DE2539765B1

DE2539765B1 - Capacitive proximity switch

Info

Publication number: DE2539765B1
Application number: DE19752539765
Authority: DE
Inventors: Werner Arnold; Erich Gerum
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1975-09-06
Filing date: 1975-09-06
Publication date: 1976-11-18
Also published as: DE2539765C2; GB1548159A; FR2366651A1; FR2366651B1

Description

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Annäherungsschalter mit Hochfrequenzsender, Verstärker, Entstörfilter, Gleichrichter, Schmitt-Trigger und Stellglied. The invention relates to a capacitive proximity switch with a high frequency transmitter, amplifier, Noise filter, rectifier, Schmitt trigger and actuator.

Annäherungsschalter sind an sich bereits bekannt. So gibt es elektromagnetische Annäherungsschalter, die mit zwei miteinander gekoppelten Spulen arbeiten. Führt man zwischen die beiden Spulen ein elektrisch leitendes Abschirmblech ein, so nimmt die Rückkoppelungswirkung zwischen den Spulen ab. Als Folge wird über eine Auswerteschaltung ein Ausgangssignal erzeugt Es sind auch bereits kapazitive Annäherungsschalter beschrieben worden. Mittels eines kapazitiven Fühlers wird dabei eine Parallelkapazität in einen Oszillatorkreis eingespeist Durch die Annäherung einer Person an den kapazitiven Fühler wird eine Kapazitätsänderung in dem Oszillatorkreis hervorgerufen. Durch eine entsprechende Auswerteschaltung, die z. B. nach dem Schwebungssummerprinzip arbeiten kann, wird ein Relais betätigt Die Nachteile der bisher bekanntgewordenen Annäherungsschalter bestehen in aufwendigem und damit teurem Schaltungsaufwand, in ihrer Störanfälligkeit und insbesondere in ihrer geringen Reichweite.Proximity switches are already known per se. So there are electromagnetic proximity switches that work with two coils coupled together. If you insert an electric between the two coils conductive shielding plate, the feedback effect decreases between the coils. As a result, an output signal is generated via an evaluation circuit Capacitive proximity switches have also already been described. By means of a capacitive Sensor, a parallel capacitance is fed into an oscillator circuit by the approach of a If you touch the capacitive sensor, a change in capacitance is caused in the oscillator circuit. By a corresponding evaluation circuit that z. B. can work according to the beat buzzer principle, is a Relay actuated The disadvantages of the previously known proximity switches are that they are expensive and thus expensive circuit complexity, in their susceptibility to failure and especially in their short range.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen für die Massenfertigung geeigneten kapazitiven Annäherungsschalter mit großer Reichweite zu schaffen, der betriebssicher und mit geringem Schaltungsaufwand preiswert herzustellen istThe invention was therefore based on the object of providing a capacitive proximity switch suitable for mass production to create with a long range, the operationally reliable and with little circuit effort is inexpensive to manufacture

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen einem Hochfrequenzsender und einem Empfänger ein Streufeldkondensator geschaltet ist, der zum Aussenden und Empfang eines Sendersignals und zur Erfassung einer Änderung des Sendersignals aufgrund eines sich annähernden Körpers dient, wobei die eine Platte des Kondensators mit dem Ausgang des Senders und die andere Platte mit dem Eingang des Empfängers verbunden ist, daß zwischen Hochfrequenzsender und dem Empfänger eine Kompensationsschaltung vorgesehen ist und daß ein Teil der Senderspannung mittels Kompensationsschaltung dem Empfänger zugeführt wird, derart, daß bei ungestörtem Streufeld die Spannung am Empfänger kompensiert wird.This object is achieved in that between a high frequency transmitter and a Receiver is connected to a stray field capacitor that is used to transmit and receive a transmitter signal and is used to detect a change in the transmitter signal due to an approaching body, wherein one plate of the capacitor with the output of the transmitter and the other plate with the input of the Receiver is connected that between the high frequency transmitter and the receiver is a compensation circuit is provided and that part of the transmitter voltage by means of compensation circuit dem Receiver is supplied in such a way that compensates for the voltage at the receiver when the stray field is undisturbed will.

Der Hochfrequenzsender gibt sinusförmige Schwingungen ab und arbeitet dabei in zwangssynchronisiertem Impulsbetrieb. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind dem Empfänger ein Hochpaßglied, ein Verstärker, eine Gleichrichterstufe, ein Gleichspannungsverstärker, ein Schmitt-Trigger und ein Stellglied nachgeschaltet. Die Kompensationsschaltung besteht in vorteilhafter Weise aus einer induktiven Kompensationsschaltung. In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Ausführung des Streufeldkondensators so getroffen, daß seine Eigenkapazität etwa gleich seiner Streukapazität ist. Außerdem sind die beiden Platten des Streufeldkondensators einander in ■großem Abstand und nicht einander gegenüber parallel zugeordnet.The high-frequency transmitter emits sinusoidal oscillations and works in a force-synchronized manner Impulse operation. In an advantageous embodiment of the invention, the receiver is a high-pass filter, an amplifier, a rectifier stage, a DC voltage amplifier, a Schmitt trigger and an actuator connected downstream. The compensation circuit advantageously consists of an inductive one Compensation circuit. In an advantageous embodiment of the invention, the design of the stray field capacitor so taken that its self-capacitance is approximately equal to its stray capacitance. Besides, they are two plates of the stray field capacitor at a great distance from one another and not parallel to one another assigned.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Gleichrichterstufe ein Differenzierglied, ein Niederfrequenzverstärker, eine Ladestufe, ein Impedanzwandler, ein Schmitt-Trigger und ein Stellglied nachgeordnet. Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß unter Umgehung des Differenzierglieds, des Niederfrequenzverstärkers, der Ladestufe und des Impedanzwandlers zwischen dem Kondensator der Gleichrichterstufe und dem Schmitt-Trigger ein Oder-Glied geschaltet ist.In a further development of the invention, the rectifier stage is a differentiating element, a low-frequency amplifier, a charging stage, an impedance converter, a Schmitt trigger and an actuator are arranged downstream. A further embodiment of the invention consists in that, bypassing the differentiating element, des Low frequency amplifier, the charging stage and the impedance converter between the capacitor of the Rectifier stage and the Schmitt trigger an OR element is connected.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß dem Sender ein Empfänger zugeordnet ist, daß zwischen dem Hochfrequenzsender und dem Empfänger ein Streufeldkondensator vorgesehen ist, und daß zwischen Hochfrequenzsender und dem Empfänger eine Kompensationsschaltung einen Teil der Senderspannung dem Empfänger zuführt. Durch das Zusammenwirken von Hochfrequenzsender, Streufeldkondensator, Empfänger und Kompensationsschaltung wird insbesondere eine sehr große Reichweite des Annäherungsschalters erzielt. Durch Impulsbetrieb des Senders oder des Empfängers wird eine hohe Betriebssicherheit erreicht. Durch die Ausführung des Streufeldkondensators und der Kompensationsspule sowie durch die Auslegung der Auswerteschaltung ist eine preiswerte Massenherstellung möglich und nur ein geringer Justageaufwand erforderlich.The advantages of the invention are in particular that the transmitter is assigned a receiver, that a stray field capacitor is provided between the high-frequency transmitter and the receiver, and that between the high-frequency transmitter and the receiver, a compensation circuit forms part of the Transmitter voltage supplies the receiver. Due to the interaction of high frequency transmitter, stray field capacitor, Receiver and compensation circuit will have a very long range of the particular Proximity switch achieved. Pulse operation of the transmitter or the receiver produces a high Operational safety achieved. Due to the design of the stray field capacitor and the compensation coil as well as the design of the evaluation circuit, inexpensive mass production is possible and only one low adjustment effort required.

Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen bei Annäherungsschaltern, bei denen beispielsweise die Kapazität des menschlichen Körpers oder die im Körper statisch vorhandene Netzwechselspannung zum Auslösen eines Schaltvorganges benutzt wurde, führt bei dem erfindungsgemäßen kapazitiven Annäherungsschalter die Änderung eines Sendersignals, also beispielsweise eine Schwächung, durch die Verarbeitung in einem Empfänger und einer nachgeordneten Auswerteschaltung zur Auslösung eines Schaltvorganges. Diese Änderung des Sendersignals wird durch den erfindungsgemäßen Streufeldkondensator erreicht, der zwischen Sender und Empfänger geschaltet ist. Außerdem wird durch dasIn contrast to previous solutions for proximity switches, in which, for example, the capacity of the human body or that in the body is static existing AC mains voltage was used to trigger a switching process, results in the inventive capacitive proximity switch the change of a transmitter signal, for example a Weakening, due to the processing in a receiver and a downstream evaluation circuit for Triggering a switching process. This change in the transmitter signal is made possible by the inventive Reached stray field capacitor, which is connected between the transmitter and receiver. In addition, the

Vorsehen der Kompensationsschaltung zwischen Hochfrequenzsender und Empfänger nur die Änderung des Sendersignals weiter verarbeitet, eine Maßnahme, die eine technisch und finanziell vertretbare Lösung überhaupt erst ermöglicht Es ist dadurch eine erheblich größere Verstärkung der Änderung des Sendersignals möglich, ohne einen zu großen technischen Aufwand bei der nachfolgenden Auswerteschaltung treiben zu müssen. Der erfindungsgemäße Annäherungsschalter kann beispielsweise zur Schaltung einer Lichtquelle, einer Überwachungseinrichtung, eines Händetrockners, von Magnetschaltern usw. verwendet werden.Providing the compensation circuit between the high-frequency transmitter and receiver only changes the Transmitter signals are further processed, a measure that is a technically and financially viable solution This makes it possible to achieve a considerably greater amplification of the change in the transmitter signal possible to drive without too great a technical effort in the subsequent evaluation circuit have to. The proximity switch according to the invention can be used, for example, to switch a light source, a monitoring device, a hand dryer, magnetic switches, etc. can be used.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand von Zeichnungen noch näher erläutert werden. Es zeigtIn the following, the invention will be based on exemplary embodiments and based on drawings will be explained in more detail. It shows

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters mit einer Kompensationsschaltung, wobei die Auswertung des Änderungssignals nach dem statischen Prinzip erfolgt,F i g. 1 an embodiment of the proximity switch according to the invention with a compensation circuit, the evaluation of the change signal takes place according to the static principle,

F i g. 2 den erfindungsgemäßen Annäherungsschalter mit einer weiteren Kompensationsschaltung, wobei die Auswertung des Änderungssignals ebenfalls nach dem statischen Prinzip erfolgt,F i g. 2 the proximity switch according to the invention with a further compensation circuit, the Evaluation of the change signal also takes place according to the static principle,

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen kapazitiven Annäherungsschalters in schematischer Darstellung, wobei die Auswertung des Änderungssignals nach dem dynamischen Prinzip vorgenommen wird,F i g. 3 another embodiment of the invention capacitive proximity switch in a schematic representation, the evaluation of the Change signal is made according to the dynamic principle,

F i g. 4 die Schaltung des Ausführungsbeispiels nach Fig.3,F i g. 4 shows the circuit of the embodiment according to FIG.

F i g. 5 eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3 und 4,F i g. 5 shows a further development of the exemplary embodiment according to FIG. 3 and 4,

F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel des Streufeldkondensators, F i g. 6 shows an embodiment of the stray field capacitor,

F i g. 7, 8, 9 ein weiteres abstimmbares Ausführungsbeispiel des Streufeldkondensators,F i g. 7, 8, 9 a further tunable embodiment of the stray field capacitor,

F i g. 10 ein Ausführungsbeispiel der Kompensationsspule und F i g. 10 an embodiment of the compensation coil and

F i g. 11 eine abstimmbare Kompensationsspule.F i g. 11 a tunable compensation coil.

In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen kapazitiven Annäherungsschalters dargestellt. Einem Hochfrequenzsender 1 ist ein Empfänger 2 zugeordnet. Diesem Empfänger ist ein Hochpaßglied 3, ein Verstärker 4 und eine Gleichrichterstufe 5 nachgeordnet, durch die ein Ladekondensator 6 gespeist wird. Zur Auswertung des Änderungssignals nach dem statischen Prinzip, das später noch näher erläutert wird, ist in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Gleichrichterstufe 5 ein Gleichspannungsverstärker 7, ein Schmitt-Trigger 8 und ein Stellglied 9 nachgeschaltet. In Fig. 1 shows an embodiment of the capacitive proximity switch according to the invention. A receiver 2 is assigned to a high-frequency transmitter 1. This receiver is a high-pass filter 3, an amplifier 4 and a rectifier stage 5, through which a charging capacitor 6 is fed will. To evaluate the change signal according to the static principle, which will be explained in more detail later, is in the embodiment of FIG. 1 of the rectifier stage 5 is a DC voltage amplifier 7, a Schmitt trigger 8 and an actuator 9 connected downstream.

Der Hochfrequenzsender 1 ist aus einem Transistor 10, Kondensatoren 11,12, Widerständen 13 und 14, einer Senderspule 15 und der einen Platte 16 eines Streufeldkondensators aufgebaut. Die andere Platte 17 dieses Streufeldkondensators ist Bestandteil des Empfängers 2. Dieser Empfänger besteht außerdem noch aus dem Feldeffekttransistor 18 und Widerständen 19, 20 und 21.The high-frequency transmitter 1 is composed of a transistor 10, capacitors 11, 12, resistors 13 and 14, one Transmitter coil 15 and one plate 16 of a stray field capacitor constructed. The other plate 17 this stray field capacitor is part of receiver 2. This receiver also consists of the field effect transistor 18 and resistors 19, 20 and 21.

Das dem Empfänger 2 nachgeordnete Hochpaßglied βο 3 besteht aus einem Kondensator 22, einem Widerstand 23 und dem Basis-Emitter-Widerstand eines Transistors 24. Der dem Hochpaßglied 3 nachgeschaltete Verstärker 4 ist aus einem Transistor 24, Widerständen 25 und 26, sowie dem Kondensator 27 aufgebaut. Eine dem Verstärker 4 nachgeschaltete Gleichrichterstufe 5 besteht aus einem Transistor 28, Widerständen 29 und 30 und dem Ladekondensator 6. Ein der Gleichrichterstufe 5 nachgeschalteter Gleichspannungsverstärker 7 setzt sich aus einem Transistor 31 und Widerständen 32 und 33 zusammen. Dem Gleichspannungsverstärker 7 wiederum ist ein Schmitt-Trigger 8 nachgeschaltet, der aus Transistoren 34, 35 sowie Widerständen 36, 37, 38 und 39 besteht. An den Schmitt-Trigger 8 schließt sich ein Stellglied 9 an, das nicht näher dargestellt istThe high-pass element βο downstream of the receiver 2 3 consists of a capacitor 22, a resistor 23 and the base-emitter resistor of a transistor 24. The amplifier 4 connected downstream of the high-pass filter 3 is composed of a transistor 24, resistors 25 and 26, as well as the capacitor 27 built up. A rectifier stage 5 connected downstream of the amplifier 4 consists of a transistor 28, resistors 29 and 30 and the charging capacitor 6. One of the rectifier stage 5 downstream DC voltage amplifier 7 is composed of a transistor 31 and resistors 32 and 33 together. The DC voltage amplifier 7 in turn is followed by a Schmitt trigger 8, the consists of transistors 34, 35 and resistors 36, 37, 38 and 39. The Schmitt trigger 8 closes an actuator 9, which is not shown in detail

