Brevet FR2124457A1 — publié le 19720922

la présente invention se rapporte en général aux commutateurs électriques et concerne plus particulièrement un commutateur comportant deux contacts mobiles jumelés montés de part et d'autre d'une plaque isolante,telle qu'une plaque de circuit 5 imprimé, portant des contacts fixes qui peuvent consister en bandes conductrices déposées sur elle. Les contacts mobiles sont jumelés par un accouplement avec jeu, constitué par une pièce de liaison mobile qui passe dans un trou de la plaque de circuit imprimé. Un dispositif de commande à came rotative monté sur 10 line face d'une plaque de circuit imprimé déplace les contacts mobiles par pression sur une extrémité de la pièce de liaison, ou sur un poussoir faisant partie d'une pièce isolante qui relie le contact mobile à un ressort de maintien, lorsque l'un des contacts mobiles est poussé par la came, vers la plaque 15 de circuit imprimé, l'autre contact en est écarté en raison du jumelâge par la pièce de liaison. Selon un mode de réalisation, le contact mobile est relié à un ressort par une pièce isolante. Cette disposition a pour but de réduire la capacité parasite du contact mobile. 20 . le brevet français n° ! 531 565 décrit un commutateur actionné par came et qui comporte deux contacts mobiles disposés de part et d'autre d'une plaque de circuit imprimé. Ces contacts forment une seule pièce avec un ressort support, fixé à une extrémité du circuit imprimé et passant dans un trou de ce dernier. 25 Du fait que les deux contacts mobiles ne sont pas montés séparément sur deux ressorts différents et qu'ils ne sont pas jumelés par un accouplement avec jeu comme selon la présente invention, ce commutateur est beaucoup plus difficile à fabriquer. Il présente également l'inconvénient que les deux contacts mobiles doi-30 vent toujours être reliés électriquement et ne peuvent pas être isolés l'un de l'autre, l'inductance et la capacité parasite des contacts sont beaucoup plus élevés que celles du commutateur selon l'invention de sorte que la réponse aux fréquences élevées ne peut pas être bonne. En outre, la résistance de contact du 35 commutateur selon la présente invention est faible ainsi que sa capacité en circuit ouvert. Comparé aux commutateurs de types antérieurs comportant des contacts actionnés par came et montés sur une face d'une plaque de circuit imprimé, le commutateur 72 03639 2124457 selon l'invention est moins encombrant, sa force d'actionnement est moindre, bien que sa durée de vie soit longue et sa fabrication relativement peu coûteuse. La présente invention concerne donc un commutateur per-5 fectionné, de faible encombrement et de fabrication peu coûteuse, dont l'inductance et la capacité sont faibles, de sorte que sa réponse en haute fréquence est excellente. Ce commutateur comporte des contacts mobiles montés séparément, par l'intermédiaire de ressorts différents de 10 maintien sur les faces opposées d'une plaque de circuit imprimé. Les contacts sont jumelés et actionnés simultanément au moyen d'un dispositif commun de commande. Le commutateur selon l'invention constitue un élément unitaire de commutation, dont la force d'actionnement est faible et la durée de vie prolongée. Le dis-15 positif commun de commande consiste en un tambour rotatif à cames, monté sur la plaque de circuit imprimé de manière à s'appuyer contre une surface de poussoir de la pièce de liaison,-ou sur une pièce isolante fixée à l'un des contacts mobiles. Les contacts mobiles sont jumelés par l'intermédiaire d'un dispositif d'accou-20 plement à jeu, constitué par une pièce de liaison qui passe dans un trou de la plaque de circuit imprimé et qui permet aux contacts mobiles de se déplacer l'un par rapport à l'autre. Les contacts mobiles sont isolés de leur ressort de maintien par des pièces isolantes. Cette disposition réduit la capacité parasite et l'induc-25 tance. Chacun des contacts mobiles est destiné à établir un court-circuit entre deux contacts fixes, et il comporte deux pattes séparées dans lesquelles le courant circule dans des sens opposés en produisant des champs opposés qui réduisent l'inductance du contact. 