DE2339746B2 - CONTACTLESS COMMANDER - Google Patents
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- H03K17/96—Touch switches
- H03K17/962—Capacitive touch switches
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen kontaktlosen Befehlsgeber mit einem kaoazitiven, das veränderbare Element eines aus einer Hochfrequenzstromquelle gespeisten elektrischen Kreises bildenden, vorzugsweise plattenförmigen Steuerorgan für die Signaleingabe in Steuereinrichtungen mit kontaktlosen Steuerelementen, insbesondere für Aufzugsteuerungen.The invention relates to a contactless command transmitter with a kaoacitive, the changeable one Element of an electrical circuit fed by a high-frequency power source, preferably forming plate-shaped control element for signal input in control devices with contactless control elements, especially for elevator controls.
Kontaktlose Befehlsgeber weisen eine höhere Zuverlässigkeit auf als kontaktbehaftete Befehlsgeber, deren Schaltkontakte verschmutzen oder verschleißen können. Contactless command generators are more reliable than contact-based command generators, their Switching contacts can get dirty or wear out.
Bei einem bekannten kontaktlosen Bcfehlsgcber der *5 eingangs genannten Art ist das kapazitive Steuerorgan Teil einer elektrischen Brückenschaltung, die eine weitere Kanazität und einen Stromwandler enthält und die von einem Hochfrequenzgenerator gespeist ist (DT-PS 12 73 040). Der Stromwandler veranlaßt nur dann die Abgabe einer Signalspannung, wenn sich die Brückenschaltung im unabgeglichenen Zustand befindet. Die Brückenschaltung enthält einen kapazitätsarm ausgeführten Hochfrequer-zstromwandler, dessen Aufbau relativ hohe Kosten verursacht.In the case of a known contactless error message of the * 5 The type mentioned at the beginning is the capacitive control element part of an electrical bridge circuit, which is a contains additional capacitance and a current transformer and which is fed by a high frequency generator (DT-PS 12 73 040). The current transformer only causes then the output of a signal voltage when the bridge circuit is in the unbalanced state. The bridge circuit contains a low-capacitance high-frequency current converter, its structure causes relatively high costs.
Bei einem bekannten elekironischen, berührungslos arbeitenden Schaltgerät ist ein Hochfrequenz-Oszillator mit Schwingspule vorgesehen. Die Schwingspule enthält eine Arbeitswicklung und eine Rückkopplungswicklung. Bei Veränderung einer Tastkapazität wird der Rückkopplungsfaktor des Oszillators vergrößert, wodurch Hochfrequenzschwingungen einsetzen. Auch bei diesem bekannten Schaltgerät sind somit Induktivitäten vorgesehen, welche truer sind und einen erheblichen Platzbedarf aufweisen (DT-AS 20 36 840).In a known electrical, contactless switching device, there is a high-frequency oscillator provided with voice coil. The voice coil includes a work winding and a feedback winding. When a tactile capacity is changed, the The feedback factor of the oscillator increased, as a result of which high-frequency oscillations set in. Also at this known switching device are thus provided inductances, which are truer and a considerable Need space (DT-AS 20 36 840).
