DE1803901B1

DE1803901B1 - Circuit arrangement for controlling essentially capacitive loads via a changeable capacitive resistor

Info

Publication number: DE1803901B1
Application number: DE19681803901D
Authority: DE
Inventors: Hermann Monat
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-26
Filing date: 1968-10-18
Publication date: 1969-12-18
Also published as: AT294194B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung im wesentlichen kapazitiver Verbraucher über einen veränderbaren kapazitiven Widerstand mit pulsierendem Gleichstrom, insbesondere für über Tastkapazitäten zu betätigende Piezorelais in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen. The invention relates to a circuit arrangement for controlling the essential capacitive consumer via a changeable capacitive resistance with pulsating direct current, especially for those to be actuated via key capacitances Piezo relays in telecommunications, in particular telephone systems.

Als Anwendungsfall der Steuerung von Schaltelementen über einen veränderbaren kapazitiven Widerstand wurden in jüngerer Zeit Fernsprechstationen geschaffen, an denen eine Wahl durch Fingerberührung von Ziffernfeldern erfolgt. Eine derartige elektronische Berührungstastatur enthält Berührungstasten, über die ein Wechselstrom geführt wird, dessen Stärke sich durch Berührung eines Ziffernfeldes und Anderung einer diesem zugeordneten Tastkapazität ändert. Jeder Berührungstaste innerhalb einer Tastatur ist ein Taststromverstärker zugeordnet, der eine Hilfsspannung benötigt, da der Taststrom selbst nicht zur Stromversorgung ausreicht. Um einen potentialfreien Ausgang der Berührungsstaste zu schaffen, ist das Nachschalten eines Relais erforderlich. Diese Voraussetzungen erschweren die Anwendung bzw. die Konstruktion von Berührungstasten für Fernsprechteilnehmerstationen. As an application of the control of switching elements via a changeable capacitive resistance were recently created at telephone stations dialing by touching numeric fields with your fingers. Such a one Electronic touch keyboard contains touch keys through which an alternating current is guided, the strength of which is changed by touching a number pad and changing it one of this associated touch capacitance changes. Each touch key within a keyboard is assigned a sensing current amplifier that requires an auxiliary voltage, since the touch current itself is not sufficient for the power supply. To a potential-free To create the output of the touch key, the downstream switching of a relay is required. These prerequisites make the use or the construction of touch keys difficult for telephone subscriber stations.

Ein für eine Berührungstastatur gut geeignetes Schaltelement ist das Piezorelais. Es arbeitet nach dem Prinzip, daß zwei Streifen einer piezoelektrischen Keramik aufeinandergebracht sind, von denen sich der eine beim Anlegen einer Spannung dehnt, der andere verkürzt. Dadurch wird eine Durchbiegung der beiden Streifen verursacht, die so groß ist, daß ein Kontakt geschlossen bzw. geöffnet werden kann. A switching element that is well suited for a touch keyboard is the piezo relay. It works on the principle that two strips of a piezoelectric Ceramic are placed on top of each other, one of which is different when a voltage is applied stretches, the other shortens. This causes the two strips to sag, which is so large that a contact can be closed or opened.

