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Batteriegespeistes Gasfeuerzeug
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Die Erfindung bezieht sich auf ein batteriegespeistes Gasfeuerzeug,
das einen Bedienungsschalter zur Auslösung einer das Gas zündenden Funkenentladung
aufweist.
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Bisher besteht ein Bedienungsschalter eines batteriegespeisten Gasfeuerzeuges
im wesentlichen aus folgenden Teilen, nämlich aus einem Paar fester Kontakte, einem
beweglichen Kontakt für die Kurzschließung der festen Kontakte und einer den beweglichen
Kontakt beaufschlagenden Feder, um den Kontakt von den beiden festen Kontakten abzuheben.
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Bei einem derartigen Betätigungsschalter erweist es sich äedoch als
nachteilig, daß das Ziel der Betätigung nur erreicht werden kann, wenn der bewegliche
Kontakt durch einen bestimmten Anschlag angestoßen wird, so daß die Betriebssicherheit
des
Schalters gering ist. Da es sich hierbei um mechanisch bewegbare Elemente handelt,
wird der Schaltvorgang im Laufe der Zeit infolge Ermüdung der Feder oder infolge
der Abnützung der Kontakte ungenau.
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Gemäß der Erfindung wird ein batteriegespeistes Gasfeuerzeug mit einem
Berührungsbetätigungsschalter geschaffen, der nur durch Antippen eines elektrisch
leitenden Körpers betätigt zu werden braucht, ohne daß zur Durchführung des Schaltvorganges
irgendeine mechanisch durchzuführende Maßnahme erforderlich ist.
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Es ist daher Ziel und Zweck der Erfindung, ein Gasfeuerzeug der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, das im Vergleich zu den bisher bekannten Feuerzeugen
einen betriebssichereren Schalter aufweist und der nur durch Berühren eines elektrisch
leitfähigen Körpers betätigt werden kann, ohne daß dieser gedrückt oder verschoben
werden muß. Das zu schaffende Gasfeuerzeug soll im Gegensatz zu den bisher bekannten
Gasfeuerzeugen eine längere Lebensdauer aufweisen, leichter herstellbar und für
eine Massenproduktion geeignet sein. Schließlich soll das Gasfeuerzeug aus Sicherheitsgründen
derart konstruiert sein, daß es in der Tasche seines Benutzers nicht ungewollt zündet.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus nachfolgender
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus der in der Anlage
beigefügten Zeichnung.
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Hierbei zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines batteriegespeisten
Gasfeuerzuges gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine weitere Seitenansicht des Gasfeuerzeuges
gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene, gegenüber Fig. 1 vergrößerte
Darstellung des Gasfeuerzeuges, dessen Flammenkappe geöffnet ist; Fig. 4 ein elektrisches
Anschlußdiagramm des Gasfeuerzeuges gemäß Fig. 1;
Fig. 5 ein elektrisches
Schaltbild einer Ausführungsform eines Hochspannungsschaltkreises; Fig. 6 einen
Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Berührungs-Betätigungsschalters; Fig.
7 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Berührungs-Betätigungsschalters;
Fig. 8 eine dritte Ausführungsform eines Berührungs-Betätigungsschalters; Fig. 9
eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform eines Berührungs-Betätigungsschalters;
Fig. 10 eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform eines batteriegespeisten
Gasfeuerzeuges gemaß der Erfindung; Fig. 11 ein elektrisches Anschlußdiagramm des
in Fig. 10 dargestellten Gasfeuerzeuges; Fig. 12 eine Frontansicht einer weiteren
Ausführungsform eines batteriegespeisten Gesfeuerzeuges gemäß der Erfindung und
Fig. 13 ein elektrisches Anschlußdiagramm des in Fig. 12 dargestellten Gasfeuerzeuges.
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Gemäß den Fig. 1 bis 4 weist ein batteriegespeistes Gasfeuerzeug 1
einen 3erührungs-Betätigungsschalter (Sensor) 20 auf, der, wenn ein aus einem elektrischen
Leiter bestehender Berührungskörper berührt wird, einen Schaltvorgang auslöst. Das
Gasfeuerzeug 1 weist ein aus Metall, etwa aus Aluminium od. dgl., gefertigtes Gehäuse
2 auf. Innerhalb des Gehäuses 2 sind ein Gastank 3, eine Batterie 4, ein Hochspannungs-Erzeugungs-Schaltkreis
5 sowie andere Einzelheiten angeordnet. An der Oberseite des Gehäuses 2 ist eine
aus Metall, beispielsweise aus Aluminium od. dgl., gefertigte Haube 6 angebracht,
an der eine um einen Stift 8 herum schwenkbare, aufklappbare und schließbare Flammenkappe
7 angebracht ist.
