DE2943911B1

DE2943911B1 - Elektronisches,beruehrungslos arbeitendes Schaltgeraet

Info

Publication number: DE2943911B1
Application number: DE2943911A
Authority: DE
Inventors: Robert 7995 Neukirch Buck; Gerd 4300 Essen Marhofer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1981-06-04
Also published as: IT1149229B; SE8006315L; GB2062242A; IT8025523A0; JPS56107640A; FR2469048A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät, bestehend aus einem von außen beeinflußbaren Oszillator, aus einem vom Oszillator — ggf. über einen Schaltverstärker od: dgl. — steuerbaren elektronischen Schalter, z. B. einem Transistor, einem Thyristor oder einem Triac, und ggf. aus einer Speiseschaltung zuc Erzeugung der Speisespannung für den Oszillator und ggf. für den Schaltverstärker, wobei der Oszillator eine Spule aufweist und die Spule vorzugsweise in einem einseitig offenen Ferrittopf angeordnet ist.

Elektronische Schaltgeräte der zuvor beschriebenen so Art, die also kontaktlos ausgeführt sind, werden in zunehmendem Maße anstelle von elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, in elektronischen Meß-, Steuer- und Regelkreisen verwendet. Hinsichtlich der Beeinflussung ss des Oszillators wird dabei zwischen induktiver und kapazitiver Beeinflussung unterschieden. Bei elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgeräten der eingangs beschriebenen Art mit induktiver Beeinflussung des Oszillators gilt für den Oszillator, solange ein Metallteil einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K ■ V - 1 mit K = Rückkopplungsfaktor und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators, d. h. der Oszillator schwingt. Erreicht das entsprechende Metallteil den vorgeschriebenen Abstand, so führt die es zunehmende Bedämpfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, so daß K ■ V < 1 wird, d. h. der Oszillator hört auf zu schwingen. Bei elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgeräten der eingangs beschriebenen Art mit kapazitiver Beeinflussung des Oszillators gilt für den Oszillator, solange ein Ansprechkörper die Kapazität zwischen einer Ansprechelektrode und einer Gegenelektrode noch nicht hinreichend vergrößert hat, also einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat K- V < 1, d. h. der Oszillator schwingt nicht Erreicht der Ansprechkörper den vorgegebenen Abstand, so führt die steigende Kapazität zwischen der Ansprechelektrode und der Gegenelektrode zu einer Vergrößerung des Rückkopplungsfaktors K, so daß KV=I wird, d.h. der Oszillator beginnt zu schwingen. Bei beiden Ausführungsformen wird abhängig von den unterschiedlichen Zuständen des Oszillators der elektronische Schalter, z. B. ein Transistor, ein Thyristor oder ein Triac, gesteuert.

Elektronische, berührungslos arbeitende Schaltgeräte sind anfangs mit einer Reihe von Problemen behaftet gewesen, — gemessen an elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten, nämlich u. a. mit den Problemen »Erzeugung einer Speisespannung für den Oszillator und ggf. für den Schaltverstärker«, »Ausbildung des Oszillators« Ausbildung des Schaltverstärkers«, »Einschaltimpulsverhinderung«, »Kurzschlußfestigkeit«. Mit diesen Problemen und deren Lösungen (und mit anderen bei elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgeräten relevanten Problemen und deren Lösungen) befassen sich z. B. die deutschen Offenlegungsschriften bzw. Auslegeschriften bzw. Patentschriften 19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 2127 956, 22 03 038, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773,26 28 427 und 27 11 877.

Bei elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgeräten der eingangs beschriebenen Art, insbesondere bei solchen, bei denen der Oszillator induktiv beeinflußt wird, ist ein weiteres Problem relevant, das mit »Störimpulsverhinderung« bezeichnet werden kann. Dabei wird unter Störimpuls ein durch äußere Einflüsse

— ausgenommen die funktionsgewollte Beeinflussung

— hervorgerufenes, zumeist kurzzeitiges Durchschalten des elektronischen Schalters des in Rede stehenden Schaltgerätes verstanden. Solche Störimpulse treten insbesondere dadurch auf, daß der insoweit »sensitive Teil« des elektronischen Schaltgerätes (Spule des Oszillators, übrige Schaltungselemente des Oszillators, übrige Schaltungselemente des Schaltgerätes) ungewollt durch elektrische Wechselfelder beeinflußt wird. Dazu ist es nicht erforderlich, daß diese elektrischen Wechselfelder in der Nähe des in Rede stehenden Schaltgerätes selbst entstehen oder vorhanden sein, vielrnehr kommen störende elektrische Wechselfelder auch wie folgt zustände:

