DE4444568C2 - Elektrooptisches Modul - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Modul, insbeson­ dere einen Transceiver, mit mindestens einem Sender, der bei elektrischer Ansteuerung energiereiche Strahlung emittiert, und mit einem Aufnahmeraum mit einer Öffnung, durch die ein Verbindungsteil mit mindestens einem Kopplungselement zum Ankoppeln an den Sender entlang eines Einführweges zum Sender hin einführbar ist, mit einem elektrischen Schalter, der die Ansteuerung des Senders in einer Ruhestellung unterbindet und in einer Arbeitsstellung freigibt, und mit einem ersten Schalterbetätigungselement, das derart in den Einführweg ragt, daß es beim Einführen des Verbindungsteils durch das Verbindungsteil auslenkbar ist und dadurch den Schalter aus seiner Ruhestellung in die Arbeitsstellung bringt, solange das Verbindungsteil eingeführt bleibt.

Unter einem elektrooptischen Modul sind beispielsweise die aus dem Prospekt "FIBER OPTIC COMPONENTS" der Siemens AG, Ausgabe EC 0291, bekannten Module und insbesondere sogenannte Tran­ sceiver zu verstehen. Die Module haben ein Gehäuse, in dem oder an dem ein oder zwei elektrooptische Bauelemente gehal­ ten sind. Bei einem Transceiver ist eines der Bauelemente als Sender (z. B. als Laserdiode) ausgebildet, der bei elektri­ scher Ansteuerung energiereiche Strahlung emittiert; das andere Bauelement ist als Empfänger ausgebildet. Mit den op­ tischen Wirkflächen oder Wirkbereichen, d. h. dem Austritts- oder Eintrittsbereich des von dem Bauelement gesendeten bzw. zu empfangenden Lichtes, sind Lichtwellenleiter optisch kop­ pelbar. Die Lichtwellenleiter sind dazu von zentralen Axial­ bohrungen von Kopplungselementen in Form von Lichtwellenlei­ tersteckerstiften aufgenommen. Die Lichtwellenleiterstecker­ stifte sind endseitig in einem Verbindungsteil in Form eines Lichtwellenleitersteckers gelagert, der durch eine Öffnung in einen Aufnahmeraum des Modulgehäuses entlang eines Einführ­ weges zu dem Sender bzw. Empfänger hin einführbar ist.

Eine besondere Gefahr geht von dem Sender aus, wenn dieser energiereiche Strahlung emittiert, solange (noch) kein Ver­ bindungsteil in die Gehäuseöffnung eingeführt und der Wirkbe­ reich des Senders daher von außen zugänglich und sichtbar ist. Die Emission energiereicher Strahlung kann in diesem Fall nämlich die Augen, insbesondere die Netzhaut, von Lebe­ wesen dauerhaft schädigen.

Im Hinblick auf diese Problematik sind elektrooptische Module bekannt geworden, deren Sender im ungekoppelten Zustand von mechanischen Schutzvorrichtungen nach außen hin abgedeckt ist. Eine derartige aus der US-PS 5,104,242 bekannte Vorrich­ tung besteht aus einer schmalen Blattfeder, die bei gezogenem Lichtwellenleitersteckerstift in eine Stiftaufnahme hinein ragt und den optischen Weg nach außen blockiert. Diese fili­ grane Konstruktion ist nicht nur fertigungstechnisch, sondern auch hinsichtlich ihrer mechanischen Belastbarkeit problema­ tisch. Ein Ermüden und/oder ein Bruch der Blattfeder und der damit einhergehende Verlust der Schutzwirkung kann ungünstig­ stenfalls unbemerkt bleiben. Bei einer ähnlichen, mit densel­ ben Sicherheitsbedenken behafteten bekannten (JP-A-57-142607) Vorrichtung taucht eine federbeaufschlagte Schutzkappe bei eingeführtem Steckerstift unter Freigabe des optischen Weges in eine in der Aufnahme ausgebildete Ausneh­ mung ein.

