JP2884793B2 - Light switch - Google Patents

Light switch

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JP2884793B2
JP2884793B2 JP3025677A JP2567791A JP2884793B2 JP 2884793 B2 JP2884793 B2 JP 2884793B2 JP 3025677 A JP3025677 A JP 3025677A JP 2567791 A JP2567791 A JP 2567791A JP 2884793 B2 JP2884793 B2 JP 2884793B2
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light emitting
leaf spring
optical
light
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紀久雄 川崎
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Fuji Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを介して信
号を送出する押しボタンスイッチやリミットスイッチ等
の光スイッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch for transmitting a signal via an optical fiber, such as a push button switch and a limit switch.

【0002】[0002]

【従来の技術】光スイッチは、耐ノイズ性、耐環境性、
耐絶縁性等の点で優れていることから、近年ではいわゆ
るFA分野における信号伝送、センシング、測定等に広
く用いられてきている。従来の光スイッチには、光スイ
ッチ本体に発光機能を有するものとそうでないものとが
ある。このうち発光機能を有さないものは、光信号の送
受用に通常2本の光ファイバを備えており、1本の光フ
ァイバには外部から光が送られ、この光をスイッチ本体
の検知動作に応じて遮光または変調を加えて光信号と
し、他の1本から送り出している。一方、発光機能を有
するものはスイッチに電池を内蔵し、操作入力や検出入
力信号に応じてこの電池により発光素子を発光させ、光
ファイバへ送出する。ここで、電池としては、一般にリ
チウム電池が用いられるが、他に太陽電池とコンデンサ
とを組み合わせて用いることもある。
2. Description of the Related Art An optical switch has noise resistance, environmental resistance,
In recent years, they have been widely used for signal transmission, sensing, measurement, and the like in the so-called FA field because of their excellent insulation resistance and the like. Some conventional optical switches have a light emitting function in the optical switch body and some do not. Of these, those that do not have a light emitting function usually have two optical fibers for transmitting and receiving optical signals, and one optical fiber receives light from the outside, and this light is detected by the switch body. The light signal is light-blocked or modulated according to the above, and is sent out from the other one. On the other hand, a switch having a light emitting function has a built-in battery in the switch, and the light emitting element is caused to emit light by the battery in response to an operation input or a detection input signal, and is transmitted to an optical fiber. Here, a lithium battery is generally used as the battery, but a solar cell and a capacitor may be used in combination.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光スイッチのうちで発光機能を有さないものは、必
ず2本の光ファイバを備えなければならず、そのために
配線が煩わしくなり、コストも高くなる等の問題があ
る。また、発光機能を有するものは、接続される光ファ
イバが1本で済むものの、消耗した電池をそのつど、ま
たは定期的に交換しなければならない煩わしさがある。
同様に、交換の必要のない太陽電池を用いた場合でも、
太陽光の確保や、発電能力の劣化、動作頻度が高い場合
の容量不足等の点で必ずしも充分でないという問題があ
る。本発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、接続する光ファイバを1
本にすると共に、電池の交換を不要にして安価で保守の
容易な光スイッチを提供することにある。
Incidentally, among the above-mentioned conventional optical switches which do not have a light-emitting function, they always have to have two optical fibers, which makes wiring complicated and costly. Also increase. In the case of a device having a light emitting function, only one optical fiber is required to be connected. However, there is a trouble that a spent battery must be replaced each time or periodically.
Similarly, even when using solar cells that do not need to be replaced,
There is a problem that it is not always sufficient in terms of securing sunlight, deteriorating power generation capacity, and lack of capacity when operating frequently. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to reduce the number of optical fibers to be connected to one.
Another object of the present invention is to provide an optical switch that is inexpensive and easy to maintain without requiring replacement of batteries.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、圧電素子と、板バネを介し
て加えられる外圧により作動してコイルバネのバネ力に
抗しながら圧電素子を加圧する加圧子と、圧電素子に接
続され、かつ圧電素子の発生電圧により発光して光信号
を光ファイバに送出する発光素子とを備え、前記板バネ
に加わる外圧の大きさが一定値を超えると板バネのバネ
力の方向が逆転することにより加圧子を作動させて圧電
素子を加圧し、コイルバネにて反発された加圧子を板バ
ネと圧電素子側との間で複数回往復動させて圧電素子を
複数回加圧するものである。請求項2記載の発明は、上
記請求項1記載の発明において、圧電素子及び発光素子
に対してコンデンサを並列に接続したものである。請求
項3記載の発明は、上記上記請求項2記載の発明におい
て、コンデンサの充電電圧が所定値にまで上昇したとき
に閉成するスイッチ回路を、発光素子に直列に接続した
ものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 includes a piezoelectric element and a leaf spring.
A pressurizer that operates by the external pressure applied to press the piezoelectric element while resisting the spring force of the coil spring, and a light emitting element that is connected to the piezoelectric element and emits light by the voltage generated by the piezoelectric element and sends out an optical signal to the optical fiber And a leaf spring.
When the magnitude of the external pressure applied to the plate exceeds a certain value, the leaf spring
When the direction of force is reversed, the pressurizer
The element is pressurized, and the pressurizing element repelled by the coil spring is
And the piezoelectric element is reciprocated a plurality of times between the piezoelectric element side and the piezoelectric element side to press the piezoelectric element a plurality of times. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a capacitor is connected in parallel to the piezoelectric element and the light emitting element. According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, a switch circuit that closes when the charging voltage of the capacitor rises to a predetermined value is connected in series to the light emitting element.

