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Schaltungsanordnung für eine durch Fingerberührung zu betätigende Steuereinrichtung in Fernmelde-, insbesondere
Fernsprechanlagen
Zur Steuerung von Anzeigen- und bzw. oder Auswerteschaltgliedern in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen ist es bekannt, Schalterelemente in Form von Tasten, Druckknopftasternod. dgl. zu verwenden, die mit Schaltkontakten mechanisch gekoppelt sind. Die Anforderungen, die allein aus betriebstechnischen Gründen an derartige Schalterelemente gestellt werden, sind erheblich, so dass für deren Fertigung vielfach erhebliche Schwierigkeiten zu überwinden sind.
Weiterhin benötigen selbst Schalterelemente kleinster Bauart im Verhältnis zu den zu steuernden Aggregaten einen übermässigen Platzbedarf, der nicht immer vorhanden ist. Auch die Schaltgeschwindigkeit derartiger Schalterelemente ist infolge der beim Schaltvorgang zu bewegenden Massen begrenzt.
Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten ist man bereits dazu übergegangen, kontaktlose Schalterelemente zu entwickeln, die allein bei Hand- und bzw. oder Fingerübung wirksam werden und infolge der damit verbundenen Scheinwiderstandsänderung in einem Wechselstromkreis in diesem angeordnete Schaltglieder beeinflussen.
Diese Schalterelemente arbeiten im allgemeinen in der Weise, dass das über den berührenden Finger wirksame Erdpotential zur Verstimmung einer normalerweise abgestimmten Brückenschaltung oder aber zur Zündung einer Kaltkathodenröhre führt, indem die eine Brückenkapazität oder die im Ruhezustand wirksame Kapazität zwischen Steuerelektrode und der auf Erdpotential liegenden Kathode durch den parallel wirksamen menschlichen Körper kurzgeschlossen wird.
So vorteilhaft diese kontaktlosen Schalterelemente gegenüber den herkömmlichen Schalterelementen mit mechanischen Kontakten auch erscheinen, so bereitet doch der Einsatz tur Steuerzwecke in Fernmeldeanlagen noch erhebliche Schwierigkeiten. Diese sind darin begründet, dass im allgemeinen die Steuerfunktion sowohl bei feuchten Fingern als dem einen Grenzfall als auch bei behandschuhten Fingern als dem andern Grenzfall erfüllt werden soll, so dass die zum Schalten ausnutzbare Scheinwiderstandsänderung nur gering ist. Hinzu kommt, dass die für die Aussteuerung eines vorgegebenen Schaltkreises erforderliche Scheinwiderstandsänderung bei Berührung des Schalterelementes durch die jeweilige Anordnung des Schalterelementes bezogen auf das beeinflussendeErdpotential sehr stark beeinträchtigt wird.
Eine einheitliche Dimensionierung von Schaltkreisen für Steuereinrichtungen ist daher nur bei entsprechender Abschirmung der Schalterelemente gegen Erde möglich, die überhaupt erst die Voraussetzung für annähernd definierte Schaltkreisverhältnisse schafft.
Die Erfindung betrifft nun eine Schaltungsanordnung für eine durch Fingerberührung zu betätigende Steuereinrichtung, bestehend aus einer Wechselstromquelle, einem Auswerte- und/oder Anzeigeschaltglied und einem durch Fingerberührung steuerbaren Schalterelement, in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen.
Diese Schaltungsanordnung ist gemäss der Erfindung gekennzeichnet durch die feste Reihenschaltung einer Wechselstromquelle mit einer Glimmlampe als Auswerteschaltglied und einem Steuerkondensator
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mit durch Fingerberührung veränderbarer Kapazität als Steuerstromkreis und einem über einen lichtem- findlichen Widerstand (z. B. Photodiode F) mit der Glimmlampe gekoppelten, durch Zünden der Glimm- lampe niederohmig schaltbaren Auswertestromkreis.
