DE2530506A1

DE2530506A1 - Optisch-elektronischer schalter

Info

Publication number: DE2530506A1
Application number: DE19752530506
Authority: DE
Inventors: Carlos Luis Beeck
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1974-07-29
Filing date: 1975-07-09
Publication date: 1976-02-19
Also published as: CA1035027A; FR2281014A1; JPS5136578A; US3946225A; GB1505892A; JPS5444509B2

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt 2530508

4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Dr.-Ing. Ernst Strahnann Patentanwalt

Düsseldorf, 8. Juli 1975 PF 2266
7539

Tektronix, Ine «

Beaverton, Oregon, V. St. A. Optisch-elektronischer Schalter

Die Erfindung betrifft einen optisch-elektronischen Schalter.

Bisher wurden Schalter entwickelt, die sich im allgemeinen auf elektrische Schaltkreise beziehen, wobei die Schalter entweder einzeln oder in Doppelanordnung verwendet werden, bei welcher zwei unterschiedliche Schalter unabhängig voneinander mittels einer gemeinsamen Welle oder auch gemeinsam betätigt werden können. Bei diesen Schaltern gibt es eine stationäre Statorplatte und eine bewegliche Rotorplatte, die in geeignter Weise angeordnet sind, um die elektrischen Verbindungen der Schalterkontakte durch Dreh- oder Längsbewegung einer Knopfvorrichtung, die an der gemeinsamen Welle angeordnet ist, zu verändern. Nachteile ergeben sich aus der Abnutzung der beweglichen Teile, insbesondere zwischen der stationären Statorplatte und der beweglichen Rotorplatte, wenn die Knopfvorrichtung bewegt wird. Ein anderer Nachteil liegt darin, daß diese Schalter viele komplizierte Vorkehrungen erforderlich machen, wenn sie in ein Instrument eindringen müssen, außerdem nehmen sie wertvollen Raum weg. Ein weiterer Nachteil ist der, daß eine dreidimensionale Verkabelung notwendig ist. Beispiele für die oben genannten Schalter sind in den US-Patenten Nr. 3 074 011; 3 181 086;

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Telefon (O211) 320858 Telegramme Custopat

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3 187 118 und 3 207 861 beschrieben. Ein anderes Schaltgerät verwendet seine beweglichen und festen Schaltkontakte auf einer gedruckten Schaltplatte, die den elektrischen Schaltkreis liefert, an dem die Schaltkontakte angeschlossen werden, siehe die US-PatentSchrift 3 562 464. Jedoch benötigt auch eine derartige Einrichtung wertvollen Raum und ist empfindlich gegen Abnutzungserscheinungen.

Die Verwendung von einer Lichtquelle, einer Maske und Photoempfängern zur Codierung und Decodierung ist bekannt. Es sei z. B. auf die US-Patentschrift 3 491 244 verwiesen, die einen Codierer beschreibt, der in einem automatischen, fern/angeordneten M©ß-Ablesesystem verwendet wird, wobei mehrere Photozellen zwischen einem Paar von codierten Scheiben derart angeordnet sind, daß sie selektiv von auf der gegenüberliegenden Seite individuell angeordneten Beleuchtungseinrichtungen, die mit jeder Scheibe verbunden sind, erregt werden. Codierer und Decodierer, die vercodete Scheiben mit Lichtöffnungen in einer radialen Anordnung verwenden, die einen binären Code darstellen, so daß die Position, in die die Scheibe relativ zu einer festen Lichtquelle gedreht wurde, eine Anzeige in binärer Form liefert, sind aus den US-Patentschriften 3 489 907, 3 740 721, 3 399 297,

bekannt

3 237 012 und 3 512 006/ Nachteilig ist natürlich, daß die Verwendung von einer Lichtquelle, einer Maske und Photoempfängern zur Codierung und Decodierung verwendet werden, nicht jedoch für einen Schalter.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen von Hand betätigbaren Schalter ohne bewegliche Kontakte zu schaffen, wobei der Schalter innerhalb des Betätigungsknopfes angeordnet werden soll. Der erfindungsgemäße Schalter soll mit optischen und elektronischen Mitteln arbeiten und möglichst wenig Raum einnehmen, so daß auch mehrere Schalter innerhalb des Betätigungsknopfes untergebracht werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß dem Kennzeichenteil des Hauptanspruchs gelöst.

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Bei dem erfindungsgemäßen Schalter handelt es sich um einen optisch-elektronischen Schalter, bei dem Licht von einer Lichtquelle mit Hilfe einer Platte gerichtet und von einem Verschluß unterbrochen wird, wobei der Verschluß ein vorgebildetes Muster besitzt, um das Licht in Form eines binären Codes auf eine Anordnung von photoempfindlichen Einrichtungen zu lenken, die das binär-vercodete Licht verwenden, um einen binären Code zu erzeugen, der eine zugehörige Schaltkreisanordnung, wie z. B. TTL-Verknüpfungs-Schaltkreise, ansteuert. Das Schaltgerät ist innerhalb eines Betätigungsknopfes angeordnet und verwendet keine beweglichen Kontakte.

