Brevet FR2224970A1 — publié le 19741031

La présente invention a pour objet un bac à éléments modulaires destiné à la réalisation rapide de maquettes de circuits électriques ou électroni- ques. Parmi les dispositifs connus de ce genre,qul n'utilisent pas directe ment la soudure comme moyen de montage demaquette,certains comportent des plaquettes à connexions préétablies,par exemple du genre circuit imprimé: l'utilisateur a alors la posssibilitê soit de changer seulement des éléments discrets du circuit,soit de faire un choix entre un nombre restreint de circuits préétablis.l'autres utilisent des plaquettes portant à i.tervalles réguliers des dispositifs de fixation d'éléments mécaniques ou électriques, par exemple es trous régulièrement espacés,destinés à recevoir des tétons solidaires d'éléments mécaniques de forme appropriée pour maintien par serrage ou pinçage des éléments électriques ou électroniques:le principal inconvénient de tels dispositifs semble ètre la mauvaise fiabilité des éléments de contact qui peuvent devenir défectueux après quelques manipulations.De plus,les éléments électriques non isolés présentent des dangers de court-circuit.L'autres,enfin,comportent des boitiers clos contenant un ou plusieurs éléments électriques ou électroniques,les liaisons entre boitiers se faisant par enfichage ou almant::leur principal inconvénient semble ètre la difficulté,sinon l'impossibilité,de changer les éléments à l'intérieur des boîtiers qui doivent pratiquement ètre jetés lorsqu'ils sont reconnus défectueux.ie plus,l'utilisateur peut difficilement concevoir et réaliser ainsi des dispositifs utilisant des éléments nouveaux lorsque ceux-ci n'ont pas été déjà inclus dans les boitiers réalisés par le constructeur. Au contraire,le dispositif suivant l'invention permet la réalisation rapide de maquettes à partir d'éléments modulaires non clos,avec de bonnes connexions et des possibilités pratiquement illimitées de modifications.Be plus,la stabilité mécanique et l'isolation électrique sont obtenues seulement lorsque la maquette est prote à fonctio.ner. Le bac à éléments modulaires pour la réalisation rapide de maquettes de circuits électriques ou électroniques,objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il est bâti en forme de parallélépipède rectangle dont la face supérieure est rendue entièrement close lorsqu'un nombre donné de modules ont été disposés jointifs à l'intérieur dudit parallélépipède,chaque module co;;r#portant en premier lieu une plaquette soutenue par des pieds solidaires de ladite plaquette et de hauteur constante d'un module à l'autre,en deu xième lieu#des bornes femelles accessibles à partir de la surface supérieure de ladite plaquette, en troisième lieu évertuellement un dispositif électrique ou électro.ique rendu mécaniquement solidaire de ladite plaquette et électriquement solidaire de certaines des dites bornes femelles,les liai sons électriques entre les dispositifs électriques ou électroniques solidaires des modules disposés dans le bac étant réalisées au gré de l'utilisateur au moyen de connexions volantes mâles enfoncées dans certaines des dites bornes femelles solidaires des dites plaquettes. Les objets,caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre,à titre d'exemple,en référence aux dessins schématiques arnexés,sur lesquels: -la figure I est une vue en pewspective cavalière d'un bac à éléments modulaires disposés et connectés de façon à réaliser un montage de tran sistor dit à émetteur commun avec polarisation par pont de base et dé couplage d'émetteur, -la figure 2 est une vue de dessus partielle de certains éléments modu laires caractéristiques utilisés dans le montage représenté fig.I, -la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne Il de la figure 2. Selon l'exemple de montage représenté fig.I,un bac à éléments modulaires selon l'invention comprend un bac I3 avec un fond I4 et quatre cotés 15,16,17 et I8.Dans ce bac peuvent ètre disposés jointifs des modules tels que IOÂ,IOB,IOC.Chacun de ces modules comporte une plaquette telle que 22 reposant sur des pieds tels que 19.#ans la forme de réalisation représentée chacun de ces pieds est constitué d'une borne électrique femelle telle que 24,rendue accessible à partir de la partie supérieure de la plaquette 22 gràce à un trou tel que 23 ménagé dans cette plaquette.A chaque module est, en principe,associé à demeure un dispositif électrique permettant de lui attribuer un rôle électrique doiiné::par exemple,les modules tels que IOA comportent un condensateur,ceux tels que IOB une résistance fixe de valeur déterminée et ceux tels que IOC une résistance variable.Chacun de ces dispositifs électriques est rendu électriquement solidaire de certaines bornes telles que 23 et les connexions électriques entre modules disposés voisins peuvent alors ètre réaliséesau moyen de cavaliers tels que 2I,disposés au gré de l'utilisateur. La constitution des différents modules et leur mode d'interconnexion seront maintenant explicités en détail,en référence aux fig.2 et 