DE19548138A1 - Redundanter Anzeiger für die Feststellung der Neutralposition eines Steuerknüppelelementes - Google Patents

Redundanter Anzeiger für die Feststellung der Neutralposition eines Steuerknüppelelementes

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DE19548138A1
DE19548138A1 DE19548138A DE19548138A DE19548138A1 DE 19548138 A1 DE19548138 A1 DE 19548138A1 DE 19548138 A DE19548138 A DE 19548138A DE 19548138 A DE19548138 A DE 19548138A DE 19548138 A1 DE19548138 A1 DE 19548138A1
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Peter J Mikan
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Description

Diese Erfindung bezieht sich auf elektronische Joystick (Steuerknüppel)- Steuerungen von der Art, welche X-Achsen- und Y-Achsen- Ausgangsspannungen entsprechend der Bewegungen des Joysticks in X- oder Y-Achsrichtung durch die Bedienungsperson der Steuerung vorgeben.
Die US-PS 4,825,157 des Anmelders offenbart eine typische Joystick- Steuerung.
Ein universelles Problem bei bekannten Joystick-Steuerungen liegt in der genauen Feststellung des Mittelpunktes bzw. der Neutralposition des Joystick- Handgriffes. Der Benutzer muß sich typischerweise alleine auf die Ablesungen des Ausgangs der X- und Y-Achsenschaltkreise in der Steuerung verlassen, wobei aber bei einem Ausfall einer dieser Schaltkreise, wie beispielsweise bei einem abgenutzten Potentiometer, der sich ergebende Fehler ernsthafte Konsequenzen haben kann. In einigen Anwendungsfällen wird eine Joystick- Steuerung verwendet, um industrielle Geräte mit relativ hoher Leistung zu handhaben. Wenn ein Schaltkreisausfall auftritt, können sich möglicherweise ernsthafte körperliche Verletzungen des Bedienungspersonals ergeben.
Frühere Versuche, einen Sicherungsschaltkreis vorzusehen, wie z. B. einen getrennten Positions-Anzeigeschaltkreis unabhängig von primären X- und Y- Achsenschaltkreisen, sind aufgrund der hohen Kosten wirtschaftlich nicht erfolgreich gewesen.
Das Problem der Vorgabe eines Sicherheitssystems für die Erfassung der Neutralpositon eines Joysticks wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, die sich zur Aufgabe gemacht hat, einen neuen und verbesserten Positionsanzeiger zu schaffen, der zum größten Teil separat und getrennt von dem üblichen X- und Y-Positions-Feststellschaltkreis der Joystick-Steuerung ist und der eine unabhängige Ausgangs-Spannungsablesung oder Spannungsänderung nur dann vorgibt, wenn sich der Joystick entweder in oder aus seiner zentralen bzw. neutralen Position bewegt.
Eine weitere Aufgabe liegt darin, einen verbesserten Neutralpositions- Anzeiger zu schaffen, wie er zuvor angegeben wurde, wobei der Anzeiger den Betrieb des primären X- und Y-Achsen-Erfassungsschaltkreises der Joystick- Steuerung nicht stört.
Noch eine weitere Aufgabe liegt darin, einen verbesserten Neutralpositions- Anzeiger zu schaffen, wie er zuvor charakterisiert wurde, der eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und somit größtenteils immun gegen den unbeabsichtigen Ausfall eines Typs ist, der zu Unfällen führen könnte, bei denen große Geräte durch die Joystick-Steuerung gesteuert werden.
Noch eine weitere Aufgabe liegt in der Vorgabe eines verbesserten Neutralpositionsanzeigers der aufgezeigten Art, welcher wenige getrennte Komponenten verwendet, einfach herzustellen ist und der bei bestehenden Joystick-Konstruktionen nachgerüstet werden kann, wobei dieser, falls gewünscht, relativ leicht installiert werden kann.
Eine weitere Aufgabe liegt in der Vorgabe eines neuen und verbesserten Verfahrens für die Erfassung der Neutralposition eines Joysticks in einer Joystick-Steuerung, welches Verfahren einfach auszuführen ist, ein Minimum an Komponenten verwendet und welches zuverlässige Ergebnisse in ausgedehnten Betriebsperioden liefert.