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles eines kapazitiven Annäherungsschalters nach F i g. 1 soll nun nachfolgend noch näher geschildert werden. Für den Hochfrequenzsender kann ein Sender einfachster Bauart verwendet werden, sein Aufbau ist daher unkritisch und mit preiswerten Bauelementen zu bewerkstelligen, da die Senderfrequenz nicht kritisch ist, d. h. der Einfluß des Abweichens nach unten oder oben von der vorgesehenen Senderfrequenz ist zu vernachlässigen, da das Funktionieren des Annäherungsschalters dadurch nicht beeinträchtigt wird. Zur Erzielung einer geringen Störanfälligkeit bzw. einer hohen Betriebssicherheit arbeitet der Hochfrequenzsender 1 beispielsweise in Abhängigkeit von der Netzfrequenz in zwangssynchronisiertem Impulsbetrieb, der jedoch in F i g. 1 nicht dargestellt ist. Statt den Sender 1 im Impulsbetrieb arbeiten zu lassen, ist es genau so gut möglich, einen zwangssynchronisierten Impulsbetrieb bei dem Empfänger durchzuführen. Durch den Impulsbetrieb ist es möglich, den Einfluß von hochfrequenten Störspannungen auszuschalten, wie sie beispielsweise durch elektronische Schalter wie Triac verursacht werden. Die Umschaltimpulse dieser elektronischen Schalter können unter ungünstigen Umständen störend auf das Feld einwirken, das zwischen der zu dem Sender 1 gehörenden Platte 16 des Streufeldkondensators und der zu dem Empfänger 2 gehörenden Platte 17 des Streufeldkondensators vorhanden ist Da der Zeitpunkt der Umschaltimpulse dieser elektronischen Schalter normalerweise konstant ist, besteht durch geeignete Wahl des Impulsbetriebes die Möglichkeit, den Sender 1 für bestimmte Phasenabschnitte abzuschalten, d. h. einen Impulsbetrieb durchzuführen. Der Hochfrequenzsender kann generell Schwingungen von beliebiger Form abgeben, jedoch ist es für die einwandfreie Funktion des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters bzw. der nachstehend noch näher geschilderten Kompensation vorteilhaft, daß der Sender Sinusschwingungen abgibt.The mode of operation of the exemplary embodiment of a capacitive proximity switch according to the invention according to FIG. 1 will now be described in more detail below. A transmitter can be used for the high-frequency transmitter The simplest design can be used, its structure is therefore uncritical and with inexpensive components accomplish, since the transmitter frequency is not critical, d. H. the influence of deviating upwards or downwards of the intended transmitter frequency is negligible, as the functioning of the proximity switch is not affected. To achieve a low susceptibility to failure or a high The high-frequency transmitter 1 operates in terms of operational reliability, for example, as a function of the network frequency Forced synchronized pulse operation, which, however, is shown in FIG. 1 is not shown. Instead of transmitter 1 in To let pulse mode work, it is just as possible to have a forced synchronized pulse mode to be carried out at the recipient's premises. With the impulse operation it is possible to avoid the influence of high frequency Switch off interference voltages, such as those caused by electronic switches such as triac will. The switching pulses from these electronic switches can be disruptive under unfavorable circumstances act on the field between the plate 16 of the stray field capacitor and belonging to the transmitter 1 the plate 17 of the stray field capacitor belonging to the receiver 2 is present Since the point in time the switching pulse of this electronic switch is normally constant, is made by suitable Choice of pulse operation the possibility of switching off the transmitter 1 for certain phase segments, d. H. perform a pulse operation. The high frequency transmitter can generally vibrate any Give up form, but it is necessary for the proper function of the proximity switch according to the invention or the compensation described in more detail below is advantageous that the transmitter sine waves gives away.

Die von dem Hochfrequenzsender 1 mittels der Platte 16 abgegebenen Schwingungen werden von dem Empfänger 2 mittels der Platte 17 des Streufeldkondensators aufgenommen. Der Empfänger 2 ist durch seinen Feldeffekttransistor 18 gleichzeitig als Verstärker ausgebildet. Zwischen dem Hochfrequenzsender 1 und dem Empfänger 2 besteht also zwischen den Platten 16 und 17 des Streufeldkondensator ein Feld bei der Übertragung des Sendersignals auf den Empfänger. Die Form und die Reichweite dieses Feldes sind einmal von der angelegten Spannung an der Senderplatte des Streufeldkondensators und in erheblichem Ausmaß von der Gestaltung der beiden Platten des Streufeldkondensators sowie von ihrer gegenseitigen Lage zueinander abhängig. Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß dabei die Flächengröße der Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators sowie der gegenseitige Abstand dieser Platten so zu wählen sind, daß die Eigenkapazität des Streufeldkondensators etwa gleich seiner Streukapazität ist. Der Abstand der Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators ist dabei relativ gesehen sehr groß, wenn man sie mit dem Abstand der Kondensator-The vibrations emitted by the high frequency transmitter 1 by means of the plate 16 are of the Receiver 2 added by means of plate 17 of the stray field capacitor. The recipient 2 is by his Field effect transistor 18 formed at the same time as an amplifier. Between the high frequency transmitter 1 and the receiver 2 is therefore between the plates 16 and 17 of the stray field capacitor a field at the Transmission of the transmitter signal to the receiver. The shape and scope of this field are unique to the voltage applied to the transmitter plate of the stray field capacitor and to a considerable extent of the design of the two plates of the stray field capacitor and their mutual position to one another addicted. In-depth studies have shown that the area of the plates 16 and 17 of the Stray field capacitor and the mutual distance between these plates are to be chosen so that the self-capacitance of the stray field capacitor is approximately equal to its stray capacitance. The distance between the plates 16 and 17 des Stray field capacitor is relatively large if you compare it with the distance between the capacitor

beläge eines üblichen Kondensators vergleicht. Während bei einem normalen Kondensator möglichst große Kondensatorbelagsflächen einander in möglichst geringem Abstand gegenüberstehen, haben die Platten des erfindungsgemäßen Streufeldkondensators zueinander einen großen Abstand, der bis zu einigen -zig Zentimetern gehen kann.compares the deposits of a conventional capacitor. While with a normal capacitor as large as possible Capacitor lining surfaces face each other at the smallest possible distance, the plates of the Stray field capacitor according to the invention to each other a large distance, up to a few tens Centimeters can go.

Die beiden Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators sind nicht einander gegenüber parallel zugeordnet, d. h. die beiden Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators liegen sich nicht wie bei einem üblichen Kondensator parallel gegenüber. Die beiden Platten 16 und 17 können vielmehr jede beliebige Neigung zueinander haben. Die beiden Platten 16 und 17 sind in dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 6, 7, 8 und 9 in einer Ebene angeordnet Jedoch ist es auch jederzeit möglich, die Platten 16 und 17 in verschiedenen Ebenen anzuordnen, wobei zwar die Ebenen zueinander parallel sein können, sich jedoch die beiden Plattenbeläge nicht parallel gegenüberliegen, weil die Belagsflächen entsprechend gegeneinander seitenverschoben angebracht sind, so daß sich die beiden Plattenbeläge nicht parallel gegenüberstehen. Eine Veränderung der Winkellage der beiden Plattenflächen 16 und 17 zueinander bedingt eine Veränderung des zwischen dem Sender 1 bzw. der Plattenfläche 16 und dem Empfänger 2 bzw. der Plattenfläche 17 bestehenden Feldes in Form und Größe.The two plates 16 and 17 of the stray field capacitor are not assigned parallel to each other, d. H. the two plates 16 and 17 of the stray field capacitor do not lie like a conventional one Capacitor in parallel opposite. Rather, the two plates 16 and 17 can have any inclination have to each other. The two plates 16 and 17 are in the embodiment according to FIGS. 6, 7, 8 and 9 in arranged on one level However, it is also possible at any time to place the plates 16 and 17 in different levels to be arranged, although the planes can be parallel to each other, but not the two paving slabs parallel to each other, because the pavement surfaces are attached laterally displaced from one another so that the two paving stones are not parallel to each other. A change in the angular position of the two plate surfaces 16 and 17 to one another causes a change in the between the transmitter 1 and the Plate surface 16 and the receiver 2 or the plate surface 17 existing field in the form and Size.

Im Gegensatz zum normalen Kondensator, der über möglichst große Plattenflächen verfügt, beträgt die Größe der Plattenflächen 16 und 17 des Streufeldkondensators nur einige cm². Sowohl die Auswahl der Größe der Plattenflächen des Streufeldkondensators wie auch ihr gegenseitiger Abstand zueinander wird so getroffen, daß die Größe der Eigenkapazität des Streufeldkondensators etwa gleich der Größe seiner Streukapazität ist. - -In contrast to the normal capacitor, which has plate areas that are as large as possible, the size of the plate areas 16 and 17 of the stray field capacitor is only a few cm ² . Both the selection of the size of the plate surfaces of the stray field capacitor and their mutual distance from one another are made so that the size of the self-capacitance of the stray field capacitor is approximately equal to the size of its stray capacitance. - -

Der Streufeldkondensator läßt sich besonders preiswert herstellen, wenn er beispielsweise aus kaschiertem Leiterplattenmaterial gefertigt wird. Es ist dazu lediglich erforderlich, die beiden Plattenflächen aus dem Leiterplattenmaterial herauszuätzen. Selbstverständlich können auch andere geeignete Metallbeläge die beiden Platten 16 und 17 des Kondensators bilden. Die Plattenbeläge müssen sich lediglich auf einem isolierenden Träger befinden. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Streufeldkondensators ist in F i g. 6 dargestellt. Die beiden Beläge 16 und 17 des Streufeldkondensators sitzen auf einem isolierenden Träger 41, so daß sie elektrisch voneinander getrennt sind. Bei Verwendung von kaschiertem Leiterplattenmaterial muß lediglich der gewünschte Abstand zwischen den beiden Platten 16 und 17 durch Abätzen des Leiterplattenmaterials hergestellt werden. Die beiden Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators können sich dabei auf einem Träger, wie in F i g. 6 dargestellt, oder auf zwei getrennten Trägern befinden, wie in F i g. 7 dargestellt Dort sitzen die beiden Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators auf den isolierenden Trägern 42 und 43.The stray field capacitor can be manufactured particularly inexpensively if it is made, for example, of laminated PCB material is manufactured. It is only necessary to remove the two plate surfaces from the To etch out circuit board material. Of course, other suitable metal coverings can also be used for the two Form plates 16 and 17 of the capacitor. The tile coverings only need to be on an insulating surface Carriers are located. An exemplary embodiment of the stray field capacitor according to the invention is shown in FIG. 6th shown. The two pads 16 and 17 of the stray field capacitor sit on an insulating one Carriers 41 so that they are electrically separated from each other. When using laminated circuit board material only needs to be the desired distance between the two plates 16 and 17 by etching of the printed circuit board material. The two plates 16 and 17 of the stray field capacitor can be on a carrier, as shown in FIG. 6, or are on two separate carriers, as in Fig. 7 there sit the two plates 16 and 17 of the stray field capacitor on the insulating Straps 42 and 43.

Durch die Anordnung der beiden Platten 16 und 17 auf getrennten Trägern besteht die Möglichkeit mindestens einen Träger der Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators gegenüber der anderen Platte verdrehb' ar anzuordnen, wie aus F i g. 7 ersichtlich ist. Zu diesem Zweck wird der Träger 42 mit dem Plattenbelag 17 beispielsweise mittels einer Abstandsrolle 44 und einer geeigneten Schraube 45 auf einer Grundplatte 46 befestigt. Selbstverständlich kann auch der zweite Plattenbeleg 16 mit seinem Träger 43 in gleicher Weise drehbeweglich auf der Grundplatte 46 befestigt werden. Diese Verdrehbarkeit der Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators gegeneinander ermöglicht die Abstimmbarkeit der kapazitiven Spannungskomponente. Außerdem wird durch die Lageveränderung mittels Verdrehen des einen Kondensatorbelages gegenüber dem anderen die Form des zwischen den beiden Platten 16 und 17 bestehenden Feldes verändert. Die Grundplatte 46 dient gleichzeitig zur Anordnung und als Träger für die gesamte Schaltung des kapazitiven Annäherungsschalters, also des Senders 1, des Empfängers 2, des Hochpaßgliedes 3, des Verstärkers 4, der Gleichrichterstufe 5, des Gleichspannungsverstärkers 7, des Schmitt-Triggers 8 und des Stellgliedes 9. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde jedoch die Anordnung dieser Baugruppen auf der Grundplatte 46 in den F i g. 7, 8 und 9 nicht dargestellt. Für die Grundplatte 46 wird man je nach Verwendungszweck eine rechteckige, eine kreisförmige oder eine andere geeignete Form wählen.By arranging the two plates 16 and 17 on separate carriers there is the possibility at least one carrier of the plates 16 and 17 of the stray field capacitor opposite the other plate to be arranged twistable, as shown in FIG. 7 can be seen. For this purpose, the carrier 42 is with the Slab covering 17, for example by means of a spacer roller 44 and a suitable screw 45 on a Base plate 46 attached. Of course, the second tile cover 16 with its carrier 43 can also be shown in FIG can be rotatably mounted on the base plate 46 in the same way. This rotatability of the plates 16 and 17 of the stray field capacitor against each other enables the capacitive voltage component to be tuned. In addition, the change in position by turning one capacitor plate compared to the other, the shape of the field existing between the two plates 16 and 17 changes. The base plate 46 serves both for the arrangement and as a carrier for the entire circuit the capacitive proximity switch, i.e. the transmitter 1, the receiver 2, the high-pass element 3, the Amplifier 4, the rectifier stage 5, the DC voltage amplifier 7, the Schmitt trigger 8 and the Actuator 9. For the sake of clarity, however, the arrangement of these assemblies on the Base plate 46 in FIGS. 7, 8 and 9 not shown. For the base plate 46, depending on the intended use choose a rectangular, circular, or other suitable shape.

Zwischen dem Hochfrequenzsender 1 und dem Empfänger 2 bzw. dem nachgeschalteten Verstärker 4 ist außerdem eine Kompensationsschaltung vorgesehen. Mit Hilfe dieser Kompensationsschaltung wird ein Teil der Senderspannung dem Empfänger 2 bzw. dem nachgeschalteten Verstärker 4 zugeführt. Sehr wesentlich für die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Annäherungsschalters ist nun das Zusammenwirken des Hochfrequenzsenders 1, des Streufeldkondensators, des Empfängers 2 und der Kompensationsschaltung. Die von der Platte 17 des Streufeldkondensators empfangene Wechselspannung des Senders 1 erreicht ihren höchsten Wert, wenn das Feld des Streufeldkondensators zwischen seinen beiden Platten 16 und 17 ungestört ist. Dieses Feld erstreckt sich dabei senkrecht zu den beiden Kondensatorplatten 16 und 17, wie aus Fig.7 ersichtlich ist. Die Reichweite dieses Feldes kann bei entsprechender Gestaltung des Streufeldköndensators sowie einer entsprechenden Spannung an den beiden Platten des Kondensators bis zu einigen -zig Zentimetern betragen.Between the high-frequency transmitter 1 and the receiver 2 or the downstream amplifier 4 a compensation circuit is also provided. With the help of this compensation circuit, a part the transmitter voltage is fed to the receiver 2 or the downstream amplifier 4. Very essential for the operation of the proximity switch according to the invention is now the interaction of the High-frequency transmitter 1, the stray field capacitor, the receiver 2 and the compensation circuit. the AC voltage of the transmitter 1 received by the plate 17 of the stray field capacitor reaches its highest value when the field of the stray field capacitor between its two plates 16 and 17 is undisturbed is. This field extends perpendicular to the two capacitor plates 16 and 17, as shown in FIG can be seen. The range of this field can be increased if the stray field condenser is designed accordingly as well as a corresponding voltage on the two plates of the capacitor up to a few tens of centimeters be.

