DE19851505C2 - Schaltelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltelement mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger.

In der Industrieelektronik werden immer platzsparendere Schalter und Anzeigeelemente, die bestimmten Forderungen genügen müssen, benötigt. Letztere umfassen eine kleine Bauweise, ESD-Festigkeit, komfortable und sichere Bedienung sowie gegebenenfalls eine sichere Anzeigefunktion. Dies gilt insbesondere auch für Frontplatteneinbauelemente, die eine platzsparende Bauweise erfordern, so daß Schaltern und Anzeigeelementen der Platinenplatz unmittelbar hinter der Frontplatte vorbehalten ist, diese sich jedoch gewöhnlich in einer sehr gedrängten Anordnung befinden. Weitere Elektronik befindet sich gewöhnlich im - bezogen auf die Frontplatte - hinteren Bereich der Platine.

Aus DE 31 46 152 A1 ist ein optoelektronisches Tastenfeld bekannt, bei dem eine transparente Platte vorgesehen ist, wobei auf der transparenten Platte eine Abdeckung mit Vertiefungen angeordnet ist. Unterhalb der Vertiefungen sind unmittelbar unter der transparenten Platte Reflexkoppelelemente angeordnet, die aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger bestehen. Die Betätigung zum Schalten erfolgt durch Einlegen eines Fingers in eine der Vertiefungen. Außerdem kann hierbei allgemein das optische Signal vom Lichtsender bzw. zum Lichtempfänger über einen gemeinsamen Lichtleiter übertragen werden, jedoch ist dies nur allgemein erwähnt.

Aus FR 2 693 859 A1 ist ein Schaltelement mit einem Lichtsender, einem Lichtempfänger und einer Lichtleiteranordnung aus einer optischen Faser zum Senden und Empfangen bekannt, die mit einem Ende eine Betätigungsfläche bildet, die in einer Öffnung einer einen Schaltbereich bildenden Platte aufgenommen ist. Die optische Faser führt zu einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, die übereinander auf einem Steuerkreis unter Zwischenschaltung einer Optik angeordnet sind. Dies führt zu einem relativ komplizierten und aufwendig zu montierenden Aufbau.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltelement zu schaffen, das einen einfachen Aufbau aufweist, problemlos montierbar ist und den Schaltzustand anzeigt.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch ist es möglich, die eigentliche Schaltelektronik im Abstand zur Betätigungsfläche anzuordnen, so daß die Elektronik in hinteren Bereichen einer Platine und die Betätigungsfläche etwa in einer Frontplatte angeordnet werden können, wobei mittels eines Lichtleiters ein einen Schaltvorgang auslösendes Lichtsignal übertragen wird. Dies bietet nicht nur zusätzlichen Platz für weitere Bedien- und Anzeigeelemente benachbart zur Frontplatte, sondern führt auch zur gewünschten ESD-Festigkeit. Abgesehen davon ist das Schaltelement sowohl manuell als auch durch Fernbedienung sicher bedienbar sowie von kleiner, das Vorsehen anderer Bauteile wenig oder gar nicht behindernder Bauweise. Eine sichere Anzeigefunktion ist vorteilhaft vorgesehen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Ausführungsform eines Schaltelements.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Schaltelements von Fig. 1.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform eines Schaltelements weist eine Sende- und Empfangseinheit 1 auf, die einen Lichtsender 2 (LED) und einen Lichtempfänger 3 (Phototransistor) für infrarotes Licht umfaßt, die benachbart zueinander angeordnet sind. Außerdem umfaßt die Empfangseinheit 1 benachbart zu dem Lichtsender 2 und dem Lichtempfänger 3 einen Sender 4 (LED) für sichtbares Anzeigelicht, das zwischen zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, beispielsweise zwischen rot und grün umschaltbar ist. Die Empfangseinheit 1 ist zusammen mit einer Auswerteelektronik 5 auf einer Platine 6 angeordnet. Die genannten elektronischen Bauteile 2 bis 5 können auf der Platine 6 mittels Durchsteck-, SMD-Technik, "fliegende Verdrahtung" od. dgl. angeordnet und verschaltet sein.

Die optoelektronischen Bauteile 2, 3 und 4 befinden sich benachbart zu einer Ein- und Auskoppelstelle 7 einer Lichtleiteranordnung 8, die beispielsweise über geschlitzte Füße 9, die in Aufnahmeöffnungen 10 der Platine 6 eingesteckt sind, mit der Platine 6 in fester Zuordnung der Ein- und Auskoppelstelle 7 zu den Bauteilen 2, 3 und 4 verbunden ist. Jedoch kann die Lichtleiteranordnung 8 auch in irgendeiner anderen Weise wie durch Schrauben oder Kleben mit der Platine 6 verbunden sein.

