DE69111954T2

DE69111954T2 - Identifiziereinrichtung für optische Fasern.

Info

Publication number: DE69111954T2
Application number: DE69111954T
Authority: DE
Inventors: Larry R Cox
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2011-09-26
Also published as: DE69111954D1; DE69128433D1; EP0478296B1; DE69128433T2; EP0478296A2; KR920006749U; JPH04107202U; EP0639762A1; CA2051527A1; JP2529819Y2; KR0129893Y1; EP0639762B1; US5138690A; EP0478296A3

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zum Testen von Kommunikationseinrichtungen, und insbesondere eine Vorrichtung zum Testen der Funktionsweise einer optischen Faser, die ein aktives Signal transportieren kann.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In den letzten Jahren sind faseroptische Kabel an die Stelle von herkömmlichem Kupferdraht als bevorzugtes Telekommunikationsmedium getreten. Obwohl optische Fasern gewissen Vorteile gegenüber Kupferdraht besitzen, sind sie immer noch anfällig für Fehler (die bei der Installation auftreten können oder auf Umweltfaktoren nach der Installation zurückzuführen sind), und können auch durch Zufall "falsch verdrahtet" werden, d.h. in falscher Weise zu oder von den optischen Sendern und Empfängern geführt werden. Aus diesen und anderen Gründen ist es oft notwendig, eine bestimmte Faser aus einer großen Gruppe solcher in einem gemeinsamen Kabel mitgeführter Fasern herauszufinden.
Die Identifikation einer bestimmten optischen Faser ist von Haus aus eine schwierige Aufgabe, da zur direkten Verbindung der Faser mit einem optischen Detektor die Faser durchgeschnitten werden müßte, was höchst unerwünscht ist. Zunächst befinden sich die getesteten Fasern oft im aktiven Betrieb, und das Durchschneiden der Faser würde zu einem enormen Datenverlust führen. Eine durchgeschnittene Faser muß außerdem mit Hilfe einer optischen Spleißstelle wieder zusammengefügt werden, die die Kommunikationssignale abschwächt und störende Reflexionen verursachen kann. Da oftmals nach dem Prinzip Versuch und Irrtum vorgegangen werden muß, um die spezielle Faser ausfindig zu machen, könnte dies außerdem zu tatsächlich Dutzenden von durchgeschnittenen Fasern und Spleißstellen führen. Die Farbcodierung der äußeren Schicht der Fasern ist unzureichend, wenn es sich um eine große Anzahl von Fasern handelt, oder wenn die Daten der Farbcodierung unrichtig sind. Glücklicherweise wurde eine Technik entwickelt, mit der die auf einer optischen Faser transportierten Testsignale erfaßt werden können, ohne daß die Faser durchgeschnitten werden muß.
Bei dieser Technik geht es um die Art und Weise, in der ein Teil des hindurchgelassenen Lichts an Mikrobiegungen in der Faser "entweicht". Der Grad, in dem die Faser gebogen werden muß, damit es zu einem solchen Entweichen kommt, ist eine Funktion der relativen Brechungsindices zwischen dem Faserkern und dem Fasermantel sowie zwischen dem Mantel und der äußeren Schicht. In den US-Patenten Nr. 4,728,169 und 4,790,617 (beide erteilt an Campbell et al.) wird dieses Prinzip zur Optimierung der Ausrichtung der miteinander zu verspleißenden Fasern verwendet. In diesen Patenten wird beschrieben, wie Licht in die Faser eingeleitet wird, und wie ein Teil des Lichts abgezogen wird.
Im US-Patent Nr. 4,759,605 von Shen et al. wird dasselbe Prinzip verwendet, um Licht aus einer Faser herauszuholen, ohne die Faser durchzuschneiden. Die in diesem Patent offenbarte Vorrichtung verwendet ein konvexes Element, um die Faser gewaltsam in Kontakt mit einer konkaven Oberfläche zu bringen. Die konkave Oberfläche ist lichtdurchlässig und an einen optischen Detektor angeschlossen. Shen et al. sagen jedoch nichts über die mechanische Einrichtung, mit der das konvexe Element relativ zu der konkaven Oberfläche bewegt wird.
