DE1299749B

DE1299749B - Control element activated by finger touch to control display and / or evaluation devices in alternating current circuits

Info

Publication number: DE1299749B
Application number: DE1963S0087232
Authority: DE
Inventors: Monat Hermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-09-11
Filing date: 1963-09-11
Publication date: 1969-07-24

Description

Zur Steuerung von Anzeige- und/oder Auswerteschaltgliedern in Wechselstromkreisen ist es bekannt, Schalterelemente in Form von Tasten, Druckknopftastern od. 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.For controlling display and / or evaluation switching elements in AC circuits it is known to switch elements in the form of buttons, push-button buttons or the like. that are mechanically coupled with switching contacts. The requirements, which are placed on such switch elements solely for operational reasons are considerable, so that there are often considerable difficulties in their manufacture to be overcome. Furthermore, even switch elements require the smallest design in relation to the aggregates to be controlled an excessive space requirement, the is not always present. Also the switching speed of such switch elements is limited due to the masses to be moved during the switching process.

Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten ist man bereits dazu übergegangen, kontaktlose Schalterelemente zu entwickeln, die allein bei Hand- oder Fingerberührung wirksam werden und infolge der damit verbundenen Scheinwiderstandsänderung in einem Wechselstromkreis in diesem angeordnete Schaltglieder beeinflussen.In order to circumvent these difficulties, one has already gone over to to develop contactless switch elements that can only be touched by hand or finger become effective and as a result of the associated change in impedance in one Affect alternating current circuit in this arranged switching elements.

Im einfachsten Fall bestehen diese Schalterelemente aus einer flächenförmig ausgebildeten metallischen Berührungselektrode, die über ein Auswerteschaltglied mit der ungeerdeten Anschlußklemme einer geerdeten Wechselstromquelle verbunden ist. Bei Berührung dieser Berührungselektrode wird die im Ruhezustand gegen Erde liegende Streukapazität durch den menschlichen Körper kurzgeschlossen und die dadurch bedingte Stromerhöhung für die Aussteuerung des Steuerstromkreises ausgenutzt.In the simplest case, these switch elements consist of a flat formed metallic contact electrode, which has an evaluation switching element connected to the ungrounded terminal of a grounded AC power source is. When this contact electrode is touched, it is against earth in the idle state lying stray capacitance short-circuited by the human body and the resulting Conditional increase in current used for modulating the control circuit.

Bei einer bekannten Anordnung ist die Berührungselektrode mit der Steuerelektrode einer Kalt kathodenröhre verbunden, deren Kathode geerdet ist. Bei einer anderen bekannten Anordnung ist die durch die Berührungselektrode gegebene Streukapazität parallel zu einem Brückenzweig einer abgestimmten Brückenschaltung wirksam, so daß die Berührung des Schalterelementes eine Verstimmung der Brückenschaltung mit sich bringt.In a known arrangement, the touch electrode is with the Control electrode connected to a cold cathode tube, the cathode of which is grounded. at Another known arrangement is that given by the touch electrode Stray capacitance parallel to a bridge branch of a matched bridge circuit effective, so that touching the switch element detuning the bridge circuit brings with it.

Weiterhin ist vorgeschlagen, das Schalterelement als Steuerkondensator mit festen geometrischen Abmessungen auszubilden und in fester Reihenschaltung mit dem Auswerteschaltglied und der Wechselstromquelle anzuordnen.It is also proposed that the switch element be used as a control capacitor with fixed geometric dimensions and in a fixed series connection with to arrange the evaluation switching element and the alternating current source.