Bei einem bekannten elektronischen Schalter, insbesondere für Aufzugsteuerungen, ist ein im Ruhefall durchlässig gesteuerter Transistor vorgesehen, dessen Steuerelektrode über einen Spannungsteiler mit einer Betriebsspannung verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors ist mit einer Tastfläche verbunden. Beim Berühren der Tastfläche wird der Transistor infolge des Absenkens der Basisspannung durch den menschlichen Widerstand gesperrt. Hierbei ist nachteilig, daß einerseits bei einer Verschmutzung der Tastfläche oder bei einer Berührung der Tastfläche mit einem Handschuh unter Umständen kein Schaltvorgang ausgelöst wird. Andererseits kann bei Temperaturschwankungen infolge des sich ändernden Leckstromes des Transistors ein selbsttätiger Schaltvorgang ausgelöst werden (DT-AS 19 28 886).In a known electronic switch, in particular for elevator controls, a is in the case of rest permeable controlled transistor provided, the control electrode via a voltage divider with a Operating voltage is connected. The control electrode of the transistor is connected to a touch surface. At the Touching the touch area turns the transistor on as a result of the lowering of the base voltage by the human Resistance locked. The disadvantage here is that, on the one hand, when the touch surface is soiled or If the touch surface is touched with a glove, there may be no switching process is triggered. On the other hand, with temperature fluctuations due to the changing leakage current of the transistor an automatic switching process can be triggered (DT-AS 19 28 886).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kontaktlosen Befehlsgeber der eingangs genannten Art zu schaffen, der besonders betriebssicher ist und der keine Induktivitäten bzw. keinen Hochfrequenz-Stromwandler benötigt.The invention is based on the object of providing a contactless command transmitter of the type mentioned at the beginning to create that is particularly reliable and that has no inductances or no high-frequency current transformer needed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das kapazitive Steuerorgan die Widerstände eines aus der Hintereinanderschaltung zweier Widerstände und eines Kondensators bestehenden, an die Hochfrequenzspeisestromquelle angeschlossenen Spannungsteilers überbrückt, dessen am Fußpunktwiderstand abgreifbare, in ihrer Größe vom Tastzustand des Tastorgans abhängige Hochfrequenzspannung vermittels Gleichrichter- und Siebmittel als Steuergleichspannung dem einen Eingang eines Operationsverstärkers zugeführt wird, dessen zweiter Eingang zur Einstellung der Schaltempfindlichkeit an einem veränderbaren Vorspannungspotential liegt und an dessen Ausgang eine bivalente Schaltspannung für die Ansteuerung nachgeschalteter befehlsverarbeitender Steuerbausteine entnehmbar ist.This object is achieved in that the capacitive control element is the resistors of a consisting of the series connection of two resistors and a capacitor, to the high-frequency supply current source connected voltage divider bridged, its at the base resistance tappable high-frequency voltage which is dependent on the tactile state of the tactile element in terms of its size Rectifier and filter means as control DC voltage at one input of an operational amplifier is supplied, whose second input for setting the switching sensitivity on a changeable There is a bias potential and at its output a bivalent switching voltage for the control downstream command-processing control modules can be removed.
Beim erfindungsgemäßen kontaktlosen Befehlsgeber ist durch Verwendung einer hochfrequenten Wechselspannung kein galvanischer Kontakt mit einer Tastfläche erforderlich. Der erfindungsgemäße Befehlsgeber kann sogar mit einem Handschuh ausgelöst weiden. Durch den Einsatz von Hochfrequenz als Speisespannung ist eine sichere Funktion im Dauerbetrieb gewährleistet. Da der erfindungsgemäße Befehlsgeber keine Induktivitäten und keinen Übertrager benötigt, hat er nur ein geringes Bauvolumen und kann in integrierter Technik ausgeführt werden. Eine große Anzahl von derartigen Befehlsgebern können von einer zentralen Hochfrequenzstromquelle versorgt werden.In the case of the contactless command transmitter according to the invention, a high-frequency alternating voltage is used no galvanic contact with a touch surface required. The command generator according to the invention can graze even with a gloved hand. By using high frequency as the supply voltage a safe function in continuous operation is guaranteed. Since the command generator according to the invention no inductors and no transformer required, it has only a small size and can be used in integrated technology. A large number of such command transmitters can be from one central high-frequency power source are supplied.
Ein Ausführungsbeiipiel der Erfindung sei an HandAn exemplary embodiment of the invention is given
einer Figur näher erläutert.a figure explained in more detail.