Eine ausführlichere Beschreibung einer Vorrichtung zur Handhabung einer optischen Faser findet sich in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 89300290.7 (EP-A1-326 250), eingereicht von James et al. (verwandte Vorrichtungen sind in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 89300330.1 (EP-A1-325 382) und in der PCT-Anmeldung Nr. PCT/GB88/00225 (WO-Al-88-7689) beschrieben). Diese Vorrichtung verwendet einen federbelasteten Kolben, der die Faser gegen einen konkaven Wellenleiter drückt. Die offenbarten Ausführungsformen haben jedoch mehrere Nachteile. Zunächst entweicht das Licht in einem Bogen von 18ºC, was zu übermäßigen Verlusten führt. Dies könnte zu einer verhängnisvollen Dämpfung des Verkehrs der tatsächlichen Kommunikationsdaten führen. Die Struktur der Vorrichtung von James et al. benötigt außerdem zwei weitere 90º-Biegungen in der Faser, was zu weiteren Verlusten führt.
Aufgrund der Verwendung eines federbelasteten Kolbens kommt es außerdem zu einer abrupten Biegung, die aus zwei Gründen unerwünscht ist. Erstens kann dies zu einer mechanischen Beschädigung der Faser führen. Zweitens kann dies die Übertragung des Datenverkehrs in der Faser unterbrechen. Die Entspannung (d.h. das Lockern) der Faser kann auch die Übertragung unterbrechen, wenn die Faser sich zu schnell entspannt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß optische Verstärker je nach der Stärke des übertragenen Signals die Verstärkung herauf- oder herunterfahren, um einen stabileren Ausgang zu erreichen. Durch das rasche Biegen und Loslassen der Faser kommt es zu einer momentanen Änderung der Signalstärke, die von kürzerer Dauer sein kann als die Ansprechzeit des optischen Verstärkers, was zu einer inakzeptablen Verstärkerleistung führt. Dies ist besonders entscheidend bei der schnellen Datenübertragung, beispielsweise bei DS3-Übertragungen, wo etwa 45 Megabits pro Sekunde übertragen werden.
Schließlich gibt es bei der Vorrichtung von James et al. keinen Mechanismus zur Begrenzung der von dem Kolben ausgeübten Kraft; selbst wenn der Kolben kontrolliert bewegt wird, kann eine übermäßige stationäre Kraft zu einer Verformung der Faser führen, die dann repariert werden müßte, indem der beschädigte Abschnitt abgeschnitten und die Faser wieder verspleißt wird. Es wäre daher wünschenswert und von Vorteil, eine Vorrichtung zur Identifizierung optischer Fasern zu entwickeln, die die Unterbrechungen im realen Datenverkehr minimiert und eine übermäßige Verformung der getesteten Faser vermeidet.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Positionierung einer optischen Faser an einem optischen Detektor gemäß Anspruch 1 angegeben. Insbesondere wird das obengenannte Ziel bei einer Faseridentifikationsvorrichtung erreicht, die einen Kolben besitzt, der einen Abschnitt der getesteten Faser an einem optischen Detektor positioniert, wobei der Kolben in einem Gehäuse angeordnet ist und mit einem Betätigungsmechanismus verbunden ist, der eine Einrichtung zur Dämpfung jeglicher Bewegung des Gehäuses umfaßt. Die Dämpfungseinrichtung steuert die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens, um die Faser langsam zu biegen, so daß die Unterbrechung jedes durch die Faser fließenden Signals minimiert und eine übermäßige mechanische Beanspruchung vermieden wird, die die Faser beschädigen könnte. Eine erste Vorspanneinrichtung ist vorgesehen, um das Gehäuse und den Kolben gegen den optischen Detektor zu drükken, aber eine zweite Vorspanneinrichtung in dem Gehäuse dient zur Begrenzung des von dem Kolben auf die optische Faser ausgeübten Drucks.