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Eine aus Metall gefertigte Düse 9 für die Ausbringung des in dem Tank
3 enthaltenen Gases ragt in die Haube 6 hinein.
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Die Basis der Düse 9 ist innerhalb des Gastank 3 gleitbar bzw. verschiebbar
angeordnet. An der Basis der Düse 9 St zur Kontrolle der Ausbringung des Gases ein
(hier nicht dargestelltes) Ventil angebracht. Dieses Ventil ist derart konstruiert,
daß es sich öffnet, wenn die Düse 9 angehoben wird, und sich schließt, wenn die
Düse 9 gesenkt wird.
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Innerhalb der Haube 6 ist eine Öffnungs- bzw Schließplatte 10 mittels
eines Stiftes 11 drehbar angebracht, um die Düse 9 derart anheben zu können, daß
sie Gas ausbringen kann.
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Unter der Haube 6 ist mittels Stiften 13 und 14 ein Dämpfer 12 schwenkbar
angebracht. Dieser Dämpfer 12 weist einen ersten und einen zweiten zylindrischen
Körper 12a und 12b auf, die ineinander angeordnet und gegenseitig verschiebbar sind.
Innerhalb der zylindrischen Körper 12a und 12b ist außerdem eine Feder 12c vorgesehen.
Der erste zylindrische Körper 12a ist mittels eines Stiftes 13 an der Haube 6 schwenkbar
angebracht. Der zweite zylindrische Körper 12b ist mittels eines Stiftes 14 an der
Flammenkappe 7 schwenkbar angebracht. Ein Ende der Feder 12c ist am ersten zylindrischen
Körper 12a befestigt, während das zweite Ende der Feder 12c am zweiten zylindrischen
Körper 12b angebracht ist.
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Die Öffnungs- bzw. Schließplatte 10 ist derart ausgebildet, daß, wenn
die Flammenkappe 7 geöffnet ist, eine Seite der Platte 10 durch den ersten zylindrischen
Körper 12a des Dämpfers 12 nach unten gedruckt wird, während die entgegengesetzte
Seite der Platte 10 nach oben angehoben wird, so daß die mit der entgegengesetzten
Seite der Platte 10 zusammenwirkende Düse 9 zur Ausbringung des Gases angehoben
wird. Wenn die Flammenkappe 7 geschlossen wird, hört die die Öffnungs- bzw. Schließplatte
10 des Dämpfers 12 nach unten drückende Kraft auf, wobei die Düse 9 infolge der
Kraft einer im Gehäuse 2 angeordneten Feder nach unten abgelassen wird, um das Ausströmen
des Gases zu beenden.
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Innerhalb der Haube 6 ist der Düse 9 gegenüberliegend eine Entladungselektrode
15 eines Paares zweier Entladungselektroden
15, 16 angeordnet, die
an einem Halteelement 17 aus isolierendem Material aus Kunststoff od. dgl. gehaltert
ist.
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Die andere Entladungselektrode 16 wird durch die Düse 9 gebildet.
Die beiden Elektroden 15 und 16 werden durch Anschluß an einen Hochspannungs-Erzeugungsschaltkreis
5 gespeist.
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Innerhalb der Haube 6 ist ferner ein Hilfsschalter 18 angeordnet,
der, wenn die DWse 9 angehoben wird, durch die Öffnungs-bzw. Schließplatte 10 unter
Druck eingeschaltet wird. Der Hilfsschalter 18 ist mit der Batterie 4 in Serie geschaltet.
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An einem Teil des MetallgehOuses 2 ist ein das Gehäuse 2 durchsetzender
Berührungs-Betätigungsschalter (Sensor) 20 vorgesehen. Dieser Schalter wirkt in
der Weise, daß er bei Berührung eines elektrisch leitfähigen Körpers einen Schaltvorgang
auslöst. Der Sensor 20 weist einen Isolierkörper 20a aus Kunststoff od. dgl. auf,
der in einem im Metallgehäuse 2 ausgebildeten Loch 21 angeordnet ist. Der Schalter
20 weist ferner gegeneinander isolierte, zueinander konzentrisch angeordnete BerUhrungselektroden
20b und 20c auf. Die beiden Berührungseleketroden 20b und 20c des Schalters 20 sind
Jeweils mit dem Hochspannungs-Erzeugungsschaltkreis 5 verbunden.
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Fig. 5 zeigt eine AusfUhrungsform des Schaltkreises 5.
