DE3305399A1

DE3305399A1 - Sensor switch

Info

Publication number: DE3305399A1
Application number: DE19833305399
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: LOUKOGLOU THEODOSSIOS DIPL ING
Current assignee: LOUKOGLOU THEODOSSIOS DIPL ING
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1983-09-22

Abstract

The invention relates to a sensor switch for interference-free and loss-free switching of one or more electric devices at the time of the zero transition of the mains frequency. A controlled diode element connected into the feeding line is activated via a control circuit which is activated on the one hand by the mains frequency and on the other hand by a sensor circuit.

Description

"Sensorschalter" "Sensor switch"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensorschalter zum Schalten eines oder mehrerer elektrischer Geräte, insbesondere von Haushaltsgeräten.The invention relates to a sensor switch for switching a or several electrical devices, especially household appliances.

Schalter der genannten Art schalten über ein gesteuertes Diodenelement, z.B. einen Thyristor oder einen Triac die Netzzuleitung zu einem Gerät ein. Die Zündung des Diodenelementes ist meist mit Funkstörungen im Netz verbunden, zumal das Schalten des Diodenelementes in mehreren "abläufen" erfolgt. Dies kann zur Folge haben, dal3 augenblickliche Spitzenströme bzw. -spannungen entstehen, die die Lebensdauer der geschalteten elektrischen Geräte unnötig vermindern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Netzfrequenz geschaltet wird.Switches of the type mentioned switch via a controlled diode element, E.g. a thyristor or a triac connect the power line to a device. the Ignition of the diode element is usually associated with radio interference in the network, especially since the switching of the diode element takes place in several "sequences". This can result have so that instantaneous peak currents or voltages arise that reduce the service life of the switched electrical devices unnecessarily. The invention lies in the The object of avoiding these disadvantages is that at the time of the zero crossing the mains frequency is switched.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Sensorschalter vor, daß an das Netz eine Versorgungsschaltung gelegt ist, die einen Steuerkreis speist, der seinerseits ein in die Zuleitung zu dem Gerät gelegtes, gesteuertes Diodenelement ansteuert, und daß der Steuerkreis von einer Sensorschaltung gesteuert ist, die eine Siebschaltung enthält.To achieve this object, the invention provides a sensor switch before that a supply circuit is connected to the network, which has a control circuit feeds, which in turn feeds a controlled one placed in the supply line to the device Controls diode element, and that the control circuit is controlled by a sensor circuit which includes a filter circuit.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Steuerkreies ei ip-Flop-Kette enthält, die einen sauberen Schaltimpuls genau zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs liefert.A particularly advantageous embodiment of the invention provides that the control circuit contains ei ip-flop chain that accurately generates a clean switching pulse at the time of the zero crossing.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen.Further advantageous refinements of the invention emerge from the appended claims.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, bei denen Figur 1 und Figur 2 je ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, in which Figure 1 and Figure 2 each show an embodiment of the invention.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung umfaßt im wesentlichen drei Baugruppen, und zwar eine Versorgungs schaltung V, eine Steuerschaltung St und eine eigentliche Sensorschaltung Sch mit einem Sensor S. Als Verbraucher ist in den Zeichnungen rein beispielsweise eine Lampe L dargestellt.A circuit arrangement according to the invention essentially comprises three Assemblies, namely a supply circuit V, a control circuit St and a actual sensor circuit Sch with a sensor S. As a consumer is in the drawings A lamp L is shown purely for example.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 umfaßt die Versorgungsschaltung einen verlustlosen Strombegrenzer, der aus dem Kondensator C 2 und einem Widerstand R 1 besteht, wobei der Kondensator über den Widerstand entladen wird.In the embodiment of FIG. 1, the supply circuit comprises a lossless current limiter, which consists of the capacitor C 2 and a resistor R 1 exists, the capacitor being discharged through the resistor.

Der Kondensator C 1 unterdrückt dabei die evtl. vorhandenen Netzstörungen.The capacitor C 1 suppresses any network disturbances that may be present.

Von Dioden D 1 bis D 4 wird ein Brückengleichrichter gebildet, an dessen Ausgang eine Zener-Diode D 6 und ein Kondensator C 7 für eine Stabilisierung der Versorgungsspannung sorgen.A bridge rectifier is formed by diodes D 1 to D 4, on the output of which is a Zener diode D 6 and a capacitor C 7 for stabilization the supply voltage.