In unserer gleichzeitig anhängigen Anmeldung (Aktenzeichen bei Ladas & Parry: M 7518) ist in dem Gehäuse weiterhin eine Einrichtung zur Erfassung der relativen Position des Kolbens und indirekt der Position der Antriebsstange vorgesehen. Dadurch läßt sich der Optoelektronikteil des Geräts leichter eichen, und das Gerät kann außerdem eine Blockierung der Antriebsstange erkennen. Der optische Detektor umfaßt eine Einrichtung zur Bestimmung der Richtung der sich durch die Faser bewegenden Signale. Eine Anzeige zeigt einen solchen Signalverkehr an sowie die Gegenwart eines Testsignals bzw. das Nichtvorhandensein eines Signals. Der Detektor ist von einer Haube umgeben, die ihn vor störendem Umgebungslicht schützt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird am besten mit Bezug auf die bei liegenden Zeichnungen verstanden; darin zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Faseridentifikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine seitenrißansicht der Faseridentifikationsvorrichtung, wo die Tür zum Batteriefach offen ist;
Fig. 3A eine Drauf sicht auf die untere Hälfte der Faseridentifikationsvorrichtung, teilweise im Schnitt, wo der Betätigungsmechanismus im entspannten Zustand gezeigt ist;
Fig. 3B eine weitere Drauf sicht ähnlich der von Fig. 3A, wo jedoch der Betätigungsmechanismus im eingefahrenen Zustand gezeigt ist;
Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der inneren Bauteile der Faseridentifikationsvorrichtung;
Fig. 5 eine Querschnittansicht des in der Faseridentifikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendeten optischen Detektors; und
Fig. 6 eine Längsschnittansicht entlang der Linien 6-6 von Fig. 3A, in der der optische Detektor, der Kolben- das Kolbengehäuse und die Sensorkontakte gezeigt sind.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Anhand der Zeichnungen nun, und insbesondere anhand von Fig. 1 und 2 ist die Faseridentifikationsvorrichtung 10 dargestellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut ist. Die Faseridentifikationsvorrichtung 10 umfaßt einen hohlen Hauptkörper 12, der aus einem oberen und einem unteren Abschnitt 14 bzw. 16 besteht und ein offenes vorderes Ende 18 besitzt. Der Körper 12 besteht aus einem haltbaren Material, vorzugsweise aus einem technischen Kunststoff wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Der obere und der untere Abschnitt 14 und 16 kann mit geeigneten Mitteln befestigt werden, beispielsweise mittels mechanischer Befestigungsmittel, durch Klebstoffe oder Ultraschallschweißen. Der untere Abschnitt 16 ist entlang seiner Unterseite mit einer Leiste 20 versehen, die eine innere Nut aufweist, in der elektrische Drähte in dem Körper 12 verlaufen. Obwohl die Größe des Körpers 12 recht unterschiedlich sein kann, sollte er dennoch so klein sein, daß er in einer Hand gehalten werden kann, und die bevorzugte Ausführungsform ist etwa 30 cm lang, 4 cm breit und 3,5 cm hoch.
Eine Haube 22 ist am vorderen Ende 18 befestigt und mit einem Schlitz 24 versehen, der einen Abschnitt der zu testenden Faser aufnimmt. Die Haube 22 hat vorzugsweise eine konisch zulaufende Form, damit die in einem Bündel zusammengefaßten optischen Fasern leichter getrennt werden können. Der obere Abschnitt 14 besitzt eine Platte 26 mit einer Vielzahl von Anzeigevorrichtungen 28 und einem Ein/Aus- Knopf 30. Die Funktionsweise der Anzeigevorrichtungen 28 wird weiter unten erläutert. Die Platte 26 kann mit dem oberen Abschnitt 14 einstückig ausgebildet sein oder kann die Form eines Aufklebers oder Etiketts besitzen. Der obere und der untere Abschnitt 14 und 16 sind außerdem mit Naben 32 bzw. 34 versehen, um einen Betätigungshebel 36 schwenkbar daran zu befestigen. Ein zweites Paar von Naben dient der Befestigung eines weiteren Betätigungshebels 38, der in Fig. 1 und 2 nicht zu sehen ist. Obwohl die Faseridentifikationsvorrichtung 10 an eine externe Stromversorgung angeschlossen werden kann, ist es vorteilhaft, eine Batterie in einem Fach in dem Körper 12 vorzusehen. Fig. 2 zeigt die Tür 40 des Fachs in geöffneter Stellung. Die Tür 40 kann zuschnappen oder mit einem Verbindungselement (z.B. Schraube) versehen sein, um sie sicher zu schließen.
