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Die
Erfindung betrifft eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtiung
mit wenigstens einem optischen Sende- und/oder Empfangsbauteil und
mit wenigstens einer Blende, so wie einen Näherungsschalter.
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Eine
optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung der eingangs genannten
Art ist beispielsweise als Reflexionslichttaster Bauform OAT der
Patentinhaberin bekannt, bei dem das Sende- und das Empfangsbauteil
auf einem biegsamen Leiterfilm abgeordnet sind. Der Leiterfilm ist
mehrfach gefaltet und befindet sich im Gehäuse des Reflexionslichttasters.
Durch die Faltung des Leiterfilms ergibt sich eine Abschirmung der
Sende- und Empfangsbauteile von unten her. Als eine Art Blende für das Empfangsbauteil
ist eine hohlzylindrische Hülse
vorgesehen, die auf den Leiterfilm aufgesetzt ist und das Empfangsbauteil
umgibt. Da es sich bei der hohlzylindrischen metallischen Hülse um ein
separates Zusatzteil handelt, sind dementsprechend die diesbezüglichen
Teile-, Montage- und Werkzeugkosten vergleichsweise hoch. Da Blenden
im übrigen üblicherweise
Spritz- oder Stanzteile sind, resultieren aus den damit verbundenen
Kosten relativ lange Produktlaufzeiten, so daß die Akzeptanz von Neuerungen auf
diesem Gebiet nicht sonderlich gut ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die einfach und
kostengünstig
herzustellen ist.
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Erfindungsgemäß ist die
zuvor hergeleitete Aufgabe bei einer optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Blende ein vor dem optischen Sende-
und/oder Empfangsbauteil angeordneter biegsamer Leiterfilmabschnitt
vorgesehen ist. Besonders günstig
ist es dabei, daß das
optische Sende- und/oder Empfangsbauteil auf einem Leiterfilm angeordnet
und daß der
Leiterfilmabschnitt einteilig mit dem Leiterfilm ausgebildet werden
kann. Ein derartiger Leiterfilmabschnitt kann in besonders einfacher Weise
durch Umklappen auf das optische Sende- und/oder Empfangsbauteil
seine Blendenfunktion übernehmen.
Dies kann im übrigen
fast ohne Kosten realisiert werden, da zusätzliche Teile als Blende nicht
erforderlich sind und die Vergrößerung des
Leiterfilms um den umzuklappenden Leiterfilmabschnitt die Herstellungskosten
so gut wie nicht beeinflußt.
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Darüber hinaus
läßt sich
natürlich
bedingt durch das Umklappen des Leiterfilmabschnitts zur Erzielung
der Blendenwirkung die Montage erheblich vereinfachen.
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Bevorzugt
ist es im übrigen,
daß die
erfindungsgemäße optische
Sende- und/oder Empfangseinrichtung wenigstens eine Abschirmung
gegen optische und/oder elektrische Störeinflüsse aufweist, wobei als Abschirmung
ebenfalls ein biegsamer Leiterfilmabschnitt vorgesehen ist.
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Insbesondere
in Verbindung mit flachen SMD-Sender- und/oder Empfängerbauteilen
läßt sich
die Abschirm- und Blendenfunktion des Leiterfilmabschnitts gut realisieren,
da sich der Leiterfilmabschnitt leicht um ein solches Bauteil klappen
läßt und der
Abschnitt darüber
hinaus nur geringfügig
größer ist
als das flache SMD-Sender- und/oder Empfängerbauteil. Blendenöffnungen
jeglicher Form können
dabei ohne weiteres durch Konturlasern erstellt werden. Außerdem ist
festgestellt worden, daß die problembehaftete
Chiplagentoleranz für
den Empfänger
wesentlich unkritischer ist, wenn, wie ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen,
die Blende kleiner ist als die relativ große Empfängerchipfläche.
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Beim
Zustandekommen der Erfindung ist im übrigen erkannt worden, daß sich durch
bestimmte Blendenformen vorteilhafte Modifikationen der Sensorkennlinien
der optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung und insbesondere
von Näherungsschaltern
erreichen lassen. Zur Erzielung besonders vorteilhafter Modifikationen
der Sensorkennlinie ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Lichtdurchtrittsfläche der
Blendenöffnung
vom Fernbereich zum Nahbereich kleiner wird. Im einzelnen ist in
diesem Zusammenhang vorgesehen, daß die Blendenöffnung von
ihrem einen breiteren Ende zu ihrem anderen, gegenüberliegenden
Ende schmaler wird und daß die
Blendenöffnung
derart auf dem optischen Sende- und/oder Empfangsbauteil angeordnet
ist, daß das
breitere Ende in dem Bereich liegt, in dem der Strahl des Fernbereichs
auftrifft, während
das schmalere Ende in dem Bereich liegt, in dem der Strahl des Nahbereichs
auftrifft.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst.
