DE3511666A1

DE3511666A1 - Elektronischer schalter mit galvanischer potentialtrennung und seine verwendung

Info

Publication number: DE3511666A1
Application number: DE19853511666
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 8000 München Wetzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-02

Description

Elektronischer Schalter mit galvanischer Potentialtrennung
und seine Verwendung.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Steuerelement auf Optokoppler-Basis ist dem Siemens-Datenbuch "Optokoppler, 1984/85, insbesondere Seiten 9 bis 19, zu entnehmen.
elektrische oder elektronische Einrichtungen werden in der Regel über Signale, Schalter oder Tasten beeinflußt. Häufig muß man dabei - aus technischen Gründen oder zur Erfüllung von Sicherheitsvorschriften - die Potentiale der Einrichtung und ihre Steuerelemente voneinander trennen.
Hierzu stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung: Lichtschranken, Funkanlagen, Optokoppler, Ubertrager etc.
Alle diese Varianten benötigen steuerseitig eine Hilfsspannungsquelle, die beispielsweise in Form einer Batterie eingeführt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art anzugeben, der ohne Hilfsspannung im Steuerkreis auskommt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schaltertyp mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der vorgeschlagene Schalter ist aus einem an sich bekannten induktiven Näherungsschalter abgeleitet. Ein induktiver Näherungsschalter enthält einen mit einer Induktivität versehenen Sçhwingkreis und schaltet um, wenn die Schwingkreisinduktivität über ein bestimmtes Maß hinaus bedämpft wird. Diese Dämpfung erfolgt dabei durch Annährung einer Metallplatte an die Schwingkreisinduktivität.
Dementsprechend dient der Näherungsschalter in erster Linie auch dazu, eine Aussage über den Abstand zwischen der Induktivität und der Platte zu treffen. Auf den Ge-Les 1 Lk/26.3.1985 danken, den Näherungsschalter auch als Steuerelement mit Potentialtrennung und spannungsquellenfreiem Steuerkreis zu nutzen und entsprechend anzupassen, ist man dagegen bisher noch nicht gekommen.
Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Schalters zeigen sich beispielsweise bei Verwendung in einem Komfort-Bodenstaubsauger mit Griffschalter. Bringt man nämlich den Kurzschluß schalter im Saugrohrgriff, die Dämpfungsinduktivität im Saugschlauch und den Ausgangskreis im Gerätgehäuse unter, dann brauchen die im Saugschlauch geführten Leitungen nicht mehr über einen zusätzlichen Stecker an das Hauptgerät angeschlossen zu werden. Hinzu kommt, daß die Verbindung zwischen der Dämpfungsspule und dem Kurzschlußschalter durch Schwachstromleitungen anstelle von Hochvoltleitungen erfolgen kann. Diese Leitungen sind erheblich billiger, dünner und flexibler, so daß das Gerät insgesamt kostengünstiger wird und einen beweglicheren Schlauch erhält.
Die Erfindung soll nun in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schalter, dessen Elektronik aus Gründen der Ubersichtlichkeit lediglich in einem Blockschaltbild dargestellt ist, und Fig. 2 eine vereinfachte, teilweise weggebrochene Seitenansicht eines Bodenstaubsaugers, bei dem ein erfindungsgemäßer Schalter eingesetzt ist.
Der Schalter der Fig. 1 enthält eingangsseitig eine Luftspule 1, deren Enden über Leitungen 2, 3 mit einem Kurzschluß schalter 4 verbunden sind. Auf der Schalter-Ausgangsseite befinden sich eine Induktivität in Form einer auf einen Ferritkern 5 gewickelten Spule 6 und eine nachgeschaltete, als ein integrierter Schaltkreis 7 ausgeführte Elektronik. Die integrierte Schaltung umfaßt im wesent- lichen einen Oszillator 8, einen Gleichrichter 9, einen Schwellwertschalter 10, einen Treiber 11 und zwei Ausgangstransistoren 12, 13. Der Oszillator ist mit der Spule 6 verbunden und liefert eine Wechselspannung, die im Gleichrichter demoduliert und im Schwellwertschalter ausgewertet wird. Ist der Kurzschlußschalter leitend und dementsprechend die Schwingkreisinduktivität bedämpft, so sinkt die Gleichspannung am Schwellwertschalter unter einen kritischen Wert. Das hat zur Folge, daß die Transistoren 12 und 13 vom sperrenden in den leitenden bzw.
vom leitenden in den sperrenden Zustand übergehen und die Spannungen an den Jeweils zugeordneten Ausgängen Q und Q ihre logischen Zustände von ~H" in ~L" bzw. von ~L" in "H" ändern. Öffnet man den Kurzschlußschalter, so werden die ursprünglichen Logikzustände an den Ausgängen Q und Q wieder hergestellt.
Die integrierte Schaltung wird unter der Typenbezeichnung TCA 305 von der Firma Siemens vertrieben und beispielsweise in dem Siemens-Datenbuch "Integrierte Schaltungen für industrielle Anwendungen" 1984/85, insbesondere Seiten 523 bis 528, beschrieben. Für weitere Einzelheiten, insbesondere auch die externe Anpassungsbeschaltung, wird auf die zitierte Literaturstelle verwiesen.
Figur 2 zeigt in einem teilweise weggebrochenen Seitenschnitt einen Bodenstaubsauger. Dieses Gerät enthält eine Saugdüse 14, ein Saugrohr 15 mit einem Griff 16, einen Saugschlauch 17, ein Gerätgehäuse 18, in das der Saugschlauch auswechselbar eingesetzt ist, sowie einen Netzstecker 19. Der Kurzschlußschalter 7 und die Luftspule 1 sind im Griff 16 bzw. im Saugschlauch 17 untergebracht.
Oberhalb der Luftspule, und zwar mit einem Abstand von wenigen Millimetern, liegt die Schwingkreisinduktivität, die zusammen mit der integrierten Schaltung und einer - als Block 20 angedeuteten - Motorelektronik im Gehäuse 18 montiert ist.
4 Patentansprüche, 2 Figuren

