DE8913965U1 - Optoelectronic device - Google Patents
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Description
Stribel GmbH 1017DEStribel GmbH 1017EN
BenzstraßeBenzstrasse
D-7443 FrickenhausenD-7443 Frickenhausen
BeschreibungDescription
Optoelektronische EinrichtungOptoelectronic device
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to an optoelectronic device having the features of the preamble of claim 1.
Bekannte Einrichtungen dieser Art weisen einen Lichtabgabeteil und einen Lichtempfangsteil auf, die in einem Gehäuse fest positioniert sind.Known devices of this type have a light emitting part and a light receiving part which are fixedly positioned in a housing.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine optoelektronische Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so auszubilden, daß Beschleunigungswerte in ein oder mehreren Raumdimensionen sowie Neigungswinkel und Winkelbeschleunigungen in ein oder mehreren Winkeldimensionen für elektrische oder elektronische Schalt-, Steuer- oder Regelfunktionen mit einfachen Mitteln wahlweise erfaßt werden können.The object of the invention is to design an optoelectronic device with the features of the preamble of claim 1 in such a way that acceleration values in one or more spatial dimensions as well as inclination angles and angular accelerations in one or more angular dimensions for electrical or electronic switching, control or regulating functions can be selectively recorded using simple means.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie
weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche, der
nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen
als Beispiel zeigt. Es stellen dar:Appropriate design and further training as well as
Further advantages and essential details of the invention are the features of the subclaims, the
The following description and the drawing show a schematic representation of preferred embodiments as an example. They show:
FIG. 1 eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung in
stark vergrößerter, geschnittener Seitenansicht,FIG. 1 shows a sensor device according to the invention in
greatly enlarged, sectioned side view,
FIG. 2 die Sensoreinrichtung nach Figur 1 in einer Ansicht gemäß dem Schnitt II-II,FIG. 2 the sensor device according to Figure 1 in a view according to section II-II,
FIG. 3 tine Sensoreinrichtung ähnlich Figur 1, jedoch mit einem schwenkbar angelenkten Lichtabgabeteil,FIG. 3 a sensor device similar to Figure 1, but with a pivotably mounted light emitting part,
FIG. 4 eine Sensoreinrichtung ähnlich Figur 1 , jedoch
mit einem von außen eingeführten Lichtabgabeteil,FIG. 4 a sensor device similar to Figure 1 , but
with a light emitting part inserted from the outside,
FIG. 5 eine Sensoreinrichtung ähnlich der Darstellung
nach Figur 1, jedoch mit einem gummielastisch gelagerten Lichtabgabeteil,FIG. 5 a sensor device similar to the illustration
according to Figure 1, but with a rubber-elastic mounted light emitting part,
FIG. 6 eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung mit zwei senkrecht beziehungsweise um 90° versetzt zueinander angeordneten Sensoren nach Figur 1 bis 5 in einer räumlichen Darstellung und,FIG. 6 shows a sensor device according to the invention with two sensors arranged vertically or offset by 90° from one another according to FIGS. 1 to 5 in a spatial representation and,
FIG. 7 eine erfindungsgemäßc Sensoreinrichtung ähnlich Figur 6, jedoch mit drei jeweils senkrecht be-FIG. 7 shows a sensor device according to the invention similar to Figure 6, but with three vertically
• · ■ ·· ■ ·
ziehungsweise um 90° versetzt zueinander angeordneten Sensoren nach Figur 1 bis 5 in räumlicher Darstellung.Sensors arranged at a distance of 90° from one another according to Figures 1 to 5 in a spatial representation.
Die in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Sensoren 1 sind zum Erfassen von Beschleunigungswerten, Neigungswinkeln und Winkelbeschleunigungen vorgesehen und weisen ein lichtdichtes Gehäuse 2 auf, in dem ein Lichtabgabeteil 3 und ein Lichtempfangsteil 4 vorgesehen sind, die relativ zueinander beweglich angeordnet sein können, und das auf einer Grundplatte 5 angeordnet sein kann.The sensors 1 according to the invention shown in the drawing are intended for detecting acceleration values, inclination angles and angular accelerations and have a light-tight housing 2 in which a light emitting part 3 and a light receiving part 4 are provided, which can be arranged so as to be movable relative to one another and which can be arranged on a base plate 5.
