DE1273040B

DE1273040B - Contactless command generator for signal input in control devices with contactless logic control elements, especially for elevator controls

Info

Publication number: DE1273040B
Application number: DE1961S0073134
Authority: DE
Inventors: Martin Richter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-03-24
Filing date: 1961-03-24
Publication date: 1968-07-18

Description

Kontaktloser Befehlsgeber für die Signaleingabe in Steuereinrichtungen mit kontaktlosen logischen Steuerelementen, insbesondere für Aufzugssteuerungen In Steuereinrichtungen mit kontaktlosen logischen Bauelementen ist im allgemeinen eine funktionelle Dreiteilung der Betriebsmittel feststellbar. Zunächst sind Eingangselemente erforderlich, z. B. Betätigungsschalter, Stellungsgeber, Meßfühler usw., die die Steuerbefehle in die Steuerung eingeben. Diese Eingangselemente werden als Befehlsgeber bezeichnet. Der daran anschließende sogenannte Steuerteil ist der den Eingangselementen nachgeschaltete Schaltungsteil für die Erarbeitung und Verarbeitung der Steuerbefehle, der die notwendigen Verriegelungen und Verknüpfungen zur Berücksichtigung der geforderten logischen Bedingungen sowie die Herstellung der erwünschten Zeitabläufe ermöglicht. An diesen Steuerteil schließen sich die Ausgangselemente an, die aus Verstärkern, Schützen, Magnetventilen, Kupplungen u. dgl. bestehen können.Contactless command generator for signal input in control devices with contactless logic control elements, especially for elevator controls In control devices with contactless logic components is generally a functional tripartite division of the operating resources can be determined. First are input elements required, e.g. B. actuation switch, position transmitter, sensor, etc., which the Enter control commands into the controller. These input elements act as command generators designated. The subsequent so-called control part is that of the input elements downstream circuit part for the development and processing of the control commands, the necessary interlocks and links to take into account the required logical conditions as well as the creation of the desired timing. The output elements, which consist of amplifiers, Contactors, solenoid valves, clutches and the like. Can exist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die ersterwähnten Eingangselemente oder Befehlsgeber. Da bei bekannten kontaktlosen Steuerungen die Elemente des Steuerteiles zur Sicherung eines ordnungsgemäßen Steuerungsablaufes Eingangsspannungen von etwa 10 V benötigen, müssen solche Befehlsgeber so aufgebaut sein, daß sie Ausgangsspannungen dieser Größenordnung möglichst unmittelbar, d. h. ohne weitere Verstärkung, an die nachfolgenden Elemente des Steuerteiles abgeben können. Die Befehlsgeber können beispielsweise Drucktaster sein, die beim Schließen ihres Kontaktsatzes eine entsprechende Spannung an den befehlsverarbeitenden Steuerteil anlegen. In der Aufzugssteuertechnik werden beispielsweise solche Drucktaster als Befehlsgeber zur Eingabe von Kommandos in die Aufzugssteuerungen benötigt und verwendet.The present invention relates to the first mentioned input elements or command giver. As in known contactless controls, the elements of the control part to ensure a proper control sequence input voltages of approx 10 V, such command transmitters must be designed in such a way that they generate output voltages this order of magnitude as directly as possible, d. H. without further reinforcement, to the can deliver the following elements of the control part. The commanders can for example, push buttons that have a corresponding when closing their contact set Apply voltage to the command-processing control section. In elevator control technology For example, such pushbuttons are used as command generators for entering commands needed and used in the elevator controls.

Bei Aufzugssteuerungen mit kontaktlos aufgebauten logischen Steuerelementen muß im Hinblick darauf, daß die Steuerspannung nur etwa 10 V beträgt, die Anwendung von kontaktbehafteten Drucktastern als Befehlsgeber deshalb möglichst vermieden werden, weil die elektrischen Kontakte verhältnismäßig leicht verschmutzen und dann der übergangswiderstand zwischen den mit sehr kleinen Strömen belasteten Betätigungskontakten so groß werden kann, daß eine einwandfreie Befehlseingabe in den Steuerteil nicht mehr gewährleistet ist.For elevator controls with contactless logical control elements in view of the fact that the control voltage is only about 10 V, the application of contact-based pushbuttons as command transmitters are therefore avoided as far as possible because the electrical contacts get dirty relatively easily and then the contact resistance between the actuating contacts, which are loaded with very small currents can become so large that a correct command input into the control unit is not possible more is guaranteed.

