DE3837155A1 - Electrical position-alteration switch - Google Patents

Electrical position-alteration switch

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Abstract

An electrical position-alteration switch has a first, second and third group (1, 2, 3) of electrically interconnected contacts, the contacts of the second and third groups (2, 3) being arranged between contacts of the first group (1) and all contacts lying on a circle or polygon and being capable of being bridged by a moving contact element (4). The first group of contacts (1) is connected to a single input of a bistable storage circuit (BSS) and the second and third groups of contacts (2, 3) are each connected to a different potential (U+, earth). Depending on whether the moving contact element (4) is connecting a contact of the first group (1) to a contact of the second group (2), or a contact of the third group (3), the bistable storage circuit (BSS) emits a different signal at its output (Q), the adopted switching state being locked independently of contact bounce (Fig. 2). <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Lageänderungsschalter nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a electrical position change switch according to the generic term of claim 1.

Ein derartiger Lageänderungsschalter ist aus der DE-PS 27 09 397 bekannt. Dieser Lageänderungsschalter spricht auf Drehung um wenigstens eine Achse an und er umfaßt als Kontaktgeber eine Kugel sowie mehrere in einem hohlzylindrischen Gehäuse in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Kontaktbahnen, deren jeweils benachbart liegende durch die Kugel elektrisch überbrückbar sind. In Umfangsrichtung ist jede zweite Kontaktbahn mit dem Gehäuse verbunden und die dazwischen liegenden hiervon isolierten Kontaktbahnen sind abwechselnd an eine erste und eine zweite Ausgangsklemme angeschlossen. Die beiden Ausgangsklemmen sind mit dem Setzeingang und dem Rückstelleingang eines Auffang-Flip-Flops verbunden. Sowohl das Flip-Flop als auch das Gehäuse liegen auf Bezugspotential, und am Ausgang des Flip-Flops kann das Lageänderungssignal prellfrei entnommen werden.Such a position change switch is from DE-PS 27 09 397 known. This position change switch speaks Rotation about at least one axis and it includes as Contactor one ball and several in one hollow cylindrical housing distributed in the circumferential direction arranged contact tracks, each of which is adjacent are electrically bridged by the ball. In The circumferential direction is every second contact path with the housing connected and the intermediate ones isolated therefrom Contact tracks are alternately connected to a first and a second Output terminal connected. The two output terminals are one with the set input and the reset input Catch flip-flops connected. Both the flip-flop and the housing is at reference potential, and at the output of the The position change signal can be taken from flip-flops without bounce will.

Ein derartiger Lageänderungsschalter muß einer Funktionsüberprüfung unterzogen werden, die eine Prüfung des Auffang-Flip-Flops umfaßt. Da beide Eingänge dieses Flip-Flops jeweils über die Kugel mit Masse verbunden sein können, müssen beide Eingänge aufgetrennt werden, damit die Prüfsignale nicht nach Masse abgeleitet werden. Darüber hinaus muß im Weg der dazwischen liegenden Kontaktbahnen jeweils ein Strombegrenzungswiderstand angeordnet sein, um den Strom zu begrenzen, wenn die Kugel eine elektrische Verbindung nach Masse herstellt.Such a position change switch must be one Functional check, which is an examination of the Catch flip-flops included. Since both inputs this  Flip-flops are each connected to ground via the ball , both inputs must be separated so that the Test signals are not derived by mass. About that must also be in the way of the contact tracks in between each have a current limiting resistor arranged to limit the current when the ball is an electrical Connects to ground.

Da ein solcher Lageänderungsschalter einen Massenartikel darstellt, besteht neben dem Erfordernis einer einfachen Prüfungsmöglichkeit noch die Forderung nach einer möglichst geringen Anzahl von Bauelementen.Because such a position change switch is a mass article represents, in addition to the requirement of a simple Possibility of checking the demand for a possible small number of components.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lageänderungsschalter anzugeben, der in einfacher Weise einer Prüfung unterzogen werden kann und eine äußerst geringe Anzahl von Bauelementen aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lageänderungsschalters sind den Unteransprüchen entnehmbar.It is therefore the object of the present invention, one Position change switch specify the simple way can be subjected to a test and an extreme has a small number of components. The solution to this Task succeeds according to the characteristic features of the Claim 1. Further advantageous embodiments of the Position change switch according to the invention are the Removable subclaims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird als bistabile Speicher­ schaltung ein modifiziertes Flip-Flop verwendet, das gegen­ über einem klassischen Flip-Flop asymmetrisch dimensioniert ist, um einen hohen Pegelhub für die Folgeschaltung zu erhalten. Statt mit Transistoren kann diese bistabile Speicherschaltung auch mit rückgekoppelten Invertern oder mit einem rückgekoppelten Komparator aufgebaut werden.According to the present invention is called bistable memory circuit uses a modified flip-flop that against dimensioned asymmetrically over a classic flip-flop is to a high level swing for the sequential circuit too  receive. Instead of using transistors, this can be bistable Memory circuit also with feedback inverters or be built with a feedback comparator.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung seien im folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Based on the figures in the accompanying drawing following embodiments of the invention closer explained. Show it:

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung des bekannten Lageänderungsschalters; Figure 1 shows the basic arrangement of the known position change switch.

