DE2550713A1

DE2550713A1 - Vorrichtung zum erfassen eines elektrischen bzw. elektrostatischen feldes bzw. einer aenderung desselben

Info

Publication number: DE2550713A1
Application number: DE19752550713
Authority: DE
Inventors: Bodo Schumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1975-11-12
Publication date: 1977-05-18

Description

Vorrichtung zum Erfassen eines elektrischen
bzw. elektrostatischen Feldes bzw. einer Änderung desselben.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines elektrischen bzw. elektrostatischen Feldes bzw. einer Änderung desselben, z.B. bei Annäherung eines mit einem solchen Feld behafteten Körpers.
Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt, die eine induktive Erfassung eines Feldes oder einer Feldänderung ermöglichen. Diese Geräte arbeiten mit erheblichen Stromverbrauch und sind verhältnismäßig aufwendig. Dabei ist ihre Empfindlichkeit Jedoch verhältnismäßig gering.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung zu schaffen, die bei kleiner Baugröße und einem geringstmöglichen Stromverbrauch eine hohe Empfindlichkeit gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung sieht die Erfindung vor, daß die Vorrichtung eine Schaltungsanordnung enthält, deren Eingangsstufe mindestens ein MOS-Feldeffektsystem enthält.
Ein solches Feldeffektsystem bietet als Detektor den Vorteil einer schon für sich geringen Baugröße und eines minimalen Stromverbrauches. Als Detektor in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dieses System nicht mit einer Abschirmung versehen, sondern kann eine zusätzliche Empfangsantenne aufweisen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Eingangs stufe zwei in Reihe geschaltete NOR-Gatter mit kurzgeschlossenen Eingängen umfaßt, wobei eine Detektor-Antenne an die Eingänge des einen Gatters gelegt ist und der Ausgang der Eingangsstufe von dem Ausgang des zweiten Gatters gebildet wird.
Es hat sich gezeigt, daß ein solches, als sogenannter "IC"-Schaltkreis ausgebildete Eingangs stufe besonders günstige Ergebnisse erzielen läßt. Dies gilt besonders dann, wenn erfindungsgemäß eine komplentäres, d.h. n und p dotiertes System verwendet wird.
Der Ausgang der Eingangstufe kann erfindungsgemäß an ein Differenzierglied an einen Komparator oder an einen Schmidt-Trigger gelegt sein, wobei jede dieser Möglichkeiten besondere Vorteile hinsichtlich der Anwendung bietet.
Als Endstufe kann eine monostabile Stufe oder ein Oszillator verwendet werden. Auch hier bietet jeder der erfindungsgemäßen Möglichkeiten besonder Vorteile. Bei Verwendung eines Oszillators als Endstufe kann z.B. unmittelbar ein Tonerzeuger als Anzeige- oder Alarmgerät angeschlossen werden.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den vorstehenden Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schaltungsbeispieles näher erläutert.
Als Eingangsstufe ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein sogenannter IC 1 vorgesehen, der als system ausgebildet ist. Diese Eingangssteufe bildet einen Detektor für magnetische bzw. elektromagnetische Feldänderungen.
Die Eingangsstufe enthält zwei NOR-Gatter 2 und 3. Die Eingänge des einen NOR-Gatters 2 sind an eine Antenne 4 gelegt, die in ihrer Länge einstellbar ist. Der Ausgang dieses ersten NOR-Gatters 2 ist an die Zusammengeschalteten Eingänge des zweiten NOR-Gatters 3 gelegt.
Der Ausgang der Eingangsstufe 1 ist über ein R-C-Netzwerk an ein Differenzglied 5 angeschlossen, dessen Ausgang über ein weiteres RC-Glied mit dem einen Eingang rückgekoppelt ist.
Dieses Differenzierglied ist ebenfalls als IC ausgebildet.
Der Ausgang des Differenziergliedes ist an eine monostabile Kippstufe 6 gelegt. Bei der in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Kippstufe ist es erforderlich, mittels eines Transistors 7 eine negative Eingangsspannung zu erzeugen.
Der Ausgang der monostabilen Kippstufe 6 bildet eine Leuchtdiode 8.
Auch die monostabile Kippschaltung 6 ist als IC ausgebildet.
Statt der einfachen Kippstufe 6 kann auch ein IC mit zwei oder mehr Kippstufen vorgesehen werden, so daß noch weitere Anzeigegeräte z.B. auch akustische Anzeigen oder auch über einen Verstärker nachgeschaltete sonstige Alarmanlagen angeschlossen werden können.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens können auch andere Feldeffektsysteme als Detektor für magnetische oder elektromagnetische Feldänderungen Anwendung finden. Unter Umständen kann dann der Stromverbrauch etwas höher sein als bei den dargestellten Ausführungsbeispiel. liegt dann aber immer noch unter dem der bekannten Vorrichtungen, die mit induktivem Eingang arbeiten.
So ist es im Prinzip möglich, eine erfindungsgemäß Vorrichtung mit einem Feldeffekttransistor als Eingangsstufe aufzubauen. Allerdings ist hierbei die Empfindlichkeit etwas geringer und der Stromverbrauch der Vorrichtung höher. Auch andere Feldeffektsysteme, z.B. OR- , AND- und NAND-Gattereignen sich hierfür.
Die Empfindlichkeit kann zusätzlich über ein Potentiometer R1 eingestellt werden.
Ein Anwendungsgebiet einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Beispiel das Erkennen der Annäherung von Personen an den Detektor. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich dann als Alarmvorrichtung, aber auch als ein Näherungsschalter verwenden, wobei bei der letzteren Anwendung bei der Annäherung einer Person eine bestimmte Schaltfunktion ausgelöst werden kann. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann z.B, darin bestehen, Wechselstromleitungen bzw.- Kabel zu orten.
Für den Fachmann sind ohne erfinderisches Zutun weiterer Anwendungsmöglichkeiten ersichtlich.
Für den Fachmann ist außerdem ersichtlich, daß das dargestellte und beschriebene Schaltungsbeispiel dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend anders gestaltet werden kann.

Claims

Ansprtiche 1. Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen bzw. elektrostatischen Feldänderung, z.B. bei Annäherung eines mit einem solchen Feld behafteten Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltungsanordnung enthält, deren Eingangsstufe mindestens ein MOS-Feldeffektsystem enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs stufe zwei in Reihe geschaltete NOR-Gatter mit kurzgeschlossenen Eingängen umfaßt, wobei eine Detektor-Antenne an die Eingänge des einen Gatters gelegt ist und der Ausgang der Eingangsstufe von dem Ausgang des zweiten Gatters gebildet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die MOS-Feldeffektsysteme komplementär (n und p) dotiert sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Eingangsstufe an ein Differenzierglied gelegt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Eingangsstufe an einen Komparator gelegt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Eingangsstufe an einen Schmidt-Trigger gelegt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Endstufe eine monostabile Kippstufe vorgesehen ist, die eine Auswertevorrichtung steuert.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Endstufe eine Schaltungsanordnung mit mehreren monostabilen Kippstufen vorgesehen istJ die mehrere Auswertvorrichtungen steuert.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Endstufe ein Oszillator vorgesehen ist, der eine Auswertevorrichtung speist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurc gekennzeichnet, daß mindestens die MOS-Feldeffektsysteme als IC's ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne auf eine vorbestimmte Feldstärke abgestimmt oder abstimmbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung aus einer optischen und/oder akustischen Alarmvorrichtung besteht.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsempfindlichkeit einstellbar ist (R1).