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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung, die verwendet werden kann, um Objekte an einer Stelle zu detektieren, die von der Sensoranordnung entfernt ist.
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Eine bekannte Sensoranordnung hat eine Lichtquelle oder einen Emitter, aus dem Licht zu einem Objekt übertragen bzw. gesandt wird, das von der Sensoranordnung beabstandet ist. Das Licht wird von dem Objekt zurück durch eine zweite Linse zu einem Detektor reflektiert.
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Anwender von bekannten Sensoranordnungen haben versucht, Zugang zum Inneren der Sensoranordnungen zu gewinnen, und zwar durch Klemmflächen bzw. Zangen auf die elektrischen Verbinder für die Sensoranordnungen. Dies kann eine unzulässige Beeinflussung der Sensoranordnungen zur Folge haben, und zwar in einer Weise, die für den Betrieb der Sensoranordnungen schädlich ist.
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Die Linse in einer Sensoranordnung sollte leicht genau in der Sensoranordnung zu positionieren sein. Zusätzlich sollten die Linsen in einer Sensoranordnung nicht während der Anwendung der Sensoranordnung lose werden. Es ist auch wichtig, daß die Lichtquelle und der Lichtdetektor genau relativ zueinander und zu den Linsen positioniert sind.
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Vom kommerziellen Standpunkt aus ist es nötig, die Kosten einer Sensoranordnung zu minimieren. Es ist auch wünschenswert, die Sensoranordnung kompakt zu machen, so daß sie leicht in vielen unterschiedlichen Umgebungen positioniert werden kann. Es sollte eine minimale Lichtreflektion von den Komponenten einer Sensoranordnung geben. Die Linsen in einer Sensoranordnung sollten vor der Umgebung geschützt werden, in der die Sensoranordnung verwendet wird, so daß die Betriebseigenschaften der Sensoranordnung sich nicht im Verlauf der Zeit verschlechtern.
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DE 29 620 405 U1 offenbart einen Bewegungsmelder mit einem Befestigungsmodul, welches ein Befestigungsgehäuse aufweist, das zum Anschluss an eine Stromleitung ausgebildet ist und elektrische und/oder elektronische Funktionsteile enthält, und einem Sensormodul mit einem Sensorgehäuse, welches mit dem Befestigungsgehäuse gelenkig verbunden ist und welches wenigstens einen Sensor, wie Infrarot-Sensor, enthält.
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DE 44 14 078 A1 bezieht sich auf eine aus einer gewölbten Schale bestehenden Multilinse mit einer Anzahl verteilt angeordneter Einzellinsen, deren Brennpunkte im Zentrum der gewölbten Schale bzw. in dessen Nähe zusammentreffen, was insbesondere für die Anwendung für einen Infrarot-Bewegungsmelder bei der ein in einem weiten Winkelbereich vorgegebenes Überwachungsgebiet zu erfassen ist.
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DE 196 48 468 A1 offenbart ein Infrarot-Überwachungsgerät mit einem Befestigungsteil und einem Sensorteil, wobei das Sensorteil ein Sensorgehäuse aufweist, das zu einer elektrischen Schaltung miteinander verbundene elektrische Bauelemente enthält, von denen wenigstens ein Bauelement ein Infrarot-Sensor ist, mit dem ein in einem weiteren Winkelbereich vorgegebenes Überwachungsgebiet erfassbar ist, wobei getrennte Empfangsbereiche vorgesehen sind und die Fokussiereinrichtung mehrere Linsen oder Teile von Linsen enthält, die die auf sie treffende Infrarot-Strahlung auf den wenigstens einen Infrarot-Sensor fokussieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue und verbesserte Sensoranordnung. Die Sensoranordnung weist eine Lichtquelle und eine Linse auf, die Licht von der Licht quelle zu einem entfernten Objekt leitet, Licht, das von dem entfernten Objekt reflektiert wird, wird durch eine weitere Linse zu einem Lichtdetektor übertragen.
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Die Linsen können vorteilhafterweise auf einem Linsenträger montiert sein. Der Linsenträger ist in einem Gehäuse angeordnet. Die Linsen sind vorteilhafterweise mit dem Linsenträger durch eine Vielzahl von lösbaren Verbindern bzw. Steckern verbunden. Die Verbinder können in Eingriff mit den Randteilen der Linsen angeordnet werden und die Linsen in Ausnehmungen pressen, die in dem Linsenträger ausgebildet sind. Die Verbinder können die Einrastbauart aufweisen.
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Die Sensoranordnung kann vorteilhafterweise eine Verbinderanordnung aufweisen, die die Sensoranordnung mit einem elektrischen Leiter verbindet. Diese störungsbeständige elektrische Verbinderanordnung kann einen Körperteil und einen Flanschteil aufweisen. Der Flanschteil kann bewegbar sein, um in einer Ausnehmung im Sensorgehäuse einzugreifen und die elektrische Verbinderanordnung gegen eine Bewegung entlang einer Mittelachse des Körperteils der Verbinderanordnung halten. Um einem unzulässigen Zugriff auf das Innere der Sensoranordnung zu widerstehen, kann ein Halter in den Flanschteil der elektrischen Verbinderanordnung eingreifen und den Flanschteil gegen eine Bewegung außer Eingriff mit der Ausnehmung halten.
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Die Lichtquelle und/oder der Lichtdetektor kann relativ zu einer Leiterplatte bewegbar sein, um die Distanz einzustellen, in der Licht von der Lichtquelle von einem Objekt zurück zum Detektor reflektiert wird. Die Leiterplatte kann mit dem Linsenträger verbunden sein. Eine schwarze Beschichtung kann vorteilhafterweise auf einer Seite der Leiterplatte vorgesehen werden, die zu den Linsen hinweist.
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Die Sensoranordnung kann eines oder mehrere von einer Vielzahl von Merkmalen der vorliegenden Erfindung aufweisen. Es sei bemerkt, daß obwohl die Merkmale vorteilhafterweise in Kombination miteinander verwendet werden, diese Merkmale auch getrennt verwendet werden könnten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorangegangenen und andere Merkmale der Erfindung werden bei einer Betrachtung der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlicher werden, wobei die Figuren folgendes darstellen:
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1 eine Ansicht einer Sensoranordnung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
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2 eine Explosionsansicht, die die Komponenten der Sensoranordnung der 1 veranschaulicht;
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3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Linsenträgers, der Linsen in der Sensoranordnung der 1 hält;
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4 eine Schnittansicht, die im allgemeinen entlang der Linie 4-4 der 1 aufgenommen wird, die weiter den Aufbau der Sensoranordnung veranschaulicht;
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5 eine Schnittansicht, die im allgemeinen entlang der Linie 5-5 der 3 aufgenommen ist und die Art und Weise veranschaulicht, in der Linsen lösbar mit dem Linsenträger verbunden sind;
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6 eine Schnittansicht, die im allgemeinen entlang der Linie 6-6 der 3 aufgenommen wird, die weiter die Beziehung einer Linse zum Linsenträger veranschaulicht;
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7 eine vergrößerte Ansicht von einer der Linsen in der Sensoranordnung der 1;
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8 eine vergrößerte bruchstückhafte Schnittansicht, die die Art und Weise abbildet, in der ein lösbarer Verbinder mit einem Rand der Linse in 7 in Eingriff kommt, um die Linse gegen eine Bewegung relativ zum Linsenträger der 3 und 5 zu halten;
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9 eine vergrößerte bruchstückhafte Schnittansicht, die weiter die Beziehung des Randes der Linse der 7 zum Linsenträger der 3 und 6 veranschaulicht;
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10 eine schematische bildliche Explosionsdarstellung, die die Art und Weise abbildet, in der eine elektrische Verbinderanordnung relativ zu einer Öffnung in einer Bodenwand des Gehäuses der Sensoranordnung der 1 positioniert ist;
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11 eine schematische Darstellung, die die elektrische Verbinderanordnung in einer Löseposition relativ zur Bodenwand des Sensorgehäuses abbildet;
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12 eine schematische Darstellung, im allgemeinen ähnlich den 10 und 11, die die Beziehung der elektrischen Verbinderanordnung zur Bodenwand des Sensorgehäuses veranschaulicht, nachdem die elektrische Verbinderanordnung in eine gesicherte Position gedreht worden ist, und bevor eine Abdeckung des Sensorgehäuses geschlossen wird;
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13 ist eine bruchstückhafte schematische Darstellung, im allgemeinen ähnlich den 11 bis 12, die die geschlossene Abdeckung und einen Halter veranschaulicht, der mit der elektrischen Verbinderanordnung in Eingriff kommt, um die elektrische Verbinderanordnung in der gesicherten Position zu halten;
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14 ist eine bruchstückhafte schematische Darstellung, die die Art und Weise abbildet, in der ein Detektor auf einer Nebenplatine oder einer Tragvorrichtung zur Bewegung relativ zu einer Hauptplatine bzw. Hauptleiterplatte in der Sensoranordnung der 1 montiert ist;
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15 ist eine Draufsicht, aufgenommen im allgemeinen entlang der Linie 15-15 der 14, die die Art und Weise veranschaulicht, in der der Träger in einer erwünschten Position gehalten wird;
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16 eine bruchstückhafte schematische Darstellung, im allgemeinen ähnlich der 14, die die Beziehung eines zweiten Ausführungsbeispieles der bewegbaren Nebenplatine oder des Trägers relativ zur Hauptplatine oder Hauptleiterlatte in der Sensoranordnung der 1 veranschaulicht;
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17 ist eine Ansicht, allgemein entlang der Linie 17-17 der 16 aufgenommen, die weiter die Beziehung der bewegbaren Nebenplatine zur Hauptleiterplatte veranschaulicht; und
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18 (auf Blatt 7 der Zeichnungen) eine vergrößerte bruchstückhafte schematische Darstellung, die die Art und Weise abbildet, in der eine schwarze Beschichtung über einer Seite der Leiterplatte liegt.