Eine Diode D 5 trennt die pulsierende Gleichspannung am Ausgang des Brückengleichrichters von der gesiebten Versorgungsspannung für die beiden anderen Schaltungsblöcke.A diode D 5 separates the pulsating DC voltage at the output of the Bridge rectifier from the filtered supply voltage for the other two Circuit blocks.

Die pulsierende Gleichspannung wird einem Tiefpaß zugeführt, der die lYiderstqnde R 2 und R 3 und einen Kondensator C 4 umfaßt und zugleich einen Spannungsteiler für die Ansteuerung der Basis eines Transistors T 1 bildet.The pulsating DC voltage is fed to a low-pass filter, which the LYiderstqnde R 2 and R 3 and a capacitor C 4 and at the same time a voltage divider forms for driving the base of a transistor T 1.

Der Kollektor des Transistors T 1 ist an den Eingang der Steuerschaltung St gelegt. Diese umfaßt auf ihrer Eingangs seite eine integrierte Schaltung, die aus zwei hintereinander geschalteten Flip-Flops IC 1 und IC 2 besteht. Der Kollektor des Transistors 1 ist an den Clock-Eingang des IC 1 angelegt. Der Set-Eingang des IC 1 ist an den Ausgang der Sensorschaltung Sch gelegt.The collector of the transistor T 1 is connected to the input of the control circuit St laid. This includes on its input side an integrated circuit that consists of two flip-flops IC 1 and IC 2 connected in series. The collector of transistor 1 is applied to the clock input of IC 1. The set input of the IC 1 is applied to the output of the sensor circuit Sch.

Die eigentliche Sensorschaltung nach Fig. 1 umfaßt im wesentlichen drei Teilgruppen. Die erste eilgruppe bildet einen bandpaßahnlichen ingangskreis mit den Bauelementen R 6, C 7, C 8 und R 7. Über den veränderbaren Widerstand R 7 laßt sich die Empfindlichkeit des Sensorkreises einstellen und der momentane Zustand der Schaltung fixieren, um ungewollte Bedienungen, z.B.The actual sensor circuit according to FIG. 1 essentially comprises three subgroups. The first group of parts forms an entry circle similar to a band pass with the components R 6, C 7, C 8 and R 7. Via the variable resistor R 7 the sensitivity of the sensor circuit and the current state can be set the circuit in place to prevent unwanted operations, e.g.

durch spielende Kinder, zu verhindern.by playing children.

Die zweite Gruppe innerhalb des Sensorkreises umfaßt die Bauelemente D 8, D 9, C9, R 8, C 10 und R 9.The second group within the sensor circuit comprises the components D 8, D 9, C9, R 8, C 10 and R 9.

Beim Berühren des eigentlichen Sensors S wird das Potential des Eingangskreises verändert, welches über die Diode D 8 gleichgerichtet wird. Der Kondensator C 9 wird dadurch aufgeladen und über C 1o und R 9 wird die dritte Gruppe der Sensorschaltung geschaltet, die einen Verstärker mit zwei Transistoren T 1 und T 3 umfaßt.When the actual sensor S is touched, the potential of the input circuit changed, which is rectified via the diode D 8. The capacitor C 9 is thereby charged and via C 1o and R 9, the third group of the sensor circuit is switched, which comprises an amplifier with two transistors T 1 and T 3.

Der Ausgang von T 3 ist, wie bereits oben erwähnt, an den Set-Eingang von IC 1 gelegt.As already mentioned above, the output of T 3 is connected to the Set input placed by IC 1.

Ein Ausgangs signal am Transistor T 3 ändert das Potential am Ausgang von IC 1 von L nach H. Da dieser Ausgang an den Clock-Eingang von IC 2 gelegt ist, ändert sich dessen Zustand am Ausgang 5 von L nach H oder umgekehrt.An output signal at the transistor T 3 changes the potential at the output from IC 1 from L to H. Since this output is connected to the clock input of IC 2, its state at output 5 changes from L to H or vice versa.

Der 5Ausgang von IC 2 steuert über den Widerstand R 13 die Basis des Schalttransistors T 4 an, der seinerseits den Triac zur zündet, so daß der Verbraucher L über den Netzanschluß mit Strom versorgt wird.The output of IC 2 controls the base of the via resistor R 13 Switching transistor T 4, which in turn ignites the triac, so that the consumer L is supplied with power via the mains connection.

