DE2313942A1 - Elektronischer beruehrungsschalter - Google Patents

Elektronischer beruehrungsschalter

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DE2313942A1
DE2313942A1 DE19732313942 DE2313942A DE2313942A1 DE 2313942 A1 DE2313942 A1 DE 2313942A1 DE 19732313942 DE19732313942 DE 19732313942 DE 2313942 A DE2313942 A DE 2313942A DE 2313942 A1 DE2313942 A1 DE 2313942A1
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DE
Germany
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thyristor
resistor
capacitor
tetrode
switch
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Application number
DE19732313942
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English (en)
Inventor
Joachim Pohl
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BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K17/962Capacitive touch switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K2017/9602Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes
    • H03K2017/9604Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes characterised by the number of electrodes
    • H03K2017/9606Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes characterised by the number of electrodes using one electrode only per touch switch

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  • Electronic Switches (AREA)

Description

  • Elektronischer Be-Ulrungsschalter Die Erfindung betrifft einen elektronischen Berührungsschalter zum Einbau in Istallationssystme mit zwei Zuleitungen and einer Ableitung, bestehend aus einer monostabilen Kippstufe mit nachfolgender bi stabiler Kippstufe und einem Nullspannungsschalter, der einen Thyristor zum Schalten eines Verbrauchers ansteucrt.
  • Im Gegensatz zu den herkömmlichen Hebel-, Wippen-, Tast- oder Drehschaltern werden bei elektronischen BerUhrungsschaltern keine metallischen Kontaktbrücken durch Einwirken eines mechanischen Schaltmechanismus batätigt, sondern bei Verwendung von elektronischen Bauelementen wird bereits bei Berrung einer vorgegebenen Tastfläche ein Schaltvorgang ausgelöst.
  • Man hat z.B. schon elektronische Tastschalter £r Fernmeldeanlagen geschaffen (DT-OS 2 048 136), wonach zur Betätigung des Schalters zwei nebeneinanderllegends Berührungsflächen erforderlich sind. Die Schaltung gibt hierbei nur solange ein Ausgangssignal ab, wie der Finger auf den beiden Tastflächen ruht. Diese Einrichtung ist Jedoch für den vorgesehenen Zweck, nämlich einen Tastschalter mitZustandspeichervermögen zu schaffen, nicht verwendbar.
  • Es ist auch eine elektronische Tast schalt er-Einrichtung (DT-OS 2 124 616) bekannt, bei der ein Speichervermögen zwar vorhanden ist, wie es aber speziell rür Programm-Wahltasten bei Rundfunk- und Fernsehgeräten benötigt wird. Doch auch hierbei müssen zwei Tastflächen gleichzeitig mit der Finger berührt werden. Derartige Schalter werden insbesondere als Umschalter eingesetzt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen kontaktlosen Berührungs -schalter zu schaffen, der nur eine Berührungs- bzw. Tastfläche aufweist und ein Speichervermögen bÄstzt, so daß herkömmliche Installationsschalter mit mechanischen Mechonismen in Wechselstromlcreisen durch einen solchen Schalter ersetzt werden könneun. Derartige Schalter sollen vor allem auch in genormten Uhterputzdosen der Hausinstallation Platz finden. Außerdem soll eine für solche Zwecke genügend hohe Schalt leistung rreicht werden.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ausgehend von dem eingtigs er»Shnten Schalter bei BerWhren einer Tastfläche ein Stron von der Phase über eine Thyristortetrode und einenhochohm;gc-n Widerstand sowie über die Tastflåche und den Körperwiderstand des Bedienenden zur Erde rließt, wobei die Thyristortetrode einen Stromimpuls auslöst, der an einem Arbeitswiderstand einen Spannungsimpuls erzeugt, der seinerseits in der bistabilen Kippstufe eine Zustandsänderung bewirkt, die den Nullspannungsschalter derart beeinflußt, daß der den Verbraucher schaltende Thyristor Je nach Zu stand den Verbraucher ein-oder ausschaltet.
  • Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß in leitenden Zustan der Thyristortetrode ein im Kathodenkreis der Thyristortetrode liegender Kondensator über den auch als Begrensungswiderstand wirkenden Arbeitswiderstand aufgeladen wird, und daß nach e:-folgter Aufladung des Kondensators der Haltestrom der Thyristor tetrode unterschritten wird, so daß die Thyristortetrode in den Sperrzustand zurückkippt und daß ein parallel zum Kondensator liegender Widerstand die Entladung des Kondensators bewirkt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist fernerhin-vorgesehen, daß zur Bewirkung eines Wechsel- oder Xieuzschaltungseffektes dem Berührungsschalter mit den Merkmalen der AnsprUche 1 und 2 ein oder mehrere räumlich getrennte, Jedoch die gleiche Phasenlage aufweisende, Nebenbedienstellen zugeordnet sind, wobei die Nebenbedienstelle- oder -stellen im wesentlichen nur die der monostabilen Kippstufe zugehörigen Bauelemente, nämlich.hochohmigen Widerstand mit Tastfläche, m yristortetrode, Ladekondensator und Entladewiderstar.d in der im Anspruch 1 angegeben Schaltungsanordnung enthält.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Zeichnung in einem AusfUhrungsbeispiel dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt ein Schaltbild de elektronischen BerlEcungsschalters.
  • Fig. 2 Zeigt ein Blockschaltbi.d des elektronischen BerUhrungsschalt ers.
  • In der Schaltungsskizze gemäß Fig. 1 liegt die Phase P gleichspannungsmäßig am Minuspol der Gleichspannungsversorgung, während die Anoden der Thyristortetroden 3 und 20 am Pluspol angeschlossen sind.
  • Als FUhlerelektrode.zur Bedienung des Schalters dient eine Tastflänhe 1, die über einen hochohmigen Widerstand ? mit dem Anoden-tiate 3a-.der m yristzortetrode 3 verbunden ist. Außerdem ist das Anoden-Gate 3a über den Widerstand 4 und den zum Widerstand 4 parallel liegenden Kondensator 5 mit der Anode 3b der Thyristortetrode verbunden. Der am Kathoden-Gate 3d liegende Widerstand 6 dient ebenso wie der Widerstand4 zur Beeinflussung der Ansprechempfindlichkeit der Thyristortetrode 3. Der Kondensator 5 glättet Störimpulse. Die Kathode 3c ist mit dem Widerstand 7 und dem dazu parallelliegenden Kondensator 5 verbunden. Letzterer bewirkt beim Zünden der Thyristortetrode einen impulsarigen Stromstoß, der am Arbeits- bzw. Begrenzungswiderstand 9 einen Spannungsimpuls erzeugt. Der Widerstand 7 dient zur Entladung des Kondensators 8.
  • Die Spannungsimpulse vom Widerstand 9 werden an die Konuensatoren 11 und 12 gelegt. Die Kendensatoren 11 und 12 sind Ankopplungskondensatoren an eine bistabile Kippstufe. Die Widerstände 13 und 14 dienen als Entladungswiderst-inde für die Kondensatoren 11 und 12. Der Kondensator 10 beseitigt Störimpulse.
  • Uber die Dioden 15, 16, und 17 werden die Impulse dem Kathoden-Gate und dem Anoden-Gate der Thyristortetrode 20 zugefthre.
  • Die Widerstände 21 und 22 dienen zur Impulsabschwäcijung. Der Widerstand 18 und die Diode 19 legen eine torspannurg auf das Anoden-Gate der Thyristortetrode 20. Die Thyristortetrode '9C wird über die Diode 15 und 17 gesperrt bzw. leitend gesttuert, Der in der Kathodenstrecke der Thyristortetrode 20 liegende Widerstand 23 ruft einen Spannungsabfall im leitenden Zustand der Thyristortetrode 20 hervor. Dieser Spannungsabfall steuert über den Widerstand 26 den integrierten Nullspannungsschalter27.
