DD219076A3

DD219076A3 - Schalter

Info

Publication number: DD219076A3
Application number: DD24551082A
Authority: DD
Inventors: Heinrich V Dehn Rotfelser; Werner Baumgaertel; Roland Dallendoerfer; Gottfried Neumaerker
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1985-02-20
Also published as: CS264011B1; SU1494213A1; HU186317B; GB2131543A; GB2131543B; GB8332000D0; DE3332870A1; ATA329783A

Abstract

Bei einem Schalter wird die optische Strahlung einer Strahlungsquelle durch im allgemeinen mit Umhuellungen versehene Lichtleitfasern einem Strahlungsempfaenger zugeleitet und vorzugsweise manuell beeinflusst. Der Schalter dient der Betaetigung von Lichtquellen, elektrischen und elektronischen Geraeten sowie der Ein- und Ausgabe von Daten. Er soll vielseitig anwendbar, einfach im Aufbau und im hohen Masse bedienungs- und auch unter stark belasteten oder aseptischen Umweltbedingungen funktionssicher sein. Der Schalter soll unter Ausnutzung des rein optischen Prinzips der Strahlenfuehrung ohne bewegliche Bauteile konstruiert sein. Das wird dadurch erreicht, dass die Lichtleitfasern auf einer Auflageflaeche nebeneinander liegen und dass die nebeneinanderliegenden Lichtleiter auf der Seite, die den Kontaktstellen der Lichtleiter mit der Tastflaeche gegenueberliegen, keine Umhuellung aufweisen. Fig. 1

Description

v.Dehn Rotfeiser, Heinrich ', P 919

Baumgärtel, Werner - 23.ο5.84

Dr, Ueumärker, Gottfried Dallendörfer, Roland

Titel der Erfindung · Schalter '.-'.-Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Schalter, bei' dem die optische Strahlung einer,Strahlungsquelle durch grundsätzlich mit Umhüllungen versehene Lichtleiter einem Strahlungsempfänger zugeleitet und zur Erzeugung eines Schaltzustandes vorzugsweise manuell beeinflußt wird. Der Schalter ist sowohl als einfacher Ein- und Ausschalter für Lichtquellen und elektrische bzw, elektronische Geräte als auch als Taste zur Dateneingabe bei elektronischen Geräten verwendbar, .

Lösungen

Es sind bereits Sensorschalter bekannt, mit denen Schaltstellungen unter Ausnutzung des Halleffektes realisiert werden. Da bei der Abstandsänderung zwischen den verwendeten Bauteilen, einem Hallgenerator mit Schwellwertauslösung, eine Potentialänderung auftritt, sind elektrische Mittel zur Bewertung dieser Änderung zusätzlich vorzusehen.

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Außerdem sind mechanische toleranzhaltige Mittel zur Ab- ·.. standsänderung selbst erforderlich, die einerseits eine voluminöse Bauweise bedingen und andererseits,in chemisch bzw, physikalisch aktiver Atmosphäre eines besonderen Schutzes bedürfen.

Andere bekannte Schaltelemente bedienen sich eines vorzugsweise in Inertgasatmo3phäre befindlichen und sich unter der Wirkung eines veränderlichen Magnetfeldes schließenden oder öffnenden Kontaktes. Abgesehen davon, daß auch in diesem Pail mechanische oder elektrische Mittel zur Veränderung der Intensität des auf den Kontakt wirkenden magnetischen Feldes- vorgesehen sein müssen, sind schaltungstechnische Maßnahmen zum' Entprellen des Kontaktes und die Verwendung von Edelmetallen- oder seltenen und damit teuren Metallen zur Kontaktherstellung unumgänglich, ; '

Ferner sind Sensorschalter bekannt, bei denen ein Stromfluß zwischen zwei Kontaktflächen über den Hautwiderstand des menschlichen Körpers zur Steuerung der Kontaktgabe erfolgt. Oder es wird der Ableitstrom von einer Kontaktfläche über den menschlichen Körper zu einer elektrischen Masse ausgewertet. Diese Sensorschalter vermeiden zwar voluminöse mechanische Mittel zur Abstandsänderung zwischen einzelnen Bauteilen, jedoch wird die damit verbundene physische Belastung des menschlichen Körpers beim Betätigen des Sensorschalters als nachteilig und belastend angesehen.

Darüber hinaus sind seltene oder Edelmetalle zur Verhinderung von Korrosionseinflüssen auf der Berührungsfläche des Schalters notwendig.