Aus der EP-A2-0 437 162 ist ein Sicherheitssystem bekannt, bei dem elektronisch durch Überwachung bestimmter Zeitfenster das Eintreffen oder der Verlust erwarteter optischer Signale festgestellt und ggf. die Aussendung weiterer Lichtimpulse unterbunden wird. Das System erfordert eine vergleichsweise aufwendige Initialisierungsprozedur beim Aufbau einer Daten­ verbindung und beidendig der Kommunikationsstrecke entspre­ chend aufwendig ausgestattete Sende/Empfangseinrichtungen.

Eine konstruktiv einfachere Lösung für eine Sicherheitsein­ richtung ist aus der DE-PS 39 02 807 C1 bekannt. Dort weist ein Adapter für den Anschluß eines Lichtleiterendstückes an eine Koppeleinrichtung einer Lichtquelle hoher Intensität ein in der Koppeleinrichtung fixierbares erstes Teilstück sowie ein gegenüber dem ersten Teilstück axial verschiebbares zwei­ tes Teilstück auf. Das Lichtleiterendstück ist in einem Steckerstift angeordnet. Das zweite Teilstück trägt eine Ein­ koppeloptik und wird beim Einschieben des Steckerstiftes axial verschoben und in einer Endposition arretiert. Beim Er­ reichen der Endposition betätigt das zweite Teilstück mit seiner Stirnseite einen mechanischen Schalter. Hierdurch wird die Inbetriebnahme der Lichtquelle bewirkt. Nachteilig ist, daß das zweite axial verschiebbare Teilstück mittels eines beliebigen stabförmigen Elementes, dessen Durchmesser kleiner als der des Steckerstiftes ist, in die Endposition verschoben werden kann. Hierdurch würde die Lichtquelle angesteuert, ohne daß eine Kontrolle möglich wäre, ob ein für den Adapter paßgerechter Steckerstift verwendet wird. Bei einer nicht paßgerechten Verbindung zwischen Adapter und Lichtleiterendstück besteht die Gefahr des unbeabsichtigten Austrittes energiereicher Strahlung. Außerdem ist in diesem Fall keine effektive Übertragung des von dem Sender emittier­ ten Lichtes in den Lichtleiter möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines elektrooptischen Moduls, bei dem ein unbeabsichtigter Aus­ tritt energiereicher Strahlung des Senders bei nicht einge­ führtem Verbindungsteil zuverlässig verhindert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrooptischen Modul der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu­ sätzlich in einer Aufnahme für das Kopplungselement ein nach innen in den Einführweg des Kopplungselementes gerichtetes zweites Schalterbetätigungselement eines weiteren Schalters vorgesehen ist, und daß die beiden Schalter mittels einer logischen UND-Schaltung miteinander verknüpft sind.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ohne großen schaltungstechnischen Aufwand und ohne Verschleiß und Ermüdung unterliegende mechanische Schutzvorrichtungen eine Schädigung der Umwelt durch vagabundierende Strahlung zuverlässig verhindert ist. Die beiden elektrischen Schalter verbleiben grundsätzlich in ihrer Ruhestellung und gelangen nur dann beide in die Arbeitsstellung, wenn und solange ein Verbindungsteil und ein Kopplungselement eingeführt sind bzw. bleiben. Dadurch geht von dem erfindungsgemäßen elektroopti­ schen Modul auch bei elektrischen Störungen der Ansteuer­ schaltung keine Gefahr für die Umwelt aus. Ein Abbrechen ei­ nes einzelnen Schaltungsbetätigungselementes führt dazu, daß keine diesen Schalter in die Arbeitsstellung über führende Schalterbetätigung mehr möglich ist und dieser Schalter in der Ruhestellung und damit das Modul in einem sicheren Zustand verbleibt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mittels des zweiten Schalterbetätigungselementes eine Kontrolle möglich ist, ob sich ein paßgerechtes Kopp­ lungselement in der hierfür vorgesehenen Aufnahme befindet. Nur in diesem Fall ist das zweite Schalterbetätigungselement ausgelenkt, und eine Ansteuerung des Senders möglich. Hier­ durch wird eine nicht paßgenaue Verbindung zwischen der Auf­ nahme für das Kopplungselement und dem Kopplungselement aus­ geschlossen.

