DE2138172B2 - Elektronische Schaltvorrichtung, die durch den Hautwiderstand betätigbar ist - Google Patents

Description

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eines Benutzers entspricht. Die höhere äußere Elek- weiter unten noch näher beschrieben ist. Ein Paar trode wird jedoch jeweils zuerst berührt und wenn von Buchsen 10 ist im unteren Teil des Gehäuses 1 der Benutzer dann beide Elektroden in Verbindung eingebettet und bildet eine Verbindung zu der Kambringt, entsteht ein endlicher Widerstandsweg, und mer 9. Diese Buchsen 10 gestatten es, ein Paar von dieser Zustand wird durch die Verwendung eines 5 elektrischen Leitungen aus der Kammer 9 zur unte-Stromverstärkers hoher Verstärkung festgestellt, ren Seite der gedruckten Schalttafel 2 zu führen, wo dessen Endstufe Sättigung oder annähernd Sättigung sie in der üblichen Weise angelötet werden können, selbst dann erreicht, wenn ein relativ hoher Wider- Das Lötmittel haftet auch an den Buchsen 10, um stand die beiden Elektroden überbrückt und der Ein- durch Befestigung des Schaltsystems an der Tafel 2 gangsstufe des Verstärkers einen Strom geringer io einen gewissen Grad mechanischer Festigkeit zu Stärke zur Verfügung stellt. Ist dagegen der Wider- schaffen.

stand zwischen den Elektroden im wesentlichen bzw. F i g. 3 und 4 zeigen eine etwas abgewandelte Auspraktisch unendlich, so daß kein Strom der Eingangs- führungsform des Gehäuses, das für Panelmontage stufe des Verstärkers zugeführt wird, so ist dessen besonders geeignet ist. Ein Halteklip 11 dient dazu, Endstufe abgeschaltet. Es kann somit ein Belastungs- 15 dau Gehäuse 12 fest gegen das Panel 13 zu drücken, widerstand durch die Endstufe des Verstärkers in Ab- Natürlich kann statt des Klips 11 auch eine Schrauhärgigkeit von den Unterschieden des Widerstands benmutter verwendet werden, falls der untere Teil zwischen den beiden Elektroden angetrieben werden, des Gehäuses entsprechend mit Außengewinde verwenn diese durch galvanischen Hautwiderstand über- sehen ist oder auch eine geeignete andere Art der brückt oder nicht überbrückt sind. ₂₀ Lagerung des Gehäuses 12 an dem Panel 13.

Die Erfindung sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus Der Querschnitt der F i g. 4 zeigt einen gekapsel-

als ihrer Arbeitsweise ist nachstehend an Hand der ten Gleichstromverstärker 14 hoher Verstärkung inZeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar nerhalb der Kammer 15 des Gehäuses 12. Die Kamzeigt mer 15 ist mit Vergußmasse gefüllt, um der Anord-F i g. 1 perspektivisch eine Ansicht einer Schalter- 25 nung Festigkeit zu verleihen und gleichzeitig Schutz anordnung nach der Erfindung, welche die Anord- gegen Verunreinigungen oder andere Zerstörungen, nung der inneren und äußeren Elektrode und des die sich bei längerem Einwirken der Atmosphäre erGehäuses in spezieller Anpassung an eine gedruckte geben könnten. Ein Strombegrenzungswiderstand 16 Schaltungstafel zeigt, ist zwischen die mittlere Elektrode 6 und eine der F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1, 30 Eingangsklemmen des Verstärkers 14 eingeschaltet. F i g. 3 eine etwas abgewandelte physikalische Die ringförmige Elektrode 7 ist unmittelbar an die Ausgestaltung des Gehäuses, die dieses insbesondere zweite Eingangsklemme des Verstärkers 14 angefür Panelmontage geeignet macht, schlossen. Ein Paar von Leitungen 17 dient als Aus-Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3, gangsklemmen zum Anschluß einer äußeren BeIawelche außerdem die Art zeigt, in der die dem Elek- 35 stung und einer äußeren Energiequelle, wie weiter trodenpaar zugeordnete elektronische Schaltung in- unten an Hand der Schaltungen der F i g. 5 und 6 nerhalb des Gehäuses untergebracht werden kann, näher erläutert ist.

