DE19851505C2 - Switching element - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schaltelement mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger.The invention relates to a switching element with a light transmitter and a Light receiver.
In der Industrieelektronik werden immer platzsparendere Schalter und Anzeigeelemente, die bestimmten Forderungen genügen müssen, benötigt. Letztere umfassen eine kleine Bauweise, ESD-Festigkeit, komfortable und sichere Bedienung sowie gegebenenfalls eine sichere Anzeigefunktion. Dies gilt insbesondere auch für Frontplatteneinbauelemente, die eine platzsparende Bauweise erfordern, so daß Schaltern und Anzeigeelementen der Platinenplatz unmittelbar hinter der Frontplatte vorbehalten ist, diese sich jedoch gewöhnlich in einer sehr gedrängten Anordnung befinden. Weitere Elektronik befindet sich gewöhnlich im - bezogen auf die Frontplatte - hinteren Bereich der Platine. In industrial electronics, ever more space-saving switches and Display elements that have to meet certain requirements are required. The latter include a small size, ESD resistance, comfortable and safe Operation and, if necessary, a safe display function. this applies especially for front panel installation elements that save space Require design, so that switches and indicators of the board space reserved immediately behind the front panel, but this is usually in in a very compact arrangement. There is more electronics usually in the rear area of the board in relation to the front panel.
Aus DE 31 46 152 A1 ist ein optoelektronisches Tastenfeld bekannt, bei dem eine transparente Platte vorgesehen ist, wobei auf der transparenten Platte eine Abdeckung mit Vertiefungen angeordnet ist. Unterhalb der Vertiefungen sind unmittelbar unter der transparenten Platte Reflexkoppelelemente angeordnet, die aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger bestehen. Die Betätigung zum Schalten erfolgt durch Einlegen eines Fingers in eine der Vertiefungen. Außerdem kann hierbei allgemein das optische Signal vom Lichtsender bzw. zum Lichtempfänger über einen gemeinsamen Lichtleiter übertragen werden, jedoch ist dies nur allgemein erwähnt.An optoelectronic keypad is known from DE 31 46 152 A1, at which a transparent plate is provided, with on the transparent plate a cover with depressions is arranged. Below are the wells Reflex coupling elements are arranged directly under the transparent plate consist of a light transmitter and a light receiver. The actuation to Switching is done by inserting a finger into one of the wells. Moreover can generally the optical signal from the light transmitter or Light receivers can be transmitted via a common light guide, however this is only mentioned generally.
Aus FR 2 693 859 A1 ist ein Schaltelement mit einem Lichtsender, einem Lichtempfänger und einer Lichtleiteranordnung aus einer optischen Faser zum Senden und Empfangen bekannt, die mit einem Ende eine Betätigungsfläche bildet, die in einer Öffnung einer einen Schaltbereich bildenden Platte aufgenommen ist. Die optische Faser führt zu einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, die übereinander auf einem Steuerkreis unter Zwischenschaltung einer Optik angeordnet sind. Dies führt zu einem relativ komplizierten und aufwendig zu montierenden Aufbau.FR 2 693 859 A1 describes a switching element with a light transmitter, a Light receiver and a light guide arrangement made of an optical fiber for Sending and receiving known, with one end an operating area forms that in an opening of a plate forming a switching area is recorded. The optical fiber leads to one light transmitter and one Light receivers stacked on top of each other on a control circuit optics are arranged. This leads to a relatively complicated and structure that is difficult to assemble.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltelement zu schaffen, das einen einfachen Aufbau aufweist, problemlos montierbar ist und den Schaltzustand anzeigt. The object of the invention is to provide a switching element that one has simple structure, is easy to assemble and the switching state displays.
Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in accordance with the features of claim 1.
Hierdurch ist es möglich, die eigentliche Schaltelektronik im Abstand zur Betätigungsfläche anzuordnen, so daß die Elektronik in hinteren Bereichen einer Platine und die Betätigungsfläche etwa in einer Frontplatte angeordnet werden können, wobei mittels eines Lichtleiters ein einen Schaltvorgang auslösendes Lichtsignal übertragen wird. Dies bietet nicht nur zusätzlichen Platz für weitere Bedien- und Anzeigeelemente benachbart zur Frontplatte, sondern führt auch zur gewünschten ESD-Festigkeit. Abgesehen davon ist das Schaltelement sowohl manuell als auch durch Fernbedienung sicher bedienbar sowie von kleiner, das Vorsehen anderer Bauteile wenig oder gar nicht behindernder Bauweise. Eine sichere Anzeigefunktion ist vorteilhaft vorgesehen.This makes it possible to distance the actual switching electronics Arrange operating area so that the electronics in the rear areas of a Board and the actuating surface can be arranged approximately in a front plate can, a switching process triggering by means of an optical fiber Light signal is transmitted. This not only offers additional space for more Operating and display elements adjacent to the front panel, but also leads to desired ESD strength. Apart from that, the switching element is both can be operated manually as well as by remote control and from smaller, that Provision of other components with little or no hindrance in construction. A secure display function is advantageously provided.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen enthalten.Further embodiments of the invention are in the following Description and the subclaims included.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of the attached Illustrated embodiment illustrated.
Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Ausführungsform eines Schaltelements. Fig. 1 shows schematically in section an embodiment of a switching element.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Schaltelements von Fig. 1. FIG. 2 schematically shows a side view of the switching element from FIG. 1.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform eines Schaltelements weist eine Sende- und Empfangseinheit 1 auf, die einen Lichtsender 2 (LED) und einen Lichtempfänger 3 (Phototransistor) für infrarotes Licht umfaßt, die benachbart zueinander angeordnet sind. Außerdem umfaßt die Empfangseinheit 1 benachbart zu dem Lichtsender 2 und dem Lichtempfänger 3 einen Sender 4 (LED) für sichtbares Anzeigelicht, das zwischen zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, beispielsweise zwischen rot und grün umschaltbar ist. Die Empfangseinheit 1 ist zusammen mit einer Auswerteelektronik 5 auf einer Platine 6 angeordnet. Die genannten elektronischen Bauteile 2 bis 5 können auf der Platine 6 mittels Durchsteck-, SMD-Technik, "fliegende Verdrahtung" od. dgl. angeordnet und verschaltet sein.The embodiment of a switching element shown in FIGS. 1 and 2 has a transmitting and receiving unit 1 , which comprises a light transmitter 2 (LED) and a light receiver 3 (phototransistor) for infrared light, which are arranged adjacent to one another. In addition, the receiving unit 1 comprises, adjacent to the light transmitter 2 and the light receiver 3, a transmitter 4 (LED) for visible display light, which can be switched between two different wavelength ranges, for example between red and green. The receiving unit 1 is arranged together with an evaluation electronics 5 on a circuit board 6 . The electronic components 2 to 5 mentioned can be arranged and connected on the circuit board 6 by means of push-through, SMD technology, "flying wiring" or the like.
Die optoelektronischen Bauteile 2, 3 und 4 befinden sich benachbart zu einer Ein- und Auskoppelstelle 7 einer Lichtleiteranordnung 8, die beispielsweise über geschlitzte Füße 9, die in Aufnahmeöffnungen 10 der Platine 6 eingesteckt sind, mit der Platine 6 in fester Zuordnung der Ein- und Auskoppelstelle 7 zu den Bauteilen 2, 3 und 4 verbunden ist. Jedoch kann die Lichtleiteranordnung 8 auch in irgendeiner anderen Weise wie durch Schrauben oder Kleben mit der Platine 6 verbunden sein.The optoelectronic components 2 , 3 and 4 are located adjacent to a coupling and decoupling point 7 of an optical waveguide arrangement 8 , which for example via slotted feet 9 , which are inserted into receiving openings 10 of the circuit board 6 , with the circuit board 6 in a fixed assignment of the inputs and Auskoppelstelle 7 is connected to components 2 , 3 and 4 . However, the light guide arrangement 8 can also be connected to the circuit board 6 in any other way, such as by screwing or gluing.
Die Lichtleiteranordnung 8 erstreckt sich bis zu einer beispielsweise eine Frontplatte bzw. ein Bedien- und Anzeigefeld bildende Platte 11, wobei die Lichtleiteranordnung 8 endseitig durch eine Öffnung 12 in der Platte 11 geführt sein kann, so daß die Lichtleiteranordnung 8 mit ihrer endseitigen Betätigungsfläche 13 zugänglich ist. Die Betätigungsfläche 13 verläuft im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung des vom Lichtsender 2 stammenden, in der Lichtleiteranordnung 8 geführten Lichts, so daß letzteres an der Betätigungsfläche 13 im wesentlichen austritt.The light guide arrangement 8 extends up to a plate 11 , for example forming a front plate or an operating and display panel, the light guide arrangement 8 being able to be guided at the end through an opening 12 in the plate 11 , so that the light guide arrangement 8 with its end actuating surface 13 is accessible is. The actuating surface 13 extends essentially at right angles to the direction of the light coming from the light transmitter 2 and guided in the light guide arrangement 8 , so that the latter essentially emerges at the actuating surface 13 .
Außerdem erscheint die Betätigungsfläche 13 zudem entsprechend dem vom Sender 4 angezeigten Schaltzustand in einer bestimmten sichtbaren Farbe.In addition, the actuating surface 13 also appears in a certain visible color in accordance with the switching state indicated by the transmitter 4 .
