DE2539600C2 - Elektronischer Berührungsschalter - Google Patents

Elektronischer Berührungsschalter

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DE2539600C2
DE2539600C2 DE19752539600 DE2539600A DE2539600C2 DE 2539600 C2 DE2539600 C2 DE 2539600C2 DE 19752539600 DE19752539600 DE 19752539600 DE 2539600 A DE2539600 A DE 2539600A DE 2539600 C2 DE2539600 C2 DE 2539600C2
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DE19752539600
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Karl-Wilhelm Dipl.-Ing. 5880 Lüdenscheid Dugge
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Insta Elektro GmbH and Co KG
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Insta Elektro GmbH and Co KG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Beruhrungsschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem derartigen aus der DE-OS 23 53 786 bekannten elektronischen Berührungsschalter wird die zwischen phasenführenden Installationsleitungen und Berührendem immer vorhandene netzfrequente kapazitive Brummspannung beim Berühren der Berührungselektrode durch einen Feldeffekttransistor verstärkt. Die verstärkte Brummspannung wird von einem Kondensator an einem Arbeitswiderstand, der an der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors liegt, abgenommen und durch Dioden gleichgerichtet und über einen Widerstand der Basis eines Schalttransistors zugeführt. Dabei wird die Kollektor-Emitterstrecke dieses Transistors durchgeschaltet und die Steuerelektrode eines mit der Last in Reihe liegenden Triacs μ angesteuert. Der Schaltungsaufwand für den Schaltverstärker des bekannten elektronischen Berührungsschalters ist noch relativ hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektronischen Berührungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch einen besonders geringen Aufwand auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ge'öst.
Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, wobei im Hinblick auf den Anspruch 3 die Ankopplung des Steuerkreises über einen Kondensator an einen Pol der Versorgungswechselspannungsquelle aus der DE-AS 16 38 411 bekannt ist
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispiels, und
F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
Gemäß F i g. 1 liegen an Zuleitungen N und P eines Versorgungsnetzes in Reihe geschaltet eine Last L und ein Triac T. Zwischen die Verbindung der Last L mit dem Triac T ist ein Widerstand Ri mit seinem einen Anschluß geschaltet, der mit seinem anderen Anschluß über Dioden Dx, D2, an den Kollektoren von Transistoren Tx, T2 liegt, die zueinander komplementär sind. Die Basen der Transistoren Ti, T2 sind über einen Schutzwiderstand Ts mit einer Berührungselektrode B verbunden. Emitterseitig liegen beide Transistoren an der Steuerelektrode des Triac T.
So lange die Berührungselektrode B unbenutzt bzw. unberührt ist und damit kein Übergangswiderstand Ro an der Berührungselektrode B anliegt, sind die Transistoren Ti, T2 gesperrt, d. h. es fließt kein Zündstrom zur Triac-Steuerelektrode und es bleibt folglich die Last mangels durchgeschaltetem Triac T abgeschaltet. Die Dioden Dx, D2 verhindern hierbei, daß über die Kollektor-Basis-Diode des einen Transistors ein Basisstrom für den anderen Transistor fließt und damit auch ohne Berührung der Berührungselektrode B Zündstrom zur Triac-Steuerelektrode gelangt.
Bei Berührung der Berührungselektrode B, d. h. beim Zuschalten des Übergangswiderstands Ro, fließt jedoch je nach momentaner Netzpolarität Basisstrom im Transistor Ti oder T2, durch den dieser durchschaltet und der Triac-Steuerelektrode einen über die Last L und den Widerstand Rx dem Versorgungsnetz entnommenen Ansteuerstrom zuführt, der die Last L über das Triac reinschaltet.
Die gezeigte Steuerschaltung benötigt keine Schutzbeschaltung der Transistor-Basisanschlüsse gegen zu hohe Sperrspannungen, weil jeweils die Basis-Emitter-Strecke des einen Transistors durch Begrenzung auf ihre Schleusenspannung die andere vor Überspannungen schützt. Auch bedarf es beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 keiner gleichfrequenten Wechselspannungs- und Steuerspannungsquellen. Zur Schaffung eines möglichst großen Stromflußwinkels durch die Last L ist lediglich zu fordern, daß die Steuerspannung höherfrequenl als die Wechselspannung ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind die zueinander komplementären Transistoren 7Ί, T2 kollektorseitig an einen ohm'schen Spannungsteiler /?.. /?? angeschlossen, der zwischen Phase /' und der Verbindung zwischen der Last L und dem Triac T liegt. Emitterseitig liegen diese Transistoren an einem kapazitiven Spannungsteiler Ci, C:, der dem einen Teilwiderstand R2 des ohm'schen Spannungsteilers parallelgeschaltet ist. Der als Zündkondensator wirken-
de Kondensator Ci des kapazitiven Spannungsteilers G, C2 liegt in Reihe mit einem der Steuerelektrode des Triacs Γ vorgeschalteten Diac Di im Triac-Steuerelektrodenkreis.
