DE2203040B2 - Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät - Google Patents
Elektronisches, berührungslos arbeitendes SchaltgerätInfo
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Description
mit einer Anzapfung verwenden zu müssen, bereits aufwendig. Hinzu kommt aber, daß in zunehmendem
Maße, elektronische Schaltungen integriert werden und daß bei integrierten Schaltungen die aus der inteerierten
Schaltung herauszuführenden Anschlüsse aufwendig sind. Würde man also die den »«kannten
elektronischen Schaltgeräten zugrunde hegenden Schaltungen integrieren, so wurden fur d.e Spule v,er
oder zumindest drei Anschlüsse benötigt.
Im übrigen sind Oszillatoren bekannt (vgl. die Literaturstelle
»Handbook of Semiconductor Electronics« von Llyod P. H u η t e r, Ito6, Mec Graw Hill
Book Com., Kapitel 14-8, F i g. U.5 a), bei denen der
Kollektor des Verstärkertransistors transformatoren, d.h. über eine Rückkopplungsschaltung ohne Phasendrehung,
auf den Emitter des Verstärkertransistors rückgekoppelt ist. Auch bei diesem Oszillator «ird
also eine Spule mit zwei Wicklungen benötigt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, daß bekannte, im einzelnen erläuterte elektronische,
berührungslos arbeitende Schaltgerat hinsichüich des
Oszillators so auszugestalten und weiterzubilden, daß es mit weniger Aufwand hergestellt und insbesondere
besser integriert werden kann.
Das erfindungsgemäße elektronische, beruhrungslos arbeitende Schaltgerät, bei dem diese Aufgabe
uelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet daß, wie an
rieh bekannt, der Kollektor des Verstarkertransistors
ab Standes
dingt^ j
Schaltabstandes
des aui ^
geglichen werden
maßen Schal f ^
bekannte η
geht - die
Schaltabstandes
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Erfindung
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tannt
^ Rückkopplungs_
den der Sollwert des Schw,
der praxis treten jedoch
1 verwendeten Bauteile bedem
Istwert des
^v' ^ SchaUabst
α ^^ Schaltgerät ab-
J ß . d erfindungsge-
muß be ^ ^ dem
η dem die Erfindung aus-
^ ch .q bekkn
mJ^* den |chaltabstand zu
^u™rkl'einern und zwar dadurch,
^ oder dem anderen Spaniderstand paral
wrd dies°er Abgleichwiderstand
so kann über den einstellbaren b'etriebsn«ßig der Schaltabstand
beka„„teneletoo»clien,
Schaltgerät, von dem die Abgleichwiderstand parD 8 a dem
Emitterwider-
gJg^J^^ Da de
!InH in der Reeel auch eine Temperaturkompensastand
in de: Kegel au ^c-Widerstand und
^M geschaltet ist
des Schaltabstandes auch d. h., eine Verände-
30
'stör aufweist, daß der Emitter des RückkopplungS-transistors
über einen Spannungsteiler mit dem M1-„uspol
der Hilfsspannung verbunden und der Emitter des Verstärkertransistors über einen Emittenviderstand
an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossen ist und daß die Basis des Verstarkertransistors
auf einem festen, also zeitlich unveränderlichen Potential
liegt. Der durch d^e Erfindung erreichte Vorteil
ist zunächst dann zu sehen daß der Oszillator des erfindungsgemäßen Schaltgerates nur eine
Schwingkreisinduküvität aufweist, eine Ruckkopplunpinduktivität
also nicht benotigt wird. Im Ergebnis ist also das elektronische berührungslos arbeitende
Schaltgerät, von dem d.e Erfindung ausgeht, hinsichtlich des Oszillators so ausgestaltet und weitergebildet
worden, daß es mit weniger Aufwand hergestellt und insbesondere besser integnert werden kann.
