DE1211408B - Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Signale, die den Lagekomponenten eines Punktes in einer Ebene entsprechen - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Signale, die den Lagekomponenten eines Punktes in einer Ebene entsprechen

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DE1211408B
DE1211408B DED30786A DED0030786A DE1211408B DE 1211408 B DE1211408 B DE 1211408B DE D30786 A DED30786 A DE D30786A DE D0030786 A DED0030786 A DE D0030786A DE 1211408 B DE1211408 B DE 1211408B
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DE
Germany
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ball
point
axis
plane
rollers
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Pending
Application number
DED30786A
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English (en)
Inventor
Arthur Alec Cecil Barnett
Philip Neville George Knowles
Kennett Charles Warner
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Decca Ltd
Original Assignee
Decca Ltd
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/04Display arrangements
    • G01S7/06Cathode-ray tube displays or other two dimensional or three-dimensional displays

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Signale, die den Lagekomponenten eines Punktes in einer Ebene entsprechen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur manuellen Erzeugung elektrischer Signale, die den Lagekomponenten eines Punktes in einer Ebene entsprechen.
  • Vorrichtungen dieser Art werden insbesondere benötigt, um die Lage eines Markierpunkts auf einem Radarschirm einzustellen. Bei der Einstellung eines solchen Markierpunkts ist es notwendig, seine Lage sehr genau einstellen zu können, andererseits aber, ihn sehr schnell von einer Stelle auf dem Schirm zu einer anderen bewegen zu können.
  • Der Markierpunkt auf einer Kathodenstrahlröhre wird durch elektrische Signale erzeugt und verschoben. Diese Signale werden ihrerseits durch die Lage eines von Hand zu bedienenden Einstellgliedes bestimmt. Eine Bedienungsperson beobachtet den Radarschirm und bewegt das von Hand zu bedienende Einstellglied derart, daß die erforderlichen elektrischen Signale erzeugt werden, um den Markierpunkt in die richtige Lage auf dem Schirm zu bringen.
  • Es ist bekannt, ein von Hand zu bedienendes hebelartiges Einstellglied zu verwenden, das in zwei Koordinatenrichtungen beweglich ist und das mechanisch mit zwei Potentiometern gekuppelt ist. Um den Markierpunkt genau einzustellen und ihn dennoch schnell über den Schirm zu bewegen, ist die Kupplung mit einem Getriebe versehen, so daß zwei verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der mechanischen Bewegung des Einstellgliedes und der entsprechenden Bewegung der Potentiometerarme eingestellt werden können.
  • Die Erfindung geht bei der Gestaltung des Einstellgliedes einen anderen Weg, und zwar wird eine bei einem automatischen Signalgeber bekannte Einstellkugel in Verbindung mit beliebigen elektrischen Drehsignalgebern verwendet, deren Winkelstellungen entsprechend der Verschiebung des Punktes in den beiden Koordinatenrichtungen einstellbar sind und die z. B. auch wieder als Potentiometer ausgebildet sein können. Die Einstellkugel wirkt auf die Achsen der Drehsignalgeber über Reibrollen ein, welche in einer den Kugelmittelpunkt enthaltenden Berührungsebene an der Oberfläche der Einstellkugel anliegen und die Kugel seitlich unter Mitwirkung von Gegenrollen stützen.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird die Kugel durch Treibrollen gestützt und durch diese automatisch nach Maßgabe von Steuergeräten eingestellt, wobei die Treibrollen an der Einstellkugel ebenfalls in Berührungsebenen anliegen, die durch den Kugel mittelpunkt gehen.
  • Es ist nicht ohne weiteres möglich, diese bekannte Vorrichtung für Handbetrieb zu verwenden. Denn die Treibrollen, die zwar nicht mehr zum Antrieb, wohl aber noch zur Stützung der Einstellkugel in derjenigen Richtung dienen, die auf der Berührungsebene der die Drehsignalgeber antreibenden Reibrollen senkrecht steht, behindern nunmehr eine freie Drehbarkeit der Einstellkugel. Es läge nahe, diese Reibrollen durch eine Stützkugel oder Stützpfanne zu ersetzen. Damit wäre aber noch nicht das Maß an Reibungsfreiheit erzielt, welches insbesondere dann erforderlich ist, wenn man unter Benutzung des Trägheitsmomentes der Einstellkugel durch kräftiges Andrehen eine schnelle Verstellung erreichen will.
  • Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Einstellkugel in Richtung der auf der Berührungsebene der Reibrollen senkrecht stehenden Achse durch ein Laufrad gestützt ist, welches in einer auf einem Zapfen um die Stützachse drehbaren Gabel derart gelagert ist, daß seine Drehachse zwar senkrecht zur Stützachse verläuft, jedoch gegen die Stützachse seitlich versetzt ist.
  • Das erfindungsgemäße freie Laufrad stellt sich in die jeweilige Drehrichtung der Kugel ein und gewährleistet eine ausreichende Reibungsfreiheit der Kugel.