Der Kontakt des Piezorelais bildet einen potentialfreien Ausgang für die Berührungstaste. Ein Piezorelais hat im wesentlichen kapazitives Verhalten, daher muß nun für sein Ansprechen Energie geliefert werden. Mittels eines Piezorelais könnte also eine elektronische Einzeltaste geschaffen werden, die den kapazitiven Taststrom ohne zusätzliche Hilfsspannung auswerten kann. Um nach dem Abschalten ein Abfallen in die Ruhelage zu bewirken, muß eine Entladung der Kapazität des Relais über einen Widerstand vorgenommen werden. Der Entladewiderstand sowie der Kapazitätswert des Piezorelais bestimmen die für das Abnehmen der Spannung am Relais maßgebende elektrische Zeitkonstante. Da die Speisung des Piezorelais mit Gleichspannung erfolgen muß, andererseits jedoch Tastwechselströme bei Berührungstasten durch Fingerberührung kapazitiv verändert werden sollen, muß zur Speisung pulsierender Gleichstrom verwendet werden. Wird zur Steuerung eines kapazitiven Verbrauchers mit pulsierendem Gleichstrom jedoch die Reihenschaltung eines Gleichrichters und der Tastkapazität angewendet, so erfolgt eine einmalige Aufladung der Tastkapazität im Steuerstromkreis des Verbrauchers, wonach jedoch ihre Entladung über den Gleichrichter infolge seiner Stromrichtungsabhängigkeit nicht möglich ist. Es würde damit eine einmalige, kurze Einschaltung des Verbrauchers sowie ein sofortiges Zurückkehren in den stromlosen Zustand verursacht. The contact of the piezo relay forms a potential-free output for the touch key. A piezo relay has essentially capacitive behavior, therefore energy must now be supplied for it to respond. Using a piezo relay an electronic single key could therefore be created to replace the capacitive Can evaluate sensing current without additional auxiliary voltage. To after shutdown To cause a fall into the rest position, the capacitance of the relay must be discharged be made via a resistor. The discharge resistance and the capacitance value of the piezo relay determine the decisive factor for the reduction of the voltage at the relay electrical time constant. Since the piezo relay is supplied with direct voltage must, on the other hand, however, tactile alternating currents for touch keys by finger touch are to be changed capacitively, must be used to supply pulsating direct current will. Used to control a capacitive consumer with pulsating direct current however the series connection of a rectifier and the duty cycle is used, This means that the momentary capacitance is charged once in the control circuit of the consumer, after which, however, their discharge via the rectifier as a result of its current direction dependence not possible. This would mean a one-time, brief activation of the consumer as well as an immediate return to the de-energized state.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun allgemein darin, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung im wesentlichen kapazitiver Verbraucher über einen veränderbaren kapazitiven Widerstand mit pulsierenden Gleichstrom zu schaffen. Für eine Schaltung der eingangs genannten Art löst die Erfindung diese Auf- gabe dadurch, daß der veränderbare kapizitive Widerstand und der kapazitive Verbraucher als die Ladekapazitäten in einer an sich bekannten Spannungsvervielfacherschaltung vorgesehen sind, wobei die Wechselspannungsquelle an die Reihenschaltung des veränderbaren kapazitiven Widerstandes mit dem kapazitiven Verbraucher mit einem zwischen beide Kapazitäten geschalteten ersten Gleichrichter angeschaltet ist und ein zweiter Gleichrichter der Reihenschaltung der Wechselspannungsquelle mit dem veränderbaren kapazitiven Widerstand mit einer dessen laufende Umladung ermöglichenden Polung parallel geschaltet ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht eine einwandfreie Steuerung eines kapazitiven Verbrauchers mit einer veränderbaren Kapazität bei pulsierendem Gleichstrom. Durch die Funktion beider Kapazitäten als Ladekapazität in einer Spannungsvervielfacherschaltung ist eine laufende Umladung der Tastkapazität möglich. Ferner wird damit gleichzeitig die spannungserhöhende Wirkung dieser Schaltung ausgenutzt, wodurch wiederum das Spannungsverhältnis zwischen getastetem und ungetastetem Zustand am Verbraucher erhöht wird. The object of the invention is now generally to provide a circuit arrangement to control essentially capacitive consumers via a changeable capacitive one Creating resistance with pulsating direct current. For a circuit of the initially mentioned type, the invention solves this gave by the fact that the changeable capicitive Resistance and the capacitive consumer as the charging capacities in one known voltage multiplier circuit are provided, wherein the AC voltage source to the series connection of the changeable capacitive resistance with the capacitive one Load with a first rectifier connected between the two capacities is switched on and a second rectifier of the series connection of the AC voltage source with the changeable capacitive resistance with one of its ongoing reloading enabling polarity is connected in parallel. The circuit arrangement according to the invention enables perfect control of a capacitive consumer with a changeable capacitance with pulsating direct current. By the function of both Capacities as a load capacity in a voltage multiplier circuit is one ongoing reloading of the scanning capacity possible. Furthermore, it is simultaneously the The voltage-increasing effect of this circuit is exploited, which in turn reduces the voltage ratio is increased between the keyed and non-keyed state on the consumer.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung an Hand einer in der Figur dargestellten Ausführungsform beschrieben, die zur Steuerung eines Piezorelais dient. The circuit arrangement according to the invention is illustrated below with reference to the invention an embodiment shown in the figure described, the control a piezo relay is used.