Diese Aufgaben werden verwirklicht durch den Neutralpositions-Anzeiger, wie er in den angefügten Ansprüchen 1-7 und 10 definiert ist und durch ein Verfahren zur Vorgabe eines Neutralpositions-Anzeigers, wie es in den angefügten Ansprüchen 8, 9 und 11 angegeben ist.
Andere Vorteile ergeben sich nachstehend.
In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 ein Vertikalschnitt durch eine Joystick-Steuerung mit Positionssensoren vom Hall-Effekt-Typ, die einen unabhängigen Neutral-Positionsanzeiger gemäß der Erfindung umfaßt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Steuerung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein schematischer Schaltkreis der Joystick-Steuerung unter Verwendung der Hall-Effekt-Sensoren der Fig. 1 und 2 zur Vorgabe herkömmlicher X- und Y-Achsen-Ausgangssignale entsprechend der Bewegung des Joysticks in Richtungen zu und von seiner Neutralposition hinweg,
Fig. 4 ein schematisches Schaltungsdiagramm von einem der Hall- Effekt-Sensoren in der Einrichtung der Fig. 1-3,
Fig. 5 eine Teilansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 1, die einen elektronischen Emitter- und Sensorteil des unabhängigen Neutralpositions-Anzeigers zeigt, wie er durch die vorliegende Erfindung vorgegeben ist. Der Teil ist in der Form eines integrierten Schaltkreises bzw. eines IC vorgegeben.
Fig. 6 ein schematisches Diagramm des elektronischen IC von Fig. 5 mit zugeordneten Widerständen,
Fig. 7 eine Bodenansicht des Joystick-Handgriffes bzw. des Elementes der Joystick-Steuerung, wobei eine reflektierende Oberfläche auf der Spitze des unteren Endes des Joystick-Elementes gezeigt ist und in einer gestrichelten Linie eine kreisförmige Bewegungszone des unteren Endes während des Betriebs der Joystick-Steuerung gezeigt ist.
Detaillierte Beschreibung
Fig. 1 zeigt eine Joystick-Steuerung, enthaltend einen elektronischen Schaltkreis, der Ausgangsspannungen erzeugt, die eine X- und Y- Achsenbewegung eines Joystick-Handgriffes bzw. Elementes anzeigen. Der Joystick-Handgriff befindet sich in seiner aufrechten, zentralen bzw. neutralen Position. Die Joystick-Steuerung 10 besitzt ein Gehäuse 12, welches eine Grundplatte 14, einen Deckel 16 und eine Lagerplatte 18 für die Lagerung des Joystick-Handgriffes bzw. Elementes 20 aufweist. Der Deckel und die Lagerplatte besitzen Ausformungen, die ein Schwenklager 22 vorgeben. Der Handgriff ist mit 23 bezeichnet. Eine Kugel 26 an dem Handgriff wird in dem Lager 22 aufgenommen und eine Rückholfeder 24 spannt den Handgriff in seiner aufrechten bzw. neutralen Position bei Abwesenheit einer Kraft vor, die durch die Hand eines Benutzers auf den Handgriff aufgebracht wird.
Die Erfindung kann bei jeder Art von Joystick-Steuerungen Verwendung finden, aber für die Zwecke der Erläuterung wird nachstehend eine Halleffekt- Steuerung gemäß der Fig. 1 und 3 beschrieben. An der Grundplatte 14 befindet sich eine elektrische Spule 28 mit einer zentralen Öffnung 30 und elektrischen Leitungen 32, 34. Der Handgriff 20 besitzt einen magnetischen Kern 36 aus Eisen, Stahl, einer Legierung, Ferrit oder einem äquivalenten Material und der Kern 36 verläuft in der dargestellten Weise durch die Öffnung 30. Vier Annäherungssensoren 38, 40, 42 und 44 sind einstellbar an der Grundplatte 14 gelagert. Die Sensoren 38-42 sind Halleffekt-Sensoren, die auf Änderungen des Magnetismus ansprechen. Fig. 1 zeigt drei Hallsensoren 38, 40 und 42 und unterdrückt der Klarheit wegen den vierten Sensor 44. Die Fig. 2 und 3 zeigen alle vier Sensoren 38, 40, 42 und 44. Die Sensordrähte sind jeweils mit 46, 48, 50; 52, 54, 56; 58, 60, 62; und 64, 66, 68 bezeichnet.