Bei bekannten Befehlsgebern in Druckknopfausführung ohne strombelastete Kontakte, wie sie in der Aufzugssteuerung Verwendung finden, ist dem Drucktastenorgan ein Permanentmagnet zugeordnet, der bei Betätigung des Tasters an den Eisenkern einer wechselstromdurchflossenen Spule angelegt wird. Der Kern der Spule wird hierbei soweit vormagnetisiert, daß der Innenwiderstand der wechselstromdurchflossenen Spule wesentlich kleiner ist als bei vom Spulenkern abgehobenem Permanentmagneten. Obwohl durch diese bekannten kontaktlosen Druckknopfsteuerglieder hinreichend Gewähr dafür gegeben ist, daß eine einwandfreie Eingabe der Steuerbefehle in den Steuerteil gesichert erscheint, haben diese druckknopfgesteuerten kontaktlosen Befehlsgeber den Nachteil, daß ihr Tastorgan von einer Ruhelage aus in eine Betätigungslage gebracht werden muß, wobei beim Eindrücken des Knopfes ein, wenn auch geringer, Federwiderstand überwunden werden muß. Dabei können Fehlschaltungen oder Fehlersteuerungen dadurch zustande kommen, daß der Druckknopf nicht genügend weit eingedrückt wird. Es besteht deshalb die Forderung nach Befehlsgebern, insbesondere für Aufzugssteuerungen, bei denen eine Druckknopfbetätigung zur kontaktlosen Befehlseingabe entfällt.With known command devices in push-button design without current-loaded Contacts, as they are used in the elevator control, are the push-button device a permanent magnet assigned to the iron core when the button is pressed a coil through which an alternating current flows. The core of the coil is here premagnetized to the extent that the internal resistance of the coil through which alternating current flows is much smaller than when the permanent magnet is lifted from the coil core. Even though through this known contactless push button control members sufficient guarantee for this it is given that a correct input of the control commands in the control section is ensured appears, these pushbutton-controlled contactless command devices have the disadvantage that their tactile organ are brought from a rest position into an actuating position must, whereby when pressing the button a, albeit small, spring resistance must be overcome. This can result in incorrect switching or error controls come about that the push button is not pushed in enough. It exists therefore the requirement for command generators, especially for elevator controls which do not require actuation of a push button for contactless command input.

Der Aufbau eines solchen kontakt- und druckknopflosen Befehlsgebers ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Der Befehlsgeber nach der Erfindung soll eine einwandfreie Aussteuerung des befehlsverarbeitenden Steuerteiles schon dann ermöglichen, wenn die Bedienungsperson die Hand oder einen Finger auf das Steuerorgan nur auflegt. Die Erfindung macht dabei von dem Gedanken Gebrauch, den Befehlsgeber als kapazitives Steuerorgan auszubilden, welches das veränderbare Element eines aus einer Hochfrequenzstromquelle gespeisten elektrischen Kreises bildet.The structure of such a contactless and pushbuttonless command transmitter is the subject of the present invention. The command generator according to the invention should a perfect modulation of the command-processing control part already then allow when the operator puts his hand or finger on the control element just hang up. The invention makes use of the idea of the command generator to be designed as a capacitive control element, which is the variable element of a forms an electrical circuit fed by a high-frequency power source.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf einen kontaktlosen Befehlsgeber mit einem kapazitiven, das veränderbare Element eines aus einer Hochfrequenzstromquelle gespeisten elektrischen Kreises bildenden, vorzugsweise plattenförmigen, Steuerorgan für die Signaleingabe in Steuereinrichtungen mit kontaktlosen logischen Steuerelementen, insbesondere für Aufzugssteuerungen. Die Erfindung besteht hierbei darin, daß das kapazitive Steuerorgan Teil einer eine weitere Kapazität und einen Stromwandler enthaltenden, von einem Hochfrequenzgenerator gespeisten elektrischen Brücke ist, die am Ausgang des Wandlers nur in unabgeglichenem Zustand die Abgabe einer Signalspannung an den nachfolgenden Steuerteil veranlaßt. Das kapazitive Steuerorgan ist in den einen Zweig der Brücke geschaltet, deren Nachbarzweig einen Symmetrierkondensator enthält, während die anderen beiden Zweige der Brücke durch die Primärwicklung eines Hochfrequenzstromwandlers gebildet sind, dessen primärseitige Anzapfung über die hochfrequente Speisestromquelle mit dem Stoßpunkt zwischen Steuerorgan und Symmetrierkapazität verbunden ist.Accordingly, the invention relates to a contactless command transmitter with a capacitive, the changeable element one from a high frequency power source powered electrical circuit forming, preferably plate-shaped, control member for signal input in control devices with contactless logical Control elements, in particular for elevator controls. The invention consists here in that the capacitive control element is part of a further capacitance and a Containing current transformers, fed by a high frequency generator electrical Bridge is the output of the converter only in the unbalanced state the output a signal voltage to the subsequent control part. The capacitive controller is connected to one branch of the bridge, the neighboring branch of which is a balancing capacitor contains, while the other two branches of the bridge through the primary winding one High-frequency current transformer are formed, the tap on the primary side via the High-frequency supply current source with the point of impact between the control element and the balancing capacity connected is.

