DE3411995A1

DE3411995A1 - Lichtschranke als schalter in einer aufnahmevorrichtung fuer ein handgeraet

Info

Publication number: DE3411995A1
Application number: DE19843411995
Authority: DE
Inventors: Lothar 6380 Bad Homburg Himmelreich; Steffen Oppawsky
Original assignee: Kulzer and Co GmbH
Current assignee: Kulzer GmbH
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1985-10-03

Description

Hanau, den 29. März 1984 ZPL-Ga/Rü

Kulzer & Co. GmbH

Patentanmeldung

"Lichtschranke als Schalter in einer Aufnahmevorrichtung

für ein Handgerät"

Die Erfindung betrifft einen Schalter für eine Halterung zur Aufnahme eines Handgerätes mit Bestrahlungslampe und Lüftermotor, insbesondere eines Handgerätes zur Photopolymerisation in der Dentaltechnik, wobei der Schalter durch Entnahme oder Ablage des Handgerätes selbsttätig Steuerfunktionen .für Lampen- und Motorbetrieb auslöst.

Es ist bekannt, derartige Halterungen mit Schaltern zu versehen, wobei die Schalter durch unmittelbare Berührung mit dem Handgerät betätigt werden. Dabei sollen die Schalter eine Steuerungsfunktion für die Bestrahlungslampe und den zugehörigen Lüftermotor übernehmen, so daß beispielsweise die Lampe bei Ablage in der Halterung abgeschaltet wird, während der Lüftermotor noch für eine vorgegebene Zeit zwecks Kühlung der Lampe nachläuft.

Zur sicheren Betätigung solcher mechanisch ausgelöster Schalter muß das Handgerät möglichst sorgfältig ohne Verkantungen in die Halterung zurückgeführt werden. Weiterhin dürfen sich keine Verunreinigungen z. B. aus polymerisierbaren Rohmassen in der

Halterung absetzen, wie sie möglicherweise nach dem Bearbeitungsvorgang durch Rückführung des Handgerätes in die
Halterung gelangen können. Darüber hinaus können mechanische Schalter aufgrund ihrer Formgebung, wie z.B. Mulden, auch nicht allen hygienischen Anforderungen gerecht werden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Schalter anzugeben, der auch bei Verschmutzung in der täglichen Praxis sicher und zuverlässig schaltet; dabei sollen auch von außen kommende Störeffekte ohne Einwirkung bleiben.

Die Aufgabe wird für einen Schalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäB dadurch gelöst, daß der Schalter eine aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger bestehende Lichtschranke enthält und daß der Lichtsender Lichtimpulse ausstrahlt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Schalters werden von einem Impulsgenerator erzeugte Lichtimpulse mit einer Impulsdauer im Bereich von 0,01 bis 1 ms durch eine Infrarot-Emissions-Diode abgegeben. Das Tastverhältnis liegt dabei im Bereich von 1:10. Als Lichtempfänger dient eine Photodiode, die über ein Koppelglied mit HochpaQverhalten an den Eingang eines Wechselspannungsverstärkers angeschlossen ist, dessen Grenzfrequenz wenigstens um eine Größenordnung über der üblichen Netzfrequenz liegt.

Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich aus der mit der Oberfläche der Halterung praktisch glatt abschließenden Fläche von Lichtsender und Lichtempfänger, so daß auf einfache Weise eine hygienisch einwandfreie Reinigung der Halterung möglich ist. Weiterhin ist es möglich, Lichtsender und Lichtempfänger
hinter einer ringförmigen transparenten Aufnahme für das
Handgerät anzuordnen, woraus sich verbesserte Reinigungsmöglichkeiten ergeben.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der in der Figur dargestellten Schaltungsanordnung näher erläutert.

Gemäß der Figur ist die Schaltungsanordnung über ihre Anschlußklemmen 1 und 2 an eine hier nicht dargestellte Gleichspannungsquelle mit geregelter Ausgangsspannung angeschlossen. Ein durch äußere Schaltelemente zu einem Impulsgenerator aufgebauter Funktionsbaustein 3 gibt über Widerstand 4 eine Folge elektrischer Impulse an die Basis eines Transistors 5 ab, in dessen Kollektorkreis sich als Lichtsender 6 eine Infrarot-Emissions-Diode befindet.