Das Gehäuse ' 2 kann vorzugsweise eine kubische Konfiguration aufweisen, wobei die eine Seitenwand 6 dicker ausgebildet sein kann als die übrigen Gehäusewände 7 bis 11. In der Viand 6 kann eine Ausnehmung 12 ausgebildet sein, in der der Lichtempfangsteil 4 so gelagert sein kann, daß er sich innerhalb der Wanddicke befindet und nicht oder nur etwas darüber hinausragt. Der LichtempfangsteilThe housing '2 can preferably have a cubic configuration, whereby one side wall 6 can be made thicker than the other housing walls 7 to 11. A recess 12 can be formed in the via 6, in which the light receiving part 4 can be mounted so that it is located within the wall thickness and does not protrude or only protrudes slightly beyond it. The light receiving part
4 kann vorzugsweise aus mindestens einer Photodiode bestehen. Zweckmäßig kann eine Anordnung von mehreren nebeneinander angeordneten Photodioden den Lichtempfangsteil 4 bilden, wobei es günstig sein kann, die Photodioden gemäß einem Raster zum Beispiel in einer oder mehreren Reihen anzuordnen. Den Figuren 1,3,4 und4 can preferably consist of at least one photodiode. An arrangement of several photodiodes arranged next to one another can expediently form the light receiving part 4, whereby it can be advantageous to arrange the photodiodes according to a grid, for example in one or more rows. Figures 1, 3, 4 and
5 ist zu entnehmen, daß der Lichtempfangsteil 4 eine von einem Empfängergehäuse 13 umfaßte lichtempfindliche Oberfläche 14 besitzt. Vor der Oberfläche 14 kann zum Schutz der Photodioden eine transparente Scheibe 15 angeordnet sein, die in Aussparungen 16 des Gehäuses gelagert sein kann.5 that the light receiving part 4 has a light-sensitive surface 14 enclosed by a receiver housing 13. A transparent disk 15 can be arranged in front of the surface 14 to protect the photodiodes, which disk can be mounted in recesses 16 in the housing.
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Der Lichtabgabeteil 3 kann an der der Seitenwand 6 gegenüberliegenden Gehäusewand 9 angeordnet sein und sich von dieser Wand 9 aus in Richtung zum Lichtempfangsteil 4 hin erstrecken. Dabei kann es günstig sein, sowohl den Lichtabgabeteil 3 in der Mitte der Gehäusewand 9 als auch den Lichtempfangsteil 4 in der Mitte der Wand 6 vorzusehen, so daß im wesentlichen eine zentrale Anordnung und nach den Außenseiten des Gehäuses 2 hin gleiche Abstände gegeben sind.The light emitting part 3 can be arranged on the housing wall 9 opposite the side wall 6 and extend from this wall 9 in the direction of the light receiving part 4. It can be advantageous to provide both the light emitting part 3 in the middle of the housing wall 9 and the light receiving part 4 in the middle of the wall 6, so that essentially a central arrangement and equal distances to the outside of the housing 2 are provided.
Der Lichtabgabeteil 3 kann vorzugsweise als aus einem polymeren Material (Kunststoff) hergestellten Lichtwellenleiter 17 ausgebildet sein, der etwa stabförmig ist und einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 2 mm haben kann, wobei es auch im Rahmen der Erfindung liegt, den Durchmesser des Lichtwellenleiters 17 kleiner oder größer zu wählen. Der Lichtwellenleiter 17 kann so gestaltet sein, daß er quer zur Längsachse 18 ausbiegbar ist, wenn eine zur Längsachse 18 quer gerichtete Kraft angreift. Insbesondere bei den Ausfnhrungsbeispielen der Figuren 1 und 4 kann ein solcher seitlich ausbiegbarer Lichtwellenleiter 17 vorgesehen sein, da dieser an oder in der Gehäusewand 9 im wesentlichen ortsfest gelagert ist, während das dem Lichtempfangsteil 4 zugewandte freie Ende des Lichtwellenleiters 17 beim seitlichen Ausbiegen des Leiters entsprechend seitlich ausschwenkt.The light emitting part 3 can preferably be designed as an optical waveguide 17 made of a polymer material (plastic), which is approximately rod-shaped and can have a diameter of approximately 0.5 to 2 mm, whereby it is also within the scope of the invention to select a smaller or larger diameter for the optical waveguide 17. The optical waveguide 17 can be designed in such a way that it can be bent transversely to the longitudinal axis 18 when a force acting transversely to the longitudinal axis 18 acts. In particular in the embodiments of Figures 1 and 4, such a laterally bendable optical waveguide 17 can be provided, since it is mounted essentially stationary on or in the housing wall 9, while the free end of the optical waveguide 17 facing the light receiving part 4 swings out laterally accordingly when the conductor is bent laterally.
Es kann jedoch bei verschiedenen Anwendungen auch günstig sein, den Lichtwellenleiter 17 aus einem anorganischen Material, wie Glas, herzustellen und anstelle der zylinderstabförmigen Ausführung den Lichtwellen-However, in various applications it may also be advantageous to manufacture the optical waveguide 17 from an inorganic material such as glass and to use the optical waveguide instead of the cylindrical rod-shaped design.
leiter 17 als Litze auszubilden, die aus einer Vielzahl dünner Einzelfäden besteht, die zu einem Litzenstrang
zusammengefaßt sind. Darüber hinaus kann es auch günstig sein, den Lichtabgabeteil 3 beispielsweise als
steifes oder biegsames Rohr oder flexiblen Schlauch auszubilden, wobei das Licht an dem dem Lichtempfangsteil 4 zugewandten
freien Ende des Rohres oder Schlauches austritt.conductor 17 as a strand consisting of a large number of thin individual threads which form a strand
are combined. In addition, it may also be advantageous to design the light emitting part 3, for example, as a rigid or flexible tube or flexible hose, with the light emerging at the free end of the tube or hose facing the light receiving part 4.