30 L'invention sera décrite plus en détail en regard des des sins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du commutateur selon la présente invention, certaines 35 parties étant coupées pour plus de clarté, la figure 2 est une coupe à grande échelle suivant la ligne 2-2 de la figure 1, I *• 72 03689 3 2124457 la figure 3 est une coupe transversale partielle d'un autre mode de réalisation du commutateur selon l'invention comportant un type différent de poussoir et de pièce de liaison, et la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la 5 figure 3. les figures 1 et 2 illustrent un mode de réalisation du commutateur selon l'invention, et qui comporte deux contacts mobiles 10 et 12 reliés, par l'intermédiaire .de pièces isolantes 14 et 16, à une extrémité de pièces support 18 et 20 10 constituées chacune par un ressort à lame, les contacts mobiles sont montés séparément sur les faces opposées d'une plaque 22 de circuit imprimé. A cet effet, les ressorts 18 et 20 sont fixés, à leur autre extrémité, par un rivet tubulaire 24 placé dans un trou de la plaque de circuit imprimé, les contacts mobiles 10 15 et 12 sont jumelés par une pièce de liaison 26 de matière isolante, qui passe dans un trou 28 de la plaque de circuit imprimé et qui accouple avec jeu les deux pièces isolantes 14 et 16. lorsque la pièce isolante 14 est abaissée, elle entraîne donc le contact 10 vers la plaque, et le mouvement est transmis, par l'in-20 termédiaire de la pièce de liaison 26, à la pièce isolante 16 qui écarte le contact 12 de la plaque. Selon le mode de réalisation illustré, une extrémité de la pièce de liaison 26 est fixée à la pièce isolante 16, ces deux éléments pouvant venir de moulage en une seule pièce de matière plastique. Ainsi que le 25 montre la figure 2, l'autre extrémité de la pièce de liaison est libre de s'appuyer ou non contre l'autre pièce isolante 14, de sorte que les contacts 10 et 12 peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre, la pièce isolante 16 comporte un bossage 29 qui s'appuie contre la plaque 22 de circuit imprimé lorsque le 30 contact mobile 12 est fermé, et qui détermine la valeur de la fixation de ce contact. Ainsi que le montre la figure 1, chacun des contacts mobiles 10 et 12 comporte deux pattes 30 et 32, écartées l'une de l'autre, et parallèles entre leurs extrémités libres et leurs au-35 très extrémités qui se rejoignent vers la pièce isolante 14 ou 16. les extrémités libres des pattes 30 et 32 sont fendues à l'endroit oîi elles s'appuient contre les deux contacts fixes 34 et 36 7? 03689 4 2124457 constitués par des bandes métalliques séparées, formées sur les deux faces de la plaque 22 de circuit imprimé. les contacts mobiles 10 et 12 court-circuitent donc chacun les deux contacts fixes 34 et 36 lorsqu'ils sont appuyés contre eux. Le courant cir-5 cule dans des sens opposés dans les pattes 30 et 32 des contacts mobiles, et il produit ainsi des champs magnétiques opposés qui tendent à s'annuler, l'inductance du contact est donc réduite, la figure 2 montre que les deux paires de contact fixes 34 et 36 des faces opposées de la plaque sont décalées, la paire supérieure 10 est disposée sur la gauche de la paire inférieure de manière à réduire la capacité entre les deux paires de contact. les contacts mobiles 10 et 12 sont isolés de leurs ressorts de maintien 18 et 20. Cette disposition réduit la capacité parasite entre les contacts mobiles et leur environnement, 15 et réduit également leur inductance. En outre, la capacité en circuit ouvert entre les contacts mobiles et les contacts fixes est également réduite, car elle est formée par deux capacités connectées en série. Ce commutateur peut donc fonctionner à des fréquences extrêmement élevées, jusqu'à cinq 20 gigahertz par exemple. Il peut donc relier deux lignes de transmission, d'une impédance caractéristique de 50 ohms, formées par des bandes conductrices sur les faces opposées de la plaque 22 de circuit imprimé. Ce commutateur peut également, avec d'aussi bons résultats, être incorporé dans un atténuateur de 25 faible impédance ou de haute impédance, car sa faible capacité parasite constitue une impédance élevée en parallèle sur les éléments de l'atténuateur. le commutateur représenté sur les figures 1 et 2 est actionné par un tambour rotatif 38 à cames, qui vient s'appuyer contre 30 un poussoir 40 de la pièce isolante 14. le tambour 38 est fait d'une matière plastique appropriée et des bossages en forme de cames sont moulés sur sa surface extérieure, le tambour est entraîné par un arbre de commande 44 dont une extrémité est fixée au tambour et dont l'autre extrémité porte un bouton 46. l'arbre de com-35 mande 44 et le tambour à cames 38 sont montés sur la plaque 22 de circuit imprimé par l'intermédiaire de dispositifs support 48 disposés aux extrémités opposées du tambour de manière à constituer un commutateur unitaire, le dispositif support 48 72 03639 5 2124457 peut être semblable à celui décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 765 597 déposée le 7 octobre 1968 au nom de Vollum et coll. En variante, il est également possible d'actionner le poussoir 40 par un dispositif de commande à came 5 coulissante du type décrit dans la demande de brevet précitée. Bien entendu, le commutateur peut être actionné par d'autres dispositifs, y compris un dispositif électro-mécanique constitué par un éléctro-aimant dont le plongeur déplace l'une des pièces isolantes 14 et 16 lorsque l'enroulement est excité. 10 Les figures 3 et 4 illustrent un autre mode de réalisa tion de l'invention, similaire à celui précédemment décrit, à l'exception près qu'il comporte une pièce de liaison 50 différente et des contacts mobiles 52 et 54 différents qui forment une seule pièce métallique avec le ressort de maintien. Ainsi 15 que le montre la figure 3, la pièce de liaison 50 comporte, à l'une de ses • extrémités, un poussoir constitué par une tête 56 de plus grand diamètre et de forme conique. Cette pièce de liaison est moulée en une matière plastique appropriée. Elle passe dans un trou du ressort du contact mobile supérieur 52 et dans une ouver-20 ture 28 de la plaque 22 de circuit imprimé. Son autre extrémité s'appuie contre la partie ressort du contact mobile 54 inférieur. Lorsque le tambour à cames 38 tourne, un bossage 42 vient s'appuyer contre le poussoir 56 et fait descendre la pièce de liaison 50. Cette dernière ferme alors le contact mobile 52 après 25 avoir ouvert le contact mobile 54. Les contacts mobiles 52 et 54 comportent chacun des pattes 30' et 32' espacées et parallèles, similaires à celles de la figure 1 mais qui ne sont pas fendues. Ces pattes 30' et 32' s'appuient contre des contacts fixes 34 et 36 constitués par des bandes 30 métalliques formées sur la surface de la plaque 22 de circuit imprimé. Ces bandes métalliques sont habituellement en cuivre, mais elles peuvent être revêtues d'un placage d'or dans la zone de contact de manière à améliorer leurs caractéristiques électriques. Il faut noter que les contacts mobiles 52 et 54 sont reliés élec-35 triquement avec leurs ressorts de maintien et ne sont pas isolés l'un de l'autre comme dans le mode de réalisation de la figure 1. Il est possible d'isoler les contacts mobiles l'un de l'autre 72 03639 6 2124457 en fixant les ressorts à lame par des connexions soudées séparées, plutôt que par le rivet commun 24 de la figure 1. Bien que des contacts mobiles soient représentés sur la figure 4 comme des commutateurs de court-circuit qui interconnectent deux 5 contacts fixes 34 et 36, ils peuvent également servir à connecter électriquement un seul contact fixe à un conducteur relié à l'extrémité fixe du ressort, là également, il est possible de commander le commutateur par un autre dispositif commun de commande, tel qu'un mécanisme à came coulissante,à la place du 10 tambour rotatif à came 38. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 72 03689 7 2124457 REVENDICATIONS 1. Commutateur électrique comportant une plaque support (22) de matière isolante sur laquelle sont fixés au moins deux contacts fixes (34,36), deux contacts mobiles (10,12) fixés 5 sur les faces opposées de ladite plaque support et un dispositif commun de commande (38, 42, 26, 50) destiné à rapprocher et à écarter lesdits contacts mobiles de ladite plaque support entre une position de fermeture dans laquelle ils sont appliqués contre lesdits contacts fixes, et une position d'ouverture dans la- 10 quelle ils sont écartésfdesdits contacts fixes, caractérisé en ce que lesdits contacts mobiles (10, 12) sont montés par l'intermédiaire de deux pièces de maintien (14,18) ; (16, 20) sur les-dites faces opposées de ladite plaque support, ledit dispositif de commande comportant une pièce de liaison (26,50) séparée 15 de l'une desdites pièces de maintien et passant dans une ouverture (28) de ladite plaque support de manière à accoupler lesdits contacts mobiles et à les déplacer comme des contacts jumelés. 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de liaison (26, 50) accouple avec jeu les con- 20 tacts mobiles de manière à les actionner ensemble tout en leur permettant de se déplacer l'un par rapport à l'autre. 3. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque support(22) est une plaque de circuit imprimé sur laquelle les contacts fixes consistent en couches métalliques 25 (34, 36), le dispositif de commande étant constitué par un dispositif de commande par came (38,42). 4. Commutateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande par came est constitué par une pièce support de came (38,42) rotative montée sur la plaque de 30 circuit imprimé, les deux pièces de maintien étant constituées par des pièces élastiques (18, 20) fixées sur les faces opposées de la plaque de circuit imprimé. 5. Commutateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande par came comporte un poussoir 35 (40,56) de matière plastique isolante qui entraîne au moins l'un des contacts mobiles entre lesdites positions d'ouverture et de fermeture lorsque ladite came vient appuyer contre ledit poussoir. 72 03689 s 2124457 6. Commutateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le poussoir est constitué par une partie (40) destinée à être poussée par une came, et réalisée sur l'une de deux pièces isolantes (14,16) qui relient lesdits contacts mobiles (10,12) 5 à une extrémité de chacun de deux ressorts à lame (18,20), (52,54) dont l'autre extrémité est fixée (24) à la plaque (22) de circuit imprimé. 7. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des contacts mobiles est fixé à une pièce de main-10 tien (18,20) élastique, par l'intermédiaire d'une pièce isolante (14,16). 8. Commutateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les contacts mobiles comportent des parties de maintien (52,54) constituées par des ressorts fixés à ladite plaque de 15 circuit imprimé, ledit poussoir étant constitué par une partie (56), destinée à être poussée par une came et réalisée à une extrémité de ladite pièce de liaison (50) qui passe dans un trou de l'une desdites parties à ressort, et dont l'autre extrémité s'appuie contre l'autre desdites parties à ressort. 20 9. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte une came mobile (42), la pièce de liaison (50) comportant une partie poussoir (56) contre laquelle s'appuie ladite came. 10. Commutateur selon la revendication 9, caractérisé en 25 ce que la pièce de liaison (50) est en matière isolante et passe dans un trou d'une partie support de l'un (52) des contacts mobiles (52,54),de manière qu'une partie (56) en forme de tête de plus grand diamètre de l'une des extrémités de ladite pièce de liaison s'appuie contre l'un desdits contacts mobiles et que l'autre ex-30 trémité de ladite pièce de liaison s'appuie contre l'autre contact mobile, ladite partie poussoir (56) étant formée sur ladite partie de plus grand diamètre. 11. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque contact mobile (10,12) comporte deux pattes (30,32) 35 espacées, reliées par une extrémité et disposées longitudinalement jusqu'à leur extrémité libre qui s'appuie contre deux contacts fixes (34,36) de manière à les court-circuiter lorsque le commutateur est en position de fermeture.