电开关及方法与流程

本申请要求了2011年2月25日提交的序列号为13/035,769的美国专利申请的权益，在此以引用的方式加入其全部公开。

背景技术：

电测量仪器，例如数字万用表（DMMs），可以通常配置成测量多种电参数，例如电压、电流以及电阻。许多DMMs能够在各组输入之间切换，每组输入或通道支持DMM的大部分测量功能。因此，电测量仪器典型地包括用于在各种通道之间选择的电开关。

在某些电测量仪器中，可以将外部开关安装在用于在通道之间选择的印刷电路板（PCB）上。在其他仪器中，可以将电测量仪器的PCB配置成形成开关。通常，这种PCB开关包括多个PCB表面上的触点，以及一个或多个导电弹簧，该导电弹簧配置成当受到挤压时，与相应多个触点的中的一个进行电接触。为了将电测量仪器设置于第一状态，将至少一个导电弹簧压靠着形成于PCB上的第一触点。为了将电测量仪器设置于第二状态，将导电弹簧移动至第二位置，例如，其挤压导电弹簧与第二触点相接触。当导电弹簧横跨PCB从第一触点移动至第二触点时，导电弹簧的自由端沿第一与第二触点的表面以及PCB刮擦。因此，在这种开关中，由于摩擦力施加于导电弹簧，从一个状态切换至另一状态可以使得其中的导电弹簧磨损。对导电弹簧的端部造成的磨损还可以潜在地损坏触点与PCB。

技术实现要素：

提供该概要，以引入简化形式的概念的选择，该简化形式的概念在以下详细说明部分将进一步描述。该概要并不旨在指明权利要求的主题的关键特征，也不旨在用于辅助确定权利要求的主题的范围。

根据本发明的方面，提供一种开关组件。开关组件可以包括基底、滑板、至少一个导电部件，以及绝缘体。基底可以具有至少一个第一导电触点。滑板可以被固定至基底，并且具有成型轮廓表面。至少一个导电部件可以配置成当至少一个导电部件处于第一位置时，与至少一个第一导电触点电连接。绝缘体可以配置成保持至少一个导电部件。绝缘体可沿滑板的成型表面移动，并且可以配置成将至少一个导电部件从第一位置移动至第二位置。当第一导电触点处于第二位置时，导电部件离开第一导电触点一定距离。

根据本发明的方面，提供一种包括印刷电路板、第一导电触点、以及绝缘体的开关组件。印刷电路板可以包括至少一个槽。该至少一个槽可以具有第一端与第二端。第一导电触点可以设置于至少一个槽的第一端处。绝缘体可以包括至少一个导电部件，该导电部件被配置成定位于至少一个槽内，并且可在至少一个槽内移动，以选择性地接触第一导电触点。

根据本发明的方面，提供一种将电设备从第一状态切换至第二状态的方法。该方法可以包括将至少一个导电弹簧压缩在第一相应导电触点上，以将电设备设置于第一状态。导电弹簧可以由绝缘体保持。该方法可以进一步包括沿成型表面滑动绝缘体的一部分，以将至少一个导电弹簧从第一相应导电触点移动至第二相应导电触点。沿成型表面滑动绝缘体的一部分可以减小该至少一个导电弹簧被压缩的量。该方法可以进一步包括将至少一个导电弹簧压缩在第二相应导电触点上，以将电设备设置于第二状态。

根据本发明的方面，将电设备从第一状态切换至第二状态的方法可以包括将电设备的导电元件移动至第一位置。导电元件可以定位于形成于印刷电路板中的槽中。当导电元件处于第一位置时，导电元件电耦合至形成于槽的第一端处的第一导电触点，将电设备设置于第一状态。该方法可以进一步包括将导电元件从第一位置远离第一导体触点移动至第二位置，将电设备设置于第二状态。

附图说明

当结合附图时，参照以下详细描述，本发明的前述方面以及一些伴随的优势将变得更加容易理解，其中：

图1为根据本发明方面的开关组件的顶部等距视图；

图2为图1的开关组件的底部等距视图；

图3A为根据本发明的方面示出处于第一位置的图2的开关组件横截面图；

图3B为根据本发明的方面示出处于中间位置的图3A的开关组件的横截面图；

图3C为根据本发明的方面示出处于第二位置的图3A的开关组件的横截面图；

图4为根据本发明的方面的另一开关组件的横截面图。

具体实施方式

虽然以下示例与描述了示意性实施例，应该知道的是，在不偏离本发明的精神与范围的情况下，在其中可以做出各种变化。在这方面，以下结合附图所阐述的详细描述仅旨在作为公开的主题的各种实施例的描述，并不旨在仅表示这些实施例，其中，附图中，相同的数字表示相同的元件。在该发明所描述的每一个实施例仅作为例子或示例提供，并不构成比其他实施例更优选或者更有优势。此处提供的示例性例子并不旨在穷举本发明或将本发明限制为所公开的准确形式。因此，在不偏离本发明的精神与范围的情况下，在其中可以做出各种变化。相似地，为了实现相同或实质上相似的结果，此处描述的任何步骤可以与其他步骤相互交换，或可以是步骤的组合。