Fig. 4 zeigt einen Halleffekt-Sensor 38. Die Sensoren 40, 42 und 44 entsprechen dem Sensor 38, wobei jeder ein IC-Chip ist. Jeder Chip enthält einen Halleffekt-Halbleiter 70 und eine Verstärkerstufe 72 zusammen mit Widerständen 74, 76. Der IC-Chip kann von der Art sein, wie er beispielsweise durch Texas Instruments, #TI 173 hergestellt wird.
Die Halleffekt-Sensoren geben eine Ausgangs-Gleichspannung von beispielsweise 6 Volt vor, wobei eine Wechselspannung überlagert ist. Nur die Wechselspannungskomponente variiert mit Änderungen des magnetischen Feldes, wenn das Element 20 und der Kern 36 in bezug auf die vier Sensoren verschoben werden.
Der Handgriff 20 schwenkt innerhalb einer vorbestimmten Zone 21 gemäß Fig. 7, wenn er durch den Benutzer manuell verschoben wird, um einen Cursor auf einem Computerbildschirm (nicht dargestellt) oder ein anderes Gerät (nicht dargestellt) zu steuern.
In dem Schaltkreis 77 von Fig. 3 werden die Gleichspannungskomponenten der Halleffekt-Sensorausgänge 50, 56, 62 und 68 entsprechenden Kondensatoren 78, 80, 82 und 84 zugeführt. Die Kondensatoren blocken nur die Gleichspannungskomponenten der Spannungen ab. Die Halleffekt-Sensoren sind extrem empfindlich auf magnetische Felder, ganz gleich, ob es Gleich- oder Wechselfelder sind. Somit werden magnetische Gleichkomponenten, wie beispielsweise die des magnetischen Erdfeldes durch die Kondensatoren abgeblockt, um keine Fehler in die Erfassung der Joystick-Handgriffposition einzuführen.
Andererseits durchlaufen die Wechselkomponenten der Ausgänge der Sensoren 38, 40, 42 und 44 die Kondensatoren und werden danach nach einiger Signalverarbeitung in dem Schaltkreis 77 in Gleichspannungen umgewandelt, um an den Ausgangsanschlüssen 86 und 88 anzuliegen. Die Spannung am Anschluß 86 ist proportional zu der Verschiebung des Joystick-Handgriffes 20 in der X-Achsenrichtung und die Spannung am Anschluß 88 ist proportional zu der Verschiebung des Joystick-Handgriffs 20 in der Y-Achsenrichtung.
Im Schaltkreis 77 ist die Spule 28 an den Kollektor 90 des Schalttransistors 92 angeschlossen. Die Diode 94 bildet eine Schutzkomponente für den Transistor. Die Transistorbasis 96 ist an einem Vorspannwiderstand 98 angeschlossen.
Ein Verstärker 100 ist angeschlossen und arbeitet als ein Rückkopplungs- Rechteckwellengenerator, wobei Impulse auf der Leitung 102 mit einer Frequenz von 1000 Hz erzeugt werden. Somit schaltet der Transistor 92 über den Widerstand 104 mit einer Frequenz von 1000 Hz ein und aus, so daß die Spule 28 mit 1000 Hz angesteuert wird, wobei sie typischerweise einen Strom von 20 mA zieht.
Der Verstärker 116 und die zugeordneten Komponenten 118, 120 und 124, 126 und 128 geben eine geregelte Referenz-Gleichspannung auf der Leitung 122 vor, die durch die Verstärker 138, 140 in der unten beschriebenen Weise benutzt wird.