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Beschreibung von speziellen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
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Allgemeine Beschreibung
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Eine Sensoranordnung 20, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist in den 1 und 2 veranschaulicht. Die Sensoranordnung 20 weist ein Gehäuse 22 auf. Das Gehäuse 22 weist eine flache, im allgemeinen rechteckige Vorderwand 24 und eine flache, im allgemeinen rechteckige Rückwand 26 auf, die sich parallel zur vorderen Wand 24 erstreckt. Ein Paar von rechteckigen parallelen Seitenwänden 28 und 30 erstreckt sich zwischen der vorderen Wand 24 und der Rückwand 26. Parallele rechteckige obere und untere Endwände 32 und 34 erstrecken sich zwischen den Seitenwänden 28 und 30.
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Ein zylindrischer mit Außengewinde versehener Montageabschnitt 36 erstreckt sich vom unteren Ende der Wand 34. Es wird in Betracht gezogen, daß der Montageabschnitt 36 durch eine kreisförmige Öffnung in einem Basis- oder Tragglied eingeführt wird. Der Montageabschnitt 36 kann mit der Basis oder dem Tragglied durch ein mit Innengewinde versehenes Glied oder eine Mutter verbunden werden.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das Gehäuse 22 eine im allgemeinen rechteckige Konfiguration. Es wird jedoch in Betracht gezogen, daß das Gehäuse 22 eine andere Konfiguration haben könnte, falls erwünscht. Beispielsweise könnte das Gehäuse eine zylindrische Konfiguration haben.
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Die Vorderwand 24, die Seitenwände 28 und 30, die Endwände 32 und 34 und der Montageabschnitt 36 sind integral als ein Stück ausgebildet. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Gehäuse 22 aus Polymermaterial gegossen.
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Die vordere Wand 24, die Seitenwände 28 und 30, die Endwände 32 und 34 und der Montageabschnitt 36 sind integral als ein Stück gegossen.
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Die Rückwand 26 wird getrennt vom Rest des Gehäuses 22 gegossen und bildet eine Abdeckung für das Gehäuse.
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Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 20 weist die Sensoranordnung drei Linsen 40, 42 und 44 auf (siehe 2 und 4). Die mittlere Linse 42 ist mit einer Lichtquelle oder einem Emitter 48 assoziiert (4) der auf einer rechteckigen Leiterplatte 50 montiert ist (siehe 2 und 4) die innerhalb des Sensorgehäuses 22 angeordnet ist. Die oberen und unteren Lichtdetektoren 54 und 56 (4) sind im Gehäuse 22 mit den oberen und unteren Linsen 40 und 44 assoziiert angeordnet.
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Das veranschaulichte Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 20 weist ein Paar von Lichtdetektoren 54 und 56 auf, die mit einem Paar von Linsen 40 und 44 assoziiert sind. Jedoch könnte eine größere oder kleinere Anzahl von Lichtdetektoren in Assoziation mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Linsen vorgesehen werden. Zusätzlich könnte eine Vielzahl von Lichtquellen und assoziierten Linsen vorgesehen werden. Beispielsweise könnte eine einzige Lichtquelle 48 und eine Linse 42 in Assoziation mit einem einzigen Lichtdetektor 54 und einer Linse 40 vorgesehen werden. Alternativ könnte eine Vielzahl von Lichtquellen und assoziierten Linsen in Assoziation mit einer Vielzahl von Lichtdetektoren und Linsen vorgesehen werden.
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Die Lichtquelle 48 wird elektrisch erregt bzw. eingeschaltet, um eine Strahlung zu liefern, die von den Lichtdetektoren 54 und 56 abgefühlt werden kann. Durch Vorsehen eines Paares von Lichtdetektoren 54 und 56 kann die Sensoranordnung 20 verwendet werden, um die Distanz eines Objektes von der Sensoranordnung abzufühlen, d. h. die Sensoranordnung 20 hat eine Tiefenwahrnehmung. Wenn natürlich die Tiefenwahrnehmung oder eine Distanzabfühlung nicht erforderlich ist, könnte die Anzahl der Lichtdetektoren verringert werden.
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Es wird in Betracht gezogen, daß die Lichtquelle 48 viele unterschiedliche Strahlungsarten liefern könnte. Somit könnte die Lichtquelle 48 eine elektromagnetische Strahlung irgendwo innerhalb eines Wellenlängenbereiches liefern, der den infraroten Bereich, den sichtbaren Bereich, den ultravioletten Bereich und Röntgenstrahlen aufweist. Natürlich könnte die Lichtquelle 48 verwendet werden, um eine andere Art der Strahlung zu liefern, falls erwünscht.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung liefert die Lichtquelle 48 Infrarotstrahlung. Daher sind die Detektoren 54 und 56 wirksam, um das Vorhandensein von Infrarotstrahlung zu detektieren. Wenn natürlich die Lichtquelle 48 eine andere Strahlungsart liefert, würden die Detektoren 54 und 56 aufgebaut sein, um diese Strahlung abzufühlen.
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Das Gehäuse 22 wird vorteilhafterweise aus einem Material geformt, durch welches Licht mit einer Infrarotwellenlänge übertragen werden kann.
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Das Licht im sichtbaren Spektrum wird durch das Material des Gehäuses blockiert. In einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde das Gehäuse 22 aus einem Polymermaterial mit der Handelsmarke General Electric Lexan gegossen, dem ein Farbstoff der Farbe 21092 zugegeben wurde. Das restliche Gehäuse ist transparent für Licht im infraroten Spektrum, während es für Licht im sichtbaren Spektrum undurchlässig ist.
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Wenn natürlich die Lichtquelle 40 eine andere Strahlung als infrarotes Licht liefern würde, würde das Gehäuse 22 transparent für egal welche Strahlung sein, die von der Lichtquelle 48 geliefert wird. Beispielsweise könnte die Lichtquelle 48 eine Quelle für Licht im sichtbaren Spektrum sein, und mindestens die vordere Wand 24 des Gehäuses 22 wäre für Licht im sichtbaren Spektrum transparent. Natürlich wären die Detektoren 54 und 56 wirksam, um Licht im sichtbaren Spektrum zu detektieren, falls dies gemacht würde.
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Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Linsen 40, 42 und 44, die Lichtquelle 48 und die Lichtdetektoren 54 und 56 in dem Gehäuse 22 eingeschlossen. Dies schützt die Linsen 40, 42 und 44, die Lichtquelle 48 und die Lichtdetektoren 54 und 56 vor Verunreinigungen in einer Umgebung, in der die Sensoranordnung 20 verwendet wird. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Gehäuse 22 abgedichtet, so daß Verunreinigungen aus der Umgebung um das Gehäuse herum nicht in das Gehäuse eintreten können. Falls jedoch erwünscht, könnte zumindest die vordere Wand 24 mit Öffnungen ausgebildet werden, um zumindest teilweise die Linsen 40, 42 und 44 freizulegen.
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Wenn die Sensoranordnung 20 verwendet werden soll, um die Anwesenheit von Objekten an einer Stelle beabstandet von der Sensoranordnung zu detektieren, wird die Lichtquelle 48 elektrisch erregt, um eine Strahlung zu liefern, insbesondere Infrarotstrahlung. Die Infrarotstrahlung wird von der Lichtquelle 48 durch die mittlere Linse 42 und die vordere Wand 24 zu dem abzufühlenden Objekt gesandt. Infrarotes Licht von der Lichtquelle 48 wird von dem abzufühlenden Objekt durch die vordere Wand 24 zu den oberen und unteren Linsen 40 und 44 reflektiert. Die oberen und unteren Linsen 40 und 44 leiten das reflektierte infrarote Licht zu den oberen und unteren Lichtdetektoren 54 und 56.
