DE1942565A1

DE1942565A1 - Schaltmatte zur Steuerung eines Schaltvorganges

Info

Publication number: DE1942565A1
Application number: DE19691942565
Authority: DE
Inventors: Sittmann Geb Voester
Original assignee: Vereinigte Baubeschlag - Fabriken Gretsch and Co GmbH
Current assignee: Vereinigte Baubeschlag - Fabriken Gretsch and Co GmbH
Priority date: 1969-08-21
Filing date: 1969-08-21
Publication date: 1971-03-04

Description

"Schaltmatte zur Steuerung eines Schaltvorganges" Die Erfindung betrifft eine Schaltmatte (gegebenenfalls auch in Form einer Schaltschwelle od.dgl.), die durch elastische Formänderung auf elektrischem Wege einen Schaltvorgang, z.B.
ein offenen oder Schließen einer Tur, die Betätigung eines Lichtsignales, z.B. einer Verkehrsampel, od.dgl. steuert.
Es sind Schaltmatten dieser Art bekannt, welche den Schaltvorgang dadurch betätigen, daß zwei im Abstand voneinander angeordnete Kontaktelemente, z.B. in Form von Platten, einzelnen Streifen od.dgl. vorgesehen sind, die beim Betreten oder Befahren der Matte durch Formänderung der Schaltmatte in BerUhrung gebracht werden und dadurch einen Stromkreis schließen. Solche Schaltmatten sind jedoch vielfach nicht zuverlässig genug. Der Kontaktschluß kann, etwa bei ungünstiger Belastung der Matte, infolge von Korrosionserscheinungen an den Kontakten oder aus sonstigen Gründen unvollkommen sein.
Auch können beim offenen des Kontaktes oder auch beim Schließen desselben Funken erzeugt werden, die unerwUnsoht sind oder Gefahren in sich schließen.
Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, solche Nachteile auszuschließen und eine Schaltmatte derart auszubilden, daß mit möglichst einfachen, insbesondere auch eine Funkenbildung ausschließenden Mitteln ein zuverlässiges Schalten erreichbar ist.
Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß der bei der Formänderung der Schaltmatte sich ändernde elektrische Widerstand derselben zur Steuerung des zu steuernden Schaltvorganges benutzt wird. Kontakte, die innerhalb der Schaltmatte in Berührung miteinander zu bringen sind, sind nicht erforderlich. Die Matte arbeitet vielmehr lediglich durch Formänderung, und es wird ein besonders einfacher Aufbau der Matte ermöglicht.
Vorzugsweise weist die Schaltmatte ein elektrisch schwachleitendes Schaltelement (Halbleiterelement) mit großem Ohmschen Widerstand auf, das zwischen zwei elektrisch stark leitenden, insbesondere metallischen Elemeten in einen Stromkreis eingeschaltet ist, dessen Stromstärke unter Anderung des Ohmschen Widerstandes des Schaltelementes durch Änderung des Abstandes der beiden metallischen Elemente ohne gegenseitige metallische Berührung derselben bis zur Auslösung des gesteuerten Schaltvorganges veränderbar ist.
Da es sich in der Regel um nur geringe Stromstärkenänderungen handelt, ist die Schaltmatte nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als elektronisches Bauteil in einen Verstärkerstromkreis, vorzugsweise mit Transistorverstärkung, eingeschaltet.
In einfachster Weise besteht die Schaltmatte im wesentlichen aus einer zwischen einer Metallplatte und einer Metallfolie oder zwischen zwei Metallfolien zwischengeschalteten, als Schaltelement dienenden Platte aus elastischem nichtmetallischem Material, insbesondere Schaumstoff. Die elastische nichtmetallische Platte kann mit den elektrisch leitenden Elementen von einer elektrisch nicht leitenden gehäuseartigen Hülle wasserdicht umschlossen sein, so daß Jede Beeinträchtigung oder Zerstörungsgefahr durch eindringendes Wasser ausgeschlossen ist. Die Metallfolien können an die Innenseite von Außenplatten oder auf die Außenseite des inneren Schaltelementes angeklebt sein, oder es können die metallischen Elemente auf die Innenseite der Außenplatten oder auf die Außenseite des inneren Schaltelementes als leitende Schichten aufgebracht sein.
