DE2643202A1

DE2643202A1 - Schalter mit zwei elektroden

Info

Publication number: DE2643202A1
Application number: DE19762643202
Authority: DE
Inventors: Philip Charles Sefton
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1976-09-23
Publication date: 1977-03-31
Also published as: AU503803B2; GB1525016A; FR2326083A1; AU1803076A; US4125783A; CA1079380A

Description

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ

PATENTANWÄLTE Zuttelladreese

Ij reply to:

KOlBERGER STRASSE 21 « KURFÜRSTENDAM M 66

S MÜNCHEN 80 (BOGtNHAUSEN) , _BERL1N ,5

Telefon: 089/98 27 04 Telefon: 030/8 83 50 71/72

Telegramme: Consideration Berlin

889/15.853 DE

23. September 1976

Pate nt anmeldung

des Herrn

Philip Charles Sefton 51 Midhurst Road London, ¥13 9XS, England

"Schalter mit zwei Elektroden"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter mit zwei Elektroden, deren Kapazität bei Berührung, z.B. mit einem Finger, sich ändert, und einem Relaiskreis, der gemäß den Kapazitätsänderungen einen Strom steuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einv/andfrei arbeitenden, einfach aufgebauten, billigen Schalter dieser Art zu schaffen.

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Diese Aufgabe wird gelöst, wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Schalters gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltschema eines Impulsgenerators, der in der Schaltung gemäß Fig. 1 zur Anwendung kommen kann;

Fig. 3-6 Schaltschemen für verschiedene Ausführungsformen eines Logikdetektors, der in der Schaltung gemäß Fig. zur Anwendung kommen kann;

Fig. 7 verschiedene Diagramme, welche die verschiedenen Spannungen an verschiedenen Teilen der Kreise gemäß den Fig. 2-6 veranschaulichen;

Fig. 8 eine Schaltung eines logischen Detektors zur Verwendung in einem Mehrfach-Elektrodenschalter;

Fig. 9 eine Ansicht auf Elektroden;
Fig.10 eine Seitenansicht dazu und

Fig.11 eine Ansicht von Elektroden eines Mehrfach-Elektrodenschalter s.

Die Schaltung gemäß Fig. 1 umfaßt einen Impulsgenerator 1, der ausgangsseitig mit einer ersten Elektrode 2 einer Kapazität verbunden ist, deren zweite Elektrode mit 3 bezeichnet ist. Letztere ist mit einem ersten Eingang eines Logikdetektors 4 verbunden. Ein weiterer Ausgang des Impulsgenerators 1 ist über eine Leitung 5 mit einem zweiten Eingang des Logikdetektors 4 verbunden.

Die Impulse, die auf die Elektrode 2 treffen, werden beim Übergang auf die Elektrode 3 bezüglich ihrer Amplitude verändert,

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insbesondere reduziert, wenn eine Person einen Finger in die Nähe der Elektroden 2,3 bringt. Der Detektor 4 vergleicht die Impulse, die von der Elektrode 3 kommen mit denen, die direkt über die Leitung 5 kommen, und gibt ein Ausgangssignal, was anzeigt, ob ein Finger in der Nähe ist oder nicht.

Der Ausgang des Detektors ist mit einem Triggerkreis 6 verbunden, der auf die Triggerelektrode eines Triac 7 od.dgl. arbeitet, welches seinerseits den durch es hindurchflies senden Iaststrom 8 steuert. Der Ausgang des Detektors 4 kann ein Gleichstromsignal sein oder aus Impulsen bestehen. Ein Impulssignal ist insofern vorteilhaft, als man auf diese Weise nicht nur den Lasttrom ein- und ausschalten, sondern auch steuern kann. Das wird dadurch erreicht, daß die Person ihren Finger eine gewisse Zeit auf die Elektroden legt und die Impulse, die digital zur Anzeige kommen, abzählt. Derartiges kann bei Heimgeräten, z.B. elektrischen Kochern, sinnvoll sein. Eine weitere Anwendung ergibt sich aus der britischen Anmeldung 47992/75.