3.Ainsi qu'il a déjà été indiqué,chaque module comporte une plaquette 22 percée d'un certain nombre de trous filetés tels que 23.Dans la forme de réalisation représentée toutes les plaquettes sont de forme carrée et chacun de leur coté est égal à une longueur donnée l.Dans les modules tels que IOA ou IOB,les trous ménagés sur la plaquette sont au nombre de six et disposés régulièrement au voisinage de deux extrémités opposées de la plaquette. Dans les modules tels que IIA,ces trous sont au nombre de quatre,disposés au voisinage de chaque rebord de la plaquette et au milieu de chacun de ces rebords.Ians les modules tels que I2A,ces trous filetés sont au nombre de huit et disposés à intervalles réguliers au voisinage de chacun des quatre rebords de la plaquette. Dans chaque trou fileté est vissée une borne électrique telle que 24 de façon que son extrémité supérieure 25 affleure au niveau de la partie supérieure de la plaquette et que son extrémité inférieure 26 reposant sur la surface supérieure du fond I4 du bac I3 maintienne,en conjonction avec les autres bornes identiques vissées de la même façon dans les autres trous filetés ménagés dans la plaquette,cette même plaquette à une distance don née du fond I4 du bac 13. Une rondelle telle que 27 est enfilée dans le corps de chaque borne telle que 24 et est maintenue contre la surface inférieure de la plaquette 22 au moyen d'un contre-écrou tel que 28.Cette rondelle comporte une patte telle que 29 pour soudure de l'extrémité d'un élément électrique tel que 30,une résistance dans l'exemple représenté. Le corps de chaque borne telle que 24 comporté un creux tel que 31 pour engagement à force d'une fiche telle que 32A,par exemple du genre banane, assujettie à llextrémité d'un cavalier tel qse 2I.Le corps de ce cavalier est constitué d'un fil conducteur rigide tel que 33 enrobé d'une substance isolante formant une gaine telle que 34 et permettant une manipulation sans danger.L'autre extrémité du fil tel que 33 est de même prolongée par une fiche banane telle que 32B qui peut ètre enfoncée,également à force, dans le creux d'une autre borne solidaire d'un autre module,par exemple un module tel que IIA dans l'exemple représenté.Il convient de noter que la distance entre l'axe de chaque trou fileté tel que 23 et le rebord le plus proche de la plaquette dans laquelle il est ménagé est tel que lorsque ; deux modules sont disposés jointifs,la distance entre les axes des trous les plus proches de chacun des modules considérés est égale à l'écartement des axes des fiches telles que 32A et 32B,mainte > .u constant par le fil rigide tel que 33;cette propriété confère une bonne rigidité mecanique à la maquette obtenue lorsque tous les cavaliers tels que 21 ont été~disposés conformément au schéma électrique prévu. Certains modules seront maintenant décrits,en référence à la figure 2. Comme indiqué précédemment,un module tel que IOA comporte six trous filetés 23A à'23F,chaoun muni d'une borne électrique femelle.Les pattes 29A et 29C, solidaires des rondelles 27A et 27C sont dirigées en direction du trou 23B, tandis que la rondelle 273,assujettie autour du corps de la borne 24B comporte trois pattes 353,363 et 37B.La longueur des pattes 29A,35B,36B et 29C et les écartements entre les trous filetés 23A,233 et 23C sont tels que ces pattes peuvent ètre assujetties l'une contre l'autre et soudées ensemble, soit respectivement 29A et 353,36# et 29C de façon à établir une continuité électrique entre deux quelconques des bornes respectivement vissées dans les trous filetés 23Aw23B ou 23C.De m#me,les pattes 29C et 35E d'une part, 29F et 36E d'autre part,sont assujetties respectivement par soudure.Entre les pattes 37E et 37B sont soudées les extrémités d'un élément électrique dipole,ainsi assujetti à demeurer en dessous de la plaquette 22,par exemple un condensateur dans le cas de l'élément IOA représenté.L'élément modulaire IOB est semblable à l'élément modulaire IOA,à la seule différence près qu'entre les pattes 37K et 37H des rondelles 27K et 27H sont soudées les extrémités d'une résistance fixe 30 également assujettie à demeurer en dessous de la surface de la plaquette 22 correspondante. Il est facile de voir que la disposition adoptée pour les trous filetés te asque 23 permet de connecter les éléments électriques dipoles solidaires des modules du type IO,soit en parallèle par exemple au moyen de deux cavaliers 2IB et 21C respectivement enfoncés dans les trous 23G,23C et 23F, 23J par exemple,ainsi que représenté sur la fig.2,soit en série au moyen de cavaliers enfoncés par exemple dans les trous 23H et 23E après que les éléments IOA et IOB aient été préalablement disposés de façon que ces trous 23H et 23E se trouvent au voisinage l'un de l'autre. Les modules tels que IIA ne comportent que quatre trous filetés,cha- cun muni d'une borne,d'une rondelle et d'un bras montés ainsi qu'il a été indiqué précédemment.lans le module de type lIA représenté sur la figure 2, trois de ces bras sont reliés par soudursau trois fils d'un support 38 colLnecteur