DE1790081C - Beruhrungsfrei steuerbare elektroni sehe Schaltvorrichtung vorzugsweise zur zei gergesteuerten Grenzkontaktbetatigung an elektrischen Messinstrumenten - Google Patents

Description

Die Iirfindung bezieht sich auf eine beriihrungsfrei steuerbare elektrische .Schalteinrichtung zur Betätigung eines Relais mit einem elektrischen Oszillator und einem mechanisch verstellbaren, in der Oszillatorschaltung angeordneten Steuerkondensator zur Beeinflussung der Amplitude der Oszillatorsp:mnung, bei der die Os/illatorspannung über einen Gleichrichter eine sclnvellwertempfindlich eingestellte, das Relais betätigende Schaltvorrichtung steuert.

Es sind zur Zeigerbetätigung von Kontakten an elektrischen Meßwerken, z. B. an Drehpulsinstrumenten, berührungsfrei betätigbare Oszillatoranordnungen bekannt, bei denen eine am Zeiger befestigte Metallfahne den Resonanzwiderstand eines im Rückkopplungspfad des Oszillators angeordneten Schwingkreises durch Beeinflussung einer Schwingkreisinduktivität derart verändert, daß die Oszillatorsehwingung in einer bestimmten Stellung der Metallfahne abreißt Die Oszillatorspannung wird gleichgerichtet und steuert eine schwcllwertempfindlich eingestellte Gleichstromkippschaltung derart, daß diese beim Abreißen des Oszillatorsehwingung ein Schutzgasrelais od. dgl. schaltet.

Diese Anordnungen eigenen sich schlecht zum Aufbau in integrierter Schalttechnik, wozu induktivitätsfreie Oszillatoren erwünscht sind.

Es sind ferner AnoiJnungen mit induktivitätsfreien Oszillatoren bekannt, bei deren die Amplitude der Oszillatorspannung durch Veränderung einer in der Oszillatorschaltung angeordneten Kap; ^ität stetig gesteuert werden kann. Dir«;? Anordnungen verlangen zur empfindlichen Reduktion der Oszillatorspannung einen relativ großen Verstellbereich der Kondensatorkapazität, welcher durch Zeigerbetätigung nicht erzielbar ist. Andere Anordnungen benötigen dazu den weitgehenden Kurzschluß des Kondensators, welcher nur über eine am Zeiger des Meßwerks befestigte Elektrode erreichbar ist, die ihrerseits mit passenden Punkten der Oszillatorschaltung elektrisch leitend verbunden werden muß. Dieses ist wegen der dabei am Meßwerk zu treffenden Maßnahmen zur elektrisch leitenden Verbindung der am Zeiger befestigten Kondcnsatorelcktrodc mit ortsfesten Teilen des Meßwerks unerwünscht.

Die Erfindung verbessert Vorrichtungen der eingangs genannten Art dadurch, indem erfindungsgcmäß als Oszillator ein über einen Kondensator schwach mit Wechselstrom rückgekoppelter quasistabiler Multivibrator vorgesehen ist, dessen Rückkopplungskapazität durch Einführen einer potcntialfreien elektrisch leitenden Reduktionselektrode in den Luftspalt des Kondensators zwischen einem kleinen und einem größeren Wert infolge Luftspaltreduktion «teuerbar ist und dadurch, daß die kleinere Rückkopplungskapazitiit derart bemessen ist, daß das Multivibralorsystcm eine stabile Lage einnimmt.

Diese Anordnung läßt sich für höhere Oszillatorfrequenzen leicht in integrierter Schalttechnik induktivitätsfrei aufbauen und gestattet es, durch einfaches Einführen einer leitenden Elektrode in den Luftspalt de« Rückkopplungskondensators die Multivibrutorschwingung anzufachen, so daß am Ausgang des Gleichrichters eine entsprechende Stcucrspannung für Scha 11 zwecke zur Verfügung steht.

Zur Betätigung von Relais sind durch Eingriff in die Rückkopplung steuerbare Multivibrator an sich bereite, bekannt. Die bekannten Vorrichtungen sind jedoch mit mechanischen Schaltern versehen, die eine Gleichslromrückkopplung zwischen den beiden Schaltstufen des Multivibrators herbeiführen und die zur Erregung der Multivibnitorschwingung geöffnet werden, so daß dann die übliche Wechselstromrückkopplung allein wirksam ist. Solche Vorrichtungen lassen jedoch ebenso wie die oben erwähnten Anordnungen eine berührungsfreie Steuerung im vorliegenden Sinne nicht zu und eigenen sich deshalb beispielsweise auch nicht zur zeigergesteuerten Grenzkontaktbetätigung an elektrischen Meßinstrumenten. Die Zeichung erläutert die Erfindung.
Fig. I zeigt in einer Seitenansicht einen Teil eines elektrischen Drehspulmeßinstruments mit einer Schaltvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt diese Anordnung in Draufsicht und F i g. 3 erläutert an einem schematischen Schaltbild den elektrischen Aufbau der Schaltvorrichtung.
Es bezeichnen 1 das Gehäuse eines Drehpulsinstru-

ao ments, 2 seine Zeigerachse, 3 die Instrumentenskala und 4 den Zeiger des Meßinstruments. Er soll in einer bestimmten vorgegebenen Stellung einen elektrischen Kontakt betätigen und diesen für einen gewissen Betrag seines Verstellwegs auch halten.

as Es ist hierzu der Zeiger 4 an seinem einen Ende mit einer aus leichtem nichtleitenden Material (Kunststoff) bestehenden Fahne 6 versehen, weiche sich beiderseits der Längsachse des Zeigers 4 über gewisse Winkelsektoren erstreckt. Die Fahne weist quer zur Längsachse des Zeigers 4 — in ihrer Bewegungsrichtung — radial verlaufende Ausnehmungen 7 auf, so daß ein zahnartiges Profil entsteht. Die Zähne 8 dieses Profils weisen an ihrer Oberfläche eine Metallisierung 9 auf und tauchen in den Luftspalt eines ortsfest angeordneten Kondensators ek. Der Kondensator besteht aus zwei ebenen Kunststoffelektroden 10 und 11, die an ihren einander zugewandten Oberflächen jeweils eine Metallbelegung 12 bzw. 13 tragen. Die Elektroden 10 und 11 sind am Gehäuse 14 der Schaltvorrichtung befestigt und bilden bei freiem Luftspalt einen Kondensator, dessen Kapazität kleiner als 1 pF ist.

