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Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät Die Erfindung
betrifft ein elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät, das huber insgesamt
zwei Anschlußleitungen einerseits an eine Spannungsquelle und andererseits an einen
Verbraucher anschließbar ist, mit einem von außen beeinflußbaren Oszillator, der
einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor aufweist, an dessen Basis
eine
Rückkopplungsinduktivität angeschlossen ist, einen von dem Oszillator betätigten
elektronischen Schalter und einer Speiseschaltung für den Oszillator. Solche Schaltgeräte,
die also kontaktlos ausgeführt sind, werden in zunehmendem Maße anstelle von mechanischvbetätigten
elektrischen Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, in elektrischen
Meß-, Steuer- und Regelkreisen verwendet. Solange bei diesen Schaltgeräten, die
nach dem Prinzip des bedämpften Oszillators arbeiten, ein Metallteil einen vorgegebenen
Abstand noch nicht erreicht hat, git ftir den Oszillator K V V> 1 mit K = Rückkopplungsfaktor
und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators, d.h. der Oszillator schwingt. Erreicht
das entsprechende Metallteil den vorgegebenen Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung
des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, wobei -K V <
1 wird, d.h. der Oszillator schwingt nicht mehr. Abhängig von den unterschiedlichen
Zuständen des Oszillators wird, zumeist über Kippverstärker, ein elektronischer
Schalter, z e B. ein Transistor oder ein Thyristor, betätigt.
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Die bekannten, zuvor beschriebenen elektronischen Schaltgeräte haben
sich in der Praxis an sich bewährt; es gibt jedoch Fälle, bei denen das Arbeiten
nach dem Prinzip des bedämpfen Oszillators ungenaue Ergebnisse liefert.
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Das gilt z.B. dann, wenn dem Schaltgerät Metallteile unterschiedlicher
Bedämpfungseigenschaften, insbes. unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit,
zugefUhrt werden.
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In solchen Fällen spricht das Schaltgerät einmal erst bei einem relativ
geringen Abstand des Metallteils zum Schaltgerät, ein anderes Mal schon bei einem
relativ großen Abstand des Metallteils zum Schaltgerät an.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie
ein elektronisches Schaltgerät der eingangs beschriebenen Art ausgestaltet werden
muß, damit unterschiedliche Bedämpfungseigenschaften der das Schaltgerät beim Passieren
oder Annähern betätigenden Metallteile die Ansprechempfindlichkeit des Schaltgerätes
nicht beeinflussen.
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Das erfindungsgemäße elektronische, berührungslos arbeitende Schaltgerät,
bei dem diese Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende
der RUckkppplungsinduktivität an einen als Kondensatorelektrode wirkenden Metallkörper,
z,B. eine Metallplatte angeschlossen ist. Während also bei den bekannten elektronischen
Schaltgeräten der eingangs beschriebenen Art der Oszillator "von Hause aus" schwingt
und durch ein passierendes oder
sich annäherndes Metallteil bei
einem bestimmten Abstand Metallteil - Schaltgerät so stark bedämpft wird, daß er
zu schwingen aufhört, wird bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgerät
der Rückkopplungskreis des Oszillators erst durch das passierende oder sich annähernde
Metallteil, das als zweite Kondensatorelektrode den mit dem zweiten Ende der Rückkopplungsinduktivität
verbundenen, als erste Kondensatorelektrode wirkenden Metallkörper zu einem Kondensator
ergänzt, geschlossen, schwingt also der Oszillator nur, wenn das das Schaltgerät
betätigende Metallteil einen bestimmten Abstand zum Schaltgerät unterschritten hat.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes
ist die Basis des Transistors zur Festlegung des Arbeitspunktes des Transistors
mit einem aus zwei Widerständen bestehenden, an die Spannungsquelle, ggf. über eine
Gleichrichter-Brückenschaltung, angeschlossenen Spannungsteiler verbunden, so daß
eine elektrostatische Aufladung des mit dem zweiten Ende der Rückkopplungsinduktivität
verbundenen Metallkörpers nicht vorkommen kann.
