DE3617734A1 - Vorrichtung zum schutz von elektrischen geraeten und der bedienungsperson bei hoher elektrostatischer aufladung der bedienungsperson - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz einer Bedienungsperson bei Berührung von einem in einem iso­ lierten Gehäuse angeordneten elektrischen Gerät sowie der im Inneren des elektrischen Gerätes vorhandenen elektro­ nischen Einrichtung bei hoher elektrostatischer Aufladung der Bedienungsperson, insbesondere bei Geräten der Kommu­ nikationstechnik.

In Verbindung mit modernen stark isolierenden Materialien wird man immer häufiger mit elektrostatischer Entladung (ESD-electrostatic discharging) konfrontiert. Diese mehr oder weniger schmerzhafte Erfahrung ist allgemein be­ kannt. Die elektrostatische Aufladung rührt zumeist von der modernen Ausstattung von Räumen, z. B. Teppichböden aus Kunststoff, her. Aufgeladene Personen werden mit ei­ nem mehr oder weniger heftigen Stromschlag belastet, wenn sie geerdete oder leitende Gegenstände berühren bzw. wenn sie Gegenstände berühren, deren Durchschlagsfestigkeit geringer als die Aufladespannung ist. Außerdem entsteht bei der Entladung der Personen mit einem hohen Strom ein starkes elektromagnetisches Feld, was in elektrischen Ge­ räten Spannungen induzieren kann, die ihrerseits zu Stö­ rungen in der Funktionsweise der Geräte führen können.

Um diesem Übel abzuhelfen, hat man zunächst gefordert, die Durchschlagsfestigkeit zu erhöhen. Dies ist erreich­ bar z. B. durch Vergrößerung der Abstände oder der Zwi­ schenlage von Isolatoren. Ein derartiges Vorgehen stößt jedoch rasch an Grenzen, da bei hohen Spannungen Neukon­ struktionen erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl die Bedienungsperson vor schmerzhaften Entladungsströmen zu schützen als auch die elektronischen Einrichtungen von elektrischen Geräten vor hohen Strömen und damit verbundenen starken elektro­ magnetischen Feldern zu schützen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Bereich der Bedienungseinrichtung des Gerätes und/ oder im Gefahrenbereich der hinter der Gehäusewand be­ findlichen Bauteile (Lautsprecher) einen merklichen ohm­ schen Widerstand (Megohmbereich) aufweisende Kontaktbah­ nen angeordnet sind, die im Gerät an einen Massepunkt oder einen auf einem niedrigen Potential befindlichen Punkt enden.

Durch die Ausstattung der Geräte mit einem einen merkli­ chen Widerstand aufweisende Kontaktbahnen wird die Bedie­ nungsperson gewissermaßen sanft entladen. Die Kontaktbahn kann ersatzschaltmäßig durch eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Widerständen dargestellt werden, wobei je­ weils zwischen den Widerständen kapazitive Widerstände angeordnet sind, die an Masse geführt sind. Berührt nun eine elektrostatische aufgeladene Person die Kontaktbahn, so wird der entstehende Strom begrenzt durch die Wider­ stände und die Kapazitäten. Wenn man anstelle der Kon­ taktbahnen mit einem merklichen Widerstand eine Kontakt­ bahn mit einem Widerstand vorsehen würde, der nahezu Null ist, so wäre ersatzschaltmäßig nur eine Kapazität vorhan­ den. Im Falle eines Entladestroms wäre der kapazitive Wi­ derstand des Kondensators gleich Null, wodurch keine Strombegrenzung erzielbar wäre. Aufgrund des hohen Stro­ mes, der selten nicht weniger als 10 A beträgt, wäre das elektrische Gerät durch die durch den hohen Strom hervor­ gerufene magnetische Feldstärke gefährdet, wodurch die Betriebssicherheit erheblich eingeschränkt wäre.

Es ist nun nach der Erfindung möglich, daß die Kontakt­ bahn durch eine am Außenbereich des Gerätes angeordnete Widerstandsbahn gebildet ist, die von der Bedienungsper­ son berührt wird.

Diese Widerstandsbahn kann gleichzeitig ein Schriftzei­ chen oder einen Zierstreifen darstellen, so daß diese nicht störend wirkt.

Auf dem Gebiet der Fernsprechtechnik ist besonders der Handapparatkörper gefährdet. Es ist daher zweckmäßig, daß die Widerstandsbahn zwischen den Gehäuseteilen eines Handapparates für Fernsprechgeräte angeordnet ist.

Auch diese Widerstandsbahn wirkt gewissermaßen als Dekor­ streifen und wird zwangsläufig durch die Bedienungsperson berührt, wodurch eine sanfte Entladung der Bedienungsper­ son eingeleitet wird.