In Fig. 3 sind in Reihe zu den Kondensatoren 78, 80, 82 und 84 jeweils Widerstände 130, 132, 134 und 136 geschaltet, die mit Verstärkern 138 und 140 verbunden sind. Diese Verstärker werden teilweise von der Referenzleitung 122 gespeist. Die Widerstände 130, 142 und 134, 144 stellen jeweils die Verstärkung der Verstärker 138 und 140 ein. Der Kondensator 150 reduziert unbeabsichtigtes Rauschen auf den Speiseleitungen der Verstärker 138, 140.
In Fig. 3 sind ferner Ausgänge 152, 154 der Verstärker 138, 140 jeweils auf Anschlüsse # 3 und # 6 einer analogen Vierfach-IC-Schalteinrichtung 156 geführt. Die Schaltfunktion dieser IC-Schalteinrichtung ist schematisch in gestrichelten Linien innerhalb des Blockes 156 gezeigt, der die IC- Schalteinrichtung repräsentiert. Die Einrichtung 156 besitzt Trigger- Eingangsanschlüsse # 1 und # 8, die überbrückt sind, und von einem Widerstandsteiler 160, 162 gespeist werden. Eine Zehnerdiode 164 gibt einen Schutz gegen Überspannungen vor. Ein Widerstand 160 ist an die Leitung 102 über einen Koppelkondensator 166 angeschlossen. Somit werden den Trigger- Anschlüssen # 1 und # 8 des IC 156 die durch den Rechteckwellengenerator 100 erzeugten Impulse zugeführt. Die Anordnung ist dergestalt, daß die IC- Einrichtung 156 eine Verbindung zwischen ihrem Eingangsanschluß # 3 und ihrem Ausgangsanschluß # 2 und zwischen ihrem Eingangsanschluß # 6 und ihrem Ausgangsanschluß # 7 nur während des Spitzenwertes der Wechselspannungssignale an den Ausgängen 152 bzw. 154 der Verstärker 138 bzw. 140 herstellt, wobei die jeweils an die Anschlüsse # 2 und # 7 angeschlossenen Kondensatoren 168 und 170 sich wiederum auf die Spitzenwerte der Wechselspannungssignale an den Ausgängen der Verstärker 138 bzw. 140 aufladen.
Die Wirkung des IC 156 liegt in der Eliminierung von Wechselspannungen (wie beispielsweise von einer Spannungsversorgung), die nicht synchron mit der durch den Verstärker 100 erzeugten Rechteckwelle sind. Fehlerhafte Auswertungen werden hierdurch zum größten Teil eliminiert und die Spannungen an den IC-Anschlüssen # 2 und # 7, welche an die Kondensatoren 168 und 170 angelegt werden, sind reine Gleichspannungspegel, die den X- und Y-Achsenpositionen des Joystick-Handgriffes 20 genau entsprechen.
Den Puffern 172 und 174 mit einer Verstärkung von 1, folgen Verstärker 180, 182 mit variabler Verstärkung, wobei die Verstärkung durch Widerstände 176, 184 und 186, 178 eingestellt wird.
Somit erzielt der vorliegende Schaltkreis gemäß Fig. 3 das gewünschte Ergebnis, nämlich den Erhalt von zwei Gleichspannungen an den Anschlüssen 86 und 88, die die X- und Y-Positionen des Joystick-Handgriffes 20 mit hoher Genauigkeit anzeigen.