Zur Erhöhung der Stabilität und Funktionssicherheit
kann es vorteilhaft sein, den Lichtabgabeteil 3 beziehungsweise Lichtwellenleiter 17 mit einem bevorzugt
lichtundurchlassigen Mantel 19 zu umhüllen. Der MantelTo increase stability and functional reliability
it may be advantageous to encase the light emitting part 3 or optical waveguide 17 with a preferably opaque sheath 19. The sheath
19 kann je nach Anwendungszweck biegbar oder steif und/ oder in Längsrichtung stauchfest ausgebildet sein.19 can be designed to be flexible or rigid and/or compressible in the longitudinal direction, depending on the application.
Dem Lichtabgabeteil 3 kann eine bevorzugt als Leuchtdiode ausgebildete Lichtquelle 20 zugehörig sein, die gemäß den Ausführungsbeispielen der Figuren 1,3 und 5 vorzugsweise an der Gehäusewand 9 unmittelbar an dem dem Lichtempfangsteil 4 abgewandtem Ende des Lichtwellenleiters 17 angrenzend angeordnet sein kann. Es kann jedoch auch güngstig sein, die Lichtquelle 20 außerhalb des Gehäuses 2 vorzusehen und den Lichtwellenleiter 17 dazu aus dem Gehäuse 2 herauszuführen, wobei er die Gehäusewand 9 durchsetzen kann, wie dies in der Figur 4 dargestellt ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, den Lichtwellenleiter 17 an der Gehäusewand 9 mit einer abdichtenden Befestigung 21 zu versehen. Die LichtquelleThe light emitting part 3 can be associated with a light source 20, preferably designed as a light-emitting diode, which, according to the embodiments of Figures 1, 3 and 5, can preferably be arranged on the housing wall 9 directly adjacent to the end of the optical waveguide 17 facing away from the light receiving part 4. However, it can also be advantageous to provide the light source 20 outside the housing 2 and to lead the optical waveguide 17 out of the housing 2, whereby it can penetrate the housing wall 9, as shown in Figure 4. It can be advantageous to provide the optical waveguide 17 on the housing wall 9 with a sealing attachment 21. The light source
20 und der Lichtempfangsteil 4 sind an elektrischen
Leitern 22 beziehungsweise 23 angeschlossen, die im Gehäuse 2 oder vorzugsweise innerhalb der Gehäusewände20 and the light receiving part 4 are connected to electrical
Conductors 22 and 23, respectively, which are arranged in the housing 2 or preferably within the housing walls
6,9 verdeckt gelagert sein und in der Nähe der Grundplatte 5 heraustreten können.6,9 are concealed and can protrude near the base plate 5.
&igr;, Wie den Figuren 1 und 5 zu entnehmen ist, kann es für&igr;, As can be seen from Figures 1 and 5, it can be
|; die Auslenkfunktion des Lichtabgabeteils 3 beziehungs-|; the deflection function of the light emitting part 3 or
Ii weise des Lichtwellenleiters 17 vorteilhaft sein, eineIi way of the optical waveguide 17 may be advantageous to
I Masse 24 vorzusehen, die zweckmäßig an dem dem Licht-I Mass 24 should be provided, which is conveniently attached to the light
y.' empfangsteil 4 zugewandten freien Ende des Lichtabga- y.' receiving part 4 facing free end of the light emitting
• beteils 3 angeordnet sein kann. Die Masse 24 kann eine• can be arranged partly 3. The mass 24 can be a
zylinder- oder scheibenförmige Konfiguration aufweisen und eine zentrale Bohrung 2 5 besitzen, in der das Ende des Lichtabgabeteils 3 festgelegt sein kann. Außerdemhave a cylindrical or disc-shaped configuration and have a central bore 2 5 in which the end of the light emitting part 3 can be fixed. In addition
I, kann eine abdichtende Befestigung 26 im Übergangsbereich zwischenI, a sealing fastening 26 can be used in the transition area between
|; dem Lichtabgabeteil 3 und der Masse 24 vorgesehen sein|; the light emitting part 3 and the mass 24 are provided
Ii Für eine optimale Lichtabstrahlung kann es zudemIi For optimal light emission, it can also
I zweckmäßig sein, an dem dem Lichtempfangsteil 4 zuge-I be appropriate to the light receiving part 4 assigned
I wandten Ende, also der Lichtaustrittsseite, eineI turned end, i.e. the light exit side, a
I lichtdurchlässige Schutzscheibe 27 vorzusehen, die auchI transparent protective screen 27 shall be provided, which
|: als optische Linse ausgebildet sein kann.|: can be designed as an optical lens.