Elektrische Schaltgeräte der in Rede stehenden Art sind über — zumeist zwei oder drei — Außenleiter an das Stromversorgungsnetz angeschlossen, wobei das Stromversorgungsnetz seinerseits — galvanisch und/ oder kapazitiv — an Erdpotential angeschlossen ist, also

— mehr oder weniger fest — auf Erdpotential liegt, während die in Rede stehenden elektronischen Schaltgeräte an den netzfernen Enden der Außenleiter »in der Luft« liegen. Wird nun auf den Außenleitern zwischen dem Stromversorgungsnetz und den in Rede stehenden elektronischen Schaltgeräten eine Wechselspannung induziert, z. B. dadurch, daß in der Nähe der Außenleiter der in Rede stehenden elektronischen Schaltgeräte stromführende elektrische Leitungen oder Kabel

ORIGINAL INSPECTED

verlegt sind, so »schwingen« die in Rede stehenden elektronischen Schaltgeräte insgesamt potentialmäßig gegenüber dem Erdpotential. Das ist gegenüber Erdpotential gleichbedeutend mit die elektronischen Schaltgeräte beeinflussenden elektrischen Wechselfeidem.

Um nun die zuvor erläuterten Störimpulse zu verhindern, muß »abgeschirmt« werden. Insoweit ist es bekannt, einerseits den zu der Spule des Oszillators gehörenden Ferrittopf (oder auch einen ggf. nur vorhandenen Ferritkern) zu erden, andererseits den »sensitiven Teil« des in Rede stehenden elektronischen Schaltgerätes — ausgenommen die Spule des Oszillators — abzuschirmen, {im folgenden Wird immer davon ausgegangen, daß bei dem in Rede stehenden elektronischen Schaltgerät die Spule des Oszillators in einem einseitig offenen Ferrittopf liegt. Die daran anschließender. Überlegungen lassen sich jedoch auf Ausführungsformen des eingangs beschriebenen elektronischen Schaltgerätes übertragen, bei denen die Spule des Oszillators nicht in einem Ferrittopf üegi.)

Die bei dem in Rede stehenden elektronischen Schaltgerät in einem einseitig offenen Ferrittopf angeordnete Spule des Oszillators ist gleichsam ein Empfänger für elektrische Wechselfelder {und auch für elektromagnetische Wechselfelder, die jedoch kaum auftreten). Hier scheint eine Abschirmung nicht möglich, weil das elektromagnetische Wechselfeld der Spule des Oszillators des in Rede stehenden elektronischen Schaltgerätes funktionsgewollt aus dem Ferrittopf heraustreten muß, damit die Spule — durch die Bildung von Wirbelströmen in einem sich annähernden Metallteü — bedampft werden kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das in Rede stehende elektronische, berührungslos arbeitende Schaltgerät so auszugestalten und weiterzubilden, daß acherer als im Stand 4er Technik Störimpulse verhindert werden.

Zuvor ist gesagt worden, daß eine (völlige) Abschirmung der Spule des Oszillators des in Rede stehenden elektronischen Schaltgerätes nicht möglich scheint, weil das elektromagnetische Wechselfeld der Spule funktionsgewoii t nach außen dringen können muß, damit die Spule bedämpft werden kann. Wenn man nun zwischen »elektrischer« Abschirmung einerseits und »elektromagnetischer« Abschirmung andererseits differenziert, so wird deutlich, daß eine »elektrische« Abschirmung der Spule des Oszillators die weiter oben erläuterten elektrischen Wschselfelder abschirmt, ohne daß das

wird. Folglich ist das erfindmigsgemäße elektronische, berührungslos arbeiieade Schaltgerät, bei dem die zuvor hergeleitete und erläuterte Aufgabe gelöst ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des Oszillators allseitig »elektrisch« abgeschirmt ist. Bei der Ausführungsforir. des erfindangsgemäfien elektronischen Schaltgerä tes, bei der die Spule des GsziUaiers in einem einseitig offenen Ferrittopf angeordnet ist, bedeutet dies, daB as der offenes Seite des Ferrittopfes eine »elektrische« Abschirmung vorgesehen ist

