DE2627663A1 - Elektronischer beruehrungsschalter - Google Patents

Elektronischer beruehrungsschalter

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DE2627663A1
DE2627663A1 DE19762627663 DE2627663A DE2627663A1 DE 2627663 A1 DE2627663 A1 DE 2627663A1 DE 19762627663 DE19762627663 DE 19762627663 DE 2627663 A DE2627663 A DE 2627663A DE 2627663 A1 DE2627663 A1 DE 2627663A1
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

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  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
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  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Description

BROWN, BOVERl & CIE . AKTIENGESELLSCHAFT
MANNHEIM
Mp-Nr. 876/76 16.6.1976
TP Ko/Ot.
Elektronischer Berührungsschalter
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Berührungsschalter insbesondere für Installationseinrichtungen mit erhöhten Sicher-
t heitsanforderungen.
Es sind Berührungsschalter zum Einbau in Installationssysteme \ mit zwei Zuleitungen und einer Ableitung, bestehend aus einer hochohmigen Gleichrichterstufe, einem Schaltverstärker und einer nachfolgenden bistabilen Kippstufe bekannt ( P 23 13 942), die mit einem weiteren Schaltverstärker gekoppelt ist, der einen als Lastschaltglied wirkenden Triac oder Thyristor beeinflußt,
der den Verbraucher schaltet. , j
Die bisher bekannten elektronischen Berührungsschalter, die als[ 2-Draht- oder 3-Drahtausführungen eingesetzt sind', haben alle Berührungsflächen, die ohmsch-leitend mit der Steuer- und ; Schaltelektronik verbunden sind. Aus sicherheitstechnischen Gründen besteht diese Verbindung aus zwei in Reihe geschalteten hochohmigen Widerständen. Es ist erforderlich, an jedem Gerät im fertigen Zustand eine Hochspannungsprüfung durchzuführen. Trotz dieser hohen Aufwendungen bleibt ein Risiko, da durch hohe Feuchtigkeit und Alterung der Widerstände eventuell eine Veränderung der Isolationswiderstände unter ungünstigen Bedingungen erfolgen kann. Außerdem hat man einen sehr großen Aufwand für die Kopplung des logischen Gleichstromkreises mit dem Wechselstromleistungskrei s getrieben. Bei Geräten, die mit Phasenanschnitt arbeiten, werden, zusätzlich Entstörmittel notwendig die einen hohen Kostenaufwand erfordern und das Gerät im Betriebszustand stark erwärmen.
709852/0307
ORIGINAL INSPECTED
Mp-Nr. 876/76 ■ Γ 3" -J*- 16.6.1976
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Berührungsschalter zu entwickeln, dessen Berührungs- bzw. Tastflächen kapazitiv an die
j Elektronik angekoppelt werden können, wobei die Kapazität der
! beiden Kondensatorbeläge sehr klein sein darf, so daß bei her-
;
kömmlich verwendeten Tastflächen das Dielektrikum einige Milli- ■
j
'meter dick ausgebildet werden kann. Außerdem soll die Ankopp- ; ι lung des logischen Gleichstromkreises an den Wechselstromleistungskreis möglichst einfach sein."
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Berührungs- bzw. Tastfläche aus zwei voneinander isolierten ; elektrisch leitenden Metallflächen besteht, durch die beim Be- j rühren durch die Bedienungsperson ein kapazitiver Blindstrom \ fließt, der an einem hochohmigen Widerstand einen Spannungsab- ■ fall hervorruft der gleichgerichtet und gesiebt einem Schalt- ! verstärker zugeführt wird, der aus einer bistabilen Kippstufe
besteht, die bei einer definierten Spannungsschwelle der Netz- : spannung schaltet und die nachfolgende bistabile Kippstufe in