Um bei einer beispielsweise von außen einwirkenden Beschleunigungskraft die seitliche Auslenkung desIn order to prevent the lateral deflection of the
i Lichtabgabeteils 3 dämpfen zu können, kann es günstigi light emitting part 3, it can be cheap
% sein, in dem Gehäuse 2 ein das Ausschwingen dämpfendes % in the housing 2 a damping element
|> Medium 28 vorzusehen, das vorzugsweise eine Flüssig|> Medium 28 is to be provided, which preferably contains a liquid
keit, beispielsweise Glyzerin, sein kann. Die Dämpfungity, for example glycerine. The dampening
?■■ kann im wesentlichen durch die Wahl der Flüssigkeits-?■■ can be determined essentially by the choice of liquid
; viskosität beeinflußt werden. Dazu kann es günstig; viscosity can be influenced. For this purpose, it can be beneficial
sein, die bei der Auslenkung des Lichtabgabeteils 3which, when the light emitting part 3 is deflected,
gegen das Medium 28 wirkende Fläche zur Erhöhung und/surface acting against the medium 28 to increase and/
; oder Anpassung der Dämpfung zu vergrößern und dafür; or adjust the damping to increase and
einen Zylinder 29 vorzusehen, der zweckmäßig über den freien Endbereich des Lichtabgabeteils 3 gestülpt und am Umfang der Masse 24 festgelegt sein kann.to provide a cylinder 29 which can be conveniently placed over the free end region of the light emitting part 3 and fixed to the circumference of the mass 24.
Gemäß den Figuren 1 bis 4 ist außerdem klar zu entnehmen, daß es für die Dämpfung sowie für eine einwandfreie Positionierung und Justierung des Lichtabgabeteils 3 gegenüber dem Lichtempfangsteil 4 vorteilhaft sein kann, mindestens einen Stabilisator 30 vorzusehen. Der Stabilisator 30 kann, wie.dargestellt, als schraubenförmige Feder ausgebildet sein. Es kann jedoch auch günstig sein, den Stabilisator 30 als Tellerfeder, Blattfeder oder dergleichen auszubilden oder aus einem gummi-elastischen Werkstoff herzustellen. Zweckmäßig können 4 Stabilisatoren 30 vorgesehen sein, die gemäß der Darstellung in Figur 2 kreuzförmig angeordnet sind, und zwar so, daß sie bezüglich der quadratischen Querschnittsfläche des Gehäuses diagonal verlaufen und in den Gehäuseeckbereichen festgelegt sind. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, weniger oder mehr, beispielsweise 3 oder 6 Stabilisatoren 30 im Gehäuse 2 vorzusehen und diese sternförmig anzuordnen. Um eine möglichst gleichmäßige Stabilisierung des Lichtabgabeteils 3 zu erreichen, können die Stabilisatoren 30 zweckmäßig radial zur Längsachse 18 des Lichtabgabeteils 3 in zueinander gleichen Abständen angeordnet sein.According to Figures 1 to 4, it can also be clearly seen that it can be advantageous to provide at least one stabilizer 30 for damping and for correct positioning and adjustment of the light emitting part 3 relative to the light receiving part 4. The stabilizer 30 can, as shown, be designed as a helical spring. However, it can also be advantageous to design the stabilizer 30 as a disc spring, leaf spring or the like or to manufacture it from a rubber-elastic material. Four stabilizers 30 can be expediently provided, which are arranged in a cross shape as shown in Figure 2, in such a way that they run diagonally with respect to the square cross-sectional area of the housing and are fixed in the corner areas of the housing. However, it is also within the scope of the invention to provide fewer or more, for example 3 or 6 stabilizers 30 in the housing 2 and to arrange them in a star shape. In order to achieve the most uniform stabilization possible of the light emitting part 3, the stabilizers 30 can expediently be arranged radially to the longitudinal axis 18 of the light emitting part 3 at equal distances from one another.
Die dem Lichtabgabeteil 3 zugewandten Enden der Stabilisatoren 30 können an der Masse 24 oder, wie dargestellt, am Zylinder 29 angeordnet beziehungsweiseThe ends of the stabilizers 30 facing the light emitting part 3 can be arranged on the mass 24 or, as shown, on the cylinder 29 or
abgestützt sein. Die dem Lichtabgabeteil 3 abgewandten
Enden der Stabilisatoren 30 können jeweils an einem Justierteil 31 abgestützt sein, der eine Stellschraube
32 mit einer Vorspannmutter 33 aufweisen kann, über die der Stabilisator 30 einstellbar ist, so daß eine
genaue Justierung der Ruheposition des ausschwenkbaren Lichtabgabeteils 3 möglich ist. Um zu verhindern, daß
der Lichtabgabeteil 3 zu weit seitlich ausschlägt,
wodurch die Funktion der Stabilisatoren 30 und/oder anderer Funktionsteile beeinträchtigt werden könnte,
kann es zweckmäßig sein, einen kreisringförmigen Anschlag 34 vorzushen, der den pendelartigen Ausschlag
des Lichtabgabeteils 3 begrenzt, indem die Masse 24 beziehungsweise der Zylinder 29 gegen den als Rand
eines Lochbleches ausgebildeten Anschlag 34 anschlägt. Der Figur 2 ist deutlich zu entnehmen, daß
die Justierteile 31 für die Stabilisatoren 30 zweckmäßig
in Eckbereichen des würfelförmigen Gehäuses 2 angeordnet sein können, wobei es günstig ist, einen
Betätiger 35, der ein an der Stellschraube 32 ausgebildeter Schraubenkopf sein kann, in einer außen am
Gehäuse 2 vorgesehenen Vertiefung 36 möglichst verdeckt zu lagern, so daß kein störender Überstand der