以下的论述提供了一个或多个开关组件的示例以及使用其的方法。总得描述的，本发明的一个或多个实施例涉及开关组件以及用于将开关组件从一个状态切换至另一个状态的方法，例如从闭合状态切换至打开状态，反之亦然。在某些实施例中，开关组件可以配置成通过将导电部件（例如弹簧、杆、元件等）从位于例如印刷电路板（PCB）的基底上的第一导电触点移动至位于基底上的第二导电触点而从一个状态切换至另一状态。如以下更详细地描述的，本发明的实施例可以配置成降低当将导电部件从第一导电触点移动至第二导电触点（即，切换）时开关组件的导电部件上的磨损，该开关组件的导电部件包括导电部件与导电触点以及该开关的关联部件。例如，在一个实施例中，导电部件（例如弹簧、元件、棒、杆等）在PCB中的槽内移动时，由此消除了导电部件与PCB表面之间的接触。在另一实施例中，当导电部件横跨PCB表面从第一导电触点移动至第二导电触点时，减少了作用于导电部件和/或PCB的摩擦力和/或其他力。

尽管可以根据电测量仪器示出并且描述开关组件，但应该知道的是，此处描述的方法和组件可以用于任何需要使用电开关的电设备或类似物。而且，尽管此处示例的例子涉及双掷开关，但应该知道的是，开关组件可以应用于任何数量掷，包括单掷开关。在单掷开关的例子中，当导电弹簧与单个导电触点相接触允许电流流过时，开关组件可以处于闭合状态，或者当导电弹簧与单个导电触点分开阻止电流流过时，开关组件可以处于打开状态。应该进一步知道的是，此处描述的电开关应用于任何数量的电极。

现转至图1和2，示出了根据本发明方面的开关组件100的顶部与底部等距视图。开关组件100包括例如PCB 102的基底、滑板104、以及例如开关体106的绝缘体，其（例如，经由保持臂108）可移动地保持在PCB 102上。如以下将更详细说明的，开关体106定位于PCB 102上，并且配置成相对于PCB 102在第一位置与第二位置之间移动，第一位置将开关组件100设置于第一状态，第二位置将开关组件100设置于第二状态。因此，开关组件100可以被配置成在第一电状态与第二电状态之间，例如在第一通道与第二通道之间切换相关联的电设备。

如图2中最佳示出的，PCB 102为具有相反的第一表面112与第二表面114的略平坦的元件。如图3A-3C最佳示例的，PCB 102包括多个固定于或形成于PCB 102的第一表面112上的导电触点118。导电触点118可以由任何配置成允许电子流过的材料或者多种材料构成。在一个实施例中，例如，导电触点118由铜构成，并且镀上贵金属，例如金。导电触点118可以适当地彼此间隔开，以便将每个导电触点118与其他导电触点118电隔离。应该知道的是，导电触点118可以经由形成于PCB 102内的迹线与PCB 102上的其他元件（未示出）电连通。

参照图1与2，PCB 102还可以包括一个或多个细长开口120，该细长开口120从PCB 102的第一表面112延伸至第二表面114，由此形成一个或多个槽。如以下将更详细论述的，开口120配置成接收一个或多个保持臂108。应该知道的是，PCB 102可以由任何材料或几种材料构成，并且配置成：1）机械地支撑安装于其上的元件，例如开关体106；以及2）电隔离形成于其上的电触点118。PCB 102可以构成简单电路，开关组件100为该电路的一部分，或者PCB 102可以是用于相关联的电设备（例如数字万用表）的主要的和/或唯一的印刷电路板，其包括开关组件100。因此，PCB 102不仅可以形成开关组件102的一部分，而且还可以提供其上用于其他电气和机械部件的安装点之间的连接。

开关组件100进一步包括具有第一表面122与第二表面124的滑板104，如图2与3A-3C中最佳示出的。在所示出的实施例中，滑板104的第二表面124与PCB 102的第二表面114相交界，并且可以固定至PCB 102的第二表面114。另一方面，滑板104的第一表面122可以包括一个或多个成型轮廓128，其目的将在后面更详细的描述。