  • Gegebenenfalls ist es auch zweckmäßig, wie später noch näher erläutert wird, die Information, die durch die jeweilige Stellung des freien Laufrades gegeben wird, auszunutzen. Zu diesem Zweck ist bevorzugt ein die Winkelstellung der Gabel messender Drehsignalgeber vorgesehen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Laufrad oberhalb einer flachen Basisplatte montiert, und eine zweite Platte ist an dieser Basisplatte oberhalb und parallel zu ihr starr befestigt. Diese zweite Platte hat eine Öffnung, durch die ein Teil der Einstellkugel hindurchragt, um einer Bedienungsperson zu erlauben, die Kugel zu drehen. Die Reibrollen werden zweckmäßigerweise derart angeordnet, daß sie die Kugel in einer Durchmesserebene, die parallel zu diesen Platten liegt, berühren.
  • Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung; die obere Abdeckplatte ist entfernt, um die Innenkonstruktion offenzulegen; F i g. 2 zeigt die Vorrichtung nach F i g. 1 in Seitenansicht teilweise im Schnitt; F i g. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1.
  • Die Vorrichtung nach diesen Figuren weist eine Basisplatte 10 auf, die in der folgenden Beschreibung als horizontal liegend angenommen wird. Auf dieser Basisplatte ist ein drehbarer Zapfen 11 befestigt, an dem mittels eines Kugellagers 12 eine Gabel 13 drehbar ist. Diese Gabel trägt ein Laufrad 14. Die Achse des Rades 14 ist horizontal und nach einer Seite von der Achse des drehbaren Zapfens 11 abgesetzt. Das Rad 14 besteht vorteilhaft aus Nylon. Eine Kugel 15 aus verhältnismäßig dichtem plastischen Werkstoff, ähnlich dem für Billardkugeln verwendeten Werkstoff, ist oberhalb der Gabel 13 angeordnet und ruht auf dem Rad 14. Der Mittelpunkt der Kugel befindet sich genau auf der Achse des drehbaren Zapfens 11.
  • Die Kugel 15 wird in dieser Lage mittels dreier Rollen 16, 17, 18 gehalten, deren Achsen horizontal liegen und die gegen die Oberfläche der Kugel 15 an Stellen, die in einer horizontalen Diametralebene liegen, drücken. Die Achsen der drei Rollen 16 bis 18 sind parallel zu den Tangenten an der Oberfläche der Kugel 15 und an ihren Kontaktstellen mit ihr. Die beiden Rollen 16, 17 sind Reibrollen zum Antrieb von Potentiometern 19 bzw. 20. Diese Rollen 16, 17 sind derart gelagert, daß sie die Kugel 15 an Enden von aufeinander senkrecht stehenden Durchmessern berühren.
  • Jede dieser Rollen 16, 17 besteht aus Nylon und hat einen flachen, peripheren Teil 21, der gegen die Oberfläche der Kugel 15 drückt. Die Rollen 16, 17 sind jede an einem Metallklotz 23 befestigt, der von einer Welle 24 getragen wird. Die Welle 24 ist in Kugellagern 25, 26 gehaltert, die sich in den beiden Armen eines auf dem Kopf stehenden U-förmigen Teils 27 befinden. Dieser U-förmige Teil 27 hat einen längeren Arm 28, der mittels Schrauben an der Basisplatte 10 befestigt ist. Die Welle 23 hat einen Abschnitt 30 mit vergrößertem Durchmesser, dessen Länge dem Abstand der U-Schenkel angepaßt ist, um ein Axialspiel zu vermeiden. Der Abschnitt 30 ist ferner als Zahnritzel 31 ausgebildet, das mit einem Zahnrad 32 im Eingriff steht. Dieses Zahnrad 32 ist an der Antriebswelle 33 des obengenannten Potentiometers 19 (oder 20) befestigt. Das Potentiometer ist seinerseits an einer Platte 34 am längeren Arm 28 des Teils 27 befestigt. Das Ritzel 31 und das Zahnrad 32 haben in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Unterset- zungsverhältnis 10: 1, so daß, obwohl die Kugel 15 einen größeren Durchmesser hat als die Rollen 16, 17, mehrere Umdrehungen der Kugel notwendig sind, um die Potentiometer zwischen ihren Grenzen zu drehen. Die Winkeldrehung eines jeden der Potentiometer ist begrenzt durch einen Anschlag mit einem Bolzen 35, der in dem Zahnrad 32 befestigt ist. Dieser Bolzen stößt gegen einen Bolzen 36 auf dem Arm 28 an.