【0005】[0005]

【作用】請求項1記載の発明においては、押しボタンに
より板バネを加圧することにより、板バネを反転させて
加圧子を圧電素子側に駆動(打撃)し、受圧板からの反
力により加圧子を復帰させて板バネを再度反転させる。
以後は、コイルバネの復原力と板バネ、受圧板からの反
力により加圧子を往復動させて圧電素子を複数回、加圧
し、パルス状の電圧を発生させる。この電圧により発光
素子が発光し、光信号を光ファイバに送出する。請求項
2記載の発明においては、圧電素子及び発光素子に対し
て並列接続されたコンデンサに圧電素子からの発生電荷
が充電され、その後、この電荷の放電により発光素子が
発光する。 請求項3記載の発明においては、コンデンサ
の充電電圧が所定値まで上昇したときに、発光素子に直
列に接続されたスイッチ回路が閉成し、発光素子が発光
する。
According to the first aspect of the present invention, the push button
By pressing the leaf spring more, the leaf spring is reversed
The pressurizing element is driven (struck) toward the piezoelectric element, and the pressure from the pressure receiving plate is reduced.
The pressurizing element is returned by the force to invert the leaf spring again.
After that, the restoring force of the coil spring and the reaction from the leaf spring and the pressure receiving plate
Pressing the piezoelectric element multiple times by reciprocating the pressurizer with force
Then, a pulse-like voltage is generated. The light-emitting element emits light by this voltage and sends an optical signal to the optical fiber. Claim
In the invention described in 2 , the piezoelectric element and the light emitting element
Generated from the piezoelectric element to the capacitor connected in parallel
Is charged, and then the light-emitting element is discharged by discharging the electric charge.
Emits light. According to the third aspect of the present invention, a capacitor is provided.
When the charging voltage of the LED rises to a predetermined value,
The switch circuit connected to the row closes, and the light emitting element emits light
I do.

【0006】[0006]

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図1は、請求項1記載の発明を押しボタンスイッチ
に適用した場合の実施例の一部を示す断面図である。図
2は、同じく請求項1記載の発明にかかる実施例の動作
説明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a part of an embodiment in which the invention described in claim 1 is applied to a push button switch. FIG. 2 is an operation explanatory view of the embodiment according to the first aspect of the present invention.