Weiterhin werden anhand von Fig. 3A und 3B die innenseitigen Merkmale der Faseridentifikationsvorrichtung 10 erläutert. Diese Merkmale sind außerdem in der auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht von Fig. 4 veranschaulicht. Die zu testende Faser wird mit einem optischen Detektor 42 im vorderen Ende 18 des Geräts analysiert. Der Detektor 42 wird tatsächlich (mittels Schrauben 43) an einem Führungselement 44 befestigt, das in dem Bodenabschnitt 16 des Körpers 12 angeordnet und daran befestigt ist; ein Ende des Führungselements 44 ragt aus dem offenen Ende 18. Die zu testende Faser wird mit Hilfe eines Kolbens 46 gegen den Detektor 42 geschoben. Diese Übergangsstelle wird weiter unten in Verbindung mit Fig. 5 erläutert.
Der Kolben 46 umfaßt einen Schaft 48, der aus einem Kolbengehäuse 50 ragt. Das Kolbengehäuse 50 ist (mittels der Stellschraube 51) an einer Antriebsstange 52 befestigt, die sich in Längsrichtung in dem Bodenabschnitt 16 des Körpers 12 bewegt. Somit bewegt sich das Kolbengehäuse 50 relativ zum Detektor 42, und der Kolben 46 bewegt sich außerdem relativ zum Kolbengehäuse 50 (näher erläutert in Verbindung mit Fig. 6). Das Kolbengehäuse 50 wird von den Seitenwänden des Führungselements 44 geführt, die mit Schlitzen 54 versehen sind. Die Schlitze 54, die am besten in Fig. 4 zu sehen sind, fluchten mit Schlitzen 24 in der Haube 22, wenn die Haube über das Ende des Führungselements 44 gesetzt ist. Die Haube 22 ist an dem Führungselement 44 mit Schrauben 56 befestigt. Der Schlitz 24 ist sehr schmal, z.B. 1 mm, um die Menge des in die Haube 22 gelangenden Umgebungslichts zu begrenzen.
Die Antriebsstange 52 wird durch einen Betätigungsmechanismus 60 eingefahren, der Hebel 36 und 38, Verbindungsarme 62 und 64, ein Gleitstück 66 und eine Einfahr- oder Öffnungsfeder 68 umfaßt. Die Verbindungsarme 62 und 64 sind drehbar an Hebeln 36 bzw. 38 befestigt und außerdem drehbar an dem Gleitstück 66 befestigt. Ein Abschnitt des Gleitstücks 66 umgibt die Stange 52, aber das Gleitstück 66 ist nicht daran befestigt. Die öffnungsfeder 68 ist um die Stange 52 gewickelt und steht an einem Ende in Kontakt mit dem Gleitstück 66 und am anderen Ende mit einem an der Stange 52 befestigten Stift 70. In Fig. 3A, in der der Betätigungsmechanismus 60 in seinem entspannten Zustand gezeigt ist, befindet sich die Öffnungsfeder 68 ebenfalls in einem entspannten Zustand, d.h. sie ist lose zwischen dem Gleitstück 66 und dem Stift 70 gehalten. Das Gleitstück 66 kann sich in dieser Figur nicht nach rechts bewegen, da es gegen einen Vorsprung 72 stößt (der vorzugsweise einstückig mit dem Führungselement 44 ausgebildet ist).
Da bei dieser Konstruktion die Hebel 36 und 38 gegen den Körper 12 gedrückt werden, wird die erzeugte Kraft über die Verbindungsarme 62 und 64 auf das Gleitstück 66 übertragen, so daß es sich von dem Vorsprung 72 wegbewegt. Dadurch wird die Öffnungsfeder 68 gegen den Stift 70 gedrückt, wodurch die Antriebsstange 52 und damit der Kolben 46 von dem Detektor 42 weggezogen werden. In Fig. 3B ist der eingefahrene Zustand des Betätigungsmechanismus 60 veranschaulicht; in diesem Zustand wird die zu testende Faser in das Gerät eingelegt oder aus diesem herausgenommen. Wenngleich die Feder 68 eine abrupte Bewegung der Hebel 32 und 36 etwas dämpfen kann, wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Stange 52 in erster Linie durch eine Dämpfungseinrichtung 74 gesteuert. Durch den Stift 70 ist der Schaft 76 der Dämpfungseinrichtung 74 an der Stange 52 befestigt. Der Schaft 76 der Dämpfungseinrichtung und die Stange 52 könnten einstückig ausgebildet sein, obwohl es dann immer noch notwendig wäre, diese mit einem Stift oder Anschlag zu versehen, gegen den das Ende der Feder 68 stoßen kann.
Die Dämpfungseinrichtung 74 kann mehrere Formen aufweisen, besteht aber in der bevorzugten Ausführungsform aus einem Zylinder, der eine an dem Schaft 76 befestigte Scheibe (nicht dargestellt) umgibt. Die Scheibe besitzt ein oder mehrere verstellbare Öffnungen, durch die eine viskose Flüssigkeit in den Zylinder geleitet wird. Natürlich ist um den Schaft 76 herum eine Dichtung erforderlich, um ein Auslaufen der Flüssigkeit zu verhindern. Außerdem ist innen eine Feder (nicht dargestellt) vorgesehen, um den Schaft 76 in seine ausgefahrene Position vorzuspannen. Diese Konstruktion ist ähnlich wie bei einem herkömmlichen Stoßdämpfer und sorgt für eine Dämpfung in zwei Richtungen. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Viskosität der Flüssigkeit und der Elastizitätsmodul der inneren Feder so gewählt, daß sich eine Einfahrlast (beim Öffnen) ergibt, die doppelt so groß ist wie beim Ausf ahren (beim Schließen).
Wenn die Hebel 36 und 38 gelöst sind, bewegt sich die Öffnungsfeder 68 in eine entspannte Position, und das Gleitstück 66 bewegt sich über die Stange 52, bis es an den Block 72 anstößt, ohne dabei die Bewegung der Stange 52 zu beeinflussen. Gleichzeitig schiebt eine Schließfeder 78 die Stange 52 und damit den Kolben 46 wieder zurück zum Detektor 42. Die Schließfeder 78 wird zwischen dem festen Vorsprung 72 und einem an der Stange 52 befestigten Stellring 80 zusammengedrückt. Die Position des Stellrings 80 längs der Stange 52 begrenzt auch das Ausfahren der Stange 52, da der Stellring 80 gegen einen weiteren Vorsprung 82 stößt. Wenn eine Faser in den Schlitz 24 eingelegt ist, wird daher die Faser zwischen dem Kolben 46 und dem Detektor 42 festgehalten. Diese Bewegung wird außerdem durch die Dämpfungseinrichtung 74 reguliert.
Das Führungselement 44 ist an der Innenseite des Körpers 12 mit geeigneten Mitteln, beispielsweise mit Schrauben 84 befestigt. In der bevorzugten Ausführungsform ist ein Träger 86 an dem Führungselement 44 befestigt, und das andere Ende der Dämpfungseinrichtung 74 ist an dem Träger 86 befestigt. Das Batteriefach 88 ist ebenfalls in Fig. 3A und 3B zu sehen; das Fach 88 ist vorzugsweise einstückig mit dem unteren Abschnitt 16 des Körpers 12 ausgebildet. Ein weiteres in Fig. 4 gezeigtes Element ist die Leiterplatte 90, auf der sich die Elektronik für die Faseridentifikationsvorrichtung 10 befindet. Die Anzeigeeinrichtungen 28 (z.B. Leuchtdioden) sind mit der Leiterplatte 90 verbunden. Ein Membranschalter 92 ist ebenfalls an der Leiterplatte angebracht und mit dem Ein/Aus-Knopf 30 auf der Platte 26 ausgerichtet.
Anhand von Fig. 5 nun ist ein detaillierter Querschnitt des Detektors 42 und der Übergang zum Kolben 46 dargestellt. Es versteht sich, daß es mehrere herkömmliche Detektoren gibt, die anstelle des Detektors 42 verwendet werden können; die folgende Beschreibung betrifft lediglich eine bevorzugte Form der optischen Erfassungseinrichtung. Der Detektor 42 besitzt einen V-förmigen Hohlraum 94, wo zwei PIN-Photodioden 96 und 98 symmetrisch an den Wänden des Hohlraums 94 angeordnet sind. Der Hohlraum ist mit einem optischen Übertragungsmedium 100 gefüllt; das optische Übertragungsmedium 100 wirkt nicht als Wellenleiter, sondern sorgt einfach für eine Angleichung des Brechungsindex, damit es zu einem maximalen Signalempfang durch die PIN-Dioden kommt. Ein geeignetes Mediuin ist ein Epoxidharz, das von EPOTEK unter der Produktnummer 301-2 verkauft wird und einen Brechungsindex von etwa 1,53 bei Licht mit einer Wellenlänge von 1300 nm besitzt.
