demselben Eingang des IC verbunden. Sind die beiden Leiterbahnabschnitte
E₁ und E₃ so dimensioniert, daß die Kugel 18 an diesen niemals gleichzeitig anliegt,
ist die Funktionsweise der Schaltung identisch zu der Funktionsweise gemäß Fig. 2.
Der Leiterbahnabschnitt E3 entspricht dem Leiterbahnabschnitt IOb, der Leiterbahnabschnitt
E1 entspricht dem Leiterbahnabschnitt 12b und der Leiterbahnabschnitt E2 entspricht
den Leiterbahnabschnitten IOa und 12a. Sind die Leiterbahnabschnitte E1 und E3 so
dimensioniert, daß sowohl der zweite Schalter 10 als auch der erste Schalter 12 geschlossen
sein können, so ergibt sich folgende Funktionsweise. Bei der Bewegung der Kugel 18
wird zunächst der zweite Schalter 10 geschlossen. Der Kondensator K wird dabei geladen
über den Widerstand R₂. Dies wird von dem IC registriert analog der Beschreibung der
Fig. 2 durch den entstehenden Strompuls. Wird zusätzlich der erste Schalter 12 geschlossen,
so fließt Strom durch den Widerstand R₂, solange dieser erste Schalter 12 geschlossen
ist. Außerdem wird dann der Kondensator K entladen, da seine Platten auf demselben
Potential liegen, wenn sowohl der zweite als auch der Schalter geschlossen sind. Öffnet
nun der erste Schalter 12 wieder, ist zunächst der zweite Schalter 10 noch geschlossen
und der Kondensator K wird wiederum geladen.
[0038] Nachdem auch der zweite Schalter 10 geöffnet hat, wird der Kondensator K wiederum
entladen. Bei erneutem Schließen des zweiten und ersten Schalters kann dies vom IC
- wie beschrieben - wiederum registriert werden.
[0039] Ist eine Schalteranordnung 2, beispielsweise in einem Bügeleisen, mit einer derartigen
Zählvorrichtung IC bzw. einem Timer verbunden, so zeigt die Schalteranordnung 2 das
Bewegen und das Neigen eines Bügeleisens (nicht dargestellt) oder sonstigen elektrischen
Gerätes an. Bei langsamer Bewegung des Gerätes rollt die Kugel 18 auf den Leiterbahnabschnitten
des zweiten Schalters 10, so daß dieser in rascher Folge über den Kondensator K Schaltimpulse
abgibt. Diese Schaltimpulse setzen das Zeit-Zählwerk IC des Timers stets neu auf "NULL"
(sog. reset). Nach jedem reset beginnt das Zählwerk IC von neuem zu zählen. Erreicht
es eine vorgegebene Endzeit, z. B. 30 Sekunden, weil keine weiteren Schaltimpulse
eingehen, so ist dies darauf zurückzuführen, daß das Gerät nicht bewegt wird. Um Verbrennungen
des Bügelgutes und Brände zu verhindern, wird das Bügeleisen abgeschaltet, indem ein
erstes Abschaltsignal generiert wird.
[0040] Der erste Schalter 12 zeigt durch kurzes "Antippen" der Leiterbahnabschnitte E1,
E2 ebenfalls eine Bewegung des Bügeleisens an. Dieses "Antippen" wird jedoch, wie
vorstehend beschrieben, nur bei vergleichsweise heftiger Bewegung ausgelöst. Wird
das Gerät nicht bewegt, so bleibt der erste Schalter 10 ausgeschaltet. Wird das Gerät
über den Neigungswinkel q hinaus geneigt, so liegt die Kugel 18 am ersten Schalter
12 an und schaltet ihn ein. Bei eingeschaltetem Schalter 12 wird das Zählwerk IC des
Timers nicht zurückgesetzt, das Gerät aber auch nach Ablauf von 30 Sekunden nicht
ausgeschaltet. Vielmehr wird unterstellt, daß der Benutzer das Gerät abgestellt hat.