【0007】図1において、ハウジング1の上部の開口
部1aに押しボタン2が挿通される。開口部1aの中間
に形成された大径部にはコイルバネ3が装着され、押し
ボタン2をフランジ部2aを介して上方へ押圧付勢す
る。ハウジング1の内部上方には、上部を凸にして湾曲
成形された板バネ4が固定される。板バネ4の中央部上
面は、押しボタン2の下端面に接するか、または若干の
隙間を介して配置される。板バネ4の下方には加圧子5
が配設され、更にその下方に受圧板6を介して圧電素子
7が配設される。受圧板6の上面と加圧子5のフランジ
部5aとの間には、コイルバネ8が装着されて加圧子5
を上方へ押圧付勢し、加圧子5の上端を板バネ4の下面
に押し当てた状態に保つ。コイルバネ8の弾発力は比較
的弱く設定されており、板バネ4が過度に押圧されるこ
とはない。なお、圧電素子7には、素子を数十層にも積
層した多層構造の圧電素子を利用することができる。
In FIG. 1, a push button 2 is inserted into an opening 1a at the top of a housing 1. A coil spring 3 is mounted on the large diameter portion formed in the middle of the opening 1a, and urges the push button 2 upward through the flange 2a. A leaf spring 4 having a convex upper part and curved and fixed is fixed above the inside of the housing 1. The upper surface of the central part of the leaf spring 4 is arranged in contact with the lower end surface of the push button 2 or with a slight gap therebetween. A pressurizing element 5 is provided below the leaf spring 4.
Is disposed, and a piezoelectric element 7 is disposed below the pressure receiving plate 6 via a pressure receiving plate 6. A coil spring 8 is mounted between the upper surface of the pressure receiving plate 6 and the flange portion 5a of the pressure
Is pressed upward to keep the upper end of the pressure element 5 pressed against the lower surface of the leaf spring 4. The elastic force of the coil spring 8 is set relatively weak, and the leaf spring 4 is not excessively pressed. In addition, as the piezoelectric element 7, a piezoelectric element having a multilayer structure in which several tens of elements are stacked can be used.

【0008】 この状態で上方から外圧として、指等に
より押しボタン2が押下されると、押しボタン2はコイ
ルバネ3を圧縮しながら下方へ移動し、板バネ4を下方
へ押圧する。板バネ4は押圧されるとバネ力により抵抗
しながらも下降し、下方の加圧子5を押下しながら下方
へ湾曲していく。板バネ4が所定量を下降し、反転位置
を通過した時点でバネ力の方向が逆転し、板バネ4自体
に発生するバネ力により急激に加圧子5の押下を始め
る。これにより加圧子5は急速に加圧され、その下端部
が受圧板6の上面を勢いよく打撃する。このときコイル
バネ8も圧縮されるが、バネ圧が弱いため加圧子5が下
降する際の抵抗にはほとんどならない。加圧子5は受圧
板6を打撃した後、反発されて上方に跳ね返るが、ま
た、下方に押し返されて受圧板6を打撃する。以後、何
回か跳ね返されてから勢いがおとろえ、受圧板6の上面
に押圧された状態に落ち着く。これらの動作により、圧
電素子7は受圧板6を介して加圧子5から間欠的に衝撃
を受け、その両端に電圧を発生する。
In this state, when the push button 2 is pressed by a finger or the like with an external pressure from above, the push button 2 moves downward while compressing the coil spring 3 and presses the leaf spring 4 downward. When pressed, the leaf spring 4 descends while resisting the spring force, and curves downward while pressing the lower pressurizer 5. When the leaf spring 4 descends by a predetermined amount and passes through the reversing position, the direction of the spring force is reversed, and the pressing force of the pressurizer 5 is suddenly started by the spring force generated in the leaf spring 4 itself. As a result, the pressurizing element 5 is rapidly pressurized, and the lower end portion of the pressurizing element 5 strikes the upper surface of the pressure receiving plate 6 vigorously. At this time, the coil spring 8 is also compressed. However, since the spring pressure is weak, the resistance when the pressurizer 5 descends hardly occurs. After hitting the pressure receiving plate 6, the pressurizing element 5 is repelled and rebounds upward.
Further, the pressure receiving plate 6 is pushed downward and hits the pressure receiving plate 6. Since what
After being bounced once, the momentum stops and the upper surface of the pressure receiving plate 6
Settles in a state pressed by. With these operations, the pressure
The electric element 7 is intermittently impacted from the pressurizer 5 via the pressure receiving plate 6.
And a voltage is generated at both ends .