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Es
zeigt
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1 eine Seitenansicht eines
Teils einer erfindungsgemäßen optischen
Sende- und/oder
Empfangseinrichtung,
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2 eine Draufsicht auf den
Teil der optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung aus 1,
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3 bis 6 Ansicht eines Teils einer optischen
Sende- und/oder Emfangseinrichtung in verschiedenen Montagestufen,
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7 Ansichten verschiedener
Blendenöffnungen,
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8 eine Draufsicht auf eine
auf einem Empfänger
angeordnete Blende und
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9 eine diagrammartige Darstellung
von verschiedenen Sensorkennlinien.
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Bei
der vorliegenden Erfindung geht es um eine optische Sende- und/oder
Empfangs- einrichtung 1 beispielsweise in Form eines optoelektrischen Näherungsschalters,
die mit wenigstens einem optischen Sende- und/oder Empfangsbauteil
versehen ist. Bei den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen
handelt es sich bei dem optischen Sende- und/oder Empfangsbauteil
um einen Empfänger 2 in
Form einer Photodiode. Die optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung 1 ist
mit einer Abschirmung 3 für den Empfänger 2 versehen, um
diesen gegen elektrische bzw. elektronische Störeinflüsse abzuschirmen. Darüber hinaus
weist die optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung l eine
Blende 4 für
den Empfänger 2 auf.
Vorliegend werden die Abschirmung 3 und die Blende 4 von
einem einzigen Bauteil gebildet.
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Wesentlich
ist nun, daß als
Blende 4 und vorzugsweise auch als Abschirmung 3 ein
biegsamer Leiterfilmabschnitt 5 vorgesehen ist. Bei den
in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen
ist der Empfänger 2 auf
einem Leiterfilm 7 angeordnet, d. h. an den Stellen a verlötet. Der
Leiterfilmabschnitt 5 ist einteilig mit dem Leiterfilm 7 ausgebildet.
Dies ergibt sich insbesondere aus den 1 bis 4. Die Abschirmungs- und Blendenfunktion
des Leiterfilmabschnitts 5 ergibt sich durch Umklappen
des Leiterfilmabschnitts 5 auf den Empfänger 2, wie sich dies
insbesondere aus einem Vergleich der 3 und 4 ergibt. Da bei den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen der Leiterfilmabschnitt 5 einteilig
mit dem Leiterfilm 7 ausgebildet ist, handelt es sich bei dem
Leiterfilmabschnitt 5 quasi um eine Lasche, die von dem
Leiterfilm 7 absteht und ausschließlich dem Zweck dient, auf
den Empfänger 2 umgeklappt
zu werden. Der Leiterfilmabschnitt 5 und der Leiterfilm 7 sind
dazu zumindest über
einen Steg 8 miteinander verbunden, gehen also unmittelbar
ineinander über. Statt
eines sehr breiten Steges 8, wie dies in 3 dargestellt ist, können auch eine Mehrzahl viel schmalerer
Stege vorgesehen sein, um das Umklappen des Leiterfilmabschnitts 5 auf
den Leiterfilm 7 zu erleichtern und die gewünschte,
d. h. ordnungsgemäße und vorgesehene
Anordnung des Leiterfilmabschnitts 5 auf dem Empfänger sicherzustellen.
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Das
Umklappen des Leiterfilmabschnitts 5 auf den Empfänger 2 läßt sich
natürlich
in besonders einfacher und platzsparender Weise dadurch verwirklichen,
daß es
sich bei dem Empfänger 2 um
ein insbesondere flaches SMD-Optobauteil handelt. Die flache Bauweise
des Empfängers 2 ergibt
sich insbesondere aus den 1 und 5.
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Erkennbar
liegt der Leiterfilmabschnitt 5 auf der optisch wirksamen
und vorzugsweise linsenfreien Oberfläche 8 des Empfängers 2 unmittelbar
auf. Dies hat den Vorteil, daß auch
Punktlichtquellen, die in unmittelbarer Nähe eines Detektionsobjektes
angeordnet sind, nicht zum Schalten führen.
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Bei
dem Leiterfilm 7 selbst und natürlich auch beim einteilig damit
ausgebildeten Leiterfilmabschnitt 5 handelt es sich um
eine an sich bekannte, kaschierte, biegsame Kupferfolie. Auf dem
sehr dünnen
Leiterfilm 7 sind neben dem Empfänger 2 weitere zum
Betrieb der optischen Sende- und Empfangseinrichtung 1 erforderliche
Bauteile aufgebracht. Der Leiterfilm 7 selbst ist bei dem
in den 3 bis 6 dargestellten Näherungsschalter
an einem Träger 9 befestigt
und zumindest teilweise um diesen gewikkelt. Am sensorseitigen Ende 10 des
Näherungsschalters ist
der Leiterfilm 7 um eine vordere Stirnplatte 11 des Trägers 9 umgeklappt,
wie sich dies insbesondere aus 5 ergibt.
Der Leiterfilmabschnitt 5 steht seitlich von dem den Empfänger 2 aufweisen den
Teil des Leiterfilms 7 ab und ist vor den Empfänger 2 geklappt,
wie sich dies insbesondere aus 6 ergibt. Es
versteht sich natürlich,
daß sich
der Leiterfilmabschnitt 5 auch nach vorne hin an den den
Empfänger 2 aufweisenden
Teil des Leiterfilms 7 anschließen könnte. Dies würde jedoch
zu einer nicht erwünschten
und an sich unnötigen
Vergrößerung des
Leiterfilms 7 in dieser Richtung führen.
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Die
genaue Plazierung der Leiterfilmabschnitts 5 auf dem Empfänger 2 wird
bei der in den 3 bis 6 dargestellten Ausführungsform
im wesentlichen dadurch erreicht, daß am Leiterfilm 7 und am
Leiterfilmabschnitt 5 entsprechende Öffnungen l2, 13, 14 vorgesehen
sind. Korrespondierend zu den vorgenannten Öffnungen 12, 13, 14 befinden
sich an der Stirnplatte 11 des Trägers 9 abstehende
Bolzen 15, 16. Durch Umklappen des Leiterfilmabschnitts 5 und
Aufsetzen der Öffnung 13 auf
den Bolzen 15 bzw. der Öffnung l4 auf
den Bolzen 16 ergibt sich eine genaue Anordnung des Leiterfilmabschnitts 5 und
damit der Blende 4 auf dem Empfänger 2.
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Um
eine unmittelbare Anlage der wirksamen Oberfläche 8 des Empfängers 2 auf
dem Leiterfilmabschnitt 5 sicherzustellen, befindet sich
in der Stirnplatte 11 des Trägers 9 ein Federelement 17,
das von hinten her gegen den Empfänger 2 drückt und
zwar gegen das lediglich in 6 dargestellte
Sensorgehäuse 18 des
Näherungsschalters.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Sensorgehäuse 18 über die
Bolzen 15, 16 mit dem Träger 9 verbunden und liegt
an der aus Kupfer bestehenden Rückseite
des Leiterfilmabschnitts 5 an.
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Die
Blendenöffnung 19 ist
bei den in den 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen konturgelasert
und kann aufgrund dieses Herstellungsverfahrens in ihrer Form problemlos
variiert werden. Auch die Blendengröße kann dem jeweiligen Einsatzfall
entsprechend ohne weiteres angepaßt werden. Hierdurch kann natürlich auch
der Detektionsbereich des Näherungsschalters
ohne weiteres variiert werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik,
wo eine Veränderung
der Blendenform und -größe mit hohen
Kosten verbunden ist, kann bei der Erfindung die Form und Größe der Blende
sehr schnell und mit sehr geringen Kosten verändert werden. Hierzu wird der
Leiterfilm 7 lediglich bestückt und getestet, und anschließend wird
durch einen Laser die Blendenform erzeugt, ohne daß die Position
des Leiterfilms 7 verändert
werden muß.
Weitere Teile sind zur Schaffung der Abschirmung bzw. Blende nicht
erforderlich.
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Die
Blendenöffnung 19 kann,
da sie konturgelasert ist, grundsätzlich jede Form haben. Verschiedene
mögliche
Formen der Blendenöffnung 19 sind
in 7a bis 7l dargestellt. Von besonderem Vorteil
ist es in diesem Zusammenhang, daß die Blendenöffnung 19 von
ihrem einen Ende 20 zu ihrem anderen, gegenüberliegenden
Ende 21 hin schmaler wird und zwar derart, daß die Lichtdurchtrittsfläche vom
Fernbereich zum Nahbereich abnimmt. Dabei sollte die Blende 4 derart
auf dem Empfänger 2 angeordnet
sein, daß das
eine Ende 20 mit der größeren Basisseite
in dem Bereich liegt, in dem der Strahl 22 des Fernbereichs
auftrifft, während
das andere, gegenüberliegende
Ende 21 in dem Bereich liegt, in dem der Strahl 23 des
Nahbereichs auftrifft. Was aus dem einzelnen damit gemeint ist,
ergibt sich gut aus 8,
in der eine dreieckförmige
Blendenöffnung 19,
die am besten die vorgenannten Anforderungen erfüllt, dargestellt ist.
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Durch
Wahl einer Blendenöfnung 19,
deren Lichtdurchtrittsfläche
vom Fernbereich zum Nahbereich kleiner wird, ergeben sich verschiedene
Vorteile, die anhand des in 9 dargestellten
Diagramms nun erläutert
werden. In diesem Diagramm ist der Signalwert in (mV) auf der Y-Achse
gegen die Entfernung in (m) auf der X-Achse dargestellt. In Kurve
1 ist der Kurvenverlauf eines Näherungsschalters
mit relativ hoher Sendeleistung oder großer Empfängerverstärkung gezeigt. Hierbei erhält man auch
bei großer
Entfernung noch ein großes
Empfängersignal. Allerdings
ergeben sich bei einer derart großen Sendeleistung bzw. Empfängerverstärkung Probleme,
da der Verstärker
in seine Begrenzung B gefahren wird.
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In
Kurve 2 ist der Kurvenverlauf einer Näherungsschalters gezeigt, der
gegenüber
dem Näherungsschalter
gemäß Kurve
1 eine geringere Sendeleistung oder Empfängerverstärkung aufweist. Das Maximum
dieser Kurve liegt deutlich über
der Geraden ID, die den idealen oder an sich gewünschenten Verlauf zeigt. Wird
bei dem Näherungsschalter
gemäß Kurve
1 nun eine Blende 4 mit einer Dreiecksform, wie sie in 8 dargestellt ist, verwendet,
so ergibt sich der Kurvenverlauf gemäß Kurve 3. Im Gegensatz zu
den Kurven 1 und 2 ist die Kurve 3 dem Idealverlauf der Geraden
IV stärker
angenähert,
was wichtig für
Mikroprozessorlösungen
ist, da der üblicherweise
bei Sende- und/oder Emfangseinrichtungen 1 wie Näherungsschaltern
verwendete A/D-Wandler
lediglich eine Auflösung
von acht Bit erreicht. Somit kann eine verbesserte Einstellbarkeit durch
Tastenprogrammierung oder auch eine verbesserte Potentiometereinstellung
erreicht werden.
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Durch
die Verwendung der dreieckförmigen Blendenöffnung 19 ergibt
sich aber nicht nur eine Linearisierung, es ergibt sich auch eine
Signalhöhenbegrenzung,
wodurch bei gleich hoher Empfindlichkeit das Tastsignal im Nahbereich
vermindert werden kann. Darüber
hinaus erhält
man auch bei großer Entfernung
noch ein großes
Empfängersignal.
Weiterhin ergibt sich eine Verschiebung des Funktionsmaximums näher an den
Sensor heran, womit der untere Einstellbereich verkleinert wird.
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Erkennbar
bietet die Erfindung die Möglichkeit,
daß es
ohne weiteres möglich
ist, großflächige Empfänger 2 gleicher
Bauart für
unterschiedliche Geräte
und Einsatzzwecke zu verwenden. Die dreieckförmige Blendenöffnung 19 kann
annähernd
die Größe des Empfängers haben
oder auch bedeutend kleiner sein. Hierdurch ist es möglich, für verschiedene Geräte die gleichen
Empfänger 2 zu
benutzen und durch höhere
Einkaufsstückzahlen
einen günstigeren Preis
zu erzielen. Vorzugsweise liegt die Länge der Blendenöffnung 19 zwischen
60 und 95% der Länge des
Empfängers 2.
Dies geht insbesondere aus 8 hervor.