Bringt man nun einen Körper in das Feld zwischen den beiden Kondensatorplatten 16 und 17 ein, so wird die Feldlinienverteilung gestört, d. h. bringt man in das Feld einen nicht hochisolierenden Körper, wie z. B. eine Handfläche, so wird das Feld abgeschwächt. Dadurch wird auch das von dem Empfänger mittels der Platte 17 des Streufeldkondensators aufgenommene Signal des Senders 1 geschwächt. Der Streufeldkondensator dient somit mittels seiner Platte 16 einmal zum Aussenden des Sendersignals und mittels seiner Platte 17 zum Empfang dieses Sendersignals durch den Empfänger und zum zweiten dient er gleichzeitig der Erfassung einer Änderung des Sendersignals aufgrund eines sich annähernden Körpers. Da der Empfänger 2 ein maximales Sendersignal aufnimmt, wenn der Feldlinienverlauf des Streufeldkondensators nicht gestört ist, sollte das am Transistor 24 des Verstärkers 4 liegende Ausgangssignal ein Minimum bilden, damit auch noch die Änderung des Sendersignals bei Störung des Feldlinienverlaufs des Streufeldkondensators verarbeitet werden kann. Um das volle Sendersignal und die im Verhältnis dazu relativ kleine Änderung des Sendersignals bei Annäherung eines Körpers einwandfrei weiterverarbeiten zu können, müßte für die nachfolgende Auswerteschaltung ein nicht mehr vertretbarerIf you now bring a body into the field between the two capacitor plates 16 and 17, then the field line distribution disturbed, d. H. if you bring a non-highly insulating body into the field, such as Legs Palm, so the field is weakened. This also makes it possible for the receiver to do so by means of the plate 17 The signal of the transmitter 1 picked up by the stray field capacitor is weakened. The stray field capacitor is used thus by means of its plate 16 once for sending out the transmitter signal and by means of its plate 17 for receiving this transmitter signal through the receiver and second it is used at the same time to detect a Change in the transmitter signal due to an approaching body. Since the recipient 2 a picks up the maximum transmitter signal if the field lines of the stray field capacitor are not disturbed, the output signal at the transistor 24 of the amplifier 4 should form a minimum, thus also processed the change in the transmitter signal when the field line course of the stray field capacitor is disturbed can be. About the full transmitter signal and the relatively small change in the transmitter signal To be able to process properly when one body approaches, would have to be for the next one Evaluation circuit a no longer justifiable

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technischer Aufwand getrieben werden, der außerdem außerordentlich hohe Kosten verursachen würde.technical effort are driven, which would also cause extremely high costs.

Um diesen Nachteil zu vermeiden ist die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung zwischen dem Hochfrequenzsender 1 und dem Empfänger 2 bzw. dem nachgeschalteten Verstärker 4 vorgesehen. Diese Kompensationsschaltung arbeitet wie folgt. Aufgrund der kleinen Plattenflächen des Streufeldkondensators und der gegenseitigen Zuordnung der Platten in großem Abstand besitzt der Streufeldkondensator nur eine kleine Kapazität. Verursacht durch diese kleine Kapazität des Streufeldkondensators liegt am Gate des Feldeffekttransistors 18 des Empfängers eine Wechselspannung, die fast genau um — 90° zur Senderspannung verschoben ist. Ordnet man nun der Senderspule 15 des Hochfrequenzsenders 1 eine weitere Spule mit geringer Induktivität zu, so wird die in dieser Spule erzeugte Spannung um fast genau + 90° vorauseilen, d. h. diese Spule wirkt fast nur induktiv. Führt man nun die induktive Spannungskomponente der der Senderspule 15 zugeordneten Kompensationsspule 47 mit der kapazitiven Spannungskomponente des Streufeldkondensators zusammen, so lassen sich die beiden Komponenten fast hunderprozentig substraktiv oder additiv zusammenschalten. In der in F i g. 1 dargestellten Schaltung heben sich die beiden Spannungen auf. Das bedeutet, daß die Verstärkung des Empfängersignals gegenüber einer unkompensierten Ausführung wesentlich höhere Werte annehmen kann. Durch diese Kompensation wird eine größere Reichweite und eine größere Empfindlichkeit des Annäherungsschalters ermöglicht. Die Kompensationsschaltung ist in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel als induktive Kompensationsschaltung ausgeführt. Es wäre jedoch auch eine kapazitive Kompensation mit einem Phasenschieber möglich. Die induktive Kompensationsschaltung besteht aus der Kompensationsspule 47, die der Senderspule 15 zugeordnet ist, wobei das eine Ende der Kompensationsspule an dem Emitter des Transistors 24 des Verstärkers 4 liegt, während das andere Ende der Kompensationsspule wechselspannungsmäßig auf Null-Potential liegt.In order to avoid this disadvantage, the compensation circuit according to the invention is between the high-frequency transmitter 1 and the receiver 2 or the downstream amplifier 4 is provided. This compensation circuit works as follows. Because of the small plate areas of the stray field capacitor and the mutual assignment of the plates in large The stray field capacitor has only a small capacitance. Caused by this little one The capacitance of the stray field capacitor is an alternating voltage at the gate of the field effect transistor 18 of the receiver, which is shifted almost exactly by - 90 ° to the transmitter voltage. If you now assign the transmitter coil 15 of the High-frequency transmitter 1 to a further coil with low inductance, then the one generated in this coil Lead tension by almost exactly + 90 °, d. H. this coil works almost exclusively inductively. If you now run the inductive voltage component of the compensation coil 47 assigned to the transmitter coil 15 with the capacitive voltage component of the stray field capacitor together, the two Interconnect components almost one hundred percent subtractively or additively. In the in F i g. 1 shown Circuit cancel the two voltages. This means that the gain of the receiver signal can assume significantly higher values compared to an uncompensated version. Through this Compensation will have a greater range and greater sensitivity of the proximity switch enables. The compensation circuit is inductive in the exemplary embodiment according to the invention Compensation circuit carried out. However, it would also be a capacitive compensation with a phase shifter possible. The inductive compensation circuit consists of the compensation coil 47, which the Transmitter coil 15 is assigned, one end of the compensation coil at the emitter of transistor 24 of the amplifier 4 lies, while the other end of the compensation coil has alternating voltage at zero potential lies.