Teile gegeben ist und zugleich eine einfache und unproblematische Justierung der Stabilisatoren 30 durch
Verdrehen des Betätigers 35 von außen jederzeit möglich ist. Für die genaue Justierung kann es auch günstig
sein, den Lichtabgabeteil 3 und/oder den Lichtempfangsteil 4 so zu lagern, daß der Abstand 37 zwischen
beiden Teilen verändert werden kann, so daß eine individuelle Einstellung je nach Anwendungsfall und
Erfordernis möglich ist.be supported. The ends of the stabilizers 30 facing away from the light emitting part 3 can each be supported on an adjusting part 31, which can have an adjusting screw 32 with a preload nut 33, by means of which the stabilizer 30 can be adjusted, so that a precise adjustment of the rest position of the swing-out light emitting part 3 is possible. In order to prevent the light emitting part 3 from swinging too far to the side,
which could impair the function of the stabilizers 30 and/or other functional parts, it may be expedient to provide a circular stop 34 which limits the pendulum-like deflection of the light emitting part 3 by pressing the mass 24 or the cylinder 29 against the edge
a perforated sheet. Figure 2 clearly shows that the adjusting parts 31 for the stabilizers 30 can be conveniently arranged in corner areas of the cube-shaped housing 2, whereby it is advantageous to store an actuator 35, which can be a screw head formed on the adjusting screw 32, in a recess 36 provided on the outside of the housing 2, as concealed as possible, so that there is no disturbing protrusion of the parts and at the same time a simple and unproblematic adjustment of the stabilizers 30 by turning the actuator 35 from the outside is possible at any time. For precise adjustment, it can also be advantageous to store the light emitting part 3 and/or the light receiving part 4 in such a way that the distance 37 between the two parts can be changed, so that an individual adjustment can be made depending on the application and
requirement is possible.
Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lichtabgabeteil 3 an einem an der Gehäusewand 9 angeordneten Gelenk 38 schwenkbar angelenkt, das als KarcSan- oder Kugelgelenk ausgebildet sein kann, so daß der Lichtabgabeteil 3 in verschiedenen Richtungen ausschwenken kann. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 kann es ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 günstig sein, den an der Gehäusewand 9 festgelegten Lichtabgabeteil 3 selbst biegbar auszubilden, indem beispielsweise ein aus einem Kunststcff gebildeter Lichtwellenleiter 17, der sich auch in einem biegsamen Rohr befinden kann, verwendet wird. Der in der Figur 5 dargestellte Sensor 1 ist besonders einfach aufgebaut, indem das dem Lichtempfangsteil 4 abgewandte Ende des Lichtabgabeteils 3 an der Gehäusewand 9 in einem gummielastischen Lager 39 gehalten ist, das zweckmäßig als Ringscheibe ausgebildet sein kann. Das gummielastische Lager 39 erlaubt dem Lichtabgabeteil 3 das seitliche Ausschwenken bei einer entsprechenden Beschleunigungskraft oder dergleichen. Gleichzeitig übernimmt das elastische Lager die Funktion einer Stabilisierung des Lichtabgabeteils 3, so daß dieser im Ruhezustand für verschiedene Anwendungen hinreichend genau ausgerichtet ist, weshalb auf zusätzliche Stabilisatoren 30, wie sie in den Figuren 1 bis 4 dargestellt sind, verzichtet werden kann. Außerdem kann das gummielastische Lager 39 die Funktion einer Dämpfung des Lichtabgabeteils 3 beim Beschleunigungsausschlag mindestens zum Teil mit übernehmen, so daß insbesondere in Verbindung mit dem Dämpfmedium 28 eine zuverlässige Signalgabe erzieltIn the embodiment shown in Figure 3, the light emitting part 3 is pivotally connected to a joint 38 arranged on the housing wall 9, which can be designed as a carbid or ball joint, so that the light emitting part 3 can swing in different directions. In the embodiment shown in Figure 4, as in the embodiment shown in Figure 1, it can be advantageous to make the light emitting part 3 fixed to the housing wall 9 itself flexible, for example by using an optical fiber 17 made of plastic, which can also be located in a flexible tube. The sensor 1 shown in Figure 5 is particularly simple in that the end of the light emitting part 3 facing away from the light receiving part 4 is held on the housing wall 9 in a rubber-elastic bearing 39, which can expediently be designed as an annular disk. The rubber-elastic bearing 39 allows the light emitting part 3 to swing out sideways when subjected to a corresponding acceleration force or the like. At the same time, the elastic bearing takes on the function of stabilizing the light emitting part 3 so that it is aligned sufficiently precisely for various applications when at rest, which is why additional stabilizers 30 as shown in Figures 1 to 4 can be dispensed with. In addition, the rubber-elastic bearing 39 can at least partially take on the function of damping the light emitting part 3 during acceleration deflection so that, particularly in conjunction with the damping medium 28, reliable signaling is achieved.
werden kann.can be.
