DE19700836C1 - Optischer Sensorschalter - Google Patents
Optischer SensorschalterInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensorschalter nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige optische Sensorschalter sind z. B. aus
der GB 2 133 137 A sowie der DE 295 12 298 U1 bekannt, in denen optische
Sensorschalter gezeigt sind, in denen Lichtwellenleiter zur Führung des von
einer Strahlungsquelle ausgesandten und von einem reflektierenden Körper zu
einem Sensor zurückreflektierten Lichts verwendet werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sollen zunächst die
grundlegenden strahlungsphysikalischen Gegebenheiten an Sensorschaltern,
in denen keine Lichtwellenleiter verwendet werden, anhand der Fig. 1a, 1b
und 2 erläutert werden.
Diese ebenfalls bekannten Sensorschalter umfassen eine Sensoreinheit, die ein
Ausgabesignal abgibt, das von der Höhe der an einem zu detektierenden
Körper reflektierten Strahlungsleistung abhängt. Wie in Fig. 1a und 1b zu
sehen ist, besteht ein optischer Sensorschalter im allgemeinen aus einer Strah
lungsquelle Q, aus einem strahlungsempfindlichen Sensor S und einer (optio
nalen) für Strahlung zumindest teildurchlässigen transparenten Abdeckung A,
in deren Nähe ein zu detektierender Körper zu bringen ist, der die die transpa
rente Abdeckung durchdringende Strahlung zurückreflektiert.
Die Funktionsweise eines solchen optischen Sensorschalters beruht darauf,
daß die Strahlungsquelle Q (Licht-)Strahlung der Leistung PQ aussendet. Die
ausgesendete Lichtleistung PQ tritt durch die (optionale) transparente
Abdeckung A hindurch und kann dann an einem zu detektierenden Körper
reflektiert werden. Die reflektierte Strahlung PS wird von einem strahlungs
empfindlichen Sensor S in ein von der empfangenen Strahlungsleistung PS
abhängiges elektrisches Signal umgewandelt. Mit einer an den Sensor ange
schlossenen Auswerteeinheit (vgl. Fig. 2) wird das elektrische Signal in ein
Schaltsignal zur Schaltung weiterer Bauteile (nicht gezeigt) umgewandelt. Der
Faktor F = PS/PQ wird dabei als Koppelfaktor zwischen der Strahlungsquelle Q
und dem Sensor S bezeichnet.
Das Kontrastverhältnis K = PS/PD ist dabei ein Maß für das Verhältnis der
Strahlungsleistung PD, die, ohne daß sie vom zu detektierenden Körper reflek
tiert wird, in den strahlungsempfindlichen Sensor gelangt, zu dem Leistungs
anteil PS, der vom zu detektierenden Körper reflektiert in den Sensor tritt.
Weiterhin wird zur Charakterisierung eines solchen optischen Sensorschalters
der Störstrahlungsfaktor S = PF/PS angegeben, welcher ein Maß ist für das
Verhältnis der von anderen Strahlungsquellen auf den strahlungsempfind
lichen Sensor eintreffenden Fremdstrahlungsleistung PF (nachfolgend auch mit
Störlicht 25 bezeichnet) zu der vom detektierten Körper reflektierten Strah
lungsleistung PS.
Bei einem solchen optischen Sensorschalter gilt, daß ohne Anwesenheit eines
reflektierenden Körpers die abgegebene Strahlungsleistung PQ im Umgebungs
raum absorbiert wird.
Optische Sensorschalter werden vor allem für die Steuerung von Systemen
eingesetzt, die hermetisch, d. h. staub-, wasser- und luftdicht, von der Umge
bung getrennt bzw. abgekapselt sind. Die optischen Sensorschalter werden
dazu unter der Abdeckplatte A eingesetzt, die für die von der Strahlungsquelle
emittierte Strahlung zumindest teilweise transparent ist.
