WO2022093057A1 - Бесконтактный переключатель - Google Patents

Бесконтактный переключатель Download PDF

Info

Publication number
WO2022093057A1
WO2022093057A1 PCT/RU2020/000573 RU2020000573W WO2022093057A1 WO 2022093057 A1 WO2022093057 A1 WO 2022093057A1 RU 2020000573 W RU2020000573 W RU 2020000573W WO 2022093057 A1 WO2022093057 A1 WO 2022093057A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
switch
sources
radiation
photocell
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000573
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Шамиль Шимагомедович ХАРХАРОВ
Original Assignee
Шамиль Шимагомедович ХАРХАРОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шамиль Шимагомедович ХАРХАРОВ filed Critical Шамиль Шимагомедович ХАРХАРОВ
Priority to PCT/RU2020/000573 priority Critical patent/WO2022093057A1/ru
Publication of WO2022093057A1 publication Critical patent/WO2022093057A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/04—Systems determining the presence of a target
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches

Definitions

  • Optical radiation in this application refers to electromagnetic radiation in the ultraviolet, visible and infrared ranges.
  • the button contains a recess for placing a finger and is equipped with a sensor.
  • the disadvantage of the known button is the presence of a recess. Dirt accumulates in the recess when the button is used. This recess makes it difficult to clean the button from these contaminants.
  • the user of the button must place his finger in the recess. This in most cases leads to contact of the finger with the walls of the recess. Thus, in most cases, the button is not non-contact in actual use, which is not hygienic.
  • a non-contact selective switch is also known (patent for invention RU2550572, IPC B66V 1/46 (2006.01), H01N 36/00 (2006.01), 2015).
  • the switch contains two sensor blocks located opposite each other with a gap.
  • a plurality of sensors are installed in a line on the surfaces of the sensor blocks. The sensors are configured to read the direction, length and speed of movement of a person's finger across the gap.
  • the disadvantage of the known switch is the presence of a gap. Dirt accumulates in the gap when the switch is used. This gap makes it difficult to clean the switch from these contaminants.
  • the technical problem to be solved by the claimed technical solution is to ensure contactless use of the switch.
  • the technical result provided by the claimed technical solution is to increase the hygiene of the switch.
  • the contactless switch contains directional sources of optical radiation and a photocell. It differs in that the mentioned sources are located along the edges of the converging lens so that their radiation fluxes intersect on the optical axis of the lens on one side of it.
  • the photocell is placed on the optical axis of the lens on the other side of the lens.
  • the above entity is a set of essential features of the claimed technical solution, ensuring the achievement of the claimed technical result.
  • intersection of the radiation streams of the sources preferably lies at a distance greater than or equal to two focal lengths of the lens.
  • the intersection of the radiation fluxes of the sources can lie at a distance of about two focal lengths of the lens.
  • the photocell should be placed from the lens at a distance of about two of its focal lengths.
  • the intersection of the radiation fluxes of sources can lie at a distance of more than two focal lengths of the lens.
  • the photocell is placed from the lens at a distance of about one of its focal lengths.
  • the switch can be provided with a housing that covers the lens and sources of optical radiation.
  • the switch is preferably provided with a control circuit capable of adjusting the switching thresholds of the switch.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section of a proximity switch
  • FIG. 2 is a front view of the switch
  • the contactless switch is equipped with sources of optical radiation (1) located around a converging lens (2), behind which a photocell (3) is placed.
  • the proximity switch can be provided with a transparent housing (4) covering the radiation sources (1) and the lens (2).
  • Each source of optical radiation (1) is made in the form of a directional source, that is, a source having a small angle of radiation divergence.
  • Sources (1) can be made emitting in the ultraviolet, visible or infrared range.
  • Light-emitting diodes with a minimum scattering angle, as well as laser diodes, can be used as radiation sources.
  • Sources (1) are placed so that their radiation fluxes intersect at one point on the optical axis of the lens (2) at a preferred distance greater than or equal to two focal lengths of this lens. This distance determines where a person's finger (generally a screen) must be placed in order for the switch to operate. This distance is preferably 2 to 10 cm.
  • the lens (2) is made in the form of any known converging lens.
  • the photocell (3) is matched with the optical radiation of the sources (1). That is, the photocell (3) has a maximum sensitivity in the range of radiation sources (1).
  • the photocell (3) is placed preferably at a distance of one to two focal lengths from the lens (2) and faces the lens.
  • the switch is also equipped with a control circuit, which sets the switch operation thresholds.
  • the contactless switch works as follows.
  • sources (1) When power is supplied to the switch, sources (1) begin to radiate in the optical range. The radiation of these sources (1) is reflected from the objects surrounding the switch and partially falls on the lens (2) and through it on the photocell (3), causing the conversion of optical radiation into electrical energy. At the same time, the electrical conductivity of the photocell material increases, and its electrical resistance decreases. Depending on the design of the photocell, the control circuit detects a decrease in the electrical resistance of the photocell or the EMF (electromotive force) that occurs in it.
  • EMF electroactive force
  • the photoelectric effect caused by the reflection of radiation from sources (1) from surrounding objects is background and does not lead to the operation of the switch.
  • the point of intersection of the radiation fluxes of the sources (1) and the photocell (3) are located on the optical axis of the converging lens (2), most of the radiation reflected from the finger and hitting the lens falls on the photocell.
  • the point of intersection of the radiation fluxes of the sources (1) lies at a distance of about two focal lengths from the lens (2), then it is advisable to place the photocell at a distance of two focal lengths from the lens.
  • the point of intersection of the radiation fluxes of sources (1) lies at a distance of more than two focal lengths from the lens (2), then it is advisable to place the photocell (3) closer to one focal length from the lens.
  • the photoelectric effect caused by the reflection of radiation sources (1) from the finger leads to a significant change in the electrical properties of the photocell (reduction of resistance, the emergence of EMF).
  • the switch works.
  • control scheme allows you to control the intensity of radiation sources (1), as well as configure the switch for operation in specific environmental conditions, including in the vicinity of other switches.
  • the housing (4) protects the other elements of the switch from damage, as well as allows you to further increase the hygiene of the switch by forming one external smooth surface. Such a surface is easier to clean, less dirt accumulates on it.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)