Der Detektor spricht jeweils auf die Führungskante eines Impulses an. Deren Formen sind somit von Wichtigkeit. Weniger wichtig ist die Form des übrigen Impulses. Ein Beispiel für geeignete Impulse zeigt die Fig. 7B. Diese besitzen eine relativ schnell abfallende Führungskante, gefolgt von einem flachen Boden, und einem leichten Anstieg zum Basisniveau. Der genaue Abfall der Führungskante ist unwichtig; ein typischer Wert ist 30 VoIt/MikroSekunden. Je höher der Scheitel der Amplitude ist, um so besser ist die Immunität des Signals gegenüber äußeren Interferenzen. Ein typischer Scheitel ist 300 Volt; bei empfindlichen Detektoren (siehe z.B. Fig. 6) können die Scheitel bis 10 Volt herunter-

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gehen. Die Impulsfrequenz des Signals ist ebenfalls relativ unabhängig; normalerweise ist sie niedrig, z.B. drei Impulse pro Sekunde. Die niedrige Frequenz hat den Vorteil, daß der Benutzer bequem die Impulse zählen kann.

Fig. 2 zeigt einen Impulsgenerator. Dieser besteht aus einem Generator 9, der Impulse etwa von der Form liefert, wie sie die Fig. 7A zeigt. Die Frequenz ist z.B. 3 Impulse pro Sekunde. Die Weite der Impulse beträgt z.B. 120yuS. Die Amplitude ist niedrig, z.B. 5 bis 10 Volt.

Der Ausgang des Generators 9 ist über einen Widerstand R1 mit der Basis eines Transistors TR1 verbunden. Der Kollektor von TR1 ist über eine Kapazität C1 mit der Elektrode 2 und ferner über einen Widerstand R2 mit einer Stromquelle, die +300 Volt liefert, verbunden. Wenn der Transistor TR1 ausgeschaltet ist, ist die Spannung am Kollektor 300 Volt. Jeder Impuls des Generators 9 schaltet den Transistor ein, was zur Folge hat, daß die Kollektorspannung rapide abfällt auf etwa Null Volt, was in etwa 10 Mikrosekunden erfolgt (siehe Fig.7B)

Der Transistor TR1 bleibt eingeschaltet während der Dauer des Impulses und wird ausgeschaltet, wenn der Impuls zu Ende ist. Die Kollektorspannung von TR1 steigt dann relativ langsam auf 300 Volt an.

Der Ausgang des Generators ist über eine Kapazität C2 auch mit der Leitung 5 verbunden.

Die Figuren 3 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen des logischen Detektors.

In Fig. 3 ist der Ausgang der Elektrode 3 mit einem Set-Reset Flip-Flop verbunden, das aus zwei kreuzweise miteinander verbundenen NAND Gates 10,11 besteht. Die Leitung 12, die mit der Elektrode 3 verbunden ist, ist auch mit dem Reset-Eingang

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des Flip-Plops verbunden. Dieser Eingang liegt normalerweise auf einem Gleichspannungspotential von 10 Volt (= logisch 1). Die 10 Volt werden über einen hochohmigen Widerstand RA (3,9 MA) eingegeben. Ebenso liegt der Set-Eingang über einem Widerstand R5, der weniger hoch ist (150 KiI) an 10 Volt (logisch 1). Der Set-Eingang des Flip-Flops ist fernen über einen Widerstand R6 mit einem Eingang 13 verbunden, an den die Leitung 5 angeschlossen ist. Der Widerstand R6 schützt den Eingang des Flip-Flops vor der hohen Spannung am Kollektor von TR1.

Die Kapazität C3 am Reset-Eingang des Flip-Flops hat einen Wert, der die Konstruktion der Elektroden 2,3 berücksichtigt. Dieser Kondensator bildet mit der Kapazität 2,3 einen kapazitiven Spannungsteiler, der bewirkt, daß die hohe Spannung am Eingang des Generators reduziert wird.

Die NAND Gates 10 und 11 sind vorzugsweise integrierte Schaltkreise. Im vorliegenden Fall kommen zwei CMOS quad 2-input NAND Gates Typ MC14011 CP zur Anwendung. Die Gleichspannung squelle liefert +10 Volt, und das Trigger-Niveau an den Eingängen der Gates ist +4 Volt.

Die Eingangssignale der Set und Reset-Eingänge zeigen die Fig. 7C und D. Beide nehmen das +10 Volt Niveau (logisch 1) während der meisten Zeit ein. Ein Spannungsabfall am Kollektor TR1 (s. Fig. 7B) teilt sich über die Kapazität C2 dem Spannungsteiler R5, R6 mit. Die Amplitude des Set-Impulses fällt infolgedessen von +10 Volt auf etwa die Hälfte des Wertes am Kollektor von TR1 (z.B. 15 Volt). Es erreicht dann Null Volt. Sobald die Spannung am Kollektor von TR1 nicht mehr weiter fällt, steigt die Spannung am SetrEingang wieder aif 10 Volt an.

