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Annäherungsschalter zur elektrischen Schaltung von Geräten
Die Erfindung betrifft einen Annäherungsschalter zur elektrischen Schaltung von Geräten, insbesondere von Wasserventilen mit einem Kondensator, durch dessen kapazitive Änderung bei
Annäherung eines menschlichen Körpers ein Verstärker gesteuert wird, der das Gerät schaltet.
Es sind elektrische Steuereinrichtungen bekannt, die einen Kondensator enthalten, durch den bei
Annäherung eines menschlichen Körpers infolge der kapazitiven Änderung eine Kaltkathodenröhre gezündet wird. Die Kaltkathodenröhre speist einen Magnetkreis, durch den die Schaltung eines Gerätes, z. B. eines Wasserventils, erfolgt.
Diese bekannten Annäherungsschalter entsprechen insoferne nicht ganz den Erfordernissen, als sie keine hinreichend grosse Empfindlichkeit aufweisen und als es weiters erforderlich ist, dass der menschliche Körper ununterbrochen die kapazitive Änderung des Kondensators bewirkt, soll gewährleistet sein, dass das Gerät eingeschaltet bleibt. Wird nämlich der menschliche Körper entfernt, erfolgt sofort eine Abschaltung des Gerätes.
Es sind weiters Annäherungsschalter bekannt, die, um Fehlschaltungen infolge erhöhter
Luftfeuchtigkeit auszuschliessen, mit einem Kompensationskreis und mit einem Verzögerungselement versehen sind. Dadurch wird erzielt, dass bei rasch erfolgenden kapazitiven Änderungen der Schalter anspricht, hingegen bei langsam erfolgenden kapazitiven Änderungen der sich ändernde Schwingungszustand eines Oszillators durch die Verzögerungsschaltung auf den ursprünglichen Zustand zurückgeführt wird. Um die Schaltung des Gerätes durch den Kompensationskreis in einem nicht erwünschten Zeitpunkt zu verhindern, wird dieser weiters durch das Auftreten eines Betätigungssignals ausser Funktion gesetzt.
Es sind weiters Annäherungsschalter bekannt, die die Tatsache berücksichtigen, dass eine Änderung der kapazitiven Verhältnisse auch durch das Ausströmen von Wasser aus einer Wasserleitung erfolgt, wobei, um den Abschaltvorgang zu gewährleisten, die Ansprechempfindlichkeit nach Einschaltung des Schalters verändert wird.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass z. B. Waschungen von Chirurgen vor Operationen bis zu 30 min dauern können, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch die ein Wasserventil berührungsfrei für grössere Zeiträume eingeschaltet bleibt, ohne dass dabei eine dauernde Annäherung an den Steuerkondensator erforderlich ist.
Dies wird durch einen erfindungsgemässen Annäherungsschalter dadurch erzielt, dass zwischen dem durch den Kondensator steuerbaren Verstärker und dem zu schaltenden Gerät ein Grenzwertverstärker, ein Impulsdehner und eine bistabile Kippstufe in Serie geschaltet sind, und dass allenfalls zwischen benachbarte Glieder zusätzlich je ein Verstärker eingefügt ist.
Vorzugsweise ist die Kippstufe über einen einstellbaren Zeitschalter rückgekoppelt.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen : Fig. l ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Schalters sowie die Fig. 2a und 2b zwei Impulsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1.
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Ein erfindungsgemässer Annäherungsschalter besteht aus einem Kondensator --1--, welcher z. B. durch Metallplatten eines Gebergehäuses gebildet wird. Durch Annäherung eines menschlichen Körpers an die äussere Metallplatte bzw. durch deren Berühren wird infolge der kapazitiven Änderung der Eingang eines Wechselstromverstärkers--2--mit einer Spannung von zirka 1 mV beaufschlagt. Der Wechselstromverstärker--2--ist so hochempfindlich ausgelegt, dass er durch die Eingangsspannung in der erwähnten Grösse voll ausgesteuert wird.
Der Ausgang des Verstärkers --2-- ist an den Eingang eines Grenzwertverstärkers --3-- geführt, weIcher die vom Wechselstromverstärker--2-- abgegebene Wechselstromspannung in Rechtecksimpulse umwandelt.
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Verzögerung einen Schaltimpuls abgibt, an die bistabile Kippschaltung--7--zurückgeführt. Die Ausgänge der einzelnen Elemente sind durch Grossbuchstaben--B bis G--gekennzeichnet, die in den
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dargestellten Impulsdiagramme näher erläutert. Bei Annäherung an die äussere Metallplatte des Kondensators--l--bzw. beim Berühren dieser wird der Verstärker --2-- gesteuert, wodurch an dessen Ausgang bzw. am Eingang des Grenzwertverstärkes-3-die in der Zeile-B-der Fig. 2a dargestellte Wechselspannung auftritt.
Diese Wechselspannung wird durch den Grenzwertverstärker --3-- in die in der Zeile-C-dargestellten Rechtecksimpulse umgewandelt. Der Impulsdehner --5-- bewirkt weiters, wie dies in der Zeile--D--dargestellt ist, eine Umwandlung der Rechtecksimpulse in eine leichtwellige Gleichspannung. Durch die Anstiegsflanke dieser Gleichspannung wird die bistabile Kippstufe --7-- ausgesteuert und kippt, wie dies in der Zeile--E--dargestellt ist, von einer ersten Lage in eine zweite Lage um. Diese Lage wird unabhängig von der Aussteuerung
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das Rückkippen bewirkt wird, wodurch die Kippstufe wieder ihre andere Lage einnimmt. Sobald am Ausgang der Wechselstromschaltstufe--9--eine Spannung auftritt, wird das zu schaltende Gerät, z.
B. ein Wasserventil, eingeschaltet und bleibt so lange eingeschaltet, bis diese Spannung infolge des Rückkippens der Kippstufe--7--, das durch den Impuls der Zeitstufe--10--bewirkt wird, wieder verschwindet. Diese Verhältnisse sind im Impulsdiagramm der Fig. 2a dargestellt.
Soferne nach einer ersten Annäherung an die äussere Metallplatte des Kondensators--l--bzw.
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Wechselstromschaltstufe--9--die Spannung verschwindet und dadurch die Abschaltung des zu schaltenden Gerätes erfolgt. Damit wird die Zeitstufe--10--abgeschaltet und wird von dieser an die Kippstufe--7--kein Impuls mehr abgegeben. Diese Verhältnisse sind im Impulsdiagramm der Fig. 2b dargestellt.
Wie aus der vorstehenden Schilderung des Aufbaues und der Wirkungsweise einer erfindungsgemässen Schaltung hervorgeht, werden durch diese die Nachteile bekannter Annäherungsschalter unbedingt vermieden. Einerseits wird mittels einer Steuerspannung von etwa 1 mV, die auf eine Steuerspannung von etwa 12 V verstärkt wird, eine äusserst hohe Empfindlichkeit gewährleistet. Anderseits ist es, um eine dauernde Einschaltung des Gerätes zu gewährleisten, nicht erforderlich, mit dem am Eingang der Steuerschaltung angeordneten Kondensator in dauernder Berührung zu bleiben, sondern es genügt, sich an diesen nur nach Abschalten des Gerätes wieder anzunähern, wodurch eine erneute Einschaltung des Gerätes erfolgt.
Da die Schaltverzögerung der Zeitstufe in weiten Grenzen verändert werden kann, sind auch für eine längere Dauer der Einschaltung nur wenige Annäherungsbewegungen an den am Eingang der Schaltung vorgesehenen Kondensator erforderlich.