Auch ist es bereits bekannt, die Berührungselektrode mit einer Isolationsschicht zu überziehen, um zu verhindern; daß bei entsprechender Störung zwischen der Berührungsfläche und der Erde den Menschen gefährdende Spannungen auftreten können.It is also already known to have the touch electrode with an insulation layer to overlay to prevent; that with a corresponding disturbance between the contact surface and the earth can endanger human tensions.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein durch Fingerberührung betätigbares Schalterelement zur Steuerung von Anzeige- und/oder Auswerteeinrichtungen in Wechselstromkreisen; dessen Berührungselektrode bzw. -elektroden zum Schutze gegen eine unmittelbare Berührung der Elektroden mit einer Isolationsschicht vorzugsweise hoher Dielektrizitätskonstante überzogen sind. Bei diesem Schalterelement sind erfindungsgemäß die als Berührungsfläche bzw. -flächen für den steuernden Finger dienenden und als Dielektrikum wirksamen Isolationsschichten mit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen. i Die Erfindung geht dabei von folgender überlegung aus: Die bei Berührung des Schalterelementes wirksame Auflagefläche des berührenden Fingers ist individuell verschieden. Das hat zur Folge, daß der aus der unberührten Elektrodenfläche austretende Verschiebungsfluß weiterhin durch die Luft zum berührenden Finger oder zur Gegenelektrode abgeleitet wird, während der aus der berührten Fläche austretende Verschiebungsfluß über den als leitend anzusehenden Finger abgeleitet wird, so daß ähnliche Verhältnisse wie bei parallelgeschalteten Dielektrika gegeben sind. Durch die elektrisch leitende Schicht auf der Isolationsschicht der Berührungselektrode wird nun der gesamte Verschiebungsfluß über den berührenden Finger abgeleitet. Die sich bisher aus .der unterschiedlichen Auflagefläche des berührenden Fingers ergebende Schwankung der durch die Isolationsschicht gebildeten Teilkapazität des Schalterelementes entfällt damit.The present invention now relates to a finger-operated one Switch element for controlling display and / or evaluation devices in alternating current circuits; its contact electrode or electrodes to protect against an immediate Contact of the electrodes with an insulation layer, preferably with a high dielectric constant are coated. In this switch element, according to the invention, are used as the contact surface or surfaces for the controlling finger serving and acting as a dielectric Insulation layers covered with an electrically conductive layer. i The invention is based on the following consideration: When the switch element is touched effective contact surface of the touching finger is individually different. That has the consequence that the displacement flux emerging from the untouched electrode surface continues to be diverted through the air to the touching finger or to the counter electrode is, while the exiting from the touched surface displacement flow over the is derived as a conductive finger, so that similar relationships as are given when dielectrics are connected in parallel. Due to the electrically conductive Layer on the insulating layer of the touch electrode now becomes the entire displacement flux derived via the touching finger. So far from. The different Fluctuation of the contact surface of the touching finger caused by the insulation layer The partial capacitance formed by the switch element is thus omitted.

Die bei Berührung des Schalterelementes bewirkte Änderung der in Reihe zu der kapazitiven Berührungselektrode wirksamen Streukapazität kann damit unabhängig von der Größe der Berührungsfläche optimal für die Aussteuerung des Steuerstromkreises genutzt werden, da sich andererseits die Scheinwiderstandsänderung bei Berührung um so stärker auswirkt, je kleiner die im Ruhezustand durch das Dielektrikum Luft gebildete Streukapazität gegenüber der durch die Isolationsschicht gebildeten Teilkapazität ist. Letztere aber ist bei Verwendung der leitenden Schicht als Scheinelektrode am größten und zudem als konstant anzusehen.The change in series caused when the switch element is touched stray capacitance effective for the capacitive touch electrode can thus be independent the size of the contact area is optimal for modulating the control circuit can be used, since on the other hand the change in impedance when touched the stronger the effect, the smaller the air due to the dielectric in the quiescent state stray capacitance formed compared to the partial capacitance formed by the insulation layer is. The latter, however, is when the conductive layer is used as a dummy electrode the largest and also to be regarded as constant.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung wird eine einfache Kennzeichnung der einzelnen Berührungsflächen entsprechend den unterschiedlichen Schaltbefehlen dadurch ermöglicht, daß die elektrisch leitende Schicht durchsichtig ist und unmittelbar auf die Isolationsschicht aufgebrachte Kennzeichen, z. B. Ziffern, klar erkennen läßt.According to a further embodiment of the invention, a simple identification of the individual contact surfaces according to the different switching commands thereby enables the electrically conductive layer to be transparent and immediate Marks applied to the insulation layer, e.g. B. digits, see clearly leaves.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schalterelementes nach der Erfindung in schematischer Darstellung. Die Berührungselektrode B ist mit einer Isolationsschicht D überzogen, auf die wiederum das Kennzeichen Kz und eine leitende Schicht LS aufgebracht ist, die durch den steuernden Finger F unmittelbar berührt wird.F i g. 1 shows an embodiment of the switch element according to FIG of the invention in a schematic representation. The touch electrode B is provided with a Insulation layer D coated, on which in turn the identifier Kz and a conductive one Layer LS is applied, which is touched by the controlling finger F directly will.

