CN106200424B - 用于人机接口的霍尔效应通用控制电钮以及装配有该控制电钮的人机接口 - Google Patents

用于人机接口的霍尔效应通用控制电钮以及装配有该控制电钮的人机接口 Download PDF

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Abstract

该用于人机接口的霍尔效应通用控制电钮包括基部(3)，所述基部设计为安装在所述接口上；以及一系列可手动操纵和互换的模块(2)，各模块设计为安装在所述基部上，且各模块包括双极磁体，其中，所述基部设置有用于检测由所述磁体发出的磁场的构件。

Description

用于人机接口的霍尔效应通用控制电钮以及装配有该控制电 钮的人机接口
技术领域
本发明总体上涉及人机接口，特别是用于航空器的人机接口，更特别的是涉及用于航空器驾驶舱中的数字仪表板的人机接口的霍尔效应控制电钮。
背景技术
航空器驾驶舱控制仪表板装配有多个控制电钮，这些控制电钮可由飞行员手动操纵(actuable)以实现一种或多种航电功能。这些控制电钮通常是机电控制电钮，例如包含开关的按钮、旋转电位器电钮或通过旋转电钮来进行操作的任何其它控制装置(旋转开关、编码器等)的电钮。
可以理解的是，控制电钮的数量和尺寸强行施加了控制仪表板制造商必须考虑的约束条件。
此外，现有技术中，控制电钮具有电力开关功能，因此这些控制电钮形成了它们所要控制的组件的供电电路的一部分。
根据所控制的组件的类型，控制仪表板可装配有旋钮或者按钮，上述旋钮可以具有多个预定角度的选择位置、或者可以是连续旋转型的。因此必然包括对各种类型的旋钮或按钮的规定，这些规定必须作为必备配置长久地安装在控制仪表板上。因此，通常不可能例如为了适应说明书(所述说明书规定了对控制仪表板的特定配置)，而用一种类型的电钮(例如旋钮)替换另一种类型的电钮(例如按钮)。
发明内容
鉴于以上，本发明提出了一种用于人机接口的通用控制电钮，适用于在这种接口上的可互换安装。
本发明的进一步目的是提出了这样的控制电钮，其提高了可靠性，并降低了空间要求。
因此本发明的对象是用于人机接口的霍尔效应通用控制电钮，包括基部，所述基部设计为安装在接口上；和一系列可手动操纵和互换的模块，各模块设计为安装在所述基部上，且各模块包括双极磁体，其中，所述基部装配有用于检测由所述磁体发出的磁场的构件。
因此，通过使用可安装在通用基部上的可互换的控制模块，能够由可选择的适配于接口的通用组件来配置控制仪表板。此外，霍尔效应控制电钮的使用能够使可靠性显著提高。
在实施例的一种模式中，检测构件设计为检测磁体的旋转动作和/或平移动作。
有利地，控制模块包括照明构件和照明控制板，所述照明控制板用于根据从接口发出的照明信号控制照明构件。
换言之，电钮还执行信号发射功能，特别是能够简单识别电钮的位置或者向飞行员传输额外信息。
在实施例的一种模式中，控制模块包括至少一个凸起部的组合，凸起部分别与凹槽啮合，凹槽设置在基部中用于控制模块的机械连接和电气连接，其中，凸起部和凹槽设置有互补触点，用于传送照明信号和供电信号。
可以观察到的是，这一系列的控制模块包括连续旋转控制模块、具有控制位置编码功能的旋转式控制模块、或按钮式控制模块。在旋转式控制电钮的情况中，有利地，可使用能够通过按拉功能操纵的控制电钮。
有利地，基部和各模块可以设置有冗余的且独立的检测电路及控制电路。
在这种情况下，可设置为，检测电路和控制电路通过通信总线连接。
根据第二方面，本发明的另一对象是人机接口，该人机接口包括一系列上面定义类型的电钮。
附图说明
参照所附附图，通过阅读下面的仅为非限制性示例的说明，可以确认本发明的进一步的目的、特征和优势，其中：
图1示出了根据本发明的控制电钮的第一实施例的侧向视图；
图2示出了图1所示的控制电钮的进一步配置；和
图3示出了根据本发明的控制电钮的组件。
具体实施方式
图1-3描绘了根据本发明的控制电钮，由总参考标记1表示。
所述控制电钮设计为安装在航空器驾驶舱中的人机接口的数字仪表板中，并且可用于由飞行员手动操纵以实现一种或多种航电功能。
如上所述，该控制电钮为霍尔效应通用控制电钮，其包括控制模块2和通用基部3。
基部3设计为安装在航空器驾驶舱的数字控制仪表板上，并为此设置有一系列的凸起部以及引脚5，凸起部如参考标记4，引脚5设计为与设置在仪表板上的互补引脚啮合，用于向数字仪表板传送在控制模块2的操纵期间生成的控制信号，以及用于为控制模块2传送后续的供电信号或控制信号。