如以上简要描述的，开关体106可在例如图3A中示例的位置的第一位置与例如图3C中示例的位置的第二位置之间移动。如图1中最佳示出的，为了影响开关体106的运动，在一个实施例中，开关体106经由移动臂132接合至致动器130。在一个实施例中，致动器130可以安装在PCB 102上。在其他实施例中，致动器130可以与PCB 102分隔开安装。在任一情况下，致动器130可以配置成沿由箭头B指示的方向移动移动臂132，从而使得开关体106也沿由箭头B指示的方向移动。在其他实施例中，可以在第一与第二位置之间手动致动开关体106。而且，第一与第二位置相对于彼此可不必成线性关系。

现转至图3A-3C，示例了开关组件100的横截面视图，每个均示例了处于不同位置处的开关组件。开关体106限定出了略平坦的表面134，其可以与PCB 102的第一表面112相交界，并且可以由绝缘材料或多种绝缘材料制成。当开关体106在图3A中所示的第一位置与图3C中所示的第二位置之间移动，其可以承载一个或多个导电部件，例如压缩弹簧136。每个导电弹簧136包括第一端138与第二端140。进一步，每个导电弹簧136均定位成导电弹簧136的第一端138可以被固定至开关体106，并且导电弹簧136的第二端140从开关体106的表面134向外延伸。导电弹簧136可以由任何材料或多种材料构成，该材料配置成允许电子流过，并且提供弹性，以便像弹簧一样工作。在一个实施例中，导电弹簧136为具有或不具有贵金属镀敷的铜。

导电弹簧136中的每个均以这样的方式定位于开关体106中，即，当开关体106移动至第一或第二位置时，允许导电弹簧136设置成与两个相邻的导电触点118相电连通或电连接。例如，每个导电弹簧136的第二端140均可以配置成当开关体106处于例如图3A中的位置的第一位置处时，接触第一相应导电触点118，并且配置成当开关体106处于如图3C中的位置的第二位置处时，接触第二相应导电触点118。虽然示出了五个导电弹簧136，但应该理解的是，可以根据开关组件的结构设置任何数量的导电弹簧136。在某些实施例中，导电弹簧136可以是压缩弹簧。导电弹簧136的非限制性示例可以包括吊挂弹簧、片簧、C型弹簧、或能够相对于导电触点118施加偏压力的任何其他弹簧。

开关体106可以进一步包括一个或多个绝缘元件144。绝缘元件144可以定位于每个相邻的导电弹簧136之间，以便辅助电隔离每个导电弹簧136。绝缘元件144可以与如图3A-3C所示例的开关体106整体形成，或它们可以固定至开关体106。

现转至图1与2，如以上简要描述的，开关体106可以包括一个或多个保持臂108，该保持臂108固定至开关体106的表面之一或与开关体106的表面之一整体成型，用于可移动地将开关体保持在PCB 102上。在图1和2所示的实施例中，每个保持臂108均可以包括臂部分146，其沿开关组件100延伸，例如沿PCB 102的外边缘或穿过PCB 102中的一个开口120。凸缘148固定至每个臂部分146的外端或者与每个臂部分146的外端整体成型。在所示的实施例中，凸缘148可以沿垂直于臂部分146的方向延伸。如图2中最佳示出的，为了将开关体106保持在PCB 102的第一表面112上或相邻于PCB 102的第一表面112，保持臂108的凸缘148可以配置成与滑板104的第一表面122相接合。

当装配时，保持臂108将开关体106保持在PCB 102的第一表面112上或相邻于PCB 102的第一表面112，同时，仍允许开关体106沿PCB 102的第一表面112在第一与第二位置之间移动。此外，保持臂108能够对滑板104施加合适的力，以抵消经由导电弹簧136作用于PCB 102的偏压力。在所示的实施例中，保持臂108的凸缘148可以配置成沿滑板120的第一表面122滑动。因此，保持臂108的每个凸缘148均可以配置成当开关组件100从第一位置移动至第二位置时，沿相应的成型轮廓128滑动。当每个凸缘148沿相应的成型轮廓128滑动时，相对于该成型轮廓的几何形状，由导电弹簧136施加于PCB 102的第一表面112上的力的值被减小。作用于开关体104的力的减小对应于每个导电弹簧136被压缩的量的减小。

现将描述将开关组件100从图3A中示例的第一位置切换至图3C中示例的第二位置的操作的示例。在图3A中示例的第一位置中，导电弹簧136与形成于PCB 102上的相应的导电触点118电连接。如图3A中示例的，将导电弹簧136加载至压缩状态，以便具有压缩长度Y。如此，压缩导电弹簧136对相应的导电触点118的表面施加偏压力，用于改进它们之间的电连接。如上所述，保持臂108的凸缘148可以被配置成抵销由导电弹簧136施加的偏压力，从而将开关体106保持于适当的位置。

