DD143191B1 - PRESSURE-CONTROLLED THRESHOLD SWITCH - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/96—Touch switches
- H03K17/964—Piezoelectric touch switches
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Description
30, 03. І982 El 209-Fe/Kr30, 03. І982 El 209-Fe / Kr
21 3 17 821 3 17 8
Titel der Erfindung Druckgesteuerter SchwellwertschalterTitle of the Invention Pressure Controlled Threshold Switch
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft einen druckgeaueuerten Schwellwertschalter aus amorphem, zwischen niedriger und hoher Leitfähigkeit schaltbarem Halbleitermaterial· Der Schwellwertschalter kann als mechanisch-elektrisches Wandlerelement für Tastschalter, Relais und Koppler Verwendung finden.The invention relates to a pressure-triggered threshold value switch made of amorphous, switchable between low and high conductivity semiconductor material · The threshold value switch can be used as a mechanical-electrical transducer element for push-button, relay and coupler use.
Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution
Bei einem bekannten druckgesteuerten Schwellwertschalter aus einem amorphen Halbleiter (DD-PS 195948) umhüllen magnetische Grund- und Deckelel^ktroden das Halbleitermaterial und üben auf dasselbe bei Durchsetzung mit einem Magnetfeld Druckkräfte aus. An den Elektroden des Halbleitermaterials liegt eine Impulsspannung an, deren Spitzenwerte niedriger als die Schwellspannung des Halbleitermaterials sind. Dutch die erzeugten Druckkräfte wird die Schwellspannung unter die Spitzenwerte der Impulsspannung gesenkt, so daß das Halbleitermaterial vom Zustand niedriger in den Zustand hoher Leitfähigkeit umschaltet. Hierbei steht bezüglich der Breite der ansteuernden Impulse die Bedingung, daß diese größer als eine materialbedingte Verzögerungszeit des Halbleiters vom Erreichen des Schwellwertes bis zum Umschalten ist. Die Beträge der erreichbaren druckabhängigexi Schwellwert-In a known pressure-controlled threshold switch made of an amorphous semiconductor (DD-PS 195948) magnetic Grund- and Deckelel ^ ktroden the semiconductor material and exert on the same when enforced with a magnetic field pressure forces. At the electrodes of the semiconductor material is applied to a pulse voltage whose peak values are lower than the threshold voltage of the semiconductor material. The generated compressive forces lower the threshold voltage below the peak values of the pulse voltage so that the semiconductor material switches from the lower state to the high-conductivity state. In this case, with respect to the width of the driving pulses, the condition that this is greater than a material-related delay time of the semiconductor from reaching the threshold to switch. The amounts of the achievable pressure-dependent xi threshold value
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änderungen sind im Verb#ltni3 der Amplitudenschwankungen der ansteuernden Impulse gering, so daß eine hohe Amplitudenstabilität Voraussetzung für die exakte Funktion des Schwellwertschalters bzw. für eine hohe Störsicherheit bildet, die mit erhöhten Aufwendungen verbunden sind.Changes in verb # 3 of the amplitude fluctuations of the driving pulses are low, so that a high amplitude stability is a prerequisite for the exact function of the threshold or for a high noise immunity, which are associated with increased expenses.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines druckgesteuerten Schwellwertschalters, der sich gegenüber der bekannten Lösung durch eine höhere Störsicherheit auszeichnet.The aim of the invention is the development of a pressure-controlled threshold switch, which is distinguished from the known solution by a higher interference immunity.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die beabsichtigte Erhöhung der Störsicherheit durch Ausnutzung anderer druckabhängiger Parameter des gexiannten Halbieitermaterials zu erreichen, die ein Ausgangssignal ermöglichen, für das die ausreichende Stabilität der Kennwerte der ansteuernden Impulsfolge bereits gegeben bzw. einfacher zu erzielen ist·The object of the invention is to achieve the intended increase in interference immunity by utilizing other pressure-dependent parameters of the selected semi-conductor material, which enable an output signal for which the sufficient stability of the characteristic values of the triggering pulse sequence is already present or easier to achieve.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe an einem Schwellwertschalter gelöst, welcher aus einem schwellspannungs- und verzögerungszeitbehafteten Schaltelement und einem Rechteckimpulse erzeugenden Generator besteht, in dessen Ausgangskreis das Schaltelement liegt. Die erfinderische Lösung besteht darin, daß der Generator ein Impulse mit über der Schwellspannung liegender Impulshöhe und zwischen der Verzögerungszeit ohne und der Verzögerungszeit mit Druckbeaufschlagung liegender Impulsbreite erzeugender Generator ist·According to the invention, this object is achieved by a threshold value switch, which consists of a threshold voltage-generating and delay-time-dependent switching element and a generator generating rectangular pulses, in whose output circuit the switching element is located. The inventive solution consists in that the generator is a pulse with a pulse height above the threshold voltage and a generator generating the pulse width between the delay time without and the delay time with pressurization.
