DE2441359A1

DE2441359A1 - Anordnung zur kontaktlosen signaluebertragung zwischen relativ zueinander bewegten teilen

Info

Publication number: DE2441359A1
Application number: DE2441359A
Authority: DE
Inventors: Alexander Prichodjko
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-08-29
Filing date: 1974-08-29
Publication date: 1976-03-11

Description

Anordnung zur kontaktlosen Signalübertragung zwischen relativ zueinander bewegten Teilen" Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur kontaktlosen Signalübertragung zwischen relativ zueinander bewegten Teilen, insbesondere zwischen einem rotierendem oder sich linear bewegenden Teil und einem dem~GBnüber in Ruhe befindlichen Teil.
Der Erfindungliegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Anordnung anzugeben, die eine breitbandige und/oder vielkanalige Signalübertragung zwischen relativ zueinander bewegten Teilen ermöglicht, ohne daß die Teile durch leitende Verbindungen, etwa in Form von Leitungen oder von Gleitkontakten (Blirsten-oder Schleifringe) miteinander verbunden sind. Erfinaungsgemäß wird dieses Problem bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf dem sich bewegenden Teil mindestens ein fest damit verbundener Lichtleiter angeordnet ist, daß neben dem Lichtleiter auf dem sich bewegenden Teil Lichtsender bzw. Lichtempfänger befestigt sind, die Lichtsignale in den Lichtleiter einstrahlen bzw. aus dem Lichtleiter austretende Lichtsignale empfangen, und daß auf dem in Ruhe befindlichen Teil Lichtsender bzw. Lichtempfänger angeordnet sind, die mit dem Lichtleiter optisch gekoppelt sind.
In einem AusfAhrungsbeispiel der Erfindung, das sich insbesondere zur mehrkanaligen Signalübertragung zwischen einem rotierenden Teil und einem denLgegenüber in Ruhe befindlichen Teil eignet, wird eine der geforderten Kanalzahl entsprechende Anzahl von ringfömig ausgebildeten Lichtleitern unterschiedlichen Durchmeesers koaxial zur DrEhachse auf dem rotierenden Teil angeordnet; weiterhin wird für jeden ringförmigen Lichtleiter und in optischer Kopplung mit diesem sowohl auf dem rotierenden Teil als auch auf .-dem sich in Ruhe befindlichen Teil jeweils mindestens ein Licht sender und ein Lichtempfänger angeordnet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung strahlen die auf dem beweglichen Teil angeordneten Lichtsender und die auf dem sich in Ruhe befindlichen Teil angeordneten Lichtsender Licht unterschiedlicher Wellenlänge aus. Vor den Lichtempfängern sind Filter angeordnet, die nur für das Licht des jeweils dem betreffenden Lichtempfänger zugeordneten Lichtsenders durchlässig sind.
Vorteilhaft werden für die Licht sender Halbleiter-Dum.ineszenzdioden und für die Lichtempfänger Halbleiter-Photodioden verwendet; durch die große Lebensdauer dieser Bauelemente wird ein fur lange Zeit wartungsfreier Betrieb der Anordnung ermöglicht; weiterhin gestatten die kleinen AbRessungen dieser Beuelemente einen godringten Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf c.in der Zeichnung dargestellte Ausführiingsbeisie1e näher erläutert. In den Zeichnungen wurde eine schematische Daretellung gewählt, die nur die für die Erfindung wesentlichen Einzelheiten wiedergibt. Figur 1 zeigt eine relativ einfache Anordnung zur kontaktlosen Signalübertragung zwischen einem rotierenden Teil und einem in Ruhe befindlichen Teil, wobei eine Signalübertragung lediglich in einer Richtung und zwar vom ruhenden Teil zum rotierenden Teil vorgesehen ist.
Ein Lichtsender 10, vorzugsweise eim Ealbleiter-Lumineszenzdiode, ist auf einem in Figur 1 nicht dargestellten ruhenden Teils derart gegenüber einem ringförmig ausgebildeten Lichtleiter 11 angeordnet, daß die aus dem Lichtsender 10 austretender.Strahlung der Wellenlänge x auf eine Außenfläche des Lichtleiters trifft und sich im Innern des Lichtleiters 11 ausbreitet. Der ringförmige Lichtleiter 11 ist ebenso wie der mit 12 bezeichnete Lichtempfänger fest mit einem gegenüber dem ortsfesten Licht sender 10 beweglichen Teil verbunden, das in Figur 1 ebenfais nicht dargestellt ist. Dieses bewegliche Teil dreht sich mitsm1; dem darauf angeordneten Lichtleiter 11 in der durch den Pfeil gekennzeichneten Richtung mit der Winkelgeschwindigkeit w um eine feste Achse. Von dem in einem geeigneten Abstand vom ringförmigen Lichtleiter 11 angeordneten Lichtempfänger 12 wird das vom Lichtsender 10 stammende Lichtsignal aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das dann in entsprechenden Schaltungsanordnungen, die ebenfalls auf dem rotierendem Teil befestigt sein können,ausge;wertet werden kann. Durch Modulation der vom Lichtsender 10 ausgesandten Strahlung können mit dieser Anordnung beliebige Steuersignale an das sich bewegende Teil ibermittelt werden. DieserAnordnung zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus. Da keinerlei Schleifkontakte zwischen dem sich drehenden Teil und dem in Ruhe befindlichen Teil vorhanden sind, bietet diese Anordnung insbesondere dann große Vorteile, wenn eine Signalübertragung zu einem mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit rotierendem Teil erforderlich ist.
