DE7725286U1

DE7725286U1 - TOUCHLESS CAPACITIVE SWITCH

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Publication number: DE7725286U1
Application number: DE19777725286
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-08-16
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1977-11-17
Also published as: JPS5435374U

Description

j SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen j SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

Berlin und München TJ ti 3 17 7 RRnBerlin and Munich TJ ti 3 17 7 RRn

Touch bungalows. capacitive switch

Die Neuerung bezieht sich auf einen berührungslosen, kapazitiven Schalter alt einer scheibenförmigen Nutzelektrode und einer topfförmigen Abschirmelektrocle, die »it der Auswertschaltung in Verbindung stehen.The innovation relates to a non-contact, capacitive one Switch old a disc-shaped useful electrode and a cup-shaped Shielding electrocle connected to the evaluation circuit stand.

Bei einem bekannten Schalter der obengenannten Art (DT-AS 16 73 841) ist zwischen der topfförmig ausgebildeten Abschirmelektrode und der Nutzelektrode als Dielektrikum Luft vorgesehen. Um bei einer derartigen Konstruktion die geforderten Toleranzen einhalten zu können, ist die Herstellung eines solchen Aufnehmers relativ teuer und erfordert darüber hinaus besondere Maßnahmen zum Abdichten, danit beim Vergießen der Auswertschaltung für die Elektro-With a known switch of the type mentioned above (DT-AS 16 73 841) is between the cup-shaped shielding electrode and the useful electrode is provided as a dielectric air. In order to adhere to the required tolerances with such a construction can, the production of such a transducer is relatively expensive and also requires special measures for sealing, danit when potting the evaluation circuit for the electrical

, den kein Füllmaterial die Eigenschaften der Kapazität verändert. Diese Nachteile treten besonders in Erscheinung, wenn, relativ kleine Elek-troden, beispielsweise 30 mm Durchmesser, Verwendung finden sollen.No filler material changes the capacitance properties. These disadvantages are particularly evident when using relatively small electrodes, for example 30 mm in diameter should find.

Durch die Neuerung soll damit ein Schalter der obengenannten Art geschaffen werden, der unte' Einhaltung der geforderten Tolerenaen einfach und wirtschaftlich herstellbar ist. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die Nutzelektrode und die Abschirmelektrode aufgetragene oder aufgedampfte metallische Flächen auf einer Keramikscheibe sind. Ist die Keramikscheibe aus einer NPO-Masse oder einer anderen Keramikmasse mit definierten Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante (entspr. Keramik ' 320 nach DIN 40 665» Tab.2, S.19, N - negative Temperaturbeiwert P ■ poaitiver Temperaturbeiwert, 0 ■ Null), so ergibt sich derThe revision is a switch of the type mentioned above is to be created so that unte 'compliance with the required Tolerenaen is simple and economical to manufacture. This is achieved in a simple manner in that the useful electrode and the shielding electrode are applied or vapor-deposited metallic surfaces on a ceramic disk. If the ceramic disk is made of a NPO mass or another ceramic mass with a defined temperature coefficient of the dielectric constant (corresponding to ceramic '320 according to DIN 40 665 »Tab.2, p.19, N - negative temperature coefficient P ■ positive temperature coefficient, 0 ■ zero), so the result