由图3可见，通用基部3包括设置有一系列凹槽6的主体，在该情况中，设置有两个插槽形式的凹槽，设置在控制模块上的、形状匹配的凸起部7插入到该插槽中。
可以看出，凹槽6设置有多个设计为与凸起部7上的相应触点相配合的触点，用于将控制模块生成的控制信号传送至数字仪表板，并用于传送控制模块的供电信号和控制信号。
如图3所示，控制电钮由多个可互换的控制模块组装而成，这些控制模块设计为选择性安装在能够适应不同类型的致动器的通用基部3上。根据待控制的功能类型和控制命令的性质选择使用的控制模块。
该控制电钮可以是按钮型控制电钮2a、或者具有多个预定位置的位置编码型旋钮。该旋钮例如可以是具有6个位置编码的旋钮2b、或者具有12个位置编码的旋钮2c。自然，预定位置的数量并非是限制性的。32个位置编码也是可以的。
根据实施例的另一不是代表性的模式中，旋钮也可以是连续旋转的按钮。
然而，在旋钮实施例的各种模式中，为了能够合适地替换按钮，提供另外的按拉式致动模式将是有利的。
在所有的情况中，控制模块设计为用于插入式安装在通用基部3上以形成霍尔效应控制电钮。
为此，控制模块中包含双极磁体，在操纵电钮期间控制双极磁体的位置，而基部包含用于检测由双极磁体发出的磁场的构件。在该情况中，这些构件是霍尔效应传感器，其测量由包含在控制模块中的双极磁体发出的磁场。
自然，霍尔效应传感器设计为检测双极磁体的平移运动和旋转运动，并且因此能够在下述期间检测磁场的改变：旋钮控制模块的旋转期间，以及具有按钮的控制模块或具有按拉控制功能的旋钮的控制模块的平移期间。
控制模块还设置有照明构件以为飞行员提供关于被控功能状态的信息，或者指示待操纵的区域。
这些构件例如可以是待操纵区域四周的照亮的边框，或者指示了控制模块位置的一个或多个光点。照明构件还可以以光环或者按钮上的指示灯的形式设置。
在这些实施例的各种模式中，使用多色显示是有利的。该照明功能优选由多色(红绿蓝，RGB)电致发光二极管呈现，多色电致发光二极管具有这样的优势：能够产生由红、绿、蓝组分加色合成的任意颜色。
因此各控制模块设置有照明控制板，照明控制板对所有的电钮来说都是相同的，并且由通用基部3响应于由数字仪表板发出的对照明构件的操纵命令而被控制。
最终，可以观察到的是，为了提高控制电钮的可靠性，有利的是，将检测电路(特别是包含在基部中的霍尔效应检测器)以及负责控制控制模块的控制电路设置为冗余的且独立的。
为此，可以设置为，基部3包括两个霍尔效应传感器、两个独立的具有控制模块的通信总线(特别是包含在凹槽6中)、两个用于通过各自一半的照明构件提供照明的照明控制板、两个供电电路和两个用于控制控制模块的微控制器。
为了维持控制电钮的全部性能，在这些冗余的且独立的检测电路及控制电路之间设置同步总线是有利的，即使是在这些检测电路和控制电路中的一个失灵的事件中，例如其中一条通信总线失灵，也能维持控制电钮的全部性能。
应当理解的是，上述使用了通用基部和一系列控制模块的发明，可用于设置有传统的安装在航空器驾驶舱仪表板上的所有控制电钮，由于使用了通用基部，而该通用基部能够胜任任何类型的控制模块的操纵的通用检测，因此确保了旋转动作、推按动作或拉拔动作到控制仪表板的控制器的通信。
可以观察到的是，与现有技术中使用的传统上的驾驶舱组件不同，上述控制电钮没有针对控制电流的电力开关功能，但检测了控制模块的位置，然后将该位置传送到控制仪表板的控制器。换言之，控制电钮只设计为传送表示控制模块位置的信息，并且接收控制信号和供电信号，其中，电力开关功能由控制仪表板的控制器执行。
此外，控制功能不涉及机械组件，因为控制模块的位置检测是通过包含在基部中的霍尔效应传感器实现的。
已经观察到的是，该类型的控制电钮能够以提高的准确性执行控制，因为由该控制电钮生成的控制信号是数字信号而不是模拟信号，并且该类型的控制电钮能够降低空间要求。该类型的控制电钮示出了通过消除电子组件的移动性而实现的提高的可靠性。
此外，该类型的由数字信号控制且传输数字控制信号的控制电钮，优选地能够集成在航空器驾驶舱的数字控制仪表板中，同时具有提高的可靠性和降低的空间要求。
最终，在上述实施例的各种模式中，实现了控制电钮高度的降低，因此能够使得安装有控制电钮的控制仪表板的厚度降低。就这点而言，已经观察到能够实现降低高度的30％或者更多。

