DE1466304C - Device for generating a signaling or control voltage - Google Patents

Description

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Es besteht oft das Erfordernis, unter Vermeidung mit dem Steuerkreis verbundenen scheibenförmigenThere is often a need to avoid disk-shaped ones connected to the control circuit

eines üblichen Drucktasters eine kontaktlose Signal- Elektrode besteht, welche mit geringem Zwischenraumof a conventional pushbutton, there is a contactless signal electrode, which has a small gap

gäbe zu bewirken. Insbesondere in Fällen, in denen die von einer metallischen, geerdeten Umhüllung teilweisethere would be an effect. Especially in cases in which the metallic, earthed sheath is partially

zu schaltende Signalleistung sehr gering ist, z. B. bei umgeben ist. Man erhält in weiterer Ausgestaltung dersignal power to be switched is very low, e.g. B. is surrounded. In a further embodiment, the

eigensicheren Steuerkreisen für elektrische Apparate 5 Erfindung bei einer gegebenen Kapazitätsänderung desintrinsically safe control circuits for electrical apparatus 5 invention at a given change in capacitance of the

unter Tage oder an staubigen Schaltorten, muß be- Gebers dann eine besonders große Phasenverschiebungunderground or at dusty switching locations, the encoder must then have a particularly large phase shift

fürchtet werden, daß eine sichere Kontaktgabe durch und damit eine besonders große Signalausbeute, wennbe feared that a reliable contact through and thus a particularly high signal yield, if

den Drucktaster nicht gewährleistet ist. der Steuerkreis des Schalttransistors zwei gleichethe push button is not guaranteed. the control circuit of the switching transistor two of the same

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.For contactless signaling, it is known to contain one of resistors, at the connection point of which the Capacities built up, balanced and connected with high-io capacitive encoders. To the signal frequency Bridge fed by the earth capacitance of the evaluation of the encoder device according to the invention To upset people and so in a bridge- it may prove expedient to use the collector diagonal branch to receive an output signal. Further- the switching transistor via a valve with a loading port a contactless signal generator is known, which capacitor to connect, whose voltage a contains a resonant circuit oscillator, the damping of which is fed to 15 limit indicators. That way you can when a key capacitor is activated, the inherently low signal level of the encoder changes so much is reduced or increased that the oscillator oscillation capacitor charging are increased and to Angung starts or fails. These known device control of power levels are used adheres to the disadvantage that it can then prove to be advantageous because of the small capacitance values in question to train an ao limit value indicator as a trigger amplifier, in Tuning or adjustment is extremely difficult because the input circuit has a Zener diode. stalt. In the case of the last-mentioned device, this means that the oscillator circuit can be moved in a relatively simple manner In addition, a not inactive and inactivated state of the encoder is of no consequence Expense. to be divorced.

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.The object of the invention is to provide a simpler and safer working capacitive signal generator, which is explained in more detail below with reference to the figures, and which are known devices. You will be. .
relates to a device for generating a message in FIG. 1 shows a switching transistor 1 whose or control voltage is at ground potential as a function of the change in emitter. Its collector is via tion of the capacity of a capacitance-dependent measuring 3 ° the resistor 2, to its base via two resistors. The invention is characterized by a state 4 and 5, the output voltage of a switching transistor supplied with alternating voltage on one side, the grounded high-frequency generator 3 of which is connected. Control current through a capacitive transmitter in its'. Since a current flow through the switching transistor is connected in 35 key capacitor. This can e.g. B. from a half-wave of the supply voltage is only possible during a disc-shaped metallic material during which control current and supply are and have a certain direction by an annular metallic lashing, results in the envelope to be partially surrounded, which is also due to the phase shift of the Control current, is grounded. To the collector of the transistor 1 is connected to the supply voltage not during the full 4 ° a diode 7, a capacitor 8, the duration of a half-period of the switching transistor through-charging voltage is switched to one of the Zener diode 9 and the, but depending on the size of the effective trigger amplifier 10 existing limit monitor 11 transmitter capacity for a shorter duration. For works.

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 Flächethe rest of this supply voltage half-wave arise therefore at the collector of the switching transistor signal span 45 the fingertip of a human hand results in nings, which are evaluated as a criterion for the fact that between the connection point of the that a change in capacitance results in 4 and 5 and earth a capacitance becomes effective signaling has occurred. What is essential for the and the base current of the switching transistor 1 is an invention, that a noticeable phase shift speaking phase shift compared to the span and thus experiences a signal change that can be evaluated already at 50 voltage of the high-frequency generator 3. The size small changes in the capacity of the encoder achieved this phase shift depends on the can be and thus no special tuning impedance of the actuated key capacitor 6. and adjustment measures are required. As an indication of its size, it should be mentioned the. '■ ·: .. that the capacity of the fingertip on a surface