In einer besonders einfachen konstruktiven Ausführung besteht das steuernde innere Schaltelement aus nichtmetallischem elastischem Material mit eingearbeiteten metallischen bzw.
elektrisch leitenden Teilchen, so daß das Schaltelement als Halbleiterelement wirkt.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: Eine Schaltmatte der erfindungsgemäßen Art ermöglicht einen einfachen und darum kostensparenden Aufbau. Da eine unmittelbare Kontaktgebung nicht erforderlich ist, kann das nachgiebige Schaltelement zwischen den beiden metallischen bzw. elektrisch leitenden Elementen in besonders einraucher Weise, z.B. als beiderseitig ebene Platte ausgebildet sein, ohne daß die Kontaktgebung zulassende, besonders geformte Öffnungen, Aussparungen od.dgl. erforderlich sind.
Die Erfindung verlangt nur baulich sehr kleine Schaltelemente, insbesondere auch bei voll elektronischer Steuerung, so daß die gesamte Anlage mit den erforderlichen Geräten sehr kleine Abmessungen erhalten kann.
Auch kann mit Hilfe der Elektronik, die mit kleinsten Spannungen und Strömen. auskommt, ein sicherer Schaltimpuls erhalten werden, der so lange andauert, wie die Matte belastet wird. Eine Gefahr der Funkenbildung besteht nicht. Außerdem kann eine gleiche Schaltempfindlichkeit in allen Zonen der Matte bis zum Rand hin erreicht werden, so daß Fehlbelastungen ohne die gewünschte Einleitung des Schaltvorganges praktisch ausgeschlossen sind. Die verwendeten Halbleiter-Bauelemente zeichnen sich durch hohle Zuverlässigkeit aus, und das Schaltprogramm läßt sich sehr variabel ausgestalten.
Die Erfindung sei anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schaltmatte in unbelastetem Zustande, Fig. 2 eine gleiche Schnittansicht der Schaltmatte bei örtlicher Belastung derselben, Fig. 3 einen Schaltplan und Fig. 4 ein Blockschaltbild für eine durch zwei Schaltmatten elektronisch gesteuerte Türanlage.
Zwischen einer Grundplatte lOsus elektrisch nichtleitendem Material, z.B. Gummi oder Kunststoff, und einer oberen Deckplatte 11, die aus gleichem Material bestehen kann und in Jedem Falle elastisch verformbar ist, ist eine vorzugsweise ununterbrochene Schaltplatte 12, insbesondere aus hochelastischem Schaumstoff, z.B. aus Polyätherschaum, Moltoprene oder ähnlichem Material, zwischengeschaltet. Sie bildet das eigentliche Schaltelement, wobei zwischen diesem und den beiden vorerwähnten Platten 10 und 11 Folien aus elektrisch leitendem Material, insbesondere Metallfolien 13 und 14 zwischengelagert sind. Diese Folien sind zweckmäßig an die Platten 10 und 11 angeklebt.
Damit die Schaltplatte 12 ihre Funktion einwandfrei erfüllen kann, kann sie - sofern dieses nicht bereits durch das verwendete Material der Fall ist - durch Einlagerung elektrisch leitender Teilchen, Z.B. in Form von Metallstaub, der dem flüssigen Schaumstoff beigegeben wird, oder auf sonstige Weise zu einem Halbleiterelement gemacht werden.
Zum wasserdichten Abschluß der Schaltplatte 12 sind die beiden Platten 10 und 11 durch äußere Abschlußleisten 15 ringsum miteinander verbunden, wobei die Leisten 15 mit den Platten in geeigneter Weise fest verbunden, z.B. verklebt sind. Rahmenelemente 16, gegebenenfalls in Verbindung mit einer unteren Abschlußplatte 17, die Jedoch auch lediglich zur Abstützung der Grundplatte 10 dienen kann, können die Matte als Einheit tragen. Mit den Folien 13 und 14 sind die elektrischen Leitungen 18 und 19 an den Anschlußstellen 20 und 21 elektrisch leitend verbunden.
In Fig. 1 ist die Schaltmatte im unbelasteten Zustande dargestellt. Die als Schaltplatte dienende Schaumstoffplatte 12 weise einen bestimmten Ohmschen Widerstand auf, z.B. etwa 100 Kiloohm. Wird die Matte belastet, Z.B. durch eine Kraft Q, verformt sich die obere Abdeckplatte 11, sowie die obere Folie 14 und überträgt diese Verformung auf die Schaltplatte 12, die im Bereiche 12a der Verformung im Materialgefüge zusammengepreßt wird. Der Ohmsche Widerstand der Schaltplatte 12 zwischen den beiden Leitungen 18 und 19 wird dadurch auf einen kleinen Bruchteil des ursprünglichen Wertes herabgesetzt, z.B.
