Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung aufweisend einen drehbaren Grundkörper und eine auf dem Grundkörper angeordnete Anzeigeeinrichtung, welche bei einer Drehbewegung des Grundkörpers in Abhängigkeit einer bei der Drehbewegung auftretenden Beschleunigung gesteuert wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer auf einem drehbaren Grundkörper angeordneten Anzeigeeinrichtung.The present invention relates to a device comprising a rotatable base body and arranged on the base body display device which is controlled in a rotational movement of the base body in response to an occurring during the rotational movement acceleration. The invention further relates to a corresponding method for operating a display device arranged on a rotatable base body.
Stand der TechnikState of the art
Drehbare Grundkörper mit darauf angeordneten Beleuchtungs- oder Anzeigeeinrichtungen sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Derartige Objekte werden insbesondere im Unterhaltungs- bzw. Spielzeugsektor eingesetzt. Beispielsweise ist aus der US 3,924,114 ein Jojo mit einer darauf angeordneten Lampe bekannt, welche bei der Drehung des Jojos zur Erzeugung von Lichteffekten periodisch ein- und ausgeschaltet wird. Zu diesem Zweck kommt ein über die Zentrifugalkraft aktivierbarer Schalter zum Einsatz.Rotatable body with arranged thereon lighting or display devices are known in different configurations. Such objects are used in particular in the entertainment or toy sector. For example, is from the US 3,924,114 a yo-yo with a lamp mounted thereon, which is periodically turned on and off as the joystick is rotated to produce light effects. For this purpose, a switch activatable via the centrifugal force is used.
Bekannt sind ferner Rotationskörper mit darauf angeordneten Anzeigeeinrichtungen, welche bei einer Drehbewegung derart angesteuert werden, dass über die Anzeigeeinrichtungen dargestellte visuelle Informationen mit der Drehbewegung synchronisiert werden. Auf diese Weise kann für einen Betrachter ein stehendes Bild erzeugt werden. In dieser Hinsicht beschreibt die US 5,791,966 eine Reihe von drehbaren Körpern wie zum Beispiel einen Kreisel, ein Jojo und eine Radkappe, auf welchen Leuchtdioden angeordnet sind. Die Drehbewegung bzw. Ausrichtung des jeweiligen Grundkörpers wird auf optische oder magnetische Weise erfasst, und hierauf basierend werden die Leuchtdioden entsprechend angesteuert.Also known are rotational bodies with display devices arranged thereon, which are controlled during a rotational movement such that visual information represented by the display devices is synchronized with the rotational movement. In this way, a still image can be created for a viewer. In this regard, the describes US 5,791,966 a series of rotatable bodies such as a gyroscope, a yo-yo and a hub cap on which light-emitting diodes are arranged. The rotational movement or orientation of the respective base body is detected in an optical or magnetic manner, and based thereon the light-emitting diodes are correspondingly activated.
Die WO 98/59333 A1 offenbart eine weitere Anzeigeeinrichtung mit Leuchtdioden für ein Rad eines Fahrrads. Die Leuchtdioden werden bei einer Drehbewegung des Rades derart angesteuert, dass sich ein stehendes Bild ergibt. Neben einem magnetischen Erfassen der Drehbewegung ist ferner beschrieben, die Bewegungserfassung mittels eines auf dem Rad angeordneten Beschleunigungssensors durchzuführen. Dabei kann das Problem bestehen, dass die Ansteuerung der Dioden auf einer Drehrichtung des Rades basiert, welche entgegen gesetzt ist zu der tatsächlichen Drehrichtung, so dass eine über die Leuchtdioden dargestellte visuelle Information spiegelverkehrt angezeigt wird.The WO 98/59333 A1 discloses another display device with light emitting diodes for a wheel of a bicycle. The light-emitting diodes are driven during a rotational movement of the wheel in such a way that a stagnant image results. In addition to a magnetic detection of the rotational movement is further described to perform the movement detection by means of an arranged on the wheel acceleration sensor. In this case, the problem may exist that the control of the diodes is based on a direction of rotation of the wheel, which is opposite to the actual direction of rotation, so that a displayed on the light-emitting diodes visual information is displayed in mirror image.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Lösung für das Betreiben einer auf einem Grundkörper angeordneten Anzeigeeinrichtung anzugeben.The object of the present invention is to specify an improved solution for operating a display device arranged on a base body.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a device according to claim 1 and by a method according to claim 10. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche einen drehbaren Grundkörper, eine auf dem Grundkörper angeordnete Anzeigeeinrichtung, und eine auf dem Grundkörper angeordnete Beschleunigungsmesseinrichtung aufweist. Die Beschleunigungsmesseinrichtung dient zum Erfassen einer Beschleunigung bei einer Drehbewegung des Grundkörpers. Die Vorrichtung weist des Weiteren eine Steuereinrichtung zum Steuern der Anzeigeeinrichtung in Abhängigkeit der mit der Beschleunigungsmesseinrichtung erfassten Beschleunigung auf. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Beschleunigungsmesseinrichtung mehrachsig ausgebildet ist, um verschiedene Komponenten der Beschleunigung in unterschiedlichen Richtungen zu erfassen.According to the invention, a device is proposed which has a rotatable base body, a display device arranged on the base body, and an acceleration measuring device arranged on the base body. The acceleration measuring device is used to detect an acceleration during a rotational movement of the main body. The device furthermore has a control device for controlling the display device as a function of the acceleration detected by the acceleration measuring device. The device is characterized in that the acceleration measuring device is multiaxial in order to detect different components of the acceleration in different directions.
Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer auf einem drehbaren Grundkörper angeordneten Anzeigeeinrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Erfassen von verschiedenen Komponenten einer bei einer Drehbewegung des Grundkörpers auftretenden Beschleunigung in unterschiedlichen Richtungen mit einer mit dem Grundkörper verbundenen mehrachsigen Beschleunigungsmesseinrichtung. Weiter vorgesehen ist ein Steuern der.Furthermore, a method for operating a display device arranged on a rotatable base body is proposed according to the invention. The method comprises detecting different components of an acceleration occurring in a rotational movement of the base body in different directions with a multiaxial acceleration measuring device connected to the base body. Further provided is a control of.
Anzeigeeinrichtung in Abhängigkeit der mit der Beschleunigungsmesseinrichtung erfassten Komponenten der Beschleunigung.Display device as a function of the detected with the acceleration measuring components of the acceleration.