Da erfindungsgemäß die Basis des Verstärkertransistors auf einem festen, also zeitlich unveranderliehen
Potential liegt, liegt auch der Emitter de Ver-Stärkertransistors auf einem zeitlich unveränderlichen
Potential; der Verstärkertransistor ist also stromgesteuert,
und zwar vom AbgrÄ de. Sjinnungstelers
über den Emitterwiderstand Am Abgriff d^ Span-„ungsteilers
liegt nämlich die hochfrequente Wechselspannung, die vom Kollektor des Verstarkertrans,-stors
über den als Emitterfolger geschatteten Ruck-
die
zu
erl.dungsgemäßen Schalt-
eine weitere Lehre der Erfindung ^ Verstärkertransistors über zu-
^^™*^ an den Pluspol der
™jdest^e.ne Vo«chJ es $ich empfiehlt,
™fs^™^g d anZU v C orschaltdiode über einen BeIa-K^d
^ dem Emitter des Verstärker"
der Hilfsspannung mmS^ ist die Basis des
über B zwei in Reihe geschaltete
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r im Kollektorkreis des Verstar-Parallelschwingkreis
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^r beiden Vorschaltdioden ange-J
dung ^^ ^^. vorzugs_
schlossen -Af ^Uer.Strecke eines Transistors vorweise
die Baas^m1 ^^ ßasis yerbun.
gesehen, dessen noii
to|sL beschriebenen Maßnahmen wird
^^^fd^pUtude der vom Oszillator
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^gt;n en^^nS der P angegebenen Weise zwei Vordann^
wenn in.an f* Durch den zweck-
A gesehenen B.lastungswiderstand
JJ8^ vorgegebener Strom durch die Vorschaltwird
e.r^ vorgegeo Vorschaltdioden em
Sai SSp?nnungsabfall entsteht, der Kollektor
οϊ"ι ansistors also auf einem höheren
tenden Schaltgerät, von dem die angewandten Spannungssteuerung
der Verstärkertransistor e.ne „eg,
gwandten Spannguerung^^ V
der Verstärkertransistor e.ne wesentlich höhere Grenzfrequenz hat.
Bei dem erfindungsgemäßen elektronischen, beruh-
ung ausgeht dessen basis. Vorteil daß a5
Erfindung an Hand einer „„ρρ darstellenden Ze.ch-.^^
er]ämert Es zeigt
d Blockschaltbild eines erfindungsgema-
ßen elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgerätes
und
F i g. 2 den Oszillator des elektronischen Schaltgerätes nach Fig. 1.
Das in der F i g. 1 dargestellte elektronische Schaltgerät 1 arbeitet berührungslos, d. h., es spricht auf ein
sich annäherndes, in der F i g. 1 nicht dargestelltes Metallteil an, und ist über einen Außenleiter 2 mit
einem Pol 3 einer Spannungsquelle 4 und nur über einen weiteren Außenleiter 5 mit einem Anschluß 6
einer Verbrauchers 7 verbindbar, wobei der andere Anschluß 8 des Verbrauchers 7 an den anderen Pol 9
der Spannungsquelle 4 angeschlossen ist.
In seinem grundsätzlichen Aufbau besteht das in der F i g. 1 dargestellte elektronische, d. h. kontaktlose
Schaltgerät 1 aus einem von außen, nämlich durch das Metallteil, beeinflußbaren, d. h. bedämpfbaren
Oszillator 10, einem von dem Oszillator 10 über eine Kippstufe 11 steuerbaren Thyristor 12 (oder
einem anderen elektronischen Schalter) und einer Speiseschaltung 13 zur Erzeugung der Hilfsspannung
für den Oszillator 10 und die Kippstufe 11.
Wie die F i g. 2 zeigt, weist der Oszillator 10 zunächst einen Verstärkertransistor 14 und einen im
Kollektorkreis des Verstärkertransistors 14 liegenden Parallelschwingkreis 15 auf. Der Parallelschwingkreis
15 besteht aus einer Schwingkreisinduktivität 16, einer Schwingkreiskapazität 17 und einem Verlustwiderstand
18. In der praktischen Ausführung wird der Parallelschwingkreis 15 durch eine einzige Spule
dargestellt. Diese Spule stellt also sowohl die Schwingkreisinduktivität 16 als auch die Schwingkreiskapazität
17 und schließlich den Verlustwiderstand 18 dar.
Der Kollektor 19 des Verstärkertransistors 14 ist über eine Rückkopplungsschaltung 20 ohne Phasendrehung
auf den Emitter 21 des Verstärkertransistors 14 rückgekoppelt, während die Basis 22 des Verstärkertransistors
14 auf einem festen, also zeitlich unveränderlichen Potential liegt. Bei dem erfindungsgemäßen
elektronischen Schaltgerät 1 wird der Verstärkertransistor 14 also emittergesteuert betrieben.