Die Wirkung der vorgesehenen Kompensationsschaltung besteht darin, daß bei ungestörtem Feldlinienverlauf des Streufeldkondensators die Spannung an der Gleichrichterstufe 5 gleich Null ist, da die kapazitive Spannungskomponente des Streufeldkondensators durch die induktive Spannungskomponente der Kompensationsspule aufgehoben wird. Es muß also nur die Änderung des Signals durch die Auswerteschaltung weiterverarbeitet werden, wenn das Feld des Streufeldkondensators durch einen sich nähernden Körper geschwächt wird. Diese Änderungsspannung ist im Verhältnis zu dem Gesamtsignal an den Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators sehr viel kleiner, so daß bei der Auslegung der Auswerteschaltung die technischen und finanziellen Anforderungen entsprechend geringer sind. Bei Annäherung eines Körpers an das Feld des Streufeldkondensators wird nur die kapazitive Komponente geschwächt, als Folge überwiegt die induktive Komponente, die Spannung steigt an und ergibt so ein verwertbares Signal.The effect of the compensation circuit provided is that with an undisturbed course of the field lines of the stray field capacitor, the voltage at the rectifier stage 5 is zero, since the capacitive Voltage component of the stray field capacitor due to the inductive voltage component of the compensation coil will be annulled. So it only has to change the signal through the evaluation circuit be processed further when the field of the stray field capacitor through an approaching body is weakened. This voltage of change is in proportion to the total signal across plates 16 and 16 17 of the stray field capacitor is much smaller, so that when designing the evaluation circuit the technical and financial requirements are correspondingly lower. When a body approaches the Field of the stray field capacitor only the capacitive component is weakened, as a result, the predominates inductive component, the voltage rises and results in a usable signal.

Aus F i g. 2 ist eine weitere induktive Kompensationsschaltung ersichtlich. Die übrige Schaltung des Annäherungsschalters ist mit der Schaltung der F i g. 1 identisch. Diese weitere induktive Kompensationsschaltung umfaßt eine der Senderspule 15 zugeordnete Kompensationsspule 47, wobei das eine Ende der Kompensationsspule wechselspannungsmäßig auf Null-Potential liegt, während das andere Ende über ein Phasenkorrekturglied, das aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes 48 und eines Kondensators 49 besteht, und über einen Koppelkondensator 50 an der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 18 des Empfängers 2 liegt Bei dieser weiteren induktiven Kompensationsschaltung ist die Phasenlage der induktiven Spannungskomponente mit Hilfe des Phasenkorrekturgliedes so abgestimmt, daß auf die von dem Streufeldkondensator gelieferte kapazitive Spannungskomponente in dem Feldeffekttransistor 18 genau die entgegengesetzte Wirkung ausgeübt wird, so daß am Drain dieses Feldeffekttransistors die Differenz der beiden Spannungen zu Null wird.From Fig. 2 shows another inductive compensation circuit. The remaining circuit of the proximity switch is with the circuit of FIG. 1 identical. This further inductive compensation circuit includes a compensation coil 47 assigned to the transmitter coil 15, one end of the compensation coil being at zero potential in terms of AC voltage, while the other end has a phase correction element, which consists of a parallel connection of a resistor 48 and a capacitor 49, and over a coupling capacitor 50 at the source electrode of the field effect transistor 18 of the receiver 2 is at of this additional inductive compensation circuit is the phase position of the inductive voltage component matched with the help of the phase correction element so that on the one supplied by the stray field capacitor capacitive voltage component in the field effect transistor 18 has exactly the opposite effect is exercised, so that the difference between the two voltages is zero at the drain of this field effect transistor.

Bei Annäherung eines Körpers an das Feld des Streufeldkondensators wird wiederum nur die kapazitive Spannungskomponente beeinflußt bzw. geschwächt, so daß die induktive Komponente überwiegt und als Nutzsignal für die nachfolgende Auswerteschaltung zur Verfügung steht.When a body approaches the field of the stray field capacitor, only the capacitive one becomes again Voltage component influenced or weakened, so that the inductive component predominates and as Useful signal for the subsequent evaluation circuit is available.

Die der Senderspule 15 zugeordnete Kompensationsspule 47 kann beispielsweise als gedruckte Spule auf einer kaschierten Leiterplatte 52 ausgeführt sein, wie aus den F i g. 10 und 11 ersichtlich ist. Die Ausätzung der Kompensationsspule auf einer kaschierten Leiterplatte ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung der Kompensationsspule im Zuge der Erstellung der Leiterplatine für die Auswerteschaltung. Die Justage der induktiven Spannungskomponente kann durch einen im Zentrum der Kompensationsspule eindrehbaren Ferritkern 51 erfolgen, auf dessen anderes Ende beispielsweise die Senderspule 15 aufgewickelt ist. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Sender- und die Kompensationsspule zusammen auf einen Spulenkörper gewickelt.The compensation coil 47 assigned to the transmitter coil 15 can, for example, be a printed coil a laminated printed circuit board 52, as shown in FIGS. 10 and 11 can be seen. The evaluation of the Compensation coil on a laminated printed circuit board enables particularly cost-effective production the compensation coil in the course of creating the printed circuit board for the evaluation circuit. Adjusting the inductive voltage components can be generated by a ferrite core that can be screwed into the center of the compensation coil 51 take place, on the other end, for example, the transmitter coil 15 is wound. With another Embodiment, the transmitter and the compensation coil are wound together on a bobbin.

Die Justage der induktiven Spannungskomponente kann dadurch erfolgen, daß die letzten Windungen der Kompensationsspule entgegengesetzt gewickelt sind. Das Wicklungsende wird dann zu Justagezwecken einfach abgezogen, bis die gewünschte induktive Spannungskomponente erreicht ist.The adjustment of the inductive voltage component can be done in that the last turns of the Compensation coil are wound in opposite directions. The winding end is then used for adjustment purposes simply deducted until the desired inductive voltage component is reached.

Eine weitere Justagemöglichkeit ist durch den Streufeldkondensator gegeben. Wie aus den F i g. 7 bis 9 zu ersehen ist, kann mindestens einer der Träger 42 bzw. 43 der Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators verdreht werden. Durch diese Lageveränderung der Platten des Streufeldkondensators ist eine Justage der kapazitiven Spannungskomponente durchführbar. Die Justage des kapazitiven Annäherungsschalters erfolgt für ein Dielektrikum des Streufeldkondensators, das überwiegend aus Luft besteht Bei der Justage des Annäherungsschalters kann jedoch schon bei der Herstellung berücksichtigt werden, daß sich der Annäherungsschalter später beispielsweise in einem Gehäuse aus Kunststoff befindet Diese Isolierstoffschicht 53 kann entweder direkt auf den Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators aufgebracht sein oder sie befindet sich in einem gewissen Abstand vor den Platten des Streufeldkondensators. Dieser letztere Fall ist in F i g. 9 dargestellt. Allgemein kann gesagt werden, daß durch die geschilderten Maßnahmen der Justage entweder mittels des Streufeldkondensators oder mittels der Kompensationsspule eine sehr einfache und preiswerte Justage möglich ist. Außerdem kann der Einfluß einer vor den Platten des Streufeldkondensators liegenden Isolierstoffschicht bereits bei dem Herstellungsprozeß berücksichtigt werden.Another adjustment option is given by the stray field capacitor. As shown in FIGS. 7 to 9 can be seen, at least one of the supports 42 or 43 of the plates 16 and 17 of the stray field capacitor be twisted. This change in position of the plates of the stray field capacitor is an adjustment of the capacitive voltage component feasible. The capacitive proximity switch is adjusted for a dielectric of the stray field capacitor, which mainly consists of air When adjusting the Proximity switch can, however, be taken into account during manufacture that the Proximity switch is later located in a plastic housing, for example. This layer of insulating material 53 can either be applied directly to the plates 16 and 17 of the stray field capacitor or they is at a certain distance in front of the plates of the stray field capacitor. This latter case is in F i g. 9 shown. In general, it can be said that the adjustment measures described either by means of the stray field capacitor or by means of the compensation coil, a very simple and inexpensive adjustment is possible. In addition, the influence of a front of the plates of the stray field capacitor lying insulating layer are already taken into account in the manufacturing process.