Der Einsatz der mehrachsigen Beschleunigungsmesseinrichtung bzw. das Messen verschiedener Komponenten der Beschleunigung in unterschiedlichen Richtungen bietet die Möglichkeit einer verbesserten Erfassung und damit Charakterisierung der Drehbewegung des Grundkörpers. Neben der bei der Drehbewegung auftretenden Zentrifugalkraft kann auch die Gravitationskraft bzw. deren Richtung, und damit die Ausrichtung des Grundkörpers in Bezug auf die Gravitationskraft ermittelt werden. Hierauf basierend kann die Anzeigeeinrichtung mit einer hohen Genauigkeit bzw. Zuverlässigkeit gesteuert werden.The use of the multi-axis acceleration measuring device or the measurement of different components of the acceleration in different directions offers the possibility of improved detection and thus characterization of the rotational movement of the body. In addition to the centrifugal force occurring during the rotational movement and the gravitational force or its direction, and thus the orientation of the body in relation to the gravitational force can be determined. Based on this, the display device can be controlled with high accuracy.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Anzeigeeinrichtung derart zu steuern, dass eine über die Anzeigeeinrichtung dargestellte visuelle Information (zum Beispiel Bild, Zeichen, Zahl, usw.) mit der Drehbewegung des Grundkörpers synchronisiert wird. Eine Information kann hierbei insbesondere in Form eines stehenden Bildes wiedergegeben werden. In a preferred embodiment, the control device is designed to control the display device in such a way that visual information represented by the display device (for example image, character, number, etc.) is synchronized with the rotational movement of the main body. In this case, information can be reproduced in particular in the form of a still image.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, auf der Grundlage der mit der Beschleunigungsmesseinrichtung erfassten Beschleunigungskomponenten eine Drehrichtung der Drehbewegung des Grundkörpers zu ermitteln. Hierdurch kann zuverlässig vermieden werden, dass eine visuelle Information spiegelverkehrt über die Anzeigeeinrichtung wiedergegeben wird.In a further preferred embodiment, the control device is designed to determine a direction of rotation of the basic body on the basis of the acceleration components detected by the acceleration measuring device. In this way, it can be reliably avoided that visual information is reproduced mirror-inverted via the display device.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Anzeigeeinrichtung für unterschiedliche Drehrichtungen unterschiedlich zu steuern. Beispielsweise ist es möglich, für unterschiedliche Drehrichtungen unterschiedliche Inhalte und/oder Farben auf der Anzeigeeinrichtung darzustellen. Bei einem Jojo als Rotationskörper können auf diese Weise beispielsweise unterschiedliche optische Effekte für eine Aufwärts- und eine Abwärtsbewegung erzeugt werden.In a further preferred embodiment, the control device is designed to control the display device differently for different directions of rotation. For example, it is possible to display different contents and / or colors on the display device for different directions of rotation. In the case of a yo-yo as a rotation body, for example, different optical effects for an upward and a downward movement can be generated in this way.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, auf der Grundlage der mit der Beschleunigungsmesseinrichtung erfassten Beschleunigungskomponenten weitere Eigenschaften der Drehbewegung des Grundkörpers zu ermitteln. Hierunter fällt zum Beispiel das Ermitteln von etwaigen Taumel- bzw. Torkelbewegungen. Auch derartige Eigenschaften können in geeigneter Weise über die Anzeigeeinrichtung visuell übermittelt werden.In a further preferred embodiment, the control device is designed to determine further properties of the rotational movement of the basic body on the basis of the acceleration components detected by the acceleration measuring device. This includes, for example, the determination of any wobbling or staggering movements. Such properties can also be conveyed visually in a suitable manner via the display device.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Beschleunigungsmesseinrichtung wenigstens zum Erfassen einer ersten Beschleunigungskomponente in einer ersten Richtung und einer zweiten Beschleunigungskomponente in einer zweiten Richtung ausgebildet. Die erste Richtung ist eine in Bezug auf die Drehbewegung radiale Richtung, und die zweite Richtung ist eine in Bezug auf die Drehbewegung tangentiale Richtung. Hierdurch kann die Drehbewegung des Grundkörpers auf einfache Weise erfasst werden.In a further preferred embodiment, the acceleration measuring device is designed at least for detecting a first acceleration component in a first direction and a second acceleration component in a second direction. The first direction is a radial direction with respect to the rotational movement, and the second direction is a direction tangential with respect to the rotational movement. As a result, the rotational movement of the body can be detected in a simple manner.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Beschleunigungsmesseinrichtung zum Erfassen von drei Beschleunigungskomponenten in drei unterschiedlichen Richtungen ausgebildet. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, das Steuern der Anzeigeeinrichtung auf der Grundlage von zwei der drei Beschleunigungskomponenten durchzuführen und die andere der drei Beschleunigungskomponenten beim Steuern der Anzeigeeinrichtung unberücksichtigt zu lassen, wobei die andere der drei Beschleunigungskomponenten die geringste Modulation bzw. Änderung aufweist. Bei einer geringen Modulation stimmt die Richtung der betreffenden Beschleunigungskomponente im Wesentlichen mit der Drehachse der Drehbewegung überein, so dass das Steuern der Anzeigeeinrichtung auf zuverlässige und einfache Weise lediglich über zwei der drei Beschleunigungskomponenten durchgeführt werden kann.In a further preferred embodiment, the acceleration measuring device is designed to detect three acceleration components in three different directions. The control device is configured to perform the control of the display device on the basis of two of the three acceleration components and to disregard the other of the three acceleration components in controlling the display device, the other of the three acceleration components having the least modulation. At a low modulation, the direction of the respective acceleration component substantially coincides with the rotational axis of the rotational movement, so that the control of the display device can be performed in a reliable and simple manner only over two of the three acceleration components.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anzeigeeinrichtung eine Anordnung aus mehreren Leuchtdioden. Hierbei können die Leuchtdioden beispielsweise in Form einer Zeile angeordnet sein. Der Einsatz von Leuchtdioden bietet die Möglichkeit, die Anzeigeeinrichtung kostengünstig zu verwirklichen.In a further preferred embodiment, the display device comprises an arrangement of a plurality of light-emitting diodes. In this case, the light-emitting diodes may be arranged, for example, in the form of a line. The use of LEDs offers the possibility to realize the display device cost.
Neben den vorstehend beschriebenen Komponenten kann eine Vorrichtung weitere Komponenten aufweisen. In Betracht kommt insbesondere eine auf dem Grundkörper angeordnete Magnetfeldmesseinrichtung zum Erfassen einer Nord-Süd-Ausrichtung des Grundkörpers. Hierbei ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Anzeigeeinrichtung zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Nord-Süd-Ausrichtung des Grundkörpers zu steuern. Auf diese Weise kann die Steuerung der Anzeigeeinrichtung weiter verbessert werden.In addition to the components described above, a device may have further components. Particularly suitable is a magnetic field measuring device arranged on the base body for detecting a north-south orientation of the main body. In this case, the control device is designed to additionally control the display device as a function of the detected north-south orientation of the main body. In this way, the control of the display device can be further improved.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it:
1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer auf einem drehbaren Grundkörper angeordneten Anzeigeeinrichtung; 1 a flowchart of a method for operating a arranged on a rotatable base body display device;
2 eine schematische Darstellung eines Jojos mit einer Anzeigeeinrichtung, einer Beschleunigungsmesseinrichtung und einer Steuereinrichtung; 2 a schematic representation of a yo-yo with a display device, an acceleration measuring device and a control device;
3 eine schematische Darstellung des sich drehenden Jojos von 2, wobei über die Anzeigeeinrichtung eine visuelle Information wiedergegeben wird; 3 a schematic representation of the rotating Jojo of 2 in which visual information is reproduced via the display device;
4 eine geometrische Veranschaulichung von Beschleunigungskomponenten, welche mit der Beschleunigungsmesseinrichtung des Jojos gemessen werden können; 4 a geometric illustration of acceleration components, which can be measured with the acceleration measuring device of the yo-yo;
5 und 6 simulierte zeitliche Verläufe von Beschleunigungskomponenten für unterschiedliche Drehrichtungen des Jojos; und 5 and 6 simulated time profiles of acceleration components for different directions of rotation of the yo-yo; and
7 bis 10 schematische Darstellungen von weiteren möglichen Grundkörpern mit einer Anzeigeeinrichtung, einer Beschleunigungsmesseinrichtung und einer Steuereinrichtung. 7 to 10 schematic representations of other possible basic bodies with a Display device, an acceleration measuring device and a control device.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer auf einem drehbaren Grundkörper angeordneten Anzeigeeinrichtung. Bei dem Verfahren werden in einem Schritt 191 verschiedene Beschleunigungskomponenten in unterschiedlichen Richtungen bei einer Drehbewegung des Grundkörpers erfasst. Zu diesem Zweck kommt eine mehrachsige Beschleunigungsmesseinrichtung zum Einsatz, welche auf dem Grundkörper angeordnet bzw. mit diesem verbunden ist, und daher ebenfalls der Drehbewegung unterliegt. 1 shows a flowchart of a method for operating a arranged on a rotatable base body display device. In the process, in one step 191 recorded various acceleration components in different directions during a rotational movement of the body. For this purpose, a multi-axis acceleration measuring device is used, which is arranged on the base body or connected to this, and therefore also subject to the rotational movement.
Bei dem Grundkörper kann es sich um ein Objekt handeln, dessen Drehbewegung bzw. Drehachse fest vorgegeben ist. Alternativ kann es sich bei dem Grundkörper auch um einen frei drehbaren Körper handeln, für den eine Drehachse nicht fest vorgegeben ist. Mögliche Beispiele von Grundkörpern werden weiter unten näher beschrieben. Für die Beschleunigungsmesseinrichtung kann zum Beispiel ein mehrachsiger (insbesondere dreiachsiger) mikromechanischer Beschleunigungssensor in Betracht kommen. Alternativ ist auch der Einsatz von mehreren einachsigen (und gegebenenfalls den gleichen Aufbau aufweisenden) Beschleunigungssensoren vorstellbar, welche derart auf dem Grundkörper angeordnet sind, dass Beschleunigungskomponenten in unterschiedlichen Richtungen erfasst werden können.The basic body may be an object whose rotational movement or axis of rotation is fixed. Alternatively, the base body may also be a freely rotatable body for which an axis of rotation is not fixed. Possible examples of basic bodies are described in more detail below. For example, a multiaxial (in particular triaxial) micromechanical acceleration sensor can be considered for the acceleration measuring device. Alternatively, the use of a plurality of uniaxial (and possibly the same structure having) acceleration sensors conceivable, which are arranged on the base body such that acceleration components can be detected in different directions.
In einem weiteren Schritt 192 erfolgt eine Auswertung der in dem Schritt 191 erfassten Beschleunigungskomponenten, wodurch die Drehbewegung des Grundkörpers charakterisiert bzw. Eigenschaften der Drehbewegung des Grundkörpers ermittelt werden können. Hierbei wird ausgenutzt, dass die in unterschiedlichen Richtungen erfassten Beschleunigungskomponenten nicht nur von der bei der Drehbewegung auftretenden Zentrifugalkraft, sondern auch von der Gravitationskraft bzw. deren Richtung beeinflusst werden. Im Rahmen des Schrittes 192 kann daher neben der Dreh- bzw. Winkelgeschwindigkeit des Grundkörpers auch dessen (absolute) Winkelorientierung zu jeder Zeit während der Drehbewegung in Bezug auf die Schwerkraft erfasst werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Drehrichtung bzw. den Drehsinn der Drehbewegung zu bestimmen. Auch können weitere Eigenschaften der Drehbewegung ermittelt werden, wie zum Beispiel das Vorliegen von etwaigen Taumel- bzw. Torkelbewegungen.In a further step 192 an evaluation of the in the step takes place 191 detected acceleration components, whereby the rotational movement of the body characterized or properties of the rotational movement of the body can be determined. In this case, use is made of the fact that the acceleration components detected in different directions are influenced not only by the centrifugal force occurring during the rotational movement, but also by the gravitational force or its direction. As part of the step 192 Therefore, in addition to the rotational or angular velocity of the base body, its (absolute) angular orientation can also be detected at any time during the rotational movement with respect to gravity. Furthermore, it is possible to determine the direction of rotation or the direction of rotation of the rotary movement. Also, other properties of the rotational movement can be determined, such as the presence of any wobbling or Torkelbewegungen.