In der Praxis liegt ein bevorzugtes Einsatzgebiet derartiger optischer Sensor
schalter in ihrer Verwendung zur Steuerung von Glaskeramikkochfeldern von
Elektroherden. Diese Verwendung ist aus der DE 40 07 971 A1 sowie aus der
DE-PS 42 07 772 bekannt. Dabei werden Glaskeramikplatten als transparente
Abdeckplatten eingesetzt. Bei dieser Verwendung ist der zu detektierende
Körper in der Regel die reflektierende Oberfläche des Fingers einer Bedie
nungsperson, die durch Auflegen ihres Fingers auf die Glaskeramikplatte die
darunterliegenden optischen Sensorschalter auslösen will, um die Beheizung
eines Kochfelds auszulösen oder zu unterbinden. Eine derartige Verwendung
bekannter optischer Sensorschalter ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Grundsätzlich gilt, daß an jeder Grenzfläche, an der Strahlung von einem
Medium mit niedrigerem Brechungsindex in ein Medium mit höherem
Brechungsindex eintritt, oder umgekehrt, ein Teil der eintreffenden Strahllei
stung nach den strahlungsoptischen Gesetzen direkt reflektiert wird, während
ein anderer Anteil vom ursprünglichen Medium in das neue Medium übertritt
und sich in diesem weiter ausbreiten kann. Die Höhe des reflektierten Strah
lungsanteils hängt dabei vom Auftreffwinkel der Strahlung auf der Grenz
fläche sowie den optischen Brechungsindizes der an der Grenzfläche aufeinan
dertreffenden Medien ab.
Bei nicht transparenten Medien, wie etwa einem Finger, hängt die Höhe des
nicht ungerichtet an diesem Körper reflektierten Strahlungsanteils von der
Farbe des Mediums ab. Man nennt diese ungerichtete Reflexion Remission.
Im einzelnen wird die Empfindlichkeit eines bekannten optischen Sensorschal
ters demgemäß durch folgende Faktoren beeinflußt:
- - Durch die wellenlängenspezifische Durchlässigkeit des Glaskeramik materials (transparente Abdeckung), die in einigen Spektralbereichen der Strahlung sehr gering ist.
- - Durch die Struktur der Glaskeramikunterseite, die eine Ablenkung der Strahlung aus seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung bewirkt.
- - Durch den Störlichteinfluß von in der Umgebung befindlichen zusätz lichen Strahlungsquellen auf den strahlungsempfindlichen Sensor.
- - Durch den Abstand der (primären) Strahlungsquelle und des strah lungsempfindlichen Sensors von der Glaskeramik.
- - Durch ein eventuelles direktes "Überstrahlen" der Strahlung von der Quelle Q zum Sensor S ohne Einwirkung einer reflektierenden Oberfläche (Strahlungsfluß PD in Fig. 1a und 1b).
- - Durch die Reflektivität des reflektierenden Körpers (Fingers).
- - Durch die Eigentemperatur des Sensors, die sich auf die Strahlungs empfindlichkeit auswirkt.
Bei den bekannten optischen Sensorschaltern werden als Strahlungsquellen
meist handelsübliche, preiswerte (Infrarot)-Lichtemittierende Dioden und als
strahlungsempfindliche Sensoren preisgünstige Phototransistoren bzw. teurere
Photodioden in bedrahteten Bauformen (T1, T1S/4, T018) eingesetzt. Um das
Kontrastverhältnis K zu erhöhen, unterbindet man bei den bekannten
optischen Sensorschaltern das direkte Überstrahlen von der Strahlungsquelle
S zum Sensor Q indem man die Bauteile zum Teil kostenintensiv per Hand in
einem Haltesockel montiert, oder ihnen einen Schrumpfschlauch überzieht.