Je nach Ausführungsart des fotoelektrischen Detektors
beziehungsweise Sensors &idigr; kann die erfindungsgemäße
Einrichtung als Schalt- oder als Schalt- und/oder
Steuer- und/oder Regeleinrichtung genutzt werden.Nach FIG. 6 können zwei Sensoren 1 um 90° versetzt nebeneinander
angeordnet sein, so daß bei dem einen (linken) Sensor 1 der Lichtabgabeteil 3 horizontal gegen
den an der rückwertigen Gehäuseseitenwand angeordneten Lichtempfangsteil 4 gerichtet ist, während bei dem
anderen (rechten) Sensor 1 der Lichtabgabeteil 3 senkrecht nach unten gegen den an der unteren Gehäusewand
angeordneten Lichtempfangsteil 4 gerichtet ist. Durch diese Kombination der zwei um 90° versetzt zueinander
angeordneten Sense elemente 1 können Beschleunigungswerte in 3 räumlichen Dimensionen erfaßt und signalisiert
werden. In diesem Falle dient eine der Raumdimensionen zur Fehlererkennung in einer Richtung.Depending on the design of the photoelectric detector or sensor &idigr;, the device according to the invention can be used as a switching device or as a switching and/or
Control and/or regulating device.According to FIG. 6, two sensors 1 can be arranged next to each other at a 90° offset, so that in one (left) sensor 1 the light emitting part 3 is directed horizontally against the light receiving part 4 arranged on the rear side wall of the housing, while in the
other (right) sensor 1 the light emitting part 3 vertically downwards against the lower housing wall
arranged light receiving part 4. This combination of the two sense elements 1 arranged at 90° to each other enables acceleration values to be recorded and signaled in 3 spatial dimensions. In this case, one of the spatial dimensions is used for error detection in one direction.
Durch Kombination von drei jeweils um 90° zueinander versetzt angeordneten Sensoren 1 gemäß Figur 7 können
ebenfalls Beschleunigungsgrößen in den drei Translationsrichtungen des Raumes erfaßt werden. Dabei besteht zusätzlich die Möglichkeit
einer Fehlererkennung in ebenfalls drei Raumdimensionen. Anordnungen mit mehr als drei Sensorelementen
1 bieten die Möglichkeit einer mehrfachen Kontrollfunktion in allen drei Raumdimensionen, wobei
Aufgaben von fehlerhaften Sensorelementen 1 durch fehlerfreie Sensorelemente 1 übernommen werden können.By combining three sensors 1 arranged at 90° to each other as shown in Figure 7, acceleration values can also be recorded in the three translation directions of the room. This also offers the possibility of error detection in three spatial dimensions. Arrangements with more than three sensor elements 1 offer the possibility of multiple control functions in all three spatial dimensions, whereby
Tasks of faulty sensor elements 1 can be taken over by faultless sensor elements 1.
Bei einem Sensor 1 gemäß Figur 3, wobei der Lichtab-In a sensor 1 according to Figure 3, wherein the light emission
gabeteil 3 an einem Gelenk 38 angeordnet ist, kann eine Verwendung als Neigungs- oder Translations- bzw. Rotationssensor erfolgen, wobei Neigungswinkel, Dreh- und Linearbeschleunigungen in einer Dimension erfaßt werden können. Wird das Gelenk 38 des Lichtabgabeteils 3 als Kardangelenk ausgebildet, so ist die gleichzeitige Erfassung von Neigungswinkeln und/oder Dreh- bzw. Linearbeschleunigungen in zwei Dimensionen möglich.If the joint 38 of the light emitting part 3 is arranged on a joint 38, it can be used as an inclination or translation or rotation sensor, whereby inclination angles, rotational and linear accelerations can be recorded in one dimension. If the joint 38 of the light emitting part 3 is designed as a cardan joint, the simultaneous recording of inclination angles and/or rotational or linear accelerations in two dimensions is possible.
Durch die Kombination von zwei um 90° zueinander versetzt angeordneten Sensorelementen 1 mit einem Kugel- oder Kardangelenk 38 für den Lichtabgabeteil 3 können Neigungen und/oder Dreh- bzw. Linearbeschleunigungen in den jeweiligen drei Dimensionen erfaßt werden, wobei eine Fehlererkennung in einer der drei Dimensionen möglich ist (Figur 6).By combining two sensor elements 1 arranged offset by 90° to one another with a ball or cardan joint 38 for the light emitting part 3, inclinations and/or rotational or linear accelerations can be recorded in the respective three dimensions, whereby error detection is possible in one of the three dimensions (Figure 6).
Bei einer Kombination von drei senkrecht beziehungsweise um S0° zueinander versetzt angeordneten Sensorelementen 1, deren Lichtabgabeteile 3 an Kugel- oder Kardangelenken 38 angelenkt sind, können Neigungen und Dreh- bzw. Linearbeschleunigungen ebenfalls in den drei jeweiligen Dimensionen erfaßt werden, jedoch besteht in diesem Falle die Möglichkeit zur Fehlererkennung gleichfalls in den drei Dimensionen (Figur 7).In a combination of three sensor elements 1 arranged perpendicularly or offset by S0° to one another, whose light emitting parts 3 are connected to ball or cardan joints 38, inclinations and rotational or linear accelerations can also be recorded in the three respective dimensions, but in this case there is also the possibility of detecting errors in the three dimensions (Figure 7).