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Selbstverständlich kann fUr den Oszillator auch eine andere als die
beschriebene Emitterschaltung verwirklicht werden.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin
zu sehen, daß ein elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät der eingangs
beschdebenen grundsätzlichen Art geschaffen worden ist, bei unterschiedliche Bedämpfungseigenschaften,
z.B. unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit, der beim Passieren oder Annähern
das Schaltgerät betätigenden Metallteile die Ansprechempfindlichkeit des Schaltgerätes
nicht beeinflussen. Darüber hinaus ist ein weiterer, durch die Erfindung erreichter
Vorteil darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät der Oszillator
nur dann schwingt, wenn sich dem Schaltgerät ein Metallteil entsprechend genähert
hat, während dies bei den eingangs beschriebenen bekannten Schaltgeräten gerade
umgekehrt ist.
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Das erfindungsgemäße Schaltgerät eignet sich dadurch besonders für
solche elektrischen Meß-, Steuer- und Regelkreise, in denen ein Metallteil, das
das Schaltgerät betätigen soll, sich diesem nur ausnahmsweise nähert.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt das Schaltbild
einer Ausführungsrorm eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes flir einen Wechselstromverbraucher.
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Das in der Figur dargestellte elektronische Schaltgerät 1 arbeitet
berührungslos, d.h. es spricht auf ein sich annäherndes, in der Figur nicht dargestelltes
Metallteil an, und ist über insgesamt zwei Anschlußleitungen 2,3 einerseits an eine
Spannungsquelle 4 und andererseits an einen Verbraucher 5 angeschlossen.
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In seinem grundsätzlichen Aufbau besteht das dargestellte elektronische,
d.h. kontaktlose Schaltgerät 1 aus einem von außen, nämlich durch das Metallteil,
beeinflußbaren Oszillator 6, einem von dem Oszillator 6 betätigten elektronischen
Schalter 7, im dargestellten Ausrührungsbeispiel einem Thyristor, und einer Speiseschaltung
8 zur Erzeugung der für den Oszillator 6 erforderlichen Hilfsspannung. Zwischen
dem Oszillator ó und dem elektronischen Schalter 7 ist im übrigen noch ein Kippverstärker
9 vorgesehen, der in Abhängigkeit vom Zustand des Oszillators 6 den elektronischen
Schalter 7 durchschaltet.
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Der Oszillator 6 des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1 arbeitet mit
einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor 10. Im Kollektorkreis des Transistors
10 liegt ein Parallelschwingkreis 11 auS Schwingkreisinduktivität 12 und Schwingkreiskapazität
13, im Emitterkreis des
Transistors 1o liegt ein Emitterwiderstand
14 und an die Basis des Transistors io ist eine RUckkopplungsinduktivität 15 angeschlossen.
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Erfindungsgemäß ist das zweite Ende der RUckkopplungsinduktivität
15 an einen als Kondensatorelektrode wirkenden Metallkörper 16, z.B. eine Metallplatte,
angeschlossen.
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Vorzugsweise ist die Basis des Transistors 10 zur Festlegung des Arbeitspunktes
des Transistors 10 mit einem aus zwei Widerständen 17, 18 bestehenden, an die Spannungsquelle
4 über eine Gleichrichter-Brückenschaltung 19 angeschlossenen Spannungsteiler 20
verbunden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Oszillatorspannung am
Kollektor des Transistors 1o über einen Koppelkondensator 21 abgegriffen, mittels
eines als Diode geschalteten Transistors 22 gleichgerichtet und durch einen nachfolgenden,
als Emitter-Folger geschalteten Transistor 23, in dessen Emitterkreis ein Ladekondensator
24 liegt, geglättet.
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Die Arbeitsweise des erfi(dungsgemäßen Schaltgerätes ist äußerst einfach:
Nähert sich dem erfindungsgemäßen Schaltgerät ein Metallteil, so wirkt dieses als
zweite Kondensatorelektrode
und ergänzt den als erste Kondensatorelektrode
wirkenden, mit dem zweiten Ende der Rückkopplungsinduktivität 15 verbundenen Metallkörper
16 zu einem Kondensator, der den Rückkopplungskreis des Oszillators 6 schließt,
so daß dieser zu schwingen beginnt und die Oszillatorspannung über den Kippverstärker
9 den elektronischen Schalter 7 betätigt.