Claims (9)

1.用于人机接口的霍尔效应通用控制电钮，其特征在于，所述霍尔效应通用控制电钮包括基部(3)，所述基部设计为安装在所述接口上；以及一系列可手动操纵和互换的控制模块(2)，各控制模块设计为安装在所述基部上，且各控制模块包括双极磁体，所述基部设置有用于检测由所述双极磁体发出的磁场的改变的构件，所述构件为霍尔效应传感器；其中，控制模块或各控制模块包括照明构件和照明控制板，所述照明控制板用于根据从所述接口发出的照明信号控制所述照明构件，控制模块或各控制模块包括至少一个凸起部(7)的组合，所述凸起部分别与凹槽(6)啮合，所述凹槽设置在所述基部中用于与所述控制模块机械连接和电气连接，其中，所述凸起部和所述凹槽设置有互补触点，用于传送照明信号和供电信号。
2.根据权利要求1所述的控制电钮，其特征在于，所述用于检测由所述双极磁体发出的磁场的改变的构件被设计为检测所述双极磁体的旋转动作和/或平移动作。
3.根据权利要求1所述的控制电钮，其特征在于，所述控制模块包括连续旋转的旋转式控制模块。
4.根据权利要求1所述的控制电钮，其特征在于，所述控制模块包括具有模块位置编码功能的旋转式控制模块。
5.根据权利要求3或4所述的控制电钮，其特征在于，所述旋转式控制模块能够通过按拉功能操纵。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的控制电钮，其特征在于，所述控制模块包括按钮式控制模块。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的控制电钮，其特征在于，所述基部和所述控制模块设置有冗余的且独立的检测电路和控制电路。
8.根据权利要求7所述的控制电钮，其特征在于，所述检测电路和控制电路通过通信总线连接。
9.人机接口，所述人机接口包括一系列的根据权利要求1至8中任一项所述的控制电钮。
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