Die zu testende Faser 102 wird von dem Kolben 46 gegen das Medium 100 gedrückt. Die PIN-Diode 96 ist so angeordnet, daß sie das in einer Richtung aus der Faser 102 austretende Licht empfängt, während die PIN-Diode 98 so angeordnet ist, daß sie das aus der anderen Richtung kommende Licht einpfängt, wie durch die Pfeile in Fig. 5 angedeutet. Das Licht kann entweichen, indem in der Faser 102 im Mittelpunkt des Detektors 42 eine Mikrobiegung hergestellt wird; der Grad der Biegung richtet sich nach dem Krümmungsradius der Spitze des Kolben 46 und dem Krümmungsradius im Mittelpunkt des den Brechungsindex angleichenden Mediums 100. Wie bereits erwähnt, muß diese Biegung unbedingt so klein wie möglich gemacht werden (d.h. der Krümmungsradius muß groß sein), um eine mechanische Beschädigung der Faser zu vermeiden und den Verlust eines aktiven Signals einzuschränken; eine minimale Biegung ist jedoch notwendig, damit eine ausreichende Menge Licht entweichen kann, das dann von den PIN-Dioden erfaßt wird. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Krümmungsradius der Kolbenspitze etwa 6,1 mm, und der Krümmungsradius im Mittelpunkt des Mediums 100 beträgt etwa 6,35 mm. Die Dicke der Faser 102 ist verantwortlich für den Unterschied zwischen diesen beiden Werten.
Drahtpaare 104 und 106 ragen aus den PIN-Dioden 96 bzw. 98. In der offenbarten Ausführungsform verlaufen diese Drähte durch ein Loch 108 in dem Führungselement 44 und erstrecken sich längs der durch die Leiste 20 im unteren Abschnitt 16 des Körpers 12 gebildeten inneren Nut. Im Bereich der Mitte des Körpers 12 laufen die Drahtpaare nach oben zu der Leiterplatte 90 zusammen, die mit herkömmlichen elektronischen Bauteilen zur Analyse der von den PIN-Dioden empfangenen Signale versehen ist. Der Fachmann wird mehrere Schaltkreise für eine solche Analyse erkennen. Die Schaltung umfaßt vorzugsweise mit Anzeigevorrichtungen 28 verbundene Einrichtungen, die (i) die Lauf richtung der aktiven Signale in der zu testenden Faser, (ii) die Gegenwart eines bekannten Testsignals (z.B. ein moduliertes Lichtsignal von 1 kHz), oder (iii) das Fehlen eines Signals überhaupt anzeigen. Eine der Anzeigevorrichtungen kann auch verwendet werden, um anzuzeigen, daß die Batterie wieder aufgeladen oder ausgewechselt werden muß.
Wie oben erwähnt, ist es auch wichtig, den Betrag der auf die Faser 102 ausgeübten Kraft zu begrenzen, wenn diese zwischen Kolben 46 und Detektor 42 gehalten wird. Bei der vorliegenden Erfindung sind Vorspanneinrichtungen getrennt von der Schließfeder 78 vorgesehen, die den auf die Faser 102 ausgeübten Druck sorgfältig begrenzen. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird der Kolbenschaft 48 in dem Gehäuse 50 von zwei Lagern 110 und 112 gehalten. Der Schaft 48 verläuft auch durch ein Loch in einer starren Isolierplatte (z.B. aus Glasfaser) 114, die das Gehäuse 50 in zwei Kammern unterteilt. Eine Präzisionsfeder 116 umgibt den Schaft 48, stößt gegen die Platte 114 und wird durch einen Sprengring 118, der in eine ringförmige Nut in dem Schaft 48 paßt, im zusammengedrückten Zustand gehalten. Da die Kolbenfeder 116 gegen die Schließfeder 78 (durch den Stellring 80, der gegen den Block 82 stößt) isoliert ist, wird die von dem Kolben 46 ausgeübte Kraft ausschließlich durch die Feder 116 bestimmt. Diese Konstruktion übt also auf die zu testende Faser eine genau festgelegte Kraft aus. Wie für den Fachmann klar ist, sind die Federkonstanten der Federn 68 und 78 nicht entscheidend, da die Feder 116 den von dem Kolben 46 ausgeübten Druck bestimmt; die Federkonstante der Präzisionsfeder 116 ist jedoch wichtig. In der bevorzugten Ausführungsform lauten die Federkonstanten ungefähr wie folgt:
Öffnungsfeder 68 - 10,51 N/mm; Schließfeder 78 - 0,876 N/mm; Kolbenfeder 116 - 0,36 N/mm.