Zweckmäßigerweise kann die Widerstandsbahn im Randbereich der zwischen den Gehäuseteilen gebildeten Schattenfuge an einem Gehäuseteil (z. B. Gehäuseoberteil) angeordnet sein und über eine Druckkontaktverbindung an eine in Nähe der Masse aufweisenden Punkt des anderen Gehäuseteils (z. B. Gehäuseunterteil) geführt sein. Damit ist eine Berührung mit einer Widerstandsbahn nur an einem der Gehäuseteile erforderlich, wodurch die Herstellungskosten gesenkt wer­ den können.

Zur Erzielung eines gleichmäßig hohen Widerstandes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Widerstandsbahn aus Graphit besteht.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Widerstandsbahn aus einer zwischen den Gehäuseteilen eingelegten Folie be­ steht. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß gefährdete Geräte leicht nachrüstbar sind.

Zum Schutz von Tasten, Displays oder Lautsprecher hat es sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, daß die Kontaktbahnen auf einer Folie aufgebracht sind, die zwi­ schen der Innenseite der Geräteoberfläche und den auf ei­ nem Träger angeordneten durch die Geräteoberfläche her­ ausragenden Bedienungselementen oder hinter der Geräte­ wand angeordneten elektrisch leitenden Bauteilen (Laut­ sprecher) angeordnet sind.

Damit sind praktisch keinerlei Änderungen an der Normal­ ausstattung des elektrischen Gerätes erforderlich. Je nach Bedarf kann das Gerät mit der Folie nachgerüstet werden, um optimalen Schutz zu erreichen. Die Kontaktbah­ nen werden durch die Bedienungsperson jedoch nicht direkt berührt. Bei einem bestimmten Abstand und einer bestimm­ ten Spannung setzt jedoch eine Koronaentladung ein, so daß auch bei dieser Variante die Bedienungsperson sanft entladen wird.

Eine Verbesserung der Wirkungsweise der Folie wird da­ durch erzielt, wenn die Kontaktbahnen im Bereich der Be­ dienungselemente und/oder des Lautsprechers mit aus der Folie freigestanzten Spitzen versehen sind, die beim Zu­ sammenbau des Gerätes an den Bedienungselementen und/oder des Lautsprechers, Displays usw. zur Anlage kommen und an den Außenflächen der Bedienungsebene enden.

Damit erfolgt zwangsläufig eine Berührung, z. B. bei Be­ tätigung einer Taste, wodurch ebenfalls eine sanfte Ent­ ladung erfolgt.

Bei Einzeltasten kann jedoch eine Folie zu aufwendig sein. In diesem Fall kann die Gehäusewandung unmittelbar mit einer Widerstandsbahn versehen werden, die an Masse geführt ist.

Im folgenden sei die Erfindung anhand mehrerer Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Fernsprechstation in Seitenansicht,

Fig. 2 ein Gehäuseoberteil eines Handapparatekörpers mit Blick auf die Innenseite,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Gehäuseoberteils nach Fig. 2, teilweise geschnitten,

Fig. 4 ein Gehäuseunterteil eines Handapparatekörpers in Seitenansicht, teilweise geschnitten,

Fig. 5 das Gehäuseunterteil nach Fig. 4 mit Blick auf die Innenseite,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Handapparatekörpers im Schnitt,

Fig. 7 eine Seitenansicht auf den Handapparatekörper nach Fig. 6 in Draufsicht, teilweise geschnitten,

Fig. 8 eine Ansicht auf den Wandler,

Fig. 9 eine Schnittdarstellung eines Fernsprechgerätes,

Fig. 10 und 11 eine Schnittdarstellung durch eine Gehäu­ sewandung mit Maßnahmen zur sanften Entladung,

Fig. 12 eine Schnittansicht auf einen in einem Gehäuse angeordneten Wandler,

Fig. 13 ein Ersatzschaltbild,

Fig. 14 eine Seitenansicht einer Taste,

Fig. 15 eine mit Widerstandsbahnen versehene Folie.

Die in Fig. 1 dargestellte Fernsprechstation weist ein Gerätegehäuse 1 auf, auf dem ein aus einem Gehäuseober­ teil 2 und einem Gehäuseunterteil 3 bestehende Handappa­ ratekörper aufliegt. Die zwischen dem Gehäuseoberteil 2 und dem Gehäuseunterteil 3 gebildete Schattenfuge ist mit einer Widerstandsbahn 4 versehen. Beim Anfassen des Hand­ apparatekörpers durch die menschlichen Hände 5, 6 wird die Widerstandsbahn zwangsläufig berührt, so daß eine sanfte Entladung der Bedienungsperson über die Wider­ standsbahn stattfinden kann.

