DE2909293A1

DE2909293A1 - Mechanisch betaetigter elektronischer schalter

Info

Publication number: DE2909293A1
Application number: DE19792909293
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Bruenig
Original assignee: Kloeckner Moeller Elektrizitaets GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1980-09-18

Description

Mechanisch betätigter elektronischer Schalter
Die Erfindung betrifft einen mechanisch betätigten elektronischen Schalter in Zweidrahtausführung für Gleich- und Wechselstrom, bestehend aus einer Lichtquelle, einem Lichtsensor und einem Verstärkungselement, dessen Schaltzustandsänderung durch Unterbrechung oder Freigabe des Lichtstrahls zwischen Lichtquelle und Lichtsensor erfolgt.
Derartige Schalter werden beispielsweise als berührungslos arbeitende Schalter verwendet, wobei ein Schieber oder ein ähnlicher Körper den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und dem Lichtsensor unterbricht und den Schalter von dem Zustand leitend in den nichtleitenden Zustand überführt.
Bekannt sind Schalter mit Lichtquelle, Lichtsensor und Verstärker, mit mindestens 3 Anschlußleitungen, bei denen die Strom versorgung der Lichtquelle und der VerstärWresausgang zum Verbraucher getrennt erfolgen muß. Lediglich eine Leitung läßt sich gemeinsam verwenden, so daß immer mindestens 3 Anschlußleitungen erforderlich sind. Ein Schalter dieser Art ist in der Liste "Opto-Electronics" von 1977 der Firma Data Logic auf Seite 40 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art in Zweidrahtausführung zu schaffen, der wahlweise mit Wechsel- und Gleichstrom betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtquelle mit dem, von dem Lichtsensor angesteuerten Verstärker in Reihe geschaltet ist und daß bei unterbrochenem Lichtstrahl der Lichtsensor und der Verstärker gesperrt und damit der Stromfluß unterbrochen ist, daß jedoch noch ein, durch den Lichtsensor und den Verstärkter bestimmter, Leckstrom fließt, der ar den Verbraucher nicht beeinflußt, jedoch in der Lichtquelle soviel Lichtquanten erzeugt, daß nach Freigabe der Lichtstrecke zwischen Lichtquelle und Lichtsensor der Lichtsensor angeregt wird und den Strom ansteigen läßt, so daß dieser erhöhte Strom wieder zu einer Erhöhung der Lichtintensität in der Lichtquelle führt, und damit über diesen Rückkopplungseffekt nach Erreichen der vollen Lichtstärke der Verstärker von dem Lichtsensor voll angesteuert und der Stromfluß ungehindert freigegeben ist.
Zur Verbesserung der Startwilligkeit des Schalters läßt sich der im gesperrten Zustand fließende Leckstrom durch einen, zu dem Verstärker parallel geschalteten, Widerstand beeinflussen.
Dieser Widerstand kann zur Justierung der Startwilligkeit als einstellbarer Widerstand ausgeführt sein.
Verpolungssicher und mit Wechselstrom betreibbar läßt sich der Schalter ausführen, wenn der Eingang der Lichtquelle und der Ausgang des Verstärkers in die Brückendiagonale eines Brückengleichrichters geschaltet sind.
Anhand von Beispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild des Schalters Fig. 2 ein mögliches Beispiel des Schaltungsaufbaues Fig. 3 Einbau des Schalters mit einem Brückengleichrichter Aus Fig. l ist der prinzipielle Aufbau des Schalters zu ersehen.
Der Eingang 11 liegt an der Lichtquelle 1. In Reihe dazu liegt der Verstärker 2 mit dem Speiseanschluß 13 und dem Ausgang 15.
Der Verstärker wird über den Lichtsensor 3 gesteuert, der in dem Strompfad zwischen dem Abzweigpunkt 12 und dem Steuereingang 14 des Verstärkers 2 liegt. Der Lichtsensor 3 ist derart angeordnet, daß von der Lichtquelle 1 ausgesandte Lichtquanten die lichtempfindliche Schicht sicher treffen und andererseits die Moglichkeit besteht, mit dem Schieber 4 oder einem ähnlichen Körper diesen Lichtstrahl zu unterbrechen. Zunächst sei der Fall angenommen, daß der Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle 1 und dem Lichtsensor 3 durch den Schieber 4 untertrochen sei. In diesem Falle ist der Lichtsensor3gesperrt und damit auch der Verstärker 2, da kein Strom über den Steuereingang 14 fließt. Da jedoch bekannterweise elektronische Bauelemente einen geringen Leckstrom durchlassen, fließt dieser Leckstrom über die Lichtquelle 1 und erzeugt in dieser eine bestimmte Anzahl von Lichtquanten. Wird von dem Schieber 4 dieser geringe Lichtstrahl freigegeben, so daß er die lichtempfindliche Schicht des Lichtsensors 3 trifft, reichen die Lichtquanten aus, einen geringen Strom fließen zu lassen, der durch den Verstärker 2 noch verstärkt wird. Dieser Strom erhöht in der Lichtquelle 1 wiederum die Lichtintensität, so daß sich in dem Lichtsensor 3 der Strom weiter erhöht, bis über diesen Rückkopplungseffekt der, über den Steuereingang 14 angesteuerte, Verstärker den vollen Strom durchläßt. Wird der Lichtstrahl durch den Schieber 4 wieder unterbrochen, fließt kein Strom mehr über den Steuereingang 14 und der Verstärker wird wieder nichtleitend und unterbricht den Strom bis auf den oben erwähnten geringen Lecks trom.
Die Startwilligkeit des Schalters läßt sich noch erhöhen, wenn zu dem Verstärker 2 ein hochohmiger Widerstand 5, der auch als einstellbarer Widerstand ausgeführt sein kann, parallelgeschaltet wird, da dieser Widerstand den Strom, der im gesperrten Zustand über die Lichtquelle 1 fließt, noch zusätzlich erhöht.
Die Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Schaltungsaufbau mit elektronischen Bauelementen. Als Lichtquelle 1 könnte z.B.
eine Leuchtdiode eingesetzt werden, deren Lichtquanten von dem Lichtsensor 3, der aus einer Fotodiode oder einem Fototransistor bestehen könnte, empfangen werden. Der Lichtsensor 3 steuert den Verstärker 2, der aus einem Transistor bestehen kann, über die Basis 14. 13 ist der Emitter und 15 der Kollektor des Transistors.
Damit der Schalter S auch mit Wechselstrom zu betreiben ist, kann er, wie in Fig. 3 gezeigt, mit den Anschlüssen 11 und 15 in die Brückendiagonale eines Brückengleichrichters, der aus 4 Dioden 7, 8, 9, 10 besteht, geschaltet werden. Damit wird der Schalter über die Anschlüsse 16 und 17 gleichzeitig verpol ungssi cher.