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Der Schaltkreis 5 umfaßt einen Wechselrichter (DC-AC converter) 25,
der aus einem von der Batterie gespeisten Transistor 22, einem veränderbaren Widerstand
23 und einem Transformator 24 besteht. Ein weiterer Stromkreis 29 weist einen Lade-
und Entladekondensator 27 sowie einen in Serie geschalteten Ausgangstransformator
28 auf, an den unter Zwischenschaltung einer gleichrichtenden Diode 26 der Ausgang
des Wechselrichters 25 angeschlossen ist. Ein Thyristor 31 ist zum Kondensator 27
und zur Primärwicklung des Ausgangstransformators 28 parallel geschaltet, um einen
Schalter für einen Kondensator-Entladekreis 30 zu bilden. Der Schaltkreis
5
umfaßt ferner Widerstände 33 und 34, Zener-Dioden 35, 36 und 37, einen Feldeffekt-Transistor
38, eine zur Triggerung bestimmte, (nach General Electric Company) mit wDIAC" bezeichnete
Schaltung 39 aus umgekehrt-parallelgeschalteten Vierschichtdioden sowie einen Widerstand
40, die zusammen einen Trigger-Schaltkreis 32 des Thyristors 31 bilden.
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Ein Mittelabgriff 41 der Primärwicklung des Transformators 24 kann
über den Hilfsschalter 18 an Masse angeschlossen werden. Der Widerstand 33 des Trigger-Schaltkreises
32 kann über den Berührungs-Betätigungsschalter 20 an Masse geschaltet werden. Die
Entladeelektroden 15 und 16 sind an der Sekundärwic u ng des Ausgangstransformators
28 angeschlossen.
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-In dem auf diese Weise konstruierten batteriegespeisten Gasfeuerzeug
beginnt das Gas, wenn die Flammenkappe 7 geöffnet ist, aus der Düse 9 auszuströmen,
wobei gleichzeitig der Hilfsschalter 18 eingeschaltet wird, so daß der Hochspannungs-Erzeugungsschaltkreis
5 von der Batterie 4 gespeist wird. Gleichzeitig beginnt der Wechselrichter 25 zu
arbeiten. Der Wechselrichter 25 formt die Gleichspannung der Batterie 4 in eine
Wechselspannung um, wobei gleichzeitig die Spannung steigt. In dieser AusfUhrungsform
steigt die Ausgangs spannung der Batterie 4 von 1,5 V auf etwa 100 V. Die Wechselspannung
des Wechselrichters 25 wird durch die Diode 26 in Gleichspannung verwandelt, der
am Kondensator 27 anliegt. Infolge des Gleichstroms beginnt sich der Kondensator
27 aufzuladen. Drei Z-Dioden (Zener-Dioden) 35, 36 und 37 tragen mit dazu bei, daß
sich der Kondensator 27 ausreichend stark auflädt. In dieser Ausfuhrungsform beträgt
die gesamte Zener-Spannung der drei Z-Dioden 35, 36 und 37 ungefähr 80 V. Sie ist
so ausgelegt, daß sie nicht zusammenbricht, bevor die Ladespannung des Kondensators
27 ungefähr 80 V übersteigt. Ferner führt das Anlegen des Gleichstromausgangß von
der Diode 26 zu einer Spannung zwischen den drain und Source-Anschlüssen des
Feldeffekttransistors
38 und über den Widerstand 34 zur Anlage einer Spannung am Cate-Anschluß des Feldeffekttransistors,
so daß dieser sich einschaltet, um zu verhindern, daß eine zu hohe Schaltspannung
an der Schaltung 39 anliegt.
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Demzufolge kann die Schaltung 39 nicht eingeschaltet werden, solange
der Feldeffekttransistor 38 nicht eingeschaltet ist.
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Der Thyristor 31 kann wiederum auch nicht eingeschaltet werden, so
daß keine Funkenentladung stattfindet.
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In diesem Stadium, wenn ein Finger oder ein aus einem elektrischen
Leiter, wie Metall od. dgl., bestehender Berührungskfirper 42 die beiden Berührungselektroden
20b und 20c des Sensors 20 berührt, sind die beiden Berührungselektroden 20b und
20c durch den Berührungskörper 42 kurzgeschlossen, wodurch der Sensor 20 angeschaitet
wird.