Nähere Einzelheiten dazu sind in Fig. 2 und 3 erkennbar. Hier ist das Gehäuseoberteil 2 des Handapparatekörpers gesondert dargestellt. Der umlaufende die Schattenfuge bildende Randbereich 7 ist mit einer Widerstandspaste aus Graphit beschichtet und bildet die Kontaktbahn 8. Diese Kontaktbahn ist in das Innere 9 des Gehäuseoberteils ge­ führt. Durch hier nicht dargestellte Maßnahmen ist die Kontaktbahn dann mit einem niedriges Potential aufweisen­ den Punkt des Gehäuseunterteils 3 verbunden.

Eine andere Ausführung ist in Fig. 4 und 5 gezeigt. In dem hier dargestellten Gehäuseunterteil 3 eines Handappa­ ratekörpers sind im Inneren die beiden elektroakustischen Wandler 9, 10 angeordnet. Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 2 und 3 ist hier das Gehäuseunterteil an seinem umlaufenden Rand 10 mit einem hochohmigen Kontaktstreifen 38 versehen, der die Kontaktbahn bildet. Dieser Streifen endet im Inneren des Gehäuseunterteils an der Kontakt­ stelle 11, die dann mit einem hier nicht gezeigten ein niedriges Potential aufweisenden Punkt der elektrischen Schaltung verbunden ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 und 7 er­ kennbar. Im Inneren des Handapparatekörpers sind die bei­ den Wandler 39, 40 erkennbar, die unterschiedlich gehal­ tert sind. Während die durch den Wandler 40 dargestellte Hörkapsel eingeklemmt gehaltert ist, ist das durch den Wandler 39 gebildete Mikrofon elastisch zwischen Schaum­ gummiteilen 41, 12 gelagert. Im Inneren des Handapparate­ körpers ist weiterhin eine Platte 13 aus Metall vorgese­ hen, die neben einer Gewichtserhöhung des Handapparate­ körpers zur Kontaktierung der Ausführung nach Fig. 2 und 3 dient. Hieran liegt nämlich das Ende der Kontaktbahn 8 druckkontaktiert an.

Bemerkenswert sind weiterhin die Schaumstoffteile 41, 12. Wie die Kontaktbahn können auch diese eine gewisse elek­ trische Leitfähigkeit aufweisen, wobei die Teile 41, 12 miteinander in Berührungskontakt an der Stelle 14 stehen. Eine mit einem Widerstand behaftete elektrische Verbin­ dung 15 stellt den Kontakt zur Platte 13 sowie zu einem der Pole 16 des Wandlers 39 (Fig. 8) her.

Wie eingangs bereits erwähnt, sind neben Bauteilen des Handapparatekörpers ebenfalls Bedienungselemente wie Ta­ sten gefährdet. Wird das Fernsprechgerät z. B. als Frei­ sprecher ausgeführt, so ist ein Abheben des Handapparates nicht nötig. Nötig jedoch ist immer die Betätigung einer das Freisprechen einleitende erste Taste. Zur sanften Entladung der Bedienungsperson ist der Bereich dieser Ta­ ste 17 mit einer Kontaktbahn versehen, durch die eine Wi­ derstandsschicht gebildet und an einen Punkt mit einem niedrigen Potential geführt (nicht gezeigt) ist.

Zwei weitere Möglichkeiten zur sanften Entladung sind in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Nach Fig. 10 sind durch kleine Ausnehmungen 18, 19, 20 in den Ausnehmungen enden­ de jeweils eine Kontaktbahn bildende Entladespitzen 21, 22, 23 geführt, die mit einem Punkt mit niedrigem Poten­ tial, z. B. Masse verbunden sind. Der Widerstand R grö­ ßer/gleich 30 Megohm stellt symbolisch den Gesamtwider­ stand der Kontaktbahn her.

Nach Fig. 11 sind die Entladespitzen 21, 22, 23 durch ein in einem Gehäuse 25 angeordnetes Entladekissen 24 er­ setzt, das über weitere Mittel mit Masse verbunden ist.

Problematischer ist die Erreichung einer sanften Entla­ dung bei den Wandlern, da die Schalldurchlaßöffnungen frei bleiben sollen. Zur Verhinderung oder Verringerung der Gefahr eines Uberschlags kann der Bereich zwischen Gerätegehäuse 26 und Gehäuse 27 der Wandlerkapsel mit ei­ ner Widerstandsbahn 28 versehen werden, die an Masse ge­ führt ist.