Fig. 2 die prinzipielle Anordnung des erfindungsgemäßen Lageänderungsschalters; und FIG. 2 shows the basic arrangement of the position change switch according to the invention; and

Fig. 3-5 Ausführungsbeispiele der verwendeten bistabilen Speicherschaltung. Fig. 3-5 embodiments of the bistable memory circuit used.

Gemäß Fig. 1 ist in Umfangsrichtung der Kontaktbahnen jede zweite Kontaktbahn 3 g mit dem Gehäuse des Lageänderungs­ schalters verbunden und an Masse gelegt. Die dazwischen liegenden und hiervon isolierten Kontaktbahnen 3 s und 3 r sind mit dem Setzeingang S und dem Rückstelleingang R eines Auffang-Flip-Flops FF verbunden. Darüber hinaus liegen die Kontaktbahnen 3 s und 3 r über Strombegrenzungswiderstände R 1 und R 2 an der positiven Betriebsspannung U +. Der bewegliche Schaltkontakt 4 ist durch eine Kugel vorgegeben, die zwei benachbarte Kontaktbahnen elektrisch miteinander verbinden kann. Je nachdem, ob die Kugel eine Kontaktbahn der Gruppe 3 g mit einer Kontaktbahn der Gruppe 3 s bzw. 3 r verbindet, nimmt das Flip-Flop den einen oder anderen Schaltzustand ein, der an dem Ausgang Q des Flip-Flops FF ausgegeben wird. Wenn bei einer Lageänderung infolge Kontaktprellens die Kugel nacheinander mehrmals die gleichen Kontaktdrähte miteinander verbindet, so ergibt sich nur ein Ausgangssignal am Ausgang Q des Auffang-Flip-Flops, da dieses seinen Schaltzustand bekanntlich nur dann ändert, wenn die Eingangssignale abwechselnd an den beiden Eingängen R und S auftreten.Referring to FIG. 1, each second contact path 3 in the circumferential direction of the contact tracks g switch connected and grounded to the housing of the position change. The contact tracks 3 s and 3 r lying in between and isolated therefrom are connected to the set input S and the reset input R of a collecting flip-flop FF . In addition, the contact tracks 3 s and 3 r are connected to the positive operating voltage U + via current limiting resistors R 1 and R 2 . The movable switch contact 4 is predetermined by a ball, which can electrically connect two adjacent contact tracks. Depending on whether the ball connects a contact path of group 3 g with a contact path of group 3 s or 3 r , the flip-flop assumes one or the other switching state, which is output at the output Q of the flip-flop FF . If the ball connects the same contact wires several times in succession during a change in position as a result of contact bouncing, there is only one output signal at the output Q of the collecting flip-flop, since it is known that this only changes its switching state when the input signals alternate at the two inputs R and S occur.

Um die zwei Eingänge R und S des Flip-Flops FF und die beiden Strombegrenzungswiderstände R 1 und R 2 zu vermeiden, sieht die erfindungsgemäße Schaltung gemäß Fig. 2 nunmehr folgende Anordnung vor:In order to avoid the two inputs R and S of the flip-flop FF and the two current limiting resistors R 1 and R 2 , the circuit according to the invention according to FIG. 2 now provides the following arrangement:

Die mit dem Gehäuse verbundenen Kontakte 1 (3 g) sind nunmehr nicht an Masse gelegt, sondern mit dem einzigen Eingang S einer bistabilen Speicherschaltung BSS verbunden. Eine Gruppe von dazwischen liegenden Kontakten 2 (3 s) ist über einen Widerstand R mit der positiven Betriebsspannung U + verbunden; die verbleibende Gruppe von Kontakten 3 (3 r) liegt an Masse. Die bistabile Speicherschaltung BSS verriegelt den jeweiligen Schaltzustand je nachdem, ob der Kontakt 4 an einem Kontakt der Gruppe 2 und somit an der positiven Betriebsspannung U + oder an einem Kontakt der Gruppe 3 und somit an Masse zur Anlage gelangt. Kontaktprellungen verändern hierbei das Signal am Ausgang Q der bistabilen Speicherschaltung BSS nicht.The contacts 1 ( 3 g ) connected to the housing are now not connected to ground, but are connected to the single input S of a bistable memory circuit BSS . A group of intermediate contacts 2 ( 3 s ) is connected via a resistor R to the positive operating voltage U + ; the remaining group of contacts 3 ( 3 r ) is grounded. The bistable memory circuit BSS locks the respective switching state depending on whether the contact 4 comes into contact with a group 2 contact and thus with the positive operating voltage U + or with a group 3 contact and thus with ground. Contact bruises do not change the signal at output Q of the bistable memory circuit BSS .