Durch die Verwendung eines als Schalterelement wirkenden Steuerkondensators mit fester geometri- scher Abmessung in Verbindung mit der festen Reihenschaltung mit den übrigen, den Steuerstromkreis bil- denden Elementen und der damit verbundenen Umgehung der Erdrückleitung bleibt der im Ruhezustand wirksame kapazitive Scheinwiderstand unabhängig von der jeweiligen Anordnung des Schalterelementes bezogen auf das beeinflussende Erdpotential. Eine Abschirmung des Schalterelementes zur Erzielung de- finierter Schaltkreisverhälmisse ist nicht mehr erforderlich. Durch die Verwendung von Glimmlampen und mit diesen gekoppelten lichtempfindlichen Widerständen, z. B. Photodioden, ergibt sich zudem eine sehr einfache und billige Steuereinrichtung, die darüber hinaus den Vorteil galvanisch getrennter Steuer- und Schaltstromkreise bietet.
Glimmlampe und Photowiderstände können dabei zu einem Bauteil vereinigt sein, um die Lichtausbeute und die damit verbundene Stromverstärkung im Schaltstromkreis optimal zu nutzen.
Der Steuerkondensator kann entsprechend einem andern Vorschlag in einfacher Weise als Flächen- kondensator mit drei Dielektrika ausgebildet sein. Die beiden äusseren Dielektrika mit vorzugsweise hoher
Dielektrizitätskonstante sind in Form von Isolierschichten auf die beiden Flächenelektroden unmittelbar aufgebracht. Das zwischen diesen beiden Dielektrika wirksame Dielektrikum besteht aus Luft. Durch Ein- bringen eines Fingers bei Berührung wird dieses mittlere Dielektrikum verändert und damit der Scheinwi- derstand des gesamten Steuerkondensators geändert. Der Raumbedarf für ein solches Schalterelement ist gering. Auch kann dieses leicht mit der Glimmlampe und dem Photowiderstand zu einer Baugruppe zu- sammengefasst werden.
Infolge des geringen Platzbedarfes der erforderlichen Bauteile eignen sich derartige Steuereinrich- tungen in hohem Masse für mehrgliedrige Tastaturen, wie sie in Fernmelde- und Fernsprechanlagen häufig benötigt werden, um verschiedene Steuerbefehle in wahlweiser Folge geben zu können. Für diesen An- wendungsfall ist gemäss weiterer Ausbildung der Erfindung die Wechselstromquelle über einen Consider- stand mit mehreren, eine Parallelschaltung bildenden Steuerstromzweigen fest in Reihe geschaltet, wäh- rend die mit den einzelnen Glimmlampen in den einzelnen Steuerstromzweigen gekoppelten, lichtemp- findlichen Widerstände jeweils in Reihe mit einem Steuerschaltglied gleichfalls zueinander parallel und mit einem Vorwiderstand und einer Stromquelle in Reihe geschaltet sind.
Die gemeinsamen Vorwiderstände stellen dabei sicher, dass jeweils nur ein Steuerstromzweig und der zugehörige Schaltstromzweig wirksam geschaltet werden kann, wie es beispielsweise für die Abgabe von Wählkriterien in Fernsprechanlagen erforderlich ist.
Diese Vorwiderstände lassen sich gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorteilhaft dazu nutzen, dem Bedienenden das Wirksamwerden eines Schaltbefehles zu bestätigen, indem der an einem der Vorwiderstände beim Zünden einer Glimmlampe wirksam werdende Spannungsabfall ein Signalschaltglied steuert. Dieses Signalschaltglied kann aus einem optisch oder auch einem akustisch wirksam werdenden Schaltglied, z. B. Kontrollampe bzw. Summer, bestehen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung seien nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dargestell- ten Ausfühlungsbeispiele näher erläutert. Im einzelnen zeigen Fig. l eine Schaltungsanordnung der Steuereinrichtung nach der Erfindung und Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für die Verwendung der Steuereinrichtung gemäss Fig. 1 in mehrgliedrigen Tastaturen.
Fig. l zeigt in ihrem linken Teil denSteuerstromkreis mit der Wechselstromquelle G, der Glimmlampe G1 und dem Steuerkondensator SK und in ihrem rechten Teil den Schaltstromkreis mit der Photodiode F, der Batterie B und dem Steuerschaltglied A. Die Arbeitsweise dieser Steuereinrichtung ist folgende : Im Ruhezustand, also bei nichtberührtem Schalterelement, ist der Scheinwiderstand des Steuerkondensators so gross, dass die Glimmlampe Gl nicht zünden kann.