Derartige Bewegungsparameter und -eigenschaften werden in einem weiteren Schritt 193 dazu eingesetzt, die Anzeigeeinrichtung während der Drehbewegung des Grundkörpers zu steuern. Beispielsweise ist es möglich, eine über die Anzeigeeinrichtung wiedergegebene visuelle Information, zum Beispiel Buchstaben, Zahlen oder andere Zeichen, mit der Drehbewegung des Grundkörpers zu synchronisieren. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein für einen Betrachter stehendes Bild erzeugt werden, wodurch die dargestellten Zeichen während der Drehbewegung gut lesbar sind.Such movement parameters and properties are in a further step 193 used to control the display device during the rotational movement of the body. For example, it is possible to synchronize a visual information reproduced via the display device, for example letters, numbers or other characters, with the rotational movement of the main body. In this way, for example, an image standing for a viewer can be generated, whereby the displayed characters are easy to read during the rotational movement.
Da die Drehbewegung durch das Berücksichtigen unterschiedlicher Beschleunigungskomponenten relativ genau erfasst werden kann, kann die Anzeigeeinrichtung in entsprechender Weise mit einer hohen Genauigkeit bzw. Zuverlässigkeit zum Erzeugen der gewünschten visuellen Information angesteuert werden. Das Erfassen der Drehrichtung bietet hierbei den Vorteil, eine spiegelverkehrte optische Darstellung zu vermeiden.Since the rotational movement can be detected relatively accurately by taking into account different acceleration components, the display device can be correspondingly controlled with a high degree of accuracy or reliability for generating the desired visual information. The detection of the direction of rotation offers the advantage here of avoiding a mirror-inverted optical representation.
2 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100, mit welcher das in 1 dargestellte Verfahren durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung 100 weist einen drehbaren Grundkörper 110 in Form eines Jojos auf, welcher zwei durch einen Mittelsteg 121 verbundene scheibenförmige Elemente, 120, im Folgenden als Scheiben 120 bezeichnet, umfasst. An dem Mittelsteg 121 ist eine Schnur 125 befestigt bzw. aufgewickelt. Hierdurch kann der Grundkörper 110 in üblicher Weise auf- und abwärts bewegt werden, wobei der Grundkörper 110 zusätzlich eine Drehbewegung (mit wechselnder Drehrichtung) vollzieht. 2 shows a possible embodiment of a device 100 with which the in 1 shown method can be performed. The device 100 has a rotatable body 110 in the form of a yoyo, which two by a central bar 121 connected disc-shaped elements, 120 , hereinafter referred to as slices 120 referred to. At the central pier 121 is a string 125 attached or wound up. This allows the body 110 be moved up and down in the usual way, the main body 110 additionally performs a rotary movement (with changing direction of rotation).
Auf dem Grundkörper 110 bzw. auf einer der Scheiben 120 ist vorderseitig eine Anzeigeeinrichtung 160 angeordnet. Die Anzeigeeinrichtung 160 weist mehrere Leuchtdioden 165 auf, welche in Form einer Zeile auf der betreffenden Scheibe 120 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 165 können zum Erzeugen der gleichen Farbe oder auch zum Erzeugen unterschiedlicher Farben ausgebildet sein. Weiter vorgesehen ist eine Steuerungselektronik bzw. Steuereinrichtung 170, mit deren Hilfe die Anzeigeeinrichtung 160 bzw. deren Leuchtdioden 165 angesteuert werden können. Die Steuereinrichtung 170 ist an einer geeigneter Stelle auf dem Grundkörper 110 angeordnet, und kann wie in 2 dargestellt beispielsweise in der Scheibe 120, welche mit der Anzeigeeinrichtung 160 versehen ist, integriert ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 170 ist elektrisch mit der Anzeigeeinrichtung 160 bzw. deren Leuchtdioden 165 über entsprechende Leitungen oder Leiterbahnen (nicht dargestellt) verbunden, und weist einen Speicher („Bildspeicher”) auf, in welchem über die Anzeigeeinrichtung 160 darstellbare visuelle Informationen und Abbildungen hinterlegt werden können.On the main body 110 or on one of the discs 120 Front is a display device 160 arranged. The display device 160 has several light emitting diodes 165 on, which takes the form of a line on the relevant disc 120 are arranged. The light-emitting diodes 165 can be designed to produce the same color or to produce different colors. Further provided is an electronic control system or control device 170 , with the help of which the display device 160 or their LEDs 165 can be controlled. The control device 170 is at a suitable location on the body 110 arranged, and can as in 2 shown for example in the disc 120 , which with the display device 160 is provided, integrally formed. The control device 170 is electrically connected to the display device 160 or their LEDs 165 connected via corresponding lines or printed conductors (not shown), and has a memory ("image memory"), in which via the display device 160 displayable visual information and illustrations can be deposited.
Darüber hinaus weist die Vorrichtung 100 einen auf dem Grundkörper 110 angeordneten mehrachsigen Beschleunigungssensor 180 auf. Der Beschleunigungssensor 180 kann in einem Abstand zu einer (durch den Mittelsteg 121 vorgegebenen) Drehachse des Grundkörpers 110 angeordnet sein, und kann ebenfalls in der Scheibe 120, welche mit der Anzeigeeinrichtung 160 versehen ist, integriert ausgebildet sein. Der mehrachsige Beschleunigungssensor 180 ist dazu ausgebildet, Beschleunigungskomponenten in unterschiedlichen Richtungen zu erfassen, und entsprechende sowie den unterschiedlichen Beschleunigungskomponenten zugehörige Ausgangssignale an die Steuereinrichtung 170 zu übermitteln. Zu diesem Zweck ist der Beschleunigungssensor 180 elektrisch mit der Steuereinrichtung 170 über entsprechende Leitungen oder Leiterbahnen (nicht dargestellt) verbunden.In addition, the device has 100 one on the main body 110 arranged multi-axis acceleration sensor 180 on. Of the accelerometer 180 can be at a distance to one (through the middle bridge 121 predetermined) axis of rotation of the body 110 can be arranged, and can also be in the disk 120 , which with the display device 160 is provided, integrally formed. The multi-axis acceleration sensor 180 is designed to detect acceleration components in different directions, and corresponding output signals associated with the different acceleration components to the control device 170 to convey. For this purpose, the acceleration sensor 180 electrically with the control device 170 connected via corresponding lines or printed conductors (not shown).
Anhand der mit dem mehrachsigen Beschleunigungssensor 180 erfassten Beschleunigungskomponenten kann die Steuereinrichtung 170 entsprechend des oben beschriebenen Schritts 192 die Drehbewegung des Grundkörpers 110 charakterisieren bzw. Eigenschaften der Drehbewegung des Grundkörpers 110 (insbesondere Drehgeschwindigkeit, Winkelorientierung, Drehsinn) ermitteln, und hierauf basierend die Anzeigeeinrichtung 160 bzw. deren Leuchtdioden 165 zur Darstellung einer im Bildspeicher hinterlegten Information ansteuern. Dies umfasst zum Beispiel das Auswählen einer zu einer bestimmten Winkelorientierung passenden Pixel-Spalte aus dem Bildspeicher.On the basis of the multi-axis acceleration sensor 180 detected acceleration components, the control device 170 according to the step described above 192 the rotational movement of the body 110 Characterize or characteristics of the rotational movement of the body 110 (in particular rotational speed, angular orientation, direction of rotation) and, based thereon, the display device 160 or their LEDs 165 to display an information stored in the image memory information. This includes, for example, selecting a pixel column appropriate to a particular angular orientation from the image memory.
Ein derartiges Ansteuern ist beispielhaft in 3 veranschaulicht. Die Steuereinrichtung 170 bringt die Leuchtdioden 165 der Anzeigeeinrichtung 160 hierbei derart synchron zur Drehbewegung des Jojos 110 durch Ein- und Ausschalten gemäß einer vorgegebenen Sequenz zum Leuchten, dass für einen Betrachter trotz des sich drehenden Jojos 110 eine ortsfeste bzw. in gleichbleibender Ausrichtung verbleibende visuelle Information in Form des Wortes „SCORE” angezeigt wird.Such a drive is exemplary in 3 illustrated. The control device 170 brings the light-emitting diodes 165 the display device 160 in this case so synchronous to the rotational movement of the yo-yo 110 by turning on and off according to a predetermined sequence to light up that for a viewer, despite the spinning Jojo 110 a fixed or remaining in a constant orientation visual information in the form of the word "SCORE" is displayed.