Falls erforderlich, können die Halleffekt-Sensoren 38, 40, 42 und 44 für Einstellungszwecke auf kleinen Bügeln angeordnet werden, die mit 188 in dem Gehäuse von Fig. 1 bezeichnet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu den X- und Y- Achsenausgängen an den Anschlüssen 86 und 88 ein speziell einfacher und doch höchst zuverlässiger, ergänzender oder stützender Neutralspositions- Anzeiger vorgesehen, der als eine redundante Bestätigung des Vorliegens einer Neutralposition des Joystick-Handgriffes 20 arbeitet, wobei solche eine Bestätigung ist, die im wesentlichen getrennt und unterscheidbar von der Anzeige ist, die durch den Halleffekt-Schaltkreis vorgegeben wird, wobei letzterer zu den Ausgangs-Gleichspannungen auf den Leitungen 86 und 88 führt. Die zusätzliche Anzeigeeinrichtung ist in den Fig. 1, 5, 6 und 7 gezeigt und umfaßt eine Emitter- und Sensoreinrichtung 190, vorzugsweise eine kombinierte Lichtquelle 192 und einen Lichtsensor 194 bzw. Fototransistor, die in einem einzigen IC-Chip enthalten sind. Durch die Erfindung wird die Unterseite des Handgriffes 20, die mit 196 bezeichnet ist, mit einer Licht oder Strahlung reflektierenden, quer verlaufenden Oberfläche versehen, die vorzugsweise durch Nickel gebildet wird, das eine spiegelähnliche Zone oder Schicht an dem Ende des Handgriffs 20 bedeckt. Die Oberfläche ist vorzugsweise eben und senkrecht zu der Achse des Handgriffes 20. Typischerweise besitzt die Spiegelzone eine Querabmessung von 0,76-1,01 mm (0,03-0,04 inch). Anstelle einer Nickelplattierung kann selbstverständlich ein getrennter Spiegel befestigt werden.
Die Emitter- und Sensoreinrichtung 190 ist unterhalb des unteren Endes 196 des Handgriffes 20 gemäß Fig. 1 auf der Grundplatte 14 angeordnet. Es gibt keine Beeinträchtigung des Elementes 20, wenn das Element in der gestrichelt angedeuteten Zone 21 gemäß Fig. 7 bewegt wird. Die Quelle 192 emittiert Licht, wenn sie kontinuierlich über den Widerstand 200 angesteuert wird. Der Lichtsensor 194 ist in ähnlicher Weise an eine Spannungsleitung über den Widerstand 202 angeschlossen. Die Ausgangsspannung auf der Leitung 204 verändert sich entsprechend dem Vorhandensein oder der Abwesenheit des auf den Sensor 194 fallenden Lichtes. Der Sensorausgang nimmt einen digitalen Spannungszustand mit hohem Pegel an, wenn der Handgriff aus seiner Neutralposition verschoben wird, und er nimmt einen digitalen Spannungszustand mit niedrigem Pegel an, wenn sich der Handgriff in seiner Neutralposition befindet. Fig. 6 zeigt das speziell einfache Schema des Emitter- und Sensorschaltkreises. Falls erwünscht, kann der Ermitter eine Licht emittierende Diode sein.
Mit einer solchen Anordnung, die einen unabhängigen Detektorschaltkreis gemäß Fig. 6 umfaßt, der zum größten Teil von dem Schaltkreis gemäß Fig. 3 isoliert ist, liegt auf der getrennten Ausgangsleitung 204 immer ein höchst zuverlässiges, unabhängiges Stütz- oder Bestätigungssignal an, um anzuzeigen, wenn sich das Element 20 in seiner zentralen oder neutralen Position befindet. Das so erhaltene Signal bildet somit ein getrenntes und unterscheidbares Bestätigungssignal im Digitalformat, das die vorliegenden Spannungen vom analogen Typ ergänzt, die an den Ausgangsleitungen 86, 88 in Fig. 3 anliegen.
Dies ist von Bedeutung, wenn die Positionierung des Handgriffes 20 in einer neutralen Position bestätigt werden muß und in dem Fall einer unbeabsichtigten Fehlfunktion eines Teiles des Schaltkreises von Fig. 3. Eine unbeabsichtigte Fehlfunktion des letztgenannten Schaltkreises ohne irgendeine Art von Sicherung, wie sie durch die Erfindung vorgegeben wird, könnte zu ernsthaften Konsequenzen führen, die möglicherweise körperliche Verletzungen in Anwendungsfällen beinhalten, wo die Joystick-Steuerung verwendet wird, um massive Steuergeräte zu bedienen, oder um andere industrielle Prozesse zu steuern, wie beispielsweise jene, die gefährliche Substanzen, wie beispielsweise erhitzte Flüssigkeiten, Chemikalien, usw. beinhalten.