Die Breite der Ausnehmungen 7 ist in bezug auf die Breite der Elektroden 10, 12 bzw 11, 13 derart bemessen, daß in einer Stellung der Fahne 6, in der eine Ausnehmung 7 in den Luftspalt des Kondensators gelangt, die Flachenüberdeckung zwischen den Elektroden in Summe mindestens 50% der maximal möglichen überdeckung beträgt, und es ist das Zahnprofil gleichmäßig geteilt.

Der aus den Elektroden 10, 12 und 11, 13 gebildete Kondensator ist in Fi g. 3 mit 20 bezeichnet. Er ist als Rückkopplungskondensator in eine in bekannter Weise aus zwei Transistoren 21 und 22 aufgebaute Multivibratoranordnung eingeschaltet, und es ist die Schaltung derart dimensioniert, daß bei der Rückkopplungskapazität des Kondensators 20 die Schal* tung stabil ist und einer der beiden Transistoren ständig gesperrt ist.

Durch Einführen eines Zahns 8 in den Luf'spalt des Kondensators 20 wird die Rückkopplungskapazltat infolge einer Luftspaltreduktion bis auf etwa 5 pF vergrößert und der Kondensator lädt sich entsprechend auf. Infolge dieser Aufladung werden die Potentialverhältnisse an der Basis des gesperrten Transistors geändert und er gerät in den leitenden Zustand, wobei gleichzeitig der zweite Transistor in üblicher Weise gesperrt wird. Es entsteht dabei defl·

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niert eine stabile MultivibraUirschwiiigung, deren Frequenz von der Dimensionierung des Systems abhängt und die bei den genannten Kapazitätsverhiiltnissen zweckmäßig in die Größe einiger Megaherz gelegt wird.

Die Oszillatorspannung wird mittels des Gleichrichters 30 gleichgerichtet und danach der Basis eines Transistors 31, der zusammen mit einem zweiten Transistor 32 einen auf einen Spannungsschwellwert eingestellten Schmitt-Trigger bildet, zugeführt. Die Trigger-Schaltung ist derart dimensioniert, daß der Transistor 32 bei fehlender Spannung am Gleichrichter 30 gesperrt ist. Tritt die gleichgerichtete Oszillatorspannung auf, so wird der Transistor 32 leitend und betätigt ein Schutzgaskontaktrelais 33,. welches in üblicher Weise zur Grenzkontaktsteuerung od. dgl. benutzbar ist. Die gezahnte Ausbildung der Fahne 6 gestattet es, durch die gleiche Fahne mehrere Kontakte zu steuern.

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Berührungsfrei steuerbare elektronische Schaltvorrichtung zur Betätigung eines Relais mit einem elektrischen Oszillator und einem mechanisch verstellbaren, in der Oszillatorschaltung angeordneten Steuerkondensator zur Beeinflussung der Amplitude der Oszillatorspannung, bei der die Oszillatorspannung über einen Gleichrichter eine schwellwertempfindlich eingestellte, das Relais betätigende Schaltvorrichtung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß als Oszillator ein über einen Kondensator (20) schwach mit Wechselstrom rückgekoppelter quasistabiler Multivibrator (2ί, 22) vorgesehen ist, dessen Rückkopplungskapazüäi. durch Einführen einer potentialüeien elektrisch leitenden Reduktionselfktrnde (6, 8) in den Luftspalt des
tors zwischen einem kleinen und einem grötk-ren Wert infolge l.uftspallreduktiiin steuerbar ist und dadurch, daß die kU-inere Rückkupplungskapazitat derart bemessen ist, daß das Multivibrator· system eine stabile· Lage einnimmt.

2. Berühi ungsfrei steuerbare elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g_L-kennzeichnet, daß zur Luftspaltreduktion an den Rückkopplungskondensator (20) in seinen Luis spalt eine aus elektrisch nicht leitendem Materi.i pefertigte an ihren den Kondensatorelektrudc· (12, 13) zugewandten Oberflächen mit einer M.-tallisierung (·>) versehene Reduktionselektnu'..· (6) vorgesehen ist. deren Metaliisierungsfläch; 1 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

3. Beriihrungsfrei steuerbare elektrisch Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, uadurch gekennzeichnet, daß die Reduküonselrktrode (6) in ihrer Verschiebun^richtung ein μ_·- zahntes Profil aufweist und daß die elektrisch leitenden Teile der Zähne (8) des Profils elektrisch voneinander isoliert sind.

4. Berührungsfrei steuerbare elektriscne Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche ] bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichrichter (30), der die Ausgnngsspannung <jes Multivibrators (21, 22) gleichrichtet, eine als Schmitt-Trigger ausgebildete, das Relais (33) schaltende Gleichstromkippschaltung (31, 32) nachgeschaltet ist.

5. Berührungsfrei steuerbare elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung zur zeigergesteuerten elektrischen Grenrkontaktgabe an vorzugsweise elektromechanischen Meßinstrumenten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen