ELECTRONIC SWITCHING DEVICE, PREFERABLY OPERATING WITHOUT MAKING CONTACT

Abstract: 1. Electronic switching equipment that is permanently connectable by an external lead to one pole of a voltage source and is permanently connectable by only one further external lead to one terminal of a load, the other terminal of the load being connectable to the other pole of the voltage source, with a presence indicator that is influencable from the outside, with an electronic switch controllable from the presence indicator, via a switching amplifier if required, and with an auxiliary circuit for the generation of an auxiliary voltage for the presence indicator, and if required for the switching amplifier, in which the auxiliary circuit for the production of an auxiliary voltage for the presence indicator, and if required for the switching amplifier, possesses a current supply unit a voltage-limiting unit and a DC/DC convertor, characterized in that the primary circuit of the DC/DC converter is connected in parallel to the electronic switch or to the bridge input of a bridge rectifier that if required is connected in series with the electronic switch, and the DC/DC converter is directly controlled by the presence indicator, via the switching amplifier if required.

Description: Die Erfindung betrifft ein elektronisches, vorzugsweise berührungslos arbeitendes Schaltgerät, das über einen Aussenleiter mit einem Pol einer Spannungsquelle und nur über einen weiteren Aussenleiter mit einem Anschluss eines Verbrauchers verbindbar ist, wobei der andere Anschluss des Verbrauchers an den anderen Pol der Spannungsquelle anschliessbar ist, mit einem von aussen beeinflussbaren Anwesenheitsindikator, z. B. einem Oszillator, mit einem von dem Anwesenheitsindikator - ggf. über einen Schaltverstärker - steuerbaren elektronischen Schalter, z. B. einem Transistor, einem Thyristor oder einem Triac, und mit einer Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker, wobei die Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker ein Stromzuführungselement, ein Spannungsbegrenzungselement, einen DC/DC-Wandler und vorzugsweise einen Ladekondensator aufweist und wobei vorzugsweise das Stromzuführungselement als Konstantstromgenerator bzw. mit dem Spannungsbegrenzungselement als Konstantspannungsgenerator ausgeführt ist und der Ladekondensator im Sekundarkreis des DC/DC-Wandlers liegt. Elektronische Schaltgeräte der zuvor beschriebenen Art sind kontaktlos ausgeführt und werden in zunehmendem Masse anstelle von elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, in elektrischen Mess-, Steuerund Regelkreisen verwendet. Das gilt insbesondere für sogenannte Annäherungsschalter, d. h. für elektronische Schaltgeräte, die berührungslos arbeiten. Mit solchen Annäherungsschaltern wird indiziert, ob sich ein Beeinflussungselement, für das der entsprechende Annäherungsschalter sensitiv ist, dem Annäherungsschalter hinreichend weit genähert hat. Hat sich nämlich ein Beeinflussungselement, für das der entsprechende Annäherungsschalter sensitiv ist, dem Anwesenheitsindikator hinreichend weit genähert, so steuert der Anwesenheitsindikator den elektronischen Schalter um, d. h. bei einem als Schliesser ausgeführten Schaltgerät wird der nichtleitende elektronische Schalter nunmehr leitend, während bei einem als öffner ausgeführten Schaltgerät der leitende elektronische Schalter nunmehr sperrt. (Mit Schaltgeräten der in Rede stehenden Art kann auch indiziert werden, ob eine physikalische Grösse eines Beeinflussungsmediums, für die das Schaltgerät sensitiv ist, einen entsprechenden Wert erreicht hat.) Wesentlicher Bestandteil von elektronischen Schaltgeräten der zuvor beschriebenen Art ist also u. a. der von aussen beeinflussbare Anwesenheitsindikator. Als Anwesenheitsindikator kann z. B. ein induktiv oder kapazitiv beeinflussbarer Oszillator vorgesehen sein; es handelt sich dann um induktive oder kapazitive Annäherungsschalter (vgl. t. B. die deutschen Offenlegungsschriften bzw. Auslegeschriften bzw. Patentschriften 19 51 137, 1966 178, 1966213, 20 36 840, 21 27 956, 2203038, 22 03 039, 22 03 040, 22 03 906, 23 30 233, 2331 732. 