Die in dem Gehäuse 50 vorgesehene Platine 114 kann vorteilhafterweise als neue Einrichtung zur Erfassung der Position des Kolbens 46 verwendet werden, wie in unserer gleichzeitig anhängigen Anmeldung (Aktenzeichen bei Ladas & Parry: M 7518) beschrieben ist. Die Platine 114 besitzt zwei leitende Kontaktstellen 120 und 122 auf beiden Seiten, aber diese Kontaktstellen sind aufgrund der isolierenden Beschaffenheit der Platine 114 elektrisch isoliert. Ein Drahtpaar 124 ist mit den Kontaktstellen und mit einer entsprechenden Analysierschaltung auf der Leiterplatte 90 verbunden. Ein dritter Draht 126 ist mit einer Kontaktstelle 128 auf dem Detektor 42 verbunden. Bei der Erfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung müssen die Kolbenfeder 116, der Kolbenschaft 48 und der Kolben 46 alle leitend sein, so daß sich der Kolben 46 ständig in elektrischem Kontakt mit der Kontaktstelle 122 befindet. Außerdem ist ein weiterer (leitender) Sprengring 130 erforderlich, der an dein Schaft 48 im Bereich der Kontaktstelle 120 befestigt ist. Der Sprengring 130 kann die Kontaktstelle 120 berühren, aber nur, wenn die Stange 52 teilweise eingefahren ist; mit anderen Worten, der Sprengring 130 berührt die Kontaktstelle 120 nicht, wenn der Kolben 46 an den Detektor 42 stößt.
Bei dieser Anordnung der Kontakte lassen sich drei verschiedene Zustände des Kolbens 46 unterscheiden. Zunächst wird dann, wenn der Kolben 46 ganz an den Detektor 42 anstößt, ein Kreis zwischen der Kontaktstelle 122 und der Kontaktstelle 128 geschlossen. Dies ist dann der Fall, wenn keine Faser in dem Gerät vorhanden ist, und erleichtert das richtige Eichen auf der Basis der von den Photodioden 96 und 98 erfaßten Menge Umgebungslicht, während sich der Kolben 46 in dieser Position befindet.
In einem zweiten Zustand berührt der Kolben 46 die Kontaktstelle 128 nicht, aber der Sprengring 130 berührt die Kontaktstelle 120. Dadurch wird ein Kreis zwischen den beiden Kontaktstellen auf der Platine 114 geschlossen, und wie oben erwähnt, kann dies nur der Fall sein, wenn die Stange 52 sich in einer offenen (eingefahrenen) Position befindet. Wenn der Benutzer eine Faser in den Schlitz 24 gelegt und die Hebel 36 und 38 bereits gelöst hat, dann bedeutet die Erfassung dieses Zustandes, daß die Stange 52 klemmt oder ein Fremdkörper die Bewegung des Gehäuses 50 blockiert.
Der dritte Zustand, der erfaßt werden kann, tritt ein, wenn keiner der oben genannten Zustände existiert, d.h. wenn der Kolben 46 die Kontaktstelle 128 nicht berührt, und der Sprengring 130 die Kontaktstelle 120 nicht berührt. Dies entspricht dem Betriebszustand der Faseridentifikationsvorrichtung 10, wo die zu testende Faser zwischen dem Kolben 46 und dem Detektor 42 festgehalten wird. Eine oder mehrere der Anzeigevorrichtungen 28 können verwendet werden, um jeden der vorgenannten Zustände anzuzeigen.
Die zu dem Kolbengehäuse 50 gehörige Erfassungseinrichtung könnte weiterhin im Sinne einer zusätzlichen Erfassungsmöglichkeit modifiziert sein. Beispielsweise könnte eine weitere Kontaktstelle (nicht dargestellt) an dem Lager 112 vorgesehen sein. Sollte der Sprengring 130 nach dem Lösen der Hebel 36 und 38 diese Kontaktstelle berühren, würde dies darauf hindeuten, daß der Kolbenschaft 48 klemmt (im Gegensatz zum Klemmen der Stange 52), was möglicherweise auf das Vorhandensein eines Fremdkörpers zwischen Kolben 46 und Detektor 42 zurückzuführen ist.
Die obige Beschreibung der Faseridentifikationsvorrichtung 10 läßt mehrere wesentliche Vorteile neben (i) der Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbengehäuses 50,
(ii) der Begrenzung der genauen auf die zu testende Faser ausgeübten Kraft, und (iii) der Erfassung des Zustands des Kolbens gegenüber dem Detektor erkennen. Beispielsweise kann der Benutzer aufgrund der Anordnung der Verbindungsarme in dem Betätigungsmechanismus 60 eine relativ große Kraft auf die Stange 52 ausüben, wobei eine minimale Schubkraft auf die Hebel 36 und 38 wirkt und sich diese minimal vorwärtsbewegen. Die ausgeglichene Funktionsweise der Hebel sorgt für ein Tastgefühl, das die Bedienungsleistung verbessert. Die Betätigung ist mit nur einer Hand, der linken oder der rechten, möglich, und durch die Positionierung der Hebel im Bereich des vorderen Endes 18 ist die Koordination von Hand und Auge beim Einsetzen der Faser in den Schlitz 24 leichter möglich.