Um ein gut auswertbares elektrisches Ausgabesignal vom Sensor zu erhalten,
müssen die LEDs und Sensoren dann zum einen mit einer stark strahlbün
delnden Linse versehen sein und zum anderen sehr nahe an der den optischen
Sensorschalter abdeckenden Glaskeramikplatte montiert werden, wie dies in
Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
Bei dem anhand Fig. 1a, 1b und 2 erläuterten bekannten Stand der Technik
besteht dann allerdings die Gefahr der Zerstörung der sicherheitstechnisch oft
nur bis ca. 85°C zugelassenen Bauteile durch teilweise auftretende Tempera
turbelastungen von bis zu ca. 180°C an der Glaskeramikunterseite. Zudem
treten beim Betrieb dieser bekannten optischen Sensorschalter im allgemeinen
ungünstige Verhältnisse auf, so daß die die Empfindlichkeit des Sensorschal
ters beeinflussenden Faktoren nur suboptimal vorliegen.
Es wäre deshalb wünschenswert, einen optischen Sensorschalter zu haben, der
folgende Vorteile vereint:
- - Erhöhung des Koppelfaktors F
- - Steigerung des Kontrastverhältnisses K
- - Verringerung des Störstrahlungsfaktors S
- - Erhöhung der Einsatztemperatur des optischer Sensorschalters
- - Verminderung optischer Fremdeinflüsse, hervorgerufen durch die weitverbreitete Noppenstruktur auf der Unterseite der als transparente Abdeckung dienenden Glaskeramikplatten
- - Senkung der Herstellkosten von optischen Sensorschaltern durch den Einsatz von oberflächenmontierbaren Strahlungsquellen bzw. Strahlungsde tektoren.
Ein Teil dieser Forderungen (Erhöhung des Koppelfaktors F, Steigerung des
Kontrastverhältnisses K, Verringerung des Störstrahlungsfaktors S) wird
bereits durch die aus der GB 2 133 137 A sowie der DE 295 12 298 U1
bekannten optischen Sensorschalter erfüllt, welche Lichtleiter zur Führung des
von der Strahlungsquelle emittierten Lichts und des z. B. an einem aufgelegten
Finger zurückreflektierten Lichts offenbaren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nunmehr die Verbesserung dieser
bekannten optischen Sensorschalter unter Berücksichtigung möglichst aller
obengenannter Aspekte.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen optischen Sensor
schalter mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen
Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
Der erfindungsgemäße optische Sensorschalter zeichnet sich aus durch die
Verwendung eines speziellen Systems zur Führung der Strahlung von der
Strahlungsquelle Q zum reflektierenden Körper und zurück zum strahlungs
empfindlichen Sensor S mit Hilfe zweier Lichtleiter, wie sie z. B. in Form von
Glasfasern vorliegen, und weiterhin dadurch, daß die Mantelflächen der Licht
leiter in eine stark strahlungsabsorbierende Ummantelung eingebettet sind.
Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus
den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren, in
welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Es zeigen:
Fig. 1a das bekannte Wirkungsprinzip eines optischen Sensorschalters und
die Strahlungsflüsse in demselben, wobei ein reflektierender Körper
auf der transparenten Abdeckung des Sensorschalters aufliegt, um
einen Schaltvorgang auszulösen;
Fig. 1b das bekannte Wirkungsprinzip eines optischen Sensorschalters und
die Strahlungsflüsse in demselben, wobei hier kein reflektierender
Körper auf der transparenten Abdeckung des Sensorschalters
aufliegt;
Fig. 2 die Auslösung eines Schaltvorgangs in einem bekannten optischen
Sensorschalter mittels eines auf diesen aufgelegten Fingers;
Fig. 3 den Aufbau eines erfindungsgemäßen optischen Sensorschalters und
Auslösung eines Schaltvorgangs in diesem mittels eines auf diesen
aufgelegten Fingers;
Fig. 4 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen optischen
Sensorschalters samt dem darin verwendeten Strahlführungssystem
in Form von Lichtleitern.