当开关体106从第一位置移动至第二位置时，保持臂108的凸缘148沿由图3B中的中间位置所示例的滑板104的成型轮廓128滑动。如图3B所示，当凸缘148沿滑板104的凹面成型轮廓128滑动时，由导电弹簧136施加于PCB 102上或导电触点118上的偏压力迫使开关体106远离PCB 102的第一表面112，从而使得导电弹簧136变得减少压缩。例如，如图3B所示，导电弹簧136具有压缩的长度Y’，其大于图3A中的弹簧136的压缩长度Y。因此，减小了作用于PCB 102的第一表面112与导电弹簧136上的力。在一个实施例中，导电弹簧136可以处于图3B中所示位置或沿成型轮廓128路径的任何位置中的非压缩状态。

根据以上阐述的说明，应该知道的是，导电弹簧136的第二端140沿PCB 102的第一表面112，包括沿导电触点118的一部分滑动，当遵随成型轮廓128路径前进时，施加于第二端140的合力也被减小。因此，还减小了施加于导电弹簧136的第二端140的摩擦力和/或其他力。在某些实施例中，这样可以减少对导电弹簧136的第二端140的磨损。相似地，还可以减小施加于PCB 102和/或导电触点118的摩擦力和/或其他力。在某些实施例中，这样可以减小由PCB 102和/或导电触点118引起的磨损和/或损坏。

当开关体106到达由图3C示例的第二位置时，导电弹簧136可以返回至足以将导电弹簧136设置成与导电触点118相电连接的更加压缩的状态。在图3C中示例的实施例中，导电弹簧136返回至压缩状态，以便具有压缩长度Y。当处于图3A中示例的位置时，图3C中示例的位置中的每个压缩的导电弹簧136将偏压力施加于相应的导电触点118的表面。进一步，如上所述，保持臂108的凸缘148可以配置成抵消由导电弹簧136施加的力，从而将开关体106保持于PCB 102上合适的位置。

在可替换的实施例中，滑板104可以被固定至PCB 102的第一表面112。在该可替换的实施例中，滑板104可以设置于开关体106与PCB 102之间。尤其，滑板104的第二表面124可以固定至PCB 102的第一表面112，并且开关体106的内表面134可以位于滑板104的第一表面122上或相邻于滑板104的第一表面122。在该实施例中，开关体106可以配置成沿滑板104的第一表面122滑动。然而，应该知道的是，滑板104的第一表面122上的成型轮廓可以是凸面。这样，凸面成型轮廓部分减小了施加于PCB 102以及每个导电弹簧136的力。

在其他可替换的实施例中，可以利用凸轮或枢转臂减小通过导电弹簧作用于PCB 102的力的值。也就是说，凸轮或枢转臂可以耦合至开关体106，使得开关体106远离PCB 102的第一表面112移动，由此减小通过导电弹簧136作用于其表面的力的值。在又一可替换的实施例中，滑板104上的成型轮廓128可以与PCB 102的第一表面112或第二表面114为一体。

现在转向图4，其示出了根据本发明的方面形成的开关组件200的另一典型实施例。开关组件200在材料与操作上与之前描述的实施例的很多元件实质上相同。然而，如以下将详细描述的，开关组件200在许多方面不同于开关组件100。为了使得接下来的说明清楚，开关组件200的相同构件的附图标记相似于用于描述开关组件100的构件，但为200附图标记的系列。

如图4中最佳示出的，其为处于中间位置的开关组件200的横截面图，开关组件200包括PCB 202与绝缘体，例如开关体206。PCB 202可以是如参照图1-3所描绘的PCB，并且包括第一表面212及相反的第二表面214。PCB 202进一步包括一个或多个形成于其中的细长的开口272。一个或多个开口272可以在PCB 202上定向，从而开口272的纵轴线与图4中由箭头B指示的运动方向相对准。每个开口272均包括第一端274与第二端276。尽管在图4中描绘了六个开口272，但应该理解的是，沿任何方向的任何数量的开口272，例如任何数量的行，可以设置在PCB 202中。例如，在一个实施例中，PCB 202包括十个形成于其中的开口，成两行五个槽。如图4中示例的，一个或多个开口272可以从PCB 202的第一表面212延伸至PCB 202的第二表面214，由此形成细长的槽。然而，在可替换的实施例中，一个或多个开口272可以从第一表面212部分地通过PCB 202延伸。在该可替换的实施例中，开口272形成通道，每个均具有未在图4中示出的底面。