auf 1 bis 2 Kiloohm. Diese Widerstandsänderung und die dadurch bewirkte änderung der Stromstärke in dem Stromkreis 18,13, 12,14,19 wird zur Auslösung des gewUnschten Schaltvorganges benutzt.
In Fig. 3 ist ein beispielsweises Schaltschema fAr eine erfindungsgemäße Schaltmatte dargestellt.
Sie ist in dem Schaltplan mit Ma als regelbarer Ohmscher Widerstand angedeutet. Sie ist z.B. an ein Wechselstromnetz N über einen Gleichrichter G angeschlossen und liegt in einem Stromkreis, der Verstärker, z.B. Transistoren Tr 1 und Tr 2 enthält. Mit C1 und C2 sind Kondensatoren, mit R1 bis R13 unterschiedliche Ohmsche Widerstände bezeichnet.
Die Schaltung ist derart vorgesehen, daß die durch die Schaltmatte hervorgerufene Widerstandsveränderung in eine eindeutige Schaltstellung des betätigten Hilfsrelais umgewandelt wird. Der Schaltvorgang läuft etwa folgendermaßen ab: In Ruhelage der Schaltmatte ist durch entsprechende Bemessung der einzelnen Widerstände der Transistor Tr 1 durchgesteuert, d.h. er läßt einen Strom von R6 nach R7 durch, wobei er den Transistor Tr2 sperrt, so daß durch diesen kein Strom hindurchfließt. Das Relais Re ist stromlos.
Unterschreitet bei Belastung der Matte Ma deren elektrischer Widerstand einen bestimmten Wert die Schaltschwelle, wird der Transistor Trl in den Sperrbereich gesteuert und Transistor Tr2 beginnt zu öffnen, d.h. er läßt Strom durch. Durch die z.B. vorgesehene an sich bekannte RUckkopplungsschaltung (Trigger- oder Flip-Flop-Schaltung) wird der Transistor Trl schnell gesperrt und Transistor Tr2 ganz geöffnet, und das Relais Re zieht an. Dieser Vorgang spielt sich in Bruchteilen einer Sekunde ab und hat daher ein sprungartiges Umschalten des Relais zur Folge. Schleichende Kontakte sind dadurch ausgeschaltet; entweder zieht das Relais nach Überschreiten der Schaltschwelle an oder es bleibt abgefallen.
Umgekehrt verläuft der Abschaltvorgang nach Entlasten der Matte mit gleichzeitiger Widerstandserhöhung und damit Verringerung der Stromstärke. Die Transistoren kehren in ihren ursprünglichen Zustand zurück, und das Relais ist stromlos.
Im Stromkreis des Verstärkers kann eine Vorrichtung zur stufenlosen Empfindlichkeitsregelung der Matte eingebaut sein, mit der sich die Schaltempfindlichkeit (Schaltschwelle) verändern läßt.
Gewünschtenfalls kann auch der Verstärkerschaltkreis ein Zeitrelais enthalten, durch das eine gewünschte Ein- oder Ausschaltverzögerung hervorgerufen werden kann. Das Zeitrelais kann zur Regelung der Verzögerung regelbar sein. Es kann unmittelbar mit den Verstärkern zusammenwirken.
Anstelle besonderer Metallfolien kann auch ein Schaltelement, insbesondere eine Kunststoffplatte, vorgesehen sein, die auf beiden Seiten mit einem Metalluberzug versehen oder in sonstiger Weise elektrisch leitend gemacht ist. Die Schaumitoft- Schaltplatte 12 kann aus einem laufend hergestellten, beim AuSschäumen mit leitfähigen Partikeln versetzten rollbaren Band durch Abschneiden hergestellt werden.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild mit einer Tür T, die durch zwei Schaltmatten M1 und M2 steuerbar ist und durch eine Vorrichtung S, die mit dem Türschließer vereinigt sein kann, betätigt wird. Die Schaltmatte M1 wirkt hierbei über einen Verstärker V1, die Schaltmatte M2 über einen Verstärker V2 auf die Betätigungsvorrichtung S unter Vermittlung eines Wendeschützes W und eines Netzteiles NT. Im übrigen können andere bekannte SchaltmUglichkeiten angewandt sein, durch die ein beliebiger Schaltvorgang von den Schaltmatten gesteuert werden kann.

