DE2048136A1

DE2048136A1 - Electronic push button switch for telecommunications, in particular telephone systems

Info

Publication number: DE2048136A1
Application number: DE19702048136
Authority: DE
Inventors: Reinhard 8000 München Lueder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1970-09-30
Publication date: 1972-04-06
Also published as: DE2048136C3; DE2048136B2

Description

Elektronischer Tastschalter für Fernmelde-, insbesondere Pernsprechanlagen.Electronic push button switch for telecommunication systems, in particular telephone systems.

Fernsprechanlagen.Telephone systems.

Zur Auslösung von Schaltvorgängen in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen werden unter anderem Schalterelemente in Form von Tasten, Drucknopftastern oder dgl. benötigt. Im Gegensatz zu Tastschaltern mit mechanischer Kontaktsteuerung sind neuerdings elektronische Tastschalter entwickelt worden, bei denen durch Berührung einer vorgegebenen Tastfläche der Scheinwiderstand eines echselstromkreises verändert und auf Grund dieser Änderung der gewünschte Schaltvorgang ausgelöst wird. Die Auswertung der Scheinwiderstandsänderung kann durch eine Glimmlampe oder Kaltkathodenröhre erfolgen, über die dann ein Relais oder ein Fotowiderstand gesteuert wird. Eine andere Möglichkeit ist durch die Verwendung eines Gleichspannungsschaltverstarkers gegeben, dem die Steuerwechselspannung nach Gleichrichtung zugeführt ^ .For triggering switching processes in telecommunication systems, especially telephone systems are among other things switch elements in the form of buttons, pushbutton buttons or Like. Needed. In contrast to pushbutton switches with mechanical contact control are Recently, electronic pushbutton switches have been developed in which by touch a given touch surface changes the impedance of an echselstromkreis and on the basis of this change the desired switching process is triggered. The evaluation the change in impedance can be achieved by a glow lamp or cold cathode tube via which a relay or a photo resistor is then controlled. One Another possibility is through the use of a DC switching amplifier given to which the AC control voltage is fed after rectification ^.

S) rteilhaft derartige kontaktlose Tastschalter gegenüber den herkömmlichen Schalterelementen mit mechanischen Kontakten auch erscheinen, so bereitet dorch der Einsatz für Steuerzwecke in Fernmeldeanlagen noch erhebliche Schwierigkeiten.S) rteilhaft such contactless push button switch compared to the conventional Switch elements with mechanical contacts also appear, so Dorch prepares the use for control purposes in telecommunication systems still has considerable difficulties.

Diese sind darin begründet, dass im allgemeinen die Steuerfunktion sowohl bei feuchten Fingern als dem einen Grenzfall als auch bei behandschuhten Fingern als dem anderen Grenzfall erfüllt werden soll, so dass die zum Schalten ausnutzbare Scheinwiderstandsänderung nur gering ist. Hinzu kommt, dass die für die Aussteuerung eines vorgegebenen Schaltkreises erforderliche Scheinwiderstandsänderung bei Berührung des kapazitiven Widerstandes durch die jeweilige Annrdrung des Schalterelementes bezogen auf das beeinflussende ,rdQoter.tial sehr stark beeintrachtigt wird. Eine einheitliche Dimensionierung von Schaltkreisen für Steuereinrichtungen ist daher nur bei entsprechender Abschirmung der Schalterdlemente gegen Erde möglich. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich aus der Unsicherheit bei der Bedienung von Tastschaltern, deren Betätigung im Gegensatz zu den mechanisch arbeit enden Tasten keinen Arbeitsaufwand erfordert und keinen vergleichbaren Druckpunkt aufweisen. Es kann deshalb durch geringfügige Zitterbewegungen zu ungewollten Mehrfachbetätigungen des elektronischen Tastschalters kommen, was in vielen Anwendungsfällen untragbar ist.These are due to the fact that, in general, the control function both with wet fingers as the one borderline case as well as with gloved ones Fingers as the other borderline case should be met, so that the to switch exploitable change in impedance is only small. In addition, the for the modulation of a given circuit required change in impedance when touching the capacitive resistance due to the respective approach of the switch element in relation to the influencing, rdQoter.tial, is very severely affected will. Uniform dimensioning of circuits for control devices is therefore only possible if the switch elements are appropriately shielded from earth. Another difficulty arises from the uncertainty in the operation of Pushbutton switches, the actuation of which is in contrast to the mechanically working buttons does not require any effort and does not have a comparable pressure point. Slight trembling movements can therefore lead to unwanted multiple actuations of the electronic push button switch, which in many applications is unacceptable is.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun gleichfalls einen elektronischen Tastschalter für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, bestehend aus einem in einem Wechselstromkreis liegenden, durch Fingerberührung veränderbaren kapazitiven Widerstand und einem Glichspannungsschaltverstärker zur Auswertung der im Wech.selstromkreis infolge Berührung des kapazitiven Widerstandes auftretenden Spannungsänderungen.The present invention now also relates to an electronic one Push-button switches for telecommunication systems, in particular telephone systems, consisting of a in an alternating current circuit, changeable capacitive ones by touching the finger Resistor and a DC voltage switching amplifier for evaluating the in the alternating current circuit voltage changes occurring as a result of touching the capacitive resistor.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktionssicherheit gegenüber bekannten elektronischen Tastschaltern bei einfachen Dimensionierungsbedingungen zu erhöhen. Dies wird gemass der Erfindung dadurch erreicht, dass die an einem Widerstand des Wechselstromkreises abfallende Spannung gleichgerichtet und gegebenenfalls verstärkt einen mehrteiligen ohmschen Spannungsteiler im Eingangskreis des Gleichspannungsschaltverstärkers zugeleitet wird, dass der an einem Teil dieses Spannungsteilers im unbetätigten Zustand des Tastschalters auftretende Spannungsabfall jeweils ermittelt und dessen Wert gespeichert wird, dass lediglich bei einer gegenüber diesem gespeicherten Wert in vorgegebenf r Grösse auftretenden Änderung der mit einer anderen Teil des Spannungsteilers gekoppelte Gleichspannungsverstärker aufgesteuert wird und am Ausgang ein die Retgt.gung des Tastschalters anzeigendes Signal liefert, und dass mit Auftreten dieses Ausgangssteuersignals jeweils für die Dauer der Tastbetätigung ein weiterer Teil des Spannungsteilers wirksam geschaltet und infolge der damit verbundenen iderstandsänderung die Empfindlichkeit des Tastschalters verringert wird.The object of the invention is to improve the functional reliability compared to known ones electronic pushbutton switches with simple dimensioning conditions. This is achieved according to the invention in that the at a resistance of the AC circuit dropping voltage rectified and, if necessary, amplified a multi-part ohmic voltage divider in the input circuit of the DC voltage switching amplifier is fed that the on part of this voltage divider in the unactuated State of the pushbutton switch occurring voltage drop is determined in each case and its Value is saved that only in the case of a value saved compared to this The change occurring in a given size with another part of the voltage divider coupled DC voltage amplifier is controlled and at the output the retgt.gung of the pushbutton switch provides a signal indicating that it occurs this Output control signal for the duration of the button actuation a further part of the voltage divider is effectively switched and as a result of the associated change in resistance the sensitivity of the push button switch is reduced.

Im Gegensatz zu den bisherigen bekannten elektronischen Tastschaltern weist der neue Tastschalter keine starre Ansprechschwelle auf, sondern der Bezugspunkt für die Ansprechschwelle wird unabhängig von den übrigen Randbedingungen durch Speicherung des im Ruhezustand ermittelten Spannungswertes gewonnen. Lediglich eine Änderung von vorgegebener Grösse gegenüber diesem gespeicherten Spannungswert führt zu einem Ansprechen des Schalters. Der neue Tastschalter ist damit im praktisch wichtigen Bereich unabhängig von Toleranzen der Grösse und Umgebung der Tastfläche, der Spannung und Frequenz des Wechselstromgenerators, sowie vom übrigen Aufbau und den Schaltkreiskapazitäten.In contrast to the previously known electronic push button switches the new pushbutton switch does not have a rigid response threshold, but the reference point for the response threshold becomes independent of the other boundary conditions through storage of the voltage value determined in the idle state. Just a change of a predetermined size compared to this stored voltage value leads to a Response of the switch. The new push button is therefore practically important Range independent of tolerances of the size and environment of the touch surface, the voltage and frequency of the alternator, as well as the rest of the structure and circuit capacities.

Entsprechend einfacher gestaltet sich die Dimensionierung dieses Tastschalters. Die Herabsetzung der Empfindlichkeit des Tastschalters nach Ansprechen führt weiterhin dazu, dass zur Beendigung der Tastbetätigung der Finger weiter von der Tastfläche entfernt sein muss, als es zur Betätigung des Tastschalters erforderlich ist. Die gewollte Mehrfachbetätigung ein und derselben Taste setzt also die gewollte Entfernung des auslösenden Fingers voraus, was gleichzeitig zur Folge hat, dass ungewollte Mehrfachbetätigungen durch Zitterbewegungen weitgehend unterdrückt werden.Der Betrieb solcher elektronischer Tastschalter kann daher gleichfalls sicherer gestaltet werden, zumal durch einfache Änderung der 8ViderstardsverEltnisse eine Anpassung an individuelle Tastgewohnheiten möglich ist. Der verwendete Spannungsteiler ermöglicht dabei in einfachster Weise die Verknüpfung aller Schaltfunktionen miteinander.The dimensioning of this pushbutton switch is correspondingly simpler. The reduction in the sensitivity of the pushbutton switch after response continues to the fact that to terminate the touch actuation the finger further away from the touch surface must be removed than is necessary to operate the pushbutton switch. the Deliberate multiple actuation of one and the same key thus sets the desired distance of the triggering finger, which at the same time has the consequence that unwanted Multiple actuations caused by trembling movements are largely suppressed Such electronic pushbutton switches can therefore also be made safer, especially by simply changing the 8 viderstard ratios an adaptation to individual needs Tactile habits is possible. The voltage divider used enables in the simplest way to link all switching functions with one another.

Die dem Spannungsteiler zugeleitete Steuerspannung wird zweckmässig am kapazitiven Steuerwiderstand des WechselstrAmkrei 8e8 abgegriffen, da in diesem Falle auch bei über Erde verlaufenden Schaltstromkreisen sich die günstigsten Dimensioirungserhältnisse ergeben. Auch ist es zweckmässig. den Ssannungsteiler als Bestandteil eines Impedanzwandlers auszubilden, dessem Eingang die im Wechselstromkreis abgegriffene Wechselspannung zugeleitet wird, da so in einfachster Weise eine Leistungsanpassung an den Auswertekreis gegeben ist.The control voltage fed to the voltage divider is appropriate tapped at the capacitive control resistor of the alternating current circuit 8e8, as in this Traps also when running above ground Switching circuits are the result in the most favorable dimensions. It is also useful. the voltage divider to be designed as part of an impedance converter whose input is in the AC circuit tapped alternating voltage is fed, as a power adjustment in the simplest way is given to the evaluation circuit.

Eine sehr einfache Schaltungsanordnung gemass der Erfindung ergibt sich, wenn zur Speicherung des ermittelten Spannungswertes dem den Spannungsabfall liefernden Teil des Spannungsteilers ein Kondensator über eine Diode parallel geschaltet ist und der Eingangssteuerkreis des Gleichspannungsverstärkers parallel zu der Diode und einem weiteren zwischen zwei Teilerpunkten liegenden Teil des Spannungsteilers angeordnet ist.A very simple circuit arrangement according to the invention results if the voltage drop is used to store the determined voltage value supplying part of the voltage divider, a capacitor connected in parallel via a diode and the input control circuit of the DC voltage amplifier in parallel with the diode and a further part of the voltage divider lying between two divider points is arranged.

Weitere Einzelheiten der Frfindung seien nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert: Der linke Teil der Figur zeigt mit dem Wechselstromgenerator G, einem Stabilisierungswiderstand Rv und der als Kondensator ausgebildeten Tastfläche T den Wechselstromkreis des Tastschalters. Die an der Tastfläche T abfallende Spannung liegt zugleich an der Basis des als Impedanzwandler und Gleichrichter wirkenden Transistor Tl, so dass an dem den Emitterwiderstand bildenden Spannungsteiler mit den Widerständen R1, R2 und R3 und einem parallel geschalteten Siebkondensator eine der Eingangswechselspannung proportionale Gleichspannung auftritt. Im Ruhezustand des Tastschalters ist der durch den Spannungsteiler fliessende Strom am grössten. Der dabei am Widerstand R3 abfallende Spannungswert wird durch den parallel geschalteten Kondensator C gespeichert. Dieser Kondensator liefert damit einen individuellen Bezugspunkt für die Bewertung der Scheinwiderststandsänderung im Wechselstromkreis des Tastschalters. Der Widerstand R2 liefert dieSteuerspannung für den aus den Transistoren T2, sowie T3 und T4 bestehenden Gleichspannungsschaltverstärker. Der Widerstand Rl des Spannungsteilers ist durch die Schaltstrecke des Transistors T5 überbrückt, der abhängig von dem am Ausgang A des Tastschalters auftretenden Steuerpotential beeinflusst wird. Im Ruhezustand des Tastschalters ist der Transistor T2 infolge des negativeren Potentials am Emitter gesperrt, so dass auch die Transistoren T3 und T4 gesperrt sind. Am Ausgang A des Tstschalters ist ein negatives Potential wirksam. Dadurch ist der Transistor T5 aufgesteuert und der Widerstand R1 des Spannungsteilers kurzgeschlossen.Further details of the discovery are given below using a In the drawing illustrated embodiment explained in more detail: The left Part of the figure shows with the alternator G, a stabilization resistor Rv and the touch surface T, which is designed as a capacitor, is the alternating current circuit of the Pushbutton switch. The voltage dropping across the touch surface T is also due to the Base of the transistor Tl acting as an impedance converter and rectifier, so that at the voltage divider with the resistors R1, which forms the emitter resistor, R2 and R3 and a filter capacitor connected in parallel one of the input AC voltage proportional DC voltage occurs. In the idle state of the pushbutton switch is the the greatest current flowing through the voltage divider. The one at the resistance R3 falling voltage value is stored by the capacitor C connected in parallel. This capacitor thus provides an individual reference point for the evaluation the change in apparent resistance in the AC circuit of the pushbutton switch. The resistance R2 supplies the control voltage for from the transistors T2, as well T3 and T4 existing DC voltage switching amplifiers. The resistor Rl of the voltage divider is bridged by the switching path of the transistor T5, which depends on the the control potential occurring at output A of the pushbutton switch is influenced. in the The idle state of the pushbutton switch is the transistor T2 due to the more negative potential blocked at the emitter, so that the transistors T3 and T4 are also blocked. At the exit A of the pushbutton switch, a negative potential is effective. This is the transistor T5 turned on and the resistor R1 of the voltage divider short-circuited.