de transistor 39,assujetti sur la plaque du module correspondant,le détail du montage de ce supp6rt,non caractéristique de l'invention, n'étant pas précisé ioi.Ians l'exemple représenté sur les figures,le connecteur est monté de façon que le transistor 39 soit directement accessible et interchangeable sans aucune modification de la maquette utilisée.lans le module IIB représenté fig.I,les quatre trous filetés sont simplement réunis par des fils conducteurs de façon à réaliser seulement un dispositif de croisement électrique. Les modules tels que I2A comportent huit trous filetés,toujours garnis de leurs bornes et disposés au voisinage des bords de la plaquette du module.lans l'exemple représenté aucun élément électrique n'est monté sur un tel module qui est donc un module de réserve et joue seulement un rôle mécanique pour maintenir jointifs et fixes tous les modules disposés dans le bac I3 ainsi que le montre 1 figure I. Cette même figure montre également que la maquette réalisée comporte des modules avec des plaquettes identiques rangées dans un bac,lui-m8me carré et de dimensions telles qu'il peut recevoir neuf modules,8 savoir dans le cas présent: -deux modules de type IOA comportant chacun un condensateur, -deux modules de type IOB comportant chacun une résistance fixe, -deux modules de type lac comportant chacun une résistance variable,dont le dispositif de fixation,non caractéristique de l'invention,n'a pas été décrit, -un module de type IIA comportant un transistor, -un module de type IIB comportant un croisement, -un module de type 12A qui n'a aucun rôle électrique dans le montage. Dix cavaliers tels que 21 ont été disposés de façon à réaliser les connex ions électriques entre les modules. La maquette réalisée est mécaniquement stable:elle peut ètre déplacée et manipulée sans risques;elle peut ètre incluse dans un montage plus complexe sans aodifications:par exemple,elle pourrait ètre placée côte à côte avec un autre bac dans lequel auraient été disposés d'autres éléments modulaires connectés de façon à réaliser une autre fonction électronique,les contacts électriques entre les deux maquettes se faisant par exemple au moyen de cavaliers tels que 21 et dont chacune des branches serait enfoncée dans deux prises femelles disposées sur des modules appartenant à des bacs différents. Toutefois,et dans l'exemple représenté,l'écartement entre les fiches des cavaliers employés devrait ètre légèrement plus important de façon à compenser l'épaisseur de l'un des rebords 17,18,19 ou 2C Ce plus,tous les éléments électriques sont isolés,si l'utilisateur le désire::le parallélépipède obtenu est clos;cinq cotés sont matérialisés par le fond et les rebords du bâcle sixième étant matérialisé par l'ensemble des plaquettes de tous les modules inclus dans le bac.Par contre,tout élément modulaire de la maquette peut ètre facilement enlevé et remplacé par un autre.Cette modificatior est pratiquement immédiate si l'utilisateur dispose,comme il est souhaitable,d'autres éléments modulaires prets.Elle est,en trus cas,facile et rapide puisque tout élément électrique solidaire d'un module sorti du bac est immédiatement accessible;;par exemple,si un bloc IOB est reconnu défectueux,il est facile soit de le retirer et de le replacer après avoir soudé. ure autre résistance à la place de l'élément défaillant,soit de le retirer et oe I permuter par exemple avec le bloc 12A après avoir assujetti sur celui-ci une résistance en bon état. Bien entendutla présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée,mais englobe toute variante d'exécution, notamment en ce qui concerne la forme et la présentation des éléments électriques erployés,leur mode d- fixation sur les plaquettes et la nature des matériaux utilisés. En particuller,et par exemple dans le cas du module comprenant un transistor du type IIA selon l'exemple représerté,le support du transistor pourrait être monté de façon que le transistor en é-tat de fonctionnement se trouve en dessous de la plaquette et non plus en dessus,et soit ainsi protégé contre toute action extérieure en condition normale de fonctionnement. En ce qui concerne formes et dimensions,il est possible d'utiliser des bacs pouvant contenir des modules à plaquettes carrées identiques en nombre différent de neuff,par exemple six,quatre ou douze.I)e meme,il est pos sible,toujours sans sortir du cadre de la présente invention,d'utiliser simultanément,dans un meme bac ou dans des bacs différents,des modules comportant des plaquettes de formes et de dimensions différentes,à condi tion toutefois que leurs cotés restent des multiples entiers de la longueur 1 unitaire utilisée pour les cotés des plaquettes carrées les plus petites. Il est également possible d'utiliser des modules dont les plaquettes comportent un épaulement sur tout leur pourtour:dans ce cas les rebords 15,16,17,18(figure I) du bac peuvent ètre prévus moins hauts,relativement, de façon à être masqués par les épaulements des plaquettes touchant à ces rebords.Dans ce cas,les distances entre deux