Die Figur zeigt im linken Teil einen Wechselspannungsgenerator G zur Erzeugung des Taststromes. Er ist über einen Übertrager UE an die Steuerschaltung für das durch seine Kapazität C und den ihr parallelgeschalteten Entladewiderstand R dargestellte Piezorelais angeschlossen. Die Steuerschaltung besteht aus der Tastkapazität CT sowie den beiden Dioden D 1 und D 2. Die Dioden, die Tastkapazität und die Kapazität des Piezorelais bilden eine Spannungsvervielfacherschaltung bekannter Ausführung. Bei Einspeisung der Wechselspannung in die Steuerschaltung soll das Piezorelais zunächst nicht anziehen. Hierzu muß die Tastkapazität CT entsprechend dimensioniert sein. Wird ihr Kapazitätswert durch Fingerberührung erhöht, so sinkt ihr kapazitiver Widerstand, und es fließt ein stärkerer pulsierender Gleichstrom durch die Diode D1, der eine Aufladung der Kapazität C des Piezorelais bewirkt. Während der gleichen Halbwelle der vom Generator G gelieferten Wechselspannung lädt sich auch die Tastkapazität CT auf. Sie kann sich während der nächsten Halbwelle der Wechselspannung über die Diode D 2 entladen, so daß während der Tastenberührung eine dauernde Umladung der Tastkapazität erfolgt. Somit kann das Piezorelais auf seine Anzugsspannung aufgeladen und gehalten werden. The figure shows an alternating voltage generator G in the left part for generating the probe current. It is connected to the control circuit via a transformer UE for that due to its capacitance C and the discharge resistor connected in parallel to it R shown piezo relay connected. The control circuit consists of the duty cycle CT and the two diodes D 1 and D 2. The diodes, the key capacitance and the capacitance of the piezo relay form a voltage multiplier circuit of known design. When the alternating voltage is fed into the control circuit, the piezo relay do not tighten at first. For this purpose, the scanning capacitance CT must be dimensioned accordingly be. If your capacitance value is increased by touching your finger, your capacitance will decrease Resistance, and a stronger pulsating direct current flows through the diode D1, which causes the capacitance C of the piezo relay to be charged. During the same Half-wave of the alternating voltage supplied by the generator G also charges the sensing capacitance CT on. During the next half-wave of the alternating voltage, it can be spread over the Discharge diode D 2, so that while the key is touched a permanent recharge of the Tactile capacity takes place. The piezo relay can thus be charged to its pull-in voltage and be held.

Claims

Claim:

Circuit arrangement for controlling essential capacitive loads Via a variable capacitive resistance with pulsating direct current, in particular for piezo relays to be operated via key capacitances in telecommunications, in particular Telephone systems, d a -characterized in that the variable capacitive resistance (CT) and the capacitive consumer (C) as the charging capacities in one known voltage multiplier circuit are provided, wherein the AC voltage source (G, UE) to the series connection of the changeable capacitive resistance (CT) with the capacitive consumer (C) with one between the two capacities (CT, C) connected first rectifier (D1) is connected and a second rectifier (D 2) the series connection of the AC voltage source (G, UE) with the changeable capacitive resistance (CT) with a polarity that enables it to be charged continuously is connected in parallel.