DE1918401A1 - Beruehrungsschalter mit Kontaktstuecken aus leitendem Material - Google Patents

Description

• Berührungsschalter mit Kontakt stücken aus leitendem Ijaterial Die Erfindung bezieht sich auf einen Berührungsschalter mit Kontaktstücken aus leitendem Material, bei dem durch Berühren der Kontakt stücke mit einem menschlichen Finger die Leitfähigkeit der Haut ausgenutzt-wird, einen an den Kontaktstücken angeschlossenen Stromkreis zu schließen.
• Bei einer bekannten Anordnung nach der DAS 1 271 242 liegt der Tastteil des Berührungsschalters an einer Stromquelle, die mit dem Basis-Emitter-Kreis eines NPN-Transistors in Serie geschaltet ist, dessen Kollektor an der Basis eines Leistungstransistors des Typs PNP angeschlossen ist, dessen Emitter-Kollektor-Kreis seinerseits über eine vorgeschaltete Diode einen Strorn zum Erregen eines den Verbraucierstromkreis schaltenden Relais liefert0 Man muß befürchten, daß eine einwandfreie Befehlseingabe in die Schaltanordnung nicht erfolt, und annehrnen, daß dieser Mangel einer ausreichenden Steuerspannung auf eine Unterschätzung der Spanne des Wertes des Ubergangswiderstandes der menschlichen Haut, der von ihren jeweiligen Zustand und dem Anpreßdruck auf die Kontaktstücke abhängt wnd zwischen o,l und 10 M liegt, zurückzuführen ist.
• Die Erfindung sieht eine einwandfreie Befehlseingabe an das Relais dadurch vor, daß dem an den Kontakt stücken angeschlossenen Transistor ein zweiter Transistor als Verstärker und diesem ein Schmitt-Trigger mit nachfolgender Zenerdiode nachgeschaltet ist, die über einen Leistungstransistor ein den zu schaltenden Verbraucherstromlcreis schaltendes Relais stauert.
• Der Arbeitspunkt des ersten Transistors ist derart gewählt, daß eine an sehr hohen Widßrstandswerten der die Kontaktstücke berührenden Haut abfallende, sehr geringe Eingangsspannung an der Basis des Transistors ausreicht, diesen sicher durchzuschalten.
• Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken wird der Berührungsschalter zur Schaltung von Verbraucherstromkreisen von Haus-bzw. Gebäudeinstallationen angewendet, denen auch die Stromversorgung für die Transistoren des Berührungsschalters über einen Transformator und Gleichrichter entnommen wird.
• Um den Installateuren einfache Geräte zum Anschluß an die Leitungen in die Hand zu geben, sind gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken die elektronischen Bauelemente zu einer blockförmigen, giesharzvergossenen Baueinheit, evtl. unter Verwendung von integrierten Schaltkreisen, vereinigt und an einem Tragring für Installationsgeräte befestigt oder mit dem Tragring vergossen in einer Installationsdose unterzubringen und mit an sich bekannten iIitteln, wie Spreizklemmen oder dgl., zu befestigen.
• Das Relais zur Schaltung der Verbraucherstromkreise kann am Giesharzblock befestigt sein.
• Zur weiteren Vereinfachung der Geräte ist die Abdeckung der Installationsdose Träger der Kontaktstücke, und die Kontaktstücke und elektronischen Bauelemente sind in der Installationsdose elektrisch durch Steckkontakte oder dgl. miteinander verbunden.
• Die Abdeckung ist rund, quadratisch oder von anderer goometrischer Form, besteht aus einem Duro- oder Thermoplast, und die voneinander isolierten Kontakt stücke in Form konzentrischer Kreisringe oder von ineinandergreifender Gestaltung sind in die Abdeckung eingelegt und befestigt oder in an sich bekannter Weise galvanisch, durch Aufspritzen, Aufdampfen, Aufdrucken oder dgl. aufgetragen.
• Damit etwaigen Wunschen nach einer Beleuchtung oder Kontrolle Rechnung getragen wird, ist innerhalb der Installationsdose und unterhalb der transparenten oder mit transparenten Stellen ausgestatteten Abdeckplatte ein Glimm-oder Glühlampenaggregat für eine Kontrolle oder Beleuchtung angeordnet Um auch hier das Gerät einfach zu halten, ist die für die Aufnahme der auswechselbaren Glimm- oder Glühlampe bestirnrnte Fassung und die sinstiger Teile des Glimm- oder Glühlampenaggregates mit der blockförmigen Baueinheit in Block vereinigt.
• Die Bauelemente des Berührungsschalters können mit Installationsdosen für den Aufbau von Unterputz-, Aufputz- und wasserdichten oder wassergeschührten Schaltern verwendet werden, wobei die Anordnung deshalb einfach wird, weil keine beweglichen Teile vorhanden sind.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung abgebildet.
• Die Fig. 1 zeigt ein Schaltbild, die Fig. 2 eisen Schnitt durch eine in einer Unterputzdose installierte Baueinheit, die Fig. 3 eine Draufsicht auf die Baueinheit und die Fig. 4 eine Draufsicht auf eine in einer Abdeckung vereinigte Mehrheit von Berührungsschalten.
• Die Transistoren und ihre Arbeitswiderstände R1 bis R10 liegen sämtlich zwischen dem positiven Pol X und dem negativen Pol Y der Spannungsquelle von z.B. 12 Volt. Zwischen dem Pol X und der Basis des NPN-Transistors T1 liegen die voneinander isolierten Kontaktstücke K, bei deren Bdrühren der ttbergangswi derstand so weit verringert wird, daß das Basispotential so weit ansteigt, daß der in Kollektorschaltung betriebene Transistor T1 durchschaltet. Durch den nun fließenden Emitterstrom erhöht sich der Spannungsabfall an R2. Das Basispotential des NPN-Transistors T2 steigt dadurch an und steuert den Transistor T2 durch. Das nun durch die Verstärkerstufen T1 und T2 verstärkte am Emitter des Transistors T2 zur Verfügung stehende Schaltsignal schaltet den nachfolgenden Schmitt-Trigger.