In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßer optischer Sensorschalter gezeigt. Dieser
entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau dem eines bekannten optischen
Sensorschalters, wie er schematisch in Fig. 1a, 1b und 2 dargestellt ist. D. h.
bei dem in Fig, 3 gezeigten erfindungsgemäßen optischen Sensorschalter sind
ebenfalls ein strahlungsempfindlicher Sensor S sowie eine lichtaussendende
Strahlungsquelle Q unterhalb einer darüber liegenden Abdeckplatte in Form
einer Glaskeramikplatte 12 angebracht. Von der Strahlungsquelle Q nach oben
in Form eines Bestrahlungskegels 29 sich ausbreitendes Licht wird an der
oberen Grenzfläche 14 der Glaskeramikplatte an dem auf dieser aufliegenden
Finger 16 über einen Empfangskegel 30 zurückreflektiert und ein Teil des am
Finger zurückreflektierten Lichts gelangt zum strahlungsempfindlichen Sensor
S. Sowohl die Strahlungsquelle Q als auch der Sensor S sind hierbei auf einer
Trägerplatine 18 aufgesetzt.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau eines erfindungsgemäßen optischen Sensor
schalters wird eine Erhöhung des Koppelfaktors K dadurch erreicht, daß die
aus der Lichtaustrittsöffnung der Strahlungsquelle ausgekoppelte Strahlstärke
(= Strahlungsleistung pro Raumwinkel) in die Stirnseite eines darüber angeb
rachten Lichtleiters 20 eingekoppelt, in diesem ohne Leistungsverlust zu einer
gegenüberliegenden (Austritts-)Stirnseite geleitet und dort aus dem Lichtleiter
emittiert wird. Damit kann mit nahezu der gesamten von der Strahlungsquelle
ausgesandten Lichtleistung die Oberfläche des Fingers bestrahlt werden. Die
optischen Einflüsse (Brechung) der aus Gründen der bruchmechanischen
Stabilität strukturierten Glaskeramikunterseite haben dabei nur einen
geringen Einfluß auf die Strahlführung.
Dieselbe Wirkung hat der Lichtleiter für die Strahlungsrückführung der vom
Finger reflektierten Strahlungsleistung zum Sensor S. Die gesamte an der
oberen Stirnfläche 23 des zweiten (in Fig. 3 linksliegenden) Lichtleiters 21
eintretende Strahlungsleistung wird nahezu ohne Verluste zum Sensor S
geführt. Damit kann die durch die Strahlungsgesetze beschriebene Verringe
rung der Strahlstärke ohne Lichtführung, die zu einer Abnahme der Intensität
ungeführter Strahlung mit dem quadratischen Abstand vom Empfänger zur
Fingerfläche abnimmt, vermieden werden, vor allem wenn Strahlungsquelle
und strahlungsempfindlicher Sensor weit von der Glaskeramik entfernt auf der
Elektronikplatine montiert werden.
Die Erhöhung des Kontrastverhältnisses wird bei dem in Fig. 3 gezeigten erfin
dungsgemäßen optischen Sensorschalter dadurch bewirkt, daß ein direktes
Überstrahlen der Strahlung vom Lichtleiter über die Strahlungsquelle zum
Lichtleiter über dem strahlungsempfindlichen Sensor verhindert wird durch
die Einbettung der Mantelflächen der Lichtleiter in eine stark strahlungsab
sorbierende Ummantelung 22.
Es ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß der Lichtleiter entweder in
einem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren in eine entsprechende Ummante
lung eingebettet wird oder daß zwischen der Ummantelung und dem Licht
leiter z. B. bei mechanischer Montage ein Luftspalt verbleibt, welcher der
Strahlungsabsorption dient. In diesem Fall liegt der Lichtleiter längs z. B.
schmaler keilförmiger Stege an, die aus der Innenfläche einer Bohrung in der
Ummantelung vorstehen.
Mit der Wahl eines geeigneten Abstands der beiden Lichtwellenleiter 20, 21
kann das Kontrastverhältnis K, das durch die Strahlungsleistungsreflexion an
der Unterseite der Glaskeramikplatte - ohne Einfluß des Fingers - verschlech
tert wird, wesentlich verbessert werden.
