DE2432421A1

DE2432421A1 - Optischer schalter

Info

Publication number: DE2432421A1
Application number: DE19742432421
Authority: DE
Inventors: Roland Form
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-05
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1976-01-22
Also published as: IT1039591B; GB1495808A; JPS5130979A; DE2432421B2; FR2277467B3; FR2277467A1

Description

S IEiSNS AKT IEIIGISSELLSCHAFT
Berlin und München

Erlangen, v.'erner~von-Siemens-3tr.

Unser Zeichen

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Optischer Schalter

Bei vielen elektrischen Geräten ist es erforderlich,"während ihres Gebrauchs ein Bedienungssignal über einen Schalter einzugeben. Oft bilden derartige Schalter eines der wenigen, in elektronischen Geräten noch vorhandenen, elektromechanischen Bauteile. Insbesondere die Kontakte derartiger Schalter unterliegen einem natürlichen Verschleiß, der ihre Lebensdauer oder die Dauer ihrer störungsfreien Funktionsfähigkeit gegenüber der Lebensdauer statischer elektronischer Bauelemente verkürzt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen kontaktfreien Schalter zu schaffen. Sie geht aus von der Erkenntnis, daß unter Verwendung von optoelektronischen Bauelementen ein zwischen diesen Elementen bestehender Lichtweg zur Unterbrechung eines Signals herangezogen wird. Die Lösung der oben geschilderten Aufgabe ist ein optischer Schalter, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß Lichtein- und -austrittsfenster innerhalb eines- Gehäuses in einem Abstand gegenüber einer an einer Stirnseite eines auf die Fenster zu beweglichen Schaltstößels angebrachten reflektierenden Fläche angeordnet und die Fenster gegenseitig durch eine ihre Oberflächen überragende Viand abgeschirmt sind.

Im nicht betätigten Zustand reflektiert die an der inneren Stirnseite des Schaltstößeis angebrachte reflektierende Fläche das beispielsweise von einer Leuchtdiode ausgehende Licht und reflektiert es in das Lichteintrittsfenster, beispiels\tfeise eines Fototransistors. Im betätigten Zustand liegt die reflektierende Fläche auf der die Lichtein- bzw.

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-austrittsfenster der beiden optoelektronischen Bauelemente trennenden ¥and auf, so daß kein Licht mehr von einem Bauelement zum anderen gelangen kann. Der Signalfluß ist bei betätigtem Stößel also unterbrochen.

Die Lichtein- und -austrittsfenster sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Lichtein- bzw. -austrittsflachen optoelektronischer Bauelemente. Bei einer zweiten Ausführungsform bestehen die Lichtein- und -austrittsfenster aus den Lichtein- bzw. -austrittsflächen von Lichtleitern, beispielsweise Lichtleit.fasern, die an . ihrem anderen Ende an entsprechende optoelektronische Bauelemente angekoppelt sind. Auf diese Weise kann der Schalter in mehr oder weniger großer Entfernung von einer optoelektronischen Baueinheit angeordnet werden..

Zweckmäßig sind die optischen Achsen der Lichtein- bzw. -austrittsfenster der optoelektronischen Bauelemente so einander zugeneigt, daß sie sich in der ebenen, reflektierenden Fläche symmetrisch zum Einfallslot unter dem doppelten Reflexionswinkel schneiden.

Bei einer anderen Ausfülirungsform der Erfindung ist vorgesehen, die Lichtein- bzw. -austrittsfenster koaxial zueinander anzuordnen. Dies führt zu einem noch mehr raumsparenden Schalter. Dabei können die optischen Achsen der Lichtein- und -austrittsfenster parallelgerichtet und die reflektierende Fläche am Schaltstößel als Parabolfläche ausgestaltet sein. Zweckmäßig liegt dann im Brennpunkt dieser Parabolfläche das Innere der koaxial angeordneten Lichtein- bzw. -austrittsfenster.

Der vorgesehene Stößelhub ist zweckmäßig gleich dem Abstand zwischen der reflektierenden Fläche und der Trennwand im unbetätigten Zustand des Schalters. Der Stößel ist in seiner unbetätigten Stellung durch Federkraft festgehalten. Stößel und Feder bilden zweckmäßig zusammen ein Kunststoffteil.

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In seiner betätigten Stellung kann der Schaltstößel verriegelt werden. Es ist dafür eine bei bekannten Schaltern übliche mechanische Verriegelung einsetzbar. Mit Vorteil ist jedoch an eine magnetische Verriegelung gedacht, bei der die reflektierende Fläche als Unterlage einen weichmagnetischen Werkstoff aufweist und an der abschirmenden Wand zwischen den Fenstern ein Dauermagnet angeordnet ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schalter unter Wirkungsverbindung seines Schaltstößels mit einer Nockenscheibe als Endlagenschalter verwendet ist.

Die Erfindung wird durch zwei Figuren erläutert, die Ausführungsbeispiele darstellen.

Figur 1 ist ein Längsschnitt durch einen optischen Schalter nach der Erfindung.

Figur 2 zeigt einen Schaltstößel mit einer angearbeiteten Feder.