Zur Anpassung der von dem Befehlsgeber abgegebenen Ausgangsspannung an den Eingangsspannungsbedarf der befehlsverarbeitenden Steuerelemente wird die Brückenausgangsspannung durch einen Gleichrichter gleichgerichtet und durch einen Kondensator gesiebt. Ferner kann, um das Auftreten von überspannungen in dem Eingangskreis des nachfolgenden Steuerteils zu vermeiden, eine Begrenzung der gleichgerichteten Signalspannung vorgenommen werden, vorzugsweise durch eine die Ausgangspannungsklemmen des Befehlsgebers überbrückende Diode.To adapt the output voltage given by the command transmitter to the input voltage requirement of the command-processing control elements is the Bridge output voltage rectified by a rectifier and by a Sieved condenser. It can also prevent the occurrence of overvoltages in the input circuit of the subsequent control part to avoid limiting the rectified Signal voltage can be made, preferably through one of the output voltage terminals of the command device bridging diode.

Die Verwendung eines Kondensators als veränderbares Element in einer Hochfrequenzbrückenschaltung ist für Meßzwecke bei Flüssigkeitstandanzeigern bekannt. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, daß sich die Kapazität eines mit einer Flüssigkeit füllbaren, als Hohlkörper ausgebildeten, zunächst Luft enthaltenden Kondensators mit wachsendem Füllstand auf Grund der Unterschiede der Dielektrizitätskonstanten bei Luft- und Flüssigkeitsfüllung vergrößert und einen über einen Anzeigeverstärker in einem Meßinstrument wahrnehmbaren, durch Brückenverstimmung bedingten, Spannungsverlauf hervorruft, der ein Maß für den Füllstand ist. Unter Verzicht auf eine stetige Anzeige hat man auch unter Verwendung des gleichen Prinzips bereits Füllstandgrenzwertmelder aufgebaut, die in Abhängigkeit vom Füllstand vermittels eines Relaisverstärkers einen Relaiskontakt öffnen oder schließen. Ebenso ist es bekannt, das Gleichgewicht einer abgeglichenen, mit Wechselstrom gespeisten, elektrischen Brücke durch einen in die Brücke geschalteten verstellbaren, ohmschen Regelbefehlsgeber zu stören, um einen Stellmotor im einen oder anderen Drehsinn mit einem von der Brückenverstimmung abhängigen kleineren oder größeren Arbeitsstrom zu betreiben.The use of a capacitor as a changeable element in a High-frequency bridge circuit is known for measuring purposes in liquid level indicators. This takes advantage of the fact that the capacity of one with a liquid fillable, designed as a hollow body, initially containing air condenser with increasing fill level due to the differences in the dielectric constant enlarged with air and liquid filling and one via a display amplifier in a measuring instrument perceptible, caused by bridge detuning, voltage curve which is a measure of the level. With no continuous display one already has level limit indicators using the same principle built up, depending on the level by means of a relay amplifier open or close a relay contact. Equilibrium is also known a balanced, alternating current fed electrical bridge through a to interfere with the adjustable, ohmic control command transmitter switched in the bridge, around a servomotor in one direction or the other with one of the bridge detuning to operate dependent smaller or larger working current.

Dem Bekannten gegenüber soll die vorliegende Erfindung dagegen die Aufgabe lösen, vermittels eines kapazitiven Tastorgans, als Befehlsgeber, mit geringem Aufwand, besonders ohne Verstärker, in nachfolgende befehlsverarbeitende Steuerbausteine kontaktlos zweiwertige Signalspannungen solcher Größe einzugeben, daß eine sichere An- und Durchsteuerung dieser Bausteine gewährleistet ist.In contrast to the known, the present invention is intended to Solve the task by means of a capacitive sensing element, as a command generator, with little Effort, especially without an amplifier, in the following command-processing control modules to enter contactless two-valued signal voltages of such a size that a safe Activation and control of these blocks is guaranteed.