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Die oberen und unteren Lichtdetektoren 54 und 56 liefern Ausgangssignale ansprechend auf das reflektierte infrarote Licht. Diese Ausgangssignale zeigen die Anwesenheit des Objektes an einer Stelle, die von der Sensoranordnung 20 beabstandet ist.
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Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 20 sind lichtaussendende Dioden auf der Leiterplatte 50 benachbart zu einem Fenster 60 montiert, das in die obere Endwand 32 des Gehäuses 22 gegossen ist. Das Fenster 60 ist transparent für Licht im sichtbaren Spektrum. Daher kann Licht von den LEDs durch das Fenster 60 zu einem Bediener gesandt werden, um eine sichtbare Anzeige der Detektion eines Objektes vorzusehen.
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Es sei bemerkt, daß mit Ausnahme des Fensters 60 das Gehäuse 22 für eine Person, die das Gehäuse ansieht, eine schwarze Erscheinung hat. Dies kommt daher, daß das Gehäuse 22 aus einem Material geformt ist, das für Licht im sichtbaren Spektrum undurchsichtig ist, während es für infrarotes Licht transparent ist.
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Linsenträger
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Gemäß eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung sind die Linsen 40, 42 und 44 auf einem Linsenträger 66 angeordnet (2, 3, 4, 5 und 6). Zusätzlich sind die Leiterplatte 50, die Lichtquelle 48 und die Lichtdetektoren 54 und 56 auf dem Linsenträger 66 angeordnet. Der Linsenträger 66 erleichtert die genaue Positionierung der Linsen 40–44, der Lichtquelle 48 und der Lichtdetektoren 54 und 56 relativ zueinander, bevor sie in das Gehäuse 22 eingeführt werden.
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Der Linsenträger 66 hat eine im allgemeinen rechteckige Konfiguration (2 und 3) und trägt die Linsen 40, 42 und 44 im Gehäuse 22 (4). Der Linsenträger 56 weist eine Vielzahl von rohrförmigen Abschnitten 70, 72 und 74 auf. Die rohrförmigen Abschnitte 70, 72 und 74 haben parallele zentrale Achsen 76, 78 und 80 (4) die sich durch die Mittelpunkte der Linsen 40, 42 und 44 erstrecken. Die Mittelachsen 76 und 80 der rohrförmigen Abschnitte 70 und 74 erstrecken sich durch die Mittelpunkte der Lichtdetektoren 54 und 56. In ähnlicher Weise erstreckt sich die Mittelachse 78 des rohrförmigen Abschnittes 72 durch den Mittelpunkt der Lichtquelle 48.
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Der Linsenträger 66 hat einen Montageabschnitt 84 (3) der zwischen den rohrförmigen Abschnitten 70 und 72 angeordnet ist und zur rechten Seite der Mittelachsen 76 und 78 (4) der rohrförmigen Abschnitte 70 und 72 versetzt ist. Ein zweiter Montageabschnitt 86 (3) mit der gleichen Konstruktion wie der Montageabschnitt 84, ist zwischen den rohrförmigen Abschnitten 72 und 74 angeordnet. Der Montageabschnitt 86 ist zur linken Seite (wie in 3 gezeigt) der Mittelachsen 78 und 80 (4) der rohrförmigen Abschnitte 72 und 74 versetzt.
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Der Linsenträger 66 ist mit dem Gehäuse 22 durch Befestigungsmittel 90 und 92 (2) verbunden, die sich durch Öffnungen in den Montageabschnitten 84 und 86 in Öffnungen in Rippen erstrecken, die auf den Seitenwänden 28 und 30 (2) des Gehäuses 22 ausgebildet sind. Obwohl nur eine einzige Rippe 96 auf der Seitenwand 28 zur Aufnahme der Befestigungsmittel 92 in 2 veranschaulicht ist, sei bemerkt, daß eine ähnliche Rippe auf der Seitenwand 30 des Gehäuses 22 ausgebildet ist und eine Öffnung besitzt, um die Befestigungsmittel 90 aufzunehmen. Die Befestigungsmittel 90 und 92 arbeiten mit den Montageabschnitten 84 und 86 und den Rippen 96 zusammen, um genau den Linsenträger 66 im Gehäuse 22 zu positionieren und sicher zu halten.
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Die Montageabschnitte 84 und 86 (3) arbeiten mit den Rippen 96 im Gehäuse 22 zusammen, um zu ermöglichen, daß der Linsenträger 66 in eine rechteckige Kammer 100 (2) im Gehäuse eingeführt wird, und zwar nur dann, wenn die Linsen 40, 42 und 44 so ausgerichtet sind, daß die Linsen benachbart zur Vorderwand 24 in der in 4 veranschaulichten Weise angeordnet sind. Die rohrförmigen Abschnitte 70, 72 und 74 haben hintere Endwände 104, 106 und 108 (3) die ermöglichen, daß Licht zwischen den Linsen 40, 42 und 44 und der Lichtquelle 48 und den Lichtdetektoren 54 und 56 übertragen wird, die auf der Leiterplatte 50 montiert sind (4). Somit haben die Endwände 70 und 74 mittlere Schlitze 112 und 114 (3) die mit den oberen und unteren Lichtdetektoren 54 und 56 ausgerichtet sind (4). In ähnlicher Weise hat die Endwand 106 eine mittlere Öffnung 118 (3) die mit der Lichtquelle 48 ausgerichtet ist. Es sei bemerkt, daß die Öffnungen 112, 114 und 118 eine andere Konfiguration haben könnten, falls erwünscht.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Linsenträger 66 integral als ein Stück ausgebildet. Der Linsenträger 66 kann integral aus einem Polymermaterial gegossen sein, das die Übertragung von Infrarotstrahlung blockiert. Dies hat zur Folge, daß infrarotes Licht und sichtbares Licht von dem Linsenträger blockiert wird. Falls jedoch erwünscht, könnte der Linsenträger 66 aus einem anderen Material geformt werden.
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Im allgemeinen kleiden zylindrische Rohre 122, 124 und 126 (2) aus Abdeckpapier bzw. beflocktem Papier die zylindrischen Kammern in den rohrförmigen Abschnitten 70, 72 und 74 aus (4). Die Rohre 122, 124 und 126 haben schwarze Innenoberflächen 128, 130 und 132 mit einer samtartigen Textur. Dies ermöglicht, daß die Rohre 122, 124 und 126 (4) gestreute Lichtstrahlen absorbieren. Es wird in Betracht gezogen, daß die Rohre 122, 124 und 126 aus einem anderen Material als Abdeckpapier bzw. beflocktem Papier geformt werden könnten, falls erwünscht. Tatsächlich könnten die Rohre 122, 124 und 126 weggelassen werden, falls erwünscht, und die Seiten der Innenoberflächen der rohrförmigen Abschnitte 70, 72 und 74 des Linsenträgers 66 könnten mit einem schwarzen Material beschichtet werden, das eine rauhe oder samtartige Oberfläche hat, und das Licht absorbiert.
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Die Rohre 122, 124 und 126 erstrecken sich zwischen den Linsen 40, 42 und 44 und den Endwänden 104, 106 und 108 der rohrförmigen Abschnitte 70, 72 und 74 (3, 4, 5 und 6). Somit ist das Ende des Rohrs 124 (5) das am nächsten zur vorderen Wand 24 (4) des Gehäuses 22 liegt, in anliegendem Eingriff mit den Linsen 42 angeordnet (5 und 6). Das entgegengesetzte Ende des Rohrs 124 ist in anliegendem Eingriff mit der Endwand 106 des rohrförmigen Abschnittes 72 angeordnet. Obwohl nur die Beziehung zwischen dem beflockten Papierrohr bzw. Abdeckpapierrohr 124 und dem rohrförmigen Abschnitt 72 des Linsenträgers 66 in den 5 und 6 veranschaulicht ist, sei bemerkt, daß die Rohre 122 und 126 in den rohrförmigen Abschnitten 70 und 74 (4) auch in Eingriff mit ihren assoziierten Linsen 40 und 44 und den Gehäuseendwänden 104 und 108 angeordnet sind (3).
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Der Linsenträger 66 hat eine Vielzahl von bogenförmigen Abschirmungen 134, 136, 138, 140, 142 und 144 (3 und 4) die die Übertragung bzw. Abstrahlung von Licht zwischen den rohrförmigen Abschnitten 70, 72 und 74 des Linsenträgers blockieren. Die Abschirmungen 134 bis 144 sind in anliegendem Eingriff mit einer Innenfläche 148 (4) der vorderen Wand 24 angeordnet. Daher sind die Abschirmungen 134, 144 wirksam, um die direkte Übertragung von Licht zwischen den rohrförmigen Abschnitten 70, 72 und 74 des Linsenträgers 66 zu blockieren.