Bei eingeschaltetem ersten Schalter 12 wird daher das Bügeleisen erst nach einer längeren
Frist, z. B. 6 oder 8 Minuten, abgestellt, da der entsprechende Neigungswinkel q typischerweise
dann überschritten wird, wenn das Bügeleisen in vertikaler Position abgestellt wird.
In diesem Fall wird also ein zweites Abschaltsignal generiert.
1. Schalteranordnung zum Anzeigen der Bewegung und der Neigung der Schalteranordnung
(2) in einem Gehäuse mit Bodenwand (4), Seitenwänden (6) und Oberwand (8) mit mindestens
einem ersten Schalter (12) und einem bewegbaren Betätigungselement (18), dadurch gekennnzeichnet, daß die Schalteranordnung einen zweiten Schalter (10) aufweist, der mit einem über
einen Widerstand (R1) aufladbaren Kondensator (K) verbunden ist, und daß bei einer
Parallelverschiebung der Schalteranordnung (2) mit geringer Beschleunigung das Betätigungselement
(18) den zweiten Schalter (10), der eine Bewegung der Schalteranordnung anzeigt, betätigt
und daß bei einer Neigung der Schalteranordnung (2), die, bezogen auf eine vorgegebene
erste Achse, einen vorbestimmten Neigungswinkel (q) überschreitet, das Betätigungselement
(18) den ersten Schalter (12) betätigt, der eine Neigung oder Bewegung der Schalteranordnung
anzeigt.
2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet , daß ein Schalter aus einer Leiterbahn besteht, die einen ersten und einen zweiten
Leiterbahnabschnitt (IOa, b; 12a, b; 22, 24; E2, E3; E2, E1) aufweist, wobei die Leiterbahnabschnitte
jeweils mit einer eigenen elektrischen Zuleitung verbunden sind.
3. Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß ein Schalter aus mehreren Leiterbahnen (15, 16) besteht,deren erste Leiterbahnabschnitte
(15a, 16a) mit einer gemeinsamen elektrischen Zuleitung verbunden sind und deren zweite
Leiterbahnabschnnitte (15b, 16b) mit einer gemeinsamen elektrischen Zuleitung verbunden
sind.
4. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennnzeichnet, daß die Bodenwand (4), auf der das Betätigungselement (18) abrollt, einen ersten
ebenen Abschnitt (14) und einen zweiten Abschnitt (16) aufweist, der sich an den ersten
Abschnitt anschließt und der zu diesem ersten Abschitt in einem definierten Winkel
(q) geneigt ist, wobei der zweite Schalter (10) dem ersten Abschnitt (14) und der
erste Schalter (12) dem zweiten Abschnitt (16) zugeordnet ist, in der Weise, daß der
erste Schalter (12) an dem Ende des zweiten Abschnitts (16) angeordnet ist, das dem
ersten Abschnitt (14) abgewandt ist.
5. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennnzeichnet, daß in die Bodenwand (4) ein Ausschnitt (20) eingefügt ist, der einen ersten Bereich
(20a) mit parallelen Seitenkanten und einen sich daran anschließenden zweiten Bereich
(20b) aufweist, dessen Seitenkanten konvergent verlaufen, wobei der zweite Schalter
(10) an den parallelen Seitenkanten des ersten Bereichs (20a) angeordnet ist und der
erste Schalter (12) an dem vom ersten Bereich (20a) abgewandten Ende des zweiten Bereichs
(20b) angeordnet ist und wobei das bewegbare Betätigungselement (18) auf den Seitenkanten
des Ausschnittes (20) abgestützt ist.