Eine Verringerung des Störstrahlungsfaktors S und damit einhergehend eine
Verbesserung des Störstrahlungsfaktors wird dadurch erreicht, daß das Stör
licht 25 ausgeblendet wird. Für diese Ausblendung wird einmal die Eigenschaft
des Lichtleiters genutzt, Strahlung, die unter einem großen Winkel zur
Flächennormalen f der Stirnfläche 23 des Lichtleiters eintrifft, zu einem
wesentlich höheren Anteil an der Oberfläche zu reflektieren, im Gegensatz zur
Strahlung, die senkrecht eintritt.
Diese Wirkungsweise ist in den Fig. 3 und 4 verdeutlicht: Störlicht 25 kann bei
Betätigung des Sensorschalters - geometrisch bedingt - nur am Finger vorbei
unter einem sehr großen Auftreffwinkel α auf die Stirnseite 23 der Lichtleiter
einfallen. Ein Großteil des Störlichtes 25 wird dort reflektiert und gelangt erst
gar nicht in den Lichtleiter 21 (siehe Fig. 3, obere Verzweigung des mit 25
gekennzeichneten Störlichtstrahls)
Weiterhin kann durch die genaue Abstimmung der Materialien für die
Ummantelung 22 und den Kern der Lichtleiter 20, 21 verhindert werden, daß
Störlicht 25 zum strahlungsempfindlichen Sensor S weitergeleitet wird. Die
Materialien können in Bezug auf ihre Brechungsindizes nM und nC so ausge
wählt werden, daß nur Strahlung, die bis zu einem durch die numerische
Apertur festgelegten Auftreffwinkel α auf der Stirnseite eines Lichtleiters
auftrifft, sich im Inneren des Lichtleiters ausbreiten kann.
Die numerische Apertur NA errechnet sich als NA = nC 2-nM 2 = sin α für
einen im Umgebungsmedium Luft eingesetzten Lichtleiter aus dem Brechungs
index des Lichtleiters (nC) und dem Brechungsindex der Ummantelung (nM).
Strahlung, die unter einem größerem Winkel als α auf die Stirnfläche auftrifft
und in den Lichtleiter 21 gelangt, wird allerdings bei der ersten Reflexion an
der Mantelfläche 28 aus dem Lichtleiter 21 ausgekoppelt und von der Umman
telung 22 absorbiert (siehe Fig. 3, untere Verzweigung des mit25 gekennzeich
neten Störlichtstrahls).
Weiterhin tritt bei dem erfindungsgemäßen optischen Sensorschalter eine
Verminderung der optischen Einflüsse der Oberflächenstruktur des Abdeckme
diums ein: Die bei der Betätigung des optischen Sensorschalters sich in Form
eines Bestrahlungskegels durch die Glaskeramik 12 ausbreitende und am
Finger 16 reflektierte Strahlung tritt wieder in Richtung des Sensors in die
Glaskeramik ein. Ihr Strahlengang wird allerdings durch die zur bruchmecha
nischen Versteifung der Abdeckplatte notwendige Noppenstrukturierung der
Glaskeramikunterseite wesentlich beeinflußt. Jede Noppe wirkt wie eine opti
sche Linse, die die parallele Strahlung in einem Brennpunkt bündelt. Bei den
herkömmlichen optischen Sensorschaltern ist darauf zu achten, daß die strah
lungsempfindlichen Sensoren nicht in dem Brennpunkt einer Noppe positio
niert wurden, da der begrenzte Aussteuerbereich der Sensoren überschritten
werden könnte. Die Sensoren sollten nicht zu nahe an der Glaskeramik positio
niert werden, da sie dann in der Brennebene der Noppen zu liegen kommen; sie
sollten aber auch nicht zu weit von der Keramikplatte entfernt sein, weil sich
damit die im Sensor eintretende Strahlleistung wesentlich verringert und
damit der Koppelfaktor K verschlechtert.