Ausführungsbeispielembodiment
In dei Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Figur 1: Spannungs-Zeit-Funktionen an amorphen Halbleitern,FIG. 1: voltage-time functions on amorphous semiconductors,
Figur 2: Spannungs-Zeit-Funtkionen an amorphen Halbleitern in Abhängigkeit von wirkenden Druckkräften undFigure 2: voltage-time Funtkionen amorphous semiconductors as a function of acting compressive forces and
- 3 - 21 3 1 7 8- 3 - 21 3 1 7 8
Figur 3: das Schaltbild des erf?ndungsgemäßen SefewellwertschaltersFigure 3: the circuit diagram of the inventive Sefewellwertschalters
Gemäß Fig. 3 besteht der erfindungsgemäße Schwellwertschalter aus eimern Generator G, einem Schaltelement S aus amorphem Halbleitermaterial, einem Vorschaltwiderstand Ry- und einem MeßwlderstaM R^, die eine Reihenschaltung bilden. Die über dem Meßwiderstand R^ abfallende Spannung ist über einen Ausgang A herausgeführt· Der Generator G erzeugt Rechteckimpulse mit einem Spannungsverlauf U^ gemäß Fig.1, der über den Vorschaltwiderstand Ry am Schaltelement S anliegt mit einen Spannungsvorlauf Ug. Erreicht dieser die Schwellspannung U0, wird der Übergang des Schaltelementes S vom Zustand niedriger Leitfähigkeit in den hoher Leitfähigkeit eingeleitet» Auf Grund der physikalischen Vorgänge im Halbleiter erfolgt die genannte Umschaltung nach einer Verzögerungszeit t2· Als wirksame Impulsbreite tr wird die Zeit von Erreichen der Schwellspannung Ug bis zur Unterschreitung dieser Schwellspannung durch den Spannungsverlauf Uq bezeichnet. Eine Voraussetzung für die genannte Umschaltung bildet das Größenverhältnis von wirksamer Impulsbreite t^ und Verzögerungszeit tgi für das gilt: te > t2· Mit dem Übergang des Schaltelementes S in den Zustand hoher Leitfähigkeit (Zeit t^) bildet sich am Ausgang A die Anstiegsflanke des Ausgangsimpulses, dessen Rückflanke mit der Riickflanke des Spannungsverlaufes UQ entsteht (Spannungsverlauf Uj. in Figur 1), Für das Größenverhältnis t2 > te entsteht am Ausgang A kain Impuls (Spannungsverlauf UM in Figur 2), da das Schaltelement S nicht in den Zustand hoher Leitfähigkeit kommt, denn nach Ablauf der Verzögerungszeit tp hat der Spannungsverlauf XSq bereits die Schwell spannung Ug Un^61... schlitten.According to FIG. 3, the threshold value switch according to the invention consists of a generator G, a switching element S made of amorphous semiconductor material, a series resistor Ry and a measuring current R 1, which form a series circuit. The voltage drop across the measuring resistor R 1 is led out via an output A. The generator G generates square-wave pulses with a voltage curve U 1 according to FIG. 1, which is applied to the switching element S via the series resistor Ry with a voltage feed Ug. If this reaches the threshold voltage U 0 , the transition of the switching element S is initiated by the state of low conductivity in the high conductivity. »Due to the physical processes in the semiconductor, the said switching takes place after a delay time t 2 · effective time width tr is the time from reaching the Threshold Ug until falling below this threshold voltage indicated by the voltage curve Uq . A prerequisite for the said switching is the size ratio of effective pulse width t ^ and delay time tgi for the following: te> t 2 · With the transition of the switching element S in the state of high conductivity (time t ^) is formed at the output A, the rising edge of the output pulse whose trailing edge is formed with the Riickflanke of the voltage curve U Q (voltage profile Uj. in Figure 1), For the size ratio t 2> te produced at the output A cain pulse (voltage curve U M in Figure 2), because the switching element S is not in the State of high conductivity comes, because after the delay time tp, the voltage curve XSq has already the threshold voltage U g U n ^ 61 ... sled.