• Bei unberührten Kontakt stücken K und damit niedriger Eingangsspannung am Schmitt-Trigger ist der Transistor T3 gesperrt und der Transistor TÄ durchgesteuert. Die Ausgangsspannung am Kollektor T4 beträgt etwa 1 Volto Bei anwachsender Spannung an der Basis des Transistors T3, also dem Eingang des Schmitt-Triggers, ändert sich zunächst nichts. Der Umschaltpunkt wird erst erreicht, wenn die Eingangsspannung an der Basis des Transistors T3 den Spannungsabfall am genannten Emitterwiderstand R7 zuzglich der Schwellspannung des Transistors T3 überschreitet. Dieses ist dadurch gewährleistet, daß der durch Berühren der Kontaktfläche K erzeugte Spannungsabfall durch die Transistoren Tl und T2 verstärkt wird, somit ausreicht, den Schlitt-Tri6-er in seinen anderen Zustand zu bringene Der Transistor T3 beginnt durchzusteuern, das Potential an seinem Kollektor nimmt ab, und der Transistor T4 beginnt zu sperren.
• Der Strom durch den genannten Emitterwiderstand R7 verringert sich zunächst. Der Spannungsabfall an ihm wird geringer, das bedeutet, daß die Spannung zwischen Basis und Emitter ansteigt.
• Infolge dieser Mitkopplung setzt ein Kippvorgan ein, nach dessen Ablauf der Transistor T3 durchsteuert und der Transistor T4 gesperrt ist. Das Potential am Kollektor T4 ist nun etwa gleich der Versorgungsspannung0 An dem Kollektor des Transistors T4 ist über eine Zenerdiode Z die Basis des Endtransistors T5 angeschlossen, in dessen ollektorkreis'die Arbeitswicklung eines Stromstoßrelais Str.
• liegt. Die Freilaufdiode D sorgt dafür, daß sich beim Sperren des Transistors T5 an der Induktivität der Wicklung des Stromstoßrelais Str. keine Spannungsspitze aufbauen kann, die zur Zerstörung des Transistors T5 führen könnte.
• Die Baueinheit 1 nach den Figuren 2 und 3 enthält sämtliche in der Schaltung 1 gezeigten Schaltelemente mit Ausnahme des den Arbeitsstromlireis schaltenden Relais, also Transistoren, Dioden und Widerstände. Sie ist mit dem Tragring 2 zu einem Giesharzblock vergossen0 Das Relais 3 ist am Giesharzblock 1 mittels einer Schraubverbindung befestigt, um es selbst oder die Baueinheit 1 bei Fehlern in beiden Teilen leicht austauschen zu können. Die Baueinheit 1 ist mit Anschlußllemmen 4 zum Anschluß an die Stromversorgung und mit heraistretenden Drahtenden zum Anschluß an das Relais 3 und dgl. ausgestattet, ferner mit Steckbuchsen 13 und 14.
• Das ganze Aggregat kann wie ein Installation sgeräteein satz in eine Unterputzdose 5 eingebracht und ebenso befestigt werden.
• Die Unterputzdose 5 ist dann wie üblich mittels einer Abdeckung Ö verkleidet, die mit Schrauben 7 am Giesharzblock 1 befestigt wird; auch eine schraubenlose Befestigung wäre möglich. Die Abdeckung 6 ist Träger der Kontaktplatte, die nach den Figuren 2 und 3 aus einer Kreisplatte als einem Pol, einem Kreisring 9 als zweitem Pol und einem dazwischenliegenden, die Kreisplatte 8 und den Kreisring 9 voneinander isolierenden Kreisring 10 besteht. Beide Pole tragen Steckerstifte 11 und 12, die in Steckbuchsen 13 und 14 der Baueinheit 1 einsetzbar sind.
• Zur Beleuchtung oder als Kontrollampe kann an der Baueinheit 1 eine Fassung 15 für eine Glimm- oder Glühlampe 16 angeordnet sein. Die Abdeckung 6 ist transparent oder kann oberhalb- der Glimm- oder Glühlampe 16 mit einer transparenten Stelle 17 ausgestattet sein.
• Wie in der Installationstechnik üblich, können nach Figur 4 mehrere Berührungsschalter 18, 19, 2o auch übereinander angeordnet sein und mit einer Abdeckplatte 21 abgedeckt werden.
• Die Kontaktplatte kann sich, wie am Schalter 18 gezeigt, aus mehreren ineinandergreifenden und voneinander isolierten Streifen, die die beiden Pole bilden, zusammensetzen.
• Es besteht die iXögliikeit, in gewohnter Weise Schalter und Steckdosen, Taster, usw., in Unterputzdosen mit einer gemeinsamen Abdeckung zu kombinieren.
• Da der Schalter keinerlei bewegliche Teile, die durch die Abdeckung hindurchreichen, enthält, kann man sämtliche Bauelemente zum Aufbau von wasserdichten bzw. wasssrgeschützten Schaltern in Unterputz- und Aufputzausführung benutzen.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Berührungsschalter mit Kontaktstücken aus leitendem Material, bei deren Berühren durch einen menschlichen Finger der Basis-Emitter-Stromkreis eines Transistors geschlossen wird, der seinerseits eine Schalteranordnung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß dem an den Kontaktstücken (K) angeschlossenen Transistor (T1) ein zweiter Transistor (T2) als Verstärker und diesem ein Schmitt-Trigger (T3, T4> mit nachfolgender Zenerdiode (Z) nachgeschaltet ist, die über einen Leistungstransistor (T5) ein den zu schaltenden Verbraucherstromkreis schaltendes Relais (Str.) steuert.

2. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitspunkt des ersten Transistors (T1) derart gewählt ist, daß eine an sehr hohen Widerstandswerten der die Kontaktstücke (K) berührenden Haut abfallende, sehr geringe Eingangsspannung an der Basis des Transistors (T1) ausreicht, diesen sicher durchzuschalten.

3. Anwendung des Berührungsschalters nach Anspruch 1 bis 2 zur Schaltung Von Verbraucherstromkreisen der Haus- bzw. Gebäudeinstallationen, denen die Stromversorgung für die Transistoren des Berührungsschalters über einen Transformator und Gleichrichter entnommen wird.

40 Berührungsschalter für seine Anwendung in Hausinstallationen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Bauelemente zu einer blockförmigen, giesharzvergossenen Baueinheit (1), evtlO unter Verwendung von integrierten Schaltkreisen, vereinigt sind und an einem Tragring (2) für Installationsgeräte befestigt oder mit dem Tragring vergossen in einer Installationsdose unterzubringen und mit an sich bekannten Mitteln wie Spreizklemmen oder dglo zu befestigen sind.

5. Berührungsschalter für seine Anwendung in Hausinstallationen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (Str0, 3) zur Schaltung des Verbraucherstromkreises am Giesharzblock (1) befestigt ist.

6. Berührungsschalter für seine Anwendung in Hausinstallationen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (o) der Installationsdose (5) Träger der Kontaktstücke (8, 9) ist, und die KontaktstUcke (, 9) und elektronischen Bauelemente (1) in der Installationsdose (5) elektrisch durch Steckkontakte (11, 12 13, 14) oder dgl. miteinander verbunden sind.

7. Berührungsschalter für seine Anwendung in Hausinstallationen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (6) rund, quadratisch oder von anderer geometrischer Form ist, aus einem Duro- oder Thermoplast besteht, und daß die voneinander isolierten Kontaktstücke (K) in Form konzentrischer Kreisringe oder von ineinandergreifender Gestaltung in die Abdeckung (6) eingelegt und befestigt oder in an sich bekannter Weise galvanisch, durch AuSspritzen, Aufdampfen, Aufdrucken oder dgl. aufgetragen sindo

8. Berührungsschalter für seine Anwendung in Hausinstallationen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Installationsdose (5) und unterhalb der transparenten oder mit transparenten Stellen (17) ausgestatteten Abdeckplatte (6) ein Glimm- oder Glühlampenaggregat (15, 16) für eine Beleuchtung oder als Kontrolle angeordnet ist.

9o Berührungsschalter für seine Anwendung in Hausinstallationen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Aufnahme der auswechselbaren Glimm- oder Glühlampe (16) bestimmte Fassung (15) und digsonstigen Teile des Glimm-oder Glühlampenaggregates (15, 16) mit der blockförmigen Baueinheit (1) vereinigt sind.

lo. Berührungsschalter für seine Anwendung in Hausinstallationen nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seine Bauelemente mit Installationsdosen für den Aufbau von Unterputz-, Aufputz- und wasserdichten oder wassergeschützten Schaltern verwendet werden.