F i g. 5 eine schematische Schaltung eines im we- In F i g. 5 ist ein Darlington-Verstärkerkreis ge-

sentlichen richtungsbetriebenen Darlington-Verstär- zeigt, der an das Elektrodenpaar 6 und 7 sowie an kers, der eine geeignete Verstärkung ergibt, um den 40 eine äußere, durch die Batterie 20 dargestellte Gleichdurch Überbrücken der Elektroden mit galvanischem stromquelle niedriger Spannung und eine auf Strom Hautwiderstand ausgelösten Schaltvorgang durchzu- ansprechende, durch die Impedanz bzw. den Widerführen; und stand 21 dargestellte Belastung angeschlossen ist. F i g. 6 eine schematische Schaltung für einen etwas Die von der gestrichelten Linie 22 umschlossenen abgewandelten Darlington-Stromkreis, der höhere 45 Elemente befinden sich in der Kammer 9 der Fig. 2 Spannung an das Elektrodenpaar legt, um Sättigung oder der Kammer 15 der F i g. 4. Aus F i g. 5 ergibt der Endstufe des Verstärkers zu gewährleisten. sich, daß nur zwei Leitungen aus der Kammer nach In der Zeichnung F i g. 1 und 2 ist ein aus beliebi- außen zu führen brauchen, nämlich die negative Leigem, geeignetem und dauerhaftem Isoliermaterial tung von der Energiequelle 20 zur Emitterelektrode hergestelltes Gehäuse 1 gezeigt, wie es zweckmäßig 50 des Transistors Q1 und eine weitere Leitung, die dem in Verbindung mit einer gedruckten Schalttafel 2 einen Ende der Belastung 21, den Kollektorelektro-Verwendung finden kann. Eine Staubdichtung3 aus den beider Transistoren Ql und Ql sowie der Ring-Schaumgummi od. dgl. ist zwischen einem Flansch 4 elektrode 7 gemeinsam ist.

des Gehäuses 1 und einer Platte 5 angebracht, durch Bei Betrieb ergibt sich, daß bei im wesentlichen

die hindurch das Gehäuse 1 sich erstreckt, um für 55 unendlichem Widerstand an den Elektroden 6 und 7 eine Betätigung von Hand zugänglich zu sein. kein Strom zwischen den Elektroden fließt und beide

Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, weist das Elektro- Transistoren Q1 und Ql abgeschaltet sind, so daß denpaar hier eine zentrale Elektrode 6 und eine ring- praktisch kein Strom durch die Belastung 21 fließt, förmige Elektrode 7 auf, die konzentrisch zur Elek- Angenommen, die Energiequelle 20 liefert nominell trode 6 angeordnet ist, aber sich in Längsrichtung 60 5 Volt und die auf Strom ansprechende Belastung 21 aufwärts über das oberste Ende der Elektrode 6 hin- hat einen nominellen Wert von 500 Ohm, so wurde aus erstreckt. Die Elektroden 6 und 7 sind voneinan- gefunden, daß eine leitende Verbindung in der Größe der getrennt und in ihren relativen Stellungen durch von 10 Megohm zwischen den Elektroden 6 und einen Isolierring 8 gehalten. Aus F i g. 2 ist ersieht- einen ausreichenden Stromfluß zur Basiselektrode des lieh, daß der Isolierring 8 die Gestalt eines hohlen 65 Verstärker-Eingangstransistors Q1 gestattet, um den Zylinders hat, der eine Kammer 9 enthält, in welcher Ausgangstransistor Q 2 auf Sättigungsstrom oder sehr die elektronischen Komponenten des Verstärkers ho- nahe an diesen heranzubringen. Da sich gezeigt hat, her Verstärkung untergebracht werden können, wie daß der galvanische Hautwiderstand zwischen