Wird die Betätigungsfläche 13 beispielsweise mit einem Finger berührt, wird hierdurch Licht des Lichtsenders 2 zurück in die Lichtleiteranordnung 8 reflektiert, der Lichtempfänger 3 empfängt eine vergrößerte Lichtmenge und erzeugt dementsprechend ein Ausgangssignal, das der Auswerteelektronik 5 zugeführt wird. Überschreitet das Ausgangssignal einen vorbestimmten Signalpegel, wird hierdurch ein Schaltvorgang des Schaltelements bewirkt. Dementsprechend wird auch der Sender 4 umgeschaltet, so daß in einer anderen Farbe von sichtbarem Licht an der Betätigungsfläche 13 der nunmehrige Schaltzustand angezeigt wird.If, for example, the actuating surface 13 is touched with a finger, light from the light transmitter 2 is reflected back into the light guide arrangement 8 , the light receiver 3 receives an increased amount of light and accordingly generates an output signal which is fed to the evaluation electronics 5 . If the output signal exceeds a predetermined signal level, this causes a switching operation of the switching element. Accordingly, the transmitter 4 is also switched so that the current switching state is displayed in a different color of visible light on the actuating surface 13 .
Der vorbestimmte Signalpegel kann beispielsweise durch ein Potentiometer eingestellt werden. Je nach Einstellung genügt eine Annäherung des Fingers an die Betätigungsfläche 13 oder aber eine Berührung hiervon ist notwendig, um den Schaltvorgang auszulösen.The predetermined signal level can be set, for example, by a potentiometer. Depending on the setting, an approach of the finger to the actuating surface 13 or a touch thereof is necessary in order to trigger the switching process.
Abgesehen davon läßt sich das Schaltelement auch mittels einer entsprechenden Fernbedienung betätigen, da in die Lichtleiteranordnung 8 über eine Fernbedienung eingestrahltes Licht bezüglich des Lichtempfängers 3 dieselbe Wirkung wie die Annäherung bzw. Berührung mit dem Finger hat.Apart from this, the switching element can also be actuated by means of a corresponding remote control, since light irradiated into the light guide arrangement 8 via a remote control has the same effect with respect to the light receiver 3 as the approach or contact with the finger.
Zweckmäßigerweise wird das Ausgangssignal dem Lichtempfängers 3 hinsichtlich seiner Identität in bezug auf das vom Lichtsender 2 ausgestrahlte Signal in der Auswerteelektronik 5 überprüft, d. h. der Lichtsender 2 wird entsprechend moduliert. Bei Betätigung mittels einer Fernbedienung ist das hiervon ausgesandte Licht dann entsprechend zu kodieren.The output signal of the light receiver 3 is expediently checked in terms of its identity in relation to the signal emitted by the light transmitter 2 in the evaluation electronics 5 , ie the light transmitter 2 is modulated accordingly. When actuated by means of a remote control, the light emitted from it must then be encoded accordingly.
Die Lichtleiteranordnung 8 kann irgendeine Form besitzen und aus einem Material bestehen, die geeignet sind, Licht der entsprechenden Wellenlängen zwischen der Ein- und Auskoppelstelle 7 und der Betätigungsfläche 13 zu leiten. Die Lichtleiteranordnung 8 kann starr oder flexibel sein bzw. gegebenenfalls auch aus einem starren und einem flexiblen Teil bestehen. Sie überbrückt den Abstand zwischen den elektronischen Bauteilen 2 bis 5 und der Platte 11, wobei dieser relativ groß gewählt werden kann, so daß sich vorteilhafterweise eine hohe ESD- Festigkeit (Durchschlagsfestigkeit) aufgrund der räumlichen Trennung zwischen dem Bereich der Platte 11 und der Elektronik ergibt. Abgesehen davon gewinnt man hierdurch zusätzlichen Platz im Bereich hinter der Platte 11.The light guide arrangement 8 can have any shape and consist of a material that is suitable for guiding light of the corresponding wavelengths between the coupling and decoupling point 7 and the actuating surface 13 . The light guide arrangement 8 can be rigid or flexible or possibly also consist of a rigid and a flexible part. It bridges the distance between the electronic components 2 to 5 and the plate 11 , which can be chosen relatively large, so that advantageously a high ESD strength (dielectric strength) results due to the spatial separation between the area of the plate 11 and the electronics . Apart from this, additional space is gained in the area behind the plate 11 .
Zwar sind Lichtsender 2 und Lichtempfänger 3 zweckmäßigerweise zum Senden bzw. Empfangen von gegebenenfalls moduliertem Infrarotlicht ausgelegt, jedoch können Lichtsender 2 und Lichtempfänger 3 auch zum Senden bzw. Empfangen von moduliertem sichtbaren Licht ausgelegt sein.Although light transmitter 2 and light receiver 3 are expediently designed to transmit or receive any modulated infrared light, light transmitter 2 and light receiver 3 can also be designed to transmit or receive modulated visible light.