Der Lichtsender 6 strahlt aus der zur Aufnahme des Handgerätes vorgesehenen Oberfläche der Halterung IR-Licht direkt auf eine als Lichtempfänger 7 wirkende Photodiode, wobei der Strahlengang durch Einsetzen des Handgerätes zu unterbrechen ist. Es ist jedoch auch möglich, durch Reflexion des IR-Strahles im Bereich der Ausnehmung den Lichtempfänger 7 indirekt zu beleuchten; dabei ist die Reflexion durch Einsatz des Handgerätes in die Ausnehmung zu unterbrechen.

Die Photodiode ist mit ihrer Anode an die negative Klemme 2 der Stromversorgung angeschlossen, während ihre Kathode über einen Widerstand 8 mit der positiven Klemme 1 verbunden ist. Zwischen der Photodiode und dem Widerstand 8 werden die in elektrische Signale umgewandelten IR-Lichtimpulse abgenommen und über ein als Hochpaß wirkendes RC-Glied aus Kondensator 9 und Widerstand 10 an den negativen Eingang 11 eines als Wechselspannungsverstärker 12 arbeitenden Operationsverstärkers weitergegeben. Der Ausgang 13 des Operationsverstärkers ist zwecks Beschaltung für eine vorgegebene Verstärkung über Widerstand 14 mit dem negativen Eingang 11 verbunden.

An den Ausgang des Wechselspannungsverstärkers schließt sich die Reihenschaltung eines Kondensators 15 und eines Widerstandes

A-

16 an, welche das verstärkte Signal über eine als Gleichrichter wirkende Diode 17 an eine als Integrierglied arbeitende RC-Schaltung weiterleitet.

Das Integrierglied besteht aus der Parallelschaltung eines Kondensators 18 und eines Widerstandes 19, die auf der einen Seite an die negative Klemme 2 angeschlossen sind und auf der anderen Seite mit der Kathode der Diode 17 sowie über einen Widerstand 20 mit dem Eingang 21 eines als Komparator 22 geschalteten Operationsverstärkers verbunden sind. Zum Vergleich dient eine an dem aus den Widerständen 23, 24 bestehenden Spannungsteiler abgenommene Vergleichsspannung, die über Widerstand 25 dem negativen Eingang 26 des Operations_r Verstärkers zugeführt wird. Durch Verbindung des Ausgangs 27 über Widerstand 28 mit dem positiven Eingang 21 erhält der Komparator 22 eine Schalthysterese und arbeitet somit als Schmitt-Trigger. Damit fallen Einschaltpegel und Ausschaltpegel nicht mehr zusammen, sondern sind um eine Differenzspannung voneinander getrennt, die auch als Schalthysterese bezeichnet wird. Sie ist abhängig vom Verhältnis der Widerstände 20 und 28. Das am Ausgang 27 liegende Signal wird dem Eingang 29 einer logischen Einheit 30 zugeführt, welche zur Steuerung des Betriebes von Bestrahlungslampe und Lüftermotor dient. Dabei läuft der Lüftermotor auch nach Abschalten der Bestrahlungslampe für eine vorgegebene Zeit weiter.

Im folgenden ist die Funktionsweise erläutert.

Der als Impulsgenerator arbeitende Funktionsbaustein 3 gibt die über Transistor 5 verstärkte Impulsfolge an die als Lichtsender 6 arbeitende IR-Emissions-Diode ab, welche die als Lichtempfänger 7 arbeitende Fotodiode bestrahlt. Die Impulse liegen mit ihrer Impulsdauer im Bereich von 0,01 bis 1 ms, wobei das Tastverhältnis in der Größenordnung von 1:10 liegt, um die Belastung für die IR-Emissionsdiode gering zu halten. Die Impulsfolgefrequenz liegt wenigstens um eine Größenordnung