Selbstverständlich kann die in Figur 1 dargestellte Anordnung auch derart abgewandelt werden, daß ein Lichtsender auf dem beweglichen Teil und ein Licht empfänger auf dem festen Teil angeordnet wird, wenn eine Signalübertragung nur in Richtung vom rotierenden Teil zum feststehenden Teil gewünscht ist.
In Abwandlung des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels kann weiterhin neben dem auf dem nichtbeweglichen Teil angeordneten Lichtsender 10 ein zusätzlicher Lichtempfänger und neben dem auf dem rotierenden Teil angeordneten Lichtempfänger 12 ein zusätz;licher Lichtsender vorgesehen werden, so daß wahlweise eine Signalübertragung abwechselnd in beiden Richtungen möglich ist.
Eine gleichzeitige Signalübertragung in beiden Richtungen ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung möglich, das in Figur 2 dargestellt ist. Pest auf einem nichtbeweglichen Teil angeordnet sind ein Lichtsender 20 und ein Lichtempfänger 21.
Verbunden mit einem um eine feste Achse rotierenden Teil sind ein ringförmiger Lichtleiter 22, ein Lichtempfänger 21 sowie ein Lichtsender 20'. Die Lichtsender 20 bzw. 20' :strahlen"*Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge k1 bzw. A2,ab, das in den Lichtleiter 22 eintritt und sich dort in ihm ausbreitet. Die Lichtempfänger 21 bzw. 21 empfangen das aus dem Lichtleiter vor austretende Licht, wobei durch/dle Lichtempfänger geschaltete/nur für eine Wellenlänge durchlässige Filter 23 bzw. 23' dafür gesorgt ist, daß der betreffende Lichtempfänger nur die Strahlung des ihm zugeordneten Lichtsenders aufnimmt. Die Signalübermittlung von dem rotierenden Teil zum nichtbeweglichen Teil erfolgt über den Lichtsender 20', den ringförmigen Lichtleiter 22, den Filter 23 und den Lichtempfänger 21. In umgekehrter Richtung, also vom feststehenden Teil zum sich bewegenden Teil erfolgt die Signalübermittlung über den Lichtsender 20, den ringförmigen Lichtleiter 22, den Filter 23' und den Lichtempfänger 21'. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daB eine gleichzeitige Signalübertragung in beiden Richtungen möglich ist. Selbstverständlich ist eine Erweiterung dieser Anordnung auf noch mehr übertragungskanäle möglich, indem für jeden weiteren Ubertragungskanal ein Lichtsender mit einer anderen Wellenlänge,ein entsprechender Lichtempfänger und ein vor diesen Lichtempfänger anzuordnendes Filter vorgesehen werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung , das nicht ausdrücklich durch eine eigene Figur erläutert ist, kann eine mehrkanalige Signalübertragung' insbesondere zwische ëinem rotierendem Teil und einem demgegenüber in Ruhe befindlichen Teil auch in der Weise erreicht werden, daß eine der gewünschten Kanalzahl entsprechende Anzahl von ringförmig ausgebildeten Lichtleiter unterschiedlichen Durchmessers koaxial zur Drehachse auf dem rotierenden Teil angeordnet wird, und daß für Jeden ringförmigen Lichtleiternund in optischer Kopplung mit diesem sowohl auf dem rotierenden Teil als auch auf dem sich in Ruhe befindlichen Teil Jeweils mindestens ein Licht sender und ein Lichtempfänger vorgesehen werden. Es ist selbst verständlich möglich, bei einer derartigen Anordnung auch Lichtsender mit unterschiedlicher Wellenlänge wie bei dem in Figur 2 dargestellten Ausfüh m gsbeispiel einzuplanen, wodurch sich die AnzaR der verfügbaren Ubertragungswege noch wesentlich steigern läßt.
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispielebezogen sich auf eine Anordnung, in der das bewegliche Teil vorzugsweise eine Rotationsbewegung durchführte. Die der Erfindung zugrundeliegenin YorsteDhngen lassen sich Jedoch vorteilhaft auch bei einer Anordnung anwenden, bei der eine Signal hertragung-zwischen relativ zueinander bewegten Teilen e-wünscht wird, wobei beispielsweise ein Teil sich in Ruhe befindet und das bewegliche Teil gegenüber dem in Ruhe befindlichen Teil eine periodisch verlaufende lineare Bewegung,vollführt.

