DE2247717A1

DE2247717A1 - Lichtschranke

Info

Publication number: DE2247717A1
Application number: DE19722247717
Authority: DE
Inventors: Hans Hoescheler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-09-28
Filing date: 1972-09-28
Publication date: 1974-05-02
Also published as: FR2201462A1; NL7312046A; FR2201462B1; IT993277B

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke mit einem Sende- und einem Empfangsteil, "bei der optische und elektronische Bauelemente des Sende- oder des Empfangsteiles auf Leiterplatten angeordnet sind und für den Sende- und den Empfangsteil jeweils eine Optik vorgesehen ist, in deren Brennpunkt ein optisches Bauelement liegt.

Solche Lichtschranken sind beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 964 127 bekannt. Dabei kann das optische Bauelement des Sendeteiles eine Gleichlicht aussendende Glüh-

lampe sein. Vorzugsweise wird als Lichtquelle jedoch eine Lumineszensdiode, beispielsweise eine GaAs-Diode verwendet. Da Lumineszensdioden taktbar sind, lassen sich mit ihnen Wechsellichtquellen schaffen, mit denen man auch Licht hoher Frequenz erzeugen kann. Für den Empfangsteil wird als optisches Bauelement im allgemeinen eine Silizium-Fotodiode als fotoelektrischer Wandler vorgesehen. Solche Lichtschranken können als Signal- und Befehlsgeber in allen Bereichen der industriellen Technik und auf dem Gebiet des Verkehrs- und Sicherungswesens Anwendung finden. Nachteilig ist jedoch, daß ein verhältnismäßig großer Aufwand sowohl für die Elektronik als auch für die Optik getrieben werden muß und daß daher solche Anlagen verhältnismäßig teuer sindo

Es besteht die Aufgabe, eine Lichtschranke der eingangs genannten Art so aufzubauen, daß sie bei geringem Aufwand für die Serienfertigung geeignet ist,

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein optisches Bauelement und wenigstens ein Teil der elektronischen Bauelemente des Sende- oder des Empfangsteiles auf einer Leiterplatte angeordnet und mit einer durchsichtigen Vergußmasse zu einem Vergußstück umgössen sind und daß das Vergußstück durch seine Oberflächenform als Optik für das optische Bauelement ausgebildet ist. Vorzugsweise ist eine farblose Vergußmasse gewählt und die Vergußmasse besitzt einen Absorptionskoeffizienten, der in der Größenordnung des Absorptionskoeffizienten von Glas liegt. Vorteilhaft ist es, als Vergußmasse einen Kunststoff zu benützen.

Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke sind das optische Bauelement und die elektronischen Bauteile des Sende- oder des Empfangsteiles auf einer Leiterplatte befestigt und mit einer Vergußmasse umgössen, die gleichzeitig die Optik für das optische Bauelement ist. Diese Lichtschranke ist in einfacher Weise und preisgünstig in Serienfertigung herzustellen. Gleichzeitig besitzt die Lichtschranke eine hohe Betriebssicherheit, da die elektronischen und die optischen Bauelemente durch die Vergußmasse gegen äußere Einflüsse geschützt sind. Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, daß sich bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke sowohl der Sendeais auch der Empfangsteil mit relativ kleinem Bauvolumen ausführen lassen, so daß sich diese Lichtschranke auch einsetzen läßt, wenn nur wenig Raum zur Verfügung steht.

Palis ein Kratzschutz auf der als Optik ausgebildeten Frontseite des Vergußstückes nötig sein sollte, kann wenigstens auf einem Teil der Oberfläche des Vergußstückes eine sphärisch geformte Glasscheibe aufgebracht sein. Als eine solche Glasscheibe läßt sich beispielweise ein sogenanntes Uhrglas benützen.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Lichtschranke beispielhaft anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. In den Figuren

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1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele des Empfangs- bzw» Sendeteiles einer erfindungsgemäßen Lichtschranke dargestellt. Dabei sind in "beiden Figuren gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Pig. 1 zeigt im Schnitt einen Sende- oder Smpfangsteil einer erfindungsgemäßen Lichtschranke. Auf einer Leiterplatte 1, die kreisförmig oder quadratisch sein kann, sind elektronische Bauelemente 2, beispielsweise Transistoren, Widerstände, Kondensatoren und so weiter und ein optisches Bauelement 3 angeordnet. Bezüglich der Schaltung dieser elektronischen Bauelemente ist beispielhaft auf das oben genannte deutsche Gebrauchsmuster zu verweisenο Das optische Bauelement kann bei einem Sendeteil der Lichtschranke eine GaAs-Lumineszensdiode und bei einem Empfangsteil ein Fotoelement, beispielsweise eine Silizium-Fotodiode sein. Die Leiterplatte 1, die elektronischen Bauelemente 2 und das optische Bauelement 3 sind mit einer Vergußmasse 4 vergossen» Die von der Leiterplatte 1 abgewandte Oberfläche 4a der Tergußmasse 4, die im folgenden als Frontseite "bezeichnet wird, ist linsenförmig, und das optische Bauelement 3 ist so auf der Leiterplatte 1 angeordnet, daß es im Brennpunkt der durch die Vergußmasse 4 gebildeten Optik liegto Auf die sphärisch gewölbte Oberfläche 4a der Vergußmasse 4 einfallende parallele Lichtstrahlen 5 werden daher auf das Bauelement 3 fokussiert oder vom optischen Bauelement 3 ausgesandte Lichtstrahlen treten aus dem Vergußstück als Parallelstrahlen aus. Im Ausführung'sbei spiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, ist die sphärisch gewölbte Oberfläche 4a der Vergußmasse 4 eine Kugelfläche. Es können selbstverständlich auch andere sphärische Flächenformen gewählt sein, falls eine besondere Anpassung der durch die Vergußmasse gebildeten Optik erforderlich ist.