In den Kollektorkreis des Schalttransistors T 4 ist eine Leuchtdiode D 7 geschaltet, die den Betriebszustand der Schaltung anzeigt. Der Kollektorwiderstand R 14 begrenzt den Kollektorstrom und verhindert bei schneller Entladung des Kondensators C 11 die Zerstörung des Transistors.In the collector circuit of the switching transistor T 4 is a light emitting diode D 7 switched, which indicates the operating state of the circuit. The collector resistance R 14 limits the collector current and prevents the capacitor from discharging quickly C 11 the destruction of the transistor.

Außerdem sorgt der Kondensator C 11 dafür, daß der Triac Tr voll gezündet wird und die Spannung am Verbraucher nicht pulsiert.In addition, the capacitor C 11 ensures that the triac Tr is fully ignited and the voltage at the consumer does not pulsate.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Versorgungsschaltung und die Sensorschaltung gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 etwas vereinfacht, jedoch ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.In the embodiment of FIG. 2, the supply circuit is and the sensor circuit is somewhat simplified compared to the exemplary embodiment according to FIG. 1, however, the operation is the same as that of the embodiment described above.

In dem Versorgungsstromkreis entfällt der Transistor T 1. Infolge entsprechender Dimensionierung der Bauelemente des Versorgungsstromkreises wird die zusätzliche Impulsformung durch den Transistor T 1 erübrigt.The transistor T 1 is omitted in the supply circuit appropriate dimensioning of the components of the supply circuit the additional pulse shaping by the transistor T 1 is unnecessary.

Der Sensorstromkreis Sch enthält ebenfalls nur einen Transistor T 21 anstelle der Transistoren T 2 und T 3, ohne dat3 dadurch die Empfindlichkeit des Sensors beeinträchtigt wird.The sensor circuit Sch also contains only one transistor T. 21 instead of the transistors T 2 and T 3, without dat3 thereby reducing the sensitivity of the sensor is impaired.

Die Zündung des Triacs Tr erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 über den Kollektor des Transistors 22, dessen Emitter über einen Schutzkondensator C 29 und eine Leuchtdiode D 29 an Masse gelegt ist.The triac Tr is ignited in the exemplary embodiment according to Fig. 2 over the collector of the transistor 22, the emitter over a protective capacitor C 29 and a light emitting diode D 29 is connected to ground.

Grundlegend für beide dargestellten Ausführungsbeispiele ist die Verwendung der Flip-Flop-Kette IC 1 und IC 2 zur sauberen und genauen Ansteuerung des jeweiligen Schalttransistors der Steuerschaltung mit dem Nulldurchgang der Netzfrequenz, so daß das gesteuerte Diodenelement praktisch verlustfrei und prellfrei den Durchgang der Netzspannung zu schalten vermag.The use of both of the exemplary embodiments shown is fundamental the flip-flop chain IC 1 and IC 2 for clean and precise control of the respective Switching transistor of the control circuit with the zero crossing of the mains frequency, see above that the controlled diode element practically loss-free and bounce-free the passage the mains voltage is able to switch.

