无电流光开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及一种传输开关状态的无电流光开关。该开关能够用于所有需要无电流地传输开关状态的领域。它能够用于监控进入竖井(Shaft)或门，用于电信基础设施，用于气体、水、下水道以及电源，并用于保护饮用水蓄水池或布水器的竖井或门，以及民用和军用安全基础设施和安全访问系统。此外，本发明描述了一种能够可靠地检测多个开关的装置。
【背景技术】
[0002]目的是开发一种机械式无电流光开关，该光开关能够用于任何对重要基础设施的访问需要保护和监控的地方。除了电信竖井，这些重要结构包括必须保护以防止非法进入的气体、水和电力供应的竖井和进入门。这些竖井通常位于地下，并由竖井盖封闭。多功能开关应当安装在竖井内以监控各个竖井盖的打开状态。
[0003]此外，该开关还应该能够监控对技术性或高度安全的房间或容器的访问，并且还应当能够与浮阀组合使用以对竖井洪水或建筑水平等进行指示。
[0004]美国专利US7109873B2提到了一种能够用于检测竖井盖打开的开关。在该开关的一种实施方式中，开关中的可移动销子通过弹簧预紧，并从内部挤压闭合的竖井盖。当竖井盖被打开时，销子移动并使固定在销子上的光导体(玻璃纤维)弯曲。或者，可以使用磁铁来触发竖井盖被打开时光导体(玻璃纤维)的弯曲。为此，必须将第一磁铁固定在竖井盖上，当竖井盖被关闭时，该磁铁吸引通过弹簧预紧的第二磁铁。在打开竖井盖时，预紧被中和并触发开关。当开关被触发时，与第二磁铁连接的锥形销使玻璃纤维偏转和弯曲。
[0005]测量装置在光时域反射(OTDR)的基础上对光导体的弯曲(屈曲)进行记录。为此，OTDR测量装置连接至光导体，该OTDR测量装置每次测量都通过光导体发送光脉冲，并测量一段时间内反向散射光的强度。如果光导体中存在弯曲，则在光导体中对光的全反射进行补偿，光从光导体离开。一段时间内对反向散射光进行的测量不仅能被用于确定量级，还能够被用于确定光强度由于暂时衰减而受损的位置。由于该测量是在不同时间间隔发送光脉冲的脉冲测量，并且由于玻璃纤维需要花费一定时间恢复至初始位置，无法在两个光脉冲之间检查开关的开关状态。如果开关只被触发很短的时间，则无法可靠地检测到该触发。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是开发出一种无电流光开关，该开关能够可靠地检测触发而不管各次触发的时距。该目的通过权利要求1中公开的开关实现。
[0007]本发明特别涉及一种开关，该开关利用光导体，例如用作传输介质的玻璃纤维来纯机械式地且不带任何电流地传输开关状态。术语“开关”也可以理解为开关装置和多功能开关。有利地，系统利用导光且对弯曲敏感的光导体的特性，特别是这样的事实:当该光导体弯曲或屈曲时，光在屈曲点或弯曲点离开。
[0008]根据本发明的可查询的开关装置包括壳体，设置在该壳体中的光导体，以及设置在壳体内的用于所述光导体的偏转装置。开关装置还包括触发装置，该触发装置触发所述开关装置的开关操作，并至少临时地驱动所述偏转装置。该偏转装置配置为当偏转装置被驱动时使得光导体以限定方式偏转，从而使光导体的弯曲半径以限定方式改变。可查询的开关装置还包括用于所述偏转装置的重置机构，该重置机构包括延迟元件，所述延迟元件在触发装置重置之后，以限定的延迟将偏转装置返回至偏转装置的初始位置。
[0009]根据本发明的优选实施方式，开关内的光导体沿着设置在可移动滑块上的挂钩(catch)被引导。当触发机构被启动时，挂钩使光导体从其空闲状态位置偏转，从而导体的合成弯曲引起光导体的导光性和反射能力暂时衰减。该衰减被测量装置记录，相应的信息被发送至地理参考式评估程序，该地理参考式评估程序确定相关开关的准确位置。一般而言，根据本发明的开关可以在所有环境中使用以传输开关状态。由于根据本发明的开关不会产生摩擦热或火花，建议将其用于高度易爆或高度易燃，或高度腐蚀的环境。由于根据本发明的开关不用电流就可以运行，它最适合于在电流供应有问题的地方使用。此外，由于不使用磁铁，因此该开关对磁场不敏感。此外还省略了昂贵的TK模块(TK modules)，例如GPS或GPRS，TK模块易受干扰影响，并可以使用干扰装置(例如，频率干扰器)对其进行破坏。
[0010]触发机构的重置优选经由延迟元件发生，该延迟元件确保所述触发被测量装置记录。该延迟元件具有两个重要优点:1)它允许只使用一个测量装置就能依次记录多个星形纤维束(由此，纤维束指定光导体，以及可操作地连接至该光导体的开关)；2)由于该延迟元件，能够可靠地记录短暂的开关序列。