Eine optische Schaltzustandsanzeige in Form des entsprechend angesteuerten Senders 4 ist ebenso zweckmäßig wie dessen Anordnung benachbart zu einer Einkoppelstelle 7 der Lichtleiteranordnung 8.An optical switching status display in the form of the correspondingly controlled transmitter 4 is just as useful as its arrangement adjacent to a coupling point 7 of the light guide arrangement 8 .
Der Lichtsender 2 kann als Sender für entsprechend moduliertes sichtbares Licht zugleich auch als Sender 4 für Anzeigelicht ausgebildet sein, so daß in diesem Fall nur ein Sender für beide Funktionen benötigt wird.The light transmitter 2 can also be designed as a transmitter for correspondingly modulated visible light and also as a transmitter 4 for display light, so that in this case only one transmitter is required for both functions.
Die Auswerteelektronik 5 ist, wie bereits erläutert, auf ein in vorbestimmter Weise kodiertes, vom Lichtempfänger 3 erzeugtes Signal ansprechend ausgebildet. Das Schaltelement kann außerdem zur Schalt-, Tast- und/oder Proportionalsteuerung ausgelegt sein, wobei der Betrieb zur Schalt-, Tast- bzw. Proportionalsteuerung über zum Lichtempfänger 3 eingestrahltes, mit einem Zusatzcode moduliertes Licht etwa einer Fernbedienung umstellbar ist. Auch kann die entsprechende Funktion durch die Länge der Betätigung gewählt werden, so z. B. könnte eine kurze Betätigung zu einem Schalten, eine längere Betätigung zu einem Tasten oder zu einer Proportionalsteuerung führen.The evaluation electronics 5 , as already explained, is designed to be responsive to a signal coded in a predetermined manner and generated by the light receiver 3 . The switching element can also be designed for switching, push-button and / or proportional control, the operation for switching, push-button or proportional control being changeable via light irradiated to light receiver 3 and modulated with an additional code, for example a remote control. The corresponding function can also be selected by the length of the actuation. B. A short press could result in a shift, a longer press could lead to a button or proportional control.
Claims (14)
- - Lichtsender (2) und Lichtempfänger (3) zueinander benachbart sind, die einstückige Lichtleiteranordnung (8) eine von dem vom Lichtsender (2) aus gehenden Licht durchstrahlte Betätigungsfläche (13) zur Schaltzustandsänderung besitzt und der auf Licht aus dem Bereich der Betätigungsfläche (13) an sprechende Lichtempfänger (3) mit einer Auswerteelektronik (5) verbunden ist, die bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwertes durch den Signalpegel des vom Lichtempfänger (3) erzeugten Ausgangssignals eine Schaltzustands änderung bewirkt,
- - die einstückige Lichtleiteranordnung (8) eine gemeinsame Ein- und Auskoppelstelle (7) für den Lichtsender (2), den Lichtempfänger (3) und einen entsprechend dem Schaltzustand des Schaltelements sichtbares Anzeigelicht abgebenden Sender (4) besitzt,
- - das die Betätigungsfläche (13) der einstückigen Lichtleiteranordnung (8) bildende Ende in einer Öffnung einer einen Anzeige- und Schaltbereich bildenden Platte (11) aufgenommen ist, die eine die Auswerteelektronik (5) sowie Licht sender (2), Lichtempfänger (3) und Sender (4) tragende Platine (6) schützt, und
- - die einstückige Lichtleiteranordnung (8) an dem der Betätigungsfläche (13) abgewandten Ende über Füße (9) mit der Platine (6) verbunden ist.
- - Light transmitter ( 2 ) and light receiver ( 3 ) are adjacent to one another, the one-piece light guide arrangement ( 8 ) has an actuating surface ( 13 ) irradiated by the light emanating from the light transmitter ( 2 ) for changing the switching state and which is based on light from the area of the actuating surface ( 13 ) is connected to speaking light receivers ( 3 ) with evaluation electronics ( 5 ) which, when a predetermined threshold value is exceeded by the signal level of the output signal generated by the light receiver ( 3 ), causes a switching state change,
- the one-piece light guide arrangement ( 8 ) has a common coupling and decoupling point ( 7 ) for the light transmitter ( 2 ), the light receiver ( 3 ) and a transmitter ( 4 ) emitting indicator light that is visible in accordance with the switching state of the switching element,
- - That the actuating surface ( 13 ) of the one-piece light guide arrangement ( 8 ) forming end in an opening of a display and switching area forming plate ( 11 ) is received, the one the evaluation electronics ( 5 ) and light transmitter ( 2 ), light receiver ( 3 ) and transmitter ( 4 ) carrying circuit board ( 6 ) protects, and
- - The one-piece light guide arrangement ( 8 ) is connected at the end facing away from the actuating surface ( 13 ) via feet ( 9 ) with the circuit board ( 6 ).
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