Abstract

Техническое решение относится к электрическим переключателям, срабатывающим при экранировании оптического излучения. Достигается повышение гигиеничности переключателя. Бесконтактный переключатель содержит направленные источники оптического излучения и фотоэлемент с собирающей линзой. Источники излучения расположены по краям линзы так, потоки излучения источников пересекаются на оптической оси линзы по одну ее сторону. Фотоэлемент размещен на оптической оси линзы по другую сторону линзы.

Description

Название изобретения.
Бесконтактный переключатель
Область техники.
Техническое решение относится к электрическим переключателям, срабатывающим при экранировании оптического излучения. Под оптическим излучением в настоящей заявке понимается электромагнитное излучение в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах.
Предшествующий уровень техники.
Известна бесконтактная кнопка с ультрафиолетовым излучением для лифтов (интернет-ресурс htps://gagadget.com/koncepty/1552-beskontaktnyie-knopki-s- ultrafioletovyim-izlucheniem-dlya-liftov/, 2009). Кнопка содержит углубление для размещения пальца и снабжена датчиком.
Недостатком известной кнопки является наличие углубления. В углублении скапливаются загрязнения при использовании кнопки. Это углубление затрудняет очистку кнопки от указанных загрязнений. Кроме того, пользователь кнопки должен попадать пальцем в углубление. Это в большинстве случаев приводит к контакту пальца со стенками углубления. Таким образом, кнопка в большинстве случаев при фактическом использовании не является бесконтактной, что не отвечает требованиям гигиены.
Известен также бесконтактный избирательный переключатель (патент на изобретение RU2550572, МПК В66В 1/46 (2006.01), Н01Н 36/00 (2006.01), 2015). Переключатель содержит два сенсорных блока, расположенных друг против друга с зазором. Множество сенсоров установлены в линию на поверхностях сенсорных блоков. Сенсоры выполнены с возможностью считывания направления, длины и скорости движения пальца человека по зазору.
Недостатком известного переключателя является наличие зазора. В зазоре скапливаются загрязнения при использовании переключателя. Этот зазор затрудняет очистку переключателя от указанных загрязнений.
Пользователь должен попадать пальцем в зазор при использовании переключателя, и проводить пальцем по этому зазору. В большинстве случаев указанное действие трудно совершить, не касаясь блоков сенсоров пальцем. Таким образом, наличие в переключателе зазора приводит к тому, что фактическое использование переключателя не является бесконтактным и гигиеничным. Раскрытие заявляемого технического решения.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение бесконтактного использования переключателя.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является повышение гигиеничности переключателя.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что бесконтактный переключатель содержит направленные источники оптического излучения и фотоэлемент. Отличается тем, что упомянутые источники расположены по краям собирающей линзы так, что их потоки излучения пересекаются на оптической оси линзы по одну ее сторону. При этом фотоэлемент размещен на оптической оси линзы по другую сторону линзы.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
Выполнение переключателя вышеуказанным способом позволяет фиксировать приближение пальца (или другого экранирующего объекта) к переключателю. При этом, в отличие от аналогов, нет необходимости попадать в углубления или зазоры. Следовательно, значительно снижается вероятность механического контакта пальца с переключателем. Это приводит к повышению гигиеничности переключателя. Отсутствие углублений и зазоров приводит также к упрощению очистки переключателя от загрязнений, что также повышает гигиеничность переключателя.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Пересечение потоков излучения источников предпочтительно лежит на расстоянии больше либо равном двум фокусным расстояниям линзы. При этом фотоэлемент размещен от линзы на расстоянии от одного до двух ее фокусных расстояний.
Пересечение потоков излучения источников может лежать на расстоянии около двух фокусных расстояний линзы. При этом фотоэлемент должен быть размещен от линзы на расстоянии около двух ее фокусных расстояний. Пересечение потоков излучения источников может лежать на расстоянии больше двух фокусных расстояний линзы. При этом фотоэлемент размещен от линзы на расстоянии около одного ее фокусного расстояния.
