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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Zeichnung in einem AusfUhrungsbeispiel
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt ein Schaltbild de elektronischen BerlEcungsschalters.
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Fig. 2 Zeigt ein Blockschaltbi.d des elektronischen BerUhrungsschalt
ers.
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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.
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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
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einen Spannungsimpuls erzeugt. Der Widerstand 7 dient zur Entladung des Kondensators
8.
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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.
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Uber die Dioden 15, 16, und 17 werden die Impulse dem Kathoden-Gate
und dem Anoden-Gate der Thyristortetrode 20 zugefthre.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.