Dadurch, daß zwischen dem Emitter 21 des Verstärkertransistors 14 und dessen Kollektor 19 keine Phasendrehung
auftritt, braucht auch mit der Rückkopplungsschaltung 20 keine Phasendrehung erreicht werden,
eine Rückkopplungsinduktivität (oder Rückkopplungskapazität) wird also nicht benötigt. Die
Rückkopplungsschaltung 20 weist einen als Emitterfolger geschalteten Rückkopplungstransistor 23 auf.
Der Emitter 24 des Rückkopplungstransistors 23 ist über einen aus zwei Spannungsteilerwiderständen
25, 26 bestehenden Spannungsteiler 27 mit dem Minuspol 28 der Hilfsspannung verbunden. Der
Emitter 21 des Verstärkertransistors 14 ist über einen Emitterwiderstand 29 an den Abgriff 30 des
Spannungsteilers 27 angeschlossen.
Da die Basis 22 des Verstärkertransistors 14 erfindungsgemäß auf einem festen, also zeitlich unveränderlichen
Potential liegt, liegt auch der Emitter 21 des Verstärkertransistors 14 auf einem zeitlich unveränderlichen
Potential; der Verstärkertransistor 14 ist also stromgesteuert, und zwar vom Abgriff 30 des
Spannungsteilers 27 über den Emitterwiderstand 29. Am Abgriff 30 des Spannungsteilers 27 liegt nämlich
die hochfrequente Wechselspannung (etwa 250 bis 500 kHz), die vom Kollektor 19 des Verstärkertransistors
14 über den als Emitterfolger geschalteten Rückkopplungstransistors 23 und den Spannungsteiler
27 an den Abgriff 30 des Spannungsteilers 27 gelangt.
Durch den Emitterwiderstand 29 und die beiden
Durch den Emitterwiderstand 29 und die beiden
ίο Spannungsteilerwiderstände 25, 26 des Spannungsteilers
27 wird ein Rückkopplungsfaktor festgelegt, der dem Sollwert des Schaltabstandes entsprechen soll.
In der Praxis treten jedoch durch die Toleranzen der Bauteile bedingte Abweichungen des Istwertes des
Schaltabstandes von dessen Sollwert auf, so daß ein Abgleich erforderlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen
elektronischen Schaltgerät besteht die Möglichkeit, diesen Abgleich in beiden Richtungen vorzunehmen,
also den Schaltabstand zu verkleinern, und zwar dadurch, daß entweder dem einen oder dem anderen
Spannungsteilerwiderstand 25 bzw. 26 ein Abgleichwiderstand 31 parallel geschaltet wird. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der Abgleichwiderstand 31 dem Spannungsteilerwiderstand 26 parallel geschaltet.
Der Schaltäbstand kann im übrigen auch durch Parallelschaltung des Abgleichwiderstandes 31
zum Emitterwiderstand 29 verkleinert werden.
Wie die F i g. 2 zeigt, ist dem Emitterwiderstand 29 eine Temperaturkompensationsschaltung 32 aus einem
NTC-Widerstand 33 und einem Anpassungswiderstand 34 parallel geschaltet. Die Temperaturkompensationsschaltung
32 dient vor allem der Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Verlustwiderstandes
18 des Parallelschwingkreises 15.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Basis 22 des Verstärkertransistors 14 über zwei Vorschaltdioden
35, 36 mit dem Pluspol 37 der Hilfsspannung verbunden und ist der im Kollektorkreis des Verstärkertransistors
14 angeordnete Parallelschwingkreis 15 an die Verbindung der beiden Vorschaltdioden 35,36
angeschlossen. Die Kathode 38 der Vorschaltdiode 35 ist über einen Belastungswiderstand 39 mit dem
Emitter 21 des Verstärkertransistors 14 verbunden. Im übrigen ist als Vorschaltdiode 35 bzw. 36 jeweils
die Basis-Emitter-Strecke 40 bzw. 41 eines Transistors 42 bzw. 43 vorgesehen, dessen Kollektor 44
bzw. 45 mit dessen Basis 46 bzw. 47 verbunden ist. Durch die zuletzt beschriebenen Maßnahmen wird
eine Vergrößerung der Amplitude der von dem Oszillator
10 erzeugten Wechselspannung erreicht. Durch den Belastungswiderstand 39 wird ein vorgegebener
Strom durch die Vorschaltdioden 35, 36 gezogen, so daß an den Vorschaltdioden 35, 36 ein definierter
Spannungsabfall entsteht, der Kollektor 48 des Rückkopplungstransistors
23 also auf einem höheren Potential liegt als der Kollektor 19 des Verstärkertransistors
14, während der Kollektor 19 des Verstärkertransistors 14 wiederum auf einem höheren Potential
liegt als dessen Basis 22.
Schließlich ist bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgerät 1 eingangsseitig noch eine Gleichrichterbrücke
49 vorgesehen, da die Spannungsquelle 4 Wechselspannung führt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Elektronisches, berührungslos arbeitendes nur über einen weiteren Außenleiter mit einem An-Schaltgerät,
das über einen Außenleiter mit einem 5 Schluß eines Verbrauchers (dessen anderer Anschluß
Pol einer Spannungsquelle und nur über einen an den anderen Pol der Spannungsquelle angeschlosweiteren
Außenleiter mit einem Anschluß eines sen ist) verbindbar ist, bestehend aus einem von außen
Verbrauchers (dessen anderer Anschluß an den beeinflußbaren, einen Verstärkenransistor und einen
anderen Pol der Spannungsquelle angeschlossen im Kollektorkreis des Verstärkertransistors liegenden
ist) verbindbar ist, bestehend aus einem von io Parallelschwingkreis aufweisenden Oszillator, einem
außen beeinflußbaren, einen Verstärkertransistor von dem Oszillator, gegebenenfalls über eine Kipp-
und einen im Kollektorkreis des Verstärkertran- stufe, steuerbaren Thyristor (oder einem anderen
sistors liegenden Parallelschwingkreis aufweisen- elektronischen Schalter) und einer Speiseschaltung
den Oszillator, einem von dem Oszillator, gegebe- zur Erzeugung der Hilfsspannung für den Oszillator
nenfalls über eine Kippstufe, steuerbaren Thyri- 15 und gegebenenfalls für die Kippstufe.
stör (oder einem anderen elektronischen Schalter) Elektronische Schaltgeräte der eingangs beschrie-
und einer Speiseschaltung für Erzeugung der benen Art, die also kontaktlos ausgeführt sind, wer-Hilfsspannung
für den Oszillator und gegebenen- den in zunehmendem Maße an Stelle von elektrischen,
falls für die Kippstufe, dadurch gekenn- mechanisch betätigten Schaltgeräten, die kontaktbezeichnet,
daß, wie an sich bekannt, der KoI- 20 haftet ausgeführt sind, in elektrischen Meß-, Steuerlektor
(19) des Verstärkertransistors (14) über und Regelkreisen verwendet. Solange bei diesen
eine Rückkopplungsschaltung (20) ohne Phasen- elektronischen Schaltgeräten ein Metallteil einen vordrehung
auf den Emitter (21) des Verstärkertran- gegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, gilt für
sistors (14) rückgekoppelt ist, daß die Rückkopp- den Oszillator K ■ V = 1 mit K = Rückkopplungsfaklungsschaltung
(20) einen als Emitterfolger ge- 25 tor und V — Verstärkungsfaktor des Oszillators,
schalteten Rückkopplungstransistor (23) aufweist, d. h., der Oszillator schwingt. Erreicht das entspredaß
der Emitter (24) des Rückkopplungstransi- chende Metallteil den vorgegebenen Abstand, so führt
stors (23) über einem Spannungsteiler (27) mit die zunehmende Bedämpfung des Oszillators zu einer
dem Minuspol (28) der Hilfsspannung verbunden Verringerung des Verstärkungsfaktors V, wobei
und der Emitter (21) des Verstärkertransistors 30 KV <1 wird, d.h., der Oszillator schwingt nicht
(14) über einen Emitterwiderstand (29) an den mehr. Abhängig von den unterschiedlichen Zustän-Abgriff
(30) des Spannungsteilers (27) angeschlos- den des Oszillators wird, zumeist über eine Kippstufe,
sen ist und daß die Basis (22) des Verstärker- der Thyristor oder ein anderer elektronischer Schalter
transistors (14) auf einem festen, also zeitlich gesteuert.