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur kontaktlosen Signalübertragung zwischen relativ zueinander bewegten Teilen, insbesondere zwischen einem rotierenden oder sich linear bewegenden Teil und einem demgegenüber in Ruhe befindlichen Teil, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem sich bewegenden Teil mindestens ein fest damit verbundener Lichtleiter (11, 22) angeordnetist, daß neben dem Lichtleiter auf dem sich bewegenden Teil Lichtsender (20') bzw. Lichtempfänger (12, 21') befestigt sind, die Lichtsignale in den LichtlEiter (11, 22) einstrahlen bzw. aus dem Lichtleiter austretendePLichtsignalnempfangen, und daß auf dem in Ruhe befindlichen Teil Lichtsender (10,20) bzw. Lichtempfänger (21) angeordnet sind, die mit dem Lichtleiter (11, 22) optisch gekoppelt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dE für eine mehrkanalige Signalübertragunginsbesondere zwischen einem rotierenden Teil und einem dem gegenüber in Ruhe befindlichen Teil eine der gewünschten Kanalzahl entsprechende Anzahl von ringförmig ausgebildeten Lichtleitern unterschiedlichen Durchmessers koaxial zur Drehachse des rotierenden Te&l auf dem rotierenden Teil angeordnet ist, und daß für Jeden ringförmigen Lichtleiter und in optischer Kopplung mit diesem sowohl auf dem rotierenden Teil als auch auf dem sich in Ruhe befindlichen Teil jeweils mindestens ein Lichtsender und ein Licht empfänger vorgesehen ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem beweglichen Teil angeordneten Lichtsender (20') und die auf dem sich in Ruhe befindlichen Teil angeordneten Lichtsender (20) Licht unterschiedlicher Wellenlänge k1) aussenden, und daß vor den Lichtempfängern (21, 21') Filter (23, 23') angeordnet sind, die nur für das Licht des.jeweils dem Lichtempfänger zugeordneten Lichtsenders durchlässig sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender Halbleiter-Lumineszenzdioden , und die Lichtempfänger Halbleiter-Photodioden sind.

L e e r s e i t e