DE1466304C - Einrichtung zum Erzeugen einer Melde- oder Steuerspannung - Google Patents

Description

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Es besteht oft das Erfordernis, unter Vermeidung mit dem Steuerkreis verbundenen scheibenförmigen

eines üblichen Drucktasters eine kontaktlose Signal- Elektrode besteht, welche mit geringem Zwischenraum

gäbe zu bewirken. Insbesondere in Fällen, in denen die von einer metallischen, geerdeten Umhüllung teilweise

zu schaltende Signalleistung sehr gering ist, z. B. bei umgeben ist. Man erhält in weiterer Ausgestaltung der

eigensicheren Steuerkreisen für elektrische Apparate 5 Erfindung bei einer gegebenen Kapazitätsänderung des

unter Tage oder an staubigen Schaltorten, muß be- Gebers dann eine besonders große Phasenverschiebung

fürchtet werden, daß eine sichere Kontaktgabe durch und damit eine besonders große Signalausbeute, wenn

den Drucktaster nicht gewährleistet ist. der Steuerkreis des Schalttransistors zwei gleiche

Zur kontaktlosen Signalgabe ist es bekannt, eine aus Widerstände enthält, an deren Verbindungspunkt der Kapazitäten aufgebaute, abgeglichene und mit Hoch- io kapazitive Geber angeschlossen ist. Zur Signalausfrequenz gespeiste Brücke durch die Erdkapazität des Wertung der erfindungsgemäßen Gebereinrichtung Menschen zu verstimmen und so in einem Brücken- kann es sich als zweckmäßig erweisen, den Kollektor diagonalzweig ein Ausgangssignal zu erhalten. Weiter- des Schalttransistors über ein Ventil mit einem Ladehin ist ein kontaktloser Signalgeber bekannt, welcher kondensator zu verbinden, dessen Spannung einem einen Schwingkreisoszillator enthält, dessen Dämpfung 15 Grenzwertmelder zugeführt ist. Auf diese Weise kann beim Betätigen eines Tastkondensators so stark ver- der an sich geringe Signalpegel des Gebers durch mindert bzw. erhöht wird, daß die Oszillatorschwin- Kondensatoraufladung erhöht werden und zur Angung ein- bzw. aussetzt. Diesen bekannten Einrich- steuerung von Leistungsstufen verwendet werden, wotungen haftet der Nachteil an, daß sich wegen der bei es sich dann als vorteilhaft erweisen kann, den kleinen in Frage kommenden Kapazitätswerte eine ao Grenzwertmelder als Kippverstärker auszubilden, in Abstimmung bzw. Justierung äußerst schwierig ge- dessen Eingangskreis eine Zenerdiode angeordnet ist. staltet. Bei der letztgenannten Einrichtung bedeutet der Damit kann auf relativ einfache Weise zwischen be-Oszillatorschwingkreis zudem noch einen nicht uner- tätigtem und unbetätigtem Zustand des Gebers unterheblichen Aufwand. schieden werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, gegenüber diesen be- as Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen kannten Einrichtungen einen einfacheren und sicherer soll im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert arbeitenden kapazitiven Signalgeber zu schaffen. Sie werden. .
betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen einer Melde- In F i g. 1 ist ein Schalttransistor 1 dargestellt, dessen oder Steuerspannung in Abhängigkeit von der Ände- Emitter auf Erdpotential liegt. Sein Kollektor ist über rung der Kapazität eines kapazitätsabhängigen Meß- 3° den Widerstand 2, an seine Basis über zwei Widerfühlers. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen stände 4 und 5 die Ausgangsspannung eines einseitig wechselspannungsgespeisten Schalttransistor, dessen geerdeten Hochfrequenzgenerators 3 angeschlossen. Steuerstrom durch einen kapazitiven Geber in seiner ' Am Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ist Phasenlage bezüglich der Speisespannung veränderbar die Betätigungselektrode eines mit 6 bezeichneten ist. Da ein Stromfluß durch den Schalttransistor in 35 Tastkondensators angeschlossen. Diese kann z. B. aus einer Halbwelle der Speisespannung nur während der einem scheibenförmigen metallischen Material beZeiten möglich ist, in denen Steuerstrom und Speise- stehen und von einer ringförmigen metallischen Umspannung eine bestimmte Richtung aufweisen, ergibt hüllung teilweise umgeben sein, wobei diese ebenfalls sich durch die Phasenverschiebung des Steuerstromes, geerdet ist. An den Kollektor des Transistors 1 ist über daß die Speisespannung nicht während der vollen 4° eine Diode 7 ein Kondensator 8 angeschlossen, dessen Dauer einer Halbperiode vom Schalttransistor durch- Ladespannung auf einen aus der Zenerdiode 9 und den geschaltet wird, sondern je nach Größe der wirksamen Kippverstärker 10 bestehenden Grenzwertmelder 11 Geberkapazität während einer kleineren Dauer. Für wirkt.