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In dieser Ausführungsform könnte als Berührungskörper 42 ein Körper
mit einem Widerstandswert von etwa 0 bis 15 MQ verwendet werden. Wenn der Sensor
20 eingeschaltet ist, fällt das Gate-Potential des Feldeffekttransistors 38 ab,
so daß der Transistor 38 abschaltet. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Ladespannung
des Kondensators 27 die Schaltspannnng der Schaltung 39 übersteigt, schaltet die
Schaltung 39 ein, liefert dem Thyristor 31 ein Trigger-Signal, so daß der Thyristor
31 einschaltet. Durch Leitung des Thyristors 31 wird die Entladung des Kondensators
27 eingeleitet.
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Der Entladestrom fließt in den Ausgangstransformator 28.
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Infolge der Verstärkungswirkung des Ausgangstransformators 28 liegt
zwischen den Entladeelektroden 15 und 16 eine Hochspannung an, so daß zwischen diesen
zur Zündung eines Gases eine Funkenentladung stattfindet. Diese Funkenentladung
wird solange wiederholt, solange der Berührungskörper den Sensor 20 berührt. Das
heißt, wenn die Entladung aufhört, schaltet der Thyristor 31 ab und der Kondensator
27 beginnt sich neu zu laden, wonach sich der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt.
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Insbesondere, wenn der Hilfsschalter 18 so ausgebildet ist, wie in
dieser Ausführungsform, arbeitet der Sensor aus Sicherheitsgründen nicht, da eine
Entladung solange nicht stattfindet, solange die Flammenkappe 7 nicht geöffnet ist.
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Der Sensor schaltet selbst dann nicht ein, wenn er durch eine in der
Tasche ebenfalls vorhandene Münze od. dgl. kurzgeschlossen sein sollte. Bei dem
Hochspannungserzeugungsschaltkreis 5 in dieser Ausführungsform liegt an der Schaltung
39 solange keine Schaltspannung an, solange der Sensor 20 nicht berührt wird, so
daß unter diesem Gesichtspunkt eine ungewollte Zündung des Gasfeuerzeuges vermieden
werden kann.
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Wenn der Sensor 20 gemäß Fig. 6 in bezug auf die Fläche des Metallgehäuses
2 als Ganzes vertieft angeordnet ist, oder, gemäß Fig. 7, nur die Fläche der mittleren
EiPührungselektrode 20b in bezug auf die äußere Berührungselektrode 20c vertieft
angeordnet ist, dann ist der Sensor 20 davor geschützt, von einer Münze od. dgl.
ungewollt kurzgeschlossen zu werden.
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Selbst wenn sich die Flammenkappe 7 zufällig in einer Tasche od. dgl.
öffnen sollte, ist dem Sicherheitsbedürfnis auf diese Weise Rechnung getragen.
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Die Berührungselektroden 20b und 20c des Sensors 20 können auch, wie
in Fig. 8 gezeigt ist, seitlich an der Fläche des Isolierkörpers 20a angebracht
sein. Falls dieser Weg beschritten werden sollte, kann zur Anbringung der Elektroden
20b und 20c eine Drucktechnik od. dgl. verwendet werden. Diese Technik ist insbesondere
für eine Massenproduktion geeignet und ermöglicht eine Senkung der Herstellungskosten
und dgl.
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Die Berühr'mgselektroden 20b und 20c des Sensors 20 können gemäß Fig.
9 anstelle der konzentrischen Form auch in Form zweier AlrAte ausgebildet sein.
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In den Fig. 10 und 11 ist die Ausbildung eines Sensors 20
bei
Anordnung an/in einem aus einem isolierenden Material aus Kunststoff od. dgl. gebildeten
Gehäuse dargestellt. In diesem Falle, wo das isolierende Gehäuse 2' für den Sensor
20 selbst als isolierender Körper wirkt, sind die am/im Gehäuse 2 angeordneten Berührungselektroden
20b und 20c gegenseitig isoliert, wie man aus den Fig. 10 und 11 ersehen kann. Dies
ermöglicht es, den Sensor 20 leicht und wirtschaftlich zusammen mit der Ausbildung
des isolierenden Gehäuses 2' herzustellen. Auf diese Weise ergeben sich Probleme
weder bei der Herstellung eines Loches im Gehäuse noch bei der Isolierung und Halterung
der beiden Berührungselektroden an einem isolierenden Körper. Ein derartiger Sensor
20 könnte ebenfalls in der Fläche des Gehäuses vertieft angeordnet werden, wie dies
bereits an Hand der Fig. 6 bis 8 beschrieben wurde. Der Sensor 20 könnte Jedoch
auch in Form zweier Punkte, die die Berührungselektroden 20b und 20c daratellen,
ausgebildet werden, wie dies bereits an Hand der Fig. 9 gezeigt wurde.