Vorteilhafterweise wird bei dem lichtbetätigten Schaltgerät somit kein beweglicher Schaltkontakt verwendet, so daß Abnutzungserscheinungen nicht auftreten. Der Schalter verwendet vielmehr eine Lichtquelle und einen Verschluß, um eine Anordnung von lichtempfindlichen Einrichtungen zu aktivieren, und damit einen binären Code zu erzeugen, der die eigentliche Schaltfunktion liefert. Gemäß einer Ausführungsform ist das Schaltgerät innerhalb eines Betätigungsknopfes angeordnet, wobei ein Binärcode dadurch erzeugt wird, daß durch einen Verschluß die Wirkung einer Lichtquelle auf eine Anordnung von Phototransistoren gesteuert wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der genannte Betätigungsknopf verwendet, der neben dem Schaltgerät noch einen zweiten Betätigungsknopf sowie eine gedruckte Tafel aufweist, um einen dualen Schalter zu bilden. Da keine Schaltkontakte verwendet werden, ergibt sich eine bedeutsame Verminderung von elektrischen Bauteilen. Weiterhin wird der zur Montage des Schalters benötigte Raum außerordentlich staacvermindert, der Schalter ist leicht zu warten oder zu ersetzen, da keine Teile innerhalb eines Instruments angeordnet sind, und der Schalter ist weniger teuer, da keine Kontakte vorhanden sind, so daß irgendwelche Abnutzungserscheinungen und Potentialschwierigkeiten/ auf treten, die sonst bei durch stationäre

gebildeten Schaltern bewegliche Kontakte/möglich sxnd.

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-A-

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung noch genauer dargelegt. Sowohl die Anordnung als auch die Betriebsweise des Erfindungsgegenstandes sowie auch weitere Vorteile lassen sich am besten mit Bezug zu den Figuren und der zugehörigen Beschreibung erläutern. Die dargestellte Ausführungsform ist lediglich als Beispiel gedacht und soll keineswegs die einzige mögliche Form beschreiben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Teil-Seitenansicht eines bekannten elektrischen Schalters;

Fig. 2 eine Teil-Querschnittsansicht eines Geräts, das mehrere Photozellen/ Lichtquellen und codierte Scheiben gemäß dem Stand der Technik verwendet;

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen optisch-elektronischen Schalters ;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines optisch-elektronischen Schalters gemäß Fig. 3 nach Montage auf z. B. einer Vorderseite eines Instruments; und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines dualen optischelektronischen Schalters gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist in Seitenansicht der aus der bereits erwähnten US-Patentschrift 3 187 118 bekannte elektrische Schalter dargestellt. Der Schalter umfaßt Knopfeinrichtungen 1 und 2, die mit einer ersten Schalterwelle 3 und einer zweiten Schalterwelle 4 verbunden sind. Die erste Welle 3 ist so ausgebildet, daß die zweite Welle 4 innerhalb der ersten Welle rotieren kann. Jede Welle betätigt unterschiedliche Schalteinrichtungen und ein derartiger Schalter kann von irgendeiner Bauart sein, bei der elektrische Verbindungen durch die Drehung einer

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Schalterwelle gesteuert werden. In dem dargestellten Beispiel wird eine erste Schalteinrichtung 5 durch die erste Schalterwelle 3 und die zweite Schalteinrichtung 6 durch die zweite Schalterwelle 4 betätigt. Die zwei Wellen 3, 4 werden in einem L-förmigen Stützbügel 7 durch ein Hülsenglied 8 gehalten, in der die Welle 3 drehbar und gegen Endbewegung hinsichtlich des Hülsengliedes gehalten wird. Das Hülsenglied 8 besitzt ein mit Schraubengewinde versehenes Ende, das sich durch den Bügel 7 erstreckt. Eine Mutter 9 an diesem Ende hält das Hülsenglied innerhalb des Stützbügels in Stellung. Der Stützbügel 7 ist in einem Instrumentenchassis befestigt, und zwar mittels Anordnungen 10, bestehend aus Schraube, Mutter und Beilagscheibe, so daß die Schalterwellen sich durch eine öffnung 11 in der Steuerplatte 12 des Instruments erstreckt und mit den Knopfeinrichtungen 1, 2 an der Vorderseite der Steuerplatte verbunden sind.

In Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Gerätes gezeigt, das eine codierte Scheibe mit Lichtöffnungen verwendet, die zwischen einer Lichtquelle und mehreren Photozellen radial angeordnet sind, siehe dazu die schon erwähnte US-PS 3 399 297. Eine Mittelwelle 20 wird mit ihrem äußeren Ende in einem Lagerblock 22 gehalten. An der Welle 20 ist ein aus Nylon bestehendes Zahnrad 24 mit Hilfe eines Schraubensatzes 26 befestigt. Das Zahnrad 24 wiederum kämmt mit einem Zahnrad 28, das auf einer Hauptantriebswelle 30 gleitend aufgenommen ist, wobei die Hauptantriebswelle 30 z. B. von einem Steuerknopf o. dgl. betätigt wird. Am Nabenteil trägt das Zahnrad 24 eine codierte Scheibe 31. Radial im Abstand längs einer Seite der codierten Scheibe 31 sind mehrere Lichtquellen oder Lampen A1-A5 angeordnet. Diese Lampen sind so ausgebildet, daß sie Lichtstrahlen gegen ein Photozellenelement 32 richten, das auf der Seite der Scheibe 31 direkt gegenüberliegend zu den Lampen A1-A5 angeordnet ist. Die Photozelle wird in Übereinstimmung mit der von den Lampen A1-A5 über die codierte Scheibe 31 aufgenommenen Lichtmenge einen elektrischen Strom leiten, wobei dieser Strom binärcodiert ist und zur Steuerung daran angeschlossener Schaltungen verwendet werden kann.

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Wie aus den oben beschriebenen bekannten Schalteinrichtungen und optisch-elektrischen Schaltungen zu erkennen ist, kann der Fachmann einen kombinierten optischen und elektrischen Schalter herstellen. Ein Nachteil einer derartigen Kombination liegt jedoch u. a. in den erheblichen Raumerfordernissen und in der Abnutzung z. B. der Zahnradelemente. Diese bisher gemäß dem Stand der Technik nicht zu beseitigenden Merkmale werden erfindungsgemäß umgangen. In Fig. 3 ist eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines optisch-elektronischen Schalters gemäß der Erfindung gezeigt, während in Fig. 4 der in Fig. 3 dargestellte Schalter im zusammengebauten Zustand beispielsweise auf der Vorderplatte eines Oszillographen dargestellt ist. Die gesamte Schaltanordnung kann, siehe Fig. 3 und 4, innerhalb der Knopfhülle 50 montiert und mit dem Plattenteil 52 eines Instruments mittels Befestigungsgliedern 51, wie z. B. Schrauben, befestigt werden, die von Verbindungsgliedern 54 aufgenommen werden. Mehrere stationäre Kontaktglieder 53 sind vorgesehen, um elektrischen Schaltstrom herein- und hinauszuführen, der zum Antrieb von zugehörigen Schaltungen verwendet oder von einer derartigen Schaltung erhalten werden kann.

Insbesondere in Fig. 3A sind die in die Knopf hülle 50 einbaubaren Komponenten des optisch-elektronischen Schalters zu erkennen, einschließlich einer Wellenanordnung 55, einer Sperrklinkennockenscheiben- und -Anschlaganordnung 65, einem Federglied 73, einer Lichthalteanordnung 75, einem Abdeckglied 90, einem Code-Scheibenglied 95, einem Feder- und Abstandsglied 100, einer Licht-Sammelanordnung 125 und einem Rückhalte-Felderglied 140. Somit wird die Länge der Knopfhülle 50 durch die erforderlichen Bauelemente festgelegt. In der dargestellten besonderen Ausführungsform wurde festgestellt, daß eine Länge von 19 mm (3/4 Inch) eine Knopfhülle liefert, die mit anderen herkömmlichen Knopfhüllen kompatibel ist. JDie Knopfhülle 50 ist vorzugsweise einstückig aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt, wie beispielsweise glasgefüllte Polycarbonate. Fig. 3B zeigt, daß die Knopfhülle 50 mehrere zurückspringende Flächen 200, 201, 202 und 203 aufweist. Ein Führungsteil 204 erstreckt