Ein Ausführungsbeispiel des Befehlsgebers nach den Ansprüchen sei nachfolgend an Hand der Figur näher erläutert.An embodiment of the command generator according to the claims explained in more detail below with reference to the figure.

In den freien Innenraum eines rechteckigen oder runden metallischen Rahmens 1 ist isoliert eine entsprechend geformte Metallplatte 2 in der Ebene des Rahmens 1 angeordnet. Der Rahmen 1 ist geerdet, die Platte 2 mit dem Anschluß 3 der Primärwicklung eines Hochfrequenzstromwandlers 4 verbunden. Das Wicklungsende 5 der Primärwicklung dieses Wandlers ist über einen Symmetrierkondensator 6 mit parallel geschaltetem Trimmerkondensator 7 an Erde gelegt. Zwischen Erde und der Mittelanzapfung 8 der Primärwicklung des Stromwandlers 4 ist als Speisestromquelle ein elektrischer Hochfrequenzgenerator 9 angeschlossen. Bei Gleichgewicht der auf diese Weise gebildeten elektrischen Brücke, d. h. also, wenn die Kapazität des Steuerorganes 1, 2 einschließlich der Nachbildung seiner mit 2' bezeichneten Zuleitungskapazität gleich der Gesamtkapazität der im Nachbarbrückenzweig enthaltenen Symmetrierkondensatoren 6, 7 ist, wird Hochfrequenzspannung von der Primärwicklung 3, 5 des Stromwandlers 4 in seine Sekundärwicklung 10 nicht eingekoppelt. Wird dagegen die Kapazität der Platte 2 gegen Erde etwa durch Anlegen der Hand, selbst einer behandschuhten Hand, an das Steuerorgan 1, 2 verändert, so wird das Gleichgewicht der Brücke gestört und eine Hochfrequenzspannung aus der Primärwicklung in die Sekundärwicklung 10 des Wandlers eingekoppelt. Diese bei Betätigung des Steuerorgans 1, 2 in der Sekundärwicklung 10 des Wandlers 4 auftretende hochfrequente Spannung kann durch Gleichrichtung mittels des Gleichrichters 11 und des Siebkondensators 12 meine zur Aussteuerung der nachfolgenden (nicht dargestellten) Steuerbausteine geeignete Gleichspannung umgeformt werden. Da in den Steuerbausteinen zur Befehlsverarbeitung das Bezugspotential Plus ist, ist zweckmäßig die mit Plus bezeichnete Ausgangsklemme 13 an Erde zu legen. Da ferner die Spannung an der Sekundärwicklung 10 des Stromwandlers 4 in ihrer Größe davon abhängt, wie groß die Unsymmetrie der Brücke gegenüber dem in Ruhe abgeglichenen Zustand beim Handanlegen an das Steuerorgan 1, 2 ist, müssen die Betriebsverhältnisse so gewählt werden, daß selbst nur beim Anlegen eines Fingers an das Steuerorgan 1, 2 eine für die Aussteuerung der nachfolgenden Steuerstufen ausreichende Steuerspannung an den Klemmen 13 und 14 auftritt. Da bei weitgehender Brückenunsymmetrie die Größe der Steuerspannung an den Klemmen 13 und 14 unter Umständen zu groß werden kann, ist es zweckmäßig, die Steuerspannung an den Klemmen 13 und 14 zu begrenzen, was durch eine den Klemmen 13,14 parallel geschaltete Diode 15 gewährleistet werden kann, die so ausgewählt werden soll, daß Steuerspannungen, die wesentlich größer als 10 V sind, nicht auftreten können.In the free interior space of a rectangular or round metallic frame 1, a correspondingly shaped metal plate 2 is arranged insulated in the plane of the frame 1. The frame 1 is earthed, the plate 2 is connected to the connection 3 of the primary winding of a high-frequency current transformer 4. The winding end 5 of the primary winding of this converter is connected to earth via a balancing capacitor 6 with a trimmer capacitor 7 connected in parallel. An electrical high-frequency generator 9 is connected as a supply current source between earth and the center tap 8 of the primary winding of the current transformer 4. When the electrical bridge formed in this way is in equilibrium, that is, when the capacitance of the control element 1, 2 including the replication of its lead capacitance denoted by 2 'is equal to the total capacitance of the balancing capacitors 6, 7 contained in the neighboring bridge branch, high-frequency voltage is generated from the primary winding 3, 5 of the current transformer 4 is not coupled into its secondary winding 10. If, on the other hand, the capacitance of the plate 2 to earth is changed by placing a hand, even a gloved hand, on the control element 1, 2, the balance of the bridge is disturbed and a high-frequency voltage from the primary winding is coupled into the secondary winding 10 of the converter. This high-frequency voltage, which occurs in the secondary winding 10 of the converter 4 when the control element 1, 2 is actuated, can be converted by rectification using the rectifier 11 and the filter capacitor 12 to control the following control modules (not shown). Since the reference potential is plus in the control modules for command processing, it is advisable to connect output terminal 13 marked plus to earth. Furthermore, since the voltage on the secondary winding 10 of the current transformer 4 depends in size on how large the asymmetry of the bridge is compared to the state balanced at rest when the hand is applied to the control element 1, 2, the operating conditions must be chosen so that even only when When a finger is placed on the control element 1, 2, a control voltage sufficient to control the subsequent control stages occurs at the terminals 13 and 14. Since the size of the control voltage at terminals 13 and 14 may be too high if the bridge is largely asymmetrical, it is advisable to limit the control voltage at terminals 13 and 14, which is ensured by a diode 15 connected in parallel to terminals 13, 14 can, which should be selected so that control voltages, which are significantly greater than 10 V, cannot occur.