Ein an eine Gleichspannungsquelle P-M angeschlossener Generator G für hochfrequente elektrische Schwingungen verausgabt an seiner Ausgangsklemme H eine Hochfrequenzspannung vo·-. etwa 200 Volt bei 5 einer Frequenz von etwa 50 KHz. Der Generator G speist einen Spannungsteiler, der aus der Hintereinanderschaltung eines Kondensators K1 und zweier Widerstände Ri und R 2 besteht. Die mit dem Bezugspotential zu verbindende Klemme /des Generators G liegt auf dem Potential M*. welches etwas positiver ist als das Bezugspotential Mder Stromversorgung, was durch die Zenerdiode Zermöglicht wird. Der Ruftaster T besteht aus einem rechteckigen (oder runden) metallischen Rahmen 7"2, in dessen Innern isoliert eine entsprechend geformte Metallplatte 7"I in dor Ebene des Rahmens T2 angeordnet ist. Der Rahmen 7"2 des Tasters Tliegt auf Af*-Potential, ist also mit dem bezugspotentialseitigen Ende des Fußpunktwiderstandes Ri des Spannungsteilers Ri, R 2, K ί verbunden. Die Tastelektrode Ti des Tasters Γ ist an den Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator K i und dem Widerstand R 2 des aus den Bauelementen K 1, Ri und R 2 bestehenden, an die Hochfrequenzspeisespannungsquelle G angeschlossenen Spannungsteiler gelegt. Ein Teil der vom Hochfrequenzgenerator G abgegebenen Hochfrequenzspe.isespannung wird am Widerstand R 1 abgegriffen sowie über die Diode N1 gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Spannung wird — über den Kondensator K 2 gesiebt — dem invertierenden Eingang Ei eines integrierten Operationsverstärkers V zugeleitet, dessen nichtinvertierender zweiter Eingang E2 eine (über die Spannungsteilerwiderstände R 3, R 4, /?5, welche in Hintereinanderschaltung einerseits an das Betriebspotential Pund andererseits an das Bezugspotential M* angeschlossen sind), bereitgestellte, durch das Potentiometer /?4 veränderbare Vorspannung über den Widerstand R 6 erhält. Der Ausgang A des Verstärkers V ist über den Widerstand R 7 mit dem Eingang £2 des Verstärkers V verbunden, um durch die durch den Widerstand R 7 gegebene Mitkopplung dem Verstärker Vein Kippverhalten zu sichern. Ein weiterer Kondensator K 3 ist /wischen den Ausgang A des Verstärkers und das Betriebspotential P geschaltet, um gegebenenfalls eine Dämpfung der Schwingneigung des Verstärkers zu ermöglichen. Schließlich ist der Ausgang A des Verstärkers V noch über einen Abschlußwiderstand RS mit dem Betriebspotential P verbunden. Die Speisespannung für den Verstärker V wird diesem über die Klemmen Sl, S2 aus der Stromversorgung P-M zugeführt. Der Kondensator K 4 parallel zur Zenerdiode Z sichert eine hochfrequenzmäßige Verbindung zwischen der Elektrode 7"2 des Tasters T und dem auf Masse liegenden Bezugspotential Λ/der Stromversorgung.A generator G connected to a DC voltage source PM for high-frequency electrical oscillations outputs a high-frequency voltage vo · - at its output terminal H. about 200 volts at 5 a frequency of about 50 KHz. The generator G feeds a voltage divider, which consists of the series connection of a capacitor K 1 and two resistors Ri and R 2 . The terminal / generator G to be connected to the reference potential is at the potential M *. which is slightly more positive than the reference potential M of the power supply, which is made possible by the Zener diode. The call button T consists of a rectangular (or round) metallic frame 7 ″ 2, inside of which a correspondingly shaped metal plate 7 ″ I is arranged insulated in the plane of the frame T2. The frame 7 "2 of the button T is at Af * potential, so it is connected to the reference potential-side end of the base resistance Ri of the voltage divider Ri, R 2, K ί . The probe electrode Ti of the button Γ is connected to the connection point between the capacitor K i and the resistor R 2 of the voltage divider consisting of the components K 1, Ri and R 2 and connected to the high-frequency supply voltage source G. Part of the high-frequency supply voltage emitted by the high-frequency generator G is tapped at the resistor R 1 and rectified via the diode N 1. The rectified voltage is - filtered via the capacitor K 2 - fed to the inverting input Ei of an integrated operational amplifier V , the non- inverting second input E2 of which is a (via the voltage divider resistors R 3, R 4, /? 5, which are connected in series on the one hand to the operating potential P and on the other hand are connected to the reference potential M * ), provided by the potentiometer /? 4 receives a variable bias voltage via the resistor R 6. The output A of the amplifier V is connected via the resistor R 7 to the input £ 2 of the amplifier V, in order to ensure that the amplifier V has a flip-flop behavior through the positive feedback provided by the resistor R 7. A further capacitor K 3 is connected between the output A of the amplifier and the operating potential P in order to enable the amplifier's tendency to oscillate, if necessary. Finally, the output A of the amplifier V is also connected to the operating potential P via a terminating resistor RS . The supply voltage for the amplifier V is fed to it via the terminals S1, S2 from the power supply PM. The capacitor K 4 parallel to the Zener diode Z ensures a high-frequency connection between the electrode 7 ″ 2 of the button T and the ground reference potential Λ / of the power supply.