Das in den F i g. 1 und 2 vorgesehene Hochpaßglied 3 dient dazu, eventuelle Netzbrummüberlagerungen aus-The in the F i g. 1 and 2 provided high-pass element 3 is used to eliminate possible network hum superimpositions.

zusperren. Das verstärkte Änderungssignal wird dann der Gleichrichterstufe 5 zugeführt, wo es gleichgerichtet wird und in dem Ladekondensator 6 gespeichert wird. Nach der Gleichrichterstufe 5 folgt nun eine Auswerteschaltung, die aus dem Gleichspannungsverstärker 7, dem Schmitt-Trigger 8 und dem Stellglied 9 besteht Diese Auswerteschaltung verarbeitet das Änderungssignal nach dem statischen Prinzip, d. h. in diesem Fall wird die verstärkte Wechselspannung des Änderungssignals betragsmäßig ausgewertet. Diese betragsmäßige Auswertung ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 gezeigt Das in der Gleichrichterstufe 5 gleichgerichtete Signal steuert dabei über den Gleichspannungsverstärker 7 einen Schmitt-Trigger 8 und ein Stellglied 9. Das Stellglied kann beispielsweise aus einem Relais oder einem Triac usw. bestehen.lock. The amplified change signal is then fed to the rectifier stage 5, where it is rectified and is stored in the charging capacitor 6. After the rectifier stage 5 there now follows an evaluation circuit, which consists of the DC voltage amplifier 7, the Schmitt trigger 8 and the actuator 9 This evaluation circuit processes the change signal according to the static principle, i. H. in this case the amplified AC voltage of the change signal is evaluated in terms of amount. This amount Evaluation is in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 shown that in the rectifier stage 5 The rectified signal controls a Schmitt trigger 8 and a via the DC voltage amplifier 7 Actuator 9. The actuator can consist of a relay or a triac, etc., for example.

Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen kapazitiven Annäherungsschalters in schematischer Darstellung, wobei die Auswertung des Änderungssignals nach dem dynamischen Prinzip vorgenommen wird. Dabei ist dem Sender 1 ein Empfänger 2 zugeordnet Diesem nachgeordnet ist ein Hochpaßglied 3, ein Verstärker 4 und eine Gleichrichterstufe 5. Diese fünf Stufen sind identisch mit den Schaltungen, die in den F i g. 1 und 2 dargestellt sind. Nach der Gleichrichterstufe 5 erfolgt nun die Auswertung des Änderungssignals des Streufeldkondensators nach dem dynamischen Prinzip, d. h. es wird in diesem Fall die Änderung in der Zeit durch ein Differenzierglied nach der Beziehung UBb = dUvldt erzeugt Ub ist die erzeugte Spannung in der Bewegungsfrequenz, also beispielsweise erzeugt durch eine in dem Feld des Streufeldkondensators bewegte Hand; dU ist die Spannungsänderung der Hochfrequenz an der empfängerseitigen Kondensatorplatte; dt gibt die zeitliche Änderung und K die Verstärkung bis zum Differenzierglied wieder. Hier wird also nicht die betragsmäßige Erfassung sondern die Änderung in der Zeit des Änderungssignals zum Auslösen eines Schaltvorganges verwertet. Die der Gleichrichterstufe 5 nachgeordnete Auswerteschaltung nach dem dynamischen Prinzip besteht aus einem Differenzierglied 54, einem Niederfrequenzverstärker 55, einer Ladestufe 56, einem Impedanzwandler 57, dem Schmitt-Trigger 8 und dem Stellglied 9.3 shows a further exemplary embodiment of the capacitive proximity switch according to the invention in a schematic representation, the evaluation of the change signal being carried out according to the dynamic principle. A receiver 2 is assigned to the transmitter 1. This is followed by a high-pass filter 3, an amplifier 4 and a rectifier stage 5. These five stages are identical to the circuits shown in FIGS. 1 and 2 are shown. After rectifier stage 5, the change signal of the stray field capacitor is evaluated according to the dynamic principle, i.e. in this case the change in time is generated by a differentiating element according to the relationship UBb = dUvldt Ub is the generated voltage in the motion frequency, i.e. generated for example by a hand moved in the field of the stray field capacitor; dU is the change in voltage of the high frequency on the receiver-side capacitor plate; dt represents the change over time and K represents the gain up to the differentiating element. In this case, it is not the detection of the amount but the change in the time of the change signal that is used to trigger a switching process. The evaluation circuit following the rectifier stage 5 according to the dynamic principle consists of a differentiator 54, a low-frequency amplifier 55, a charging stage 56, an impedance converter 57, the Schmitt trigger 8 and the actuator 9.

Die Schaltungsausführung der dynamischen Auswerteschaltung nach Fig.3 ist in Fig.4 gezeigt Das der Gleichrichterstufe nachgeordnete Differenzierglied 54 besteht aus einem Kondensator 58 und einem Widerstand 59. Der Widerstand 60 dient zusammen mit dem Widerstand 59 als Spannungsteiler zur Arbeitspunkteinstellung für den Transistor 61. Dem Differenzierglied 54 ist ein Niederfrequenzverstärker 55 nachgeordnet Der Niederfrequenzverstärker besteht aus den Komplementärtransistoren 61 und 62, Widerständen 63,64 und 65 und einem Kondensator 66. Dem Niederfrequenzverstärker 55 ist eine Ladestufe 56 nachgeordnet, die aus einem Transistor 67, einem Widerstand 68 und einem Kondensator 69 besteht. Dieser Ladestufe wiederum ist ein Impedanzwandler 57 nachgeordnet der aus einem Transistor 70 und Widerständen 71 und 72 besteht. Dem Impedanzwander 57 ist der Schmitt-Trigger 8 und diesem wiederum ein Stellglied 9 nachgeordnet. Der Schmitt-Trigger 8 und das Stellglied 9 sind unverändert aus dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 übernommen. The circuit design of the dynamic evaluation circuit according to FIG. 3 is shown in FIG Rectifier stage downstream differentiator 54 consists of a capacitor 58 and a Resistor 59. Resistor 60, together with resistor 59, serves as a voltage divider for setting the operating point for the transistor 61. The differentiator 54 is a low-frequency amplifier 55 downstream The low frequency amplifier consists of the complementary transistors 61 and 62, resistors 63, 64 and 65 and a capacitor 66. The low-frequency amplifier 55 has a charging stage 56 downstream, which consists of a transistor 67, a resistor 68 and a capacitor 69. This charging stage, in turn, is followed by an impedance converter 57 composed of a transistor 70 and Resistors 71 and 72 consists. The impedance wander 57 is the Schmitt trigger 8 and this in turn is a Subordinate actuator 9. The Schmitt trigger 8 and the actuator 9 are unchanged from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 adopted.

Gegenüber der Auswertung des Änderungssignals nach dem statischen Prinzip, wie sie in den F i g. 1 und 2 gezeigt wurde, hat die Auswertung des Änderungssignals nach dem dynamischen Prinzip, wie sie aus den Fig.3 und 4 ersichtlich ist den Vorteil, daß bei der Kompensation bzw. Kompensationsschaltung die Bauteiltoleranzen unkritisch sind, d. h. die Kompensation muß nicht hundertprozentig ausgeglichen sein. Vorteilhaft ist die Auswertung des Änderungssignals nach dem dynamischen Prinzip auch deshalb, weil der Einfluß von Spannungsschwankungen und von Temperaturschwankungen auf die Bauteile der dynamischen Schaltung bezüglich der einwandfreien Funktion des Annäherungsschalters vernachlässigbar ist.Compared to the evaluation of the change signal according to the static principle, as shown in FIGS. 1 and 2 has been shown, the evaluation of the change signal according to the dynamic principle, as it is from the 3 and 4 can be seen the advantage that in the Compensation or compensation circuit, the component tolerances are not critical, d. H. the compensation does not have to be one hundred percent balanced. It is advantageous to evaluate the change signal after dynamic principle also because of the influence of voltage fluctuations and temperature fluctuations on the components of the dynamic circuit with regard to the proper functioning of the proximity switch is negligible.