开关组件200进一步包括成对的导电触点218，每对均与开口272相关联。在所示的实施例中，各个导电触点218可以形成于开口272的每个端部。也就是说，导电触点218可以形成于每个开口272的第一端274处，并且导电触点218可以形成于每个开口272的第二端276处。导电触点218可以由任何配置成允许电子流过的材料或多种材料构成。应该知道的是，导电触点218可以经由形成于PCB 202中的迹线（未示出）与PCB 202上的其他元件（未示出）相电连接。在一个实施例中，导电触点218由铜制成，并且镀敷有贵金属，例如金。在某些实施例中，导电触点218的一个或多个边缘可以成斜角。

仍参照图4，开关组件200包括绝缘体，例如承载一个或多个导电元件236的开关体206。开关体304包括与第一表面212相交界的略平坦的表面234。导电元件236可以配置成从开关体206的表面234向外延伸。尤其，每个导电元件236的第一部分均可以固定至开关体206，从而导电元件236的第二部分从开关体204的表面234向外延伸。在包括多个导电元件236的实施例中，例如图4中示例的一个，导电元件236被定位成与任何其他的导电元件236分隔开。导电元件236被进一步定位成对应于PCB 202中的开口272的定向与定位。也就是说，每个导电元件236均在开关体206中定向，以与PCB 202中的相应开口272相对准。开关体206可以进一步包括保持臂208，该保持臂208固定于开关体206或与开关体206整体形成，用于可移动地将开关体保持在PCB 202上。

在本发明的实施例中，一个或多个导电元件236可以是任何配置成当导电元件236的一部分邻接导电触点218时，与相应的导电触点218电连接的导电元件。在一个实施例中，导电元件236可以是弹簧。导电元件236的非限制性示例可以包括片簧、C型弹簧、螺旋弹簧、或配置成与导电触点218进行适当电接触的任何弹簧或元件。在其他实施例中，导电部件为杆、棒等。在一个实施例中，导电元件236为铜导电元件，其可以或者可以不镀敷有贵金属，例如金。

当装配时，如图4中示例的，开关体206定位于PCB 202的第一表面212上，从而每个导电元件236均设置于PCB 202中的相应开口272内。如以上简要描述的，开关体206可以通过保持臂208可移动地保持于PCB 202上。根据PCB 202上的开关体206的位置，保持臂208可以延伸穿过相似于图1中示例的开口120的 PCB 202中的开口，和/或沿如图1示例的PCB 202的外边缘延伸。每个保持臂208的凸缘248可以设置成靠着PCB 202的第二表面214，以将开关体206保持于PCB 202的表面上。

在本发明的某些实施例中，开关体206可以在第一与第二位置之间手动致动。在其他实施例中，例如参照图1所述的致动器130的致动器可以用于影响开关体206通过移动臂132从第一位置至第二位置的运动。也就是说，开关组件200可以配置成当致动器130（图1）使得移动臂132沿箭头B指示的一个方向移动时，从第一状态切换至第二状态。

图4示例了处于中间位置的开关组件200，从而导电元件236不与各个导电触点218相接触。当致动器130使得开关体206移动至第一位置时，即，朝向位于开口272的第一端274处的导电触点218，导电元件236在相应的开口272中移动，直至导电元件236与每个开口272的第一端274处的导电触点218相物理接触。当开关组件200处于第一位置，并且每个导电元件236的一部分均与相应的导电触点218相电连接时，开关组件200被设置于第一状态。

相似地，当致动器130使得开关体206移动至第二位置时，即，朝向位于开口272的第二端276处的导电触点218，导电元件236在相应的开口272中移动，直至导电元件236与开口272的第二端276处的导电触点218相物理接触。当开关组件200处于第二位置，并且每个导电元件236的一部分均与相应的导电触点218相电连接时，开关组件200被设置于第二状态。本领域技术人员应该清楚的是，可以修改示例的开关组件200，用于任何数量的电极。因此，可以根据开关组件预期的目的而使用任何数量的槽与任何数量的导电触点。

本发明的各种原理、代表性实施例以及操作模式已经在前述说明中做了描述。然而，旨在保护的本发明的方面并不解释成对公开的特定实施例的限定。进一步，此处描述的实施例将作为示例而不是限制。应该理解的是，在不脱离本发明的精神的情况下，可以通过其他方式以及使用等同物来做出变化与改变。因此，应该清楚的预期的是，所有这些变化、改变以及等同物均落入权利要求主题的精神与范围中。