20 Kiloohm und 10 Megohm variieren kann, ist ein- men. So kann die Belastung 21 eine Relaisspule oder zusehen, daß der durch die Belastung 21 fließende anschließende elektronische Schaltkreise von hohem Strom von praktisch Null auf den vollen nominellen Niveau enthalten sowie auch Lese- oder Ausgabe-Wert geschaltet werden kann, indem man eine Fin- einrichtungen wie eine Glühlampe, die vorzugsweise gerspitze so auf die Elektroden 6 und 7 setzt, daß 5 innerhalb des Gehäuses angeordnet wird, welches der diese überbrückt werden. Die grundlegende Arbeits- Lagerung der Elektroden 6 und 7 dient, die mit einer weise des in Fig. 5 gezeigten Darlingion-Verstärkers elektronischen Baugruppe verwendet werden sollen, hoher Verstärkung ist allgemein bekannt und braucht die eine Einschalt-Ausschalt-Reaktion, Verriegelung hier nicht näher erläutert zu werden. Es sei jedoch durch Haltestrom usw. zusätzlich zur normalen modarauf hingewiesen, daß eine typische Stromverstär- io mentanen Betätigung gestatten die mit einer einfakung für solch eine Anordnung im Bereich zwischen chen, auf Strom ansprechendn Belastung 21 erzielt 20 000 und 100 000 liegen würde. Wie oben kurz er- wird. Auch ist es für den Fachmann auf dem Digitalwähnt wurde, dient der Widerstand 16 im Stromkreis gebiet ohne weiteres möglich, einen multibitalphazum Begrenzen des Grundstroms zum Transistor Q1 numerischen Code als Reaktion auf eine Änderung auf einen Sicherheitswert für den Fall, daß die Elek- 15 des Zustandes der Endstufe des Verstärkers hoher troden 6 und 7 durch einen metallischen Leiter Verstärkung zu schaffen.

od. dgl. unmittelbar kurzgeschlossen werden sollten. Zurückkommend auf F i g. 1 bis 4 ist es wichtig, Mit Transistoren hohen Verstärkungsgrades in Ver- die Bedeutung der Formgebung und Anordnung der bindung mit einer Energiequelle von 5 Volt und einer mittleren Elektrode 6 und der Ringelektrode 7 rela-Belastung von 500 Ohm kann der Widerstand 16 20 tiv zueinander zu erkennen. Wenn es möglich wäre, einen Wert von 1000 Ohm haben, um den Transi- die mittlere Elektrode 6 zu berühren, ohne vorher stör β langemessen zu schützen. die äußere Elektrode 7 zu berühren, würde die nor-Während die Schaltung nach F i g. 5 für die mei- male, im Körper des Benutzers induzierte Wechseisten Anwendungsgebiete vollkommen zufriedenstel- spannung bewirken, daß der Schalter mit der Netzlend ist, zeigt F i g. 6 eine etwas abgewandelte Schal- 25 frequenz ein- und ausgeschaltet würde. Deshalb ist tung für erhöhte Empfindlichkeit. Das Ergebnis der die mittlere Elektrode 6 gegenüber dem Niveau der in F i g. 6 gezeigten direkten Reihenschaltung der auf ringförmigen Elektrode 7 nach unten versetzt, um Strom ansprechenden Belastung 21 mit dem Transi- deren zuverlässigen Kontakt mit dem Finger des Bestor Q 2 ist ein höherer Spannungsabfall zwischen den nutzers zu gewährleisten, bevor die mittlere Elek-Elektroden 6 und 7. Daher ergibt der gleiche Wider- 30 trode 6 berührt wird. Durch die erste Berührung mit stand bei Überbrückung der Elektroden 6 und 7 in der äußeren Elektrode 7 wird die induzierte Wechsel-Fi g. 6 einen etwas höheren Basisstrom für den Tran- spannung geerdet, und sobald der Finger die mittlere sistorßl als bei der Schaltung der Fig. 5. Ein zu- Elektrode 6 berührt, ein Gleichstromweg hergestellt, sätzlicher Widerstand 23 kann wahlweise vorgesehen Bei der Verwendung für Tastaturen und allgemeine werden, um die Spannung zu begrenzen, welche der 35 Schaltvorgänge kann es wichtig sein, einen bestimm-Benutzer im Fall eines Versagens der Energiequelle ten Schwellenwert für die Berührung zu schaffen. Ein ausgesetzt wäre, wodurch sich sonst eine hohe Span- solcher Schwellenwert kann dadurch eingestellt wernung an den Elektroden 6 und 7 ergäbe. Solch ein den, daß die Tiefe der mittleren Elektrode 6 gegen-Versagen könnte in Form eines Kurzschlusses in der über der Außenfläche der ringförmigen Elektrode 7 Primär- oder Sekundärwicklung eines (nicht gezeig- 40 geändert wird; denn je tiefer die Elektrode 6 gegenten) Transformators für die Energiezufuhr auftreten, über der Elektrode 7 liegt, um so stärker muß die wodurch der Benutzer ohne den Widerstand 23 der Kraft sein, um beide Elektroden in Berührung mit vollen Leitungsspannung ausgesetzt wäre. der Fingerspitze zu bringen. Außerdem kann durch Die Darlington-Schaltungen nach F i g. 5 und 6 eine halbkugelförmige Form an der mittleren Elekstellen nur beispielsweise Ausführungsformen von im 45 trode 6, wie in F i g. 4 gezeigt, und durch einen unRahmen der Erfindung verwendbaren Stromkreisen zugänglichen vertikalen Teil der ringförmigen Elekhoher Verstärkung dar. Auch ist für den Fachmann trode 7 verhindert werden, daß Salze und andere bei ersichtlich, daß für Anwendungsgebiete sehr hoher wiederholter Berührung der Schalter mit den Fingern Empfindlichkeit drei Verstärkerstufen statt der hier abgelagerte Verunreinigungen eine leitende Verbingezeigten zwei Stufen erforderlich sein können. Die 50 dung herstellen, durch die eine ungewünschte Betätistromabhängige Belastung 21 kann jede für die ge- gung des Schaltersystems hervorgerufen werder wünschte Schaltfunktion erforderliche Form anneh- könnte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