Claims

PatentansprUche 1. Elektronischer Schalter, enthaltend a) einen Eingangskreis, der durch ein Schaltelement geschlossen werden kann; b) einen Ausgangskreis, der vom Eingangskreis - bei elektromagnetischer Kopplung - galvanisch getrennt ist und zwei spannungsführende Ausgänge hat; und c) eine Versorgungsspannungsquelle; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß R d) der Ausgangskreis einen Schwingkreis mit einer Induktivität (Schwingkreisinduktivität) enthält und zwischen seinen Ausgängen (Q, Q) eine Spannungsdifferenz herstellt, deren Vorzeichen von der Dämpfung der Schwingkreisinduktivität (5, 6) abhängt; e) der Eingangskreis eine weitere Induktivität (Dämpfungsinduktivität) enthält, die in einem vorgegebenen Abstand zur Schwingkreisinduktivität (5, 6) angeordnet ist und durch das Schaltelement (Kurzschlußschalter4) kurzgeschlossen werden kann; und f) die Versorgungsspannungsquelle sich im Ausgangskreis befindet.
2. Schalter nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennz e i c h n e t, daß die Dämpfungsinduktivität eine Luftspule (1) ist.
3. Verwendung eines Schalters gemäß Anspruch 1 oder 2 in einem Bodenstaubsauger mit einer Saugrohr, einem mit dem Saugrohr verbundenen Saugschlaucp und einem Gehäuse, in das der Saugschlauch lösbar eingesetzt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kurzschlußschalter (4) im Saugrohr (15), die Dämpfungsinduktivität (1) im Saugschlauch (17) und der Ausgangskreis (5, 6, 7) im Gehäuse (18) untergebracht sind.
4. Verwendung eines Schalters na#ch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungen (2, 3) zwischen der Luftspule (1) und dem KurzschLuß#di#ter (4) als Schwachstromleitungen ausgebildet sind.