Die Erfindung gibt ebenfalls ein neues Verfahren zum Ansprechen auf das Erreichen einer Neutralposition eines Joystick-Handgriffes 20 an, wie er beispielsweise in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist und welches die Schritte umfaßt: Vorgabe einer spiegelnden oder reflektierenden Oberfläche 198 auf einem schmalen Ende 196 eines Joystick-Handgriffes 20; Anordnung des Joystick-Handgriffes 20 in seiner Neutralposition; Anordnung einer optischen/elektronischen Emitter-Sensoreinrichtung 190 in einer Position in geringem Abstand von der spiegelnden Oberfläche 198 und in einem Punkt, wo die Bewegung des Handgriffes 20 nicht gestört wird; und anschließende elektrische Erregung des Emitters 192 und Führen des Ausganges des Sensors 194 der IC-Einrichtung zu einem entfernten Punkt über eine Leitung 204. Dieser entfernte Punkt kann ein Sicherheits-Verriegelungsschalter (nicht dargestellt) oder eine Warnlampe/Summer etc. sein.
Eine geeignete IC-Einrichtung 190 ist der Baustein SFH 900 oder SFH 905 der Firma Siemens, welcher ein Miniaturlicht-Emitter/Sensor ist. Der bevorzugte Abstand zwischen der spiegelnden Oberfläche 198 und der IC-Einrichtung beträgt typischerweise 1 mm, was zu einer nahezu optimalen Ansprechcharakteristik führt.
Mit einem solchen Aufbau wurde eine Auflösung in der Größenordnung von 0,5-2,0° von der Vertikalen erreicht. Dies bedeutet, daß Abweichungen des Handgriffes von der neutralen Position um mehr als diesen Bereich eine Änderung in dem digitalen Ausgangspegel auf der Leitung 204 in Fig. 6 hervorrufen, was benutzt werden kann, um einen Alarm oder erforderlichenfalls eine andere Anzeige auszulösen.
Der offenbarte Aufbau, der den Stütz- bzw. Bestätigungs-Neutralanzeiger beinhaltet, wird in seiner Struktur als besonders einfach angesehen, wobei er den Betrieb des X-, Y-Hauptdetektors, der die Halleffekt-Sensoren 38 - 44 beinhaltet, nicht stört. Die Einrichtung ist billig herzustellen und einfach zu installieren. Sie kann bei bestehenden Joystick-Installationen als Nachrüstsatz benutzt werden, falls dies gewünscht ist, um solche Installationen sicherer und zuverlässiger zu machen.
Die unabhängige Natur der elektrischen Verbindungen, die dem Stützanzeiger gemäß der Fig. 5 und 6 zugeordnet sind, bedeutet, daß dieser im wesentlichen von dem Haupt-Joystick-Steuerschaltkreis von Fig. 3 getrennt ist und somit für ein unerwünschtes Zusammenwirken mit diesen nicht anfällig ist; statt dessen arbeitet dieser im wesentlichen vollständig unabhängig, um die gewünschte Sicherheitsbestätigung oder das gewünschte Sicherheitssignal vorzugeben.
Die offenbarte Einrichtung ist insofern besonders vorteilhaft und stellt eine Verbesserung auf dem Gebiet der Joystick-Steuerungen dar. Variationen und Modifikationen sind möglich.

Claims (11)

1. Neutralpositions-Anzeiger für eine Steuerung vom Joystick-Typ, aufweisend in Kombination ein bewegliches Steuerelement (20) mit Steuerpositionen, die von einer vorgegebenen neutralen Position aus erreicht werden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Element (20) ein lichtreflektierender Bereich (198) vorgesehen ist, der ein vorbestimmtes Bewegungsfeld (21) durchquert, wenn das Element (20) zwischen seinen verschiedenen Positionen bewegt wird, und daß eine Emitter- Sensoreinrichtung (192, 194) vorgesehen ist, die eine Lichtquelle (192) und einen Lichtsensor (194) umfaßt, wobei die Einrichtung (192, 194) im Bewegungsfeld (21) des lichtreflektierenden Bereiches (198) des Steuerelementes (20) angeordnet ist und von einem reflektierten Lichtstrahl ein Signal erzeugen kann, der von der Lichtquelle (192) ausgelöst und emittiert wird und von dem reflektierenden Bereich (194) des Steuerelementes (20) auf den Lichtsensor (194) reflektiert wird, wenn sich das Steuerelement (20) in einer Neutralposition befindet.