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sich zum KnopfZentrum in der zurückspringenden Fläche 201 und wird noch kurz erläutert. Mehrere Führungsstutzen 205 erstrecken sich nach oben in das zurückspringende Gebiet 202, wobei diese Führungsstutzen ebenfalls noch genauer erläutert werden. Das zurückspringende Gebiet 203 nimmt das schon erwähnte Rückhalte-Federglied 140 auf. Das zurückspringende Gebiet 200 ist so ausgebildet, daß es die Wellenanordnung 55 aufnimmt, wobei die Wellenanordnung eine Kantenfläche 57 und eine Längsfläche 58 aufweist, die sich senkrecht zur Kantenfläche 57 erstreckt. Innerhalb der Längsfläche 58 und diese in Längsrichtung durchquerend sind mehrere Nuten 59 und 60 angeordnet. Wie noch erläutert werden wird, ist ein duales Schaltgerät vorgesehen, das mit einer ähnlichen, aber längeren Welle ausgestattet ist. Alternativ kann jedoch das Gebiet der Längsfläche 58 der Wellenanordnung 55 so bestimmt werden, daß innerhalb dieser Fläche eine koaxiale Welle aufgenommen werden kann. Auf diese Weise werden die Kantenfläche 57 und das zurückspringende Gebiet 200 der Knopfhülle 50 in ihren Abmessungen festgelegt. Innerhalb der Nut 60 ist eine Kontaktlamelle 61 angeordnet, die eine von mehreren stationären Kontakten 53 (siehe Fig. 4) für den optisch-elektronischen Schalter bildet. Diese Kontaktlamelle ist ein leitendes Glied vorzugsweise aus Metall, das eingespritzt ist in ein Isolierglied 62, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht, woraufhin die Lamelle an der Welle in der Nut 60 angebracht wird. Elektrisch gesehen wird sich die Kontaktlamelie 61 nicht auf dem gleichen Potential befinden, wie die Welle, und zwar aufgrund der isolierenden Eigenschaften des Kunststoff-Isolationsgliedes 62. Da die Kontaktlamelle 61 einen stationären Kontakt bildet, ergibt sich, daß, wenn die Kantenfläche 57 innerhalb des zurückspringenden Gebietes 200 der Knopfhülle 50 angeordnet wird, zwischen diesen Teilen keine mechanische Festigkeit besteht. Innerhalb der zweiten Nut 59 ist ein Keil 63 angeordnet, der sich über die Oberfläche der Längsfläche 58 entlang dieser Fläche erstreckt, um eine Führungs- und Blockiereinrichtung für die Schalterbauteile zu bilden. Die Verwendung des Keiles ist dem Fachmann geläufig und wird daher nicht weiter beschrieben.

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Eine Sperrklinken-Nockenscheiben- und Anschlaganordnung 6b wird als nächstes vorgesehen und ist in Einzelheiten in Fig. 3C dargestellt. Diese Anordnung umfaßt ein Gehäuseteil 66, Sperrklinken-Rollglied 67, Sperrklinken-Zahnradglied 68 und Sperrklinken-Blockierfederglied 69. Das Gehäuseglied 66 ist vorzugsweise einstückig aus Kunststoff hergestellt, wie z. B. aus Nylon, und umfaßt einen Nabenteil 70, mehrere Federgliederstützen 71, die alternierend um die äußeren Kanten des Gliedes angeordnet sind, sowie einen Federschlitz 72. Ein halbkreisförmiges Ausrichtglied 73 erstreckt sich über die äußere Oberfläche des Gliedes und umfaßt eine Nut 74. Der innere Teil des Gehäusegliedes, das in Fig. 3D gezeigt ist, umfaßt einen zweiten Nabenteil 81 sowie ein keilförmiges Zahnradanschlagglied 82. Eine öffnung 77 ist in dem Gehäuseglied vorgesehen und erstreckt sich von der inneren Oberfläche bis zur äußeren Oberfläche, wobei diese öffnung das Sperrklinken-Rollglied 67 aufnimmt. Das Sperrklinken-Zahnradglied 68 ist mit mehreren Vorsprüngen 79 versehen, um das keilförmige Zahnradanschlagglied 82 zu berühren, sowie mit einer Nut 80, um den schon erwähnten Keil aufzunehmen. Diese Glieder sind vorzugsweise einstückig aus einem Acetat-Kunststoff, wie z. B. Delrin, gespritzt. Der äußere Umfang des Zahnrades ist mit mehreren im Abstand angeordneten Einsenkungen versehen, um die Zahnradzähne 68 zu bilden. Das Sperrklinken-Blockierfederglied 79 ist ein kreisförmig geformtes Federglied, dessen eines Ende so in eine Richtung gebogen ist, daß es in dem Schlitz 72 aufgenommen wird. Eine derartige Feder wird das Sperrklinken-Rollglied 67 mit Sicherheit in einem der Zahnradzähne halten.

Die gesamten Sperrklinken-Nockenscheiben- und Anschlaganordnung 65 wird dann über der Längsfläche 58 der Wellenanordnung 55 so angeordnet, daß die Kantenfläche 57 über den Nabenteil 70 berührt wird. Während die Wellenanordnung 55 in das zurückspringende Gebiet 200 der Knopfhülle 50 angeordnet wird, tritt der Führungsteil 204 mit der Nut 74 in Eingriff. Wie zu erkennen ist, schreitet die Sperrklinken-Nockenscheibenanordnung 65 bei Drehung der Knopfhülle 50 fort, während die Wellenanordnung 55

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relativ dazu stationär bleibt.. Ein daneben liegendes herkömmliches Federglied 73 von kreisförmiger Form stellt sicher, daß das Zahnradglied' 68 innerhalb des Gehäusegliedes 66 fixiert bleibt.