Die Lichtleiteranordnung 8 erstreckt sich bis zu einer beispielsweise eine Frontplatte bzw. ein Bedien- und Anzeigefeld bildende Platte 11, wobei die Lichtleiteranordnung 8 endseitig durch eine Öffnung 12 in der Platte 11 geführt sein kann, so daß die Lichtleiteranordnung 8 mit ihrer endseitigen Betätigungsfläche 13 zugänglich ist. Die Betätigungsfläche 13 verläuft im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung des vom Lichtsender 2 stammenden, in der Lichtleiteranordnung 8 geführten Lichts, so daß letzteres an der Betätigungsfläche 13 im wesentlichen austritt.

Außerdem erscheint die Betätigungsfläche 13 zudem entsprechend dem vom Sender 4 angezeigten Schaltzustand in einer bestimmten sichtbaren Farbe.

Wird die Betätigungsfläche 13 beispielsweise mit einem Finger berührt, wird hierdurch Licht des Lichtsenders 2 zurück in die Lichtleiteranordnung 8 reflektiert, der Lichtempfänger 3 empfängt eine vergrößerte Lichtmenge und erzeugt dementsprechend ein Ausgangssignal, das der Auswerteelektronik 5 zugeführt wird. Überschreitet das Ausgangssignal einen vorbestimmten Signalpegel, wird hierdurch ein Schaltvorgang des Schaltelements bewirkt. Dementsprechend wird auch der Sender 4 umgeschaltet, so daß in einer anderen Farbe von sichtbarem Licht an der Betätigungsfläche 13 der nunmehrige Schaltzustand angezeigt wird.

Der vorbestimmte Signalpegel kann beispielsweise durch ein Potentiometer eingestellt werden. Je nach Einstellung genügt eine Annäherung des Fingers an die Betätigungsfläche 13 oder aber eine Berührung hiervon ist notwendig, um den Schaltvorgang auszulösen.

Abgesehen davon läßt sich das Schaltelement auch mittels einer entsprechenden Fernbedienung betätigen, da in die Lichtleiteranordnung 8 über eine Fernbedienung eingestrahltes Licht bezüglich des Lichtempfängers 3 dieselbe Wirkung wie die Annäherung bzw. Berührung mit dem Finger hat.

Zweckmäßigerweise wird das Ausgangssignal dem Lichtempfängers 3 hinsichtlich seiner Identität in bezug auf das vom Lichtsender 2 ausgestrahlte Signal in der Auswerteelektronik 5 überprüft, d. h. der Lichtsender 2 wird entsprechend moduliert. Bei Betätigung mittels einer Fernbedienung ist das hiervon ausgesandte Licht dann entsprechend zu kodieren.

Die Lichtleiteranordnung 8 kann irgendeine Form besitzen und aus einem Material bestehen, die geeignet sind, Licht der entsprechenden Wellenlängen zwischen der Ein- und Auskoppelstelle 7 und der Betätigungsfläche 13 zu leiten. Die Lichtleiteranordnung 8 kann starr oder flexibel sein bzw. gegebenenfalls auch aus einem starren und einem flexiblen Teil bestehen. Sie überbrückt den Abstand zwischen den elektronischen Bauteilen 2 bis 5 und der Platte 11, wobei dieser relativ groß gewählt werden kann, so daß sich vorteilhafterweise eine hohe ESD- Festigkeit (Durchschlagsfestigkeit) aufgrund der räumlichen Trennung zwischen dem Bereich der Platte 11 und der Elektronik ergibt. Abgesehen davon gewinnt man hierdurch zusätzlichen Platz im Bereich hinter der Platte 11.

Zwar sind Lichtsender 2 und Lichtempfänger 3 zweckmäßigerweise zum Senden bzw. Empfangen von gegebenenfalls moduliertem Infrarotlicht ausgelegt, jedoch können Lichtsender 2 und Lichtempfänger 3 auch zum Senden bzw. Empfangen von moduliertem sichtbaren Licht ausgelegt sein.

Eine optische Schaltzustandsanzeige in Form des entsprechend angesteuerten Senders 4 ist ebenso zweckmäßig wie dessen Anordnung benachbart zu einer Einkoppelstelle 7 der Lichtleiteranordnung 8.