Claims

1. Vorrichtung (10) zur Positionierung einer optischen Faser (102) an einem optischen Detektor (42), umfassend:

einen Körper (12), der den optischen Detektor (42) enthält;

ein Kolbenelement (52), das in dem Körper im Bereich des optischen Detektors angeordnet ist;

ein Stangenelement (52), das an dem Kolbenelement (46) befestigt ist;

eine Betätigungseinrichtung (36, 38, 62, 64, 66, 68), die an dem Körper befestigt ist, um das Stangenelement in Längsrichtung zu bewegen; und

Einrichtungen (74, 77, 78, 80) zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Stangenelementes unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, des weiteren umfassend Einrichtungen (114, 116, 118) zur Begrenzung der von dem Kolbenelement auf den optischen Detektor ausgeübten Kraft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, des weiteren umfassend Einrichtungen (46, 48, 116, 120-128) zur Erfassung der Position des Kolbenelementes in bezug auf den optischen Detektor.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, des weiteren umfassend Einrichtungen (78, 116), die das Kolbenelement gegen den optischen Detektor vorspannen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Betätigungseinrichtung folgendes umfaßt:

eine Feder (68), die einen Abschnitt des Stangenelementes (52) umgibt, wobei die Feder ein erstes und ein zweites Ende besitzt;

eine Einrichtung (70), die an dem Stangenelement befestigt ist, um an dem ersten Ende der Feder anzustoßen;

eine Hebeleinrichtung (36, 38); und

eine Verbindungseinrichtung (62, 64), die zwischen der Feder und dem Kolbenelement angeordnet ist, um die Hebeleinrichtung mit dem zweiten Ende der Feder zu verbinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Verbindungseinrichtung folgendes umfaßt:

einen Block (66), der verschieblich einen Abschnitt des Stangenelementes (52) umgibt, wobei der Block an dem zweiten Ende der Feder anstößt; und

mindestens einen Verbindungsarm (62, 64) mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende drehbar an dem Block befestigt ist, und das zweite Ende drehbar an der Hebeleinrichtung befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Stangenelement (52) ein erstes und ein zweites Ende besitzt, wobei das erste Ende an dem Kolbenelement (46) befestigt ist;

eine Dämpfungseinrichtung (74) mit einer Welle an dem zweiten Ende des Stangenelementes befestigt ist, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Stangenelementes zu steuern;

ein erster und ein zweiter Hebel (36, 38) drehbar an dem Körper (12) befestigt sind, wobei jeder der Hebel eine gelöste Position und eine eingezogene Position besitzt;

die Verbindungseinrichtung (62, 64) den ersten und den zweiten Hebel mit der Stange verbindet; und

die Feder (68) so angeordnet ist, daß sie beide Hebel in Richtung einer offenen Position vorspannt, wodurch die optische Faser in unmittelbarer Nähe des optischen Detektors (42) positioniert werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der erste und der zweite Hebel (36, 38) auf gegenüberliegenden Seiten des Stangenelementes (52) angeordnet sind, wobei beide Hebel in einer durch die Stange definierten Ebene geschwenkt werden, und wobei die Hebel dicht nebeneinander liegen, damit sie mit einer Hand bedient werden können.