Die Lichtquellenanordnung 75, einschließlich einer Lichtquelle 76, wird als nächstes von der Wellenanordnung 55 getragen und von dem Keil 63 über die Nut 67, die in der Anordnung vorgesehen ist, in Stellung gehalten. Bekanntermaßen muß die Lichtquelle relativ zum Lichtsammler (der später noch beschrieben wird) genau ausgerichtet sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Lichtquelle durch lichtemittierende Dioden (LED) gebildet, die auf einem Leiterrahmen installiert und durch Umspritzen mit transparentem Epoxidharz eingekapselt sind, wobei das Epoxidharz einstückig eingeformte Fokussierlinsen aufweist, Die so zusammengepackten Lichtdioden sind mittels einer Klemmeinrichtung 78 auf der Trägerbasis 85 befestigt und permanent verlötet, wobei eine Leitung auf der kreisförmig geformten Metallträgerbasis 85 und die andere Leitung mit der Kontaktlamelle 61 verlötet ist. Mehrere Ansätze 87 liefern elektrischen Kontakt zwischen der Trägerbasis 85 und der Welle 58. Obwohl bei der vorzugsweisen Ausführungsform eine Anordnung von Lichtdioden verwendet wird, um eine elektromagnetische Strahlung zu liefern, könnte auch eine andere Anordnung verwendet werden, beispielsweise eine Lampe, eine Lampe mit einem Sammelspiegel, oder eine noch andere bekannte Einrichtung. Eine nächste von der Wellenanordnung 55 getragene Einheit ist ein Lichtquellen-Abdeckglied 90. Das Abdeckglied 90 ist vorzugsweise einstückig und aus einem Material hergestellt, das ähnlich ist zu dem Material des Gehäusegliedes 66. Das Abdeckglied 90 umfaßt eine Öffnung 91 von einer gewünschten Form, so daß bei geeigneter Verkeilung auf der Wellenanordnung eine elektromagnetische Strahlung durch die Öffnung von der Lichtquelleneinrichtung geführt wird, während bei einer anderen Stellung diese elektromagnetische Strahlung blockiert wird.

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Ein binärcodiertes Verschlußscheibenglied 95 besitzt chemisch hergestellte Löcher 96 in einem vorgewählten Muster, um so selektiv die gebündelte elektromagnetische Strahlung über das Abdeckglied durchzulassen. Das Verschlußscheibenglied 95 kann daher als Einrichtung angesehen werden, mittels der die elektromagnetische Strahlung in Übereinstimmung mit einem vorgewählten Muster, das zur gewünschten Schaltung erforderlich ist, gedämpft werden kann. Um die Peripherie einer derartigen Scheibe herum sind mehrere Ausrichteinrichtungen 97 vorgesehen, die mit Führungsstutzen 205. in Eingriff treten, die in der Knopfhülle 50 angeordnet sind. Somit dreht sich die binärvercodete Ver- . schlußscheibe 95 ebenfalls mit der Knopfhülle 50. Es sei erwähnt, daß die Scheibe vorzugsweise aus Metall besteht, das bearbeitet wird, nachdem eine chemische Herstellung der Löcher vorgenommen wurde, um eine schwarze Oxidbeschichtung für Lichtzwecke zu schaffen, daß aber eine derartige vorzugsweise Struktur nicht unbedingt notwendig ist und daß auch jede andere Struktur möglich ist, die eine Dämpfung ermöglicht.

Als nächstes wird innerhalb des Schaltgerätes ein Feder- und Abstandsglied 100 vorgesehen, das die Verschlußscheibe 95 in Eingriff mit den Führungsstutzen 205 hält, die in der Knopfhülle 50 angeordnet sind. Zusätzlich liefert eine derartige Abstandsfeder eine elektrische Isolierung zwischen der Verschlußscheibe und eine Sammeleinrichtung für elektromagnetische Strahlung, die noch erläutert wird. Um beide vorgenannten Kriterien zu erfüllen, wird das Feder- urid Abstandsglied 100 vorzugsweise aus einem chemisch bearbeiteten "Mylar"-Polyester hergestellt, siehe Fig. 3E. Zwei parallele Stützglieder 101 und 102 sind über mehrere V-förmige Brückenglieder 103 miteinander verbunden. Jedes parallele Stützglied besitzt ein Ende, das nach innen zueinander um einen winzigen Betrag abgestumpft und dann wieder parallel ist. Das abgestumpfte Endteil liefert das Feder- und Abstandsglied mit einer Verbindungseinrichtung. Wie in Fig. 3A gezeigt ist, ist eine derartige Feder kreisförmig. Diese Kreisform wird geliefert, indem die Verbindungseinrichtungen zunächst zwischen zwei der mehreren V-förmigen

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Brückenglieder verflochten werden, dann über ein Brückenglied und zurück zwischen jeweils zwei angrenzende Brückenglieder. Diese Verbindungsart macht es erforderlich, daß das abgestumpfte Endteil eine Breite aufweist, die etwas geringer ist als die Breite der V-förmigen Brückenglieder. Es wurde festgestellt, daß die V-förmigen Brückenglieder eine Feder liefern, deren Lastdehnungsverhältnis linear ist und die gewünschten guten Rückfedereigenschaften aufweist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die dargestellte Feder nur eine, wenn auch besonders vorteilhafte von mehreren Möglichkeiten ist. Z. B. können die V-förmigen Brückenglieder verschiedene Form annehmen, und das abgestumpfte Endteil kann sich nach außen erstrecken, usw. Die Feder kann zu mehreren gleichzeitig in sehr einfacher und billiger Weise hergestellt werden. Außerdem kann die Länge eines derartigen Gliedes geändert werden, abhängig von der gerade gewünschten Ausführungsform.