Die Spannung, die über die Elektroden 2,3 an den Eingang des Reset gelangt, hat ähnliche Formen. Jedoch ergibt sich (siehe Fig. 7B) eine kleine Verzögerung, und außerdem steigt die

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Spannung langsam wieder an, weil der Widerstand R4 größer ist als der Widerstand R5. Die ausgezogene Linie in Fig. 7B veranschaulicht die Situation, bei der die Elektroden 2,3 nicht von einem Finger berührt werden. Werden die Elektroden jedoch von einem Finger berührt, wobei die Spannung, die auf die Elektrode 3 übertragen wird, reduziert wird, ergibt sich ein Spannungsverlauf, der durch die gestrichelte Linie in Fig. 7B veranschaulicht wird. Ebenso zeigen in den Fig. 7E bis 7J die ausgezogenen Linien die Situationen, in denen kein Finger den Elektroden 2,3 anliegt und die gestrichelten Linien die Situationen, in denen ein Finger den Elektroden 2,3 anliegt.

Die Fig. 7E und 7F zeigen die Spannungsformen in den Leitungen 14 und 15.

Es sei angenommen, daß die Elektroden 2,3 nicht von einem Finger berührt werden. Vor dem Start eines Impulses befinden sich beide Eingänge auf logisch 1. Der erste Eingang, der auf logisch O geht, ist der Eingang des Sets (Fig. 7C). Das hat in der Leitung 14 logisch 1 (+10 Volt) zur Folge (Fig. 7E). In der Leitung 15 ergibt sich logisch O (Fig. 7F). Dann kommt der leicht verzögerte Reset-Impuls (logisch O; Fig. 7D), was zur Folge hat, daß in der Leitung 14 logisch O bleibt, während in der Leitung 15 logisch 1 erscheint. Der Set-Impuls ist der erste, der auf logisch 1 gelangt, was dazu führt, daß in der Leitung 14 logisch O erscheint, während in der Leitung 15 logisch 1 bleibt. Schließlich steigt der Reset-Impuls auf logisch 1, so daß beide Eingänge auf logisch 1 sind. Das Flip-Flop bleibt dann unverändert bis zum nächsten Impuls.

Wenn die Elektroden 2,3 von einem Finger berührt werden, dann ist es folgendermassen: Der Set-Impuls fällt auf logisch O, was zur Folge hat, daß in der Leitung 14 logisch 1 und in der Leitung 15 logisch 0 erscheint. Der Reset-Eingang fällt nicht so weit, daß das Flip-Flop bei +4 Volt umschalten kann;

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die Spannungen auf den Leitungen 14,15 bleiben also unverändert. Dann steigt der Set-Impuls abermals auf logisch 1, so daß beide Eingänge auf logisch 1 liegen, was zur Folge hat, daß die logischen Niveaus auf den Leitungen 14 und 15 unverändert bis zum nächsten Impuls bleiben.

Der Ausgang des Detektors ist die Leitung 14. Diese ist mit dem Trigger 6 verbunden (s. Fig. 1). Bei Anwesenheit eines Fingers ist das Ausgangssignal + 10 Volt, bei Abwesenheit 0 Volt mit sehr kleiner Dauer (ca. 10 us) alle 1/3 Sekunden (bei einer Impulsfrequenz von 3 Impulsen pro Sekunde). Dieses Signal kann weiterverarbeitet werden, um die gewünschte Umschaltung bzw. Steuerung vorzunehmen.