Solange die Tastelektrode Ti des Tasters Tnicht mit dem Finger berührt wird, hat die Spannung am invertierenden Eingang Ei des Verstärkers V eine bestimmte Größe, so daß an dessen Ausgang A praktisch M-Potential ansteht, was durch geeignete Einstellung des Potentiometers R 4 erreicht werden kann.As long as the probe electrode Ti of the button T is not touched with the finger, the voltage at the inverting input Ei of the amplifier V has a certain magnitude, so that there is practically M potential at its output A , which can be achieved by suitable setting of the potentiometer R 4 .
Wird ein Finger auf die, oberflächlich zweckmäßig eloxierte, Tastelektrode Tl des Tasters T aufgelegt, dann wird die entstehende Tastkapazität parallel zu den Widerständen R 2 und Ri des Hochfrequenzspannungsteilers geschaltet, wodurch der Spannungsabfall an diesen beiden Widerständen geringer wird. Damit wird auch die Gleichspannung am Eingang E\ des Verstärkers I' kleiner und unterschreitet die fesi einstellbare Vorspannung am Verstärkereingang E2, so daß der Ausgang A des Verstärkers V wegen dessen Kippverhalten umschaltet; damit führt der Ausgang A nunmehr im wesentlichen das Betriebspotential P, z. B. + 24 Volt. Ein solches Umschalten erfolgt sprunghaft. Mit dieser positiven Ausgangsspannung am Ausgang des Verstärkers A (nach Berühren der Tastelektrode TI des Tasters T) können nachgeschaltete, nicht weiter dargestellte befehlverarbeitende Steuerbausteinc angesteuert werden.If a finger on the superficial suitably anodized sensing electrode Tl launched the pushbutton T, then the resulting Tastkapazität is connected in parallel to the resistors R2 and Ri of the high frequency voltage divider, whereby the voltage drop across these two resistors will be lower. This means that the DC voltage at the input E \ of the amplifier I 'is also smaller and falls below the permanently adjustable bias voltage at the amplifier input E 2, so that the output A of the amplifier V switches over because of its flip-flop behavior; so that the output A now leads essentially the operating potential P, z. B. +24 volts. Such a switch takes place abruptly. With this positive output voltage at the output of the amplifier A (after touching the touch electrode T I of the push button T) downstream command-processing control modules (not shown) can be controlled.
Im Bedarfsfalle kann an die Klemmen P und A unmittelbar ein Kleinschaltrelais angeschlossen werden, wenn — wiegezeigt — eine Begrenzungsdiode /V2 für Schaltspannungsspitzen parallel dazu vorgesehen ist.If necessary, a miniature switching relay can be connected directly to terminals P and A if - as shown - a limiting diode / V2 for switching voltage peaks is provided in parallel.
Als Operationsverstärker V ist ein unter der Typenbezeichnung TAA 761 bekannter integrierter Linearverstärker mit kombiniertem Schalttransistorausgang geeignet. Damit der zwischen Betriebspotential P und Bezugspolential M stromversorgte Verstärker einwandfrei arbeiten kann, ist der Bezugspunkt des Eingangssignals gegenüber dem Bezugspotential M angehoben, wozu die Zenerdiode Z in die bezugsspannungsseitige Stromversorgungsleitung zum Generator Geinbezogen ist.An integrated linear amplifier with a combined switching transistor output, known under the type designation TAA 761, is suitable as the operational amplifier V. So that the amplifier powered between operating potential P and reference potential M can work properly, the reference point of the input signal is raised compared to reference potential M , for which purpose the Zener diode Z is included in the reference voltage-side power supply line to the generator G.
Der Generator G braucht für eine große Anzahl von Ruflasterschaltungen jeweils nur einmal als Hochfrequenzspeisespannungsquelle vorgesehen zu sein.The generator G only needs to be provided once as a high-frequency supply voltage source for a large number of call load circuits.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
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