Eine nächster Teil des Schaltgerätes, der mit der Wellenanordnung 55 verkeilt wird, ist die Lichtsammelanordnung 125, die eine darauf montierte Sammelanordnung 126 umfaßt. Mehrere Öffnungen 127, die sich in einem metallischen Scheibenteil 128 befinden, schalten Kontakteinrichtungen 130 (.stationäre Kontakteinrichtung 53, gezeigt in Fig. 4) ein, die Teil sind der Sammelanordnung 126, die durch ein Isolator- und Stützglied 128 aufgenommen wird. Mehrere Verbindungsglieder 54 sind vorgesehen, um die gesamte Schalteranordnung auf eine Instrumententafel o. dgl. zu montieren, wie schon gezeigt und beschrieben wurde. Die Lichtsammelanordnung 125 sammelt die sich verändernde elektromagnetische Strahlung und liefert einen Ausgang, der proportional ist zu einer derartig veränderlichen Strahlung. Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt die Lichtsammelanordnung 125 eine Reihe von fünf Phototransistorplättchen dar, die auf einem Leiterrahmen montiert und parallelgeschaltet und durch Einspritzung in transparentes Epoxidharz umkapselt sind, wobei einstückig eingespritzte Fokussierlinsen sowie auch Montiernasen in einer Weise vorgesehen sind, die an eine "dual-inline DIP package" erinnert, die in eine geätzte Schaltplatte

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eingestöpselt werden kann, wonach anschließend verlötet wird oder auf andere herkömmliche Weise Verbindungseinrichtungen geschaffen werden. Ändere Sammeleinrichtungen können verwendet werden, die dem Fachmann vertraut sind, z. B. CCD-Einrichtungen. Die Sammelanordnung muß lediglich sicherstellen, daß ein Ausgang geliefert wird, der proportional ist zu der erzeugten veränderlichen elektromagnetischen Strahlung. Das gesamte Schaltgerät ist vollständig, wenn ein herkömmliches Rückhalte-Federglied 140 in dem zurückspringenden Gebiet 203 der Knopfhülle 50 angeordnet wird.

Bei der vorzugsweisen Ausführungsform des oben beschriebenen Schaltgerätes ist der Knopfschalter mit fünf Elementen in der optisch elektronischen Reihe hergestellt, wodurch 2 oder 32 codierte Positionen möglich sind. Ein Schalter mit 32 Stellungen besitzt einen Drehwinkel von 11-j pro Stellung. Ein Schalter von z. B. 18 Positionen oder 20 pro Schaltstufe würde natürlich genauer definierte Sperrklinkenstufen besitzen, verglichen mit einem 32-stufigen Schalter. Die gewünschte Anzahl von Schaltstellungen wird bestimmt durch die Anzahl der Zähne, die in dem Sperrklinken-Zahnradglied 68 vorgesehen sind, und der Drehbereich des Schalters wird von den vorgesehenen Anschlagvorsprüngen 79 geliefert.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines dualen optischelektronischen Schalters gemäß der Erfindung wiedergegeben. Ein solches Schaltgerät umfaßt die schon erwähnte Knopfhülle 50, die Wellenanordnung 55, die Sperrklinken-Nockenscheiben- und Anschlaganordnung 65, das Federglied 73, die Lichthalteanordnung 75, das Abdeckglied 90, das Codescheibenglied 95, das Feder- und Abstandsglied 100, die Lichtsammelanordnung 125 und die Rückhaltefeder 140. Zusätzlich sind eine zweite Knopfhülle 50', eine Anzeigescheibe 145, eine zweite Sperrklinken-Nockenscheiben- und Anschlaganordnung 150, ein Schalttafelglied 16O, ein Isolator 165, ein zusätzliches Montierglied 170 sowie ein zweites Rückhalte-Federglied 180 vorgesehen. Es gibt jedoch eine kleine Differenz gegenüber der Wellenanordnung 55 der