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Der Linsenträger 66 trägt die Linsen 40, 42 und 44. Die Linsen 40, 42 und 44 sind in anliegendem Eingriff mit der Innenfläche 148 der vorderen Wand 24 durch den Linsenträger 66 positioniert. Falls jedoch erwünscht, könnte der Linsenträger 66 so konstruiert sein, daß er die Linsen 40, 42 und 44 in beabstandeter Beziehung zur vorderen Wand 24 des Gehäuses 22 positioniert.
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Die vordere Wand 24 des Gehäuses 22 erstreckt sich über die Linsen 40, 42 und 44 und schützt diese. Die glatte flache vordere Wand 24 des Gehäuses 20 ist relativ einfach zu reinigen. Die Linsen 40, 42 und 44 werden vor Staub, Schmutz und anderen Verunreinigungen in der Umgebung geschützt, in der die Sensoranordnung 20 verwendet wird.
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Es wird bevorzugt, den Linsenträger 66 so zu verwenden, um die Linsen 40, 42 und 44 relativ zueinander zu positionieren, während der Linsenträger 66 außerhalb des Gehäuses 22 ist. Der Linsenträger 66 und die Linsen 40, 42 und 44 können dann in das Gehäuse 22 als eine Einheit eingeführt werden, wobei die Linsen genau relativ zueinander positioniert sind. Falls jedoch erwünscht, könnte der Linsenträger 66 weggelassen werden. Falls dies getan wird, würde das Gehäuse 22 so konstruiert werden, daß es Tragflächen zum Eingriff mit den Linsen 40, 42 und 44 hat. Es wird bevorzugt, vollständig die Linsen 40, 42 und 44 in dem abgedichteten Gehäuse 22 zu umschließen. Falls jedoch erwünscht, könnten Öffnungen in der vorderen Wand 24 vorgesehen werden, um die Linsen 40, 42 und 44 freizulegen.
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Linsenverbinder
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Gemäß eines weiteren Merkmales der vorliegenden Erfindung sind Linsenverbinder 156 vorgesehen, um lösbar die Linsen 40, 42 und 44 mit dem Linsenträger 66 zu verbinden. Die Linsenverbinder 156 ermöglichen, daß die Linsen 40, 42 und 44 schnell und genau relativ zum Linsenträger 66 positioniert werden. Die Linsenverbinder 156 ermöglichen auch, daß eine Linse 40, 42 oder 44 leicht mit dem Linsenträger 66 verbunden wird und darauf folgend von ihm getrennt wird.
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Die speziellen Linsenverbinder 156, die hier zur Verbindung der Linsen 40, 42 und 44 mit dem Linsenträger 66 offenbart werden, sind elastisch zu verbiegende Verbinder der einschnappenden Bauart. Es wird jedoch in Betracht gezogen, daß die Linsenverbinder 156 falls erwünscht eine andere Konstruktion haben könnten. Beispielsweise könnten die Linsenverbinder 156 Gewindegänge haben, die mit Gewindegängen auf dem Linsenträger 66 in Eingriff treten, um die Linsen 40, 42 und 44 am Platz zu halten. Alternativ könnten die Linsenverbinder 156 durch eine Vielzahl von Befestigungsmitteln gebildet werden, die mit dem Linsenträger 66 durch Gewindeverbindungen oder Einschnappverbindungen verbunden sind.
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Die speziellen hier offenbarten Linsenverbinder 156 sind elastische Finger, die integral als ein Stück mit dem Linsenträger 66 ausgebildet sind. Die elastischen Linsenverbinder 156 sind durch die Linsen 40, 42 und 44 auszulenken, um zu ermöglichen, daß die Linsen auf dem Linsenträger am Platz einschnappen bzw. einrasten. Jedoch könnten die Linsenverbinder 156 integral als ein Stück mit den Linsen 40, 42 und 44 ausgebildet werden, falls erwünscht.
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Um für die Sensoranordnung 20 eine relativ kompakte Konstruktion vorzusehen, sind die Linsen 40, 42 und 44 alle mit einer nichtkreisförmigen Konfiguration ausgebildet. Somit hat die Linse 42 (7) einen Randteil 160, der sich um die Linse 42 herum erstreckt. Der Randteil 160 weist eine Vielzahl von linearen Seitenabschnitten 162 und 164 auf. Die Seitenabschnitte 162 und 164 erstrecken sich parallel zueinander. Obwohl ein Paar von parallelen Seitenabschnitten 162 und 164 auf dem Randteil 160 vorgesehen ist, wird in Betracht gezogen, daß der Randteil mit einer größeren oder kleineren Anzahl von linearen Seitenabschnitten versehen sein könnte. Falls eine größere Anzahl von linearen Seitenabschnitten vorgesehen wird, könnten die Seitenabschnitte relativ zueinander verdreht sein.
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Der Randteil 160 der Linse 42 weist auch eine Vielzahl von bogenförmigen Abschnitten 166 und 168 auf. Die bogenförmigen Abschnitte 166 und 168 haben Krümmungsmittelpunkte, die mit dem Mittelpunkt der Linse 42 zusammenfallen. Obwohl die Linse 42 eine ovale Konfiguration hat, sei bemerkt, daß die Linse 42 eine rechteckige Konfiguration haben könnte, falls erwünscht. Beispielsweise könnten die bogenförmigen Abschnitte 166 und 168 zumindest teilweise durch lineare Abschnitte ersetzt werden. Dies hätte den Effekt, die vertikale Ausdehnung (wie in den 1 und 4 gezeigt) der Sensoranordnung 20 zu verringern.
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Der Randteil 160 formt eine Rippe oder einen Flansch, der sich von einem Hauptteil 172 der Linse 42 nach außen erstreckt. Der Hauptteil 172 der Linse 42 hat konvexe innere und äußere Seitenflächen 174 und 176 (5, 6 und 8). Die Außenfläche 174 der Linse 42 hat einen kleineren Krümmungsradius als die Innenseite 176. Die Innenseite 176 ist nahezu flach und kann falls erwünscht flach sein.
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In den Randteil 160 greifen lösbar die Linsenverbinder 156 ein, um die Linse 42 gegen eine Bewegung relativ zum Linsenträger 66 zu halten. Somit hat der Linsenverbinder 156 der 8 eine Haltefläche 180, die den bogenförmigen Abschnitt 166 des Randteils 160 der Linse 42 fest gegen ein Ende des Linsenträgers 66 drückt. Der Linsenverbinder 156 bringt kontinuierlich eine Kraft auf, um die Linse 42 gegen den Linsenträger 66 zu drücken. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung gibt es vier Linsenverbinder 156 für jede Linse 40, 42 und 44. Jedoch könnte eine größere oder kleinere Anzahl von Linsenverbindern 156 für jede Linse 40, 42 und 44 vorgesehen werden, falls erwünscht.
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Der Linsenträger 66 ist mit einer Ausnehmung 184 ausgebildet, die eine Konfiguration und Größe besitzt, die die gleiche ist, wie die Konfiguration und Größe des Hauptteils 172 der Linse 42. Der Hauptteil 172 der Linse 42 wird teleskopartig in der Ausnehmung 184 im Linsenträger 66 aufgenommen. Dies ermöglicht, daß die Linsenverbinder 156 den Hauptteil 172 der Linse 42 in der Ausnehmung 184 halten. Die Ausnehmung 184 hat lineare Seitenflächenteile und bogenförmige Seitenflächenteile. Dies ermöglicht, daß die linearen Seitenabschnitte 162 und 164 des Randteils 160 mit entsprechenden Seitenflächen der Ausnehmung 184 im Linsenträger 66 zusammenarbeiten, um die Linse 42 gegen eine Drehbewegung relativ zum Linsenträger 66 zu halten. Obwohl nur die Linsenträgerausnehmung 184 für die Linse 42 in den 8 und 9 veranschaulicht wurde, sei bemerkt, daß der Linsenträger 66 eine getrennte Ausnehmung für jede der Linsen 40, 42 und 44 hat.