Eine zweite Ausführungsform für einen Detektor zeigt Fig. 4, in der Teile, die mit denen der Schaltung gemäß Fig. 3 übereinstimmen, mit gleichen Bezugsziffern belegt sind. Das Signal von der Elektrode 3 gelangt zu einem nicht umkehrenden Digitalbuffer 16 (vorzugsweise einem CMOS integrierten Kreis, z.B. einem MC14O5O CP). Der Widerstand R7 und die Kapazität C4 haben die gleiche Aufgabe wie der Widerstand R4 und die Kapazität in Fig. 3. Die positive Spannung gelangt zu dem Buffer 16 über die Leitung von einem Digitalinverter in Form eines CMOS NAND Gate 18, dessen Eingänge, wie dargestellt, miteinander verbunden sind. Der Eingang des NAND Gates 18 ist identisch mit dem Eingang des NAND Gates 11 in Fig. 3. Damit stimmen auch die Wellenformen (s. Fig. 7C) überein. Das NAND Gate 18 kehrt die Amplitude um und macht sie rechteckig. Die Impulse auf der Ausgangsleitung 17 zeigt Fig. 7G. Der Buffer 16 wird also nur während einer kurzen Zeit alle 1/3 Sekunde energiebaufschlagt, wobei diese kurze Zeit der Zeit entspricht, in der ein Impuls von der Elektrode 3 erwartet wird. Der Impuls von der Elektrode 3 hat die Form, die in Fig. 7D dargestellt ist. In der Zeit, in der der Buffer keine Energie erhält, bleibt sein Ausgang auf dem Niveau 0 Volt (siehe Fig. 7H). Wird jedoch Spannung

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angelegt und liegt kein Finger den Elektroden an, steigt die Ausgangsspannung sofort auf 10 Volt, bevor sie beinahe unmittelbar auf O Volt zurückgeht, entsprechend dem Umschalten des Buffers 16 aufgrund des Eingangssignals (Fig. 7D)_β Ist ein Finger vorhanden, steigt die Spannung am Eingang des Buffers 16 nicht auf eine ausreichende Höhe, um eine Schaltung zu bewirken, und ein positiver Impuls von 10 Volt und mit einer Dauer von 10 MikroSekunden ist die Folge (Fig. 7H).

Der Ausgang des Buffers 16 führt einen 10/uS Impuls alle 1/3 Sekunden, wenn ein Finger anliegt, und 0 Volt (unterbrochen nur durch einen sehr kurzen Impuls), wenn kein Finger anliegt.

Eine dritte Ausführungsform eines Detektors zeigt Fig. 5, die derjenigen der Fig. 4 sehr ähnlich ist, wobei allerdings ein CMOS NAND Gate 19 von dem Signal (siehe Fig. 7G) der Leitung 17 geschaltet wird. Der Widerstand R8 und die Kapazität C5 haben die gleiche Aufgabe wie der Widerstand R4 und die Kapazität C3 in Fig. 3. Die Ausgangsspannung des NAND Gates zeigt Fig. 71. Normalerweise sind die Signale an den Eingängen des Gates 19 verschieden: logisch 1 auf der Leitung 12 (Fig. 7D) und logisch 0 auf der Leitung 17 (Fig. 7G). Der Ausgang des Gates führt somit normalerweise logisch 1 (+10 Volt). Wenn die Spannung auf der Leitung 17 auf logisch 1 steigt, fällt die Spannung am Ausgang momentan auf logisch 0,um dann abermals unmittelbar danach auf logisch 1 anzusteigen, wenn die Spannung auf der Leitung 12 auf logisch 0 fällt. Danach bleibt der Ausgang auf logisch 1. Ist ein Finger im Bereich der Elektroden 2,3, erreicht die Spannung auf der Leitung 12 nicht 0, so daß die Spannung am Ausgang der Spannung am Eingang entspricht, nur umgekehrt zu dieser ist.

Die Ausführungsbeispiele, die bisher beschrieben worden sind, verwenden eine hohe Antriebsspannung, nämlich eine solche von

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der Größenordnung von 300 Volt. Die Kreise arbeiten mit reduzierter Geräuschempfindlichkeit bis zu einer Antriebsspannung von 50 Volt; eine kleinere Spannung, die von der Elektrode 3 aufgenommen wird, reicht nicht aus, um den Detektor ordnungsgemäß zu schalten.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Detektors, der bei kleineren Spannungen arbeitet, z.B. +10 Volt. Der Impulsgenerator der Fig. 1 wird, wenn er zusammen mit der Schaltung der Fig. 6 verwendet wird, nicht mit 300 Volt, sondern mit 10 Volt gespeist. Das Signal in der Elektrode 3 hat die gleiche Form wie die in Fig. 7D; jedoch ist die Amplitude erheblich reduziert, z.B. auf 100 mV, wenn kein Finger anwesend ist.