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Fig. 5, weil die letztere Wellenanordnung eine Längsfläche von größerer Länge aufweist, um die zusätzlichen Bauteile des dualen Schalters aufzunehmen. Wie schon erwähnt wurde, würde eine andere Alternative darin bestehen, innerhalb der Längsfläche eine koaxial befestigte Welle anzuordnen, die weitere Bauteile des dualen Schalters aufnimmt. Die Knopfhülle 50' umfaßt ein zurückspringendes Gebiet, in das eine Rückhaltefeder 180 eingesetzt wird, die von ausreichender Länge und Fläche sein muß, so daß die Knopfhülle 50 gedreht werden kann, wenn sie daran angeordnet ist, wie bei jeder dualen Schalteinrichtung. Die Anzeigescheibe 145 liefert, wenn sie z. B. durch Kontaktzement oder durch andere herkömmliche Befestigungseinrichtungen mit der zweiten Sperrklinken-Nockenscheiben- und Anschlaganordnung 150 verbunden ist, eine Anzeige der Schalterstellung, die definiert wird durch die Drehung der inneren Knopfhülle 50. Die Sperrklinken-Nockenscheiben- und Anschlaganordnung 150 besteht aus einem Gehäuseglied 151, einem Federglied 152, einem Walzenglied 153, einem Sperrklinken-Scheibenglied 154 und einem Kontaktglied

155. Das Sperrklinken-Scheibenglied 154 ist mit mehreren Löchern 157 versehen, deren eines Ende abgeschrägt ist, wobei diese Löcher die Verbindungsglieder (siehe Fig. 3A) auf der Lichtsammelanordnung 125 aufnehmen. Mehrere Befestigungseinrichtungen, wie z. B. die Schraube 158, verbinden die Einheiten miteinander, wobei eine derartige Schraube in dem abgeschrägten Ende aus offensichtlichen Gründen angeordnet ist. Zusätzlich umfaßt das Sperrklinken-Scheibenglied Zahnglieder

156, in die das Walzenglied eingreift. Die Anordnung unterscheidet sich nur leicht von der schon beschriebenen Anordnung, so daß die Beschreibung nicht weiter ausgeführt wird. Ein Schalter-Kontaktglied 155 wird von dem Gehäuseglied 151 getragen, um Schalttafel-Leitgebiete oder ein noch zu erläuterndes Schalttafelglied zu berühren. Da der Kontakt dem Fachmann geläufig ist, wird er nicht näher beschrieben. Der Rest der Sperrklinken-Nockenscheiben- und Anschlaganordnung 150 ist ähnlich zu der Anordnung 65 und wird nicht näher erläutert.

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Ein Schaltkreis-Schaltplattenglied 160 wird als nächstes von der Wellenanordnung 55' getragen und umfaßt mehrere geätzte Schaltplatten-Leitgebiete 161. Diese Gebiete oder Wege sind so gewählt, daß sie die gewünschten Schaltfunktionen liefern. Die Schaltplatte umfaßt auch mehrere öffnungen 162, um die Kontaktglieder der lichtempfangenden Einrichtungen, die schon erläutert wurden, aufzunehmen. Mehrere leitende Glieder 163 sind ebenfalls auf der Schaltplatte vorgesehen, um einen elektrischen Weg zu liefern, der von einem derartigen Schalter benötigt wird, um die gewünschten Schaltströme zuzuführen und abzuführen. Ein Isolationsglied 165 liefert eine Isolation zwischen dem Schaltplattenglied 160 und dem Montierglied 170. Das Montierglied 170 ist ähnlich zu dem Lichthalteglied 125, mit der Ausnahme, daß kein Lichtsammelglied vorgesehen ist. Wiederum vollendet ein Federglied 180, wenn es in das rückspringende Gebiet der Knopfhülle 50' angeordnet wird, die Anordnung.

Statt der oben beschriebenen Ausführungsform ist es auch möglich, beispielsweise zwei vollständige optisch-elektronische Schalter, wie sie in Fig. 3 beschrieben wurden, zu einer dualen Schalteranordnung zu vereinigen.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche ;

ί"1 .1 Optisch-elektronischer Schalter, gekennzeichnet durch ein bewegliches Gehäuse (50), durch eine stationäre Strahlenquelle (75, 76), die innerhalb des beweglichen Gehäuses

(50) angeordnet ist und eine elektromagnetische Strahlung abgibt; durch veränderliche Dämpfungseinrichtungen (90,
95), die innerhalb des beweglichen Gehäuses (50) angeordnet sind und die die elektromagnetische Strahlung variabel dämpfen, um eine veränderliche elektromagnetische
Strahlung abzugeben; und durch eine stationäre Sammeleinrichtung (125), die innerhalb des beweglichen Gehäuses

(50) angeordnet ist und die veränderliche elektromagnetische Strahlung aufnimmt und einen Ausgang abgibt, der proportional ist zu der veränderlichen elektromagnetischen
Strahlung.
2. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbindungseinrichtung (55), die innerhalb des beweglichen
Gehäuses angeordnet ist und diese mit der veränderlichen
Dämpfungseinrichtung (90, 95) verbindet.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Gehäuse (50) ein Bedienungsknopf ist.
4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Strahlenquelle (75, 76) eine Lichtquelle ist.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine lichtaussendende Diode ist.
6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Dämpfungseinrichtung (90, 95) einen Verschluß darstellt.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß ein codierter Verschluß mit vorbestimmtem Muster ist.