Claims

Ansprüche:

0 Schaltmatte, die durch elastische Formänderung auf elektrischem Wege einen Schaltvorgang, z.B. ein OfNnen oder Schließen einer Tür od.dgl., steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Formänderung der Schaltmatte sich ändernde elektrische Widerstand derselben zur Steuerung des zu steuernden Schaltvorganges benutzt wird.
2. Schaltmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte ein elektrisch schwach leitendes Schaltelement (12) mit großem Ohmschen Widerstand aufweist, das zwischen zwei elektrisch stark leitenden, insbesondere metallischen Elementen (13,14) in einen Stromkreis eingeschaltet ist, dessen Stromstärke unter änderung des Ohmschen Widerstandes des Schaltelementes durch Formänderung desselben bzw. durch Anderung des Abstandes der beiden metallischen Elemente ohne gegenseitige metallische Berührung derselben bis zur Auslösung des gesteuerten Schaltvorganges veränderbar ist.
3. Schaltmatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte als elektronisches Bauteil in einen Verstärkerstromkreis, vorzugsweise mit Transistorverstärkung, eingeschaltet ist.
4. Schaltmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte im wesentlichen aus einem zwischen einer Metallplatte und einer Metallfolie oder zwischen zwei Metallfolien als elektrisch leitenden Elementen (13,14) zwischengeschaltetes Element, insbesondere einer Platte (12) aus elastischem nicht-metallischem Material, vorzugsweise einem hochelastischen Schaumstoff, besteht.
5. Schaltmatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Schaltelement (12) mit den elektrisch leitenden Elementen (13,14) von einem elektrisch nichtleitenden Gehäuse od.dgl. wasserdicht umschlossen ist.
6. Schaltmatte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Schaltelement (12) mit den elektrisch leitenden Elementen, insbesondere Folien (13,14), zwischen zwei elektrisch nicht-leitenden, durch seitliche Abschlußleisten (15) gegenseitig abgestützten nachgiebigen Außenplatten (10,11), z.B. aus Gummi oder Kunststoff, angeordnet ist.
7. Schaltmatte nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolien (1),14) an die Innenseiten der Außenplatten(1O,ll) bzw. auf die Außenseiten des inneren Schaltelementes (12) angeklebt sind.
8. Schaltmatte nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Elemente (13,14) auf die Innenseiten der Außenplatten (10,11) oder auf die Außenseite der elastischen inneren Schaltplatte (12) als leitende Schicht aufgebracht sind.
9. Schaltmatte nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (12) aus einem Halbleitermaterial besteht.
10. Schaltmatte nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (12) aus elastischem Material - insbesondere beim Aufschäumen des Schaumstoffmaterials -eingearbeiteten metallischen bzw. elektrisch leitenden Teilchen besteht.
11. Schaltmatte nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine im Stromkreis der Matte angeordnete Regelvorrichtung zur Regelung des Ohmschen Widerstandes des formverEnderlichen Schaltelementes (12).
12. Schaltmatte nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein im SchZtstromkreis der Matte angeordnetes Zeitrelais zur Erzielung einer Verzögerung des durch die Matte gesteuerten Schaltvorganges.

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