Das Eingangssignal beaufschlagt den nicht umkehrenden Eingang eines Operationsverstärkers 20. Der Widerstand R9 und die Kapazität C6 dienen dem gleichen Zweck wie der Widerstand R4 und die Kapazität C3 in Fig. 3. Der umkehrende Eingang des Verstärkers 20 erhält über einen isolierenden Widerstand R10 ein Steuersignal, abgeleitet von der Ausgangsleitung 5 des Impulsgenerators, welches Signal (s. Fig. 7J) die Umkehrung desjenigen der Fig. 7G ist. Der Verstärker 20 vergleicht die Augenblicksströmung, die durch die Eingangsklemmen fließen. Wenn der Strom, der durch den umkehrenden Eingang fließt, größer ist, bleibt die Spannung am Ausgang bei +10 Volt, während dann, wenn der Strom, der durch den nicht umkehrenden Eingang fließt, größer ist, die Spannung am Ausgang bei 0 Volt bleibt. Wenn zwischen den Impulsen der Strom, der durch den nicht umkehrenden Eingang fließt, größer ist, bleibt das Ausgangssignal +10 Volt. In der Zeit der Führungskante des Steuerimpules fällt der Strom, der durch den umkehrenden Eingang fließt, auf ein sehr niedriges Niveau. Wenn kein Finger vorhanden ist, ist der Strom, der durch den nicht umkehrenden Eingang fließt, größer als der,

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der durch den umkehrenden Eingang fließt, und der Ausgang bleibt O. Wenn jedoch ein Finger vorhanden ist, ist das Signal der Elektrode 3 im wesentlichen 0. Es ist dann so, daß der Strom, der durch den umkehrenden Eingang fließt, größer ist als der, der durch den nicht umkehrenden Eingang während der Zeit des Steuerimpulses fließt. Wenn also ein Finger vorhanden ist, nimmt der Ausgang des Verstärkers 20 für die Dauer des Steuerimpulses +10 Volt an.

Obgleich der Verstärker 20 genau genommen ein Linearverstärker ist, arbeitet er in logischer Form und ist insofern in der Lage, auf logische Signale zu reagieren.

Es sei erwähnt, daß der Effekt der Impulse sehr kurzer Dauer (Fig. 7F, PI und I) eliminiert v/erden kann durch die Verwendung einer logischen Vorrichtung mit einer langsamen Antwortzeit. Der gleiche Effekt kann auch dadurch erreicht werden, daß man den Impuls der Fig. 7C verzögert.

Fig. 8 zeigt einen Schalter mit Mehrfachelektroden, mit dem man Schaltfolgen durchführen kann. Jede Elektrode 3 wird von einer gemeinsamen Elektrode 2 beaufschlagt, und zwar mit einem Signal gemäß Fig. 7B. Die Widerstände R10 und die Kapazitäten C7 dienen alle dem gleichen Zweck wie der Widerstand R4 und die Kapazität C3 in der Fig. 3. Die vier Elektroden 3 sind mit den Eingängen eines integrierten Dual quad multiplex Kreises 21 verbunden. Die Eingangskreise des Kreises 21 arbeiten in ähnlicher Weise auf NAIO Gates. Die zweiten Eingänge dieser pseudo MAMD Gates in dem integrierten Kreis 21 sind gemeinsam und mit einem Anschluß 22 verbunden, der über ein Übertragungsglied mit der Leitung 5 des Generators 1 verbunden ist. Das Übertragungsglied erzeugt einen Steuerimpuls gemäß Fig. 7J. Die Arbeitsweise der NAIiD Gates in dem integrierten Kreis 21 ist ähnlich derjenigen, die weiter oben im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben ist.

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Der integrierte Kreis 21 ist auch, versehen mit einem programmierbaren Vielfach-Schalter, der es ermöglicht, einen ΝΑΙ© Gate Ausgang mit dem Ausgang 23 zu verbinden. Welches Gate ausgewählt wird, hängt von dem logischen Signal 1 ab, das an den Eingangsklemmen 24,25 anliegt. Wenn Impulse mit geeigneter Wellenform an diese Eingänge angelegt werden, können spezielle Ausgänge der vier NAKD Gates an die Leitung 23 angeschlossen werden. Ein geeigneter Kreis ist vom Typ MC14539-

In den Fig. 9 und 10 sind geeignete Elektroden dargestellt. Eine Isolierscheibe 23 aus Glas, Perspex od.dgl. trägt auf der Rückseite eine Scheibe 27. Zwischen beiden sind Elektroden 28,29,30 (s. Fig. 9) angeordnet. Diese können an der Scheibe 26 oder an der Scheibe 27 oder an beiden befestigt sein. Eine Platte 31 aus Kupfer od.dgl. stellt die Erde dar und befindet sich auf der Rückseite der Scheibe 27. Sie schützt vor äußeren Einflüssen.