Переключатель может быть снабжен корпусом, закрывающим линзу и источники оптического излучения.
Переключатель предпочтительно снабжен схемой управления, выполненной с возможностью регулирования порогов срабатывания переключателя.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 схематично показан поперечный разрез бесконтактного переключателя, на фиг. 2 — вид спереди переключателя, на фиг. 3 — схема использования переключателя.
Варианты осуществления технического решения.
Бесконтактный переключатель снабжен источниками оптического излучения (1), расположенными вокруг собирающей линзы (2), за которой размещен фотоэлемент (3). Бесконтактный переключатель может быть снабжен прозрачным корпусом (4), закрывающим источники излучения (1) и линзу (2).
Каждый источник оптического излучения (1) выполнен в виде направленного источника, то есть источника, имеющего небольшой угол расхождения излучения. Источники (1) могут быть выполнены излучающими в ультрафиолетовом, видимом или инфракрасном диапазоне. В качестве источников излучения могут использоваться светодиоды с минимальным углом рассеяния, а также лазерные диоды.
Источники (1) размещены так, что их потоки излучения пересекаются в одной точке на оптической оси линзы (2) на предпочтительном расстоянии, больше либо равном двум фокусным расстояниям этой линзы. Это расстояние определяет место, в котором должен быть размещен палец человека (в общем случае — экран) для срабатывания переключателя. Это расстояние предпочтительно составляет от 2 до 10 см.
Линза (2) выполнена в виде любой известной собирающей линзы.
Фотоэлемент (3) является согласованным с оптическим излучением источников (1). То есть фотоэлемент (3) имеет максимум чувствительности в диапазоне излучения источников (1).
Фотоэлемент (3) размещен предпочтительно на расстоянии от одного до двух фокусных расстояний от линзы (2) и обращен в сторону линзы. Переключатель снабжен также схемой управления, которой задаются пороги срабатывания переключателя.
Бесконтактный переключатель работает следующим образом.
При подаче электропитания на переключатель источники (1) начинают излучать в оптическом диапазоне. Излучение этих источников (1) отражается от окружающих переключатель предметов и частично попадает на линзу (2) и через нее на фотоэлемент (3), вызывая преобразование оптического излучения в электрическую энергию. При этом возрастает электропроводность материала фотоэлемента, уменьшается его электрическое сопротивление. В зависимости от конструкции фотоэлемента схема управления фиксирует уменьшение электрического сопротивления фотоэлемента или возникающую в нем ЭДС (электродвижущую силу).
Фотоэффект, вызванный отражением излучения источников (1) от окружающих предметов, является фоновым и не приводит к срабатыванию переключателя.
При поднесении пальца или другого экранирующего материала к точке пересечения потоков излучения источников (1), это излучение отражается от пальца и попадает через собирающую линзу на фотоэлемент (3).
Ввиду того, что точка пересечения потоков излучения источников (1) и фотоэлемент (3) расположены на оптической оси собирающей линзы (2) большая часть отраженного от пальца и попавшего на линзу излучения попадает на фотоэлемент. При этом если точка пересечения потоков излучения источников (1) лежит на расстоянии около двух фокусных расстояний от линзы (2), то фотоэлемент целесообразно располагать на расстоянии двух фокусных расстояний от линзы. Если точка пересечения потоков излучения источников (1) лежит на расстоянии более двух фокусных расстояний от линзы (2), то фотоэлемент (3) целесообразно располагать ближе к одному фокусному расстоянию от линзы.
Фотоэффект, вызванный отражением излучения источников (1) от пальца, приводит к значительному изменению электрических свойств фотоэлемента (уменьшению сопротивления, возникновению ЭДС). Переключатель срабатывает.
Настойка схемы управления позволяет управлять интенсивностью источников излучения (1), а также настраивать переключатель для работы в конкретных внешних условиях, в том числе в соседстве с другими переключателями.
Корпус (4) защищает другие элементы переключателя от повреждений, а также позволяет дополнительно повысить гигиеничность переключателя за счет формирования одной внешней гладкой поверхности. Такую поверхность проще очищать, на ней меньше скапливается загрязнений.
Промышленная применимость. Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом радиотехническом предприятии и найдет широкое применение.