Durch diese Schaltung wird lediglich der zur Stromversorgung der Steuerschaltung erforderliche Strom über den Widerstand R] und der zur Ansteuerung des Triac T notwendige Zündstrom hingegen dem Zündkondensator Ci entnommen. Der so um mehrere Größenordnungen reduzierte Strom durch den Widerstand /Γι verringert die Verlustleistung der Steuerschaltung sehr erheblich. Durch die Spannungsteilung mit den Widerständen /?, und R2 sind wenig aufwendige Niederspannungs-Transistoren Ti, Ti und Dioden Du D2 geringer Sperrspannung verwendbar. Die Einstellung der Ansprechempfindlichkeit der Steuerschaltung erfolgt durch einen Widerstand Ri, der den Basis-Emitter-Strecken der Transistoren Ti, Ti parallel?eschaltet ist.
Der Spannungsteiler Ru R2 ist so bemessen, daß am Widerstand R2 etwas weniger als die doppelte maximal zulässige Transistorbetriebsspannung abfällt. Bei gleichen Teilkapazitäten Ci bzw. C2 des kapazitiven Spannungsteilers Ci, C2 liegen dann die Emitter der Transistoren Ti, T2 an der Hälfte dieser Spannung, so daß die Transistoren mit Sicherheit unterhalb ihrer zulässigen Sperrspannung betrieben werden.
So lange die Transistoren Ti, T2 gesperrt sind, d. h. eine Berührung der Berührungselektrode B nicht erfolgt ist, bleibt die Spannung am Zündkondensator Ci unterhalb der Zündspannung des Diac Di, so da-3 der Triac T nicht gezündet ist und die Last L abgeschaltet bleibt. Werden jedoch die Transistoren Ti, T2 bei Berührung der Berührungselektrode B über den Übergangswiderstand Ro und den Schutzwiderstand Rs angesteuert und abwechselnd durchgeschaltet, so Iidt sich der Zündkondensator Ci über den Widerstand R\ und den Transistor Ti bzw. T2 bis zur Diac-Zündspannung auf, so daß der Triac Γ gezündet und die Last L eingeschaltet wird.
Der in Fig. 2 mit R1 bezeichnete Widerstand kann auch, wie dies strichünier; angedeutet ist, an die Netzleitung Wgelegt sein, wodurch sich eine kontinuierliche Zündimpulsfolge durch den Diac Di ergibt. Wird anstelle des unmittelbar an die Netzleitung N gelegten Widerstands ein Kondensator vorgesehen, so ergibt sich aufgrund der Phasenverschiebung des Stroms durch diesen Kondensator gegenüber der Netzspannung eine höhere Zündimpulsfrequenz beim Netzspannungs-Nulldurchgang. Dies bewirkt einen derart großen Stromflußwinkel durch die Last L, daß kein wesentlicher Phasenanschnitt auftritt und damit auf Funkentstörmittel verzichtet werden kann.
Anstelle der für die Steuerschaltung nach F i g. 1 und 2 verwendeten bipolaren Transistoren Ti, T2 sind auch unipolare Transistoren verwendbar.
Der Widerstand R2 ist durch eine Reihenschaltung zweier strichliniert zugeschalteter und entgegengesetzt gepolter Zenerdioden Zi, Z2 ersetzbar (strichliniert in F i g. 2), wodurch sich der Kondensator C2 erübrigt. Durch Fortfall des Spannungsteiler-Querstromes steht daher im Ansteuerungsfall der gesamte durch den Widerstand R\ fließende Strom zur Aufladung des Kondensators Ci zur Verfügung, wodurch sich große Stromflußwinkel durch die Last L erzielen lassen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Elektronischer Berührungsschalter mit einem Triac, der in Reihe zu einer Last vorgesehen ist, mit einer Berührungselektrode am Eingang eines Schalt-Verstärkers, der zwischen eine der Hauptelektroden des Triacs oder einen Po' der Versorgungswechselspannungsquelle und die Steuerelektrode des Triacs geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltverstärker zwei paraüelgeschaltete komplementäre Transistoren (Tx, T2) vorgesehen sind, die mit ihren Laststrecken zwischen die eine Hauptelektrode des Triacs bzw. den einen Pol (N) der Versorgungswechselspannungsqueile und die Steuerelektrode des Triacs über einen gemeinsamen Vorwiderstand (R\) geschaltet sind, wobei in jeder Kollektorzuleitung eine Diode (Di, D2) vorgesehen ist und die zusammengeschalteten Basen der beiden Transistoren mit der Berührungselektrode (B) verbunden sind.
2. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Basis und Emitter der Transistoren (Tx, T2) ein weiterer Widerstand (Ri) angeordnet ist.
3. Berührungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei direkter Ankopplung an den einem Pol (N) der Versorgungswechselspannungsqueiie der Vorwiderstand (R\) durch einen Kondensator ersetzt ist.
4. Berührungsschalter nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (Ti, T2) kollektorseitig an einem ohmschen Spannungsteiler, bestehend aus dem Vorwiderstand (Ri) und einem weiteren Widerstand (R2). zum Pha^enanschluß (P)der Versorgungswech- » selspannungsquelle und emitterseitig an einem kapazitiven Spannungsteiler, bestehend aus einem Zündkondensator (Ci) und einem weiteren Kondensator (C2), angeschlossen sind und daß der kapazitive Spannungsteiler (Cx, C2) dem weiteren Widerstand 4« (R2) parallelgeschaltet ist.
5. Berührungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Widerstand (R2) durch zwei antiseriell geschaltete Zenerdioden (Z1, Z2) ersetzt ist.
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