DD219076A3 - COUNTER - Google Patents
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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. 1In a switch, the optical radiation of a radiation source is supplied to a radiation receiver by optical fibers, generally provided with envelopes, and is preferably influenced manually. The switch is used to operate light sources, electrical and electronic devices as well as the input and output of data. It should be versatile in use, easy to operate and to a high degree of operation and functionally reliable even under heavily loaded or aseptic environmental conditions. The switch should be designed using the purely optical principle of Strahlenfuehrung without moving components. This is achieved by virtue of the fact that the optical fibers lie next to one another on a bearing surface and that the adjacent optical fibers on the side which are opposite the contact points of the optical fibers with the sensing surface have no encasing. Fig. 1
Description
v.Dehn Rotfeiser, Heinrich ', P 919v.Dehn Rotfeiser, Heinrich ', P 919
Baumgärtel, Werner - 23.ο5.84Baumgärtel, Werner - 23.O5.84
Dr, Ueumärker, Gottfried Dallendörfer, RolandDr, Ueumärker, Gottfried Dallendörfer, Roland
Titel der Erfindung · Schalter '.-'.-Anwendungsgebiet der Erfindung Title of the invention · Switch '.-'.- Field of application of the invention
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, .The invention relates to a switch in which the optical radiation of a, radiation source supplied by basically provided with sheaths optical fiber to a radiation receiver and is preferably influenced manually to produce a switching state. The switch can be used both as a simple on-off switch for light sources and electrical or electronic devices and as a key for data input in electronic devices,.
Lösungensolutions
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.There are already known sensor switch, with which switch positions are realized by utilizing the Hall effect. Since a change in potential occurs in the change in distance between the components used, a Hall generator with threshold triggering, electrical means for assessing this change are additionally provided.
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- 2 - ' P 919 - 2 - ' P 919
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.In addition, mechanical tolerance-containing means are required to change the state itself, which on the one hand require a voluminous construction and on the other hand require special protection in a chemically or physically active atmosphere.
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, ; ' Other known switching elements make use of a contact which is preferably located in an inert gas atmosphere and closes or opens under the action of a variable magnetic field. Apart from the fact that in this Pail mechanical or electrical means for changing the intensity of acting on the contact magnetic field must be provided, are circuit measures for 'debouncing the contact and the use of precious metals or rare and therefore expensive metals for making contact inevitable,; '
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.Further, sensor switches are known in which a current flow between two contact surfaces via the skin resistance of the human body to control the contact is done. Or the leakage current is evaluated from a contact surface via the human body to an electrical mass. Although these sensor switches avoid voluminous mechanical means for changing the distance between individual components, however, the associated physical stress on the human body when operating the sensor switch is considered to be disadvantageous and stressful.
Darüber hinaus sind seltene oder Edelmetalle zur Verhinderung von Korrosionseinflüssen auf der Berührungsfläche des Schalters notwendig.In addition, rare or noble metals are necessary to prevent corrosion on the contact surface of the switch.
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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.Ss are also contactless JSingabe devices for manual input of information in electrical devices are known in which the radiation-sensitive energy converter falling radiation of one or more radiation sources is geometrically influenced. This arrangement is very complex in construction and very susceptible to contamination.
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. ^ ·. · .In another embodiment, movable mechanical parts are used to influence the radiation guidance, which increase the volume of the input device and which themselves must be designed with a sufficient dimensional accuracy to avoid 7 clamps and displacements. ^ ·. ·.
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.' . .Finally, the use of optical fibers to input information into electronic devices is known; In these cases, there is also a geometric separation of the beam guidance by separation of the optical fibers and insertion of diaphragms or closures in the separation point. Also known : at the end of the optical fibers facing the light source for rejection of non-parallel rays, the optical fibers are correspondingly or not sheathed so that the rays which are not parallel to the optical fiber are absorbed or emerge from the optical fiber. A physical influence on the transmitted luminous flux, in particular by contact, does not take place here. , ,
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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. ., By, the invention, the disadvantages should be avoided and a versatile applicable switch are created, which is characterized by a high reliability and a simple structure, 'It should exercise long term no harmful effects on the human body. ,
Darlegung_des J£esj3ns_der_Erf indung ..Presentation of the invention.