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Ss sind auch kontaktlose JSingabe vorrichtungen zur manuellen Eingabe von Informationen in elektrische Geräte bekannt, bei denen die auf strahlungsempfindliche Energiewandler fallende Strahlung einer oder mehrerer Strahlungsquellen geometrisch beeinflußt wird. Diese Anordnung ist sehr aufwendig im Aufbau und gegen Verschmutzungen sehr anfällig.

In einer anderen Ausführungsform werden bewegliche mechanische Teile zur Beeinflussung der StrahlungsfUhrung verwendet, die das Volumen der Eingabevorrichtung vergrößern und die selbst mit einer hinreichenden Maßhaltigkeit zur Vermeidung von 7erklemmungen und Verdrückungen ausgeführt sein müssen. ^ ·. · .

Schließlich ist die Verwendung von Lichtleitfasern zur Eingabe' von Informationen in elektronische Geräte bekannt; in diesen Fällen erfolgt ebenso eine geometrische Trennung der Strahlenführung durch Auftrennung der Lichtleitfasern und Einschieben von Blenden oder Verschlüssen in die Auftrennstelle. Auch ist^:bekannt, an dem der Lichtquelle zugewendeten Ende der Lichtleitfasern zur Aussonderung nicht paralleler Strahlen die Lichtleitfasern entsprechend oder nicht zu ummanteln, so daß die nicht parallel zur Lichtleitfaser verlaufenden Strahlen absorbiert werden oder aus der Lichtleitfaser austreten. Eine physikalische Beeinflussung des übertragenen Lichtstromes, insbesondere durch Berührung, findet dabei nicht statt.' . .

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,Durch, die Erfindung sollen die aufgezeigten Nachteile vermieden und ein vielseitig anwendbarer Schalter geschaffen werden, der sich durch eine hohe Funktionssicherheit und einen einfachen Aufbau auszeichnet,' Sie soll auch langzeitig keine schädigenden Einflüsse auf den menschlichen Körper ausüben. .

Darlegung_des J£esj3ns_der_Erf indung ..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter zu schaffen, der auf einem rein optischen Prinzip beruhend, keiner beweglichen Bauteile, zu seiner Steuerung bedarf und den Stromfluß über den menschlichen Körper vermeidet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe'dadurch gelöst, daß die Lichtleiter auf mindestens einer Auflagefläche nebeneinander liegen und daß die nebeneinander liegenden Lichtleiter nur auf der der Auflagefläche zugewandten Seite mit Umhüllungen versehen sind. Dadurch ist es möglich, die· Lichtleitung durch den Lichtleiter physikalisch-optisch zu beeinflussen. Hierzu wird ein dichteres Medium als das des Lichtleiters, ein Pinger oder eine Abdeckung, mit den

-Stellen der Lichtleiter, die keine Umhüllung aufweisen, in Berührung gebracht. Dadurch wird die Totalreflexion des Lichtes im Lichtleiter an diesen Stellen aufgehoben und die Intensität des von der Strahlungsquelle dem Strahlungsempfänger . zugeleiteten Lichtes geschwächt. Die Reduzierung 'des ständigen .Lichtstromes wird über den Strahlungsempfänger und eine Auswerteschaltung zur Steuerung des die Schaltung ausführenden Elements benutzt.

Die Abdeckung kann als Membran ausgebildet sein, die über den nicht umhüllten Teilen der Lichtleiter federnd so angeordnet ist, daß sie mit dem Finger gegen diese Teile' drückbar ist. Die. Membran ermöglicht einen dichteren Abschluß gegen eine mechanisch und/oder chemisch aktive Atmosphäre und damit gegen Verschmutzung. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß alle Elemente des Schalters in einem Block eingegossen und damit gegen Staub, Wasser, Gase und Dämpfe geschützt sind oder daß sich nur zwischen der Membran und den Lichtleitern ein geringer, im Auslenkungsbereich der Membran liegender Luftabstand befindet. -

Die ν Erfindung ist energiesparend mit- einer Strahlungs-? quelle und einem Strahlungsempfänger benutzbar, die in einem Taktverhältnis betrieben werden. Auch ist es möglich, mit einer Strahlungsquelle mehrere Lichtleiterstränge und Strahlungsempfänger zu beaufschlagen. Eine solche Ausführungsform der Erfindung .ist von Bedeutung, wenn mehrere entfernt angeordnete, die Schaltung ausführende Elemente gesteuert werden sollen. Unabhängig .. davon, ob einer Strahlungsquelle ein oder mehrere Strahlungsempfänger zugeordnet sind, können bei einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung zwischen den Strahlungsempfängern und den zugehörigen, die Schaltung ausführenden Elementen eine gemeinsame Codier-, Speise- , und Decodiereinheit vorgesehen sein. Auf diese Weise können die die schaltungsausfuhrenden Elemente steuernden Sensoren getrennt oder mehrere ausführende Elemente über eine gemeinsame Leitung codiert betrieben werden.