Dieser rein kapazitive Scheinwiderstand ergibt sich aus der Reihenschaltung der durch die beiden Dielektrika D1 und D2, die den Anschlusselektroden El und E2 des Steuerkondensators unmittelbar vorgelagert sind und als Berührungsschutz wirken, gebildeten Teilkapazitäten und der durch das zwischen diesen beiden Dielektrika wirksame Dielektrikum Luft gebildeten Teilkapazität. Durch Einbringen eines Fingers in den Zwischenraum zwischen den beiden Dielektrika D1 und D2 wird nun die durch das Dielektrikum Luft gebildete Teilkapazität und damit der gesamte Scheinwiderstand des Schalterelementes SK geändert. Die hiedurch bedingte Stromerhöhung im Steuerstromkreis führt bei entsprechender Dimen- sionierung zum Zünden der Glimmlampe.
Mit dem Zünden der Glimmlampe wird der im Ruhezustand hochohmige Photowiderstand in den niederohmigen Bereich gesteuert, so dass das Relais A ansprechen
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kann und den eigentlichen Schaltvorgang auslöst.
Um sicherzustellen, dass die Glimmlampe nur für die Dauer der Berührung des Schalterelementes FK durch den befehlgebenden Finger gezündet bleibt, muss die durch die Berührung bewirkte Kapazitäts- änderung des Schalterelementes SK so gross sein, dass an der Glimmlampe eine Spannungsänderung in einem Verhältnis auftritt, das grösser als das Verhältnis zwischen der Zünd- und der Löschspannung der zu steuernden Glimmlampe ist.
In Steuerstromkreisen, in denen trotz an sich ausreichender Kapazitätsänderung des Steuerkondensators SK bei Berührung die an der Glimmlampe Gl wirksame Spannungsänderung infolge der zu geringen Glimmlampenkapazität kleiner ist als das Verhältnis zwischen Zünd- und Löschspannung, kann eine Erhöhung der wirksamen Spannungsänderung durch Parallelschalten eines Kondensators Cp zur Glimmlampe Gl erzielt werden. Anderseits bedingt die Parallelkapazität zur Glimmlampe bei ausreichender Spannungsänderung in einfacher Weise eine Erhöhung der Schaltsicherheit.
Fig. 2 zeigt die Anwendung der Steuereinrichtung gemäss Fig. 1 für mehrgliedrige Tastatureinrichtungen, die es erlaubt, durch wahlweises Betätigen eines der Schalterelemente SKI-SKn nacheinander unterschiedliche Steuerbefehle zu geben. Entsprechend der Anzahl von unterschiedlichen Steuerbefehlen
EMI3.1
selstromquelle G. Um sicherzustellen, dass jeweils nur einer der Steuerstromzweige wirksam werden kann, erfolgt die Anschaltung an die Wechselstromquelle über einen gemeinsamen Vorwiderstand Rvl.
Die aus jeweils einer Photodiode, z. B. Fl und einem Auswerterelais, z. B. AI, bestehenden Schalt- stromzweige sind in analoger Weise ebenfalls parallel zueinander angeordnet und über einen gemeinsa- men Vorwiderstand Rv2 mit der gemeinsamen Stromquelle verbunden. Die Arbeitsweise der Anordnung entspricht im übrigen der der Anordnung nach Fig. 1.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung für eine durch Fingerberührung zu betätigende Steuereinrichtung, bestehend aus einer Wechselstromquelle, einem Auswerte- und bzw. oder Anzeigeschaltglied und einem durch Fin- gerberührung steuerbaren Schaltelement in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, gekenn- zeichnet durch die feste Reihenschaltung einer Wechselstromquelle (G) mit einer Glimmlampe (Gl) als Auswerteschaltglied und einem Steuerkondensator (SK) mit durch Fingerberührung veränderbarer Kapazität als Steuerstromkreis und einem über einen lichtempfindlichen Widerstand (z. B. Photodiode F) mit der Glimmlampe (Gl) gekoppelten, durch Zünden der Glimmlampe niederohmig schaltbaren Auswertestromkreis.