2. Neutralpositions-Anzeiger nach Anspruch 1, wobei das Steuerelement (20) einen länglichen Steuerknüppel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtreflektierende Bereich (198) eine reflektierende Oberfläche umfaßt, die an dem unteren Ende des Joysticks angeordnet ist, wobei die reflektierende Oberfläche eine Querabmessung von im wesentlichen 0,76-1,01 mm (0,03-0,04 inch) aufweist.
3. Neutralpositions-Anzeiger nach Anspruch 1, wobei das Steuerelement (20) einen länglichen Joystick umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtreflektierende Bereich (198) eine reflektierende Oberfläche umfaßt, die am unteren Ende (196) des Joysticks angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen der reflektierenden Oberfläche und der Emitter-
Sensoreinrichtung (192, 194) in der Größenordnung von 1 mm liegt, wenn sich das Steuerelement (20) in seiner Neutralposition befindet.
4. Neutralpositions-Anzeiger nach Anspruch 1, wobei das Steuerelement (20) einen länglichen Joystick umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtreflektierende Bereich (198) eine reflektierende Oberfläche umfaßt, die an dem unteren Ende des Joysticks angeordnet ist, wobei der Joystick ein Gelenk (22, 26) besitzt und der Abstand zwischen dem Gelenk (22, 26) und der reflektierenden Oberfläche in der Größenordnung von 15,9 mm (0,625 inch) liegt.
5. Neutralpositions-Anzeiger nach Anspruch 1, wobei das Steuerelement (20) einen länglichen Joystick umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtreflektierende Bereich (198) eine reflektierende Oberfläche umfaßt, die an dem unteren Ende (196) des Joysticks angeordnet ist, und daß der Anzeiger einen elektrischen Schaltkreis (77) mit Ausgangsanschlüssen (86, 88) aufweist, die elektrische Spannungen führen, welche gemäß der Verschiebung des Joysticks in den X- und Y- Achsenrichtungen variieren, wobei der elektrische Schaltkreis (77) getrennt und unterschiedlich von der Emitter-Sensoreinrichtung (192, 194) ist und wobei das elektrische Signal von der Emitter- Sensoreinrichtung (192, 194) eine unabhängige und redundante Anzeige zur Erfassung des Joysticks in seiner Neutralposition darstellt.
6. Neutralpositions-Anzeiger nach Anspruch 1, wobei das Steuerelement (20) einen länglichen Joystick umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtreflektierende Bereich (198) eine reflektierende Oberfläche umfaßt, die an dem unteren Ende (196) des Joysticks angeordnet ist, wobei die Emitter-Sensoreinrichtung (192, 194) einen Fototransistor (194) umfaßt, der durch Licht angeregt wird, das von der reflektierenden Oberfläche reflektiert wird, wodurch der Fototransistor elektrisch leitend wird, wenn der Joystick in seiner Neutralposition angeordnet ist, und elektrisch nicht leitend wird, wenn der Joystick um eine vorbestimmte Winkelverschiebung aus seiner Neutralposition herausbewegt wird.
7. Neutralpositions-Anzeiger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Winkelverschiebung in der Größenordnung von 0,5-2,0 Grad liegt, die ausgehend von der Neutralposition gemessen wird.