Claims

Patentansprüche Mechanisch betätigter elektronischer Schalter in Zweidrahtausführung für Gleich- und Wechselstrom, bestehend aus einer Lichtquelle, einem Lichtsensor und einem Verstärker, dessen Schaltzustandsänderung durch Unterbrechung oder Freigabe des Lichtstrahls zwischen Lichtquelle und Lichtsensor erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) mit dem, von dem Lichtsensor (3) angesteuerten Verstärker (2) in Reihe geschaltet ist, und daß bei unterbrochenem Lichtstrahl der Lichtsensor (3) und der Verstärker (2) gesperrt und damit der Stromfluß unterbrochen ist, jedoch noch ein, durch den Lichtsensor (3) und den Verstärker (2) bestimmter Leckstrom fließt, der zwar den Verbraucher nicht beeinflußt, jedoch in der Lichtquelle (1) soviel Lichtquanten erzeugt, daß nach Freigabe der Lichtstrecke zwischen Lichtquelle (l) und Lichtsensor (3), der Lichtsensor (3) angeregt wird und den Strom ansteigen 1äß:., so daß dieser erhöhte Strom wieder zu einer Erhöhung der Lichtintensität in der Lichtquelle (1) führt, und damit über diesen Rückkopplungseffekt nach Erreichen der vollen Lichtstärke der Verstärker (2) von dem Lichtsensor (3) voll angesteuert und der Stromfluß ungehindert freigegeben ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Verstärker (2) ein Widerstand (5) geschaltet ist, mit dem der im gesperrten Zustand über die Lichtquelle (l) fließende Reststrom und damit die Startwilligkeit des Schalters beeinflußt wird,
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem Verstärker (2) parallel geschaltete Widerstand (5) zur Justierung der Startwilligkeit einstellbar ist.
4. Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (11) der Lichtquelle (1) und der Ausgang (15) des Verstärkers (2) in die Brückendiagonale eines Brückengleichrichters geschaltet, und damit der Schalter an den Anschlüssen (16, 17) des Brückengleichrichters verpolungssicher anschließbar und mit Wechselstrom betreibbar ist.