Für die Darstellung der optischen Information werden die Leuchtdioden 165 zur Erzeugung von relativ kurzen Lichtimpulsen angeregt. Dabei wird ausgenutzt, dass das menschliche Auge einen Lichtimpuls unterhalb einer bestimmten Frequenz (üblicherweise 60 bis 65 Hz) zeitlich nicht mehr auflösen kann, d. h. dass die Reaktion des menschlichen Auges auf den betreffenden Lichtimpuls noch längere Zeit anhält, nachdem der Lichtimpuls bereits beendet ist. Mehrere mit den Leuchtdioden 165 zeitlich nacheinander erzeugte Lichtimpulse können einem Auge daher derart erscheinen, als ob sie zur gleichen Zeit erzeugt werden. Da sich der Grundkörper 110 zusätzlich dreht und sich die Anordnung der Leuchtdioden 165 infolgedessen in Bezug auf das Auge eines Betrachters ändert, wird ein für das Auge ortsfestes kombiniertes Lichtmuster und damit die gewünschte visuelle Information erzeugt.For the representation of the optical information, the light emitting diodes 165 stimulated to generate relatively short pulses of light. This exploits the fact that the human eye can no longer resolve a light pulse below a certain frequency (usually 60 to 65 Hz), ie that the reaction of the human eye to the relevant light pulse lasts for a longer time after the light pulse has already ended. Several with the LEDs 165 Thus, temporally successive generated light pulses may appear to an eye as if generated at the same time. Because the main body 110 In addition, the arrangement of the LEDs rotates and 165 As a result, changes with respect to the eye of a viewer, a fixed to the eye combined light pattern and thus the desired visual information is generated.
Wie in 2 anhand der Pfeile „x” und „y” dargestellt, kann der Beschleunigungssensor 180 ein zweiachsiger Beschleunigungssensor sein, welcher zum Erfassen einer Beschleunigungskomponente ax in radialer Richtung und zum Erfassen einer hierzu senkrechten Beschleunigungskomponente ay in tangentialer Richtung ausgebildet ist. Hierbei beziehen sich die radiale Richtung x und die tangentiale Richtung y auf die Drehbewegung des Grundkörpers 110. Auf der Grundlage der beiden Beschleunigungskomponenten ax, ay kann die Steuereinrichtung 170 Eigenschaften und Parameter der Drehbewegung des Grundkörpers 110 wie dessen Ausrichtung bzw. Winkellage, Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung auf einfache und genaue Weise erfassen, wie im Folgenden näher beschrieben wird.As in 2 shown by the arrows "x" and "y", the acceleration sensor 180 a two-axis acceleration sensor, which is designed to detect an acceleration component ax in the radial direction and for detecting a thereto perpendicular acceleration component ay in the tangential direction. Here, the radial direction x and the tangential direction y relate to the rotational movement of the main body 110 , On the basis of the two acceleration components ax, ay, the control device 170 Properties and parameters of the rotational movement of the body 110 how to detect its orientation or angular position, rotational speed and direction of rotation in a simple and accurate manner, as will be described in more detail below.
4 zeigt eine geometrische Darstellung der in radialer und tangentialer Richtung gemessenen Beschleunigungskomponenten ax, ay zusammen mit der um die Fallbeschleunigung reduzierten Gravitations- bzw. Erdbeschleunigung f. Diese Größen sind in 4 zu einem beispielhaften Zeitpunkt während der Drehbewegung des Grundkörpers 110 veranschaulicht. Weiter dargestellt ist ein Winkel p zwischen der radialen Beschleunigung ax und der (reduzierten) Gravitation f, welcher den Drehwinkel des Beschleunigungssensors 180 und damit des Grundkörpers 110 in Bezug auf die Gravitation f darstellt, und daher als (absolute) Winkellage des Grundkörpers 110 aufgefasst werden kann. Die Beschleunigungskomponenten ax, ay (d. h. deren Beträge) und die Winkellage p sind mit der Winkel – bzw. Rotationsgeschwindigkeit w und einem Radius r (Abstand zwischen der Drehachse und dem Beschleunigungssensor 180) über die folgenden Gleichungen verknüpft: ax = f·cosp + r·w2 (1) ay = f·sinp (2) 4 shows a geometric representation of the measured in the radial and tangential direction acceleration components ax, ay together with the acceleration reduced by the gravitational acceleration or gravitational acceleration f. These sizes are in 4 at an exemplary time during the rotation of the body 110 illustrated. Further illustrated is an angle p between the radial acceleration ax and the (reduced) gravity f, which is the angle of rotation of the acceleration sensor 180 and thus of the basic body 110 with respect to the gravitation f, and therefore as the (absolute) angular position of the basic body 110 can be understood. The acceleration components ax, ay (ie their magnitudes) and the angular position p are at the angular or rotational speed w and a radius r (distance between the axis of rotation and the acceleration sensor 180 ) are linked via the following equations: ax = f · cosp + r · w 2 (1) ay = f · sinp (2)
Dabei ist der Betrag der radialen Beschleunigungskomponente ax sowohl abhängig von der Beschleunigung f und der durch die Drehung verursachten Fliehkraft (Gleichungsterm r·w2), wohingegen der Betrag der tangentialen Beschleunigungskomponente ay lediglich abhängig ist von der Beschleunigung f.Here, the amount of the radial acceleration component ax is both dependent on the acceleration f and the centrifugal force caused by the rotation (equation term r · w 2 ), whereas the amount of the tangential acceleration component ay is only dependent on the acceleration f.
Auf der Grundlage der Gleichungen (1), (2) und der gemessenen Beschleunigungskomponenten ax, ay können somit die (aktuelle) Drehgeschwindigkeit w und die (aktuelle) Winkellage p ermittelt bzw. zurückgerechnet werden. Darüber hinaus ist die Möglichkeit gegeben, anhand der Beschleunigungskomponenten ax, ay bzw. deren zeitlicher Verläufe die Drehrichtung zu bestimmen. Hierauf basierend kann bei dem Jojo 110 festgestellt werden, ob eine Auf- oder Abwärtsbewegung vorliegt.On the basis of the equations (1), (2) and the measured acceleration components ax, ay, the (actual) rotational speed w and the (current) angular position p can thus be determined or recalculated. In addition, there is the possibility of determining the direction of rotation on the basis of the acceleration components ax, ay or their time profiles. Based on this, the yojo 110 be determined whether there is an upward or downward movement.
Zur beispielhaften Veranschaulichung zeigen die 5 und 6 simulierte Verläufe der radialen und tangentialen Beschleunigungskomponenten ax, ay (angegeben in Einheiten der Erdbeschleunigung g bzw. 9,81 m/s2) in Abhängigkeit der Zeit t für eine Drehbewegung eines Jojos in einer Drehrichtung (5) und in einer hierzu entgegen gesetzten Drehrichtung (6). Für das simulierte Jojo wurde eine Masse von 0,05 kg, ein Radius eines Mittelstegs von 0,01 m, ein Abstand eines Beschleunigungssensors von der Drehachse von 0,01 m, ein effektiver Trägheitsradius von 0,02 m, und ein Trägheitsmoment von 0,00002 kg·m2 zugrunde gelegt. For illustrative purposes, FIGS 5 and 6 simulated curves of the radial and tangential acceleration components ax, ay (given in units of gravitational acceleration g or 9.81 m / s 2 ) as a function of time t for a rotational movement of a yo-yo in one direction of rotation ( 5 ) and in an opposite direction of rotation ( 6 ). For the simulated yo-yo, a mass of 0.05 kg, a radius of a center bar of 0.01 m, a distance of an acceleration sensor from the axis of rotation of 0.01 m, an effective radius of gyration of 0.02 m, and an inertia of 0 , 00002 kg · m 2 .
Die beiden aufgrund der Drehbewegung sinusförmigen Verläufe der Beschleunigungskomponenten ax, ay weisen mit zunehmender Zeit eine höhere Frequenz auf, da die Dreh- bzw. Winkelgeschwindigkeit des Jojos ansteigt. Auch weist die radiale Beschleunigungskomponente ax im Vergleich zur tangentialen Beschleunigungskomponente ay im Mittel einen ansteigenden Verlauf auf, was von der aufgrund der steigenden Drehgeschwindigkeit ansteigenden Zentrifugalkraft herrührt. Zwischen den sinusförmigen Verläufen der Beschleunigungskomponenten ax, ay liegt des weiteren jeweils eine Phasenverschiebung vor, wobei die Phasenverschiebung bzw. deren Vorzeichen von der Drehrichtung der Drehbewegung abhängt. Infolgedessen kann hierauf basierend die Drehrichtung der Drehbewegung ermittelt werden.The two due to the rotational movement sinusoidal curves of the acceleration components ax, ay have a higher frequency with increasing time, since the rotational or angular velocity of the yo-yo increases. Also, the radial acceleration component ax in comparison to the tangential acceleration component ay on average on a rising course, which results from the rising due to the increasing rotational speed centrifugal force. Between the sinusoidal progressions of the acceleration components ax, ay further there is a respective phase shift, wherein the phase shift or its sign depends on the direction of rotation of the rotational movement. As a result, based on this, the direction of rotation of the rotary motion can be determined.