den umgekehrten Ausgangszustand bringt, wodurch ein PNP-Transistor beeinflußt wird, der einen Steuergleichstrom für das
Gate eines Triacs schaltet.
Die erfindungsgemäßeEinrichtung ist in der Zeichnung anhand
einer SchaltSkizze erläutert.
Die aus zwei Metallbelägen bestehende Tastfläche 1 ist über die beiden in Reihe geschalteten Widerstände 2 und 3 mit der Phase R verbunden. Am Verbindungspunkt der beiden Widerstände 2 und 3! liegt die Anode der Diode 4. Die Katode der Diode 4 ist mit
dem D-Eingang des Flip-Flops 9 und mit der Parallelschaltung
des Kondensators 5 und des Widerstandes 6 verbunden. Der
Kondensator 5 und der Widerstand 6 liegen mit ihrer anderen ; Seite an der Phase R. Der Takteingang des Flip-Flops 9 ist mit den Widerständen 7 und 8 verbunden. Der Widerstand 7 liegt mit seinem anderen Ende am Mittelpunktsleiter Mp und der Widerstand 8 mit seinem zweiten Anschluß an der Phase R. Die Setz- und j
709852/0307
ZFE P 4
Mp-Nr. 876/76 ■ "^* ~/T- 16.6.1976
Rücksetzeingänge S und R des Flip-Flops 9 liegen ebenfalls an j der Phase R. Der Ausgang Q ist nicht beschaltet. Eine Verbindung besteht zwischen dem Ausgang Q des Flip-Flops 9 und dem Takteingang des Flip-Flops 10. Beim Flip-Flop 10 ist der Ausgang Q mit dem D-Eingang und der Restfceingang R mit der Phase R ,verbunden. Der Setzeingang S des Flip-Flops 10 ist über einen Widerstand 12 mit der Phase R und über den Kondensator 13 mit dem positiven Gleichspannungspol verbunden. Der Ausgang Q des ! Flip-Flops 10 ist über einen Widerstand 16 mit der Basis des ι PNP-Transistors 14 kontaktiert. Der Emitter des Transistors 14 ; liegt am positiven Pol der Gleichspannungsversorgung, der am j Verbindungspunkt des Kondensators 15 und der Z-Diode 18 zur t Verfügung steht. Der Kollektor des Transistors 14 ist über den : Widerstand 16 mit dem Gate des Triacs 20 verbunden. Die Parallelschaltung des Kondensators 15 und der Z-Diode 18 liegt mit der : Anode der Z-Diode an der Phase R. Die Katode der Z-Diode 18 ! ist mit der Katode der Diode 17 verbunden, deren Anode mit dem Widerstand 19 kontaktiert ist, der am Mittelpunktsleiter Mp [ liegt. Die Sicherung 21 liegt in der Zuleitung der Phase R. ·
Der Schalter funktioniert wie folgt:
Im Ausgangszustand ist der Triac 20 nicht leitend und die angeschlossene Last somit stromlos.
"Beim Berühren der Tastfläche 1 fließt ein kleiner Wechselstrom von der Phase über die Widerstände 3 und 2 und durch die Kapazität der Tastfläche. Der Strom ruft am Widerstand 3 einen Spannungsabfall hervor, der durch die Diode 4 gleichgerichtet wird. Der Kondensator 5 lädt sich auf und glättet die dem hochohmigen Eingang D des C-MOS-Schaltkreises Flip-Flop 9 zugeführt wird. Der Widerstand 6 ist somit die einzige Belastung für die Spannung am Kondensator 5. Die angelegte Spannung entspricht dem logischen n1n Signal. Die Widerstände 7 und 8 bilden einen Spannungsteiler am Takteingang T des Flip-Flops 9. Am Wider-
709852/0307
ZFE Pi P '■ ·β~5 5Γ0Π·ΚΕΐ
Mp-Nr. 876/76 - ^ S" -X- 16.6.1976
stand 8 erscheint eine Spännung, die sinusförmig ist, wenn sie !
die Amplitude der Versorgungsspannung nicht erreicht. Erreicht i die Spannung am Widerstand 8 die Höhe der Versorgungsspannung, j so wirken die Eingangsschutzdioden des C-MOS-Schaltkreises, und ■
; die Spannung am Eingang wird begrenzt. Da das Flip-Flop 9 bei |