unveränderlichen Potential liegt. 35 Bei einem bekannten elektronischen Schaltgerät
2. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, der eingangs beschriebenen Art (vgl. die deutsche
dadurch gekennzeichnet, daß dem Emitterwider- Offenlegungsschrift 1 951137) liegt im Kollektorkreis
stand (29) eine Temperaturkompensationsschal- des Verstärkertransistors ein Parallelschwingkreis aus
tung (32), z. B. aus einem NTC-Widerstand (33) einer Schwingkreisinduktivität und einer Schwing-
und einem Anpassungswiderstand (34), parallel io kreiskapazität, im Emitterkreis ein Emitterwiderstand
geschaltet ist. und im Basiskreis eine Rückkopplungsinduktivität,
3. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1 die einerseits an die Basis des Verstärkertransistors,
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis andererseits an den Abgriff eines aus zwei Span-(22)
des Verstärkertransistors (14) über zumin- nungsteilerwiderständen bestehenden, zwischen dem
dest eine Vorschaltdiode (35, 36) an den Pluspol 45 Pluspol und dem Minuspol der Hilfsspannung liegen-(37)
der Hilfsspannung angeschlossen ist. den Spanungsteilers angeschlossen ist. Durch eine
4. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 3, entsprechende Schaltung der Schwingkreisinduktivität
dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (38) und der Rückkopplungsinduktivität wird zwischen
der Vorschaltdiode (35) über einen Belastungs- dem Kollektor des Verstärkertransistors und dessen
widerstand (39) an den Emitter (21) des Verstär- 50 Basis eine Phasendrehung von 180° erzeugt, so daß
kertransistors (14) oder an den Minuspol (28) der zusammen mit der zwischen der Basis des Verstärker-Hilfsspannung
angeschlossen ist. transistors und dessen Kollektor wirksamen Phasen-
5. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 3 drehung von 180° die für einen Oszillator erforder-
oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis liehe Phasendrehung von 360° erreicht wird.
(22) des Verstärkertransistors (14) über zwei in 55 Das bekannte elektronische, berührungslos arbei-
Reihe geschaltete Vorschaltdioden (35, 36) mit tende Schaltgerät, von dem die Erfindung ausgeht,
dem Pluspol (37) der Hilfsspannung verbunden hat sich an sich in der Praxis außerordentlich gut be-
ist und daß der im Kollektorkreis des Verstärker- währt, es ist jedoch insbesondere aus folgendem
transistors (14) angeordnete Parallelschwingkreis Grund noch verbesserungsbedürftig:
(15) an die Verbindung der beiden Vorschalt- 60 Die Tatsache, daß das bekannte elektronische, bedioden
(35, 36) angeschlossen ist. rührungslos arbeitende Schaltgerät, von dem die Er-
6. Elektronisches Schaltgerät nach einem der findung ausgeht, einerseits eine Schwingkreisinduk-Ansprüche
3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß tivität, andererseits eine Rückkopplungsinduktivität,
als Vorschaltdiode (35, 36) die Basis-Emitter- also eine. Spule mit zwei Wicklungen, benötigt, ist
Strecke (40 bzw. 41) eines Transistors (42 bzw. 6g nachteilig; bei anderen Ausführungsformen wird eine
43) vorgesehen ist, dessen Kollektor (44 bzw. 45) Spule mit einer Anzapfung benötigt. Zunächst ist aus
mit dessen Basis (46 bis 47) verbunden ist. der Sicht der Herstellung der Spulen die Notwendig-
keit, eine Spule mit zwei Wicklungen oder eine Spule
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2203040A DE2203040B2 (de) | 1972-01-22 | 1972-01-22 | Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2203040A DE2203040B2 (de) | 1972-01-22 | 1972-01-22 | Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE2203040A1 DE2203040A1 (de) | 1973-07-26 |
DE2203040B2 true DE2203040B2 (de) | 1974-01-17 |
Family
ID=5833742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2203040A Pending DE2203040B2 (de) | 1972-01-22 | 1972-01-22 | Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE2203040B2 (de) |
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-
1972
- 1972-01-22 DE DE2203040A patent/DE2203040B2/de active Pending
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---|---|
DE2203040A1 (de) | 1973-07-26 |
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