  • Der Kondensator 24 dient zur Glättung der erzeugten Gleichspannung, die im Nullspannungsschalter 27 silber den Widerstand 25 erzeugt wird. Der Nullspannungsschalter 27 erzeugt Zündimpulse für den Thyristor 29 der den Strnnifluß von der Phase P über die Sicherung 31 bis zum Verbraucher 30 durchschaltet. Der Kondensator 28 dient zur Verzögerung der Zündimpulse.
  • Die Funktion des Schalters stellt sich wie folgt dar: In der Ruhestellung des Schalters sind die Thyristortetroden 3 und 20 im nichtleitenden Zustand. Der Nullspannungsschalter 27 ist nicht angesteuert und liefert keine 7,ilndimpulse an den Thyristor 29. Durch den Verbraucher 30 fließt kein Strom.
  • Sobald die Tastfläche 1 berührt wird, fließt ein Strom durch den Widerstand 2, der die Thyristortedrode 3 in den leitenden Zustand schaltet. Der Kondensator 8 wird über die Kathoden-Anodenstrecke der Thyristortetrode 3 an positives Potential gelegt und lädt sich über den Widerstand 9 auf. Dabei wird der Haltestrom der Thyristortetrode 3 unterschritten, und letzterer kippt in den gesperrten Zusatnd um. Der Widerstand 7 entlädt nun den Kondensator 8. Dieser ist so bemessen, daß der Haltestrom der Thyristortetrode trobzdem unterschritten wird.
  • Der Spannungsimpuls am Widerstand 9 gelangt über die Kondensatoren 11 und 12 an die Dioden 15, 16 und 17. Die Widerstände 13 und 14 entladen die Kondensatoren 11 und 12. Die Dioden 15 und 17 sind für positive Impulse in Durchlaßrichtung geschaltet. Da über die Diode 19 und den Widerstand 18 eine Spannung etwa in der Höhe der Betriebsspannung am AnodentGate der Thyristortetrode 20 liegt, kann der Spannungsimpuls vom Kondensator 11 die Diode 17 nicht durchlaufen. An der Kathode der Diode 15 liegt über den Widerständen 22 und 23 Nuilpoten tial, und die Diode 15 leitet den positiven Impuls über den Widerstand 21 dem Kathoden-Gate der Thyristortetrode 20 zu.
  • Durch diesen positiven Impuls wird die Thyristortetrodz 20 gezündet und in den leitenden Zustand gebracht. Es liegt also am Widerstand 23 die Betriebsspa£,nung an. Die Diode 15 ist für weitere Impulse gesperrt, da ueber dem Widerstand 22 an ihrer isthode auch die Betriebsspannung anliegt. Da die Diode 16 nun in Durchlaßrichtung geschaltet ist, legt sich das positive Potential auch an die Anode der Diode 17 und an den Kondensator 11 an.
  • Folgt nun ein weitere Impuls über die Kondensatoren 11 und 12, so ist die Diode 15 gesperrt, huber die Diode 17 leitend, und der Impuls kann zum Anoden-Gate der Thyristortetrode 20 geleitet werden. Dadurch wir die Thyristortetrode 20 gesperrt.
  • Der Spannungsabfall vom Widerstand 23 im leitenden Zustand der Thyristortetrode 20 wird über den Widerstand 26 dem Steuerkreis des Nullspannungsschalters 27 zugeleitet. Dieser erzeugt in Jedem Nulldurchgang einer Halbwelle der Wechsel spannung einen Zihidimpuls, der dem Thyristor 29 zugeleitet wird. fler Thyristor 29 wird leitend und schaltet -die Phase an den Verbraucher 3. In dem Blockschaltbild gemäß Fig. 2 sind die Punktionsgruppen mit ihren elektrischen Verbindungen untereinander schematisch dargestellt. Die monostabile Kippstufe I ist mit dem Fühler 1 verbunden. Die monostabile Kippstufe I ist auch Uber die Impulsleitung mit der bistabilen Kippstufe II verbunden. Die bistabile Kippstufe II steuert den Nullspannungsschalter III (27), dcr den Letbungsschalter 1V (Thyristor 29) beeinflußt. Es wird über die Sicherung 31 und den Leistungsschalter IV die Phase P an den Verbraucher 30 gelegt. Bei Mehrbedienstellenbetrieb (Wechsel- und Kreuzschaltulsgs-Furktion) können mehrere Nebenbedienstellen V an die bistabile KippstzlfeII angeschlossen werden.
  • Der erfindungsgemäße Schalter arbeitet praktlsch verschleißfrei und geräuschlos. FUr seine Betätigung genügt lediglich eine Berührung der Tastfläche 1 mittels eines bloßen Körperteiles z.B. eines Fingers. Außerdem vereinfacht sich der Aurbau der Schalter für Nebenbedienstellen in Wechsel- und Kreuzschaltungsfunktion.