Beispielsweise besteht bei den Verläufen der Komponenten ax, ay von 5 eine Phasenverschiebung von +90°, wohingegen die Phasenverschiebung bei den Verläufen der Komponenten ax, ay von 6 –90° beträgt. Anhand der unterschiedlichen Phasenverschiebungen bzw. deren Vorzeichen kann folglich der Drehsinn der Drehbewegung des betreffenden Jojos erkannt werden. Eine mögliche Realisierung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bestimmt wird, ob beim Nulldurchgang des Verlaufs der tangentialen Komponente ay in positiver Richtung (d. h. positive Steigung) der Wert der radialen Komponente ax positiv oder negativ gegenüber einer gemittelten Trendlinie des Verlaufs der Komponente ax ist, also ob der Verlauf von ax ein lokales Maximum oder Minimum aufweist. Zur Veranschaulichung ist in den 5 und 6 ein solcher Nullpunkt N des Verlaufs der tangentialen Komponente ay angedeutet. In 5 weist der Verlauf der radialen Komponente ax an dieser Stelle ein lokales Minimum, und in 6 ein lokales Maximum auf.For example, in the course of the components ax, ay of 5 a phase shift of + 90 °, whereas the phase shift in the courses of the components ax, ay of 6 -90 °. On the basis of the different phase shifts or their signs can consequently be detected, the sense of rotation of the rotational movement of the respective yo-yo. A possible realization can be achieved, for example, by determining whether at the zero crossing of the tangent component ay in the positive direction (ie positive slope) the value of the radial component ax is positive or negative relative to an averaged trend line of the profile of the component ax, ie whether the course of ax has a local maximum or minimum. For illustration is in the 5 and 6 such a zero point N of the course of the tangential component ay indicated. In 5 the course of the radial component ax has a local minimum at this point, and in 6 a local maximum.
Das Erkennen des Drehsinns durch die Steuereinrichtung 170 der Vorrichtung 100 von 2 bietet die Möglichkeit, die visuelle Information bzw. Abbildung in der gewünschten Ausrichtung über die Anzeigeeinrichtung 160 zu erzeugen, bzw. eine spiegelverkehrte Darstellung zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 170 ausgebildet sein, die Anzeigeeinrichtung 160 für unterschiedliche Drehrichtungen unterschiedlich zu steuern. Beispielsweise ist es möglich, für unterschiedliche Drehrichtungen unterschiedliche Inhalte auf der Anzeigeeinrichtung 160 darzustellen und/oder Farben zu wechseln usw. In Bezug, auf das Jojo 110 können auf diese Weise unterschiedliche optische Effekte für eine Aufwärts- und eine Abwärtsbewegung erzeugt werden.The detection of the direction of rotation by the control device 170 the device 100 from 2 provides the ability to display the visual information or illustration in the desired orientation via the display device 160 to generate, or to avoid a mirror image. In addition, the control device 170 be formed, the display device 160 to control differently for different directions of rotation. For example, it is possible for different directions of rotation different contents on the display device 160 to represent and / or change colors, etc. In relation to the yo-yo 110 In this way different optical effects for an upward and a downward movement can be generated.
Anstelle den Beschleunigungssensor 180 der Vorrichtung 100 von 2 zweiachsig auszubilden, kann es sich bei dem Beschleunigungssensor 180 auch um einen dreiachsigen Beschleunigungssensor handeln, welcher Beschleunigungskomponenten in drei unterschiedlichen (zum Beispiel jeweils senkrecht aufeinander stehenden) Richtungen erfasst. Dieser kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass neben den in 2 angedeuteten Beschleunigungskomponenten ax, ay in radialer und tangentialer Richtung noch eine weitere und hierzu senkrechte Komponente erfasst wird. Diese weitere Beschleunigungskomponente (deren Richtung im Wesentlichen mit der Drehachse übereinstimmen kann), kann beispielsweise von der Steuereinrichtung 170 unberücksichtigt gelassen werden. Alternativ ist es vorstellbar, die weitere Beschleunigungskomponente von der Steuereinrichtung 170 bei der Auswertung der Drehbewegung (zusätzlich) zu berücksichtigen, wodurch sich die Bewegung gegebenenfalls mit einer höheren Genauigkeit erfassen lässt.Instead of the acceleration sensor 180 the device 100 from 2 biaxial form, it may be in the acceleration sensor 180 also be a triaxial acceleration sensor, which detects acceleration components in three different (for example, each perpendicular to each other) directions. This can in particular be designed such that in addition to the in 2 indicated acceleration components ax, ay in the radial and tangential direction yet another and perpendicular thereto component is detected. This further acceleration component (the direction of which can essentially correspond to the axis of rotation) can be determined, for example, by the control device 170 be left unconsidered. Alternatively, it is conceivable, the further acceleration component of the control device 170 to take into account in the evaluation of the rotational movement (in addition), whereby the movement can optionally be detected with a higher accuracy.
Neben den oben beschriebenen Parametern kann die Steuereinrichtung 170 anhand der mit dem Beschleunigungssensor 180 gemessenen Beschleunigungskomponenten weitere Parameter der Drehbewegung des Jojos 110 ermitteln. Beispielsweise kann festgestellt werden, wie gleichmäßig das Jojo 110 läuft ohne zu torkeln. Auch können beispielsweise besondere Figuren, wie zum Beispiel Loopings, bewertet werden. Derartige Eigenschaften können in geeigneter Weise ebenfalls über die Anzeigeeinrichtung 160 visuell übermittelt werden. In dieser Hinsicht können solche Eigenschaften sowohl anhand von zwei unterschiedlichen Beschleunigungskomponenten (zum Beispiel ax und ay), als auch anhand von drei unterschiedlichen Beschleunigungskomponenten erfasst werden, wobei die Verwendung von drei unterschiedlichen Beschleunigungskomponenten gegebenenfalls den Vorteil einer höheren Erfassungsgenauigkeit bietet.In addition to the parameters described above, the control device 170 on the basis of the acceleration sensor 180 measured acceleration components further parameters of the rotational movement of the yo-yo 110 determine. For example, it can be determined how evenly the yo-yo 110 runs without staggering. Also, for example, special figures, such as loops, can be evaluated. Such properties can be suitably also via the display device 160 be transmitted visually. In this regard, such characteristics can be detected both from two different acceleration components (eg, ax and ay) and from three different acceleration components, where the use of three different acceleration components may provide the advantage of higher detection accuracy.
Anhand der folgenden Figuren werden weitere mögliche Ausgestaltungen von Vorrichtungen beschrieben. Im Hinblick auf Details, welche sich auf bereits beschriebene Komponenten, Merkmale, mögliche Betriebsweisen einer Anzeigeeinrichtung, Verfahrensschritte, Vorteile usw. beziehen, und welche in entsprechender Weise auch auf die folgenden Vorrichtungen zutreffen bzw. entsprechend angewendet werden können, wird auf die obigen Ausführungen Bezug genommen.With reference to the following figures further possible embodiments of devices will be described. With regard to details which relate to already described components, features, possible modes of operation of a display device, method steps, advantages, etc., and which apply in a corresponding manner to the following devices or applied accordingly can be made, reference is made to the above statements.
7 zeigt eine weitere Vorrichtung 101, welche einen Ball 111 (zum Beispiel Fuß- oder Tennisball) als drehbaren Grundkörper umfasst. Im Unterschied zu dem oben beschriebenen Jojo 110 kann der Ball 111 in eine beliebige Drehbewegung versetzt werden, d. h. dass eine Drehachse nicht fest vorgegeben ist. Erneut vorgesehen sind ein mehr- bzw. dreiachsiger Beschleunigungssensor 180 und eine Steuereinrichtung 170, welche auf dem Ball 111 bzw. innerhalb einer Hülle des Balls 111 angeordnet sein können. Der Ball 111 ist des Weiteren mit einer Anzeigeeinrichtung 161 versehen, welche mehrere in Form von Zeilen auf dem Ball 111 angeordnete und den Ball 111 umfangsseitig umgebende Leuchtdioden 165 umfasst. Diese sind zum Beispiel wie in 7 angedeutet in Form eines Äquators und eines Meridians auf dem Ball 111 angeordnet. 7 shows another device 101 giving a ball 111 (For example, foot or tennis ball) as a rotatable body. Unlike the yo-yo described above 110 can the ball 111 be placed in any rotational movement, ie that a rotation axis is not fixed. Again provided are a multi-axis or three-axis acceleration sensor 180 and a controller 170 which on the ball 111 or within a shell of the ball 111 can be arranged. The ball 111 is further provided with a display device 161 provided several in the form of lines on the ball 111 arranged and the ball 111 peripherally surrounding light-emitting diodes 165 includes. These are for example like in 7 indicated in the form of an equator and a meridian on the ball 111 arranged.