[,einem bestimmten Spannungspegel, bezogen auf die Versorgungs- j spannung, schaltet, kann durch die Auslegung der Widerstände . 7 und 8 der Schaltpunkt genau festgelegt werden. Erkennt nun [ der Takteingang T des Flip-Flops 9 ein logisches "1" Signal, ! so schaltet es den Ausgang Q von "0" auf "1". Fällt die Ein- j
; gangsspannung am Eingang D wieder ab, so fällt der Ausgang Q, ;
! beim nächsten Durchlauf des Schaltpegels am Eingang T wieder : auf B0" zurück. Das Flip-Flop 9 wirkt also nur als Komparator ; und Schaltverstärker. Das nun vorher erreichte n1n Signal gelangt nun an den Takteingang T des Flip-Flops 10.
Es veranlaßt, das Flip-Flop 10 in den'umgekehrten Zustand zu !
schalten, in dem es vorher war, weil der Eingang D mit dem Ausgang δ verbunden ist..Der Ausgang Q wechselt somit seinen Zustand in ein "O" Signal, und es fließt im Transistor 14 ein
Basisstrom durch den Widerstand 11. Dadurch wird die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 14 leitend, und es fließt ein
Strom durch den Widerstand 16 in das Gate des Triacs 20. Der : Triac wird leitend und der Laststrom durch den Verbraucher i kann fließen. . i
Der Ausschaltvorgang ist für das Flip-Flop 9 der gleiche, und : für das Flip-Flop 10.wechselt der Ausgang Q von B0n auf "1". j Der Transistor 14 enthält keinen Basisstrom mehr und sperrt.
Dadurch bekommt auch der Triac keinen Gatestrom mehr, und beim
nächsten Nulldurchgang der Wechselspannung sperrt auch der
Triac, und die Last ist stromlos. ·* ;
Die Versorgungsspannung wird erzeugt, wenn an der Phase die ' negative Halbwelle steht und ein Strom vom Mittelpunktsleiter
709852/0307
ZFEP 4 F 1 i6rE5Cro KE)
JSp-Hr. 876/76 . — ί" -βΤ- 16.6.1976
2S27S63
Mp durch den Widerstand 19, die Diode 17 und die Z-Diode 18 fließt, wodurch der Kondensator 15 aufgeladen wird. Er speichert in der Ladezeit soviel Energie, daß die Schaltung auch noch in der nächsten Halbwelle arbeiten kann, wenn nicht geladen wird.
ISa beim Anlegen der Netzspannung der Elektronik einen Richt- * impuls zu geben, damit die Last nicht zufällig eingeschaltet wird, wird am Widerstand 12 ein Impuls mit Hilfe des Kondensators 13 erzeugt, der das Flip-Flop 10 am Ausgang Q auf "1" Signal setzt.
j Die Sicherung 21 schützt den Triac vor Überlastung. Bei dieser Ansteuerung im Leistungskreis können Entstorkomponenten entfallen.
7 098 5 2/0 3ÜT
ZFE P Λ F t .6?5 S:OG;KE-

Claims (1)

  1. Mp-Nr. 876/76 . - jf- 16.6.1976
    Patentanspruch
    ! Elektronischer Berührungsschalter, insbesondere für Installa- ; !.tionseinrichtungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen,
    ι dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungs- bzw. Tastflächen j j (1) aus zwei voneinander isolierten, elektrisch leitenden Me-I tallflachen besteht, durch die beim Berühren durch die Bedienungsperson ein kapazitiver Blindstrom fließt, der an einem j I hochohmigen Widerstand (3) einen Spannungsabfall hervorruft, j . der gleichgerichtet und gesiebt einem Schaltverstärker (9) zu- j geführt wird, der aus einer bistabilen Kippstufe (9) besteht, : die bei einer definierten Spannungsschwelle der Netzspannung ! schaltet und die nachfolgende bistabile Kippstufe (10) in den j ι umgekehrten Ausgangszustand bringt, wodurch ein PNP-Transistor
    ι (14) beeinflußt wird, der einen Steuergleichstrom für das Gate ; ; eines Triacs (20) schaltet. . -
    709852/0307
DE2627663A 1976-06-19 1976-06-19 Elektronischer Berührungsschalter Expired DE2627663C2 (de)

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