Berücksichtigt aaa, daß bei dem erfiadungsg«mäßen elektronischen, berührungslos arbeitenden Schahgerät die Spule des Oszillators durch ein sich annäherndes Metallteil bedämpfbar sein muß, so folgt daraus für die erfindungsgemäße »elektrische« Abschirmung der Spule des Oszillators, daß einerseits die »elektrische« Abschirmung keine elektrisch leitende Fläche darstellen darf, damit durch die »elektrische« Abschirmung entweder überhaupt keine Bedämpfung der Spule des Oszillators eintritt oder eine solche Bedämpfung jedenfalls noch eine hinreichende Bedämpfung durch

ίο ein sich annäherndes Metallteil zuläßt, daß andererseits die »elektrische« Bedämpfung kein ferromagnetisches Material aufweist. Folglich besteht die »elektrische« Abschirmung vorzugsweise aus flächenhaft verteiltem elektrisch leitendem Material, z. B. Ruß oder Graphit.

Die »elektrische« Abschirmung kann aber auch aus einer sehr dünnen Aluminium- oder Kupferfolie bestehen. (Obwohl eine Aluminiumfolie bzw. eine Kupferfolie natürlich eine »elektrisch leitende Fläche« darstellt, ist eine sehr dünne — »hauchdünne« — Aluminium- oder Kupferfolie als »elektrische« Abschirmung verwendbar, weil sich in einer »hauchdünnen« Aluminium- oder Kupferfolie Wirbelströme nicht oder praktisch nicht ausbilden.)
Schließlich empfiehlt es sich, die »elektrische« Abschirmung galvanisch mit dem Ferrittopf zu verbinden, so daß die »elektrische« Abschirmung über den Ferrittopf geerdet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichmmg nochmals «rituiert; die einzige Figur zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaitgerätes.
Das in der Figur dargestellte elektronische, berflhrusgstos arbeitende Schabgerät besteht ia seinem wesentlichen elektrischen Aufbau aus einem von außen — durch ein nicht dargestelltes Metaüteü — beeinflußbaren Oszillator 1, aus einem nur angedeutetes Schaltverstärker 2, aus einem von dem Oszillator 1 über

<o den Schaltverstärker 2 steuerbaren elektronischen Schaller 3, z. B. einem Transistor, einem Thyristor oder einem Triac, und aus einer nur angedeuteten Speisesehalümg 4 zur Erzeugung der Speisespannung für den Oszillator 1 und für den Schaltverstärker 2. Der Oszillator 1 weist eine Spule 5 auf, die in einem einseitig offenen Ferrittopf 6 angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist die Spule 5 des Oszillators ! allseitig »elektrisch« abgeschirmt. Das ist im dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Spule 5 des

5Θ Oszillators 1 m einem emssaag offenen Ferrittopf * angeordnet ist, dadurch realisiert, daß an der offenen Seite des Ferritiopfes 6 eine »elektrische« Abschirmung 7 vorgesehen ist Die »elektrische« Abschirmung 7 besteht aus flächenhaft verteiltem elektrisch leitendem Material, z. B. aus Ruß und/oder Graphit (Die »eäekirisehe« Abschirmung kann auch aus einer sehr dünnen Aluminium- oder Kupferfolie bestehen.)

Schließlich ist in der Figur angedeutet, daB bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä-

«3 Ben elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaitgerätes die »elektrische« Abschirmung 7 galvanisch mit dem Ferrittopf 6 verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät, bestehend aus einem von außen beeinflußbaren Oszillator, aus einem von dem Oszillator — ggf. über einen Schaltverstärker od. dgl. — steuerbaren elektronischen Schalter, z. B. einem Transistor, einem Thyristor oder einem Triac, und ggf. aus einer Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung für den Oszillator und ggf. für den Schaltverstärker, wobei der Oszillator eine Spule aufweist und die Spule vorzugsweise in einem einseitig offenen Ferrittopf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (S) des Oszillators (1) allseitig »elektrisch« abgeschirmt ist

2. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, bei dem die Spule des Oszillators in einem einseitig offenen Ferrittopf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der offenen Seite des Ferrittopfes (6) eine »elektrische« Abschirmung (7) vorgesehen ist.

3. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die »elektrische« Abschirmung (7) aus flächenhaft verteiltem elektrisch leitendem Material, z. B. Ruß und/oder Graphit, besteht. -

4. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die »elektrische« Abschirmung aus einer sehr dünnen Aluminium- oder Kupferfolie besteht.

5. Elektronisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die »elektrische« Abschirmung (7) galvanisch mit dem Ferrittopf (6) verbunden ist.

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