[0011]应该注意的是，根据本发明的开关可以简单地设计，由此传输二进制开关状态。在这种情况下，仅在两个状态“O”(开关处于空闲位置)和“I”(开关被触发)之间变化。在该“二进制”开关的情况下，纤维将在重置时间过后的几分之一秒内被机械地带回至初始位置。这产生了二进制开关状态:打开或关闭。在替换实施方式中，开关还可以配置为能够检测一段时间内的逐步重置。的确，根据应用，测量或记录一段时间内从状态“O”到状态“ I”或者从状态“I”到状态“O”的转变(即，具有变化的衰减值)是很令人关注的。
[0012]根据本发明的开关能够防水，其针对户外使用的重型版本至少具有IP68级防护，并能够承受至少到10焦耳的冲击力。
[0013]在替代实施方式中，能够使用远程触发器，例如带固定丝的鲍登线(Bowdencable)来触发该开关。因此，就竖井盖监控系统而言，开关和竖井盖之间的物理接近不是绝对必须的。
[0014]在优选实施方式中，开关构造为对破坏不敏感。在尝试破坏的情况下，开关自动触发。本开关在材料有缺陷的情况下也立即触发。举例来说，该材料缺陷可以是开关中有缺陷的玻璃纤维破损了，这也被认为是“破损”。因此，该开关还实现自检功能，这要归功于其高可靠性:当未被触发时，开关100%起作用。
[0015]推荐的开关是免维护的，应用范围为-20°C至+40°C之间。取决于开关设计，该温度范围还可以扩大。
[0016]根据本发明的优选实施方式，光导体在壳体内通过引导元件沿着圆形轨道被引导。在未驱动状态下，光导体在壳体内被引导的弯曲半径大于或等于光导体的最小弯曲半径。这确保开关的壳体设计紧凑。偏转装置包括挂钩，该挂钩在偏转装置被启动时使光导体在限定方向偏转，使得光导体的弯曲半径在至少一个点上暂时减小。在启动状态下，设置在偏转装置中的光导体的弯曲半径小于光导体的最小弯曲半径。
[0017]此外，延迟元件可以被设计为发条装置或者液压多盘制动器。术语“液压多盘制动器”指的是具有盘包的制动装置，该盘包具有在高粘液体中互相挤压的至少两个制动表面。与传统摩擦制动器相比，该制动器的优势是重置运动需要花费长得多的时间。因此，可以获得更长的延迟时间，这在复杂的网络拓扑中具有优势。
[0018]光导体可以插入到壳体中，从而使其进入壳体并在此从壳体伸出。因此，光导体可以通过多个开关(与传统串联设置类似)。OTDR测量装置连接在纤维的至少一个端部上，以读取纤维束。归功于开关沿着纤维束的设置，针对每个纤维束可以可靠地监控-举例来说-多达12个开关的开关状态，从而能够极大地降低该装置的安装成本。
[0019]根据光导体和开关的优选实施方式，光导体插入到壳体中，从而使光导体进入壳体，并终止于该壳体中。设置在壳体中的光导体以LC/PC插头或者设计为反射器的插头终止。在该设置中，通过使用在每个开关前面的，例如在套筒中设置的分光器，可以实现开关的操作耦合。每个分光器将光导体的光量的特定部分分出来，并将其转发给开关。归功于该设置，光量顺利地在开关之间分配。因此，取决于OTDR测量装置的性能，能够可靠地从每个光导体读出150个以上开关的开关状态，反过来这又进一步降低了安装成本。开关中纤维弯曲所引起的暂时衰减不影响对剩余开关的测量记录。
[0020]为了提升安全性，可以使用多个OTDR测量装置，优选使用两个OTDR测量装置，其中一个OTDR测量装置以反循环的方式进行测量并与第二测量装置同步，从而确保两个装置从来不会测量相同的纤维束。
[0021]还必须注意到，举例来说，在纤维束的开关7和开关8之间发生纤维破损的情况下，从开关I进行测量的测量装置从开关7向前是“盲目”的。由于分光器仅单向地起作用，从相反方向进行测量是不可能的。为了在即使发生纤维破损的情况下也能对纤维束的所有开关进行测量，有利的情形是使用第二测量装置，该第二测量装置能够测量相反方向上的第二“平行”纤维。在这种情况下，第二纤维必须穿过每个开关，或者通过每个套筒中的分光器连接至各个开关。通过对第二纤维进行反向测量，还允许对那些从第一测量装置观察时位于破损纤维下游的开关进行读取。
【附图说明】
[0022]参考附图对本发明的不同实施方式进行描述。
[0023]图1是开关的优选实施方式的第一级的截面示意图。
[0024]图2是开关的优选实施方式的第二级的截面示意图。
[0025]图3是开关的优选实施方式的第三级的截面示意图。
[0026]图4是分光器、开关和测量装置的优选设置的第一示意图。
[0027]图5是可能的开关设置的第二示意图。
【具体实施方式】
[0028]运行原理:对弯曲敏感的玻璃纤维，例如G652型玻璃纤维插入到根据本发明的开关中，并在考虑各类型纤维最小弯曲半径的情况下引导围绕可移动的挂钩。当开关开启时(例如，由连接至触发机构的竖井盖被提起而引起)，玻璃纤维被可移动的挂钩屈曲或弯曲。结果，玻璃纤维中光的全反射被补偿，并且光从玻璃纤维离开。可以利用的特殊OTDR测量装置(光时域反射仪-optical time-domain reflectometer)对该缺失的光进行测量，并利用软件将其唯一地与特定开关联系起来。在反向散射曲线中，每个开关