den Rest dieser Speisespannungshalbwelle entstehen Die Berührung der Betätigungselektrode durch die daher am Kollektor des Schalttransistors Signalspan- 45 Fingerkuppe einer menschlichen Hand hat zur Folge, nungen, welche als Kriterium dafür ausgewertet werden daß zwischen dem Verbindungspunkt der Widerkönnen, daß eine in einer Kapazitätsänderung resul- stände 4 und 5 und Erde eine Kapazität wirksam wird tierende Signalgabe erfolgt ist. Wesentlich ist für die und der Basisstrom des Schalttransistors 1 eine entErfindung, daß eine merkliche Phasenverschiebung sprechende Phasenverschiebung gegenüber der Span- und damit eine auswertbare Signaländerung schon bei 50 nung des Hochfrequenzgenerators 3 erfährt. Die Größe geringen Änderungen der Kapazität des Gebers erzielt dieser Phasenverschiebung ist abhängig von dem werden kann und damit keine besonderen Abstim- Scheinwiderstand des betätigten Tastkondensators 6. mungs- und Justierungsmaßnahmen erforderlich wer- Als Anhaltspunkt für die Größe desselben sei erwähnt, den. ' ■ · : .. daß die Kapazität der Fingerkuppe auf einer Fläche

Unter Vermeidung einer besonderen Steuerstrom- 55 von etwa ¹I^ cm* einige nF beträgt, welches beispielsquelle wird eine besonders einfache Anordnung in weise bei einer Frequenz von einigen 10 kHz einen weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, Scheinwiderstand von einigen Kiloohm ergibt. Geht daß der Steuerstrom ebenfalls der Speisespannungs- man zur Bereitstellung eines genügend großen Steuerquelle entnommen ist und die Steuerstrecke des stromes für den durchgeschalteten Zustand von einer Transistors einen kapazitiven Nebenschluß in Form 60 bestimmten Summe der Widerstandswerte der beiden des Gebers erhält. Durch Betätigen des Gebers Widerstände 4 und 5 aus, so erhält man bei gegebenem kann dann auf relativ einfache Weise eine Phasen- Scheinwiderstand dann eine besonders große Phasenverschiebung des Steuerstromes und damit eine ent- verschiebung, wenn diese Widerstände gleiche Werte sprechende Sperrung des Schalttransistors bewirkt aufweisen,
werden. 65 Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen An-

Eine besonders einfache Ausführungsform des Ordnung soll unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert

kapazitiven Gebers besieht gemäß einer Weiterbildung werden. Dort ist mit U die Spannung des Hochfre-

der Erfindung in einem Tastkondensator, der aus einer quenzgenerators 3 und mit i,₀ der Basisstrom bezeich-

net, welcher bei nichtbetätigtem Tastkondensator 6 fließt. Die Widerstände 4 und 5 sollen so bemessen sein, daß für diesen Betriebszustand während der ganzen positiven Halbwelle der Hochfrequenzspannung der Transistor 1 möglichst gut durchlässig ist. Die Kollektorspannung des Transistors 1 befindet sich daher annähernd auf Nullpotential, weshalb der Kondensator 8 nicht aufgeladen wird. Findet eine Betätigung des Tastkondensators 6 statt, so tritt infolge seiner nun wirksam werdenden Kapazität eine Phasenverschiebung des Basisstromes ein, was in F i g. 2 durch den mit Zf₁ bezeichneten Kurvenzug angedeutet ist. Der Transistor 1 ist nun nicht mehr während der gesamten

