DE2846566C3 - Bewegungsschalter - Google Patents

Description

Es ist an sich bekannt, Sicherungseinrichtungen durch berührungslose Schalter zu realisieren. Bei dieser, für die vorliegende Aufgabenstellung a weichenden Anwendung erwiesen sich der Ek.satz von Infrarot und Ultraschall in den bekannten Applik« ionen als nicht •törsicher genug. Mit dem Einsatz von Radarwellen wurden die Probleme zwar umgangen, jedoch macht der !norme technische Aufwand den Einsatz dieses Verfahrens als Bewegungsschalter unwirtschaftlich.

Die hier vorgestellte Schaltungsanordnung für einen Bewegungsschalter besteht aus den im Patentanspruch t gekennzeichneten Merkmalen.

Als Weiterbildung zu den genannten Schaltungseleriemen besitzt die Anordnung eine Einheit zur Unterdrückung von nicht zur Auswertung erwünschter Bewegungsabläufe sowie einer zeitlich begrenzten Sperre, die für definierte Schaltzustände sorgt.

Die vorliegende Erfindung stellt einen Bewegungsachalter dar. der auf sehr einfache Weise über einen Geber ausgesandte Signale wieder empfängt in einem Vergleicher diese beiden Signale gegeneinander auswertet und das Ergebnis über einen Zeitschaltkreis einer Ansteuereinheit zuführt. Durch einen sehr einfachen, weiteren Schaltkreis können bestimmte Bewegungsabläufe eleminiert werden. Durch das weitere Einfügen liner ar sich bekannten Schaltung zur Erfassung der Umgebungshelligkeit und/oder einer Zcitschalteinrichtung kann die Wirksamkeit der Schaltung auf bestimmte Helligkeitsmerkmale der Umgebung und/oder auf feestimmte Zeiten beschränkt werden.

Durch die vorliegende Erfindung wird in einfacher Weise z. B. das Ein- und Ausschalten von Beleuchtungen in Durchgangsräumen ermöglicht. Die Anwendung beschränkt sich keinesfalls auf folgende Beispiele: Hotelflure, Treppenausgänge insbesondere in Krankenhäusern und Altenheimen etc.

Durch den Einsatz einer derartigen Schaltung wird bei gleichzeitiger Einsparung von Energie die Sicherheit wesentlich erhöht Die üblicherweise bei den bisher verwendeten Zeitschaltuhren auftretende Unsicherheit der Benutzer nach Erlöschen des Lichtes bis zum Auffinden des nächsten Schaltkontaktes wird absolut vermieden. Durch den Wegfall dieser Zettschaltuhren und unzähliger einzelner Kontaktstellen sowie deren Installationen ist mit vorliegender Erfindung bei vergleichbaren Kosten ein technischer Vorteil gegeben, der neben der Energieeinsparung und der groß-, ren

ίο Sicherheit einen absoluten Bedienungskomfort darstellt Die Erfindung wird anhand der A b b. 1 und 2 näher erläutert

Das Prinzipschaltbild (Abb. 1) zeigt den Geber (S) der auch räumlich getrennt von der übrigen Anordnung

t5 angebracht sein kann und den Empfänger (E) deren beider Signale in einem Vergleicher (V) nach dem bekannten Doppler-Verfahren verarbeitet werden. Das sich ergebende Signal wird einem Zeitglied (T) zugeführt das für eine bestimmte Dauer die Ansteuereinheit (A) aktiviert Am Ausgang (B) der Ansteuereinheit (A) kann ein entsprechender Verbraucher z. B. Beleuchtung angeschlossen werden. Zwischen dem Vergleicher ( V) und dem Zeitglied (T) kann eine weitere Schaltungsanordnung zur Unterdrückung bestimmter Bewegungsabläufe (LJ) wirksam werden. Hierdurch werden z. B. sehr schnelle und/oder sehr langsame Bewegungsabläufe im Erfassungsbereich der Sende- und Empfangseinheit unterdrückt So können z. B. die Bewegungen von Gardinen im Luftzug, herabfallende Blätter von Zierpflanzen und andere langsame Bewegungen ebenso unterdrückt werden wie sehr schnelle, z. B. durchfliegen des Raumes von Insekten. Bewegung eines Uhrenpendels etc. Auch kann durch diese Schaltung in gewissen Grenzen die Größe des Bewegungsobjektes selektiert werden. Da die Amplitude des Empfangssignales wesentlich von der Größe des reflektierenden Gegenstandes bestimmt wird, kann schaltungstechnisch eine gewisse Minimalgröße derart selektiert werden, daß z. B. beim Durchlaufen des observierten Feldes durch einen kleinen Hund oder Katze der Bewegungsschalter nicht anspricht Zwischen dem Zeitglied (T)und der Ansteuereinheit (A) kann eine weitere Schaltungsanordnung wirksam werden (Sp). die entweder in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit oder in Abhängigkeit von einer Zeitbasis den Bewegungsschalter sperrt Dieses Glied dient vornehmlich dazu, den Bewegungsschalter, soweit er als Schalter für Beleuchtung verwendet wird, bei ausreichender, natürlicher Helligkeit zu sperren.