stand oder ein vergleichbarer Widerstand dazu dient, Patentansprüche: ein bestimmtes Schaltphänomen an den Ausgangs klemmen eines elektronischen Kreises zu erzeugen.

1. Elektronische Schaltvorrichtung, die mittels Es sind bereits auf Berührung ansprechende Schal-

Überbrückung der Schaltelektroden durch den 5 ter bekannt, welche die Körperkapazität bzw. den Hautwiderstand des Benutzers betätigbar ist, Hautwiderstand verwenden. Schalter von dieser Art dadurchgekennzeichnet,daßdie Schalt- sind jedoch entweder sehr kompliziert und kostspielig vorrichtung in Kombination die folgenden Merk- in der Herstellung oder aber gefährlich, weil die zu male aufweist: einen Isoliereinsatz (8) und eine ihrer Betätigung erforderlichen Spannungen unerdiesem gegenüber seitlich unbewegbar angeord- io wünscht hoch liegen, weshalb diese Schalter entweder nete erste Elektrode (6), deren oberes Ende über als unpraktisch oder aber als nur in solchen Fällen das obere Ende des Isoliereinsatzes hinausragt; gerechtfertigt angesehen werden, wo hohe Kosten eine zweite Elektrode (7), die gleichfalls seitlich nicht ausschlaggebend sind. Es besteht daher ein Beunbewegbar gegenüber dem Isoliereinsatz (8) und dürfnis an einem auf Berührung ansprechenden der ersten Elektrode (6), die erste Elektrode seit- 15 Schalter, der hohe Empfindlichkeit mit Sicherheit verlieh mit Abstand umgebend und dieser gegenüber eint und dabei für wirtschaftliche Massenherstellung isoliert angeordnet ist, wobei die Oberseite der geeignet ist. Ein solcher Schalter würde einen weiten zweiten Elektrode (7) gleichfalls über die Ober- Anwendungsbereich finden, zur Verwendung bei Seite des Isoliereinsatzes (8) hinausragt und höher Computerausgängen, Schreibmaschinentastaturen, liegt als die Oberseite der ersten Elektrode (6); 20 Rechentastaturen, Schalttafeln und solchen anderen Mittel für einen elektrischen Anschluß an die Verwendungsarten, welche die Einspeisung von erste Elektrode (6) und weitere Mittel für einen Daten über eine primäre Grenzflächen-Schaltereinheit elektrischen Anschluß an die zweite Elektrode (7). erfordern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Weiter ist durch die DT-AS 12 49 350 eine Fernkennzeichnet, daß der Isoliereinsatz ein Gehäuse 35 sprech-Ctation mit einem Tastensatz bekanntgewor-(1; 12) umfaßt. den, bei dem die Berührungsfläche der einzelnen

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- kapazitiv wirkenden Berührungstaste nur eine einzige kennzeichnet, daß das Gehäuse (12) einen Hohl- Elektrode oder eine lediglich durch einen Spalt geraum zur Aufnahme eines Gleichstromverstär- trennte Doppelelektrode für gleichzeitige Berührung kers (14) sowie Verbindungen zum Anschluß der 30 aufweist. Solche Ausführungen kommen nur für kapaer&ten und zweiten Elektrode (6, 7) an die Ein- zitive Schalter in Betracht.

gamgsklemmen innerhalb des Hohlraums aufweist. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu-

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden gründe, eine elektronische Schaltvorrichtung hoher Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel Empfindlichkeit zu schaffen, die für die verschiezum Anschließen der ersten und zweiten Elek- 35 densten Anwendungsbereiche Verwendung finden trode (6, 7) an die Eingangsklemmen eines Ver- kann und sich zugleich für wirtschaftliche Massenstärkers vorgesehen sind. herstellung eignet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Diese Aufgabe wird nach der Erfindung für eine Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltvorrichtung der eingangs genann-Mittel für einen elektrischen Anschluß an die 40 ten Art dadurch gelöst, daß die Schaltvorrichtung in erste Elektrode (6) eine elektrische Leitung zum Kombination die folgenden Merkmale aufweist: einen Anschließen der ersten Elektrode an die Ein- Isoliereinsatz und eine diesem gegenüber seitlich ungangsseite eines Gleichstromverstärkers (14) ent- bewegbar angeordnete erste Elektrode, deren oberes halten. Ende über das obere Ende des Isoliereinsatzes hin-

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden 45 ausragt; eine zweite Elektrode, die gleichfalls seitlich Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unbewegbar gegenüber dem Isoliereinsatz und der Mittel für einen elektrischen Anschluß an die ersten Elektrode, die erste Elektrode seitlich mit Abzweite Elektrode (7) eine elektrische Leitung zum stand umgebend und dieser gegenüber isoliert ange-Anschluß der zweiten Elektrode an eine Gleich- ordnet ist, wobei die Oberseite der zweiten Elektrode spannungsquelle für einen Gleichstromverstärker 50 gleichfalls über die Oberseite des Isoliereinsatzes hin-(14) enthalten. ausragt und höher liegt als die Oberseite der ersten

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Elektrode; Mittel für einen elektrischen Anschluß an Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die erste Elektrode und weitere Mittel für einen elek-Höhenunterschied ^wischen den Oberseiten der trischen Anschluß an die zweite Elektrode.

ersten und der zweiten Elektrode (6, 7) für einen 55 Diese Ausführung bietet den Vorteil, daß der Finvorbestimmten Schwellenwert der Berührung be- ger eines Benutzers die zweite Elektrode berührt, bemessen ist. vor ein Kontakt zwischen dem Finger und der ersten

Elektrode hergestellt wird, wodurch eine harmlose Entladung von Spannung in den Körper des Benut-

60 zers ermöglicht wird, bevor die anschließende Berührung auch der ersten Elektrode einen Gleichstromweg zwischen beiden Elektroden eröffnet. Die Anordnung kann zweckmäßig eine zentral angeord-

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schalt- nete Elektrode aufweisen, die von einer vorzugsweise vorrichtung, die mittels Überbrückung der Schalt- 65 konzentrischen und im wesentlichen kreisförmigen elektroden durch den Hautwiderstand des Benutzers zweiten Elektrode umgeben ist, die weiter nach oben betätigbar ist. Eine solche Schaltvorrichtung wird in ragt als die erste Elektrode, so daß das Elektrodender Flegel von Hand betätigt, wobei der Hautwider- paar im wesentliche·.! der Kontur der Fingerkuppe