Mit Berührung der Tastfläche T wird der Scheinwiderstand des Wechselstromkreises geändert und damit die an der Basis des Transistors T1 wirksame Spannung herabgesetzt. Die Folge ist ein geringerer Stromfluss durch den Spannungsteiler im Emitterkreis des Transistors T1, so dass das Potential an dem zwischen den Widerständen Ri und R2 liegenden Teilerpunkt des Spannungsteilers gegenüber dem durch den Kondensator C bedingten Basispotential des Transistors T2 positiv und dieser schliesslich aufgesteuert wird. Damit werden auch die Transistoren T3 und T4 leitend. Das Potential am Ausgang A des Tastschalters wird sprungartig geändert und kennzeichnet so die Betätigung des Tastschalters. Gleichzeitig wird der Transistor T5 gesperrt und damit der Kurzschluss für den Widerstand R1 des Spannungsteilers aufgehoben. Infolge der Vergrösserung des Gesamtwiderstandes des Spannungsteilers ist eine Änderung des Schaltzustandes des Tastschalters nun mehr nur möglich, wenn der die Betätigung auslösende Finger in einem Maße von der Tastfläche entfernt wird, dass aufgrund der dadurch bedingten Widerstandsänderung im Wechselstromkreis das an dem Tilrpunkt zwischen den Widerständen R1 und R2 auftretende Potential wiederum negativ gegenüber dem Basispotential des Transistors T2 wird. Zum Einschalten des Tastschalters muss also der Finger viel näher an die Tastfläche herangebracht werden, als es beim Ausschalten des Tastschalters erforderlich ist. Das Schaltverhalten des Tastschalters ähnelt damit dem eines Relais, bei dem bekanntlich der Haltewert niedriger liegt als der Ansprechwert. Das Schaltverhalten ist dabei im wesentlichen von den Widerstandsverhältnissen R2: (R2+R3) und R1:(R1+R2+R3) bestimmt. Alle übrigen Einflüsse sind dagegen weitgehend vernachlässigbar, so dass insgesamt sehr günstige Dimensionierungsverhältnisse gegeben sind.When the touch surface T is touched, the impedance of the alternating current circuit becomes changed and thus reduced the effective voltage at the base of transistor T1. The result is a lower current flow through the voltage divider in the emitter circuit of the transistor T1, so that the potential at that between the resistors Ri and R2 lying dividing point of the voltage divider opposite that through the capacitor C conditioned base potential of transistor T2 positive and this finally turned on will. This also makes the transistors T3 and T4 conductive. The potential at the output A of the pushbutton switch is changed abruptly and thus indicates actuation of the push button. At the same time, the transistor T5 is blocked and thus the short circuit canceled for the resistor R1 of the voltage divider. As a result of the enlargement of the total resistance of the voltage divider is a change in the switching state of the pushbutton switch is now only possible if the finger triggering the actuation is removed from the touch surface to an extent that due to the resulting Change in resistance in the AC circuit that at the Tilrpunkt between the resistors R1 and R2 occurring potential in turn negative compared to the base potential of the Transistor T2 will. To switch on the pushbutton switch, the finger has to do a lot brought closer to the touch surface than when it was turned off of the push button switch is required. The switching behavior of the push button switch is similar thus that of a relay, in which the hold value is known to be lower than the Response value. The switching behavior is essentially dependent on the resistance ratios R2: (R2 + R3) and R1: (R1 + R2 + R3) determined. All other influences, on the other hand, are largely negligible, so that the overall dimensions are very favorable are.

4 Patentansprüche 1 Figur4 claims 1 figure

Claims

Claims ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ I Electronic push button switch For telecommunications, in particular telephone systems, consisting of one in an alternating current circuit lying capacitive resistance that can be changed by touching a finger and a DC voltage switching amplifier for evaluating the in the AC circuit as a result Touching the capacitive resistance occurring voltage changes, d a d u r e k e k e n n z e i c h -n e t that the at a resistor (e.g. T) of the AC circuit falling voltage rectified and possibly reinforced a multi-part Ohmic voltage divider (R1 / R2 / R3) is fed that the part (R3) of this voltage divider in the unactuated state of the pushbutton switch each determined and its value is stored that only with one opposite this stored value in a predetermined size that occurs with a change other part (R2) of the voltage divider coupled DC voltage switching amplifier (T2 / T3 / T4) is activated and the pushbutton switch is activated at output (A) supplies indicating signal, and that with the occurrence of this output control signal a further part (R1) of the voltage divider for the duration of the pushbutton actuation effectively switched and, as a result of the associated change in resistance, the sensitivity of the push button switch is reduced.

2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n notify that the control voltage fed to the voltage divider (R1 / R2 / R3) is tapped at the capacitive control resistor (T) of the AC circuit.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k It is noted that the voltage divider (RljR2 / R3) is part of an impedance converter (T1), the input of which is supplied with the alternating voltage tapped in the alternating current circuit.

4. Circuit arrangement according to one or claims 1 to 3, d a d u r e k e k e n n n z e i c h n e t that for storing the determined voltage value the part (R3) of the voltage divider supplying the voltage drop is a capacitor (C) is connected in parallel via a diode (D) and that the input control circuit of the DC voltage switching amplifier (T2 / T3 / T4) in parallel with the diode (D) and one further part (R2) of the voltage divider located between two divider points is.