【0009】圧電素子7の両端に発生した電圧は、図2
に示すように発光素子である発光ダイオード9へ印加さ
れる。これにより発光ダイオード9が発光すると、その
光は光ファイバ11に入射され、光信号として遠方のホ
トダイオード等の受光素子12に送られる。受光素子1
2により検出された信号は、アンプ13により増幅され
ていわゆるトランシーバのごとき動作検出回路14へ送
られる。動作検出回路14は検出信号が入力されると、
その信号状態を次の復帰信号が入力されるまで保持し
て、適宜増幅等を行って端子15へ出力する。つまり、
圧電素子7は押しボタン2が押圧操作されたときのみ光
信号を出力し、以後、押しボタン2が押圧された状態を
保持している間は光信号が出力されない。そのために動
作検出回路14が、検出した信号の状態を保持して出力
を継続する。なお、端子15には光スイッチにより作動
する負荷等が接続されるが、端子15を介して光スイッ
チの状態を更に上位のシステムに伝送してもよい。ま
た、動作検出回路14には、必要に応じて光スイッチの
状態を示すパイロットランプを付加してもよい。このよ
うなタイプの押しボタンスイッチは、検出値を保持する
ことが必要な非常停止ボタン等に用いられる。また、リ
ミットスイッチにおいても、同様に検出値を保持する用
途があり、この種のスイッチはそれらにも用いることが
できる。
The voltage generated across the piezoelectric element 7 is shown in FIG.
Is applied to the light emitting diode 9 which is a light emitting element as shown in FIG. When the light emitting diode 9 emits light, the light enters the optical fiber 11 and is sent as an optical signal to a light receiving element 12 such as a distant photodiode. Light receiving element 1
2 is amplified by an amplifier 13 and sent to an operation detection circuit 14 such as a so-called transceiver. When the operation detection circuit 14 receives the detection signal,
The signal state is held until the next return signal is input, and the signal is appropriately amplified and output to the terminal 15. That is,
The piezoelectric element 7 outputs an optical signal only when the push button 2 is pressed, and thereafter, no optical signal is output while the push button 2 is kept pressed. Therefore, the operation detection circuit 14 keeps the state of the detected signal and continues the output. Although a load or the like operated by an optical switch is connected to the terminal 15, the state of the optical switch may be transmitted to a higher-order system via the terminal 15. Further, a pilot lamp indicating the state of the optical switch may be added to the operation detection circuit 14 as needed. This type of push button switch is used for an emergency stop button or the like that needs to hold a detected value. Similarly, limit switches have a purpose of holding a detection value, and this type of switch can be used for them.

【0010】なお、図1において、板バネ4は押しボタ
ン2が押下されたことにより下側に湾曲して反転する
が、押しボタン2が上昇・復帰した後も引き続き反転状
態を保持する。そのため、図示しないが、押しボタン2
が再押下されたときに板バネ4の湾曲を強制的に復帰さ
せる機構が設けられている。また、他の機構として、押
しボタン2を再押下する操作以外の別の復帰操作により
板バネ4を復帰させる機構にすることも可能である。ま
た、図2に示した発光ダイオード9は、図1のハウジン
グ1に取付けることも、あるいはハウジング1とは別置
きにすることも任意である。
In FIG. 1, the leaf spring 4 is bent downward and inverted when the push button 2 is pressed, but keeps the inverted state even after the push button 2 is raised and returned. Therefore, although not shown, the push button 2
A mechanism is provided for forcibly restoring the curvature of the leaf spring 4 when is pressed again. Further, as another mechanism, a mechanism that returns the leaf spring 4 by another return operation other than the operation of pressing the push button 2 again may be used. Further, the light emitting diode 9 shown in FIG. 2 may be attached to the housing 1 of FIG. 1 or may be provided separately from the housing 1.