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8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Sammeleinrichtung (125) ein lichtempfindliches Glied ist.
9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Glied ein Phototransistor ist.
10. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Glied eine CCD-Einrichtung ist.
11. Optisch-elektronischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wellenanordnung (55), einschließlich festen Kontakteinrichtungen (53) und Führungseinrichtungen (63); durch eine Sperrklinken-Nockenscheibenanordnung (65), einschließlich einem Nockenwalzenglied (67), einem Nockenradglied (68) und einem Federglied (69), das von der Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu den Führungseinrichtungen (63) getragen wird; durch ein zweites Federglied (73), das von der Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu den Führungseinrichtungen (63) getragen wird, durch eine Lichtguellenhalterung (75), einschließlich einer Lichtquelle (76), die von der Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu den Führungseinrichtungen (63) gehalten wird; durch Lichtabdeckeinrichtungen (90), die von der Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu den Führungseinrichtungen (63) getragen wird, wobei die Lichtabdeckeinrichtung (90) eine Öffnung

(91) aufweist, die zu der Lichtquelle (76) ausgerichtet ist; durch Verschlußeinrichtungen (95), die von der Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu der Führungseinrichtung (63) getragen wird und eine Mehrzahl von Öffnungen

(96) enthält, die gemäß einem vorgewählten Muster angeordnet sind; durch einen Abstandshalter (100); durch eine Lichtsammlerhalterung (125), die von der Wellenanordnung

(55) in Ausrichtung mit der Führungseinrichtung (63) getragen wird und einen Lichtsammler (126) und Halterungseinrichtungen (128) umfaßt; durch ein Gehäuse (50) zur

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Aufnahme der Wellenanordnung (55); und durch ein drittes Federglied (140) zur Befestigung der Wellenanordnung (55) in dem Gehäuse (50).
12. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtungen (53) einen elektrischen Kontakt bilden.
13. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (63) eine Längsnut (59; 60) in der Wellenanordnung (55) darstellen und einen Keilstift (63) umfassen.
14. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen (95) mehrere Öffnungen aufweisen, die ein codiertes Schaltmuster darstellen.
15. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsammler (126) Kontakteinrichtungen (53; 130) umfaßt, die eine elektrische Signalverbindung bilden.
16. Schalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtungen (53; 130) Ausrichteinrichtungen tragen.
17. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsammlerhalterung (125) mehrere mit Gewinde versehene Stützglieder (54) zur Aufnahme einer mit Gewinde versehenen Schraube (51) aufweist.
18. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (50) ein Bedienungsknopf ist.
19. Schalter nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine zweite Sperrklinken-Nockenscheibenanordnung (150), einschließlich einem Nockenwalzenglied (153), einem Nockenradglied (154) und einem Federglied (152), die von der

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Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu der Führungseinrichtung (63) getragen wird, wobei die zweite Sperrklinken-Nockenscheibenanordnung (150) wesentlich größer ist als die erste Sperrklinken-Nockenscheibenanordnung (65) und eine öffnung aufweist, um die Führungseinrichtungen (63) aufzunehmen; durch gedruckte Schaltplattenanordnungen (160), die von der Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu den Führungseinrichtungen (63) getragen wird und die Einrichtungen (161) zur Aufnahme der Kontaktglieder (155) sowie mehrere nächstkommende elektrische Anschlüsse (163) aufweist; durch Isolationsexnrichtungen (165), die von der Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu der Führungseinrichtung (63) getragen wird; durch Platteneinrichtungen (170), die von der Wellenanordnung (55) in Ausrichtung zu der Führungseinrichtung (63) getragen wird; durch ein zweites Gehäuse (5O*) zur Aufnahme des ersten Gehäuses (50); und durch ein viertes Federglied (180), das von dem zweiten Gehäuse (50¹) getragen wird und das erste Gehäuse (50) innerhalb des zweiten Gehäuses (50¹) festhält.
20. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäuse (50¹) einen zweiten Bedienungsknopf darstellt.
21. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß erster und zweiter Bedienungsknopf (50 bzw. 50") voneinander unabhängig sind.
22. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltplattenanordnung Cl60), die sich in dem zweiten Gehäuse (5O¹) befindet, den Ausgang aufnimmt, der proportional ist zu der veränderlichen elektromagnetischen Strahlung.
23. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandshalter- und Federglied

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"(100) eine Federeinrichtung vorgesehen ist, die aus zueinander parallelen Stützgliedern (1O1; 1O2) bestehen, sowie aus mehreren nachgiebigen Brückengliedern (1O3), die zueinander parallel sind und zwischen den Stützgliedern (101, 102) angeordnet sind.
24. Schalter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Stützglieder (101, 102) und die mehreren nachgiebigen Brückenglieder (103) eine einzige Einheit bilden.
25. Schalter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das abgestumpfte Ende der nachgiebigen Stützglieder (101, 102) ein Verbindungsglied bilden.

ES/hs 3

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L e e r s e i f e