S T Ü C K L I S T E zu Fig. 1 R1 = 680 KOhm C1 = 50 nF/300V, keramisch R2 - 10 KOhm C2 = 330 nF/300 V R3 = 1 KOhm C3 = 33 µF/16 V R4 s 47 KOhm C4 = 560 nF R5 = 3,3 M Ohm C5 = 22 nF R6 = 100 K Ohm C6 = 50 nF R7 = 2,5 M Ohm (Potent.) C7 = 1,5 nF/600V R8 = 3,3 M Ohm C8 = 2,2 nF R9 = 3,3 MOhm C9 = 22 nF R10 = 100 KOhm C10 E 100 nF R11 = 100 K Ohm C11 = 15 µF/16V R12 r 1 MOhm R13 = 10 KOhm R14 = 1,5 KOhm D1 = 1N4003 T1 = BC 107 02 r 1N4003 T2 = BC 107 D3 = 1N4003 T3 = BC 107 04 1 1N4003 T4 = BCY 31 D5 3 1N4003 D6 = ZD11 IC1 = 1/2 CD4013 D7 = LED (3mm) IC2 = 1/2 CD4013 D8 = 1N4148 D9 = 1N4148 Tr = TIC2160 S T Ü C K L I S T E zu Fig. 2 R 21 = 680 KOhm C 21 = 22 nF/630V R 22 = 10 KOhm C 22 = 330 nF/630V R 23 = 1 MOhm C 23 = 22 µF/16 V R 24 = 1 MOhm C 24 = 22 nF R 25 = 2,5 MOhm(Potent.) C 25 = 22 µF/16 V R 26 = 1 MOhm C 26 = 120 pF R 27 = 3,3 MOhm C 27 = 22 nF R 28 = 1 MOhm C 28 = 120 nF R 29 = 1,5 KOhm C 29 = 22µF/16 V D 21...24 = 1N4002 T 21 = BC 107 o.ä. S T Ü C K L I S T E to Fig. 1 R1 = 680 KOhm C1 = 50 nF / 300V, ceramic R2 - 10 KOhm C2 = 330 nF / 300 V R3 = 1 KOhm C3 = 33 µF / 16 V R4 s 47 KOhm C4 = 560 nF R5 = 3.3 M Ohm C5 = 22 nF R6 = 100 K Ohm C6 = 50 nF R7 = 2.5 M Ohm (potent.) C7 = 1.5 nF / 600V R8 = 3.3 M Ohm C8 = 2.2 nF R9 = 3.3 MOhm C9 = 22 nF R10 = 100 KOhm C10 E 100 nF R11 = 100 K Ohm C11 = 15 µF / 16V R12 r 1 MOhm R13 = 10 KOhm R14 = 1.5 KOhm D1 = 1N4003 T1 = BC 107 02 r 1N4003 T2 = BC 107 D3 = 1N4003 T3 = BC 107 04 1 1N4003 T4 = BCY 31 D5 3 1N4003 D6 = ZD11 IC1 = 1/2 CD4013 D7 = LED (3mm) IC2 = 1/2 CD4013 D8 = 1N4148 D9 = 1N4148 Tr = TIC2160 S T Ü C K L I S T E to Fig. 2 R 21 = 680 KOhm C 21 = 22 nF / 630V R 22 = 10 KOhm C 22 = 330 nF / 630V R 23 = 1 MOhm C 23 = 22 µF / 16 V R 24 = 1 MOhm C 24 = 22 nF R 25 = 2.5 MOhm (potent.) C 25 = 22 µF / 16 V R 26 = 1 MOhm C 26 = 120 pF R 27 = 3.3 MOhm C 27 = 22 nF R 28 = 1 MOhm C 28 = 120 nF R 29 = 1.5 KOhm C 29 = 22µF / 16 V D 21 ... 24 = 1N4002 T 21 = BC 107 or similar

D 25 = 1N4002 T 22 = BC 177 o.ä.D 25 = 1N4002 T 22 = BC 177 or similar

D 26 = ZD11 D 27 = 1N4148 IC 1 = 1/2 CD4013 D 28 = 1N4148 IC 2 = 1/2 CD4013 D 29 = LED (grün 3mm) TR = TIC 216D L e e r s e i t eD 26 = ZD11 D 27 = 1N4148 IC 1 = 1/2 CD4013 D 28 = 1N4148 IC 2 = 1/2 CD4013 D 29 = LED (green 3mm) TR = TIC 216D L e r s e i t e

Claims

Patent claims: Sensor switch for interference-free and loss-free Switching one or more electrical devices at the time of the zero crossing the network frequency, characterized in that a supply circuit is connected to the network (V) is placed, which feeds a control circuit (St), which in turn feeds into the supply line connected to the device, controlled diode element controls and that the control circuit is controlled by a sensor circuit (Sch) which contains a filter circuit.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that the supply circuit contains a bridge rectifier that the supply voltage supplies for the control circuit.

3. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the input of the rectifier bridged over a high resistance Capacitor is connected to the grid.

4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the supply circuit includes a pulse shaper.

5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the control circuit contains a flip-flop chain.

6. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the sampling circuit has a switching transistor connected to a low-pass filter for controlling the flip-flop chain.

7. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the flip-flop chain contains a reset element (C6, R5).

8. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the diode element is a triac.

9. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the output of the control circuit has a transistor (T 4) as a switch for the triac, with a capacitor in parallel with the emitter resistor is connected to ground.

ok Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the control circuit contains a light emitting diode (D 7) as a display element.

11. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the output of the control circuit contains a transistor (T 22), its collector via a capacitor (C 29) and a parallel connected to it Light-emitting diode (D 29) is connected to ground.

12. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the input of the sensor circuit is formed by a bandpass filter, which contains an adjustable resistor (K 7).

13. Circuit arrangement according to claim 12, characterized in that that the bandpass filter has a discharge circuit with a short-circuit path via diodes (D 8, D 9) is connected downstream.

14. Circuit arrangement according to claim 12 or 13, characterized in that that the base of an output transistor (T 2) is controlled via a capacitor (C 1o) is.

15. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the output of the sensor circuit via a timing element (C 5) the flip-elop chain is connected.