La 2 N₁* / 19.7.1^J₅₂₈₆ La 2 N ₁ * / 7/19.1 ^ J ₅₂₈₆

- 2 '- · 77 6 3177 BRO- 2 '- · 77 6 3177 BRO

Vorteil, daß der Schalter mit einem relativ kleinen Temperaturgang behaftet 1st. Wird die Nutzelektrode von Randteilen der Keramik Übergriffen, so ergibt sich vorteilhafterweise eine Kompensation gegen Tropfwasser oder Betauung, Verschmutzung usw., vor allem, wenn die Stirnfläche, die Betätigungefläche und die Randfläche des Topfes gleiche Flächen bilden. Wenn sie über den die Elektroden umhüllenden Kunststofftopf betauen, haben die dadurch entstehenden Kapazltätserhöhungen auf den nachgeschalteten RC-Oszillator gegensinnige Wirkungen. Die Zuführung zur NutzThe advantage is that the switch has a relatively small temperature drift. If the useful electrode of edge parts of the Ceramic overlaps, this advantageously results in a Compensation against dripping water or condensation, pollution, etc., especially if the end face, the actuation surface and the Make equal areas on the edge of the pot. If you have the If the plastic pot enveloping the electrodes condenses, the resulting increase in capacity has on the downstream RC oscillator opposite effects. The supply to the utility elektrode erfolgt durch ein metallisiertes Loch In ler Keramik masse. Wenn die Randteile des Topfes die Nutzelektrode übert greifen, ist das Randfeld bei bündigem Einbau zum Metalltopf hin gering. Eine normmäßige Einbauart für die berührungslosen kapazitiven Schalter ergibt sich, wenn die Elektroden auf der Keramikelectrode is made through a metallized hole in ler ceramic Dimensions. If the edge parts of the pot reach over the useful electrode, the edge field is towards the metal pot when installed flush small amount. A normal type of installation for the non-contact capacitive switch results when the electrodes are on the ceramic in einem Isoliertopf gehalten sind und bündig oder nichtbündig in ein Rohr mit Außengewinde eingebracht sind.are held in an insulating pot and are inserted flush or non-flush in a pipe with an external thread.

Anhand der Zeichnung wird ein AusfUhrungebeispiel gemäß der Neuerung beschrieben. 20Based on the drawing, an example according to the Innovation described. 20th

Es zeigenShow it

die Fig. 1, 2 und 3 Vorderansicht, Querschnitt und RücksichtFigs. 1, 2 and 3 front view, cross-section and rear view

auf die zu einer Einheit zusammengefaßten Elektrodenon the electrodes combined to form a unit des berührungslosen Schalters und die Fig. 4 einen Seitenschnitt durch den gemäß der Neuerungof the contactless switch and 4 shows a side section through the according to the innovation

aufgebauten Schalter bei nlchtbUndigem Einbau derbuilt-up switch with flush installation of the

Elektrode in eine Metallgewindehülse.Electrode in a metal threaded sleeve.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Kapazität für den berührungslosen Schalter besteht aus der topfförmig ausgebildetenThe capacitance shown in Figures 1 to 3 for the contactless switch consists of the cup-shaped ^schirmelektrode 1, der scheibenförmig ausgebildeten Nutzelektrode 2 und der NPO-Keramikmasse 3. Wie die Figur 2 zeigt, überragen die Ränder 4 der topfförmigen Abschirmelektrode die Nutzelektrode 2. Der Anschluß für die Nutzelektrode 2 erfolgt über ein metallisiertes Durchgangsloch 5» durch den ein Anschlußdraht, nicht näher dargestellt, hindurchgeführt werden kann und von der Vorderseite her verlötet werden kann. Um auch die Lötstelle auf der Stirnseite der Nutzelektrode 2 einbetten zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn die Ränder 4 soweit die Nutzelektrode 2^ shield electrode 1, the disk-shaped useful electrode 2 and the NPO ceramic mass 3. As FIG. 2 shows, the edges 4 of the cup-shaped shielding electrode protrude beyond the useful electrode 2. The connection for the useful electrode 2 is via a metallized through hole 5 »through which a connecting wire, not shown in detail, can be passed and from the Front can be soldered. In order to also be able to embed the soldering point on the end face of the useful electrode 2, it can be advantageous if the edges 4 as far as the useful electrode 2