【0011】図3は、図1において押しボタン2が押下
されたときの押しボタン2の移動量に対して、加圧子5
のストロークと圧電素子7に加えられる応力の変化とを
示すグラフである。図に示されるように、押しボタン2
が押下されると、加圧子5も移動を開始するが、押しボ
タン2が最終位置に到達する以前に、加圧子5は加速さ
れて最終位置に到達する。その後、加圧子5はバウンド
を繰り返して、最終的にはストロークの下端位置に落ち
着く。また、加圧子5がストロークの下端に位置したと
きのみ応力が発生し、加圧子5がバウンドを繰り返して
いる間は、発生応力も断続的なものとなり、結果として
パルス状の応力a〜dが発生する。発生応力の大きさ
は、最初が最大で以後、徐々に減少していき、加圧子5
の静止以後は一定の値となる。このように、押しボタン
2が押下されたとき、押しボタン2に加えられた外力が
圧電素子7に直接加えられるのでなく、板バネ4のスナ
ップアクションの後に、圧電素子7に対し衝撃を繰り返
し加えるようにしたので、押しボタン2の押下速度や押
圧力に余り影響されず、いつもほぼ一定パターンのパル
ス状の応力が加圧子5から圧電素子7へ与えられる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of movement of the push button 2 when the push button 2 is depressed in FIG.
7 is a graph showing a stroke of the piezoelectric element 7 and a change in stress applied to the piezoelectric element 7. Push button 2 as shown
Is pressed, the pressure element 5 also starts to move, but before the push button 2 reaches the final position, the pressure element 5 is accelerated and reaches the final position. Thereafter, the pressurizing element 5 repeats bouncing, and finally settles at the lower end position of the stroke. Further, stress is generated only when the pressurizer 5 is located at the lower end of the stroke, and while the presser 5 repeats bouncing, the generated stress is intermittent, and as a result, pulse-like stresses a to d are generated. Occur. The magnitude of the generated stress is maximum at the beginning and then gradually decreases thereafter.
Becomes constant after the stop of. As described above, when the push button 2 is pressed, the external force applied to the push button 2 is not directly applied to the piezoelectric element 7, but the shock is repeatedly applied to the piezoelectric element 7 after the snap action of the leaf spring 4. With this configuration, a substantially constant pattern of pulse-like stress is always applied to the piezoelectric element 7 from the pressurizer 5 without being significantly affected by the pressing speed or pressing force of the push button 2.

【0012】更に、加圧子5から圧電素子7へ断続的に
衝撃が与えられるので、同じ力で徐々に加圧子5から圧
電素子7へ荷重を加える場合に比べて、圧電素子7での
圧力から電圧への変換が効率良く行われる。また、発光
信号が間欠パルス状の断続したパターンとして送られる
ため、動作検出回路14における信号の検出も一層確実
になる。
Further, since an impact is intermittently applied to the piezoelectric element 7 from the pressurizing element 5, the pressure from the piezoelectric element 7 is reduced compared with the case where a load is gradually applied from the pressing element 5 to the piezoelectric element 7 with the same force. Conversion to voltage is performed efficiently. Further, since the light emission signal is sent as an intermittent pulse-like intermittent pattern, the signal detection in the operation detection circuit 14 is further ensured.

【0013】 図4は、請求項2及び3に記載した
明の実施例を示す回路図である。図5は同じく請求項2
及び3に記載した発明の実施例の動作を説明するグラフ
である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment according to the second and third aspects of the present invention. Figure 5 is likewise claim 2
4 is a graph illustrating the operation of the embodiment of the invention described in FIGS.