Bei der Vorrichtung 101 von 7 kann vorgesehen sein, dass der Beschleunigungssensor 180 bei einer Drehbewegung des Balls 111 Beschleunigungskomponenten in drei unterschiedlichen Richtungen erfasst. Auf der Grundlage der drei Beschleunigungskomponenten kann die Steuereinrichtung 170 die Drehbewegung des Balls 111 charakterisieren, d. h. insbesondere eine Drehgeschwindigkeit, eine Ausrichtung bzw. Winkelorientierung in Bezug auf die Gravitation, und einen Drehsinn ermitteln. Hierauf basierend kann die Steuereinrichtung 170 die Leuchtdioden 165 der Anzeigeeinrichtung 161 zur Wiedergabe einer visuellen Information ansteuern, beispielsweise um ein stehendes Bild zu erzeugen.In the device 101 from 7 can be provided that the acceleration sensor 180 during a rotary motion of the ball 111 Acceleration components detected in three different directions. On the basis of the three acceleration components, the control device 170 the rotational movement of the ball 111 Characterize, ie in particular a rotational speed, an orientation or angular orientation with respect to the gravity, and determine a sense of rotation. Based on this, the control device 170 the light-emitting diodes 165 the display device 161 to drive to reproduce visual information, for example, to create a still image.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Steuereinrichtung 170 lediglich zwei der drei Beschleunigungskomponenten zur Steuerung der Anzeigeeinrichtung 161 verwendet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 170 (zunächst) die Modulation bzw. zeitliche Änderung der einzelnen Beschleunigungskomponenten erfasst, und diese miteinander vergleicht. Sofern die Modulation einer Beschleunigungskomponente geringer ist als die Modulation der anderen zwei Beschleunigungskomponenten, kann angenommen werden, dass die Richtung der betreffenden Beschleunigungskomponente im Wesentlichen mit der Drehachse der Drehbewegung übereinstimmt. Die Steuereinrichtung 170 kann daher das Charakterisieren der Drehbewegung und infolgedessen Steuern der Anzeigeeinrichtung 161 auf zuverlässige und einfache Weise lediglich anhand der zwei anderen (und eine größere Modulation aufweisenden) Beschleunigungskomponenten durchführen.Alternatively, there is the possibility that the control device 170 only two of the three acceleration components for controlling the display device 161 used. It can be provided that the control device 170 (First) detects the modulation or temporal change of the individual acceleration components, and compares them with each other. If the modulation of one acceleration component is less than the modulation of the other two acceleration components, it can be assumed that the direction of the relevant acceleration component substantially coincides with the rotational axis of the rotational movement. The control device 170 can therefore characterize the rotational movement and consequently control the display device 161 perform in a reliable and simple manner only on the basis of the two other (and having a larger modulation) acceleration components.
In dieser Hinsicht kann ferner vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 170 das Steuern der Anzeigeeinrichtung 161 auf der Grundlage von lediglich zwei Beschleunigungskomponenten nur dann durchführt, wenn die Modulation einer der Beschleunigungskomponenten geringer als ein vorgegebener Grenzwert ist. Bei Überschreiten des Grenzwerts kann die Steuereinrichtung 170 wiederum alle drei Beschleunigungskomponenten für das Steuern der Anzeigeeinrichtung 161 verwenden.In this regard, it may further be provided that the control device 170 controlling the display device 161 based on only two acceleration components only when the modulation of one of the acceleration components is less than a predetermined limit. When the limit value is exceeded, the control device 170 again all three acceleration components for controlling the display device 161 use.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 102 mit einem auch als „Devilstick” bezeichneten stabförmigen Grundkörper 112. Mithilfe von zwei Handstöcken 127 kann der Grundkörper 112 hin- und hergeschlagen bzw. gedreht werden, sowie in die Luft geworfen und wieder aufgefangen werden. Weiter vorgesehen sind ein mehr- bzw. dreiachsiger Beschleunigungssensor 180 und eine Steuereinrichtung 170, welche auf bzw. innerhalb des stabförmigen Grundkörpers 112 angeordnet sind. Der Grundkörper 112 ist ferner mit einer Anzeigeeinrichtung 162 versehen, welche beispielsweise mehrere in Form einer Zeile auf dem Grundkörper 112 angeordnete Leuchtdioden 165 umfasst. Die Leuchtdioden 165 können wie in 8 angedeutet im Bereich einer Stabhälfte vorgesehen sein, oder sich alternativ auch über die gesamte Länge des Grundkörpers 112 erstrecken. Möglich ist es auch, dass der Grundkörper 112 zum Beispiel mehrere Zeilen an Leuchtdioden 165 aufweist, welche zueinander versetzt um den Umfang des Grundkörpers 112 herum angeordnet sind. 8th shows a further embodiment of a device 102 with a rod-shaped basic body, also known as the Devilstick 112 , Using two handsticks 127 can the basic body 112 be beaten and turned, as well as thrown into the air and be caught again. Also provided are a multi-axis or three-axis acceleration sensor 180 and a controller 170 , which on or within the rod-shaped body 112 are arranged. The main body 112 is also with a display device 162 provided, for example, several in the form of a row on the body 112 arranged light-emitting diodes 165 includes. The light-emitting diodes 165 can like in 8th be provided indicated in the region of a rod half, or alternatively also over the entire length of the body 112 extend. It is also possible that the main body 112 For example, several lines of LEDs 165 has, which offset from each other around the circumference of the body 112 are arranged around.
Im Spielbetrieb der Vorrichtung 102 kann der Beschleunigungssensor 180 bei einer Drehbewegung des Grundkörpers 112 Beschleunigungskomponenten in unterschiedlichen Richtungen erfassen, und der Steuereinrichtung 170 entsprechende Signale übermitteln. Auf der Grundlage der gemessenen Beschleunigungskomponenten kann die Steuereinrichtung 170 die Drehbewegung des Grundkörpers 112 charakterisieren, und hierauf basierend die Leuchtdioden 165 der Anzeigeeinrichtung 162 zur Wiedergabe einer visuellen Information entsprechend ansteuern.In the game mode of the device 102 can the accelerometer 180 during a rotary movement of the body 112 Detecting acceleration components in different directions, and the controller 170 transmit corresponding signals. On the basis of the measured acceleration components, the control device 170 the rotational movement of the body 112 and, based thereon, the LEDs 165 the display device 162 to play corresponding to the reproduction of a visual information.
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 103, welche auch als „Diabolo” bezeichnet wird. Die Vorrichtung 103 weist einen drehbaren Grundkörper 113 auf, welcher zwei halbkugelförmige Halbschalen 130 umfasst. Die Halbschalen 130 sind durch eine Achse bzw. einen Steg 131 miteinander verbunden. Weiter vorgesehen ist ein Seil 135, welches an den Enden an jeweils einem Handstock 137 befestigt ist, und auf welches der Grundkörper 113 mit dem Steg 131 aufgesetzt werden kann. Durch Bewegen des Seils 135 kann der Grundkörper 113 in Rotation um seine Längsachse versetzt werden. Auch kann der (sich drehende) Grundkörper 113 mithilfe des Seils 135 in die Luft geworfen und wieder aufgefangen werden. 9 shows a further embodiment of a device 103 , which is also called "Diabolo". The device 103 has a rotatable body 113 on which two hemispherical half-shells 130 includes. The half-shells 130 are by an axle or a bridge 131 connected with each other. Further provided is a rope 135 , which at the ends on each a hand stick 137 is fixed, and on which the basic body 113 with the jetty 131 can be put on. By moving the rope 135 can the basic body 113 be placed in rotation about its longitudinal axis. Also, the (rotating) body can 113 using the rope 135 thrown into the air and caught again.
Auch bei der Vorrichtung 103 sind ein mehr- bzw. dreiachsiger Beschleunigungssensor 180 und eine Steuereinrichtung 170 vorgesehen, beispielsweise auf bzw. innerhalb einer der beiden Halbschalen 130. Der Grundkörper 113 bzw. eine der Halbschalen 130 ist ferner mit einer Anzeigeeinrichtung 163 versehen, welche mehrere in Form einer Zeile angeordnete Leuchtdioden 165 umfasst. Im Spielbetrieb der Vorrichtung 103 kann der Beschleunigungssensor 180 bei einer Drehbewegung des Grundkörpers 113 Beschleunigungskomponenten in unterschiedlichen Richtungen erfassen. Auf der Grundlage der gemessenen Beschleunigungskomponenten kann die Steuereinrichtung 170 die Drehbewegung des Grundkörpers 113 charakterisieren, und die Leuchtdioden 165 der Anzeigeeinrichtung 162 zur Wiedergabe einer visuellen Information entsprechend ansteuern. Also with the device 103 are a multi-axis or three-axis accelerometer 180 and a controller 170 provided, for example, on or within one of the two half-shells 130 , The main body 113 or one of the half-shells 130 is also with a display device 163 provided, which several arranged in the form of a row LEDs 165 includes. In the game mode of the device 103 can the accelerometer 180 during a rotary movement of the body 113 Capture acceleration components in different directions. On the basis of the measured acceleration components, the control device 170 the rotational movement of the body 113 characterize, and the light-emitting diodes 165 the display device 162 to play corresponding to the reproduction of a visual information.