Claims

6
Формула изобретения Бесконтактный переключатель
Пункт 1. Бесконтактный переключатель, содержащий направленные источники оптического излучения и фотоэлемент, отличающийся тем, что упомянутые источники расположены по краям собирающей линзы так, что их потоки излучения пересекаются на оптической оси линзы по одну ее сторону, при этом фотоэлемент размещен на оптической оси линзы по другую сторону линзы.
Пункт 2. Переключатель по пункту 1, отличающийся тем, что место упомянутого пересечения потоков излучения источников лежит на расстоянии больше либо равном двум фокусным расстояниям линзы, а фотоэлемент размещен от линзы на расстоянии от одного до двух ее фокусных расстояний.
Пункт 3. Переключатель по пункту 2, отличающийся тем, что упомянутое место пересечения потоков излучения источников лежит на расстоянии около двух фокусных расстояний линзы, и фотоэлемент размещен от линзы на расстоянии около двух ее фокусных расстояний.
Пункт 4. Переключатель по пункту 2, отличающийся тем, что упомянутое место пересечения потоков излучения источников лежит на расстоянии больше двух фокусных расстояний линзы, и фотоэлемент размещен от линзы на расстоянии около одного ее фокусного расстояния.
Пункт 5. Переключатель по любому из пунктов 1-4, отличающийся тем, что он снабжен корпусом, закрывающим линзу и источники оптического излучения.
Пункт 6. Переключатель по любому из пунктов 1-5, отличающийся тем, что он снабжен схемой управления, выполненной с возможностью регулирования порогов срабатывания переключателя.
PCT/RU2020/000573 2020-10-27 2020-10-27 Бесконтактный переключатель WO2022093057A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000573 WO2022093057A1 (ru) 2020-10-27 2020-10-27 Бесконтактный переключатель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000573 WO2022093057A1 (ru) 2020-10-27 2020-10-27 Бесконтактный переключатель

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022093057A1 true WO2022093057A1 (ru) 2022-05-05

Family

ID=81383077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000573 WO2022093057A1 (ru) 2020-10-27 2020-10-27 Бесконтактный переключатель

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022093057A1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044264C1 (ru) * 1992-10-06 1995-09-20 Научно-исследовательский институт физических измерений Оптический датчик перемещений
US20060219876A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-05 Baumer Electric Ag Optical sensor and method for suppressing faults by diffused light
US20130026350A1 (en) * 2011-07-26 2013-01-31 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Multi-directional proximity sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044264C1 (ru) * 1992-10-06 1995-09-20 Научно-исследовательский институт физических измерений Оптический датчик перемещений
US20060219876A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-05 Baumer Electric Ag Optical sensor and method for suppressing faults by diffused light
US20130026350A1 (en) * 2011-07-26 2013-01-31 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Multi-directional proximity sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Dissertation", 1 January 2013, ORENBURG STATE UNIVERSITY, Orenburg, Russia, article PERUNOVA M. N.: "Geometricheskaya optika v primerakh i zadachakh [Geometric optics in examples and problems]", pages: 1 - 140, XP055938762 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102436320B1 (ko) 근조도 센서 및 이를 포함하는 휴대용 단말기
JP6753653B2 (ja) 近接センサ及びそれを用いた電子機器
RU2372822C2 (ru) Оптическое устройство удаления волос
TWI459425B (zh) 發光鍵盤
TWI478194B (zh) 發光鍵盤
US8619267B2 (en) Proximity sensor with motion detection
JP2003233805A (ja) 画像入力装置
WO2022093057A1 (ru) Бесконтактный переключатель
EP3736986A1 (en) Illuminated switch
JP4494164B2 (ja) 静電容量式スイッチ装置
US20160239151A1 (en) Touch Panel and Display Device
JP2020067668A (ja) 入力システム
JP2011107019A (ja) 光電センサ
CN112130702A (zh) 薄型接近感测装置
JP2004151927A (ja) マウス入力装置
TWM577170U (zh) 鍵盤按鍵
JP7487431B2 (ja) 押しボタンスイッチおよびエレベータ
KR200276574Y1 (ko) 광차단 센서에 의한 마우스의 클릭스위치
JP2603888B2 (ja) エレベータ用タッチボタン装置
KR102190520B1 (ko) 3차원 카메라 모듈
US20210336619A1 (en) Touchless trigger apparatus
JP2002267497A (ja) エンコーダ装置
RU2724791C2 (ru) Оптический министик с герконами
JP2004014448A (ja) 光検出型多方向スイッチ
JP2022161724A (ja) 押しボタンスイッチ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20960063

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20960063

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1