2356490, 26 13423, 26 16 265, 26 16733, 26 28 427, 27 11 877 und 27 44 785). Als Anwesenheitsindikator kann z. B. auch ein Fotowiderstand, eine Fotodiode oder ein Fototransistor vorgesehen sein; es handelt sich dann um optoelektronische Annäherungsschalter (vgl. z. B. die deutsche Offenlegungsschrift 28 24 582). Bei induktiven Annäherungsschaltern gilt für den Oszillator, solange ein Metallteil einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K V = 1 mit K = Rückkopplungsfaktor und Y = Verstärkungsfaktor des Oszillators, d. h. der Oszillator schwingt. Erreicht das entsprechende Metallteil den vorgeschriebenen Abstand, so führt die zunehmende Bedämpfung des Oszillators zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors V, so dass K V c 1 wird, d. h. der Oszillator hört auf zu schwingen. Bei kapazitiven Annäherungsschaltern gilt für den Oszillator, solange ein Ansprechkörper die Kapazität zwischen einer Ansprechelektrode und einer Gegenelektrode noch nicht hinreichend vergrössert hat, also einen vorgegebenen Abstand noch nicht erreicht hat, K Z V c 1, d. h. der Oszillator schwingt nicht. Erreicht der Ansprechkörper den vorgegebenen Abstand, so führt die steigende Kapazität zwischen der Ansprechelektrode und der Gegenelektrode zu einer Vergrösserung des Rückkopplungsfaktors K, so dass K V = 1 wird, d. h. der Oszillator beginnt zu schwingen. Bei beiden Ausführungsformen wird abhängig von den unterschiedlichen Zuständen des Oszillators der elektronische Schalter, z. B. ein Transistor, ein Thyristor oder ein Triac, gesteuert. Optoelektronische Annäherungsschalter weisen einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf und werden auch als Lichtschranken bezeichnet. Dabei unterscheidet man zwischen einem Lichtschrankentyp, bei den. der Lichtsender und der Lichtempfänger auf entgegengesetzten Seiten einer Überwachungsstrecke angeordnet sind, und einem Lichtschrankentyp, bei dem der Lichtsender und der Lichtempfänger am gleichen Ende einer Überwachungsstrecke angeordnet sind, während ein am anderen Ende der Überachungsstrecke angeordneter Reflektor den vom Lichtsender ausgehenden Lichtstrahl zum Lichtempfänger zurückreflektiert. In beiden Fällen spricht der Anwesenheitsindikator an, wenn der normalerweise vom Lichtsender zum Lichtemp- fänger gelangende Lichtstrahl durch ein in die Überwachungsstrecke gelangtes Beeinflussungselement unterbrochen wird. Es gibt jedoch auch Lichtschranken des zuletzt beschriebenen Lichtschrankentyps, bei den. der vom Lichtsender kommende Lichtstrahl nur durch ein entsprechendes Beeinflussungselement zum Lichtempfänger zurückreflektiert wird. Elektronische, berührungslos arbeitende Schaltgeräte sind anfangs mit einer Reihe von Problemen behaftet gewesen, - gemessen an elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten -, nämlich u. a. mit den Problemen "Erzeugung einer Speisespannung für den Oszillator", "Ausbildung des Oszillators", "Einschaltimpulsverhinderung", "Kurzschlussfestigkeit". Mit diesen Problemen und deren Lösungen (und mit anderen bei elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgeräten relevanten Problemen und deren Lösungen) befassen sich z. B. die deutschen Offenlegungsschriften bzw. Auslegeschriften bzw. Patentschriften 19 51 137, 19 66 178, 19 66 213, 20 36 840, 21 27 956, 22 03 038, 2203 039, 2203 040, 22 03 906, 23 30 233, 23 31 732, 23 56 490, 26 13 423, 26 16 265, 26 16 773, 26 28 427, 27 11 877, 27 44 785, 29 43 911, 30 04 829, 30 38 102, 30 38 141 und 30 38 692. Bei elektronischen Schaltgeräten, die über einen Aussenleiter mit einem Pol einer Spannungsquelle und nur über einen weiteren Aussenleiter mit einem Anschluss eines Verbrauchers verbindbar sind, ist die Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker nicht problemlos, weil ja sowohl im leitenden Zustand als auch im gesperrten Zustand des Schaltgerätes die Hilfsspannung erzeugt werden muss, - die einen Hilfsstrom zur Folge hat, so dass letzten Endes einem solchen Schaltgerät im leitenden Zustand und im gesperrten Zustand eine elektrische Hilfsleistung zugeführt werden muss (Hilfsleistung als Produkt aus Hilsspannung und Hilfsstrom). Von ihrer Funktion als Schaltgeräte her soll aber bei den in Rede stehenden elektronischen Schaltgeräten im leitenden Zustand praktisch kein Spannungsabfall auftreten und im gesperrten Zustand praktisch kein Reststrom fliessen. Da dann, wenn bei Schaltgeräten der in Rede stehenden Art im leitenden Zustand kein Spannungsabfall auftritt, auch keine Hilfsspannung gewonnen werden kann, und dann, wenn im gesperrten Zustand kein Reststrom fliesst, auch kein Hilfsstrom gewonnen werden kann, gilt für alle elektronischen Schaltgeräte mit nur zwei Aussenleitern, dass im leitenden Zustand ein Spannungsabfall auftritt und im gesperrten Zustand ein Reststrom fliesst. Aus dem, was zuvor ausgeführt worden ist, folgt, dass dann, wenn schon, ungewollt, aber funktionsnotwendig, im leitenden Zustand ein Spannungsabfall auftritt und im gesperrten Zustand ein Reststrom fliesst, der Spannungsabfall und der Reststrom so gering wie möglich sein sollen. Das Problem "Reduzierung des Spannungsabfalls im leitenden Zustand des Schaltgerätes" ist zunächst bereits in einem