【0014】図4において、圧電素子7にはコンデンサ
16が並列に接続され、圧電素子7から発生した電荷は
ダイオード17を経てコンデンサ16に充電される。こ
こで、ダイオード17は省略してもよい。更に、コンデ
ンサ16には、発光ダイオード9及びバリスタ等のスイ
ッチ回路18からなる直列回路が並列に接続され、コン
デンサ16に電荷が蓄積されてその端子電圧が所定のレ
ベルまで上昇すると、スイッチ回路18が閉成してコン
デンサ16に蓄えられた電荷が発光ダイオード9に供給
される。通電された発光ダイオード9が発光すると、そ
の発光は光ファイバ11に入射されて、光信号として送
り出される。なお、コンデンサ16に蓄えられる電荷Q
とコンデンサ16の静電容量C及び電圧Vとの関係は、
周知のようにQ=C×Vとして表される。なお、この静
電容量Cには圧電素子7自体が有する内部容量も含むも
のとする。
In FIG. 4, a capacitor 16 is connected in parallel to the piezoelectric element 7, and the charge generated from the piezoelectric element 7 is charged into the capacitor 16 via the diode 17. Here, the diode 17 may be omitted. Further, a series circuit including a light emitting diode 9 and a switch circuit 18 such as a varistor is connected in parallel to the capacitor 16, and when a charge is accumulated in the capacitor 16 and its terminal voltage rises to a predetermined level, the switch circuit 18 is turned on. The electric charge which is closed and stored in the capacitor 16 is supplied to the light emitting diode 9. When the energized light emitting diode 9 emits light, the emitted light enters the optical fiber 11 and is sent out as an optical signal. The charge Q stored in the capacitor 16
And the capacitance C and the voltage V of the capacitor 16 are:
As is well known, it is expressed as Q = C × V. The capacitance C includes the internal capacitance of the piezoelectric element 7 itself.

【0015】この実施例の具体的な動作は、図5に示す
ようになる。図5のコンデンサ電圧Vの変動は、図3に
示すパルス状の応力a〜dが圧電素子7に加えられた場
合に対応する。パルス状の応力a,bの発生により段階
的に電圧Vが上昇し、電圧Vaに達したときにスイッチ
回路18が閉じられ、コンデンサ16に蓄積された電荷
が放電される。これにより発光ダイオード9に供給され
るのが電流Iである。放電の結果、コンデンサ16の電
圧がVbまで下降すると、スイッチ回路18が復帰開放
して放電を停止し、再度充電の待機状態となる。次いで
パルス状の応力c,dの発生により再び電圧Vが上昇
し、電圧Vaに達したところで再度放電が開始される。
実施例では、押しボタン2を1回押下する操作で、2回
の放電が行われる。このように圧電素子7からの発生電
荷が順次蓄積されてから放電すなわち発光が行われるの
で、一個のパルス状の応力から発生する電荷が少量であ
っても、スイッチ回路18の動作電圧に達するまで電荷
が蓄積されることにより、発光ダイオード9に供給され
るピーク電流Icを大きくすることが可能になる。ま
た、スイッチ回路18の動作電圧Vaの設定を変えるこ
とで、上記ピーク電流Icを変更して所望の大きさにす
ることができる。
The specific operation of this embodiment is as shown in FIG. The fluctuation of the capacitor voltage V in FIG. 5 corresponds to the case where the pulsed stresses a to d shown in FIG. The voltage V gradually increases due to the generation of the pulse-like stresses a and b. When the voltage V reaches the voltage Va, the switch circuit 18 is closed, and the electric charge stored in the capacitor 16 is discharged. Thus, the current I is supplied to the light emitting diode 9. As a result of the discharge, when the voltage of the capacitor 16 falls to Vb, the switch circuit 18 recovers and opens, stops discharging, and returns to a standby state for charging. Next, the voltage V rises again due to the generation of the pulse-like stresses c and d, and the discharge is started again when the voltage V reaches the voltage Va.
In the embodiment, the discharge is performed twice by the operation of pressing the push button 2 once. As described above, since the generated charge from the piezoelectric element 7 is sequentially accumulated and then the discharge, that is, light emission is performed, even if the amount of charge generated from one pulse-like stress is small, the charge reaches the operating voltage of the switch circuit 18. By accumulating the electric charge, the peak current Ic supplied to the light emitting diode 9 can be increased. By changing the setting of the operating voltage Va of the switch circuit 18, the peak current Ic can be changed to a desired value.