Das hat zur Folge, daß bei der Auswertung nach dem dynamischen Prinzip eine erhebliche Verringerung der Justage-Maßnahmen gegenüber dem statischen Prinzip möglich ist In Fig.5 ist eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels nach den F i g. 3 und 4 dargestellt. Bei der Auswertung des Änderungssignals nach dem dynamischen Prinzip könnte der Fall auftreten, daß beispielsweise Hände ruhig in unmittelbarer Nähe des Feldes der Platten 16 und 17 des Streufeldkondensators gehalten werden. Da sich in diesem Fall bei der dynamischen Auswertung keine Spannungsänderung in der Zeit ergeben würde, würde kein Ausgangssignal mehr vorhanden sein. Um eine Fehlschaltung des Stellgliedes 9 zu verhindern, ist deshalb zwischen dem Ladekondensator 6 der Gleichrichterstufe 5 und dem Schmitt-Trigger 8 unter Umgehung des Differenziergliedes 54, des Niederfrequenzverstärkers 55, der Ladestufe 56 und des Impedanzwandlers 57 ein Oder-Glied 73 geschaltet Dem Oder-Glied ist wiederum der Schmitt-Trigger 8 und das Stellglied 9 nachgeschaltet. Wird beispielsweise ein Gegenstand in dem Feld des Streufeldkondensators ruhig gehalten, so ist die Spannung an dem Ladekondensator 6 höher als bei ungestörtem Feld des Streufeldkondensators. Dieser Effekt einer erhöhten Spannung an dem Ladekondensator 6 wird durch das Oder-Glied 73 ausgenützt, und zwar dadurch, daß bei Überschreiten einer bestimmten Schwellenspannung das Oder-Glied 73 den Schmitt-Trigger 8 und damit das Stellglied 9 durchschaltet.This has the consequence that in the evaluation according to the dynamic principle there is a considerable reduction in the Adjustment measures compared to the static principle is possible Embodiment according to the F i g. 3 and 4 shown. When evaluating the change signal after dynamic principle, the case could arise that, for example, hands quietly in the immediate vicinity of the Field of the plates 16 and 17 of the stray field capacitor are held. Since in this case the dynamic evaluation would not result in a voltage change over time, there would be no output signal be more present. In order to prevent incorrect switching of the actuator 9, is therefore between the Charging capacitor 6 of the rectifier stage 5 and the Schmitt trigger 8, bypassing the differentiating element 54, the low frequency amplifier 55, the charging stage 56 and the impedance converter 57 OR element 73 switched The OR element is again the Schmitt trigger 8 and the actuator 9 downstream. If, for example, an object is kept steady in the field of the stray field capacitor, then the voltage on the charging capacitor 6 is higher than in the case of an undisturbed field of the stray field capacitor. This The effect of an increased voltage on the charging capacitor 6 is used by the OR element 73, and in that when a certain threshold voltage is exceeded, the OR element 73 sets the Schmitt trigger 8 and thus the actuator 9 switches through.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Capacitive proximity switch with high frequency transmitter, amplifier, noise filter, rectifier, Schmitt trigger and actuator, characterized in that the high frequency transmitter (1) A receiver (2) is assigned that is between the radio frequency transmitter and the receiver a stray field capacitor is connected to transmit and receive a transmitter signal and is used to detect a change in the transmitter signal due to an approaching body, wherein the one plate (16) of the stray field capacitor with the output of the transmitter and the other plate (17) is connected to the input of the receiver that between the radio frequency transmitter and the Receiver a compensation circuit is provided, and that part of the transmitter voltage by means of Compensation circuit is fed to the receiver in such a way that when the stray field is undisturbed Voltage at the receiver is compensated.

2. Proximity switch according to claim 1, characterized in that the high-frequency transmitter (1) a transistor (10), capacitors (11, 12), resistors (13, 14), a transmitter coil (15) and the one plate (16) of the stray field capacitor consists.

3. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 2, characterized in that that the high-frequency transmitter (1) depending on the network frequency in forcibly synchronized Impulse operation works.

4. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that that the high-frequency transmitter (1) emits sinusoidal vibrations.

5. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that that the receiver (2) consists of a field effect transistor (18), resistors (19, 20, 21) and the other Plate (17) of the stray field capacitor is made.

6. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that that the receiver (2) has a high-pass element (3), an amplifier (4), a rectifier stage (5) through which a charging capacitor (6) is fed, a DC voltage amplifier (7), a Schmitt trigger (8) and an actuator (9) is connected downstream.

7. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that that between the high-frequency transmitter (1) and the receiver (2) an inductive compensation circuit is provided.

8. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that that the inductive compensation circuit consists of a compensation coil (47) that of the transmitter coil (15) is assigned, and that one end of the compensation coil at the Emnter of the transistor (24) of the amplifier (4) lies, while the other end of the coil has alternating voltage at zero potential lies.

9. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that that the inductive compensation circuit is the compensation coil assigned to the transmitter coil (15) (47) includes and that one end of the compensation coil has alternating voltage at zero potential lies, while the other end via a resistor (48) with a capacitor connected in parallel (49) and a downstream coupling capacitor (50) on the source electrode of the field effect transistor (18) of the recipient (2)

10. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that that the self-capacitance of the stray field capacitor is approximately equal to its stray capacitance.

11. Proximity switch after one or more of claims 1 to 10, characterized in that the plates (16, 17) of the stray field capacitor are assigned to each other at a large distance.

12. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that that the two plates (16, 17) of the stray field capacitor are not assigned in parallel opposite one another are.

13. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that that the two plates (16, 17) of the stray field capacitor are arranged in one plane.

14. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that that the two plates (16, 17) of the stray field capacitor are on an insulating support (41) are located.

15. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that that the two plates (16, 17) of the stray field capacitor are on two separate supports (42, 43) are located.

16. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that that at least one of the supports (42, 43) of the plates (16, 17) of the stray field capacitor can be rotated is arranged.

17. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that the two plates (16, 17) of the stray field capacitor are made of laminated circuit board material.

18. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that that the dielectric of the stray field capacitor consists predominantly of air.

19. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that that there is a layer of insulating material (53) in front of the plates (16, 17) of the stray field capacitor.

20. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 19, characterized in that that the compensation coil (47) is designed as a printed coil on a circuit board.

21. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 20, characterized in that that the compensation coil (47) can be tuned by means of a ferrite core (51).

22. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 19, 21, characterized in that that the compensation coil (47) is designed. that the last turns are opposite are wrapped.

23. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 22, characterized in that that the high-pass element (3) consists of a capacitor (22), a resistor (23) and the base-emitter

Resistance of the transistor (24) consists.

24. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 23, characterized in that that the rectifier stage (5) consists of a transistor (28), resistors (29, 30) and a capacitor (6) exists

25. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 24, characterized in that that the DC voltage amplifier (7) consists of a transistor (31) and resistors (32,33).

26. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 24, characterized in that that the rectifier stage (5) has a differentiating element (54), a low-frequency amplifier (55), a charging stage (56), an impedance converter (57), the Schmitt trigger (8) and the actuator (9) are arranged downstream.

27. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 24, 26, characterized in that that the charging stage (56) consists of a transistor (67), a resistor (68) and a capacitor (69) consists

28. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 24, 26, 27, characterized characterized in that the impedance converter (57) consists of a transistor (70) and resistors (71, 72) consists

29. Proximity switch according to one or more of claims 1 to 24, 26 to 28, characterized characterized in that, bypassing the differentiating element (54), the low-frequency amplifier (55), the charging stage (56) and the impedance converter (57) between the capacitor (6) of the rectifier stage (5) and the Schmitt trigger (8) an OR element (73) is connected.

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