  • Die obengenannte Rolle 18 ist eine leerlaufende Rolle und besteht vorteilhaft aus Nylon, ähnlich wie das Laufrad 14. Wie am besten aus F i g. 3 ersichtlich, wird die Rolle 18 von einer Welle 40 in Kugellagern 41 getragen. Die Kugellager 41 befinden sich in einem U-förmigen Teil 42, das drehbar bei 43 befestigt ist, und zwar zwischen zwei Armen eines Trägerteils 44, das mit dem aufrechten Rahmenteil 45, welches an der genannten Basisplatte 10 festgeschraubt ist, aus einem Stück besteht. Die Drehachse für den U-förmigen Teil 42 und die Achse der Rolle 18 sind horizontal, und der U-förmige Teil 42 wird durch eine Feder 46 in eine Richtung gedrückt, um die Rolle 18 in Berührung mit der Kugel 15 in einer horizontalen Diameterebene zu halten. Ein einstellbarer Anschlag 47 ist vorgesehen, um die Bewegung der Rolle 18 von der Kugel 15 weg zu begrenzen.
  • Eine Kopfplatte 50 ist auf den obengenannten Teilen 27 und 45 befestigt und genau parallel zur Basisplatte 10 angeordnet. Diese Kopfplatte hat eine Öffnung, durch die die Kugel 15 hindurchragt und die es einer Bedienungsperson ermöglicht, sie zu drehen.
  • Es ist ersichtlich, daß die Kugel 15 feinfühlig frei bewegt werden kann und daß sie, wenn nötig, zu einer schnellen Drehung angestoßen werden kann, um schnell größere Verstellungen der Potentiometer 19, 20 zu bewirken. Das eine oder das andere oder beide Potentiometer drehen sich entsprechend der Richtung, in der die Kugel bewegt wird. Die Beträge der Drehungen der Potentiometer sind proportional zu den Komponenten der Drehung der Kugel.
  • Die wirksame Trägheit der Einstellkugel für schnelle Verstellungen kann erhöht werden, indem Schwungmassen an den Rollen 16, 17 angebracht werden. Werden diese Schwungmassen als Schwungräder ausgebildet, so werden sie an den Wellen der Reibräder vorzugsweise über elastische Kupplungen befestigt. Beispielsweise kann jedes Schwungrad frei drehbar auf seiner Welle gelagert sein, aber mittels einer Feder befestigt, um seine Rotation relativ zur Welle zu begrenzen. Eine derartige federnde Befestigung erleichtert die schnelle Beschleunigung der Kugel, während die Trägheit der Kugel und der Schwungräder hilft, die kontinuierliche Bewegung des Potentiometers und der Kugeldrehung aufrechtzuerhalten.
  • Das erfindungsgemäße Laufrad 14 schwingt um seine Führungsachse 11 und nimmt eine Stellung ein, die von der letzten Bewegungsrichtung der Kugel abhängig ist. Es ist zu bemerken, daß der Berührungspunkt des Laufrades 14 mit der Kugel um einen bestimmten Abstand von der Drehachse der Rolle abgesetzt sein muß. Dieser Abstand kann jedoch sehr klein gehalten sein, so daß nur eine geringe Bewegung der Kugel in einer Richtung notwendig ist, um das Laufrad in diese Richtung einzustellen. Wenn es erforderlich ist, diese Richtung der Bewegung zu wissen, beispielsweise dann, wenn die Vorrichtung dazu verwendet wird, Signale zum Verfolgen eines Echos auf einem Radarschirm zu erzeugen, und wenn es erforderlich ist, die Richtung der Bewegung des Markierpunktes zu wissen, so kann diese Bewegungsrichtung aus der Lage des Laufrades bestimmt werden.
  • Beispielsweise kann das Laufrad an eine Potentiometerantriebswelle gekuppelt sein, so daß ein Signal erzeugt wird, das die Winkellage des Laufrades anzeigt.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur manuellen Erzeugung elektrischer Signale, die den Lagekomponenten eines Punktes in einer Ebene entsprechen, mit zwei elektrischen Drehsignalgebern, deren Winkelstellungen entsprechend der Verschiebung des Punktes in den beiden Koordinatenrichtungen einstellbar sind, wobei zur gemeinsamen Einstellung der Drehsignalgeber eine Einstellkugel vorgesehen ist, die auf die Achsen der Drehsignalgeber über Reibrollen einwirkt, welche in einer den Kugelmittelpunkt enthaltenden Berührungsebene an der Oberfläche der Einstellkugel anliegen und die Kugel seitlich unter Mitwirkung von Gegenrollen stützen, dadurch gekennz e i c h n e t, daß die Einstellkugel (15) in Richtung der auf der Bertihrungsebene der Reibrollen (16, 17) senkrecht stehenden Achse durch ein Laufrad (14) gestützt ist, welches in einer auf einem Zapfen (11) um die Stützachse drehbaren Gabel (13) derart gelagert ilst, daß seine Drehachse zwar senkrecht zur Stützachse verläuft, jedoch gegen die Stützachse seitlich versetzt ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch ein die Winkelstellung der Gabel (13) messender Drehsignalgeber vorgesehen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abdeckplatte (50) mit einer Öffnung, durch die der obere Teil der Kugel (15) ragt. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 272 401; französische Patentschrift Nr. 852 197.
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