【0016】なお、光スイッチが光ファイバ11に光パ
ルスを送出する場合は、光パルスの長さ、すなわち発光
時間よりも、光パルスの強度、この場合は発光ダイオー
ド9の発光輝度の大小が重要である。そのため、実施例
に示すように、発生電荷をコンデンサ16に蓄積して高
電圧にしてから瞬時に放電することにより、ピーク電流
Icを大きくして発光ダイオード9の発光量を増し、良
質の光パルスを生成して送出することができる。また、
圧電素子7の発生電荷が小さい場合は、前述したように
コンデンサ16における電圧Vと静電容量Cとが反比例
する関係であることから、電荷Qが少ない分、静電容量
Cを小さくして電圧Vを高くし、スイッチ回路18がオ
ンする所定電圧に達するまでの時間が長くならないよう
に配慮することができる。
When the optical switch sends an optical pulse to the optical fiber 11, the intensity of the optical pulse is more important than the length of the optical pulse, that is, the light emission time. It is. Therefore, as shown in the embodiment, by accumulating the generated charges in the capacitor 16 and increasing the voltage to discharge instantaneously, the peak current Ic is increased to increase the light emission amount of the light emitting diode 9, and the high quality light pulse Can be generated and sent. Also,
When the generated charge of the piezoelectric element 7 is small, the voltage V and the capacitance C of the capacitor 16 are inversely proportional to each other, as described above. It is possible to increase V so that the time required for the switch circuit 18 to reach a predetermined voltage for turning on does not become long.

【0017】このように本実施例によれば、圧電素子7
を用いて光スイッチを構成し、外力を断続的な衝撃荷重
として圧電素子7に与え、更に発生した電荷をコンデン
サ16に蓄積してからまとめて放電させることにより、
発光ダイオード9を発光させて光パルスを発生するよう
にしたので、小型ながらも確実に検出信号を光パルスに
変換して、光ファイバ11へ送出することができる。
As described above, according to this embodiment, the piezoelectric element 7
, An external switch is applied to the piezoelectric element 7 as an intermittent impact load, and the generated charges are accumulated in the capacitor 16 and then discharged collectively.
Since the light pulse is generated by causing the light emitting diode 9 to emit light, it is possible to reliably convert the detection signal into an optical pulse and send it to the optical fiber 11 even though it is small.

【0018】なお、上述した各実施例は押しボタンスイ
ッチについての実施例であるが、同様な構成にしてリミ
ットスイッチにも本発明を適用することができる。
Although each of the above-described embodiments is an example of a push button switch, the present invention can be applied to a limit switch with a similar configuration.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のように請求項1記載の発明によれ
ば、使用する光ファイバが1本で足り、配線の煩わしさ
やコスト上昇当の問題を解消することができる。また、
電池等の電源が不要になり、保守、取り扱いが容易かつ
安全であって小形で安価な光スイッチを得ることができ
る。 更に、外圧が加えられるごとに加圧子が複数回往復
動して圧電素子を加圧することにより、与えられた外力
が効率よく電力に変換される光スイッチが選られ、断続
的なパルス状の光信号によってその検出も容易になる。
また、請求項2記載の発明によれば、圧電素子及び発光
素子に並列接続されたコンデンサに、圧電素子からの発
生電荷を逐次充電することにより、発生電荷を有効かつ
多量に蓄えておくことができ、その後の放電によって十
分な発光輝度を得ることができる。 そして、請求項3記
載の発明では、コンデンサの電圧が所定値にまで達した
ときにスイッチ回路を閉成して発光素子を発光させるこ
とにより、発光素子は強度の大きい光信号を間欠的に光
ファイバへ送出し、確実で効率の良い信号伝送が可能に
なる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
If only one optical fiber is used, wiring is cumbersome.
And the problem of cost increase can be solved. Also,
Eliminates the need for power sources such as batteries, making maintenance and handling easy and
A safe, small and inexpensive optical switch can be obtained
You. Furthermore, the pressurizer reciprocates multiple times each time external pressure is applied.
External force given by moving the piezoelectric element
Switch that efficiently converts power into power is selected and intermittent
Such a pulsed light signal also facilitates its detection.
According to the second aspect of the present invention, the piezoelectric element and the light emitting device
The output from the piezoelectric element is connected to the capacitor connected in parallel with the element.
By sequentially charging the raw charge, the generated charge is effective and
A large amount can be stored and sufficient after discharge.
It is possible to obtain sufficient light emission luminance. And claim 3
In the described invention, the voltage of the capacitor has reached a predetermined value
Sometimes the switch circuit is closed to make the light emitting element emit light.
With this, the light emitting element intermittently emits a high-intensity optical signal.
Send to fiber for reliable and efficient signal transmission
Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 請求項1に記載した発明の実施例の一部を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a part of an embodiment of the invention described in claim 1 ;

