Оптоэлектронный переключатель

(5)5 Н 03 К 17/78 БРЕТЕН 6 фАф С) Од 0 ч ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в электротехнике, импульсной и вычислительной технике, электронике, волоконной оптике и др. областях, Оптоэлектронный переключатель содержит светодиод (1), фотодиод (2), переключательную ячейку (3), 2 гибких световода (6, 7), кнопку (5). Ячейка 3 выполнена из эластичного материала - кремнийорганического компаунда. 6 ил.Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в электротехнике, электронике, импульсной и вычислительной технике, волоконной оптике и др, областях.Целью изобретения является упрощение устройства при одновременном повышении его надежности.На фиг.1 и 2 представлена общая схема переключателя; на фиг.З - вариант конструктивного выполнения переключательной ячейки; на фиг. 4 - вариант схемы переключателя с одним входом и несколькими выходами; на фиг,5 и 6 - передаточные характеристики переключательной ячейки зависимость фототока 1 ф от управляющего усилия М в ньютонах для двух вариантов конкретного выполнения,Переключатель, изображенный на фиг.1, содержит светодиод 1 и фотодиод 2, между которыми установлена переключательная ячейка 3 с прозрачными стенками. Ячейка 3 заполнена частицами оптически прозрачного кремнийорганического компаунда 4, С массой частиц компаунда соприкасается кнопка 5,В схеме, изображенной на фиг.2, светодиод 1 и фотодиод 2 соединены с переключательной ячейкой 3 с помощью гибких световодов 6 и 7, то есть переключатель включен в линию волоконно-оптической связи, Ячейка 3 выполнена из эластичного материала и герметизирована, Кнопка 5 взаимодействует с наружной поверхностью ячейки 3.Для эффективной работы переключательной ячейки "на проход" необходимо, чтобы ее длина в зависимости от размера частиц компаунда составляла приблизительно 1-5 мм. В этом случае обеспечивается практически нулевой уровень сигнала в выключенном состоянии (кнопка не нажата), При такой длине ячейки и малом диаметре световодов 6 и 7 в ячейке возникают значительные потери сигнала во включенном состоянии. Для устранения этого недостатка предлагается вариант исполнения ячейки, изображенный на фиг,З. Отличительной особенностью этого варианта является установка на концах световодов 6 и 7 коллимирующих элементов 8, В качестве таких элементов могут использоваться шариковые микролинзы, градиентные линзы, фоконы и др. аналогичные элементы.В варианте схемы переключателя, изображенном на фиг.4, излучающий 6 и приемные 7 световоды установлены под прямым углом. В этом случае к одной ячейке 3 может быть подключено несколько прием 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ных световодов 7 и, соответственно числусветоводов 7, фотодиодов 2,Во всех вариантах схем переключателяроль фотоприемника может также игратьглаз человека, а также использоваться любые источники света - как естественные, таки искусственные: лампы, светодиоды и т.д.Работа переключателя происходит следующим образом,В исходном состоянии, когда кнопка 5не нажата, масса частиц компаунда 4 в ячейке 3 рассеивает свет. Это соответствует низкому уровню фототока фотодиода 2 длясхем, изображенных на фиг.1 и 2, и соответственно высокому уровню сигнала для схемы на фиг,4, Это связано стем, что фотодиод2 в схемах фиг.1 и 2 регистрирует свет, прошедший через. ячейку 3, а в схеме на фиг.4 -рассеянный свет, При нажатии на кнопку 5ячейка 3 перестает рассеивать свет, что приводит к существенному увеличению сигнала(в 50 и более раз) в схемах фиг,1 и 2 исоответственно к его уменьшению в схемена фиг,4,Для регистрации высокого или низкогоуровня сигнала используется обычная электронная схема (на чертежах не показана),Эта схема включает в себя, как правило,усилитель, дискриминатор уровня и триггер,На фиг.5 и 6 представлены результатыиспытаний макетных образцов переключателя для схем, изображенных на фиг,2 и 4соответственно, В макете, выполненном посхеме фиг.2, переключательная ячейка имела вид эластичной пластикатной трубкивнутренним диаметром 1 мм, в которую бы- .ли вставлены концы кварцполимерных световодов с диаметром световедущей жилы400 мкм. Расстояние между торцами световодов длиной около 5 мм заполнено частицами кремнийорганического компаунда159-254, Частицы имели форму стружки произвольной длины, толщиной около 50 мкм,Давление частицам компаунда передавалось через стенки герметичной капсулы,В макете, построенном по схеме фиг,4,давление кнопки передавалось непосредственно на частицы компаунда в открытой ячейке, поэтому характеристика, изображеннаяна фиг,6, соответствует минимальному усилию, необходимому для срабатывания переключателя (0,2-0,3 Н).Устройство отличается простотой конструкции, отсутствием драгметаллов, совместимостью с волоконно-оптическимилиниями связи, Его преимущества перед используемыми в настоящее время электрическими переключателями могут оказатьсярешающими в пожаро- и взрывоопасных,химически активных и т,п. средах, в волоконно-оптических системах и др. областях. ф о р мула и зоб рете н ия Оптоэлектронный переключатель, содержащий переключательную ячейку, механически связанную с управляющим элементом и оптически связанную с источником света и фотоприемником, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности, пере ключательная ячейка заполнена частицамиоптически прозрачного кремнийорганического компаунда.,0 0,8 0,62 йиг4Составитель Т, Черепановктор Т, Куркова Техред М.Моргентал Корректор Л, Пилипенк Заказ 1060 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10