trous voisins appartenant à des plaquettes rangées ou non dans un méme bac sont constantes et un seul type de cavalier tel que 21 est nécessaire. En ce qui concerne les matériaux utilisés,les plaquettes décrites dans la forme de réalisation préférée sont en matériau isolant transparent,du genre plexiglass:tous les éléments utilisés et toutes les connexions réali sées sont ainsi entièrement visibles.Il serait également possible de réali ser ces plaquettes en matériau isolant non transparent et de représenter dessus par dessin,gravure ou tout autre moyen approprié le symbole électrique de l'élément utilisé,ainsi que les connexions correspondantes.Le bac est également réalisé en matériau isolant transparent.Toutef#is,il convient de noter que si l'on désire obtenir une maquette pratiquement isolée des effets électriques extérieurs,il est possib#e,sans sortir du cadre de la protection revendiquée,de réaliser le bac et les plaquettes en matériau électriquement conducteur:les bornes engagées dans les trous percés sur les plaquettes seraient du genre isolantes,suivant une technique bien connue, et leurs pieds muids par exemple d'un embout isolant ou recouverts d'un enduit isolant. REVENDICATIONS 1/ Bac à éléments modulaires pour la réalisation rapide de maquettes de circuits électriques ou électroniques, caractérisé en ce qu'il est bâti en forme de parallélépipède rectangle dont la face supérieure est rendue entièrement close lorsqu'un nombre donné de modules ont été disposés jointifs à l'intérieur dudit parallélépipède, chaque module comportant en premier lieu une plaquette soutenue par des pieds solidaires de ladite plaquette et de hauteur constante d'un module à l'autre, en deuxième lieu des bornes femelles accessibles à partir de la surface supérieure de ladite plaquette, en troisiÈme lieu éventuellement un dispositif électrique ou électronique rendu mécaniquement solidaire de ladite plaquette et électriquement solidaire de certaines des dites bornes femelles, les liaisons électriques entre les dispositifs électriques ou électroniques solidaires des modules disposés dans le bac étant réalisées au gré de l'utilisateur au moyen de connexions mules volantes enfoncées dans certaines desdites bornes femelles solidaires desdites plaquettes. 2/ Bac à éléments modulaires suivant la revendication 1, caractérisé en ce que au moins certaines plaquettes partie de module, dites plaquettes de base, sont de forme carrée et en ce que la longueur et la largeur intérieures du bac, ainsi que toutes les dimensions latérales des autres plaquettes partie de module éventuellement utilisées sont égales à un multiple entier de la longueur du côté de chaque plaquette de base. 3/ Bac à éléments modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les bornes femelles partie de module forment également pied support de plaquette. 4/ Bac à éléments modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3g caractérisé en ce que au moins certains des axes des trous d'accès aux prises femelles partie de module sont à une distance constante d'au moins un des rebords de-plaquette partie de module et en ce que certaines connexions volantes peuvent être réalisées au moyen de deux prises mâles montées en forme de cavalier rigide maintenant les axes des dites prises écartées au double de ladite distance constante. 5/ Bac à éléments modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que au moins certaines plaquettes partie de module sont réalisées en matériau transparent. 6/ Bac à élements modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que au moins certaines plaquettes partie de module sont réalisées en matériau opaque sur lequel est représenté le symbole électrique du de dispositif solidaire du module considéré, ainsi que le mode#connexion réalisé. 7/ Ba & à éléments modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à X caractérisé en ce que au moins certaines plaquettes partie de module sont réalisées en matériau isolant. 8/ Bac à éléments modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que au moins certaines plaquettes partie de module sont réalisées en matériau conducteur et en ce que au moins certaines bornes femelles partie de module sont montées isolées de la plaquette du module considéré. 9/ Bac à éléments modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que au moins certaines parties du fond du bac sont réalisées en matériau conducteur et en ce que au moins certaines bornes support de plaquette comportent des embouts isolants ou sont recouvertes d'enduit isolant. 10/ Bac à élements modulaires suivant l'une quelconque des revendications1 à 8, caractérisé en ce que au moins le fond du bac est réalisé en matériau isolant. 11/ Bac à éléments modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la profondeur intérieure du bac est au moins égale à la hauteur commune de chaque module, pieds et plaquette compris. 12/ Bac à éléments modulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque plaquette partie de module comporte un épaulement sur tout son pourtour.