Das in Fig. 13 gezeigte Ersatzschaltbild bei einem gemäß der Erfindung ausgestatteten Handapparatekörper soll die sogenannte sanfte Entladung verdeutlichen. Die Wider­ standsbahn kann ersatzweise durch eine Serie von Wider­ ständen R dargestellt werden, zwischen welchen Kapazitä­ ten C mit Masse verbunden sind. Bei einer sanften Entla­ dung fließen die Ströme sowohl über die Widerstände als auch über die Kapazitäten zur Masse, wodurch ein hoher Spitzenstrom vermieden wird. Wird nun über den Finger 42 ein auf hohem Potential befindlicher Mensch, der durch den Widerstand RM = 150 Ω und die Kapazität CM = 150 pF ersatzweise dargestellt ist, der Randbereich des Handap­ paratekörpers berührt, findet wegen der Vielzahl von Wi­ derständen und Kapazitäten eine sanfte Entladung statt. In dem Ersatzschaltbild ist nebenbei erkennbar, daß die Masseleitung 29 an das Mikrofon 30 und an einen Masse­ punkt 31 des Gerätegehäuses geführt ist.

Zum Schutz von Tasten, Leuchtdioden oder Diplays gegen Überschlag und zur Ermöglichung einer sanften Entladung kann die Ausführung nach Fig. 14 herangezogen werden. Da­ nach ist die Gehäuseaußenseite 32 mit einer Widerstands­ bahn 33 versehen, die an Masse geführt ist.

Eine weitere Möglichkeit zum Schutz derartiger Bauteile ist in Fig. 15 dargestellt. Die Figur zeigt auf einer Fo­ lie 34 durch Siebdruck aufgebrachte Widerstandsbahnen 35, an denen sich freigestanzte Spitzen 36 anschließen. Diese Spitzen 36 befinden sich beispielsweise im Bereich eines Tastwahlblockes, dessen spätere Lage durch den freien Be­ reich 37 dargestellt ist. Wird nun eine derartige Folie zwischen dem Gehäuseteil eines Fernsprechers und des Ge­ häuses eines Tastwahlblockes eingelegt, so liegen die freigestanzten Spitzen eng an dem Gehäuse des Tastwahl­ blockes an und können bei richtiger Ausbildung bis zur Außenkante des Fernsprechergehäuses geführt werden, so daß bei Berührung mit der Bedienungsperson eine sanfte Entladung eingeleitet wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Schutz einer Bedienungsperson bei Be­ rührung von einem in einem isolierten Gehäuse angeordne­ ten elektrischen Gerät sowie der im Inneren des elektri­ schen Gerätes vorhandenen elektronischen Einrichtung bei hoher elektrostatischer Aufladung der Bedienungsperson, insbesondere bei Geräten der Kommunikationstechnik, da­ durch gekennzeichnet, daß im Be­ reich der Bedienungseinrichtung des Gerätes und/oder im Gefahrenbereich der hinter der Gehäusewand befindlichen Bauteile (Lautsprecher) einen merklichen ohmschen Wider­ stand (Megohmbereich) aufweisende Kontaktbahnen (4, 8, 28, 33, 34, 35) angeordnet sind, die im Gerät an einen Massepunkt (11) oder einen auf einem niedrigen Potential befindlichen Punkt enden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktbahn durch ei­ ne am Außenbereich des Gerätes angeordnete Widerstands­ bahn (8) gebildet ist, die von der Bedienungsperson be­ rührt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Widerstandsbahn (8) zwischen den Gehäuseteilen (2, 3) eines Handapparates für Fernsprechgeräte angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Widerstandsbahn im Bereich der zwischen den Gehäuseteilen gebildeten Schat­ tenfuge an einem Gehäuseteil (z. B. Gehäuseoberteil) an­ geordnet und über eine Druckkontaktverbindung an eine in Nähe der Masse aufweisenden Punkt des anderen Gehäuse­ teils (z. B. Gehäuseunterteil) geführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Widerstandsbahn aus Graphit besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Widerstandsbahn aus einer zwischen den Gehäuseteilen eingelegten Folie be­ steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktbahnen auf ei­ ner Folie (34) aufgebracht sind, die zwischen der Innen­ seite der Geräteoberfläche und den auf einem Träger ange­ ordneten durch die Geräteoberfläche herausragenden Bedie­ nungselementen oder hinter der Gehäusewand angeordneten elektrisch leitenden Bauteile (Lautsprecher) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktbahnen im Be­ reich der Bedienungselemente und/oder des Lautsprechers mit aus der Folie freigestanzten Spitzen versehen sind, die beim Zusammenbau des Gerätes an den Bedienungselemen­ ten und/oder des Lautsprechers, Displays zur Anlage kom­ men und an den Außenflächen der Bedienungsebene enden.