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-Avoiding a special control current 55 of about ¹ I ^ cm * is a few nF, which is an example source, a particularly simple arrangement in wise at a frequency of a few 10 kHz, a further embodiment of the invention results in an impedance of a few kiloohms. If the control current is also taken from the supply voltage to provide a sufficiently large control source and the control path of the current for the switched state of a transistor receives a capacitive shunt in the form of 60 specific sum of the resistance values of the two of the transmitter. By activating the sender resistors 4 and 5, a phase impedance can then be obtained in a relatively simple manner, then a particularly large phase shift of the control current and thus a corresponding shift when these resistors have the same values, causing the switching transistor to block ,
will. 65 The mode of action of the previously described

Eine besonders einfache Ausführungsform des Ordnung soll unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutertA particularly simple embodiment of the order is intended with reference to FIG. 2 explained

kapazitiven Gebers besieht gemäß einer Weiterbildung werden. Dort ist mit U die Spannung des Hochfre-capacitive encoder be viewed according to a training. There with U the voltage of the high frequency

der Erfindung in einem Tastkondensator, der aus einer quenzgenerators 3 und mit i,₀ der Basisstrom bezeich-of the invention in a key capacitor, which consists of a quenzgenerators 3 and i, ₀ denotes the base current

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 gesamtennet, which flows when the key capacitor 6 is not actuated. The resistors 4 and 5 should be dimensioned so that the transistor 1 is as permeable as possible for this operating state during the entire positive half-wave of the high-frequency voltage. The collector voltage of the transistor 1 is therefore approximately at zero potential, which is why the capacitor 8 is not charged. If the key capacitor 6 is actuated, a phase shift of the base current occurs as a result of its capacitance, which is now becoming effective, which is shown in FIG. 2 is indicated by the curve marked with Zf _1. The transistor 1 is now no longer during the entire

Dauer ,- der positiven Speisespannungshalbwelle leitend, sondern nur für die ZeitDuration, - the positive supply voltage half-wave conductive, but only for the time

IOIO

»5»5

2 — Z₁. So lange der2 - item ₁ . As long as that

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.Key capacitor 6 remains actuated, is in each case during the time period Z, in the positive supply voltage half-wave, the in F i g. 2 hatched voltage-time area at the μ collector of transistor 1 effective, which strives to charge the capacitor to its peak value. If the charging voltage of the capacitor 8 exceeds the limit value uz set by the Zener diode 9, the trigger amplifier as 10 is triggered, which results in a signal in the form of a signal that is independent of the size of the mostly fluctuating capacitance of the activated touch capacitor.

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. .The Zener diode 9 in the input circuit of the multivibrator amplifier can then be dispensed with if the at unactuated key capacitor possibly arising at the collector of the transistor, in itself small Residual voltages do not exceed the threshold voltage value of the diode 7 and are therefore not undesirable Charging the capacitor 8, d. H. Can cause false signals. Incorrect signals are also excluded if the voltage of the high-frequency generator 3 fails, there is then no charging of the capacitor 8 can be done. .

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. .Another advantage of the invention is that any number of signal transmitters from the same AC voltage source can be fed. The in F i g. 1 is shown high frequency generator only required once. The invention is therefore also well suited for multiple keyboards in elevator controls. .

Claims (9)

Patentansprüche: 4Claims: 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.1. Device for generating a signaling or control voltage as a function of the change in the capacitance of a capacitance-dependent measuring sensor, characterized by an alternating voltage-fed switching transistor (1), the control current (/,) of which is fed through a capacitive transmitter (6) in its phase position with respect to the supply voltage ( U) is changeable. 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.2. Device according to claim 1, characterized in that the control current of the supply voltage source removed and the capacitive transmitter (6) of the control path of the transistor (1) in parallel is switched. 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.3. Device according to claim 2, characterized in that when the supply voltage is grounded on one side A key capacitor is used as the capacitive transmitter (6), which is connected to the control circuit connected disk-shaped electrode, which with a small gap of a metallic, earthed envelope is partially surrounded. 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.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the control circuit has two contains the same resistors (4, 5), to the connection point of which the capacitive encoder (6) is connected is. 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.5. Device according to claims 1 to 4, characterized by one with the collector of the Switching transistor via a valve (7) connected charging capacitor (8), the voltage of which is a Limit indicator (11) is supplied. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwertmelder aus einem Kippverstärker (10) besteht, in dessen Eingangskreis eine Zenerdiode (9) angeordnet ist.6. Device according to claim 5, characterized in that the limit indicator consists of one There is a multivibrator amplifier (10), in the input circuit of which a Zener diode (9) is arranged. 7. Einrichtung mit mehreren kontaktlosen Signalgebern nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese an eine gemeinsame Speisewechselspannung (U) angeschlossen sind.7. Device with several contactless signal generators according to claims 1 to 6, characterized in that they are connected to a common AC supply voltage (U). . 8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Verwendung bei Vielfachtastaturen von Aufzugssteuerungen.. 8. Device according to claim 1 or one of the following, characterized by its use with multiple keyboards of elevator controls. 9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Verwendung bei eigensicheren Steuerkreisen für elektrische Apparate unter Tage. .9. Device according to claim 1 or one of the following, characterized by its use with intrinsically safe control circuits for electrical apparatus underground. . Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings