DE2309682A1 - Einrichtung zur erzeugung von signalen mit einem steuerknueppel - Google Patents
Einrichtung zur erzeugung von signalen mit einem steuerknueppelInfo
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Description
beschrankter Haltung, 7520 M ü Ii c h c η
Einrichtung zur Erzeugung von Signalen mit einem
r> teuer knüppel
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung
voi\ Signalen mit einem S teuorknüppel, der kardanisch
Selafjert und ledernd in seiner Niillage gehalton ist und
mittels Übertragungs^lietter in zwei Stromkreisen jeweils
eine vom Ausschlagwinkel abhängico Signalgabo bewirkt.
Bei derartigen l'inrichtungen dienen die durch die Ausschlüge
der Steuerknüppel erzeugten Steuerspannungen zur Positionssteucrung von liebezeugen und Werkzeugmaschinen
oder zur Fernlenkung von Luftfahrzeugen.
Solche Steuerungs- oder Lonkaufgaben erfordern eine
möglichst trägheitslose feinfühlige Steuerung, die auf
Jede Änderung der Lage des Steuerknüppels sofort anspricht.
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os6^
Durcli das deutsche Gebrauchsmuster 1 853 867 ist ein
Lenkknüppel Tür eine einrichtung zum Erzeugen von Fernlenkkommandos
für dich selbst tätig bewegende. Körper
bekannt, bei dor das Aus lenken des Knüppels eine· Vor—
Stellung zweier Potentiometer bewirkt, die zwei aufeinander
senkrecht stehenden Lenkebenen zugeordnet sind. An den l'otentiunctcrn sind in Abhängigkeit der Einstelllage
des Steuerknüppels Steuerspannungen abgreifbar,
die in den Lenkebenen zugeordnete Fernlenkkommandos umgeformt worden.
Eine derartige Einrichtung hat mehrere Nachtuile. Die
mechanische Ausbildung erfordert eine Mindestgrüße, wenn
ausreichende Präzision vorhanden sein muß. Der Miniaturisicrung sind also Grenzen gesetzt. Mit Potentiometern
ist nur ein treppen!"ürinig ansteigender Spannungsverlauf
zu erreichen. Sie haben außerdem den Nachteil, daß durch fortwährenden Gebrauch eine Abnützung und damit Korrosion
der Schleifer und !.'indungen eintritt, wodurch ihre
Lebensdauer herabgesetzt und die Übergangswiderstände
erhöht werden, was ständige Justierungen notwendig macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leichtgängiges Steuerknüppel-Aggregat kleiner Abmessungen zu
schaffen, das den Ausschlägen des Steuerknüppels etwa proportionale Steuerspannungen liefert, die als Steuerkommandos
in eine angeschlossene Lenkeinrichtung eingegeben werden, wobei dafür Sorge zu tragen ist, daß
während des Detriebs möglichst wenig mechanische Abnutzung auftritt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine am
unteren Ende des Steuerknüppels angeordnete lichtelek-
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— j —
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trische Strahlungsquelle und mindestens vier symmetrisch
um die !.Strahlungsquelle ortsfest angeordnete fotoelektronischo
Bauelemente, von denen jeweils zwei in einem Stromkreis liegen.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß
die Strahlungsquelle von einer um Steuerknüppel befestigten Blonde umschlossen ist und die fotoelektronisehen
Bauelernente so angeordnet sind, daß sie in der
Mittelstellung des Steuerknüppels parallel zur Steuerknüppelachse
und ihre Unterkanten mit der Unterkante der Ulende in einer Ebene liegen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind
die fotoelektronischen Bauelemente direkt der Strahlungsquelle
ausgesetzt und in zur Mittelstellung" des Steuerknüppels
einen Winkel bildenden Ebenen angeordnet.
Eine Schaltungsanordnung für den elektrischen Teil des
Steuerknüppels sieht vor, daß jeweils die sich gegenüberliegenden
fotoelektronischen Bauelemente in einem Stromkreis zusammengeschlossen sind, wobei die Bauelemente
der einen Ebene zu denjenigen der gegenüberliegenden Ebene gegeneinandergeschaltet sind.
Die Erfindung v/eist gegenüber don bekannten Anordnungen
Vorteile auf. Der einfache Aufbau des Steuerknüppels, der keine mechanischen Zwischenglieder zur Erzeugung von sich
ändernden Steuerspannungen erfordert, erlaubt eine einfache Anpassung an die gewünschte Größe der bteuerspannung.
Es kann daher für besondere Zwecke eine bisher mit bekannten oteuerknüppel-Aggregaten nicht erreichte
!liniaturisierung erzielt werden. Da der Steuerknüppel der
einzige bewegte Teil ist und die dort befestigte strahlungsquelle mit Unterspannung betrieben werden kann,
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ist die Anordnung nahezu vollkommen wartungsfrei· Die
Handhabung des Steuerknüppels ist durch kein· Mecha nischen übertragungsglieder beeinflußt, so daß die
Handkraft durch die die Mittelstellung haltenden Federn
auf eine jeweils gewünschte Grüße eingestellt werden kann. Die fotoelektronischen Bauelemente können entsprechend
der zu lösenden Aufgabe gewählt werden. Bei Spannungen über etwa 3 bis k Volt werden zweckmäßig mit
dem äußeren Fotoeffekt arbeitende Bauelemente verwendet. Diese liegen in dem Stromkreis an einer Arbeitsspannung
und sind nur leitend, wenn sie angestrahlt werden. Ihre Leitfähigkeit erreicht eine bestimmte Sättigung, bei
der die volle angelegte Spannung durch sie hindurchtreten und abgenommen werden kann.
Es können aber auch den inneren Fotoeffekt ausnutzende Fotoelemente verwendet werden, welche die Steuerspannung
selber erzeugen, so daß lediglich der Strom für die Strahlungsquelle durch eine kleine Batterie zur Verfügung
gestellt werden muß. Die Höhe der gewünschten Spannung kann noch durch die Auswahl und die Anzahl der
in jeder Ebene verwendeten Fotoelemente gewählt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die '..'aiii
der Strahlungsquelle der Spannungsverlauf in Abhängigkeit
vom Knüppelausschlag wesentlich beeinflußt werden kann. So wird beispielsweise mit einer Lichtquelle mit
an der Stirnseite abgeflachten Lampenkolben bei kleinen Ausschlagwinkeln einen für manche Zwecke erwünschten
flacheren Spannungsanstieg als bei größeren Knüppclausschlägen
erzielt. Eventuelle Helligkeitsuntcrschiede der Lichtquelle können dadurch unwirksam gemacht werden,
daß die Sättigungsgrenze der fotoelektronischon Bauelemente
auf den geringsten Holligkeitsbereich eingestellt wird. Damit ist in Jeder Richtung des
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Knüppelausschlages cine vollkommen gleiohe Liobtaufnähme
und damit Spannungsabgabe zu erzielen«
Zwei Ausführungsbeispiele dor Erfindung sind in der
Zeichnung vereinfacht dargestellt. Es zeigent
Figur 1 ein erstes Auai'ührungsbeispiel eines atouerknüppels;
Figur 2 den Steuerknüppel nach Figur 1 in einer ausgeschlagenon
Stellung;
Figur J ein zweites Ausführungsboispiel;
Figur k eine Schaltungsanordnung für eine Ausschlagebene
des Steuerknüppels.
Ein Steuerknüppel 1 ist als zweiarmiger Hebel ausgeführt,
der im unteren Teil in einem Kugel-Schwenklager golagert ist. Das Kugel-Schwonklager gestattet Ausschlage
■* in allen durch die Knüppclachse gehenden
Ebenen und ist in einem Rahmen J eingebaut. An Letzterem sind vier Federn k zur Rückführung des Steuerknüppels 1
in seine Ruhelage angebracht. Die beiden nicht dargestellten Federn sind senkrecht zur Zeichenebene angeordnet.