Die Auslegung der Stabilisatoren 30, der Masse 24 sowie die Anordnung des beziehungsweise der Sensoren 1 im jeweiligen Anwendungsfall sind entscheidend für die Empfindlichkeit der Signalgabe und insbesondere auch für den Verwendungszweck zum Beispiel als räumlicherThe design of the stabilizers 30, the mass 24 and the arrangement of the sensor(s) 1 in the respective application are decisive for the sensitivity of the signal and in particular for the intended use, for example as a spatial
Beschleunigungssensor, als Neigungssensor oder als Winkelbeschleunigungssensor. Ob es sich um eine Translations- oder um eine Rotationsbeschleunigung handelt» kann an der Art des Ausschlages unterschieden werden, den die freien Endender Lichtabgabe teile 3 bei einer Kombination von drei zueinander versetzt angeordneten Sensoren 1 (Figur 7) erfahren.Acceleration sensor, as an inclination sensor or as an angular acceleration sensor. Whether it is a translational or a rotational acceleration can be distinguished by the type of deflection that the free ends of the light emitting parts 3 experience in a combination of three sensors 1 arranged offset from one another (Figure 7).
Darüber hinaus kann es günstig sein, die Lichtquelle 20 im Pulsbetrieb durch eine periphere elektronische Ansteuerung zu betreiben. Damit ist beispielsweise bei einem Sensor gemäß Figur 1 die Möglichkeit gegegeben, eine elektronische Anordnung zur Verarbeitung der von dem Lichtempfangsteil 4 ausgehenden Fotoströme so auszubilden, daß Signale mehrerer Sensoreinheiten getrennt erkannt/und individuell verwertet werden können. Eine Unterscheidung mehrerer Sensoren 1 , z. B. nach Figur 4, ist auch möglich, wenn durch eine zentrale beziehungsweise periphere Elektronik dem Lichtabgabeteil 3 Licht mit unterschiedlicher Frequenz (Farbe) zugeführt wird. Eine Kopplung beziehungsweise Kombination eines Pulscodebetriebs mit einem Betrieb verschiedener Lichtfrequenzen kann ebenfalls vorteilhaft sein.In addition, it can be advantageous to operate the light source 20 in pulse mode by means of a peripheral electronic control. This makes it possible, for example, in a sensor according to Figure 1, to design an electronic arrangement for processing the photocurrents emanating from the light receiving part 4 in such a way that signals from several sensor units can be recognized separately and used individually. Differentiation between several sensors 1, e.g. according to Figure 4, is also possible if light with different frequencies (colors) is supplied to the light emitting part 3 by means of central or peripheral electronics. Coupling or combining pulse code operation with operation of different light frequencies can also be advantageous.
Die Empfindlichkeit beziehungsweise der Bereich erfaßbarer Beschleunigungswerte ist in weiten Grenzen möglich und kann auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestimmt werden. Zur Wahl eines bestimmten Bereiches erfaßbarer Beschleunigungswerte kann die Masse 24 geeignet gewählt werden. Außerdem ist die Wahl der Fe-The sensitivity or the range of detectable acceleration values is possible within wide limits and can be adapted to the respective application. To select a specific range of detectable acceleration values, the mass 24 can be selected appropriately. In addition, the choice of the Fe-
derkonstanten der Stabilisatoren 30 für den gewünschten
Empfindlichkeitsbereich entscheidend. Ebenso kann die Führung beziehungsweise die Ummantelung 19
des Lichtwellenleiters 17 innerhalb des Gehäuses 2 für eine Abstimmung auf die zu erfassenden Beschleunigungsbereiche
entsprechend genutzt werden. Des weiteren ist die Länge des Lichtwellenleiters 17 innerhalb
des Gehäuses 2 von Bedeutung für die Empfindlichkeit des Sensorsystems. Die Maße des Anschlags 34 können so
gewählt werden, daß eine Überdehnung der Stabilisatoren 30 nicht auftreten kann. Eine ITberbeanspruchung
der Stabilisatoren 30 wird auch durch die Anschläge 34 verhindert, die bewirken, daß die schraubenförmigen
Stabilisatoren 30 weder übermäßig gestaucht noch gedehnt werden. Die vorzugsweise kubische Ausbildung
des Gehäuses 2 ist nicht zwingend, jedoch ist diese Gehäuseform für die Kombination beziehungsweise Aneinanderkopplung
mehrerer Sensoren 1 von Vorteil.the constants of the stabilizers 30 are decisive for the desired sensitivity range. The guide or the sheath 19 of the optical waveguide 17 within the housing 2 can also be used to adjust it to the acceleration ranges to be recorded. Furthermore, the length of the optical waveguide 17 within the housing 2 is important for the sensitivity of the sensor system. The dimensions of the stop 34 can be
be chosen so that overstretching of the stabilizers 30 cannot occur. Overstressing of the stabilizers 30 is also prevented by the stops 34, which ensure that the helical stabilizers 30 are neither excessively compressed nor stretched. The preferably cubic design of the housing 2 is not mandatory, but this housing shape is advantageous for the combination or coupling of several sensors 1.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann bevorzugt in
einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, verwendet
werden, um verschiedene Fahrzeugbeschleunigungen zu erfassen und auszuwerten. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße
Sensor 1 beispielsweise in Schiffen, Luftfahrzeugen, Raumfahrzeugen und anderen technischen
Anlagen, wie Aufzügen, für Schalt-, Steuer- und Regelvorgänge verwendet werden. Bei einer Einspeicherung
der Meßsignale in eine geeignete Speicherelektronik kann eine spätere Auswertung von Tsst- beziehungsweise
Unfallhergängen vorgenommen werden. Eine Anwendung als Trainingshilfe bei vielen Sportarten (Skisprung) istThe device according to the invention can preferably be
a vehicle, in particular a motor vehicle, to detect and evaluate various vehicle accelerations. In addition, the sensor 1 according to the invention can be used, for example, in ships, aircraft, spacecraft and other technical systems, such as elevators, for switching, control and regulating processes. If the measurement signals are stored in suitable storage electronics, a later evaluation of Tsst or accident events can be carried out. It can be used as a training aid in many sports (ski jumping).