Gemäß Fig. 3 besteht die bistabile Speicherschaltung BSS aus einem asymmetrisch dimensionierten Flip-Flop, bei dem der erste Transistor T 1 über einen Widerstand von dem Eingang S angesteuert wird. Der Kollektor des ersten Transistors T 1 ist über einen Widerstand auf die Basis des zweiten Transistors T 2 rückgekoppelt. In gleicher Weise ist der Kollektor des zweiten Transistors T 2 auf die Basis des ersten Transistors T 1 rückgekoppelt. Die Ansteuerung der Basis des zweiten Transistors T 2 vom Eingang S entfällt und dem Kollektor des ersten Transistors T 1 ist der Ausgang Q zugeordnet.According to FIG. 3, the bistable memory circuit BSS consists of an asymmetrically dimensioned flip-flop, in which the first transistor T 1 is driven by the input S via a resistor. The collector of the first transistor T 1 is fed back via a resistor to the base of the second transistor T 2 . In the same way, the collector of the second transistor T 2 is fed back to the base of the first transistor T 1 . The control of the base of the second transistor T 2 from the input S is omitted and the collector of the first transistor T 1 is assigned the output Q.

Wenn somit der Eingang S an Masse gelegt wird, so ist der erste Transistor T 1 gesperrt und der zweite Transistor T 2 stromführend. Hierdurch liegt der Ausgang Q auf hohem Potential und dieses Potential wird der Basis des Transistors T 2 zugeführt, so daß die Schaltung in dem eingenommenen Zustand verriegelt wird.If the input S is thus connected to ground, the first transistor T 1 is blocked and the second transistor T 2 is live. As a result, the output Q is at a high potential and this potential is supplied to the base of the transistor T 2 , so that the circuit is locked in the assumed state.

Wird der Eingang S an die positive Betriebsspannung U + gelegt, so wird der Transistor T 1 stromführend und der Transistor T 2 gesperrt, so daß sich am Ausgang Q ein niedriges Potential ergibt. Auch dieses Potential wird auf die Basis des zweiten Transistors T 2 rückgekoppelt, so daß der eingenommene Zustand der Schaltung verriegelt wird.If the input S is connected to the positive operating voltage U + , the transistor T 1 is live and the transistor T 2 is blocked, so that there is a low potential at the output Q. This potential is also fed back to the base of the second transistor T 2 , so that the assumed state of the circuit is locked.

Fig. 4 zeigt eine ganz ähnliche Schaltung wie Fig. 3, wobei die beiden Transistoren durch Inverter T 1 und T 2 ersetzt worden sind. Der Ausgang Q des zweiten Inverters ist auf den Eingang S des ersten Inverters rückgekoppelt. Die Funktion dieser Schaltung ist die gleiche wie diejenige der in Fig. 3 gezeigten Schaltung. Fig. 4 shows a circuit very similar to Fig. 3, wherein the two transistors have been replaced by inverters T 1 and T 2 . The output Q of the second inverter is fed back to the input S of the first inverter. The function of this circuit is the same as that of the circuit shown in FIG. 3.

In Fig. 5 ist ein einziger Komparator K angeordnet, dessen negativer Eingang an eine Referenzspannung angeschlossen ist und dessen positiver Eingang an den Eingang S angeschlossen ist. Zusätzlich ist der Ausgang Q des Komparators K auf den Eingang S rückgekoppelt. Auch diese Schaltung arbeitet in gleicher Weise wie die zuvor beschriebenen Schaltungen gemäß Fig. 3 und Fig. 4.A single comparator K is arranged in FIG. 5, the negative input of which is connected to a reference voltage and the positive input of which is connected to the input S. In addition, the output Q of the comparator K is fed back to the input S. This circuit operates in the same manner as the above-described circuits shown in Fig. 3 and Fig. 4.

