Сенсорный переключатель Советский патент 1980 года по МПК H03K17/00 

Изобретение относится к области радиотехники, и может быть использовано при разработке органов ручного управления в различных электротехнических устройствах, в частности в пультах управления устройств вычислительной техники, .. Известен сенсорный переключатель содержащий ,С-генератор на транзисторе, резистор смещения, параллельно которому подк.шочен конденсатор, фильтр низких частот и ключевой каскад 1. Однако известное устройство отличается сложностью и низкой надежностью, так как содержит значительное количество элементов. . Известен сенсорный переключатель содержащий Lc-автогенератор на тракэисторе, коллектор которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора LC-контура и через индуктивност LC KOHTypa - с первой шиной источника питания, эмиттер через токозада ющий резистор подключен ко второй шине источника питания, сенсорную пластину и резистор смещения, параллельно которому подключен конденсатор фильтра, первая обкладка которог соединена с первой шиной источника питания 2. Однако и это известное устройство не отличается простотой и Надежностью. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение. Для этого в сенсорный переключатель, содержащий С-автогенератор на транзисторе, коллектор которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора ЬС-контура и через индуктивность LC-контура - с первой шиной источника питания, эмиттер через токозадающий резистор подключен ко второй шине источника питания, сенсорную пластину и резистор смещения, параллельно которому подключен конденсатор фильтра, первая обкладка которого соединена с первой шиной источника питания, введен второй конденсатор Lc KOHTypa, первая обкладка которого подключена к первой шине источника питания, вторая обкладка соединена со второй обкладкой первого конденсатора LC-контура и с эмиттероМ транзистора, сенсорная пластина подключена к коллектору транзистора, а вторая обкладка конденсатора фильтра соединена с базой транзистора и выходной шиной.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит металлическую пластину - сенсор 1, подключенную к коллектору транзистора 2, катушку индуктивности 3 и конденсаторы 4 и 5f образующие 1,С-контур в цепи коллек- тора. Конденсаторы 4 и 5 образуют емкостный делитель в цепи положительной обратной связи, средняя точка которого подключена к эмиттеру транзистора 2, а база транзистора 2 подключена через параллельно включенные резистор б и конденсатор 7 к положитель ной шине электропитания. При этом резистор б и конденсатор 7-образуют цепь базового смещения и одновременно - фильтр нижних частот. Эмиттер транзистора 2 подключен через резистор 8 к минусовой шине питания, а база - к выходной шине Э устройства. При отсутствии прикосновения оператора к металлической пластине-сенсору 1 Lc-автогенератор на транзисторе 1 генерирует высокочастотные колебания, частота которых определяется параметрами колебательного LC-контура, составленного из катушки индуктивности 3 и конденсаторов 4 и 5. Благодаря большой выбранной величине положительной обратной связи транзистор 2 работает в ключевом режиме и переключается от состояния открыт до состояния насыщен. При насыщении транзистора 2 в его базовой цепи появляются импульсы тока, которые интегрируются RC-цепочкой базового смещения, составленной из резистора 6 и конденсатора 7, Таким образом происходит детектирование высокочастотных колебаний детектором, составленным из перехода коллектор-база транзистора 2, резистора б и конденсатора 7, В ре- . зультате на выходной шине 9 переключателя формируется нижний уровень выходного сигнала.

При прикосновении оператора к металлической пластине-сенсору 1 эквивалентное полное сопротивление тела оператора, которое можно представить в виде последовательного соединения резистора сопротивлением 1 кОм и конденсатора емкостью 100,,.200пФ, шунтирует колебательный контур и высокочастотные колебания прекрсодаются, а на выходе формируется верхний уровень ыходного сигнала, величина котороо определяется напряжением электроитания +ЕЦ (за вычетом падения напряения на резисторе 6 от .протекания азового тока транзистора 2) .

. Для надежной работы схемы сенсорого переключателя необходимо, чтобы езонансное сопротивление контура быо существенно больше эквивалентного опротивления тела оператора (практиески достаточно иметь резонансное

сопротивление LC-контура более 3 кОм) а частота колебаний LC-автогенератора должна быть выбрана такой величины, чтобы эк1вивалентноё реактивное сопротивление тела оператора на этой частоте было существенно меньше 1 ком (практически частота колебаний должна быть больше 1...3 МГц).

Предложенный сенсорный переключатель имеет в 2-3 раза меньше электрорадиоэлементов по сравнению с известными, что позволяет значительно упростить конструкцию, уменьшить габариты переключателя, снизить потребляемую мощность и стоимость переключателя, повысить его надежность.

Применение предложенного переключателя упрощает и удешевляет конструкцию панелей управления различных электротехнических устройств, особенно при большом количестве переключателей , например в пультах управления электронных вычислительных машин,

Дополнительным достоинством данного сенсорного переключателя является повышенная электробеэспасность, так как учитывая, что один конец катушки индуктивности подключен к положительной шине электропитания, которую можна заземлить, то при касании оператора к металлической пластинесенсору он находится под воздействием высокочастотного электрического напряжения только в течение времени переходного процесса прекращения колебаний в LC-автогенераторе.

Формула изобретения Сенсорный переключатель, содержащий LC-автогенератор на транзисторе, коллектор которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора LC-контура и через индуктивность LC-контура - с первой шиной источника питания эмиттер через .токозадающий резистор подключен ко второй шине источника питания, сенсорную пластину и резистор смещения, параллельно которому подключен конденсатор фильтра, первая обкладка которого соединена с первой шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, введен второй конденсатор ЬС-контура, первая обкладка которого подключена к первой шине источника питания, вторая обКладка соединена со второй обкладкой первого конденсатора ЬС-контура и с эмиттером транзистора,сенсорна

пластина подключена к коллектору транзистора, а вторая обкладка конденсатора фильтра соединена с базой транзистора и йыходной шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 2065248, кл. Н 03 К 17/00,1971..

2,Патент ФРГ № 1951137, кл, Н 03 К 17/00, 1971 (прототип).