Am unteren Ende des Steuerknüppels ist eine Lichtquelle 3 angesetzt, die in üblicher - hier nicht dargestellter
Weise - mit Strom versorgt wird. Um die Lichtquelle ist eine Blende 6 herumgeführt, die mit dem Steuerknüppel
T fest verbunden ist. Am Ralimen 3 sind mindestens
vier fotoelektronische Bauelemente 7a bis ,d im gleichen
Abstand von der Lichtquelle 3 so angebracht, daß sich
ihre Unterkanten in gleicher Ebene ό mit der Unterkante
der Blende 6 befinden. Das nicht dargestellte fotoelektronische
Bauelement 7*1 ist um 180 Grad versetzt zu
dem in Figur 2 gezeigten fotoelektronischen Bauelement Ic
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angeordnet. Anstelle von vier foptoelektronischen Bauelementen
können zur Erzeugung höherer Spannungen auch Ii, 12 oder mehr Bauelemente verwendet werden.
In der Figur 'J sind nachfolgende Abweichungen von der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform vorhanden. Als
Lichtquelle ist eine Lampe 10 mit r'undem Glaskolben verwendet, welche ohne Blonde direkt auf die unter
einem Winkel gegen die Knüppelachse angeordneten fotoelektronischen Bauelemente 7 strahlt.
Die Schaltung in Figur k zeigt eine mögliche. Reihenschaltung
für die fotoelektronischen Bauelemente 7<x und
7b, die mit äußerem Fotoeffekt arbeiten, in einem unter Spannung stehenden Stromkreis. An einem Pol 20 ist eine
positive Spannung und an einem Pol 21 eine negative Spannung angelegt. Zwischen den fotoelektronischen Bauelementen
7a und Tb sind Symmetrierwiderstünde 22 und
vorgesehen, die eine genaue Festlegung oder auch ein Verschieben des Nullpunktes des Spannungsanstieges
gestatten· Zwischen den Symmetrierwiderständen ist ein
Lastwiderstand 2k zu beiden fotoelektronischen Bauelementen
7a und 7b parallel geschaltet. Beiderseits
des Lastwiderstandes wird an Klemmen 25 und 26 eine
Nutzspannung für eine hier nicht dargestellte Steuereinrichtung
abgenommen. Hinter der Klemme 25 ist der Stromkreis Über eine Mas seilklemme 27 geschlossen.
Bei dieser Schaltungsanordnung arbeiten die fotoelektronischen
Bauelemente passiv, d. h. sie sind nichtleitend, wenn sie von keiner Lichtquelle bestrahlt
werden. Linear mit der einfallenden Lichtstrahlung
werden sie bis zu einem Höchstwert leitend; dieser Höchstwert des Stromdurchflusses sollte zweckmäßig der
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angelegten Spannung entsprechen, die dann voll an den Klemmen 25 und 26 abgenommen werden kann« Del aktiv
arbeitenden fotoelektronischen Bauelementen werden die
Klemmen 20 und 21 mit der Masse 27 verbunden· Bei diesen Bauelementen wird die Spannung bei Strahlungseinfall in den Elementen selber erzeugt und kann ebenfalls bis zu einem Höchstwert, der von der Art und der
Anzahl der Bauelemente abhängt, an den Klemmen 25 und
26 abgenommen werden.