Im Falle einer paßgenauen Verbindung ist somit gewährleistet, daß eine effektive Lichteinkopplung vom Sender in den Licht­ leiter im Kopplungselement vorliegt und daß ein irrtümlicher Austritt von Lichtstrahlung ins Freie vermieden ist.

Eine in schaltungstechnischer und konstruktiver Hinsicht be­ vorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Moduls sieht vor, daß wenigstens einer der Schalter ein Tastschalter ist und daß das Schalterbetätigungselement ein verschiebbarer Taststößel ist. Der Taststößel ist vorzugsweise mit einer Kontur versehen, die ein einfaches Aufgleiten der Außenkontur des Verbindungsteils bzw. des Kopplungselementes zur Bewegung des Taststößels erlaubt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 und 2 einen Schnitt in waagerecht er Ebene durch ein erfindungsgemäßes Modul mit unterschiedlich weit eingeführtem Verbindungsteil und

Fig. 3 eine schaltungstechnische Anordnung zweier Schalter.

Das in Fig. 1 gezeigte elektrooptische Modul hat ein Gehäuse 1, das zwei elektrooptische Bauelemente 2, 3 enthält. Das Bauelement 2 umfaßt eine gekapselte Empfangsdiode (Empfänger) 5, auf deren optischen Wirkbereich über eine Kugellinse 7 Lichtsignale aus einem in eine Aufnahme 8 einsteckbaren Kopplungselement geleitet werden können. Das Kopplungselement ist als Lichtwellenleitersteckerstift S1 ausgebildet, der in seiner zentralen Bohrung einen Lichtwellenleiter LWL1 führt. Der Steckerstift S1 ist in einem teilweise gezeigten Verbindungsteil DS in Form eines sogenannten Duplex-Steckers gelagert.

Das zweite Bauelement 3 enthält eine gekapselte Laserdiode (Sender) 10, deren über eine optische Wirkfläche und eine Ku­ gellinse 12 abgegebene Strahlung in ein weiteres, in eine Aufnahme 13 einsteckbares Kopplungselement (weiterer Licht­ wellenleitersteckerstift S2 mit zentralem Lichtwellenleiter LWL 2) einkoppelbar ist. Die Empfangsdiode 5 und die Laser­ diode 10 sind über elektrische Anschlüsse 14, 15 mit einer Empfangsschaltung 17 bzw. einer Ansteuerschaltung 18 verbun­ den. Die Aufnahmen 8, 13 sind auf die Steckerstifte S1, S2 abgestimmt, so daß eine optimale Kopplung der Enden der Lichtwellenleiter LWL1, LWL2 mit den optischen Wirkflächen gewährleistet ist. Die Aufnahmen 8, 13 erstrecken sich in ei­ nen Aufnahmeraum 22 des Gehäuses 1, der eine der Empfangsdi­ ode 5 und der Laserdiode 10 gegenüberliegende Einführungs­ öffnung 25 aufweist. Durch diese ist das Verbindungsteil DS mit den Steckerstiften S1, S2 zum Ankoppeln an den Empfänger 5 bzw. an den Sender 10 in Pfeilrichtung 26 entlang eines Einführweges 28 einführbar.

In den Seitenwänden 29, 30 des den Aufnahmeraum 22 umgebenden Gehäuseteils 32 sind Ausnehmungen 33, 34 für jeweils einen Schalter 40, 41 vorgesehen. Jeder Schalter ist als Tastschal­ ter ausgebildet und hat jeweils ein in den Einführweg 28 ra­ gendes Schalterbetätigungselement 40a, 41a. Der Schalter 40, 41 befindet sich in seiner Ruhestellung (geöffneter Schalter) und wirkt in dieser Ruhestellung derart auf die elektrische Ansteuerung 18 des Senders 10 ein, daß eine Emission energiereicher Strahlung unterbunden ist. Dies kann bei­ spielsweise dadurch geschehen, daß der oder die Schalter im Versorgungsspannungskreis für den Sender 10 liegen, so daß durch geöffnete Schalter der Laserdiodenstrom unterbrochen ist. Die Schalter können auch sequentielles Glied einer Über­ wachungsschleife sein, deren Öffnung von einer Detektorein­ richtung erkannt wird. Im einfachsten und in der Fig. 1 dargestellten Fall können die Schalter 40, 41 seriell direkt in der zur Ansteuerung dienenden Leitung 15 enthalten sein.