Um der den Befehlsgeber betätigenden Bedienungsperson den Steuerzustand des Befehlsgebers anzeigen zu können, kann der Befehlsgeberplatte in an sich bekannter Weise eine Meldelampe zugeordnet sein, die bei Betätigung des Gebers zum Aufleuchten gebracht wird.To the operator operating the command transmitter the control status to be able to display the command device, the command device plate can be known per se Way be assigned an indicator light that lights up when the sender is actuated is brought.

Befehlsgeber der beschriebenen Art können bei Aufzugssteuerungen sowohl innerhalb der Aufzugskabine in einer den Gebäudestockwerken entsprechenden Anzahl, als auch außerhalb der Kabine in jedem Stockwerk in der Nähe der Schachttüren zur Eingabe der Aufwärts- und Abwärtsbefehle in die Steuerung vorgesehen sein. Der Hochfrequenzspeisegenerator kann hierbei jedem Befehlsgeber gesondert oder allen oder mehreren Befehlsgebern gemeinsam zugeordnet sein. Patentschutz wird nur begehrt jeweils für die Gesamtheit der Merkmale eines jeden Anspruches, also einschließlich seiner Rückbeziehung.Command transmitters of the type described can be used in elevator controls within the elevator car in a number corresponding to the building floors, as well as outside the cabin on each floor near the landing doors Input of the up and down commands into the controller can be provided. The high frequency supply generator can be used separately for each command device or for all or several command devices be assigned together. Patent protection is only sought in each case for the entirety of the characteristics of each claim, including its Back-relationship.

Claims

Claims: 1. Contactless command transmitter with a capacitive, the changeable element of an electric powered by a high frequency power source Circle-forming, preferably plate-shaped, control element for the signal input in control devices with contactless logic control elements, in particular for elevator controls, characterized in that the capacitive control element (1, 2) Part of a further capacitance (6, 7) and a current transformer (4) containing, from a high frequency generator (9) fed electrical bridge is the output (10; 13,14) of the converter only emits a signal voltage in the unbalanced state caused. z. Command transmitter according to Claim 1, characterized in that the capacitive Control element (1, 2) is connected to one branch of the bridge, the neighboring branch of which contains a balancing capacitor (6, 7), while the other two branches through the primary winding (3, 5, 8) of a high-frequency current transformer (4) are formed, its primary-side center tap (8) via the high-frequency supply current source (9) with the point of contact between the control element (1, 2) and the balancing capacitor (6, 7) is connected. 3. Command generator according to claim 1, characterized by one of the Bridge downstream rectifier capacitor combination (11, 12) for rectification and screening of the high-frequency bridge output voltage. 4. command generator according to claim 3, characterized by one of the rectifier capacitor combination (11, 12) assigned Limiter, preferably one that bridges the output voltage terminals (13, 14) Diode (15) to limit the rectified signal voltage. Considered Publications: German Patent No. 940 540; U.S. Patent No. 2,570 218; “Automation” magazine, 1961, p. 12, image 12.