Der Lichtsender 2 kann als Sender für entsprechend moduliertes sichtbares Licht zugleich auch als Sender 4 für Anzeigelicht ausgebildet sein, so daß in diesem Fall nur ein Sender für beide Funktionen benötigt wird.

Die Auswerteelektronik 5 ist, wie bereits erläutert, auf ein in vorbestimmter Weise kodiertes, vom Lichtempfänger 3 erzeugtes Signal ansprechend ausgebildet. Das Schaltelement kann außerdem zur Schalt-, Tast- und/oder Proportionalsteuerung ausgelegt sein, wobei der Betrieb zur Schalt-, Tast- bzw. Proportionalsteuerung über zum Lichtempfänger 3 eingestrahltes, mit einem Zusatzcode moduliertes Licht etwa einer Fernbedienung umstellbar ist. Auch kann die entsprechende Funktion durch die Länge der Betätigung gewählt werden, so z. B. könnte eine kurze Betätigung zu einem Schalten, eine längere Betätigung zu einem Tasten oder zu einer Proportionalsteuerung führen.

Claims (14)

1. Schaltelement mit einem Lichtsender (2), der benachbart zu einer Einkoppelstelle (7) einer einstückigen Lichtleiteranordnung (8) angeordnet ist, und einem Lichtempfänger (3), der benachbart zu einer Auskoppelstelle (7) der einstückigen Lichtleiteranordnung (8) angeordnet ist, wobei

• - Lichtsender (2) und Lichtempfänger (3) zueinander benachbart sind, die einstückige Lichtleiteranordnung (8) eine von dem vom Lichtsender (2) aus­ gehenden Licht durchstrahlte Betätigungsfläche (13) zur Schaltzustandsänderung besitzt und der auf Licht aus dem Bereich der Betätigungsfläche (13) an­ sprechende Lichtempfänger (3) mit einer Auswerteelektronik (5) verbunden ist, die bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwertes durch den Signalpegel des vom Lichtempfänger (3) erzeugten Ausgangssignals eine Schaltzustands­ änderung bewirkt,
• - die einstückige Lichtleiteranordnung (8) eine gemeinsame Ein- und Auskoppelstelle (7) für den Lichtsender (2), den Lichtempfänger (3) und einen entsprechend dem Schaltzustand des Schaltelements sichtbares Anzeigelicht abgebenden Sender (4) besitzt,
• - das die Betätigungsfläche (13) der einstückigen Lichtleiteranordnung (8) bildende Ende in einer Öffnung einer einen Anzeige- und Schaltbereich bildenden Platte (11) aufgenommen ist, die eine die Auswerteelektronik (5) sowie Licht­ sender (2), Lichtempfänger (3) und Sender (4) tragende Platine (6) schützt, und
• - die einstückige Lichtleiteranordnung (8) an dem der Betätigungsfläche (13) abgewandten Ende über Füße (9) mit der Platine (6) verbunden ist.

2. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße (9) in Aufnahmeöffnungen (10) der Platine (6) eingesteckt sind.

3. Schaltelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße (9) geschlitzt sind.

4. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einstückige Lichtleiteranordnung (8) starr ist.

5. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einstückige Lichtleiteranordnung (8) flexibel ist.

6. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Lichtsender (2) und Lichtempfänger (3) zum Senden bzw. Empfangen von moduliertem Infrarotlicht ausgelegt sind.

7. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Lichtsender (2) und Lichtempfänger (3) zum Senden bzw. Empfangen von moduliertem sichtbaren Licht ausgelegt sind.

8. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwellenwert der Auswerteelektronik (5) einstellbar ist.

9. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sender (4) für sichtbares Anzeigelicht der Schaltzustands­ anzeige zwischen zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen umschaltbar ist.

10. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sender (4) für sichtbares Anzeigelicht zugleich der Lichtsender (2) ist.

11. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteelektronik (5) sowie Lichtsender (2), Lichtempfänger (3) und Sender (4) von der Platte (11) beabstandet auf der Platine (6) angeordnet sind, wobei die einstückige Lichtleiteranordnung (8) den Abstand von diesen zur Platte (11) überbrückt.

12. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteelektronik (5) auf ein in vorbestimmter Weise kodiertes, vom Lichtempfänger (3) erzeugtes Signal ansprechend ausgebildet ist.

13. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es zur Schalt-, Tast-, und/oder Proportionalsteuerung ausgelegt ist.

14. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Betrieb zur Schalt-, Tast- und/oder Proportionalsteuerung über zum Lichtempfänger (3) eingestrahltes, mit einem Zusatzcode moduliertes Licht umstellbar ist.