ebenfalls möglich. Bei einer Verwendung als Neigungssensor können Winkel sehr genau gemessen und angezeigt sowie mechanisch oder elektrisch weiter verarbeitet werden (optoelektronische "Wasser"waage).also possible. When used as an inclination sensor, angles can be measured and displayed very precisely and further processed mechanically or electrically (optoelectronic "spirit" level).
Claims (36)
angeordnet ist.5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the light emitting part (3) is mounted in a rubber-elastic bearing (39)
is arranged.
ausgebildet ist und aus Kunststoff oder Glas besteht.6. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the light emitting part (3) is designed as a cylindrical rod or as a strand
and is made of plastic or glass.
ist.22. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one stop (34) for limiting the displacement of the light emitting part (3) is provided in the housing (2).
is.
lichtdichten Gehäuses (2) gelagert ist.(31) preferably concealed in a recess (36) of the
light-tight housing (2).
(14) des Lichtempfangsteils (4) individuell einstellbar ist.32. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that a distance (37) between the light exit side of the light emitting part (3) and a light-sensitive surface
(14) of the light receiving part (4) can be individually adjusted.
(4) eine transparente Scheibe (15) angeordnet ist.33. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that in front of the photosensitive surface (14) of the light receiving part
(4) a transparent pane (15) is arranged.
Lichtabgabeteil (3) und der Lichtempfangsteil (4) an einander gegenüberliegenden Wänden (9,6) des Gehäuses (2) angeordnet sind.34. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the
The light emitting part (3) and the light receiving part (4) are arranged on opposite walls (9,6) of the housing (2).
Lichtempfangsteil (4) Linear-, Winkel- und/oder Beschleunigungen wahlweise in einer oder mehreren Raumrichtungen über eine elektronische Signalverarbeitung erfaßbar sind.35. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that by the deflection of the light emitting part (3) relative to the
Light receiving part (4) linear, angular and/or accelerations can be detected optionally in one or more spatial directions via electronic signal processing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE8913965U DE8913965U1 (en) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | Optoelectronic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE8913965U DE8913965U1 (en) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | Optoelectronic device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE8913965U1 true DE8913965U1 (en) | 1991-03-28 |
Family
ID=6844941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE8913965U Expired - Lifetime DE8913965U1 (en) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | Optoelectronic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE8913965U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4316044A1 (en) * | 1993-05-13 | 1994-11-24 | Elektra Gmbh | Optoelectronic force measuring system |
| DE19504758A1 (en) * | 1995-02-02 | 1996-08-08 | Manfred Dipl Chem Deutzer | Optical sensor for detecting physical parameters acting in three spatial directions e.g. acceleration, vibration, shock |
| DE102006018591A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-10-25 | Braun, Jörg, Dipl.-Ök. | Camera for digital, perspective equalization of image, has processor unit transforming pixels of taken up image between intake objective and memory unit on basis of position information of camera in x-y, y-z, and x-z plane |
-
1989
- 1989-11-27 DE DE8913965U patent/DE8913965U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4316044A1 (en) * | 1993-05-13 | 1994-11-24 | Elektra Gmbh | Optoelectronic force measuring system |
| DE19504758A1 (en) * | 1995-02-02 | 1996-08-08 | Manfred Dipl Chem Deutzer | Optical sensor for detecting physical parameters acting in three spatial directions e.g. acceleration, vibration, shock |
| DE102006018591A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-10-25 | Braun, Jörg, Dipl.-Ök. | Camera for digital, perspective equalization of image, has processor unit transforming pixels of taken up image between intake objective and memory unit on basis of position information of camera in x-y, y-z, and x-z plane |
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