Die Dicke der Scheibe 26 ist nicht kritisch. Sie beträgt beispielsweise 6 mm. Die Elektrodendicke liegt zwischen 0,03 mm und 0,1 mm.

Die Impulse des Generators 1 gelangen an die Elektrode 30, welche der Elektrode 2 entspricht. Die Impulse für den Detektor werden von der Elektrode 28 abgenommen, welche der Elektrode 3 entspricht. Die Elektrode 29 ist zweckmässig, aber nicht notwendig; sie ist mit der Erde 31 über die Leitung 32 verbunden (siehe Fig. 10).

Die Elektrode 28 ist ein Quadrat von 8 mm Größe. Zwischen den drei Elektroden befindet sich ein Spalt von etwa 1 mm Breite.

Natürlich können die Elektroden auch rund oder rechteckig sein.

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Der Finger wird auf die Scheibe 26 von oben her gelegt.

Die Größe der Elektroden ist so, daß die Kanten des Fingers beinahe die Elektrode 29, aber nicht mehr die Eingangselektrode 30 überdecken. Wenn ein Finger auf die Scheibe 26 gelegt wird, wird ein Teil der Energie durch diesen absorbiert.

Unter dem "Ausgangsverhältnis" ist das Verhältnis der beiden Ausgangssignale zu verstehen. Ist die Spannung mit angelegtem Finger 50 % der Spannung ohne Finger, ist das Verhältnis 2.

Ist die Scheibe 26 ganz oder teilweise mit Wasser bedeckt, ist der dielektrische Weg zwischen den Elektroden 30 und 28 verkürzt, was einer Vergrößerung des Ausgangssignals gleichkommt. Wird dann ein Finger auf die Scheibe gelegt, reduziert sich die Ausgangsspannung auf etwa den Wert, der ohne Wasser erhalten wird_e Der Detektor verlangt also keine Änderungen, wenn Wasser vorhanden ist. Wenn jedoch das Wasser geerdet ist, ist das Ausgangsverhältnis reduziert, und der Detektor kann nicht die Anwesenheit oder Nichtanwesenheit eines Fingers korrekt erfassen. Um dieses Problem zu vermeiden, kann die Deckfläche der Scheibe 26 ihrerseits mit einer leitenden Schicht, z.B. einer 12 mm dicken Platte, bedeckt sein, die zentral über der Elektrode 28 plaziert ist. Während das Ausgangsverhältnis leicht verbessert wird, braucht der Finger nicht direkt auf die Scheibe gelegt zu werden, damit der Schalter arbeitet. Es ist nur notwendig, daß Kontakt irgendwie mit der leitenden Platte besteht. Die leitende Platte kann beispielsweise aus Kupfer bestehen oder kann mit leitender Farbe bedeckt sein. Ein ähnlicher Effekt wird erhalten, wenn die Platte unmittelbar unter der Oberfläche der Scheibe 26 eingebettet ist, so daß die Oberfläche isolierend ist. Diese Lösung ist

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zweckmässig, wenn damit zu rechnen ist, daß Wasser auf die Oberfläche gelangen kann, und wenn die Scheibe eine geerdete Ketallumrandung hat. Das Ausgangsverhältnis ist unter diesen Bedingungen größer als dann, wenn die Deckfläche der leitenden Platte freiliegt.

Fig. 11 zeigt einen Teil einer Elektrodenanordnung, bei der mehrere Elektroden 28 von einer Elektrode 30 aus angesteuert werden. Diese Anordnung ist für eine Ausführung sform gemäß Fig. 8 von Bedeutung. Die beiden nicht dargestellten Enden der Elektrode 30 können miteinander verbunden sein.

Eine Anordnung, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, kann auch mit mehreren einzelnen Detektoren, wie sie die Fig. 3 bis 6 zeigen, verbunden sein.

Natürlich kann der erfindungsgemässe Schalter auch zur Anzeige der Anwesenheit irgendeinen anderen vorwiegend leitenden Gegenstandes dienen, der den Schalter überdies nicht unbedingt berühren muß, vielmehr in seiner Nähe ist.