Teil der schon genannten Druckschriften behandelt, nämlich in den deutschen Offenlegungsschriften bzw. Auslegeschriften bzw. Patentschriften 19 51 137, 21 27 956, 26 13 423 und 27 11 877. Dei den elektronischen Schaltgeräten der Art, von der die Erfindung konkret ausgeht (vgl. die DE-OSen 28 08 156 und 29 22 309), ist bereits erkannt worden, dass tisch der Spannungsabfall im leitenden Zustand des Schaltgerätes weiter reduzieren lässt, wenn man die Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker mit einem DC/DC-Wandler versieht, - weil mit einem solchen DC/DC-Wandler im Sekundärkreis eine höhere Wandlerspannung als im Primärkreis gewonnen werden kann, folglich der Spannungsabfall im leitenden Zustand des Schaltgerätes geringer sein kann, als die benötigte Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker. Bei einem bekannten elektronischen Schaltgerät der Art, von der die Erfindung ausgeht (vgl. die DE-OS 28 08 156), ist die Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker so ausgeführt, dass wesentliche Bauelemente, nämlich der Konstantspannungsgenerator mit dem Stromzuführungselement und ein Teil des DC/DC-Wandlers, nämlich ein zum DC/DC-Wandler gehörendes induktives Wandlerelement, stets in Funktion sind, nämlich sowohl im leitenden Zustand als auch im gesperrten Zustand des Schaltgerätes, - obwohl jedenfalls der DC/DC-Wandler und folglich auch das induktive Wandlerelement nur im leitenden Zustand des Schaltgerätes in Funktion sein muss. Bei dem anderen elektronischen Schaltgerät der Art, von der die Erfindung konkret ausgeht (vgl. die DE-OS 29 22 309), arbeitet der DC/DC-Wandler dann und nur dann, wenn in seinem Primärkreis ein Hilfsstrom eingespeist wird, der Teil des Laststromes über den elektronischen Schalter ist. Mit anderen Worten wird der DC/DC-Wandler erst dann aktiviert, wenn der elektronische Schalter leitend geworden ist, - was im übrigen praktisch auch für das zuvor beschriebene elektronische Schaltgerät gilt. Der Erfindung liegt nun zunächst die Aufgabe zugrunde, das zuletzt beschriebene elektronische Schaltgerät so auszugestalten und weiterzubilden, dass der DC/DC Wandler schneller seine Funktion übernehmen kann. Das erfindungsgemässe elektronische Schaltgerät, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler von dem Anwesenheitsindikator steuerbar ist, - d. h, der DC/DC Wandler dann arbeitet, wenn in seinen Primärkreis ein Hilfsstrom eingespeist wird und er von dem Anwesenheitsindikator - ggf. über den Schaltverstärker angesteuert ist. Wie bekannt und sich aus dem zuvor Ausgeführten ergibt, arbeitet ein DC-DC-Wandler dann und nur dann, wenn in seinen Primärkreis ein Hilfsstrom eingespeist wird und wenn er angesteuert ist. Im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, beginnt die Ansteuerung des DC/DC-Wandlers erst dann, wenn der elektronische Schalter leitend geworden ist. Im Gegensatz dazu erfolgt bei dem erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerät die Ansteuerung des DC/DC-Wandlers und die Ansteuerung des elektronischen Schalters gleichzeitig, nämlich von dem Anwesenheitsindikator - ggf. über den Schaltverstärker. Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemässe elektronische Schaltgerät auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll. Zuvor ist bereits ausgeführt worden, dass bei dem erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerät der in derHilfsschaltung zur Erzeugung einerHilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker vorgesehene DC/DC-Wandler nur dann arbeitet, wenn in seinen Primärkreis ein Hilfsstrom eingespeist wird. Das heisst ja nichts anderes, als dass die weiter oben als für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker als erforderlich beschriebene Hilfsleistung bei leitendem elektronischen Schalter aus dem geschlossenen Lastkreis "entnommen" und transformiert, also gewandert wird, nämlich als Produkt aus einer für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker zu geringen Hilfsspannung und aus einem zu grossen Hilfsstrom transformiert wird in ein Produkt aus einer für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker ausreichenden Hilfsspannung und einem ausreichenden Hilfsstrom. Bei dem erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerät gibt es für die "Entnahme" der Hilfsleistung aus dem geschlossenen Lastkreis verschiedene Möglichkeiten. Zunächst ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis des DC/DC-Wandlers dem elektronischen Schalter oder dem Brückeneingang eines dem elektronischen Schalter ggf. vorgeschalteten Brückengleichrichters parallelgeschaltet ist. Bei dieser Ausführungsform ist im leitenden Zustand des elektronischen Schalters der Spannungsabfall am Schaltgerät identisch mit der Wandlerspannung im Primärkreis des DC/DC Wandlers. Bei dieser Ausführungsform kann es sich empfehlen, als elektronischen Schalter eine Darlington-Stufe vorzusehen. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu dem elektronischen Schalter eine Hilfsimpedanz, z. B. eine Hilfsdiode1 geschaltet ist und der Primärkreis des DC/DC-Wandlers der Reihenschaltung aus dem elektronischen Schalter und der Hilfsimpedanz parallelgeschaltet ist. Bei der Ausführungsform ist zunächst, wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, im leitenden Zustand des elektronischen Schalters der Spannungsabfall am Schaltgerät identisch mit der Wandlerspannung im Primärkreis des DC/DC-Wandlers. Hier ist jedoch der Spannungsabfall am Schaltgerät durch die in Reihe zu dem elektronischen Schalter vorgesehene Hilfsimpedanz mit Absicht erhöht worden, - einerseits, um im Primärkreis des DC/DC-Wandlers eine höhere Wandlerspannung zur Verfügung zu haben, andererseits, da elektronische Schaltgeräte der in Rede stehenden Art in der Regel durchaus einen Spannungsabfall haben dürfen, der grösser ist als der Spannungsabfall am leitenden elektronischen Schalter. Den beiden zuvor behandelten Ausführungsformen des erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes ist gemeinsam, dass der DC/DC-Wandler bei gesperrtem elektronischen Schalter an der vollen Betriebsspannung des erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes liegt, was mit Problemen verbunden sein kann. Folglich ist eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu dem elektronischen Schalter eine Hilfsimpedanz, z. B. eine Hilfsdiode, geschaltet ist und der Primärkreis des DC/DC-Wandlers der Hilfsimpedanz parallelgeschaltet ist, - wobei es sich empfehlen kann, der Hilfsimpedanz einen Pufferkondensator parallelzuschal- ten. Wie bereits mehrfach ausgeführt, muss bei Schaltgeräten der in Rede stehenden Art bei leitendem elektronischen Schalter dem Lastkreis die Hilfsleistung entnommen werden, die der Anwesenheitsindikator und ggf. der Schaltverstärker benötigen, und zwar in der Regel so, dass der Spannungsabfall am Schaltgerät möglichst gering ist. Nun ist aber zu beachten, dass mit immer kleiner werdendem Spannungsabfall am durchgeschalteten Schaltgerät der im Lastkreis minimal zulässige Laststrom grösser wird, weil ja im günstigsten Fall das Produkt aus dem Spannungsabfall am durchgeschalteten Schaltgerät und dem minimal zulässigen Laststrom im Lastkreis der für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker benötigten Hilfsleistung entsprechen muss. Das zuvor aufgezeigte Problem ist bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes, der besondere Bedeutung zukommt, berücksichtigt worden. Diese Ausführungsform ist zunächst dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsimpedanz in Abhängigkeit vom Laststrom über den elektronischen Schalter so einstellbar ist, dass das Produkt aus dem Spannungsabfall an der Hilfsimpedanz und dem Lastrom über den elektronischen Schalter möglichst gleich oder nur geringfügig grösser ist als die vom Anwesenheitsindikator und ggf. dem Schaltverstärker benötigte Leistung. Das kann einerseits dadurch realisiert sein, dass als Hilfsimpedanz eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Hilfsdioden vorgesehen ist und mit grösser werdendem Laststrom über den elektro nischen Schalter einzelne der die Hilfsimpedanz darstellenden Hilfsdiode kurzgeschlossen werden, - so dass, anders ausgedrückt, mit kleiner werdendem Laststrom über den elektronischen Schalter eine zunehmende Anzahl von in Reihe geschalteten Hilfsdioden als Hilfsimpedanz wirksam wird. Andererseits kann die zuvor angesprochene Lehre, die Hilfsimpedanz in Abhängigkeit vom Laststrom über den elektronischen Schalter einzustellen, auch dadurch realisiert sein, dass als Hilfsimpedanz eine Darlington-Stufe vorgesehen und in Abhängigkeit von der Wandlerspannung im Sekundärkreis des DClDC-Wandlers gesteuert ist. Im einzelnen kann dabei die die Hilfsimpedanz darstellende Darlington-Stufe über einen Steuertransistor und der Steuertransistor von einem Komparatortransistor gesteuert sein und der Komparatortransistor von der Spannungsdifferenz zwischen einer Referenzspannung und der Wandlerspannung im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers oder einem Teil der Wandlerspannung im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers gesteuert seil. Bei den elektronischen Schaltgeräten, von denen die Erfindung ausgeht, weist der DC/DC-Wandler ein induktives Wandlerelement, einen seinen Primärkreis im Takt einer vorgegebenen Schaltfrequenz öffnenden und