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Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung kommen die Linsenverbinder 156 mit den bogenförmigen Abschnitten 166 und 168 des Randteils 160 der Linse 42 in Eingriff, um die Linse 42 in der Ausnehmung 184 (siehe 5) in dem Linsenträger 66 zu halten. Die linearen Seitenabschnitte 162 und 164 (6 und 7) der Linse 42 arbeiten mit der Ausnehmung 184 zusammen, um die Linse gegen eine Drehung relativ zur Ausnehmung zu halten. Jedoch könnten zusätzliche Linsenverbinder 156 vorgesehen werden, um mit den linearen Seitenabschnitten 162 und 164 der Linse 42 in Eingriff zu kommen, falls erwünscht.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Linsenverbinder 156 integral als ein Stück mit dem Linsenträger 66 ausgebildet und werden elastisch durch den Randteil 160 der Linse 42 ausgelenkt bzw. verformt, wenn die Linse in die Ausnehmung 184 eingeschnappt bzw. hereingepreßt wird. Somit kommt der bogenförmige Abschnitt 166 des Randteils 160 der Linse 42 mit einer Nockenoberfläche 192 (8) auf dem Linsenverbinder in Eingriff, um elastisch den Linsenverbinder nach links auszulenken (wie in 8 gezeigt). Wenn dies auftritt, bewegt sich die Linse 42 in die Ausnehmung 84 nach unten. Wenn sich die Linse 42 nach unten in die Ausnehmung 184 bewegt (wie in 8 gezeigt) schnappt der elastisch ausgelenkte Linsenverbinder 156 zurück in die in 8 gezeigte Position. Wenn dies auftritt, kommt die Haltefläche 180 auf dem Verbinder 156 mit dem bogenförmigen Abschnitt 166 des Randteils 160 in Eingriff, um die Linse 42 fest gegen den Linsenträger 66 zu drücken und die Linse 42 im Linsenträger zu halten.
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Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung kommen die Linsenverbinder 156 mit den bogenförmigen Abschnitten 166 und 168 der Linse 42 in Eingriff (5, 7 und 8). Die Linsenverbinder 156 kommen nicht mit den linearen Seitenabschnitten 162 und 164 der Linse 42 in Eingriff (6 und 9). Falls jedoch erwünscht könnten Linsenverbinder 156 vorgesehen werden, um mit den linearen Seitenabschnitten 162 und 164 des Randteils 160 der Linse in Eingriff zu kommen.
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Die veranschaulichten Linsenverbinder 156 haben eine relativ kurze bogenförmige Ausdehnung (siehe 2, 3 und 5) entlang der bogenförmigen Abschnitte 166 und 168 des Randteils 160. Falls erwünscht, könnte die Ausdehnung der Linsenverbinder entlang der Randteile 160 vergrößert werden, um das Ausmaß des Eingriffes der Linsenverbinder mit dem Randteil der Linse zu vergrößern.
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Obwohl nur die Linsenverbinder 156 für die Linse 42 in den 8 und 9 veranschaulicht sind, sei bemerkt, daß die Linsenverbinder 156 alle die gleiche Konstruktion haben und mit den Randteilen 160 der Linsen 40, 42 und 44 in der gleichen Weise zusammenarbeiten. Obwohl nur die Linsenträgerausnehmung 184 für die Linse 42 in den 8 und 9 veranschaulicht wurde, sei bemerkt, daß der Linsenträger 66 mit einer getrennten Ausnehmung 84 für jede der Linsen 40, 42 und 44 versehen ist. Wenn natürlich eine größere oder kleinere Anzahl von Linsen in der Sensoranordnung verwendet werden würde, würde eine größere oder kleinere Anzahl von Ausnehmungen 184 in dem Linsenträger 66 vorgesehen sein.
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Nur die Linse 42 ist in 7 veranschaulicht. Es sei bemerkt, daß die Linsen 40, 42 und 44 alle die gleiche Konstruktion haben. Die Linsen 40, 42 und 44 sind aus einem geeigneten Polymermaterial geformt. Falls erwünscht, könnten die Linsenverbinder 156 integral als ein Stück mit den Linsen 40, 42 und 44 geformt bzw. gegossen werden. Wenn dies so getan wird, würden sich die Linsenverbinder axial von den Randteilen 160 der Linsen 40, 42 und 44 in Eingriff mit dem Linsenträger 66 erstrecken.
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Die Linsenverbinder 156 und die Linsenträgerausnehmungen 184 arbeiten mit den Linsen 40, 42 und 44 zusammen, um fest und sicher die Linsen 40, 42 und 44 in der Sensoranordnung 20 zu halten. Die Linsenträgerausnehmungen 184 halten die Linsen 40, 42 und 44 gegen eine Drehung um die Mittelachsen der Linsen und gegen eine Seitwärtsbewegung. Die Linsenverbinder 156 drücken kontinuierlich die Linsen 40, 42 und 44 in die Linsenträgerausnehmungen 184, um ein Klappern der Linsen zu verhindern. Daher arbeiten der Linsenträger 66 und die Linsenverbinder 156 mit den Linsen 40, 42 und 44 zusammen, um sicher zu stellen, daß die Brennweite des optischen Systems in der Sensoranordnung 20 beibehalten wird.
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Verbinderanordnung
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Eine elektrische Verbinderanordnung 200 (4) wird verwendet, um die Sensoranordnung 20 mit einem elektrischen Leiter zu verbinden. Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung verhindert die Verbinderanordnung 200 den Zugriff auf das Innere des Sensorgehäuses 22. Zu diesem Zweck ist die elektrische Verbinderanordnung 200 frei von äußerlich zugänglichen Elementen, wie beispielsweise Klemm- bzw. Schraubenschlüsselflachstellen, in die man eingreifen kann, um die elektrische Verbinderanordnung vom Gehäuse 22 zu trennen. Zusätzlich ist die Verbinderanordnung 200 relativ einfach in ihrer Konstruktion, leicht zu installieren und tendiert dazu, die Kosten der Sensoranordnung 20 zu minimieren.
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Die Verbinderanordnung 200 (4) weist eine Vielzahl von Anschlüssen oder Zapfen 204 auf, die mit der Leiterplatte 50 durch elektrische Verbinder 208 verbunden sind. Obwohl die veranschaulichten elektrischen Verbinder 208 flexible isolierte Drähte sind, wird in Betracht gezogen, daß geeignete Metallblechanschlüsse in einer Verbindung zwischen der Verbinderanordnung 200 und der Leiterplatte 56 verwendet werden könnten, falls erwünscht.
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Die Verbinderanordnung 200 weist einen im allgemeinen zylindrischen Körperteil 210 und einen Flanschteil 212 auf. Der Körperteil 210 der Verbinderanordnung 200 ist teleskopartig im Montageabschnitt 36 aufgenommen. Ein Paar von koaxialen O-Ringen 216 und 218 erstrecken sich um den Körperteil bei axial voneinander beabstandeten Stellen entlang des Körperteils. Um eine erwünschte axiale Beabstandung zwischen den O-Ringen 216 und 218 beizubehalten, sind die O-Ringe in axial beabstandeten Nuten 220 und 222 im Körperteil 210 der Verbinderanordnung 200 angeordnet. Die O-Ringe 216 und 218 kommen dichtend in Eingriff mit einer Innenoberfläche des Montageabschnittes 36. Die O-Ringe 216 und 218 dichten die zylindrische Öffnung im Montageabschnitt 36 ab, so daß Verunreinigungen nicht in das Gehäuse 22 eintreten können.
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Eine zylindrische Sockelkammer 228 (4) ist auf dem äußeren Endteil der Verbinderanordnung 200 vorgesehen, um teleskopartig einen Verbinder aufzunehmen, der an einem elektrischen Leiter befestigt ist. Der Verbinder, der an dem (nicht gezeigten) elektrischen Leiter befestigt ist, hat geeignete Sockel, die mit den Anschlüssen 204 und 206 in Eingriff kommen können. Natürlich könnte die Verbinderanordnung 200 mit Sockeln bzw. Aufnahmen versehen werden, in die die Anschlüsse des Verbinders eingreifen, der mit dem elektrischen Leiter verbunden ist, falls erwünscht.
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Gemäß eines Merkmals der Erfindung wird die Verbinderanordnung 200 im Sensorgehäuse 22 durch Eingriff des Flanschteils 212 mit einer Ausnehmung oder einem Schlitz 230 gehalten, der in dem Gehäuse 22 ausgeformt ist. Der Körperteil 210 ist drehbar in einer zylindrischen Öffnung 232 aufgenommen (4 und 10). Die Öffnung 232 erstreckt sich durch die untere Endwand 34 und durch den Montageabschnitt 36.
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Die sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmung 230 (10) hat eine Mittelachse, die sich senkrecht zu einer Mittelachse 236 der Öffnung 232 erstreckt. Die Ausnehmung 230 ist zu einer Seite von der Öffnung 232 versetzt, d. h. zur Seitenwand 28. Die Ausnehmung 230 hat eine axiale Ausdehnung, die größer ist, als die Länge des Flanschteils 212 (11). Wenn die Verbinderanordnung 200 in dem Gehäuse 22 zu positionieren ist, ist der zylindrische Körperteil 210 der Verbinderanordnung axial mit der Öffnung 232 ausgerichtet (10). Zu diesem Zeitpunkt ist eine Zeigerecke bzw. Rastecke 240 auf dem rechteckigen Flanschteil 212 (10) mit einer bogenförmigen Positionierungsfläche 242 auf der Innenseite des Gehäuses 22 ausgerichtet. Die Positionierungsfläche 242 arbeitet mit der Rastecke 240 auf dem Flanschteil 212 so zusammen, daß die Verbinderanordnung 200 in das Gehäuse nur in einer Orientierung eingeführt werden kann.