Sind der Generator und der Detektor voneinander getrennt, so kann es sinnvoll sein, die "0 Volt" Leitungen der Eingangs- und Ausgangskreise voneinander zu trennen, indem man ihnen verschiedene Gleichstrompotentiale gibt. Vorausgesetzt, alle "0 Volt" Leitungen sind wechselstromentkoppelt, arbeiten die Kreise zufriedenstellend. Ein 0,001wF Kondensator kann zwischen "0 Volt" Leitung und Erde liegen, um diese Entkopplung zu bewirken.

Die Elektroden 28-30 können durch Ätzung aus einer Kupferfolie auf einer Kunstharzplatte entstanden sein.

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Claims

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Patentansprüche :

(I,¹ Schalter mit zwei Elektroden, deren Kapazität bei Berührung, z.3. mit einem Finger, sich ändert, und einem Relaiskreis, der gemäß den Kapazitätsänderungen einen Strom steuert, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (1), dessen erster.erste Impulse abgebender Ausgang mit der ersten Elektrode (2) verbunden ist, und durch einen logischen Detektor (4), dessen erster Eingang mit der zweiten Elektrode (3) verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit einem zweiten Ausgang des Impulsgenerators (1) verbunden ist und von diesem zweite Impulse erhält, der Differenzinipulse bildet und entsprechende Steuerimpulse dem Relaiskreis (6,7) anbietet.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder erste Impuls eine steile Führungsflanke hat, auf die der Detektor (4) anspricht.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k 3 η η zeichnet, daß jeder erste Impuls eine flache Rückflanke hat.
4. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten Impulse von den Führungsflanken der ersten Impulse abgeleitet v/erden.
5. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet , daß (s. Fig. 3) der Detektor (4) ein Flip-Flop (10,11) aufweist, deren Eingänge (12,13) den Eingängen des Detektors (4) entsprechen, wobei jeder zweite Impuls das Flip-Flop (10,11) schaltet und jeder erste Impuls das Flip-Flop (10,11) nur dann schaltet, wenn ein Finger od.dgl. in der Nähe der Elektroden (2,3) ist oder wenn das nicht der Fall ist.

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6. Schalter nach einem oder mehreren der Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet , daß (s. Fig. 4) der Detektor (4) einen Buffer (16) aufweist, dessen Energie-Eingang (17) dem zweiten Eingang des Detektors (4) und dessen Daten-Eingang (12) dem ersten Eingang des Detektors (4) entspricht, wobei der Buffer (16) nur Energie während der zwei-, ten Impulse erhält.
7. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß (s. Fig. 5) der Detektor (4) ein logisches Gate (19) mit zwei Eingängen aufweist, die den Eingängen des Detektors (4) entsprechen, wobei die zweiten Impulse das Gate (19) schalten und die ersten Impulse das Gate nur schalten, wenn ein Finger od.dgl. in der Nähe der Elektroden (2,3) ist oder wenn das nicht der Fall ist.
S. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß (s. Fig. 6) der Detektor (4) einen Operationsverstärker (20) aufweist, der einen umkehrenden und einen nicht umkehrenden Eingang, die den Eingängen des Detektors (4) entsprechen, besitzt.
9. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet , daß (s. Fig. 2) der Impulsgenerator (1) eine Impulsquelle (9) aufweist, deren Ausgang mit der Basis eines Schalttransistors (TR1) verbunden ist, und daß der Kollektor des Transistors (TR1), der den ersten ausgang des Impulsgenerators (1) darstellt, über einen Widerstand (R2) mit einer eine relativ hohe Spannung (-f300 V) abgebenden Quelle verbunden ist.
10. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet , daß (s. Fig. 11) mehrere zweite Elektroden (28) mit einer ersten Elektrode (30) gekoppelt sind.

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11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein Detektor (4-) nur für eine
Elektrode (3,28) vorgesehen ist.
12. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß (s. Fig. 8) ein Detektor (21) für alle Elektroden (3,28) vorgesehen ist.
13. Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale zeitlich gestaffelt auf eine einzige Ausgangsleitung (23) gegeben werden.
14. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet , daß (s. Fig. 9-11) die Elektroden dünne Leiter (28,30) auf einer festen Isolierplatte (26) sind.
15. Schalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet-, daß die eine Elektrode (30) die andere(n) (28) umschließt.
16. Schalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Elektroden (28,30) eine dritte Elektrode (29) angeordnet ist, die mit einem Bezugspotential oder mit Erde verbunden ist.

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