Diese Leitung kann auch durch die Iletzinstallation übernommen werden. Der erfindungsgemäße Schalter kann bei

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höchsten Umweltanforderungen eingesetzt und mit minimalen Betäfigungskräften bedient werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Ss zeigen:

Pig. 1 die Erfindung in einer Längsschnittdarstellung des Aufrisses, <

Fig. 2 die. Erfindung in Draufsicht und

Fig..3 den vergrößerten Querschnitt durch einen auf der Tastfläche liegenden,Lichtleiter.

In Fig. 1 und 2 ist ein Träger 1 mit einer Auflagefläche 2 versehen. In den Träger 1 sind eine Strahlungsquelle mit Kontakten 4, ein Strahlungsempfänger 5^; mit Kontakten 6 und ein aus optisch wirksamen Fasern (Fig. 3) bestehendes Lichtleiterbündel 8 mit seinen.Enden eingegossen. Jede Faser 7 ist mit einer Umhüllung 9 versehen und bildet so einen Lichtleiter, bei dem die Faser 7 einen höheren Brechungsindex hat als die Umhüllung 9. Das Lichtleiterbündel 8 ist mit seiner Lichteintrittsfläche 10 an der Strahlungsquelle 3 und mit seiner Lichtaustrittsfläche 11 am Strahlungsempfänger 5 angepaßt angeordnet und hat in der Nähe seiner Lichtein- und Austritt sf lache eine zylindrische Form, Das Lichtleiterbündel 8 verläuft derart aufgefächert¹ über die Auflagefläche. 2, daß auf der Auflagefläche 2 nur eine Lage, von Lichtleitern 8 angeordnet ist

t.

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Auf der der Auflagefläche 2 gegenüberliegenden Seite weisen die Lichtleiter 8 in einem Bereich 12 keine Umhüllung 9 auf- Über die Tastfläche 2 ist in einem Abstand vom Bereich 12 der Lichtleiter 8 eine federnde Membran 2' angebracht , deren Abstand durch einen auf de-m Träger 1 befestigten Abstandskörper 1^! gegeben und mit dem die Membran 2* fest verbunden ist.

Das von der Strahlungsquelle 3 als kontinuierlicher Strom oder Impuls ausgehende Licht wird vom Lichtleiterbündel 8 .durch die Lichteintrittsfläche 10 aufgenommen und durch ·. Totalreflexion in den Pasern 7 durch die Lichtaustrittsfläche 11 dem Strahlungsempfänger- 5 zugeleitet, Wird das Lichtleiterbündel S im Bereich 12 zum Beispiel mit .dem Pinger über die Membran 2J berührt, deren Brechungsindez größer als.der der Pasern 7 ist, so wird an der Berührungsstelle die Totalreflexion gelöscht, undcas Licht verläßt die Paser 7 an dieser Stelle, so daß weniger oder kein Licht auf den Strahlungsempfänger 5 fallt und in diesem kein Impuls erzeugt wird.

Claims

- 8 .'-·- . ρ 919 Srfindungsansgruch

1. Schalter, bei dem die optische Strahlung v/enigstens einer Strahlungsquelle durch grundsätzlich mit Umhüllungen versehene ^Lichtleiter mindestens einem Strahlungsempfänger zugeleitet und zur Erzeugung eines Schaltzustandes vorzugsweise manuell beeinflußt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Licht-'leiter auf mindestens einer Auflagefläche* nebeneinander liegen und daß.die nebeneinander liegenden Lichtleiter nur auf der. der Auflagefläche zugewandten Seite mit Umhüllungen versehen ist.'

2„ S_chalter nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß über den auf der Auflagefläche liegenden Lichtleitern in einem Abstand eine Membran federnd angeordnet ist, deren Brechungsindex vorzugsweise größer ist als der Brechungsindex der Lichtleiter.

3. Schalter nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere- Strahlungsempfänger und die gleiche Anzahl Taatflachen vorgesehen sind und daß auf jeder Tastfläche die Lichtleitfasern zur Verbindung'der jeweiligen Strahlungsquelle mit dem zügehörigen . Strahlungsempfänger nebeneinander liegend angeordnet. sind. .

Hierzu 1 Seite Zeichnungen