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Wenn die Verbinderanordnung 200 in das Gehäuse 22 bewegt wird, bewegt sich der Körperteil 210 in die Öffnung 232. Wenn die Verbinderanordnung 200 sich weiter entlang der Mittelachse 236 der Öffnung 232 bewegt, bewegt sich der Flanschteil 212 in anliegendem Eingriff mit der unteren Endwand 34 des Gehäuses 22 (11). Wenn dies auftritt, ist die Verbinderanordnung 200 genau relativ zum Gehäuse 22 positioniert. Die O-Ringe 216 und 218 (4 und 10) auf dem Körperteil 210 der Verbinderanordnung sind in dichtendem Eingriff mit der zylindrischen Innenseitenfläche der Öffnung 232 angeordnet, die sich durch den Montageabschnitt 36 erstreckt.
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Die Verbinderanordnung 200 wird dann in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht (wie in 11 zu sehen) und zwar in die in 12 veranschaulichte Position. Wenn dies auftritt, bewegt sich ein Eckenteil 246 des Flanschteils 212 in die Ausnehmung oder den Schlitz 230. Sobald der Eckenteil 246 in den Schlitz 230 eingetreten ist, wird die Verbinderanordnung 200 gegen eine axiale Bewegung durch das Gehäuse 22 gehalten. Wenn daher eine axial aufwärtsweisende Kraft (wie in 4 gezeigt) gegen die Verbinderanordnung 200 aufgebracht wird, blockiert der Eingriff des Eckenteils 246 mit der Ausnehmung oder dem Schlitz 230 (12) im Gehäuse 22 die axiale Aufwärtsbewegung der Verbinderanordnung 200 (wie in 4 zu sehen).
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Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Schlitz oder die Ausnehmung 230 (12) durch einen langgestreckten Halteabschnitt 250 des Gehäuses 22 geformt. Der Halteabschnitt 250 ist integral als ein Stück mit der unteren Endwand 34 und der Seitenwand 28 des Gehäuses 22 ausgeformt. Falls erwünscht, könnte die Ausnehmung 230 und der Halteabschnitt 250 in anderer Weise geformt werden und könnte eine andere Konfiguration haben.
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Es wird in Betracht gezogen, daß die Ausnehmung oder der Schlitz 230 in dem Gehäuse 22 in anderer Weise geformt werden könnte als durch Vorsehen des langgestreckten Halteabschnittes 250. Beispielsweise könnte ein relativ kleiner überhängender Vorsprung benachbart zur unteren Endwand 34 des Gehäuses 22 vorgesehen werden. Obwohl nur ein einziger Halteabschnitt 250 in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen wird, wird in Betracht gezogen, daß ein Paar von Ausnehmungen oder Schlitzen 230 in dem Gehäuse 22 vorgesehen werden könnte, um in entgegengesetzte Ecken auf dem Flanschteil 212 der Verbinderanordnung 200 in Eingriff zu kommen.
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Um eine Entfernung der Verbinderanordnung 200 zu verhindern, sobald die Sensoranordnung 20 montiert worden ist, ist der Halteflansch oder -finger 254 vorgesehen, um die Drehbewegung der Verbinderanordnung 200 im Uhrzeigersinn zu blockieren (wie in den 12 und 13 gezeigt). Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die hintere Wand 26 des Gehäuses 22 auf einem Abdeckungsteil 258 geformt. Nachdem alle Komponenten der Sensoranordnung 20 in dem Gehäuse positioniert worden sind, wird der Abdeckungsteil 258 nach unten bewegt (wie in 12 zu sehen) und zwar in Eingriff mit dem Hauptteil des Gehäuses. Der Abdeckungsteil 258 wird dann am Platz durch ein geeignetes Klebemittel gesichert. Das Sichern des Abdeckungsteils 258 am Platz wird erleichtert durch eine Vielzahl von Stiften 262, die sich vom Abdeckungsteil erstrecken und in geeigneten Sockeln aufgenommen sind, die im Gehäuse 22 an den Ecken des Gehäuses ausgeformt sind.
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Sobald der Abdeckungsteil 258 am Platz befestigt worden ist (wie in 13 gezeigt) greift eine im allgemeinen L-förmige Ausnehmung 266 (12) die von dem Halteflansch 254 definiert wird, in einem Eckenteil 268 des Flanschteils 212 (13) ein, um die Verbinderanordnung 20 gegen eine Drehung im Uhrzeigersinn relativ zum Gehäuse 22 zu halten. Somit greift der Flansch 254 in den Eckenteil 268 ein und blockiert die Drehbewegung des Eckenteils 268 in Ausrichtung mit dem Halteabschnitt 250. Daher bleibt der Eckenteil 246 des Flanschteils 212 in der Ausnehmung 230.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Flanschteil 212 der Verbinderanordnung (10) integral als ein Stück mit dem Körperteil 212 der Verbinderanordnung ausgeformt. Somit werden sowohl der Flanschteil 212 als auch der Körperteil 210 der Verbinderanordnung 200 integral aus einem geeigneten Polymermaterial gegossen bzw. geformt. Es wird in Betracht gezogen, daß das gleiche Polymermaterial und das gleiche Farbpigment, das zur Bildung des Gehäuses 22 verwendet wird, auch zur Bildung der Verbinderanordnung 212 verwendet werden kann.
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Der Flanschteil 212 kann getrennt aus dem Körperteil 210 geformt werden. Wenn dies getan wird, kann der Flanschteil 212 fest mit dem Körperteil 210 verbunden werden. Sowohl der Körperteil 210 als auch der Flanschteil 212 würden sich zusammen drehen, und zwar zwischen der in 11 gezeigten Position und der in 12 gezeigten Position.
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Alternativ kann der Flanschteil 212 drehbar mit dem Körperteil 210 der Verbinderanordnung 200 verbunden sein. Dies würde ermöglichen, daß der Flanschteil 212 relativ zum Gehäuse 22 gedreht wird, während der Körperteil 212 der Verbinderanordnung 200 relativ zum Gehäuse stationär bleibt. Wenn der Flanschteil 212 getrennt vom Körperteil 210 der Verbinderanordnung 200 geformt wird, könnten die Flansch- und Körperteile aus unterschiedlichen Materialien geformt werden. Beispielsweise könnte der Flanschteil 212 aus Metall geformt werden, während der Körperteil 210 aus einem Polymermaterial geformt wird.
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Die veranschaulichte Verbinderanordnung 200 hat einen im allgemeinen quadratischen Flanschteil 212 (10). Es wird jedoch in Betracht gezogen, daß der Flanschteil 210 eine andere Konfiguration haben könnte, falls erwünscht. Beispielsweise könnte der Flanschteil 212 eine im allgemeinen ovale Konfiguration haben, und zwar mit einem kreisförmigen Teil, der mit dem Körperteil 210 verbunden ist und mit einem nach außen vorstehenden Armteil. Der nach außen vorstehende Armteil kann in der Ausnehmung 230 aufgenommen werden, um die Verbinderanordnung 200 gegen eine axiale Bewegung relativ zum Gehäuse 22 zu halten. Alternativ könnte der Flanschteil 212 mit einem Paar von sich nach außen erstreckenden Armen ausgebildet werden, die in Ausnehmungen im Gehäuse 22 aufgenommen werden würden und zwar angeordnet an entgegengesetzten Seiten der Öffnung 232.
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Leiterplatte
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Die Leiterplatte 50 (2 und 4) ist auf dem Linsenträger 66 montiert. Somit ist die Leiterplatte 50 auf einem nach hinten weisenden Endteil des Linsenträgers 66 gegenüberliegend zu den Linsen 40, 42 und 44 montiert. Die Leiterplatte 50 ist fest mit dem Linsenträger 66 durch eine Vielzahl von Befestigungsmitteln 280 verbunden (2).
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Durch Montage der Linsen 40, 42 und 44 auf dem nach rechts weisenden Endteil des Linsenträgers 66 (wie in 2 zu sehen) und der Leiterplatte 50 auf dem nach links weisenden Endteil des Linsenträgers 66 (wie in 2 zu sehen) vor dem Einführen des Linsenträgers in das Gehäuse 22 wird die Herstellung der Sensoranordnung 20 erleichtert. Somit sind der Linsenträger 66, die Rohre 122, 124 und 126 (2), die Linsen 40, 42 und 44 und die Leiterplatte 50 alle miteinander verbunden, während der Linsenträger 56 vom Gehäuse 22 beabstandet ist. Diese Komponenten werden dann in das Gehäuse 22 als einheitliches Modul eingeführt.