Claims (3)

  1. ratentansprüche:
    Elektronischer Berührungsschalter zum Einbau in Installationssysteme mit zwei Zuleitungen und einer Ableitung bestehend aus einer monostabilen Kippstufe mit nachfolgender bistabiler Kippstufe und einem Nullspannungsschalter der. elnenThyristor zum Schalten eines Verbrauchers ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß bei Berühren einer Rastfläche (1) ein Strom von der Phase (P) über eine Thyristortetrode (3) und einen hochohmigen Widerstand (2) sowie über die Tast flächen (1) und den Körperwiderstand des Bedienenden zur Erde fließt, wobei die Thyristortetrode (3) einen Stromimpuls auslöst, der an einem Arbeit 5-widerstand (9) einen Spannungsimpuls erzeugt, der seinerseits in der bistabilen'Kippstufe (II) eine Zustandsänderung bewirkt, die den Nullspannungsschalter (27 bzw.
    III) derart beeinflußt, daß der den Verbraucher (30) schaltende Thyristor (29 bzw. IV) Je nach Zustand den Verbraucher (30) ein- oder ausschaltet.
  2. 2.) Elektronischer Berüüungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im leitenden Zustand der Thyristortetrode ()) ein im Kathodenkreis der Thyristortetrode (3) liegender Kondensator (8) über den auch als Begrenzungswiderstand wirkenden Arbeitswiderstand (9) aufgeladen wird und daß nach erfolgter Aufladung des Kondensators (8) der Haltestrom der Thyristortetrode (3) unterschritten wird, so daß die Thyristortetrode (3) in den Sperrzustand zurückkippt und daß ein parallel zum Kondensator (8) liegender Widerstand (7) die Entladung des Kondensators (8) bewirkt.
  3. 3.) Elektrischer Berührungsschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewirken eines Wec;ssel- oder Kreuzschaltungseffektes dem Berühflings schalter (I, II, III, IV) mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 ein oder mehrere räumlich getrennte, Jedoch die gleiche Phasenlage aufweisende Nebenedienstellen (1, V) zugeordnet sind, wobei die Nebenbodienstelle oder -Stellen (V) im Wesentlichen nur die der monostabilen kippstufe (I) zugehörigen Bauelemente, nämlich hochohmigen Widerstand (2) mit Tastfläche (1), Thyristortetrode (3) , Ladekondensator (8) und Entladewiderstand (7), in der im lmspruch 1 angegebenen Schaltungsanordnung enthält.
    Lee rse i te
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0019812A1 (de) * 1979-05-31 1980-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Elektronischer Sensor-Ein/Aus-Schalter
EP0019813A1 (de) * 1979-05-31 1980-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Elektronischer Sensor-Ein/Aus-Schalter
FR2483644A1 (fr) * 1980-06-02 1981-12-04 Jet Spray Corp Horloge de minutage a commande par touches

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