6. Schalteranordnung nach Anspruch 5, in RücKbeziehung auf Anspruch 3, dadurch gekennnzeichnet , daß die ersten Leiterbahnabschnitte (15a, 16a) des zweiten Schalters 10 an einer
Seitenkante anliegen und die zugehörigen zweiten Leiterbahnabschnitte (15b, 16b) an
der gegenüber liegenden Seitenkante
7. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. , dadurch gekennnzeichnet, daß zwei langgestreckte, erhaben ausgeformte Leiterbahnabschnitte (22, 24) einer
Leiterbahn oder mehrere erste und mehrere zweite Leiterbahnabschnitte mehrerer Leiterbahnen
als zweiter Schalter (10) an der ebenen Bodenwand (4) anliegen, die, bezogen auf eine
gemeinsame zweite Achse (C-C), symmetrisch angeordnet sind und deren jeweils mittlere
Bereiche (22a, 24a) so weit voneinander beabstandet sind, daß das zwischen den ersten
und zweiten Leiterbahnabschnitten bewegbare Betätigungsmittel (18) zwischen den mittleren
Bereichen (22a, 24a) keinen Kontakt herstellen kann, und deren von den jeweils mittleren
Bereichen ausgehende Endbereiche (22b, 24b) konvergent zueinander verlaufen, so daß
das bewegbare Betätigungselement (18), wenn es in einen Endbereich (22b, 24b) der
ersten und zweiten Leiterbahnabschnitte verschoben ist, auf den Leiterbahnabschnitten
(22, 24) abgestützt ist und einen Kontakt herstellt, der eine Parallelverschiebung
der Schalteranordnung anzeigt und wobei der erste Schalter (12) einem Endbereich der
ersten und zweiten Leiterbahnabschnitte gegenüberliegt.
8. Schalteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (12) aus zwei Leiterbahnabschnitten (26, 22) besteht, wobei
ein erster Leiterbahnabschnitt (26) sich einem Endbereich der ersten und zweiten Leiterbahnabschnitte
(22, 24) des zweiten Schalters (10) gegenüber senkrecht aus der Bodenwand heraus erstreckt
und der zweite Leiterbahnabschnitt (22) an der Bodenwand anliegt und gleichzeitig
einen Leiterbahnabschnitt des zweiten Schalters (10) bildet.
9. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennnzeichnet, daß das bewegbare Betätigungselement (18) ein sphärischer Körper ist.
10. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einer Leiterplatte angeordnet ist.
11. Schalteranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennnzeichnet, daß die Leiterplatte die Bodenwand (4) der Schalteranordnung bildet.
12. Schalteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 - 1 1, dadurch gekennnzeichnet, daß die Schalteranordnung (2) mit einer Zeitzählvorrichtung in der Weise verbunden
ist, daß eine erste und eine zweite Leiterbahn (E1, E2) jeweils separat über eine
erste und eine zweite Leitung mit der Zeitzählvorrichtung gekoppelt sind und daß eine
dritte Leiterbahn (E3) über einen Kondensator (K) mit der ersten Leitung verbunden
ist, so daß die erste und die dritte Leiterbahn (E1, E3) über die Leitung gemeinsam
mit der Zeitzählvorrichtung verbunden sind, daß die Zeitzählvorrichtung zurückgesetzt
wird, wenn ein Strompuls registriert wird.
13. Schalteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennnzeichnet, daß die Zeitzählvorrichtung ein erstes Abschaltsignal generiert, wenn eine bestimmte
Mindestzeit erreicht wird.
14. Schalteranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennnzeichnet , daß die Zeitzählvorrichtung ein zweites Abschaltsignal generiert, wenn während
einer bestimmten Mindestzeit ein Strom fließt.
15. Schalteranordnung zum Anzeigen der Bewegung und Neigung der Schalteranordnung, wobei
ein Betätigungselement in der Schalteranordnung bewegbar eingebracht ist, wobei die
Schalteranordnung ein Signal abgibt, wenn das Betätigungselement eine bestimmte Lage
in der Schalteranordnung erreicht, wobei Bewegung und Neigung der Schalteranordnung
dadurch angezeigt werden, daß das Betätigungselement betrachtet bei horizontaler Position
der Schalteranordnung bei Erreichen der bestimmten Lage erhöht ist, dadurch gekennnzeichnet , daß das Betätigungselement (18) in einem Ausschnitt mit Seitenkanten (20b) geführt
wird, wobei die Erhöhung des Betätigungselementes (18) dadurch erreicht wird, daß
die Seitenkanten (20b) konvergierend aufeinander zu laufen.