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Obwohl bevorzugt wird, daß die Leiterplatte 50 auf dem Linsenträger 66 in der in 4 veranschaulichten Weise montiert wird, wird in Betracht gezogen, daß die Leiterplatte 50 im Gehäuse getrennt vom Linsenträger montiert werden könnte, falls erwünscht. Beispielsweise könnte die Leiterplatte 50 mit dem Abdeckungsteil 258 des Gehäuses 22 verbunden werden. Alternativ könnte die Leiterplatte 50 mit geeigneten Montageansätzen verbunden werden, die auf den Seitenwänden 28 und 30 und/oder den Endwänden 32 und 34 des Gehäuses 22 befestigt sind.
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Gemäß eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung kann die Position der Lichtquelle 48. des oberen Lichtdetektors 54 und des unteren Lichtdetektors 56 (2 und 4) relativ zueinander eingestellt werden. Durch Einstellen der Positionen der Lichtquelle 48, des oberen Lichtdetektors 54 und des unteren Lichtdetektors 56 relativ zueinander kann die Lage eines Objektes, von dem infrarotes Licht von der Lichtquelle 48 zurück zu den Lichtdetektoren 54 und 56 reflektiert wird, eingestellt werden. Dies ermöglicht, daß der effektive Betriebsbereich der Sensoranordnung 20 eingestellt wird.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Lichtdetektoren 54 und 56 bewegbar auf der Leiterplatte 50 montiert, um zu ermöglichen, daß ihre Positionen relativ zur Lichtquelle 48 eingestellt werden. Es wird jedoch in Betracht gezogen, daß die Lichtquelle 48 auch bewegbar auf der Leiterplatte 50 montiert werden könnte, um zu ermöglichen, daß auch die Position der Lichtquelle eingestellt werden kann.
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Um die Positionierung der Lichtquelle 54 relativ zur Leiterplatte 50, der oberen Linse 40 und der Lichtquelle 48 zu erleichtern, ist der obere Lichtdetektor 54 auf einer Nebenplatine oder einem Träger 286 montiert (4 und 14). Die Nebenplatine oder der Träger 286 ist in einem Schlitz 288 aufgenommen, der in einer Hauptplatine oder einer Hauptleiterplatte 290 ausgeformt ist. Die Nebenplatine 286 und die Hauptleiterplatte 290 sind ein Teil der Leiterplatte 50.
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Der Schlitz 288 (2 und 4) in der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290 ist mit dem Schlitz 112 (2 und 3) ausgerichtet, die in der hinteren Endwand 104 des rohrförmigen Abschnittes 70 des Linsenträgers 66 ausgebildet sind. Der Schlitz 288 in der Hauptplatine oder der Hauptleiterplatte 290 ist geringfügig breiter als der Schlitz 112 in der hinteren Endwand 104 des rohrförmigen Abschnittes 70 des Linsenträgers (2, 14 und 15). Dies ermöglicht, daß der Träger oder die Nebenplatine 286 von der Endwand 104 des Linsenträgers 66 getragen wird, wenn der Träger oder die Nebenplatine entlang des Schlitzes 288 in der Hauptplatine oder der Hauptleiterplatte 290 bewegt wird (15).
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Sobald somit die Leiterplatte 50 fest mit dem Linsenträger 66 verbunden worden ist, wird der Träger 286, auf dem der Lichtdetektor 254 montiert ist, entlang des Schlitzes 288 in der Hauptplatine 290 bewegt. Während dieser Bewegung kommt der Träger 286 mit der hinteren Endwand 104 (3 und 15) des rohrförmigen Abschnittes 70 des Linsenträgers 66 in Eingriff, um den Träger zu unterstützen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Lichtdetektor 54 mit dem Schlitz 112 in der hinteren Endwand 104 des rohrförmigen Abschnittes 70 ausgerichtet und darin angeordnet (14).
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Sobald bestimmt worden ist, daß der Lichtdetektor 54 eine erwünschte Position bezüglich der Hauptplatine oder der Hauptleiterplatte 290 hat, ist der Träger 286 fest mit der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290 verbunden. Dies kann erreicht werden durch Löten eines Paares von Drähten 296 und 298 (15), die sich über den Träger 286 erstrecken, sowohl an den Träger als auch an die Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290.
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Wenn die Position des Lichtdetektors 54 relativ zur Lichtquelle 48 einstellbar ist, ist der Lichtdetektor wirksam zur Detektion von Licht, das von einem Objekt in einer vorbestimmten Entfernung von der Sensoranordnung 20 reflektiert wird. Je näher der Lichtdetektor 54 somit am Lichtsensor 48 ist, desto größer ist die Entfernung, in der das Licht von einem Objekt zum oberen Lichtdetektor 54 hin reflektiert werden wird. In ähnlicher Weise ist je weiter der obere Lichtdetektor 54 von der Lichtquelle entfernt ist, desto kleiner die Entfernung, bei der Licht von der Lichtquelle 48 von einem Objekt zum oberen Lichtdetektor 54 reflektiert wird. Da der effektive Betriebsbereich der Sensoranordnung 20 durch die Distanz bestimmt wird, in der Licht von der Lichtquelle 48 von einem Objekt zurück zu den Lichtdetektoren 54 und 56 reflektiert wird, ist die genaue Positionierung der Lichtdetektoren 54 und 56 relativ zur Lichtquelle 48 wichtig.
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Obwohl nur die obere Lichtquelle 54 in den 14 und 15 veranschaulicht ist, sei bemerkt, daß die untere Lichtquelle 56 (4) auf einem Träger oder einer Nebenplatine 304 montiert ist, und zwar mit der gleichen Konstruktion wie der Träger 286. Der Träger 304 ist entlang eines Schlitzes 306 in der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290 bewegbar, um den Lichtdetektor 56 relativ zur Lichtquelle 48 zu positionieren. Der Lichtdetektor 56 detektiert Licht, das von einem Objekt reflektiert wird und durch die Linse 44 zum Lichtdetektor übertragen wird. Der Lichtdetektor 56 ist mit dem Schlitz 114 (3) in der hinteren Endwand 108 des rohrförmigen Abschnittes 74 des Linsenträgers 66 ausgerichtet. Geeignete Befestigungsmittel entsprechend den Drähten 296 und 298 sind vorgesehen, um den Träger oder die Nebenplatine 304 an der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290 zu sichern. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den 14 und 15 veranschaulicht wird, wird der Träger 286 entlang des Schlitzes 288 in der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290 zu einer erwünschten Position bewegt. Die Drähte 296 und 298 werden dann fest mit dem Träger oder der Nebenplatine 286 und mit der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290 verbunden, um den Träger in der erwünschten Position zu halten.
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In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den 16 und 17 veranschaulicht wird, ist ein Antriebsmechanismus mit dem Träger verbunden, um zu ermöglichen, daß die Position des Lichtdetektors eingestellt wird. Da das Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den 16 und 17 veranschaulicht wurde, im allgemeinen ähnlich dem Ausführungsbeispiel ist, das in den 14 und 15 veranschaulicht wurde, werden ähnliche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Komponenten zu bezeichnen, wobei der Indexbuchstabe ”a” zu den Bezugszeichen der 16 und 17 hinzugefügt wird, um eine Verwirrung zu vermeiden.
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Ein Lichtdetektor 54a (16) ist an einem Träger oder an einer Nebenplatine 286a montiert. Der Träger oder die Nebenplatine 286a ist relativ zur Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290a durch einen Antriebsmechanismus 320 bewegbar. Der Antriebsmechanismus 320 weist eine Schraube 322 auf, die drehbar von einem Paar von Tragelementen 324 und 326 getragen wird. Die Tragelemente 324 und 326 sind fest mit der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290a verbunden, und halten die Schraube 322 gegen eine Axialbewegung relativ zur Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290a. Ein im allgemeinen U-förmiger Bügel 330 ist fest mit dem Träger oder der Nebenplatine 286a verbunden. Der Bügel 330 hat nach oben stehende Abschnitte 334 und 336 (wie in 16 zu sehen), die mit einem Außengewinde auf der Schraube 322 in Eingriff stehen. Daher werden auf eine Drehung der Schraube 322 hin der Bügel 330 und der Träger 286a entlang eines Schlitzes 288a bewegt, der in der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290a ausgebildet ist.
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Der sich in Längsrichtung erstreckende Schlitz 288a in der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290a wird mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz 112a in einer Endwand 104a des rohrförmigen Abschnittes 70a des Linsenträgers 66a ausgerichtet. Der Schlitz 288a in der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290a ist breiter als der Schlitz 112a in der Endwand 104a des Linsenträgers 66a (siehe 17). Daher ist die Endwand 104a des Linsenträgers 66a wirksam, um den Träger oder die Nebenplatine 286a zu tragen, wenn sie entlang des Schlitzes 288a in der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290a durch Betrieb des Antriebsmechanismuses 320 bewegt wird. Obwohl nur der Antriebsmechanismus 320 zur Bewegung des Trägers 286a in den 16 und 17 veranschaulicht worden ist, sei bemerkt, daß ein ähnlicher Antriebsmechanismus vorgesehen wird, um einen Lichtdetektor entsprechend dem Lichtdetektor 56 der 4 relativ zur Leiterplatte 50a zu bewegen, und eine Lichtquelle, de der Lichtquelle 48 der 4 entspricht.