Bei einem erfindungsgemäßen optischen Sensorschalter ist auch dieses
Problem gelöst. Die gesamte durch den Empfangskegel 30 in die obere Stirn
fläche des Lichtwellenleiters eintretende Strahlleistung wird weitgehenst ohne
Verluste in den Sensor geleitet. Die Bündelungswirkung wird durch die Viel
fach-Totalreflexionen der Strahlen an der Mantelfläche des Lichtleiters und
durch Verwendung eines Lichtleitermaterials mit im wesentlichen gleichem
Brechungsindex wie der der Glaskeramik wesentlich vermindert. Am oberen
Sensorende des Rückführungslichtleiters 21 wird dadurch eine homogene
Strahlleistungsdichte erreicht. Die Positionierung des optischen Sensorschal
ters zu einer Noppe hat damit nur noch einen relativ geringen Einfluß auf die
Abstimmung des Sensorschalters. Die Strahlungseintrittsfläche und damit der
Querschnitt der Lichtleiter ist so zu wählen, daß unabhängig von seiner Posi
tion zu den Noppen auf der Glaskeramikunterseite im Mittel immer die gleiche
Strahlleistung in den Lichtleiter tritt.
Bei im wesentlichen gleichen Brechungsindex für die Glaskeramik und die
Lichtleiter ergeben sich Lichtbrechungen von etwa gleichem Winkel beim
Übergang in die und aus der dazwischenliegenden Luftgrenzschicht, so daß sich
im wesentlichen keine Ablenkung der Strahlrichtung sondern nur ein geringer
Strahlungsenergieverlust ergibt.
Die Differenz der Brechungsindizes sollte maximal nicht größer als ± 0,2 bis 0,3
sein, um die gewünschte hohe Empfindlichkeit zu erhalten.
Mit dem erfindungsgemäßen Sensorschalter ist auch eine Erhöhung der
Einsatztemperatur möglich: Der Betriebstemperaturbereich für optoelektroni
sche Bauelemente, wie die Strahlungsquelle und den strahlungsempfindlichen
Sensor reicht im allgemeinen nur bis ca. 85°C. Als Materialien für die Umman
telung und den Lichtleiter in einem erfindungsgemäßen optischen Sensor
schalter werden deshalb hochtemperaturfeste Kunststoffe oder andere
geeignete Materialien gewählt, die kurzzeitige Temperaturspitzenbelastungen
von über 200°C tolerieren. Derartige Spitzentemperaturen können unter der
Glaskeramikplatte auftreten, wenn ein heißer, z. B. mit siedendem Fett
gefüllter Topf über dem optischen Sensorschalter abgestellt wird. In diesem
Fall von Fehlbedienung wird die bei den bislang eingesetzten optischen Sensor
schaltern an der Glaskeramikplatte anliegende Strahlungsquelle unweigerlich
beschädigt. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen optischen Sensorschalters
können jedoch Strahlungsquelle und Sensor weit von der Glaskeramikplatte
entfernt und damit in einem thermisch geschützten Bereich z. B direkt auf
einer Elektronikplatine angebracht werden.
Der erfindungsgemäße optische Sensorschalter garantiert auch eine kosten
günstigere Fertigungsweise durch den Einsatz von oberflächenmontierbaren
(SMD = surface mounted device) Strahlungsquellen bzw. Strahlungsdetektoren.