— 5 — ji

über der Netzfrequenz, um eventuelle Störimpulse lichttechnischer oder elektrischer Art aus netzspannungsbetriebenen Geräten mit Sicherheit auszuschließen. Die Frequenz beträgt wenigstens 500 Hz. Derartige Störungen u/erden bereits in dem aus Kondensator 9 und Widerstand 10 bestehenden Hochpaß ausgefiltert, da dieser nur Impulse mit Frequenzen in der Größenordnung der Impulsfolgefrequenz sowie darüberliegender Frequenzen weiterleitet. Die verstärkten und gleichgerichteten Signale laden den zum Integrierglied gehörenden Kondensator 18 auf, der sich gleichzeitig über Widerstand 19 entlädt. Dabei ist die Entladezeit-Konstante des Integriergliedes größer als die Ladezeitkonstante, welche durch die der Diode 17 vorgeschaltete RC-Schaltung aus Kondensator 15 und Widerstand 16 gebildet wird. Auf diese Weise erscheinen beim Betrieb der Lichtschranke am Kondensator 18 Impulse mit einer verhältnismäßig kleinen Anstiegszeit, während ihre Abfallzeit sehr lang ist; der Kondensator 18 wird dabei stetig aufgeladen, bis seine Spannung den Einschaltpegel für den als Schmitt-Trigger arbeitenden Komparator 22 überschritten hat und dieser an seinem Ausgang 27 das Signal für die logische Einheit 30 abgibt.

Fällt dagegen die Impulsfolge aus oder treten nur einzelne Impulse z.B. aus Störquellen auf, so entlädt sich Kondensator 18 über Widerstand 19. Bei sinkender Spannung am Kondensator 18 wird somit der Ausschaltpegel erreicht und der Komparator 22 kehrt schlagartig in den sperrenden Zustand zurück.

Störimpulse oder Dauerlicht haben somit bei dem erfindungsgemäße Schalter keine Auswirkungen.

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Claims

Hanau, den 29. März 1984 ZPL-Ga/Rü

Kulzer & Co. GmbH

Patentanmeldung

"Lichtschranke als Schalter in einer Aufnahmevorrichtung

für ein Handgerät"

Patentansprüche

Schalter für eine Halterung zur Aufnahme eines Handgerätes mit Bestrahlungslampe und Lüftermotor, insbesondere eines Handgerätes zur Photopolymerisation in der Dentaltechnik, wobei der Schalter durch Entnahme oder Ablage des Handgerätes selbsttätig Steuerfunktionen für Lampen- und Motorbetrieb auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine aus einem Lichtsender (6) und einem Lichtempfänger (7) bestehende Lichtschranke enthält und daß der Lichtsender (6) Lichtimpulse ausstrahlt.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz der Lichtimpulse um wenigstens eine Größenordnung über der üblichen Netzfrequenz liegt.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer der Lichtimpulse im Bereich von 0,01 bis 1 ms liegt.

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4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger (7) über einen aus Kondensator (9) und Widerstand (10) bestehenden Hochpaß an den Eingang (11) eines Wechselspannungsverstärkers (12) angeschlossen ist, dessen Grenzfrequenz mindestens um eine Größenordnung über der Netzfrrequenz liegt.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (13) des Wechselspannungsverstärkers (12) über ein aus Kondensator (15) und Widerstand (16) bestehendes RC-Glied sowie über Diode (17) an ein aus einer Parallelschaltung von Kondensator (18) und Widerstand (19) bestehendes Integrierglied angeschlossen ist und daß das Integrierglied über einen Widerstand (20) mit dem Eingang (21) eines Komparators (22)·verbunden ist.
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Zeitkonstante des aus Kondensator (15) und Widerstand (16) bestehenden RC-Gliedes kleiner ist als die Zeitkonstante des aus Kondensator (18) und Widerstand (19) bestehenden Integriergliedes.
7. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (22) durch einen zwischen dem Ausgang (27) und dem positiven Eingang (21) geschalteten Widerstand (28) als Schmitt-Trigger ausgeführt ist.