7725286 17.11777725286 17.1177

" ' "- ³ - 77 θ 3 177 BRD"'" - ³ - 77 θ 3 177 FRG

überragen, daß die Lötstelle keinen zusätzlichen Undefinierten Abstand in einem umhüllenden Isoliertopf bildet. Ein von metallischer Aufdampfung freigehaltener Ring 6 im Boden 7 der aufgedampften Abschirmelektrode 1 sichert die Isolation zwischen Abschirmelektrode und Nutzelektrode. Die Nutzelektrode 2 und Ab-protrude that the soldering point no additional undefined Forms distance in an enveloping insulating pot. A ring 6, kept free from metallic vapor deposition, in the base 7 of the vapor-deposited shielding electrode 1 ensures the insulation between the shielding electrode and the useful electrode. The useful electrode 2 and output schirmelektrode 7 sind vorteilhafterweise ruf die Keramikmasse aufmetallisiert. Die Gesamtkapazität ist- wie die Figur 4 zeigt -in einen Isoliertopf 8 eingebracht, und zwar mit der Nutzelektrode 2 zum Boden 9 des Topfes Θ; in das Innere 10 des Topfes 8 sindShield electrode 7 are advantageously called the ceramic mass metallized. As FIG. 4 shows, the total capacity is introduced into an insulating pot 8, with the useful electrode 2 facing the bottom 9 of the pot Θ; in the interior 10 of the pot 8 are die nicht näher dargestellten Bauelemente für die Auswertschaltunj untergebracht, so daß der gesamte Isoliertopf 8 von der Rückseite her mit z.B. Quarzsand oder dgl., ausgefüllt werden kann. Der Isoliertopf 8 seinerseits ist fest in einem Rohr 11 mit Außengewinde 12 eingepreßt, so daß das Rohr 11 in eine Bohrungthe components not shown in detail for the Auswertschaltunj housed so that the entire insulating pot 8 can be filled from the rear with, for example, quartz sand or the like. The insulating pot 8, in turn, is firmly pressed into a pipe 11 with an external thread 12, so that the pipe 11 is in a bore der Montageplatte 14 eingebracht werden kann. Die cn dem berührungslosen, kapazitiven Schalter vorbeiführbare Schaltmasse trägt das Bezugsze.'.chen 15» dessen relative Dielektrizitätskonstante >1 sein muß. Die mit 16 angedeuteten Linien stellen das Betätigungsfeld dar. Gestrichelt angedeutet ist weiterhinthe mounting plate 14 can be introduced. The switching ground that can be passed by the non-contact, capacitive switch is denoted by the reference numeral 15, its relative dielectric constant > 1 must be. The lines indicated by 16 represent the field of activity. The dashed lines continue to be indicated das Qegenkopplungsfeld 17. Mit der Schaltmast j 15 wird dasthe counter coupling field 17. With the switch mast j 15 the Betätigungsfeld derart verstärkt, daß der an der Elektronik angeschlossene Oszillator zu schwingen anfängt und ein Schaltkommando abgibt.The field of activity is amplified in such a way that the oscillator connected to the electronics begins to oscillate and issues a switching command.

Bei Betauung des Schalters wird sowohl die Topffläche 9 desIf there is condensation on the switch, both the pot surface 9 of the

Topfes 8 als auch die Randfläche 18 dieses Topfes benetzt, so daß die Verstärkung beider Fe-lder sich einander kompensieren.Pot 8 and the edge surface 18 of this pot are wetted, so that the reinforcement of the two fields compensate each other.

4 Figuren4 figures

5 ensprüche5 equations

7725288 17.11777725288 17.1177

Claims

• a · •• 'J 4 - 7763177 BRD protection claims

1. Berührungsloser kapazitiver Schalter alt einer scheibenförmigen Nutzelektrode und einer topfförmigen Abschirmelektrode, die mit der Auswertschaltung In Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet , daß die Nutzelektrode (2) und1. Contactless capacitive switch with a disc-shaped useful electrode and a pot-shaped shielding electrode, which are in connection with the evaluation circuit, thereby characterized in that the useful electrode (2) and die Abschirmelektrode (1) aufgetragene oder aufgedampfte metallische Flächen auf einer Keramikscheibe (3) sind.the shielding electrode (1) are applied or vapor-deposited metallic surfaces on a ceramic disc (3).

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe (3) aus einer NPO-Maβse oder einer anderen Keramikmasse mit definierten Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante gebildet 1st.2. Switch according to claim 1, characterized in that the ceramic disc (3) is formed from a NPO-Maβse or another ceramic mass with a defined temperature coefficient of the dielectric constant.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzelektiode (2) von Randteilen der Keramikscheibe (3) übergriffen ist.3. Switch according to claim 1 or 2, characterized in that the useful electrode (2) is overlapped by edge parts of the ceramic disc (3).

4. Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung zur Nutzelektrode (2) durch ein metallisiertes Loch (5) in der Keramikscheibe (3) erfolgt.4. Switch according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the supply to the useful electrode (2) takes place through a metallized hole (5) in the ceramic disc (3).

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1,2) auf der Keramikscheibe (3) in einem Isoliertopf (8) gehalten sind und nichtbündig oder bündig in ein Rohr (11) mit Außengewinde (12) eingebracht sind.5. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes (1,2) on the ceramic disc (3) are held in an insulating pot (8) and are inserted non-flush or flush in a tube (11) with an external thread (12).

7725286 17.11777725286 17.1177