Das Schaltbild (A b b. 2) zeigt die Schaltungsanordnung des Bewegungsschalters. Der Verstärker (ICX.W) ist über einen Piezo-Ultraschallwandler (W2) rückgekoppelt und schwingt annähernd mit der Serienresonanz des Wandlers (Wl). Der Wandler (Wl) sendet Ultraschallwellen aus. die an Gegenständen aller Art und von Wänden reflektiert werden. Diese reflektierten Ultraschallwellen und ein geringer Teil der direkt ausgesendeten Wellen überlagern sich, so daß am Ultraschallmikrofon (VVI) eine Schallintensität bestimmter Stärke entsteht. Wenn sich ein Ob|ekt im Sehallfeld bewegt, wird die Laufzeit des von dem Objekt reflekiierten Schallanteiles verändert und zwar bei Bewegung auf das Mikrofon (W 1) zu wird die Laufzeit verkürzt und umgekehrt. Dadurch trifft ein reflektierter Wellenberg früher bzw. später ein, das einer Frequenzänderung entspricht (Doppler-Effekt). Die Überlagerung von ausgesendeter und reflektierter Welle ergibt hierdurch eine Schallintensität wechselnder Stärke

(Schwebung)i Diese Schwebung wird vom Mikrofon (Wl) in eine entsprechende Wechselspannung umgewandelt und einem Verstärker (ICUl) zugeführt der diese verstärkt In einem Demodulator bestehend aus 2 Dioden (Dt, />2) einem Widerstand (RS) und einem Kondensator (C2) wird die vom Mikrofon (W I) aufgenommene und vom Verstärker (IC U) verstärkte LJltraschall-Wechselspannung gleichgerichtet Hierdurch entsteht an dem Kondensator (C2) eine Gleichspannung nut überlagerter Schwebungsfrequenz. to Diese wird einem weiteren Verstärker (/C2.I) zugeführt und durch diesen verstärkt Durch eine Widerstands-Kondensator Kombination (Rb, CVj wird der Pegel nach unten, durch einen Kondensator (C4} nach oben begrenzt Die verstärkte Schwebungsfrequenz wird in t5 einer Diodenkombtnation (D3, D 4) gleichgerichtet Mit einer weiteren Diode (D 5) wird der Hub der Gleichspannung begrenzt und dadurch kurze Störspitzen unterdrückt Mittels eines Tiefpasses aus einer Widerstands-Kondensator Kombination (RVt, C 6) wird der Mittelwert der in seiner Groß» wechselnden Gleichspannung gebildet Dieses Signal stellt eine Ansprechverzögerung für den nachgeschalteten Schmitt-Trigger (/C2.1I) dar. dessen Ansprech-Empfindlichkeit durch die Vergleichspannung über den veränderbaren Widerstand (RYi) eingestellt werden kann. Sobald die Triggerschwelle am Eingang des Schmitt-Triggers (IC 2.W — 6) überschritten wird, kippt der Ausgang (/C2.ll — 7) auf negative Versorgungsspannung. Mittels Widerständen (R 4, /714) wird das Schwingen der Verstärker (IC 1.1, /C2.I) verhindert

Das Zeitglied wird über die vorbeschriebene Vergleicher-Schaltung aktiviert Bei fehlendem Signal ist der Kondensator (C9) entladen. Dies bewirkt daß über Widerständen (R 25, R 26. /?24) PluspotentiaJ an dem J5 Zeitschaitkreis (/C 4 — 2 und — 6) anliegt Der Ausgang (IC4 — 3) liegt auf Minuspotential und das Relais (RS 1) ist nicht erregt Bei erkannter Bewegung und damit umschalten des Schmitt-Triggers (/C2.II) wird der Kondensator (C9) über eine Diode (DS) vom Ausgang des Triggers (IC 2.11 — 7) schnell aufgeladen. Bei erreichen von ca. Vj des Potentials der Versorgungsspannung wird der Zeitschaltkreis (ICA) durchgesteuert es liegt Pluspotential am Ausgang (IC4 — 3) an und das Relais (RSi) zieht an. Mit dem Relaiskontakt (rs I) wird ein Verbraucher (L I) mit Strom versorgt