【図2】 請求項1に記載した発明の実施例の動作を説
明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the invention described in claim 1 ;

【図3】 請求項1に記載した発明の実施例の動作を説
明するグラフである。
FIG. 3 is a graph for explaining the operation of the embodiment of the invention described in claim 1 ;

【図4】 請求項2及び3に記載した発明の実施例の回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of the invention described in claims 2 and 3 ;

【図5】 請求項2及び3に記載した発明の実施例の動
作を説明するグラフである。
FIG. 5 is a graph for explaining the operation of the embodiment of the invention described in claims 2 and 3 ;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 押しボタン 4 板バネ 5 加圧子 6 受圧板 7 圧電素子 8 コイルバネ 2 push button 4 leaf spring 5 pressurizer 6 pressure receiving plate 7 piezoelectric element 8 coil spring

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電素子と、板バネを介して加えられる
外圧により作動してコイルバネのバネ力に抗しながら圧
電素子を加圧する加圧子と、圧電素子に接続され、かつ
圧電素子の発生電圧により発光して光信号を光ファイバ
に送出する発光素子とを備え、 前記板バネに加わる外圧の大きさが一定値を超えると板
バネのバネ力の方向が逆転することにより加圧子を作動
させて圧電素子を加圧し、コイルバネにて反発された加
圧子を板バネと圧電素子側との間で複数回往復動させ
圧電素子を複数回加圧することを特徴とする光スイッ
チ。
1. Applied through a piezoelectric element and a leaf spring
A pressurizer that operates by external pressure and presses the piezoelectric element against the spring force of the coil spring, and a light emitting element that is connected to the piezoelectric element and emits an optical signal to the optical fiber by emitting light by the voltage generated by the piezoelectric element. When the magnitude of the external pressure applied to the leaf spring exceeds a certain value,
Activates the pressurizer by reversing the direction of the spring force of the spring
And pressurize the piezoelectric element.
An optical switch characterized in that an indenter is reciprocated a plurality of times between a leaf spring and a piezoelectric element side to press the piezoelectric element a plurality of times.
【請求項2】 請求項1記載の光スイッチにおいて、圧
電素子及び発光素子に対してコンデンサを並列に接続し
たことを特徴とする光スイッチ。
2. The optical switch according to claim 1, wherein a capacitor is connected in parallel to the piezoelectric element and the light emitting element.
【請求項3】 請求項2記載の光スイッチにおいて、コ
ンデンサの充電電圧が所定値にまで上昇したときに閉成
するスイッチ回路を、発光素子に直列に接続したことを
特徴とする光スイッチ。
3. The optical switch according to claim 2, wherein a switch circuit that closes when the charging voltage of the capacitor rises to a predetermined value is connected in series to the light emitting element.
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