Nachfolgend soll die Wirkungsweise des Steuerknüppels erläutert werden. In der senkrechten NuIlage des Steuerknüppels 1 werden entsprechend Figur 1 die fotoelektronischon Bauelemente 7 wegen der Begrenzungswirkung
der Blende 6 nicht bestrahlt. Beim Ausschlag des Steuerknüppels 1 um einen Winkel Λ wird das fotoelektronieche
Bauelement 7a mit Lichtwellen angestrahlt und entsprechend dem Ausschlagwinkel Λ zunehmend durchlässiger
für den von der Klemme 20 fließenden Strom bis beim Endaueβchiag entsprechend Figur 2 die volle angelegte
positive Spannung an den Klemmen 25 und 26 abgenommen
werden kann. Beim entgegengesetzten Ausschlag Ή fließt
von der Klemme 21 ein negativer Strom durch das fotoelektronieche Bauelement 7b und kann an den Klemmen
und 26 al· negative Spannung abgenommen werden. Gleiche Wirkungen werden fUr die fotoelektronischen Bauelemente
7c und 7d erzielt, wenn der Steuerknüppel 1 senkrecht
zur dargestellten Richtung ausschlägt, wobei in einer nicht dargestellten, der Figur k entsprechenden zweiten
Schaltungsebene eine positive oder negative Spannung abgenommen werden kann. Der in einem Kugel-Schwenklager
gelagerte Steuerknüppel 1 kann in jeder beliebigen Richtung geschwenkt werden, wobei in beiden Schaltungeebenen eine dem jeweiligen Ausschlag entsprechende
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.Spannung abgenommen wird. In dem Beispiel der Figur 3
heben sich in der Nullstellung die Infolge der Lichteinwirkung
auf die Fotoelemente in beiden Zweigen der Schaltung fließenden Ströme gegenseitig auf. Bei einem
Knüppelausschlag kann entsprechend der Ausschlagrichtung in gleicher l/eisc wie anhand der Figuren 1
und 2 erläutert wurde, eine Differenzspannung aus den
fotoelektronischen Bauelementen Ttx und 7b an den
Klemmen 25 und 26 abgenommen werden. In diesem Ausführungsbeispiel
erfolgt eine bessere Ausnutzung der Strahlung.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Steuerknüppel nicht, wie die Ausführungsbeispiele zeigen, als zweiarmiger
sondern als einarmiger Hebel etwa entsprechend dem Steuerknüppel des eingangs genannten deutschen
Gebrauchsmusters 1 853 867 ausgebildet ist.
- Patentansprüche - 9 -
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Claims (1)
- Messorschmitt-Bülkow-Blohin Ottobrunn, U. Febr. 1973Gesellschaft rait DS6i Hi/hlbeschrankter Haltung, 7520 MünchenPatentansprücheeinrichtung zur Erzeugung von Signalen mit einem steuerknüppel, der kardanisch gelagert und federnd in seiner Nullage gehalten ist und mittels Übertragungsglieder in zwei Stromkreisen jeweils eine vom Ausschlagwinkel abhängige Signalgabe bewirkt, ge kennzeichne t durch eine am unteren Ende des Steuerknüppels (l) angeordnete lichtelektrische Strahlungsquelle (5) und mindestens vier symmetrisch um die Strahlungsquelle ortsfest angeordnete fotoelektronische Bauelemente (7)1 von denen jeweils zwei in einem Stromkreis liegen.einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß die Strahlungsquelle (5) von einer am Steuerknüppel (1) befestigten Blende (υ) umschlossen ist und die fotoelektronischen Bauelemente (7) so angeordnet sind, daß sie in der Hi Ltclsteilung des Steuerknüppels parallel zur Steucrknüppclachse und ihre Unterkanten mit der Unterkante der Blende (ü) in einer Ebene (ü) liegen.- 10 -409839/0385- 10 L.. 2.1973 BS613· Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch g · k e η η zeichne t , daJj die fotoelektroniachen Bauelemente (?) direkt der strahlungsquelle (1O) ausgesetzt sind und in zur Mittelstellung des Steuerknüppels (t) einen Winkel bildenden Ebenen angeordnet sind.k. Schaltungsanordnung Tür die Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die sich gegenüberliegenden fotoelektronischen Bauelemente (7) in einem Stromkreis zusammengeschlossen sind, wobei die Bauelemente der einen Ebene (7a) zu denjenigen der gegenüberliegenden Ebene (7b) gegeneinander geschaltet sind.5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,-dadurch g e kennzeichne t , daß die i'otoelektronischen Bauelemente (/) passive Bauelemente sind.6» Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die lOtoelektronisclicn Bauelemente (7) aktive Bauelemente sind.409839/0385
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