8. Verfahren zur Vorgabe einer redundanten Anzeige in einer Joystick- Steuerung (10), mit einem beweglichen Joystickelement (20), das ein Endteil (196) aufweist, und mit einer elektrischen Schaltkreiseinrichtung (77) zur Messung der Winkelverschiebung des Joystickselements (20) von einer zentralen, neutralen Position sowohl in X- als auch in Y- Achsenrichtung, die in einer Ebene liegen, die im wesentlichen senkrecht zu dem Joystickelement (20) ist, wenn dieses in seiner Neutralposition angeordnet ist, wobei zur Detektion der Bewegung des Joystickelementes (20) aus seiner Neutralposition ein Signal erzeugt wird, das von dem Signal der Schaltkreiseinrichtung separat und unterscheidbar ist, gekennzeichnet durch die Schritte der Anordnung einer Lichtquelle (192) und eines Lichtsensors (194) nebeneinander in einer Zone entsprechend dem Ort des Endteiles (196) des Joystickelements (20), wenn sich dieser in seiner neutralen oder zentralen Position befindet, Vorgabe einer lichtreflektierenden Oberfläche (198) an dem Endteil (196) des Joystickelements (20), Ansteuerung der Lichtquelle (192), so daß sie einen Lichtstrahl zu dieser Zone aussendet, und Messung des Ausganges des Lichtsensors (194), um festzustellen, ob Licht von der Lichtquelle (192) auf die reflektierende Oberfläche fällt und von dieser reflektiert und danach zurück zu dem Lichtsensor (194) gerichtet wird, um somit die Gegenwart der reflektierenden Oberfläche (198) in der Zone anzuzeigen, wobei die Gegenwart der Oberfläche (198) der Anordnung des Joystickelements (20) in seiner Neutralposition entspricht, die Abwesenheit der Oberfläche (198) in der Zone der Anordnung des Joystickelements (20) außerhalb seiner Neutralposition entspricht, wobei die Messung separat und unterscheidbar von der Messung der elektrischen Schaltkreiseinrichtung (77) der Joysticksteuerung (10) erfolgt, wodurch eine unabhängige und redundante Anzeige der Position des Joystickelements (20) vorgegeben wird, wenn sich dieses in seiner Neutralposition befindet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Anordnung der Lichtquelle (192) und des Lichtsensors (194) in dieser Zone den Schritt der Positionierung der Quelle und des Sensors innerhalb eines Millimeters von dem Endteil (196) des Joystickelements (20) umfaßt, wenn sich das letztgenannte Element in seiner Neutralposition befindet.
10. Steuereinrichtung aufweisend in Kombination eine Steuereinrichtung (10) vom Joysticktyp mit einem Joystickelement (20), wobei die Einrichtung (10) einen elektrischen Schaltkreis (77) mit Ausgangseinrichtungen (86, 88) umfaßt, die Spannungen vorgeben, welche gemäß der Verschiebung des Joystickelements (20) aus einer Neutralpositon in X- und Y-Achsenrichtungen zu Steuerpositionen auf gegenüberliegenden Seiten der Neutralposition liefern, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Joystickelement (20) ein lichtreflektierender Bereich (198) vorgesehen ist, der ein vorbestimmtes Bewegungsfeld durchquert, wenn das Joystickelement (20) zwischen den genannten verschiedenen Positionen bewegt wird, und daß das Joystickelement (20) eine Emitter-Sensoreinrichtung (192, 194) aufweist, die eine Lichtquelle (192) und einen Lichtsensor (194) umfaßt, wobei die Emitter-Sensoreinrichtung (192, 194) in dem Bewegungsfeld des lichtreflektierenden Bereiches (198) des Joystickelements (20) angeordnet ist und ein elektrisches Signal von einem reflektierten Lichtstrahl erzeugen kann, der von der Lichtquelle (192) ausgelöst und emittiert wird und von dem reflektierenden Bereich (198) des Joystickelements (20) reflektiert und auf den Lichtsensor (194) geworfen wird, wenn sich das Joystickelement (20) in seiner Neutralposition befindet.
11. Verfahren zum Ansprechen auf das Erreichen einer Neutralposition einer Joystick-Steuerung (10), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Vorgeben einer reflektierenden Oberfläche (198) auf einem engen Bereich (196) des Joysticks (20), Anordnen des Joysticks (20) in seiner Neutralposition, Anordnen eines optisch-elektronischen Emitter/Sensorchips (192, 194) in einer Position in geringem Abstand von der reflektierenden Oberfläche (198) und an einer Stelle, wo diese die Bewegung des Joysticks (20) nicht stört, elektrisches Erregen des Emitterteils (192) des Emitter/Sensorchips (192, 194) und Führen der elektrischen Antwort des optischen Sensorteils (194) des Chips zu einer hiervon entfernten Stelle (204).
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