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In dem in den 14 und 15 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden der Träger 286 und der Detektor 54 zu einer erwünschten Position relativ zur Lichtquelle 48 bewegt, und werden dann fest in dieser Position durch die Drähte 296 und 298 festgelegt. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den 16 und 17 veranschaulicht wird, werden der Träger 286a und die Lichtquelle 54a zu einer erwünschten Position relativ zu einer Lichtquelle entsprechend der Lichtquelle 48 der 4 bewegt, und zwar durch Betrieb des Antriebsmechanismuses 320. Es wird in Betracht gezogen, daß der Antriebsmechanismus 320 so verriegelt sein könnte, daß sobald die Position des Trägers 286a und der Lichtquelle 54a eingestellt worden ist, ihre Positionen nicht leicht verändert werden können. Der Antriebsmechanismus 320 kann alternativ vom Äußeren der Sensoranordnung zugänglich sein, so daß ein Anwender die Position des Trägers 286a und der Lichtquelle 54a einstellen könnte.
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Schwarze Beschichtung
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Teile der Leiterplatte 50 sind dem Inneren der rohrförmigen Abschnitte 70, 72 und 74 (2 und 4) des Linsenträgers 66 ausgesetzt. Zusätzlich erstreckt sich eine Verdrahtung durch Öffnungen zwischen entgegengesetzten Seiten der Leiterplatte 50. Diese Öffnungen, die als Durchleitungen bezeichnet werden können, und die Oberfläche der Leiterplatte 50 können eine Vergrößerung des Ausmaßes an Hintergrundlicht innerhalb der Sensoranordnung 20 zur Folge haben. Dieses Hintergrundlicht kann dazu tendieren, die Betriebscharakteristiken der Sensoranordnung zu verschlechtern.
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Um das unerwünschte Hintergrundlicht zu minimieren, wird eine schwarze Beschichtung 344 (18) auf einer Seite 346 der Leiterplatte 50 aufgebracht, die zu den Linsen 40, 42 und 44 hinweist. Die schwarze Beschichtung 344 erstreckt sich über die Öffnungen oder Durchleitungen 348, die sich zwischen der Vorderseite 346 der Leiterplatte 50 und einer Rückseite 352 der Leiterplatte 50 erstrecken. Eine Schaltungskomponente, wie beispielsweise ein Draht 354, erstreckt sich durch die Öffnung 348. Es sei bemerkt, daß der Draht 354 nur repräsentativ für viele unterschiedliche Schaltungskomponenten und/oder Befestigungsmittel für Schaltungskomponenten angesehen werden sollte, die sich durch Öffnungen in der Leiterplatte 50 erstrecken können.
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Die schwarze Beschichtung 344 erstreckt sich über den vorderen Endteil der Öffnung 348, um das Hindurchlaufen von Licht durch die Öffnung zu blockieren. Zusätzlich blockt die schwarze Beschichtung 344 Licht, das durch Laminierungen laufen würde, die die Leiterplatte 50 bilden. Die schwarze Beschichtung 344 verringert auch Streulichtreflektionen innerhalb der Sensoranordnung 20. Die schwarze Beschichtung 344 hat vorteilhafterweise eine unregelmäßige Oberfläche, die zu den Linsen 40 bis 44 hinweist, um die Lichtabsorptionscharakteristiken der schwarzen Beschichtung zu verbessern. Die schwarze Beschichtung kann durch eine nicht reflektierende Lage aus schwarzer Farbe gebildet werden, auf die als flache schwarze Farbe Bezug genommen wird. Alternativ könnte die Beschichtung 344 mit einer samtartigen Oberfläche ähnlich der Oberfläche von beflocktem Papier geformt werden.
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In einem speziellen Fall war die lichtabsorbierende schwarze Beschichtung 344 eine Epoxydfarbe. Es wird jedoch in Betracht gezogen, daß die schwarze Beschichtung 344 aus anderen Materialien geformt werden könnte, falls erwünscht. Beispielsweise könnte die schwarze Beschichtung 344 durch eine schwarze Schicht gebildet werden, die an der Leiterplatte 50 durch ein geeignetes Klebemittel gesichert ist.
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Die schwarze Beschichtung 344 ist in 18 veranschaulicht worden, wie sie auf der Hauptplatine oder Hauptleiterplatte 290 aufgebracht ist. Es wird auch in Betracht gezogen, daß die schwarze Beschichtung 344 sich über die Seiten der Träger 286 und 304 (4) erstrecken wird, die zu den Linsen 40, 42 und 44 hinweisen. Es wird angenommen, daß es vorteilhaft sein kann, die schwarze Beschichtung zu den Seitenflächen der Schlitze 288 und 306 zu verlängern bzw. zu erweitern, entlang denen die Träger 286 und 304 bewegbar sind. Somit würde die schwarze Beschichtung 344 nicht nur die Seite der Hauptplatine oder des Hauptabschnittes 290 abdecken, die zu den Linsen 40 bis 44 hinweist, sondern könnte auch die Seiten der Träger oder Nebenplatinen 286 und 304 abdecken, die zu den Linsen und den Seiten der Schlitze 288 und 306 und/oder den Seiten der Träger 286 und 304 hinweisen, die sich zwischen der Vorderseite 346 und der Rückseite 352 der Leiterplatte 50 erstrecken.
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Folgerung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue und verbesserte Sensoranordnung 20. Die Sensoranordnung 20 weist eine Lichtquelle 48 und eine Linse 42 auf, die Licht von der Lichtquelle zu einem entfernten Objekt leitet. Licht, das vom entfernten Objekt reflektiert wird, wird durch eine weitere Linse 40 zu einem Lichtdetektor 54 übertragen.
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Die Linsen 40 und 42 können vorteilhafterweise auf einem Linsenträger 66 montiert werden. Der Linsenträger 66 ist in einem Gehäuse 22 angeordnet. Die Linsen 40 und 42 sind vorteilhafterweise mit dem Linsenträger 66 durch eine Vielzahl von lösbaren Verbindern 156 verbunden. Die Verbinder 156 können in Eingriff mit den Randteilen 160 der Linsen 40 und 42 angeordnet sein und die Linsen in Ausnehmungen 184 drücken, die im Linsenträger 66 ausgebildet sind. Die Verbinder 156 können von der einschnappenden bzw. einrastenden Bauart sein.
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Die Sensoranordnung 20 kann vorteilhafterweise eine Verbinderanordnung 200 aufweisen, die die Sensoranordnung mit einem elektrischen Leiter verbindet. Diese gegen Eingriffe beständige elektrische Verbinderanordnung 200 kann einen Körperteil 210 und einen Flanschteil 212 aufweisen. Der Flanschteil 212 kann bewegbar sein, um in eine Ausnehmung 230 im Sensorgehäuse 22 einzugreifen und die elektrische Verbinderanordnung 200 gegen eine Bewegung entlang einer Mittelachse des Körperteils der Verbinderanordnung halten. Um einem unzulässigen Zugriff auf das Innere der Sensoranordnung Widerstand zu bieten, kann ein Halter 254 mit dem Flanschteil 212 der elektrischen Verbinderanordnung in Eingriff kommen und den Flanschteil 212 gegen eine Bewegung außer Eingriff mit der Ausnehmung halten.
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Die Lichtquelle 48 und/oder der Lichtdetektor 54 kann relativ zu einer Leiterplatte 50 bewegbar sein, um die Distanz einzustellen, in der das Licht von der Lichtquelle von einem Objekt zurück zum Detektor reflektiert wird. Die Leiterplatte 50 kann auch mit dem Linsenträger 66 verbunden sein. Eine schwarze Beschichtung 344 kann vorteilhafterweise auf einer Seite der Leiterplatte 50 vorgesehen werden, die zu den Linsen hinweist.
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Die Sensoranordnung 20 kann eines oder mehrere der Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweisen. Es sei bemerkt, daß obwohl die Merkmale vorteilhafterweise in Kombination miteinander verwendet werden können, die Merkmale auch getrennt verwendet werden können. Beispielsweise können die Linsenverbinder 156 in Kombination mit der elektrischen Verbinderanordnung 200 verwendet werden oder getrennt davon. In ähnlicher Weise kann der Linsenträger 66 getrennt oder in Kombination mit den Linsenverbindern 156 und/oder der elektrischen Verbinderanordnung 200 verwendet werden.