Zum Vergießen der Leiterplatte und zum Herstellen der Optik braucht die mit den Bauelementen bestückte Leiterplatte lediglich in eine entsprechende Form gelegt und diese Form mit der Vergußmasse ausgefüllt .zu werden„ Dieses Herstellungsverfahren

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ist äußerst einfach, benötigt eine nur geringe Zeit und kein geschultes Fachpersonal. Es ist daher für eine preiswerte Serienfertigung äußerst gut geeignet.

Um gute optische Eigenschaften zu erhalten» ist eine glasklare Vergußmasse auszuwählen, die farblos ist und deren Absorptionskoeffizient ungefähr gleich dem Absorptionskoeffizient von Glas ist, das sich zur Herstellung einer Optik eignet. Die Vergußmasse kann ein Kunststoff, beispielsweise ein Gießharz ungesättigte Polyesterharze oder Polymetylmethacrylat sein. Diese Gießharze erfüllen die aufgezählten Forderungen.

Die Fig. 2 zeigt im Schnitt ein anderes Ausführungsbeispiel des Sende- oder Empfangsteiles einer erfindungegemäßen Lichtschranke. Mit diesem Ausführungsbeisniel ist demonstriert, wie der Durchmesser des Sende- oder Empfangsteilee der:Lichtschranke verringert werden kann, ohne das optische Bauelement 3 aus dem Brennpunkt der durch die Vergußmasse 4 gebildeten Optik zu entfernen. Bei diesem Ausführungsbeispiel schließt sich die sphärische Fläche der Vergußmasse 4, die wieder eine Kugelfläche 4a ist, nicht direkt an die Leiterplatte an, sondern es ist ein säulenartiger Zwischenteil in dem Vergußstück vorgesehen. Außerdem ist auf die Fläche an der Frontseite der Vergußmasse 4 eine sphärisch gewölbte Glasscheibe aufgebracht, die beispielsweise ein sogenanntes Uhrglas sein kann. Mit diesem Uhrglas bleibt die Linsenform des Vergußstückes erhalten und man erhält einen Kratzschutz für die Optik der erfindungsgemäßen Lichtschranke. Mit dieser sphärisch gewölbten Glasplatte wird die Herstellung der erfindungagemäßen Lichtschranke nicht erschwert. Es ist lediglich in die benützte Gußform vor dem Einbringen der bestückten Leiterplatte 1 da3 Uhrglas 6 einzulegen und anschließend sind Uhrglas·.6 und Leiterplatte 1 mit der Vergußmasse zu vergießen. Es kann auch das Uhrglas 6 selbst als Gußform benutzt werden_t wenn ein Sendeoder Empfangsteil entsprechend Fig. 1 herzustellen ist. In diesem Fall ist die Leiterplatte 1 auf das Uhrglas 6 aufzulegen und der entstehende Hohlraum ist mit der Vergußmasse auszufüllen. 409818/0434 _₅_

Zusammenfassend ist festzustellen, daß man mit der erfindungsgemäßen Lichtschranke ein leicht herstellbares, äußerst betriebssicheres Bauelement erhält, das gute optische Qualitäten besitzt und sich wegen seines geringen Raumbedarfes an jeder beliebigen Stelle einsetzen läßt. Besonders hervorzuheben ist, daß weitere Konstruktionselemente im allgemeinen nicht nötig sind. Es können aber den mit der Vergußmasse 4 vergossenen auf der Leiterplatte 1 angeordneten elektronischen Bauelementen 2, weitere elektronische Bauelemente nachgeschaltet sein, falls beispielsweise eine besondere Verstärkung oder eine Aussiebung einer besonderen Frequenz nötig sein sollte«

8 Patentansprüche'
2 Figuren

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Claims

—Ο ΥΡΑ 72/3229 Patentansprüche 224 7717

1. Lichtschranke mit einem Sende- und einem Empfangsteil, bei der optische und elektronische Bauelemente des Sende- und des Empfangsteiles auf Leiterplatten angeordnet sind und für den Sende- und den Empfangsteil jeweils eine Optik vorgesehen ist, in deren Brennpunkt ein optisches Bauelement liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Bauelement

(3) und wenigstens ein Teil der elektronischen Bauelemente (2) des Sende- oder des Empfangstelies auf einer Leiterplatte (1) angeordnet und mit einer durchsichtigen Vergußmasse

(4) zu einem Vergußstück umgössen sind und daß durch seine Oberfläche (4a) das Vergußstück als Optik für das optische Bauelement ausgebaut ist.

2. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vergußmasse (4) farblos ist.

3. Lichtschranke nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (4) einen Absorptionskoeffizienten besitzt, der in der Größenordnung des Absorptionskoeffizienten von Glas liegt.

4. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (4) ein Kunststoff ist.

5. Lichtschranke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ungesättigtes Polyesterharz verwendet ist.

6. Lichtschranke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Polymetylmehacrylat verwendet ist.

7. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge-■ kennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Oberfläche (4a) des Vergußstückes eine Kugelfläche ist.

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8. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einen Teil der Oberfläche des Vergußstückes eine sphärisch geformte Glasscheibe (6) aufgebracht ist.

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