Die Berührungselektrode wirkt dabei wie ein Kondensator mit konstanter Kapazität, der im Ruhezustand mit dem Dielektrikum Luft eine Reihenschaltung bildet. Bei Berührung durch den Finger F wird diese Reihenschaltung unwirksam und dadurch der Scheinwiderstand des Schalters auf den Scheinwiderstand der Berührungselektrode reduziert, so daß infolge der damit verbundenen Stromerhöhung in dem über Erde E, die Wechselstromquelle G und das Auswerteschaltglied A geschlossenen Stromkreis das Auswerteschaltglied für die Dauer der Berührung ansprechen und die gewünschte Schaltungsfunktion auslösen kann.The touch electrode acts like a capacitor with constant Capacitance that forms a series connection with the dielectric air in the idle state. When touched by the finger F, this series connection becomes ineffective and thereby the impedance of the switch to the impedance of the touch electrode reduced, so that as a result of the associated increase in current in the above earth E, the alternating current source G and the evaluation circuit A closed circuit address the evaluation switching element for the duration of the contact and the desired Switching function can trigger.

An die Stelle der Erde E kann gleichfalls eine in gleicher Weise wie die Berührungselektrode aufgebaute Gegenelektrode treten, die über eine ungeerdete Leitung mit der entsprechenden Anschlußklemme der Wechselstromquelle G verbunden ist.In place of the earth E can also be one in the same way as the contact electrode built-up counter electrode, which is connected via an ungrounded Line connected to the corresponding terminal of the AC power source G. is.

F i g. 2 zeigt eine Draufsicht des Schalterelementes mit dem unter der durchsichtigen leitenden Schicht LS klar erkennbaren Kennzeichen KZ in Form der Ziffer »1«. Die Kennzeichnung selbst kann in bekannter Weise erfolgen. Zweckmäßig ist hierfür ein gleichfalls elektrisch leitendes Medium, wie z. B. aufgedampftes Metall od. dgl.F i g. 2 shows a top view of the switch element with the underneath the transparent conductive layer LS clearly recognizable identifier KZ in the form the number "1". The marking itself can be done in a known manner. Appropriate is also an electrically conductive medium, such as. B. vapor-deposited Metal or the like

Claims

Claims: 1. Control element that can be actuated by touching a finger for controlling display and / or evaluation devices in alternating current circuits, its contact electrode or electrodes to protect against direct contact the electrodes are covered with an insulating layer, characterized in that, that serving as a contact surface or surfaces for the controlling finger and as a dielectric acting insulation layers (D) with an electrically conductive Layer (LS) are coated.

2. Switch element according to claim 1, characterized in that that the electrically conductive layer (LS) is so transparent that it is immediately clearly recognizes the markings applied to the insulation layer.

3. Switch element according to claim 2, characterized in that the medium for the identifiers is also is electrically conductive.