Es wurde gefunden, daß die Verzögerungszeit tg von einer auf das Halbleitermaterial des Schaltelementes S ausgeübten Druckkraft abhängig ist. Eine Erhöhung dieser Druckkraft bewirkt eine Verkleinerung der Verzögerungszeit tpIt has been found that the delay time tg is dependent on a pressure force exerted on the semiconductor material of the switching element S. An increase of this pressure force causes a reduction of the delay time tp
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auf den Wert ton·to the value of tone ·
Liegt die wirksame Impulsbreite te (Spannungsverlauf UQ in Fig. 2) in ihrem Betrag zwischen der Verzögerungszeit to ohne Druckbeaufschlagung und der Verzögerungszeit tgp mit Druckbeaufschlagung (t2D< tc< tg)» kann das Schaltelement S durch eine auf sein Halbleitermaterial ausgeübte Druckkraft geschaltet werden· Der Übergang des Schaltelementes in den Zustand hoher Leitfähigkeit (Spannungsverlauf UED) erfolgt dann, bevor die Rückflanke des vom Generator G anliegenden Spannungsverlaufes Ug die Schwellspannung Ug unterschreitet· Am Ausgang A ist der Spannungsverlauf Uw£ des entstehenden Ausgangsimpulses abnehmbar· Die Schwellspannung Ug ist ebenfalls druckabhängig, so daß sich gleichfalls eine Erniedrigung derselben ergibt, die unterstützend auf den Umschaltvorganc wirkt. Die Schwellspannung Ug ist nicht die für die Umschaltung zu steuernde Größe, wie dies bei dem bekannten Schwellwertschalter der Fall ist· Da mit bekannten Mitteln die Einstellung der wirksamen Impulsbreite te wesentlich präziser möglich und unempfindlicher ßegenüber Störgrößen ist als die Einstellung von Impulsamplituden gemäß der bekannten Lösung, ist das Ziel einer höheren Störsicherheit erreicht· Die genannte Druckbeaufschlagung kann wie bei der bekannten Lösung durch eine Ummantelung des amorphen Halbleitermaterials des Schaltelementes S mit Grund- und Deckelelektroden erfolgen, die aus Material mit magnetostriktiven Eigenschaften bestehen· Diese Elektroden üben bei Annäherung eines Magnetfeldes M auf das Halbleitermaterial die für den Schaltprozeß erforderliche Druckkraft aus. Andere Möglichkeiten der Erzeugung dei Druckkraft können gewählt werden.If the effective pulse width te (voltage curve U Q in FIG. 2) lies in its magnitude between the delay time to without pressurization and the delay time tgp with pressurization (t 2D <tc <tg), the switching element S can be switched by a pressure force exerted on its semiconductor material The transition of the switching element into the high-conductivity state (voltage curve U ED ) then takes place before the trailing edge of the voltage curve Ug applied by the generator G drops below the threshold voltage Ug. At the output A, the voltage curve Uw £ of the resulting output pulse is removable. The threshold voltage Ug is also pressure-dependent, so that there is also a reduction of the same, which acts in support of the Umschaltvorganc. The threshold voltage Ug is not the variable to be controlled for switching, as is the case with the known threshold value switch. Since, with known means, the setting of the effective pulse width te is much more precise and less sensitive than the setting of pulse amplitudes according to the known solution The aim is to achieve higher interference immunity. Said pressurization can be carried out as in the known solution by sheathing the amorphous semiconductor material of the switching element S with base and cover electrodes which consist of material having magnetostrictive properties. These electrodes practice on approaching a magnetic field M. on the semiconductor material from the required for the switching process pressure force. Other possibilities of generating the pressure force can be selected.
Claims (1)
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Also Published As
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