Variationen der dargestellten Schaltungen liegen dem Fachmann auf der Hand; beispielsweise kann mit einer negativen Batteriespannung gearbeitet werden, und es können pnp-Transistoren zur Anwendung gelangen bzw. bei einer positiven Batteriespannung und der Verwendung von pnp-Transistoren müssen die Emitter unmittelbar an die positive Batteriespannung angeschlossen und die Kollektoren über Widerstände an Bezugspotential gelegt werden. Derartige und weitere Abwandlungen der dargestellten Schaltungen sind dem Fachmann an die Hand gegeben.Variations in the circuits shown lie there Specialist on hand; for example, with a negative battery voltage can be worked and it can pnp transistors are used or with a positive battery voltage and the use of PNP transistors must be connected directly to the emitter positive battery voltage connected and the collectors be placed across resistors at reference potential. Such and are further modifications of the circuits shown given to the specialist.

Claims (6)

1. Elektrischer Lageänderungsschalter mit einer ersten, zweiten und dritten Gruppe von elektrisch zusammengeschalteten Kontakten, wobei die Kontake der zweiten und dritten Gruppe zwischen Kontakten der ersten Gruppe angeordnet sind und alle Kontakte auf einem Kreis oder Vieleck angeordnet und durch ein bewegliches Kontaktelement überbrückbar sind und mit einer bistabilen Speicherschaltung, der je nach Kontaktgabe zwischen Kontakten der ersten und zweiten Gruppe bzw. zwischen Kontakten der ersten und dritten Gruppe ein sie betätigendes Schaltpotential zugeführt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe von Kontakten (1) mit einem einzigen Eingang der bistabilen Speicherschaltung (BSS) verbunden ist und die zweite und dritte Gruppe von Kontakten (2, 3) jeweils an unterschiedliches Potential (U +, Masse) angeschlossen sind.1. Electrical position change switch with a first, second and third group of electrically interconnected contacts, wherein the contacts of the second and third group are arranged between contacts of the first group and all contacts are arranged on a circle or polygon and can be bridged by a movable contact element and with a bistable memory circuit which, depending on the contact between contacts of the first and second group or between contacts of the first and third group, a switching potential actuating them is supplied, characterized in that the first group of contacts ( 1 ) with a single input of the bistable Memory circuit ( BSS ) is connected and the second and third group of contacts ( 2 , 3 ) are each connected to different potential ( U + , ground). 2. Elektrischer Lageänderungsschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Strombegrenzungswiderstand (R) zwischen dem Eingang der bistabilen Speicherschaltung (BSS) und einem der beiden Potentiale.2. Electrical position change switch according to claim 1, characterized by a current limiting resistor ( R ) between the input of the bistable memory circuit ( BSS ) and one of the two potentials. 3. Elektrischer Lageänderungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Speicherschaltung (BSS) aus einem asymmetrischen Flip-Flop mit einem Eingang besteht. 3. Electrical position change switch according to claim 1, characterized in that the bistable memory circuit ( BSS ) consists of an asymmetrical flip-flop with one input. 4. Lageänderungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das asymmetrische Flip-Flop zwei hintereinander geschaltete Transistoren (T 1, T 2) aufweist, wobei die Basis des ersten Transistors (T 1) an den Eingang (S) angeschlossen ist und der Ausgang (Q) über einen Widerstand auf die Basis des zweiten Transistors (T 2) rückgekoppelt ist.4. position change switch according to claim 3, characterized in that the asymmetrical flip-flop has two transistors connected in series ( T 1 , T 2 ), the base of the first transistor ( T 1 ) being connected to the input ( S ) and the output ( Q ) is fed back via a resistor to the base of the second transistor ( T 2 ). 5. Lageänderungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das asymmetrische Flip-Flop zwei hintereinander geschaltete Inverter (I 1, I 2) aufweist, wobei der Ausgang (Q) des zweiten Inverters (I 2) auf den Eingang (S) des ersten Inverters (I 1) rückgekoppelt ist.5. position change switch according to claim 3, characterized in that the asymmetrical flip-flop has two inverters connected in series ( I 1 , I 2 ), the output ( Q ) of the second inverter ( I 2 ) to the input ( S ) of the first Inverters ( I 1 ) is fed back. 6. Lageänderungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das asymmetrische Flip-Flop einen Komparator (K) aufweist, dessen einer Eingang (-) an Bezugsspannung liegt und dessen anderer Eingang (+) an den Eingang (S) und den Ausgang (Q) angeschlossen ist.6. position change switch according to claim 3, characterized in that the asymmetrical flip-flop has a comparator ( K ), one input (-) of which is at the reference voltage and the other input (+) of which is the input ( S ) and the output ( Q ) connected.
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