Durch den Einsatz eines aus Lichtleitern bestehenden Strahlungsführsystems
für die erfindungsgemäßen optischen Sensorschalter können Steuerungen, in
denen bis zu 15 optische Sensorschalter eingesetzt werden, wesentlich kosten
günstiger produziert werden. Statt die im Stand der Technik verwendeten
bedrahteten IR-LEDs und die Photosensoren in einen Montagesockel einzufä
deln und danach per Hand zu verlöten, werden beim erfindungsgemäßen
Sensorschalter mit Lichtleitern die kostengünstigeren oberflächenmontierbaren
IR-LEDs und Photosensoren mit den übrigen SMD Elektronik-Bauteilen von
einem vollautomatischen SMD-Bestücker direkt auf eine Platine gesetzt und
im Anschluß angelötet. Im letzten Prozeßschritt müssen nur noch die in einem
Zweikomponentenspritzgießverfahren kostengünstig herzustellenden schnapp
baren Lichtleitsockel entweder per Hand oder vollautomatisch auf der Platine
über den IR-LEDs und den Photodetektoren bestückt werden.
Auch die vorausstehend erwähnte mechanische Montage der Lichtleiter in der
Ummantelung mit einem dazwischenliegenden Luftspalt bietet eine sehr ko
stengünstige Herstellung.
Somit überwindet der erfindungsgemäße optische Sensorschalter in seinen ver
schiedenen Ausführungsformen sämtliche oben dargestellten Nachteile des
Stands der Technik.
Claims (6)
1. Optischer Sensorschalter, insbesondere für ein Glaskeramikkochfeld,
mit einer Lichtquelle (Q) und einem lichtempfindlichen Signalsensor (S), der
an eine Schaltung angeschlossen ist und von der Lichtquelle (Q) Licht emp
fängt, wobei die Schaltung ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Signalsensor
(S) Licht oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts empfängt;
wobei ein erster Lichtleiter (20) an die Lichtquelle (Q) und ein zwei ter Lichtleiter (21) an den Sensor (S) angekoppelt ist, wobei die freien Enden der beiden Lichtleiter so positioniert sind, daß vom ersten Lichtleiter (20) aus tretendes Licht durch einen in die Nähe der freien Stirnseiten zu bringenden Körper (16) in den zweiten Lichtleiter (21) reflektiert und in diesem zum Signalsensor (S) geführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mantelflächen der Lichtleiter (20, 21) in eine stark strah lungsabsorbierende Ummantelung (22) eingebettet sind.
wobei ein erster Lichtleiter (20) an die Lichtquelle (Q) und ein zwei ter Lichtleiter (21) an den Sensor (S) angekoppelt ist, wobei die freien Enden der beiden Lichtleiter so positioniert sind, daß vom ersten Lichtleiter (20) aus tretendes Licht durch einen in die Nähe der freien Stirnseiten zu bringenden Körper (16) in den zweiten Lichtleiter (21) reflektiert und in diesem zum Signalsensor (S) geführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mantelflächen der Lichtleiter (20, 21) in eine stark strah lungsabsorbierende Ummantelung (22) eingebettet sind.
2. Optischer Sensorschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Ummantelung (22) und Lichtleiter (20, 21) ein Luftspalt ausge
bildet ist.
3. Optischer Sensorschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensorschalter lichtleiterseitig mit einer transparenten bzw. teil
transparenten Abdeckplatte (A; 12) versehen ist.
4. Optischer Sensorschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brechungsindizes der Abdeckplatte (A; 12) und der Lichtleiter (20, 21)
gleich sind.
5. Optischer Sensorschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz der Brechungsindizes der Abdeckplatte (A; 12) und der Licht
leiter (20, 21) kleiner ± 0,3, vorzugsweise kleiner ± 0,15 ist.
6. Optischer Sensorschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Materialien für die Ummantelung (22) und den Kern der Lichtleiter
(20, 21) hochtemperaturfest sind und kurzzeitige Temperaturspitzen
belastungen von über 200°C tolerieren.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997100836 DE19700836C1 (de) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Optischer Sensorschalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997100836 DE19700836C1 (de) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Optischer Sensorschalter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19700836C1 true DE19700836C1 (de) | 1998-05-14 |
Family
ID=7817233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997100836 Expired - Lifetime DE19700836C1 (de) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Optischer Sensorschalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19700836C1 (de) |
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