Sobald über das Mikrofon (W 1) und die nachgeschalteten Verstärker (ICU und /C2.I) keine Bewegungen mehr gemeldet werden, schaltet der Ausgang des Schmitt-Triggers (IC 2.11 — 7) wieder auf Pluspotential. Hierdurch wird die Diode (£78) gesperrt und der Kondensator /C9) entlädt sich langsam über Widerstände (R 25. R 26). Das Zeitschaltglied (IC4) wird dann zurückgesteuert wenn am Eingang (IC4 — 2 und — 6) ²Zi der Versorgungsspannung anliegt Die Zeitdauer für das Zurückschalten hängt somit von der Zeitkonstanten der RC Kombination (C9, R 25, R 26) ab und kann durch den veränderbaren Widerstand (7? 25} eingestellt werden. Durch das Zurückschalten des Zeitschaltgliedes (IC4) wird das Relais (RSi) ausgeschaltet und über dessen Arbeitskontakt (rs 1) der Verbraucher (L I). Die induktive Rückspannung des Relais (ÄS 1) und eventuelle Schwingneigung des Zeitschaltgliedes (/C4 — 3) werden durch eine Widerstands-Kondensator Kombination (R 23, CB) abgeleitet

Bei größer werdender Umgebungshelligkeit wird ein Fotowiderstand (R19) niederohraiger, wodurch die Spannung an der Gatterschaltung (/C3.I — 8) ansteigt Die Nand-Gatter (IC 3.1 und 3.H) sind in Reihe geschaltet so daß am Ausgang (IC3.ll — 4) das Signal logisch »H« ansteht wenn am Eingang (/CXI — 8) die Schaltschwelle von ca. 0.4 der Versorgungsspannung überschritten wird. 1st zunächst das Zeitschaltglied (/C4) nicht durchgesteuert und damit das Relais (RSi) nicht angesprochen, so liegt am Nand-Gatter (/C3JII — 1) das Signal logisch »L« und an dem Gatter (/C3JV-12 und -13) jeweils logisch •>//«. Damit ist der Ausgang des Gatters (7C3.IV — ti) logi- rh »L« und sperrt über eine Diode (D 6) den Schmitt-Trigger (/C2.II — 6). Ist jedoch das Zeitschaltglied (/C4) vor dem Wirksamwerden der durch den Fotowiderstand (R 19) akü-ierter Gatterschaltung (/C3) durchgesteuert und damit das Relais (RS X) angesprochen, so liegt am Gatter (/C3.III — 1) logisch »H« und am Gatter (IC 3.1 V — 13) logisch »L«. Hierdurch wird die Sperre des Schmitt-Triggers (/C2.II — 6) nicht wiiksam, weil in diesem Fall die Helligkeit durch die eingeschaltete Beleuchtung erreicht und gewollt ist Durch wettere Bewegungen im observierten Feld wird der Schmitt-Trigger (/C2.II) jeweils neu aktiviert

Nach dem Abschahen des Relais (RSl) wird am Ausgang des Zeitschaltgliedis (/C4 — T) Minuspotential wirksam, das über einen Kondensator (C 10) einen kurzen Impuls logisch »L« auf den Eingang des Schmitt-Triggers (/CZII — 6) gibt Hierdurch wenjen eventuell auftretende Ultraschallimpulse durch die Schaltbewegung des Relais (RSi), Spannungsänderungen der Versorgungsspannung durch Entlastung und Störspannungen durch die plötzliche Änderung des geschalteten Laststroms zeitlich ausgeblendet Durch oben genannte Vorkommnisse könnte sonst ohne Bewegungen im beobachteten Raum, der Bewegungsschalter erneut aktiviert werden.

Zur Spannungsversorgung wird die Netzspannung über eine Sicherung (Si) dem Relaiskontakt (rs I) und dem Trafo (Tr) zugeführt Die Niederspannung des Trafos (Tr) wird in ein«r Diodenbrücke (Gl) gleichgerichtet und mittels eines Kondensators (C 14) gesiebt Die Gleichspannung wird über 2 Transistoren (Tl. T2) und 2 Zimerdioden (DlO. DIt) stabilisiert Die Nullspannung (Mittelpunkt) stellt die Bezugsspannung für die Verstärker (IC», IC 2) dar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Bewegungsschalter zur berührungslosen Kontaktgabe, insbesondere für Befeuchtungen, unter Ausnutzung des an sich bekannten Boppler-Effektes, gekennzeichnet dadurch, daß ein wellenförmiges Signal, vorzugsweise Ultraschall, ausgesendet und wieder empfangen wird und in einem Vergleicher (V) beide Signale gegeneinander ausgewertet und daß das Ausgangsstgnal des Vergleichers einem Zeitglied (T), das seinerseits eine Ansteuereinheit (A) aktiviert, zugeführt wird und daß durch die Ansteuereinheit Schaltvorgänge, z. B. Einschalten einer Lichtquelle, eingeleitet werden.

2. Bewegungsschalter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vergleicher (V) und dem Zeitglied (T)eme Schaltungsanordnung zur Unterdrückung bestimmter Bewegungsabläufe (U) angeordnet ist

3. Bewegui^schalter nach Anspruch 1 und Z dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zeitglied (T) und der Ansteuereinheit (A) eine Schaltungsanordnung zum Sperren des Bewegungsschalters (Sp) in Abhängigkeit von bestimmten Zeiten und/oder einer gewissen Umgebungshelligkeit angeordnet ist.