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.The invention has for its object to provide a switch that based on a purely optical principle, no moving components, requires its control and avoids the flow of current through the human body.
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 denAccording to the invention, this object 'is achieved by the fact that the optical fibers are adjacent to each other on at least one support surface and that the juxtaposed optical fibers are provided only on the side facing the support surface with sheaths. This makes it possible to influence the light pipe through the optical fiber physically-optically. For this purpose, a denser medium than that of the light guide, a pinger or a cover, with the
-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.-Contact the optical fibers, which have no envelope, brought into contact. As a result, the total reflection of the light in the light guide is canceled at these points and the intensity of the radiation source from the radiation receiver. Weakened light weakened. The reduction of the constant .Lichtstromes is used via the radiation receiver and an evaluation circuit for controlling the element performing the circuit.
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. -The cover may be formed as a membrane which is resiliently disposed over the non-enveloped parts of the light guide so that it 'with the finger against these parts' can be pressed. The. Membrane allows a denser seal against a mechanically and / or chemically active atmosphere and thus against contamination. The arrangement can also be made so that all elements of the switch are poured into a block and thus protected against dust, water, gases and vapors or that there is only between the membrane and the light guides a small, lying in the deflection of the membrane air gap. -
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.The invention is energy-saving with a radiation? source and a radiation receiver usable, which are operated in a clock ratio. It is also possible to apply a plurality of light guide strands and radiation receivers with one radiation source. Such an embodiment of the invention is important when it is desired to control a plurality of remotely located elements carrying out the circuit. Irrespective of whether one or more radiation receivers are assigned to a radiation source, in an advantageous application of the invention a common coding, feeding and decoding unit can be provided between the radiation receivers and the associated elements carrying out the circuit. In this way, the sensors controlling the circuit-carrying elements can be operated separately or several executing elements can be operated coded via a common line.
Diese Leitung kann auch durch die Iletzinstallation übernommen werden. Der erfindungsgemäße Schalter kann beiThis line can also be taken over by the Iletz installation. The switch according to the invention can at
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höchsten Umweltanforderungen eingesetzt und mit minimalen Betäfigungskräften bedient werden.highest environmental requirements are used and operated with minimal staining forces.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Ss zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawing. Ss show:
Pig. 1 die Erfindung in einer Längsschnittdarstellung des Aufrisses, <Pig. 1 shows the invention in a longitudinal section of the elevation, <
Fig. 2 die. Erfindung in Draufsicht undFig. 2 the. Invention in plan view and
Fig..3 den vergrößerten Querschnitt durch einen auf der Tastfläche liegenden,Lichtleiter.Fig..3 the enlarged cross section through a lying on the sensing surface, light guide.
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 istIn Fig. 1 and 2, a carrier 1 is provided with a support surface 2. In the carrier 1 are a radiation source with contacts 4, a radiation receiver 5 ; with contacts 6 and one of optically active fibers (Fig. 3) existing optical fiber bundle 8 is poured with his.Enden. Each fiber 7 is provided with a cladding 9 and thus forms a light guide in which the fiber 7 has a higher refractive index than the cladding 9. The light guide bundle 8 is adapted with its light entrance surface 10 at the radiation source 3 and with its light exit surface 11 at the radiation receiver 5 arranged and has in the vicinity of its light inlet and outlet sf lache a cylindrical shape, the optical fiber bundle 8 extends in such a fanned out 1 over the support surface. 2, that on the support surface 2 only one layer of light guides 8 is arranged
t.t.
- 7 - P 919 - 7 - P 919
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.On the opposite side of the support surface 2, the light guides 8 in a region 12 no enclosure 9 on the touch surface 2 is at a distance from the region 12 of the light guide 8, a resilient membrane 2 'attached, the distance by a on de-m carrier 1 attached spacer body 1 ! given and with the membrane 2 * firmly connected.
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.The light emanating from the radiation source 3 as a continuous current or pulse is received by the light guide bundle 8 through the light entry surface 10 and transmitted through the light entry surface 10. If the optical fiber bundle S in the region 12 is touched, for example, with the pinger via the membrane 2J whose refractive index is greater than that of the fibers 7, then the point of contact is formed clears the total reflection, and the light leaves the Paser 7 at this point, so that less or no light falls on the radiation receiver 5 and in this no pulse is generated.
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