schliessenden Wandlerschalter und einen den Wandlerschalter mit der Schaltfrequenz steuernden Taktgenerator auf. Hier ist die eingangs beschriebene Lehre der Erfindung, den DC/DCwandler durch den Anwesenheitsindikator zu steuern, konkret dadurch realisierbar, dass der Taktgenerator von dem Anwesenheitsindikator - ggf. über den Schaltverstärker - steuerbar ist. Bei den elektronischen Schaltgeräten, von denen die Erfindung ausgeht, und bei dem erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerät ist im Sekundärkreis des DC/DC Wandlers ein Gleichrichter vorgesehen. Hier geht eine Lehre der Erfindung mit besonderer Bedeutung dahin, als Gleichrichter eine Leuchtdiode vorzusehen, - mit folgendem Effekt: Bei elektronischen Schaltgeräten der in Rede stehenden Art ist häufig eine Leuchtdiode vorgesehen, mit deren Hilfe der Zustand des Schaltgerätes angezeigt werden kann, - und zwar entweder derart, dass die Leuchtdiode dann leuchtet, wenn das elektronische Schaltgerät beeinflusst ist, oder derart, dass die Leuchtdiode dann leuchtet, wenn der elektronische Schalter des elektronischen Schaltgerätes leitend ist. Einerseits benötigt die Leuchtdiode - wie der Anwesenheitsindikator und ggf. der Schaltverstärker - Hilfsleistung, deren Verbrauch in elektronischen Schaltgeräten der in Rede stehenden Art insgesamt so gering wie möglich sein soll. Andererseits kann die Leuchtdiode ihre Funktion, den Zustand des Schaltgerätes anzuzeigen, nur dann erfüllen, wenn sie einen bestimmten Lichtstrom bzw. eine bestimmte Lichtstärke hat. Da nun einerseits der Wirkungsgrad, mit dem eine Leuchtdiode elektrische Leistung in Lichtstrom und damit in Lichtstärke umsetzt, mit steigendem elektrischen Strom steigt, andererseits das menschliche Auge impulsförmiges Licht ab einer bestimmten Impulsfrequenz aufwärts als Dauerlicht empfindet, führt die Massnahme, im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers als Gleichrichter eine Leuchtdiode vorzusehen, dazu, mit einer relativ geringen Hilfsleistung eine hinreichend "helle" Leuchtdiode zu bekommen. Bisher ist Immer nur gesagt worden, dass bei den in Rede stehenden elektronischen Schaltgeräten eine Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den An wesenheitsindikatoP und ggf den Schaltverstärker vorgesehen ist. Da aber bei den hier relevanten elektronischen Schaltgeräten der Anwesenheitsindikator - ggf. über einen Schaltverstärker - den elektronischen Schalter steuert, muss die Hilfs spannung die mit Hilfe der Hilfsschaltung erzeugt wird, natürlich auch insgesamt in der Lage sein, den elektronischen Schalter durchzusteuern. Nun ist es denkbar, z. B. wenn als elektronischer Schalter ein V-MOS-Transistor vorgesehen ist, dass die Hilfsspannung, die der Anwesenheitsindikator und ggf. der Schaltverstärker benötigen, eine andere ist als die, die der elektronische Schalter zum Ansteuern bzwi Durchsteuern benötigte Folglich zieht eine weitere Lehre der Erfindung dahin einen DC/DC--Wändler Grzusehenj dep ; neben dem Pri= mehrkreis und dem Sekundärkreis - noch einen TePtiärkreis aufweist um die Steu-- erstrecke des elektronischen Schalters in den Tertiärkreis des DC/UC-WandlePX zu legen. Dabei kann die im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers wirksame Wandler; spannung grösser oder kleiner als die im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers wirksame Wandlerspannung sein. Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes, bei der der DC/DC-Wandler - neben dem Primärkreis und dem Sekundärkreis - noch einen Tertiärkreis aufweist und die Steuerstrecke des elektronischen Schalters im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers liegt, empfiehlt es sich, im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers einen Gleichrichter, z. B. eie Gleichrichterdiode, und zwischen dem Anwesenheitsindikator bzw. dem dem Anwesenheitsindikator nachgeschalteten Schaltvertärker und der Steuerlektrode des elektronischen Schalters eine Entkoppeldiode vorzusehen. Das lässt sich insgesamt auch dadurch realisieren, dass als Gleichrichter die Emitter-Basis-Strecke eines PNP-Steuertransistors und als Entkoppeldiode die Kollektor-Basis-Strecke dieses PNP-Steuertransistors verwendet ist. Bisher sind als zur Erfindung gehörend elektronische Schaltgeräte beschrieben worden, bei denen der DC/DC-Wandler induktiv ausgeführt ist, also ein induktives Wandlerelement aufweist. Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der, auch losgelöst von dem, was bisher als Erfindung beschrieben worden ist, besondere Bedeutung zukommen, kann als DC/DC-Wandler eine kapazitive Spannungsvervielfacherschaltung vorgesehen sein. Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung nochmals erläutert; es zeigt Fig. 1 stark schematisiert, das Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes, Fig. 2 detaillierter als in Fig. 1 dargestellt, das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes, Fig. 3 das Schaltbild einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes, Fig. 4 das Schaltbild einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes, Fig. 5 das Schaltbild einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes, Fig. 6 das Schaltbild einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes, Fig. 7 das Schaltbild einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes, Fig. 8 das Schaltbild einer achten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes und Fig. 9 das Schaltbild einer neunten Auführungsform eines erfindungsgemässen Schaltgerätes. Die in den Figuren dargestellten elektronischen Schaltgeräte arbeiten berührungslos und sind jeweils, was in den Figuren nicht dargestellt ist, über einen Aussenleiter mit einem Pol einer Spannungsquelle und nur über einen weiteren Aussenleiter mit einem Anschluss eines Verbrauchers verbindbar, wobei der andere Anschluss des Verbrauchers an den anderen Pol der Spannungsquelle anschliessbar ist; es handelt sich also um Schaltgeräte mit nur zwei Aussenleitern. In ihrem wesentlichen Aufbau bestehen die in den Figuren dargestellten Schaltgeräte aus einem von aussen beeinflussbaren Anwesenheitsindikator 1, z. B. einem Oszillator, aus einem von dem Anwesenheitsindikator 1 über einen Schaltverstärker 2 steuerbaren elektronischen Schalter 3 und aus einer Hilfsschaltung 4 zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator 1 und den Schaltverstärker 2. Die Hilfsschaltung 4 zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator 1 und den Schaltverstärker 2 weist ein Stromzuführungselement 5, ein Spannungsbegrenzungselement 6, einen DC/DC-Wandler 7 und einen Ladekondensator 8 auf. In den dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes ist das Stromzuführungselement 5 als Konstantstromgenerator bzw. mit dem Spannungsbegrenzungselement 6 als Konstantspannungsgenerator ausgeführt und liegt der Ladekondensator 8 im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers 7. Erfindungsgemäss ist zunächst der DC/DC-Wandler 7 von dem Anwesenheitsindikator 8 steuerbar, - d. h. der DC/DC-Wandler 7 arbeitet dann, wenn in seinem Primärkreis ein Hilfsstrom eingespeist wird und er von dem Anwesenheitsindikator 1 - über den Schaltverstärker 2 - angesteuert ist. In allen in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes ist in Reihe zu dem elektronischen Schalter 3 eine Hilfsimpedanz 9, in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 8 eine Hilfsdiode, geschaltet und ist der Primärkreis des DC/DC-Wandlers 7 der Hilfsimpedanz 9 parallelgeschaltet. Dabei ist der Hilfsimpedanz 9 jeweils ein Pufferkondensator 10 parallelgeschaltet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist die Hilfsimpedanz 9 in Abhängigkeit vom Laststrom über den elektronischen Schalter 3 so einstellbar, dass das Produkt aus dem Spannungsabfall an der Hilfsimpedanz 9 und dem Laststrom über den elektronischen Schalter 3 möglichst gleich oder nur geringfügig grösser ist als die vom Anwesenheitsindikator lund dem Schaltverstärker 2 benötigte Hilfsleistung. Das ist dadurch realisiert, dass als Hilfsimpedanz 9 eine Darlington-Stufe vorgesehen und in Abhängigkeit von der Wandlerspannung im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers 7 gesteuert ist. Im einzelnen ist die die Hilfsimpedanz 9 darstellende Darlington Stufe über einen Steuertransistor 11 und der Steuertransistor 11 von einem Kom paratortransistor 12 gesteuert, während der Komparatortransistor 12 von der Spannungsdifferenz zwischen einer Referenzspannung und einem Teil der Wandlerspannung im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers 7 gesteuert ist. Bei allen dargestellten elektronischen Schaltgeräten weist der DC/DC-Wandler 7 ein induktives Wandlerelement 13, einen seinen Primärkreis im Takt einer vorgegebenen Schaltfrequenz öffnenden und schliessenden Wandlerschalter 14 und einen den Wandlerschalter 14 mit der Schaltfrequenz steuernden Taktgenerator 15 auf. Hier ist die weiter oben beschriebene Lehre der Erfindung, den DC/DC-Wandler 7 durch den Anwesenheitsindikator 1 zu steuern, konkret dadurch realisiert, dass der Taktgenerator 15 von dem Anwesenheitsindikator 1 über den Schaltverstärker 2 steuerbar ist. Im übrigen ist in allen dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers ein Gleichrichter 16 vorgesehen, und zwar in Form einer Leuchtdiode. In den in den Fig. 3, 4, 6, 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemässen elektronischen Schaltgerätes ist die Hilfsspannung, die der Anwesenheitsindikator 1 und der Schaltverstärker 2 benötigen, eine andere als die, die der elektronische Schalter 3 zum Ansteuern bzw. Durchsteuern benötigt. Folglich weist in diesen Ausführungsbeispielen der DC/DC-Wandler - neben dem Primärkreis und dem Sekundärkreis - noch einen Tertiärkreis auf und liegt die Steuerstrecke des elektronischen Schalters 3 im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers 7. Dabei ist in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 6 die im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers 7 wirksame Wandlerspannung grösser als die im Sekundärkreis des DC/DC-Wanlders 7 wirksame Wandlerspannung, während im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4, 7 und 8 die im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers 7 wirksame Wandlerspannung kleiner ist als die im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers 7 wirksame Wandlerspannung. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 6 ist nämlich als elektronischer Schalter 3 ein unempfindler V-MOS-Transistor vorgesehen, während in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4, 7 und 8 als elektronischer Schal ter 3 ein empfindlicher V-MOS-Transistor vorgesehen ist. Schliesslich zeigen die Fig. 2 bis 4 und 6 bis 8 insoweit bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemässen elektronischen Schaltgeräten, als im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers 7 ein Gleichrichter 17 und zwischen dem Anwesenheitsindikator 1 bzw. dem dem Anwesenheitsindikator 1 nachgeschalteten Schaltverstärker 2 und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters 3 eine Entkoppeldiode 18 vorgesehen ist. In den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt sind, ist als Gleichrichter 17 die Emitter-Basis-Strecke bzw. die Kollektor Basis-Strecke eines PNP-Steuertransistors 19 und als Entkoppeldiode 18 die Kollektor-Basis-Strecke bzw. die Emitter-Basis-Strecke dieses PNP-Steuertransistors 19 verwendet.

Claims: Patentansprüche: 1. Elektronisches, vorzugsweise berührungslos arbeitendes Schaltgerät, das über einen Aussenleiter mit einem Pol einer Spannungsquelle und nur über einen weiteren Aussenleiter mit einem Anschluss eines Verbrauchers verbindbar ist, wobei der andere Anschluss des Verbrauchers an den anderen Pol der Spannungsquelle anschliessbar ist, mit einem von aussen beeinflulsbaren Anwesenheitsindikator, z. B. einem Oszillator, mit einem von dem Anwesenheitsindikator - ggf. über einen Scha-ltverstärker - steuerbaren elektronischen Schalter, z. B. einem Transistor, einem Thyristor oder einem Triac, und mit einer Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker, wobei die Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker ein Stromzuführungselement, ein Spannungsbegrenzungselement, einen DC/DC-Wandler und vorzugsweise einen Ladekondensator aufweist und wobei vorzugsweise das Stromzuführungselement als Konstantspannungsgenerator ausgeführt ist und der Ladekondensator im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers liegt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der DC/DC-Wandler (7) von dem Anwesenheitsindikator (1) steuerbar ist, - d. h. der DC/DC-Wandler (7) dann arbeitet, wenn in seinem Primärkreis ein Hilfsstrom eingespeist wird und er von dem Anwesenheitsindikator (1) - ggf. über den Scflaltverstärker (2) angesteuert ist. 2. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis des DC/DC-Wandlers dem elektronischen Schalter oder dem Brückeneingang eines dem elektronischen Schalter ggf. vorgeschalteten Brückengleichrichters parallelgeschaltet ist und vorzugsweise als elektronischer Schalter eine Darlington-Stufe vorgesehen ist. 3. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dalS in Reihe zu dem elektronischen Schalter eine Hilfsimpedanz, z. B. eine Hilfsdiode, geschaltet ist und der Primärkreis des DC/DC-11andlers der Reihenschaltung aus dem elektronischen Schalter und der Hilfsimpedanz parallelgeschaltet ist. 4. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu dem elektronischen Schalter (1) eine Hilfsimpedanz (9), z. B. eine Hilfsdiode, geschaltet ist, der Primärkreis des oC/DC-Wandlers (7) der Hilfsimpedanz (9) parallelgeschaltet ist und vorzugsweise der Hilfsimpedanz (9) ein Pufferkondensator (10) parallelgeschaltet ist. 5. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsimpedanz (9) in Abhängigkeit vom Laststrom über den elektronischen Schalter (3) so einstellbar ist, dass das Produkt aus dem Spannungsabfall an der Hilfsimpedanz (9) und dem Laststrom über den elektronischen Schalter (3) möglichst gleich oder nur geringfügig grösser ist als die vom Anwesenheitsindikator (1) und ggf. dem Schaltverstärker (2) benötigte Hilfsleistung, und dass vorzugsweise als Hilfsimpedanz eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Hilfsdioden vorgesehen ist und mit grösser werdendem Laststrom über den elektronischen Schalter einzelne der die Hilfsimpedanz darstellenden Hilfsdioden kurzgeschlossen werden oder dass vorzugsweise als Hilfsimpedanz (9) eine Darlington-Stufe vorgesehen und in Abhängigkeit von der Wandlerspannung im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers (7) gesteuert ist, vorzugsweise über einen Steuertransistor (11) von einem Komparatortransistor (12) gesteuert ist, wobei der Komparatortransistor (12) von der Spannungsdifferenz zwischen einer Referenzspannung und der Wandlerspannung im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers (7) oder einen Teil der Wandlerspannung im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers (7) gesteuert ist. 6. Elektronisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der DC/DC-Wandler ein induktives Wandlerelement, einen seinen Primärkreis im Takt einer vorgegebenen Schaltfrequenz öffnenden und schliessenden Wandlerschalter und einen den Wandlerschalter mit der Schaltfrequenz steuernden Taktgenerator aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgenerator (15) von dem Anwesenheitsindikator (1) - ggf. über den Schaltverstärker (2) steuerbar ist. 7. Elektronisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers ein Gleichrichter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleichrichter (16) eine Leuchtdiode vorgesehen ist oder der Gleichrichter steuerbar ist, z. B. als Gleichrichter ein Transistor vorgesehen ist. 8. Elektronisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei z. B. als elektronischer Schalter ein V-MOS-Transistor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (7) - neben dem Primärkreis und dem Sekundärkreis - noch einen Tertiärkreis aufweist und die Steuerstrecke des elektronischen Schalters (3) im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers (7) liegt, vorzugsweise die im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers (7) wirksame Wandlerspannung grösser ist als die im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers (7) wirksame Wandlerspannung oder die im Tertiärkreis des DC/DC-Wandlers (7) wirksame Wandlerspannung kleiner ist als die im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers (7) wirksame Wandlerspannung und/oder vorzugsweise im Tertiärkreis des DC/DC Wandlers (7) ein Gleichrichter (17), z. B. eine Gleichrichterdiode, vorgesehen ist. 9. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anwesenheitsindikator (1) bzw. dem dem Anwesenheitsindikator (1) nachgeschalteten Schaltverstärker (2) und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters (3) eine Entkoppeldiode (18) vorgesehen ist. 10. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleichrichter (17) die Emitter-Basis-Strecke bzw. die Kollektor-Basis-Strecke eines PNP-Steuertransistors (19) und als Entkoppeldiode (18) die Kollektor-Basis-Strecke bzw. die Ernitter-Basis-Strecke dieses PNP-Steuertransistors (19) verwendet ist. 11. Elektronisches, vorzugsweise berührungslos arDeitendes Schaltgerät, das üDer einen Aussenleiter mit einem Pol einer Spannungsquelle und nur über einen weiteren Aussenleiter mit einem Anschluss eines Verbrauchers verbindbar ist, wobei der andere Anschluss des Verbrauchers an den anderen Pol der Spannungsquelle anschliessbar ist, rnit einem von aussen beeinflussbaren Anwesenheitsindikator, z. B. einem Oszillator, mit einen von dem Anwesenheitsindikator - ggf. über einen Schaltverstärker - steuerbaren elektronischen Schalter, z. B. einem Transistor, einem Thyristor oder eine Triac, und mit einer Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikaror und ggf. den Schaltverstärker, wobei die Hilfsschaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung für den Anwesenheitsindikator und ggf. den Schaltverstärker ein Stromzuführungselement, ein Spannungsbegrenzungselement, einen DC/DC Wandler und vorzugsweise einen Ladekondensator aufweist und wobei vorzugsweise das Stromzuführungselement als Konstantspannungsgenerator ausgeführt ist und der Ladekondensator im Sekundärkreis des DC/DC-Wandlers liegt, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t, dass als DC/DC-Wandler eine kapazitive Spannungsvervielfacherschaltung vorgesehen ist.

Inventors: BUCK, ROBERT, ING. GRAD., CZECH, INGO SIGURD, ING. GRAD., LAMARCHE, JEAN LUC, DIP.ING.
Applicants: I F M ELECTRONIC GMBH
Application year: 1984
Main classification: H03K17
IPC codes: H03K17