10 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Vorrichtung 104, welche einen an einem Rad 140 eines Fahrrads anbringbaren Grundkörper in Form einer Halteeinrichtung 114 umfasst. Das Rad 140 weist Speichen 141 auf, wobei die Halteeinrichtung 114 an einer oder mehreren Speichen 141 befestigt werden kann. Bei dem Rad 140 kann es sich zum Beispiel um ein Vorderrad handeln, welches wie in 10 angedeutet drehbar an einer Gabel 150 angeordnet ist. Auf bzw. innerhalb der Halteinrichtung 114 sind ein mehrachsiger Beschleunigungssensor 180 und eine Steuereinrichtung 170 vorgesehen. Die Halteeinrichtung 114 weist ferner eine Anzeigeeinrichtung 164 auf, welche mehrere in Form einer Zeile auf der Halteeinrichtung 114 angeordnete Leuchtdioden 165 umfasst. 10 shows a further possible embodiment of a device 104 one at a wheel 140 a bicycle mountable body in the form of a holding device 114 includes. The wheel 140 has spokes 141 on, wherein the holding device 114 on one or more spokes 141 can be attached. At the wheel 140 For example, it can be a front wheel, which is like in 10 indicated rotatably on a fork 150 is arranged. On or within the holding device 114 are a multi-axis accelerometer 180 and a controller 170 intended. The holding device 114 also has a display device 164 on which several in the form of a row on the holding device 114 arranged light-emitting diodes 165 includes.
Bei einer Drehbewegung des Rades 140 unterliegt auch die Halteeinrichtung 114 einer entsprechenden Drehbewegung, wobei verschiedene Komponenten der bei der Drehbewegung auftretenden Beschleunigung mit dem Beschleunigungssensor 180 erfasst werden können. Auf der Grundlage der gemessenen Beschleunigungskomponenten kann die Steuereinrichtung 170 die Drehbewegung der Halteeinrichtung 114 bzw. des Rades 140 charakterisieren, und die Leuchtdioden 165 der Anzeigeeinrichtung 164 zur Wiedergabe einer visuellen Information entsprechend ansteuern. Da die Steuereinrichtung 170 auch den Drehsinn erkennen bzw. zwischen einer Vor- oder Rückwärtsbewegung des betreffenden Fahrrads unterscheiden kann, kann eine spiegelverkehrte Visualisierung über die Anzeigeeinrichtung 164 vermieden werden.During a rotary movement of the wheel 140 is also subject to the holding device 114 a corresponding rotational movement, wherein different components of the acceleration occurring during the rotational movement with the acceleration sensor 180 can be detected. On the basis of the measured acceleration components, the control device 170 the rotational movement of the holding device 114 or the wheel 140 characterize, and the light-emitting diodes 165 the display device 164 to play corresponding to the reproduction of a visual information. As the control device 170 also recognize the sense of rotation or can distinguish between a forward or backward movement of the relevant bicycle, a mirrored visualization on the display device 164 be avoided.
Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Anstelle der beschriebenen Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen oder Kombinationen von beschriebenen Merkmalen umfassen können.The embodiments explained with reference to the figures represent preferred or exemplary embodiments of the invention. Instead of the described embodiments, further embodiments are conceivable which may comprise further modifications or combinations of described features.
Eine mögliche Abwandlung besteht beispielsweise darin, Leuchtdioden 165 auf mehreren Teilbereichen eines Grundkörpers anzuordnen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, bei dem Jojo 110 von 2 Leuchtdioden 165 auf den beiden Scheiben 120 anzuordnen, um eine visuelle Information an zwei Seiten bzw. vorder- und rückseitig zu erzeugen.One possible modification is, for example, light-emitting diodes 165 to arrange on several subregions of a body. For example, it may be provided by the yo-yo 110 from 2 LEDs 165 on the two discs 120 to create a visual information on two sides or front and back.
Der in 7 dargestellte Ball 111 kann derart abgewandelt werden, dass Leuchtdioden 165 neben dem Äquator auch in Form von mehreren Meridianen vorgesehen sind.The in 7 illustrated ball 111 can be modified such that light-emitting diodes 165 next to the equator also in the form of several meridians are provided.
Des Weiteren können bei einer aus Leuchtdioden 165 aufgebauten Anzeigeeinrichtung die Leuchtdioden 165 anstelle von Zeilen auf andere Weise auf einem drehbaren Grundkörper angeordnet sein. In Betracht kommt zum Beispiel eine groß- bzw. ganzflächige Anordnung von Leuchtdioden 165. Beispielsweise kann bei dem Jojo 110 von 2 eine Scheibe 120 ganzflächig mit Leuchtdioden 165 versehen sein. Auch auf der Oberfläche bzw. Hülle des Balls 111 von 7 können beispielsweise großflächig Leuchtdioden 165 angeordnet sein.Furthermore, in one of light-emitting diodes 165 constructed display device, the LEDs 165 be arranged in a different way on a rotatable base body instead of lines. Considered, for example, a large or full-surface arrangement of light emitting diodes 165 , For example, the yojo 110 from 2 a disk 120 over the entire surface with LEDs 165 be provided. Also on the surface or shell of the ball 111 from 7 For example, LEDs can be used over a large area 165 be arranged.
Anstelle von Leuchtdioden 165 kann eine steuerbare und auf einem drehbaren Grundkörper angeordnete Anzeigeeinrichtung auch auf andere Weise verwirklicht werden. In Betracht kommt zum Beispiel eine Ausgestaltung in Form eines LCD-Displays (Liquid Crystal Display), wobei das Display ebenfalls abhängig von Beschleunigungskomponenten, welche bei einer Drehbewegung des Grundkörpers erfasst werden, mit den oben beschriebenen Ansätzen gesteuert werden kann. Auch hierbei kann eine über das Display erzeugte visuelle Information mit der Drehbewegung des Grundkörpers synchronisiert werden.Instead of LEDs 165 a controllable and arranged on a rotatable body display device can also be realized in other ways. For example, an embodiment in the form of an LCD display (liquid crystal display) is considered, wherein the display can also be controlled as a function of acceleration components which are detected during a rotational movement of the main body with the approaches described above. Here, too, a visual information generated via the display can be synchronized with the rotational movement of the main body.
Darüber hinaus ist die Möglichkeit gegeben, eine Anzeigeeinrichtung derart mit einer Drehbewegung zu synchronisieren, dass anstelle eines stehendes Bildes ein sich bewegtes Bild bzw. eine Animation über die betreffende Anzeigeeinrichtung wiedergegeben wird. Auch in dieser Hinsicht ist es vorstellbar, für unterschiedliche Drehrichtungen unterschiedliche visuelle Effekte, d. h. zum Beispiel unterschiedliche Inhalte und/oder Farben, und auch unterschiedliche Animationen vorzusehen.In addition, there is the possibility of synchronizing a display device with a rotational movement in such a way that, instead of a stationary image, a moving image or an animation is reproduced via the relevant display device. In this respect too, it is conceivable to use different visual effects for different directions of rotation. H. for example, different contents and / or colors, and also to provide different animations.
Im Hinblick auf das anhand der 5 und 6 beispielhaft beschriebene Bestimmen des Drehsinns besteht die Möglichkeit, den Drehsinn auf andere Weise zu bestimmen. So kann anstelle des Nulldurchgangs des Verlaufs der tangentialen Komponente ay in positiver Richtung auch auf einen Nulldurchgang der Komponente ay in negativer Richtung (d. h. negative Steigung) abgestellt werden, und das Vorliegen eines lokalen Maximums oder Minimums der radialen Komponente ax an dieser Stelle untersucht werden. Möglich ist auch eine Auswertung anhand von anderen Kriterien (zum Beispiel Untersuchung der Steigung von ax an Extremwerten von ay). Des Weiteren können zur Ermittlung des Drehsinns auch die zeitlichen Verläufe von drei gemessenen Beschleunigungskomponenten berücksichtigt werden.With regard to the basis of the 5 and 6 By way of example, determining the direction of rotation is possible by determining the direction of rotation in another way. Thus, in place of the zero crossing of the course of the tangential component ay in the positive direction and on a zero crossing of the component ay in the negative direction (ie, negative slope), and the presence of a local maximum or minimum of the radial component ax at that location is examined. Also possible is an evaluation based on other criteria (for example, investigation of the slope of ax at extreme values of ay). Furthermore, to determine the direction of rotation, the time profiles of three measured acceleration components can also be taken into account.
Auch hinsichtlich der Richtungen, in welchen Beschleunigungskomponenten erfasst werden können, können Änderungen vorgesehen sein. So können anstelle einer tangentialen und einer radialen Richtung (zwei) Beschleunigungskomponenten auch in anderen Richtungen erfasst werden.Also with regard to the directions in which acceleration components can be detected, changes may be provided. Thus, instead of a tangential and a radial direction (two) acceleration components can be detected in other directions.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass eine Beschleunigungsmesseinrichtung bzw. ein mehrachsiger Beschleunigungssensor nicht in einem Abstand zu einer Drehachse eines Grundkörpers, sondern im Bereich einer bzw. direkt auf einer Drehachse angeordnet ist. Auch bei einer derartigen Ausgestaltung kann auf der Grundlage der in unterschiedlichen Richtungen erfassten Beschleunigungskomponenten eine Drehbewegung des betreffenden Grundkörpers charakterisiert, und hierauf basierend eine Anzeigeeinrichtung gesteuert werden.Furthermore, there is the possibility that an acceleration measuring device or a multiaxial acceleration sensor is not arranged at a distance from a rotation axis of a base body, but rather in the region of or directly on a rotation axis. Even with such a configuration, on the basis of the acceleration components detected in different directions, a rotational movement of the respective base body can be characterized, and based thereon a display device can be controlled.
In dieser Hinsicht kann zum Beispiel das Jojo 110 von 2 derart abgewandelt werden, dass der Beschleunigungssensor 180 innerhalb bzw. im Bereich des Mittelstegs 121 vorgesehen ist. Hierbei vereinfacht sich die oben angegebene Gleichung (1) zu ax = f·cosp (3), d. h. dass (auch) der Betrag der radialen Komponente ax lediglich von der (reduzierten) Erdbeschleunigung f abhängt.In this regard, for example, the yo-yo 110 from 2 be modified so that the acceleration sensor 180 within or in the area of the Mittelsteg 121 is provided. Here, the equation (1) given above simplifies ax = f · cosp (3), ie that (also) the amount of the radial component ax depends only on the (reduced) gravitational acceleration f.
Abwandlungen sind ebenfalls hinsichtlich der Auswertung einer Drehbewegung bzw. hinsichtlich des Ermittelns von (weiteren) Eigenschaften einer Drehbewegung denkbar. Beispielsweise kann die Anzahl an Drehrichtungsänderungen erfasst werden, um diese in geeigneter Form über eine Anzeigeeinrichtung visuell zu übermitteln. Dies ist insbesondere im Hinblick auf das Jojo 110 von 2 vorstellbar, um zum Beispiel die Anzahl an Aufwärts- und Abwärtsbewegungen über die Anzeigeeinrichtung 160 visuell wiederzugeben.Modifications are also conceivable with regard to the evaluation of a rotational movement or with regard to the determination of (further) properties of a rotational movement. For example, the number of changes in direction of rotation can be detected in order to visually transmit them in a suitable form via a display device. This is especially true with regard to the yo-yo 110 from 2 conceivable, for example, the number of up and down movements over the display device 160 visually reproduce.
Darüber hinaus sind die aufgezeigten Ansätze nicht auf die beschriebenen und dargestellten Grundkörper beschränkt, sondern können in entsprechender Weise auch auf andere frei bewegliche, mit weiteren Einrichtungen verbundene, oder an weiteren Einrichtungen drehbar angeordnete Grundkörper angewendet werden. In Betracht kommen zum Beispiel Radkappen und Windräder mit darauf angeordneten Anzeigeinrichtungen.In addition, the approaches shown are not limited to the described and illustrated basic body, but can be applied in a corresponding manner to other freely movable, connected to other facilities, or to other devices rotatably arranged body. For example, wheel covers and windmills come with display devices arranged thereon.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass bei einem Grundkörper weitere als die dargestellten und beschriebenen Komponenten vorgesehen sein können. Hierunter fallen zum Beispiel Einrichtungen zur Energieversorgung wie insbesondere Batterien. Des Weiteren können auch entsprechende Schnittstellen bzw.Furthermore, it is pointed out that in the case of a basic body, further components than those shown and described can be provided. These include, for example, facilities for energy supply, in particular batteries. Furthermore, corresponding interfaces or
Funkschnittstellen vorgesehen sein, um einer auf einem Grundkörper angeordneten Steuereinrichtung bzw. einem zugehörigen Bildspeicher entsprechende Bildinformationen zukommen zu lassen. Alternativ ist auch der Einsatz eines fest programmierten Bildspeichers vorstellbar, so dass auf eine solche Schnittstelle verzichtet werden kann.Radio interfaces may be provided in order to send corresponding image information to a control device or an associated image memory arranged on a base body. Alternatively, the use of a permanently programmed image memory is conceivable, so that it is possible to dispense with such an interface.
Ferner kann vorgesehen sein, eine visuelle Information nicht nur abhängig von erfassten Beschleunigungskomponenten, sondern zusätzlich auch abhängig von anderen Parametern darzustellen. In Betracht kommt zum Beispiel eine ortsabhängige Darstellung. In dieser Hinsicht kann beispielsweise ein Empfänger (zum Beispiel GPS-Empfänger) zum Empfangen eines Positionssignals auf einem Grundkörper vorgesehen sein, um eine Anzeigeeinrichtung zusätzlich in Abhängigkeit der anhand des Positionssignals ermittelten Position des Grundkörpers anzusteuern. Auch kann der Ball 111 von 7 zum Beispiel einen Fußball darstellen, welcher mit einem entsprechenden Empfänger für ein Positionssignal versehen ist, um des Erzielen eines Tors zu erkennen, und hierauf basierend die Anzeigeeinrichtung 161 entsprechend anzusteuern.Furthermore, it can be provided that visual information is not only dependent on detected acceleration components, but additionally also dependent on other parameters. For example, a location-dependent representation is considered. In this regard, for example, a receiver (for example, GPS receiver) for receiving a position signal may be provided on a base body, in order additionally to drive a display device in dependence on the position of the base body determined on the basis of the position signal. Also, the ball can 111 from 7 For example, represent a football which is provided with a corresponding receiver for a position signal to detect the achievement of a goal, and the display device based thereon 161 to control accordingly.
Eine weitere in Betracht kommende Komponente bzw. Einrichtung, welche auf einem Grundkörper vorgesehen sein kann, ist eine ein- oder mehrachsige Magnetfeldmesseinrichtung bzw. ein Magnetfeldsensor („Kompass”), mit dessen Hilfe die magnetische Nordrichtung und damit die Nord-Süd-Ausrichtung eines Grundkörpers bestimmt werden kann. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Messsignale eines solchen Magnetfeldsensors zusätzlich zu den Signalen einer Beschleunigungsmesseinrichtung von einer Steuereinrichtung bei der Steuerung einer Anzeigeeinrichtung berücksichtigt werden, um die Steuerung der Anzeigeeinrichtung zu verbessern. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, auch bei einem freien bzw. im wesentlichen freien Fall des Grundkörpers (bei welchem kein oder nur ein geringer Einfluss der Gravitation auf die Beschleunigungsmesseinrichtung vorliegt), ein zuverlässiges bzw. genaues Steuern der Anzeigeeinrichtung zu ermöglichen.Another component or device which may be provided on a base body is a monochrome or multiaxial magnetic field measuring device or a magnetic field sensor ("compass"), with the aid of which the magnetic north direction and thus the north-south orientation of a magnetic field sensor Basic body can be determined. In this case, it can be provided that the measuring signals of such a magnetic field sensor, in addition to the signals of an acceleration measuring device, are taken into account by a control device in the control of a display device in order to improve the control of the display device. In such a configuration, in particular, it is possible, even with a free or essentially free fall of the base body (in which there is no or only a slight influence of gravity on the acceleration measuring device), to allow a reliable or accurate control of the display device.
Eine derartige (optionale) Magnetfeldmesseinrichtung 119 ist bei dem Ball 111 von 7 angedeutet. Auch die anderen Grundkörper können gegebenenfalls mit einer solchen Einrichtung versehen sein. Such an (optional) magnetic field measuring device 119 is at the ball 111 from 7 indicated. If appropriate, the other base bodies may also be provided with such a device.
Des Weiteren ist es vorstellbar, dass bei einem rotierbaren Grundkörper, auf welchem (wenigstens) eine Anzeigeeinrichtung und eine Beschleunigungsmesseinrichtung angeordnet sind, eine zugehörige und zum Steuern der Anzeigeeinrichtung vorgesehene Steuereinrichtung nicht auf dem Grundkörper anzuordnen. In dieser Hinsicht können Ausgangssignale der Beschleunigungsmesseinrichtung (und gegebenenfalls eines Magnetfeldsensors) zum Beispiel über Funk an die Steuereinrichtung übertragen werden. Dies gilt in gleicher Weise für die Übermittlung von Steuersignalen von der Steuereinrichtung an die Anzeigeeinrichtung.Furthermore, it is conceivable that in the case of a rotatable base body, on which (at least) one display device and one acceleration measuring device are arranged, an associated control device provided for controlling the display device should not be arranged on the base body. In this regard, output signals of the acceleration measuring device (and optionally of a magnetic field sensor) can be transmitted to the control device, for example by radio. This applies equally to the transmission of control signals from the control device to the display device.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 3924114 [0002] US 3924114 [0002]
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US 5791966 [0003] US 5791966 [0003]
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WO 98/59333 A1 [0004] WO 98/59333 A1 [0004]