In Figur 1 ist in einen Durchbruch 2 einer Frontplatte 3 eines nicht dargestellten Gerätes ein Gehäuseteil 4 eingefügt. Dieses Gehäuseteil besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Teil 5 und einer Kopfplatte 6. In einer Durchbohrung 7 der Kopfplatte ist ein Stößel 8 eingesetzt. Die Kopfplatte 6 weist einen größeren Durchmesser als der zylindrische Teil 5 auf. Mit dem dadurch entstehenden Bund liegt das Gehäuseteil 4 an der Frontplatte 3 an. Ein zweites Gehäuseteil 9 weist VJanddurchbrechungen 10 auf, in die noppenartige Ausbuchtungen 11 des zylinder förmigen Teiles 5 eingreifen und so die beiden Gehäuseteile 4 und 9 zusammenhalten. Im unteren Teil des Gehäuses 9 ist eine Leuchtdiode 12 und ein Fototransistor 13 angeordnet, deren Lichtein- und -austrittsöffnungen durch zwei linsenförmige Körper 14 und 15 abgedeckt sind. Die optischen Achsen der linsenförmigen Körper 14 und 15 sind

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so gerichtet,.daß sie sich in einer verspiegelten Stirnfläche 16 des Stößels 8 schneiden, wenn der Stößel nicht ■betätigt ist. Zwischen den Linsenkörpern 14 und 15 befindet sich eine mit dem Gehäuseteil 9 verbundene Trennwand 17, die verhindert, daß Streulicht von der Leuchtdiode 12 zum Fototransistor 13 dringen kann. Elektrische Anschlüsse 18 und 19 der Leuchtdiode bzw. des Fototransistors sind in einer Leiterplatte 20 festgelötet. An den Stößel 8 ist ein rohrförmiger Federkörper 21 angearbeitet, der an seinem unteren Ende einen verstärkten Ring 22 aufweist. Der Ring trägt an seinem äußeren Umfang ebenfalls noppenartige Ausbuchtungen, die in entsprechende Durchbrechungen des Gehäuseteiles 9 eingreifen. Der so festgehaltene Ring 22 bildet das Widerlager für die Feder 21. Beim Betätigen des Stößels 8 bewegt sich dieser entgegen der Kraft der Feder 21 nach unten, bis die verspiegelte Stirnfläche 16 auf der Trennwand 17 aufsitzt. Der Lichtweg der von der Linse ausgehenden Lichtstrahlung wird dadurch unterbrochen. Damit ist auch der elektrische Signalfluß, der über die Anschlüsse 18 und 19 erfolgt, für die Dauer der Betätigung des Stößels 8 unterbrochen. Die verspiegelte Fläche 16 kann aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehen, der von einem nicht dargestellten kleinen Dauermagnetstück auf der Trennwand 17 festgehalten wird. Es ist auch eine mechanische Verriegelung denkbar.

In Figur 2 ist ein zweiter Schaltstößel 24 dargestellt. Sr besteht aus einem Kunststoffkörper, der einen Bund 25 trägt, an den eine mehrgängige Schraubenfeder 26 angespritzt ist.

11 Patentansprüche
2. Figuren

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Claims

- 5 - VPA 9/369/4526 Patentansprüche

\ 1.^Optischer Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtein- und -austrittsfenster innerhalb eines Gehäuses (4, 9) in einem Abstand gegenüber einer an einer Stirnseite eines auf die Fenster zu be\veglichen Schaltstößels (8) angebrachten reflektierenden Fläche (16) angeordnet und die Fenster gegenseitig durch eine ihre Oberflächen überragende Wand (17) abgeschirmt sind.
2. Optischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtein- und -austrittsfenster Lichtein- bzw. -austrittsflachen (14, 15) optoelektronischer Bauelemente (12, 13) sind.
3. Optischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtein- und -austrittsfenster Lichtein- bzw. -austrittsflachen von an optoelektronischen Bauelementen angekoppelten Lichtleitern sind.
4. Optischer Schalter nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der Lichtein- bzw. -austrittsfenster so einander zugeneigt sind, daß sie sich in einer ebenen, reflektierenden Fläche (16) symmetrisch zum Einfallslot unter dem doppelten Reflexionswinkel schneiden.
5. Optischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintritts- und -austrittsfenster koaxial zueinander angeordnet sind.
6. Optischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der Lichtein- und -austrittsfenster parallelgerichtet sind und daß die reflektierende Fläche (16) eine Parabolflache ist, in deren Brennpunkt das innere Lichteintritts- bzw. -austrittsfenster liegt.

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7. Optischer Schalter nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößelhub gleich dem Abstand zwischen der reflektierenden Fläche (16) und der Trennwand (17)'ist.
8. Optischer Schalter nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (8) in seiner unbetätigten Stellung durch Federkraft festgehalten und in seiner anderen Stellung verriegelt ist.
9. Optischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltstößel (8) und Feder (21) ein Kunststoffteil bilden.
10. Optischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche (16) als Unterlage einen weichmagnetischen Werkstoff aufweist und an der abschirmenden Wand (17) zwischen den Fenstern ein Dauermagnet angeordnet ist.
11. Optischer Schalter nach Anspruch 1 oder einem der"vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er unter Wirkungsverbindung seines Schaltstößels (8) mit einer Nockenscheibe als Endlagenschalter verwendet ist.

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