In der in Fig. 2 gezeigten Situation ist das Verbindungsteil DS durch die Öffnung 25 in den Aufnahmeraum 22 bereits soweit eingeführt, daß die Steckerstifte S1, S2 unmittelbar vor den Aufnahmen 8, 13 positioniert sind. Das Verbindungsteil DS hat dabei zunächst über Auflaufschrägen 51, 52 und dann mit seinen Seitenkonturen 53, 54 die jeweiligen Schalterbetäti­ gungsteile 40a, 41a zu den Seitenwänden 29, 30 hin ausge­ lenkt. Die dadurch geschlossenen Schalter 40, 41 befinden sich jeweils in Arbeitsstellung und geben im dargestellten Fall durch Schließen der Leitung 15 die Ansteuerung des Sen­ ders 10 frei.

Wie ferner angedeutet, ist in der Aufnahme 13 ein nach innen in den Einführweg des Kopplungselementes (Steckerstift) S2 gerichtetes zweites Schalterbetätigungselement 60a eines in einer Radialbohrung angeordneten weiteren Schalters 60 vorge­ sehen. Der weitere Schalter 60 kann in entsprechender Weise auf die elektrische Ansteuerung einwirken und diese erst dann freigeben, wenn das zweite Betätigungselement 60a durch den Steckerstift S2 nach außen ausgelenkt und dadurch der weitere Schalter 60 geschlossen ist. Der Schalter 40 ist mit dem wei­ teren Schalter 60 mittels einer logischen UND-Schaltung ver­ knüpft.

Im einfachsten Fall kann dies durch eine Reihenschaltung erfolgen, wie Fig. 3 in einer anderen Schalterkonfiguration und Einwirkungsweise auf die Ansteuerschaltung 18 (Fig. 1) verdeutlicht. Solange einer der Schalter 40, 41 geöffnet ist, d. h. zumindest eines der Betätigungsteile 40a, 41a von dem Verbindungsteil DS bzw. dem Kopplungselement 52 nicht ausge­ lenkt ist, ist eine Kontrollschleife 70 unterbrochen. Dies wird von eine Detektiereinheit 71 erkannt, die ausgangsseitig ein Unterbrechungssignal 73 ausgibt, das in die Ansteuerung 18 eingespeist wird und das Aussenden energiereicher Strahlung verhindert. Die Kontrollschleife ist dagegen in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Variante Bestandteil der Leitung 15.

Claims (2)

1. Elektrooptisches Modul, insbesondere Transceiver, mit mindestens einem Sender (10), der bei elektrischer An­ steuerung energiereiche Strahlung emittiert,
mit einem Aufnahmeraum (22) mit einer Öffnung (25), durch die ein Verbindungsteil (DS) mit mindestens einem Kopplungs­ element (S2) zum Ankoppeln an den Sender (10) entlang eines Einführweges (28) zum Sender (10) hin einführbar ist,
mit einem elektrischen Schalter (40), der die Ansteuerung des Senders (10) in einer Ruhestellung unterbindet und in einer Arbeitsstellung freigibt, und mit
einem ersten Schalterbetätigungselement, das derart in den Einführweg (28) ragt, daß es beim Einführen des Verbindungs­ teils (DS) durch das Verbindungsteil (DS) auslenkbar ist und dadurch den Schalter (40) aus seiner Ruhestellung in die Ar­ beitsstellung bringt, solange das Verbindungsteil (DS) einge­ führt bleibt,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in einer Aufnahme (13) für das Kopplungselement (S2) ein nach innen in den Einführweg des Kopplungselementes (S2) gerichtetes zweites Schalterbetätigungselement (60a) eines weiteren Schalters (60) vorgesehen ist, und daß die beiden Schalter (40, 60) mittels einer logischen UND- Schaltung miteinander verknüpft sind.

2. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schalter (40, 60) ein Tastschalter ist und daß das Schalterbetätigungselement (40a) ein verschieb­ barer Taststößel ist.