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In den Fig. 12 und 13 ist ein batteriegespeistes Gasfeuerzeug 1 dargestellt,
dessen Sensor 20' dann einschaltet, wenn er von einem aus einem Dielektrikum bestehenden
BerUhrungskörper berührt wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich
ihres Aufbaues von der oben erläuterten ersten Ausführungsform nur durch die Tatsache,
daß der Sensor 20 in der ersten Ausführungsform modifiziert wird.
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Daher kann man auf eine Erläuterung dieses Teils verzichten und die
entsprechenden Elemente Jeweils mit den gleichen Bezugs ziffern versehen.
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In dieser Ausführungsform ist der Sensor 20 als elektrostatische Kapazität
einer anderen Art eines Berührungsschalters ausgebildet, in dem man in einem Teil
des Gehäuses 2 ein Loch 21 ausbildet, in diesem Loch eine Berührungselektrode 43
fest anordnet und letztere gegenüber der Fläche mit einer Isolierschicht 44 isoliert.
Die Isolierschicht 44 kann allein an der Berührungsfläche vorgesehen
werden.
Die Beriihrungselektrode 43 muß mit einer bestimmten Mindestgröße versehen werden,
so daß die erforderliche elektrostatische Kapazität erzielt werden kann. In dieser
Ausführungsform ist die Berührungselektrode 43 in Form eines Quadrates ausgebildet,
dessen Seitenlänge 5 mm beträgt. Diese Berührungselektrode 43 ist mit dem Widerstand
33 des in Fig.
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5 dargestellten Hochspannungs-Erzeugungsschaltkreises 5 in gleicher
Weise verbunden, wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Die
andere Berührungselektrode wird durch das Gehäuse 2 gebildet. Wenn die Berührungselektrode
43 beispielsweise aus Aluminium gebildet ist, kann dessen Oberfläche dem Alumit
-Verfahren unterworfen werden. Die sich dabei ergebende Alumit-Schicht kann als
Isolierschicht 44 verwendet werden. Die Isolierschicht 44 kann aus einem Uberzug
aus einem isolierenden Material geschaffen werden.
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Der Widerstand 33 des Hochspannungs-Erzeugungsschaltkreises 5 in dieser
Ausführungsform weist einen Widerstandswert auf, der kleiner als etwa 100 K Q ist,
wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
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Wenn bei einem batteriegespeisten Gasfeuerzeug dieser Konstruktion
die Isolierschicht 44 des Sensors 20' von einem Finger oder einem aus einem Dielektrikum
mit hoher Dielektrizitätskonstante gebildeten Berührungskörper berührt wird, wirkt
der Sensor 20 als Kondensator mit hoher Kapazität, der das Spannungspotential am
Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors 38 absenkt. Daraus ergibt sich, daß der
Feldeffekttransistor 38 in der gleichen Weise abschaltet, wie dies in der vorstehend
beschriebenen ersten Ausführungsform der Fall ist, so daß die Ladespannung des Kondensators
27 an der Schaltung 39 anliegt. Dadurch schaltet die Schaltung 39 ein und sendet
ein Trigger-Signal an den Thyristor 31. Dies hat zur Folge, daß der Thyristor 31
einschaltet, so daß sich der Kondensator 27 entlädt. Wie vorstehend bereits erläutert,
erzeugt der Ausgangstransformator 28 zwischen den beiden Entladeelektroden 15 und
16
eine Hochspannung, um zur Zündung des Gases die erforderliche
Funkenentladung hervorzurufen.
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Wenn insbesondere ein Sensor 20' mit einer unterschiedlich großen
elektrostatischen Kapazität verwendet wird, wird, da die Fläche der Berührungselektrode
43 mit einer Isolierschicht 44 isoliert ist, der Sensor 20'aus Sicherheitsgründen
selbst dann nicht ungewollt eingeschaltet, wenn er von einem Metall, etwa einer
in einer Tasche od. dgl. vorhandenen Münze od. dgl. berührt wird, oder Wasser od.
dgl. am Sensor 20' anhängt, Da es genügt, wenn nur die Fläche der Berührungselektrode
43 des Sensors 20' mit einer Isolierschicht 44 isoliert ist, ist ein Sensor 20'
der vorstehend beschriebenen Art einfach konstruiert und ökonomisch mit geringem
Kostenaufwand herstellbar und daher für den praktischen Gebrauch geeignet.
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Vorstehend sind an Hand der in der Anlage beigefügten Zeichnungen
mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Selbstverständlich
kann der auf diesem Gebiet bewanderte Fachmann diese verändern oder abwandeln, ohne
dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.