Dauer ,- der positiven Speisespannungshalbwelle leitend, sondern nur für die Zeit

IO

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2 — Z₁. So lange der

Tastkondensator 6 betätigt bleibt, wird jeweils während der Zeitdauer Z, in der positiven Speisespannungshalbwelle die in F i g. 2 schraffierte Spannungszeitfläche am μ Kollektor des Transistors 1 wirksam, welche bestrebt ist, den Kondensators auf ihren Spitzenwert aufzuladen. Überschreitet die Ladespannung des Kondensators 8 den durch die Zenerdiode 9 festgelegten Grenzwert uz, so erfolgt ein Ansprechen des Kippverstärkers as 10, womit eine Signalgabe in Form eines bezüglich seiner Größe von der meist schwankenden Kapazität des betätigten Tastkondensators unabhängigen Signals erreicht ist.

Auf die Zenerdiode 9 im Eingangskreis des Kipp-Verstärkers kann dann verzichtet werden, wenn die bei nichtbetätigtem Tastkondensator eventuell am Kollektor des Transistors entstehenden, an sich geringen Restspannungen den Schwellspannungswert der Diode 7 nicht übersteigen und so keine unerwünschte Aufladung des Kondensators 8, d. h. Fehlsignale bewirken können. Fehlerhafte Signale sind ebenfalls ausgeschlossen bei Ausfall der Spannung des Hochfrequenzgenerators 3, da dann keine Aufladung des Kondensators 8 erfolgen kann. .

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beliebig viele Signalgeber von derselben Wechselspannungsquelle gespeist werden können. Der in F i g. 1 dargestellte Hochfrequenzgenerator ist somit nur einmal erforderlich. Die Erfindung ist daher auch gut geeignet für Vielfachtastaturen bei Aufzugsteuerungen. .

Claims (9)

Patentansprüche: 4

1. Einrichtung zum Erzeugen einer Melde- oder Steuerspannung in Abhängigkeit von der Änderung der Kapazität eines kapazitätsabhängigen Meßfühlers, gekennzeichnet durch einen wechselspannungsgespeisten Schalttransistor (1), dessen Steuerstrom (/,) durch einen kapazitiven Geber (6) in seiner Phasenlage bezüglich der Speisespannung (U) veränderbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom der Speisespannungsquelle entnommen und der kapazitive Geber (6) der Steuerstrecke des Transistors (1) parallel geschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einseitig geerdeter Speisespannung als kapazitiver Geber (6) ein Tastkondensator verwendet ist, der aus einer mit dem Steuerkreis verbundenen scheibenförmigen Elektrode besteht, welche mit geringem Zwischenraum von einer metallischen, geerdeten Umhüllung teilweise umgeben ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis zwei gleiche Widerstände (4, 5) enthält, an deren Verbindungspunkt der kapazitive Geber (6) angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen mit dem Kollektor des Schalttransistors über ein Ventil (7) verbundenen Ladekondensator (8), dessen Spannung einem Grenzwertmelder (11) zugeführt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwertmelder aus einem Kippverstärker (10) besteht, in dessen Eingangskreis eine Zenerdiode (9) angeordnet ist.

7. Einrichtung mit mehreren kontaktlosen Signalgebern nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese an eine gemeinsame Speisewechselspannung (U) angeschlossen sind.

. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Verwendung bei Vielfachtastaturen von Aufzugssteuerungen.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Verwendung bei eigensicheren Steuerkreisen für elektrische Apparate unter Tage. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen