DE2354295A1 - Einrichtung zum kontaktlosen anzeigen der stellungsaenderungen eines koerpers in einer oder mehreren ebenen in bezug auf eine bezugsebene - Google Patents

Einrichtung zum kontaktlosen anzeigen der stellungsaenderungen eines koerpers in einer oder mehreren ebenen in bezug auf eine bezugsebene

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DE2354295A1 DE19732354295 DE2354295A DE2354295A1 DE 2354295 A1 DE2354295 A1 DE 2354295A1 DE 19732354295 DE19732354295 DE 19732354295 DE 2354295 A DE2354295 A DE 2354295A DE 2354295 A1 DE2354295 A1 DE 2354295A1
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Description

354295
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Telefonaktiebolaget L M Ericsson^ Stockholm / Schweden
Einrichtung zum kontaktieren der Stellungsänderungen eines Körpers in einer oder mehreren Ebenen in besug auf ©in© Bosugseben®
Die Erfindung betrifft eine Einriehtuag am k©ataktlos©n Anzeigen der Stellnagsäaderttngea ©ines Xorpers in ©iaer aelirer©n Jbeaen ia bo^Mg auf ©ia© Begugs©b©ae mittels von elektrischen GröB®a9 die di© Sts-llTäagsäadenaagea
BinrioatTaagea zwa Anteigen Toa St©
auf Tielea Gebieten v@Ew©adeto Di© Erfiaduag ist ψοά Hutzea für di© -roa Haad amsg©fifert® Ste"a©3cTaEig feraga Projektil® mit ©ia©a St©ii©rkaiipp©l imä giam- St©ii©ra Marki©ruag©a aa Siehtaageigegerätea Ts
Anzeigeeiarichtiiagaa dor gaaanatea
so eiag©riciit©t5 dass die St©llMng©äad©£>iaag©a la dta ^ nsn Bben©a meclianiseh auf Pot®atioa©t©r üb©rtrag@a deren Wid^gtand ©atsprechend ir©räad©rt wirdo Selbst w©rtig©n PotentioH©t©ra ©atet©a©a Scaui©E4gkeit©a als Folg©
Maeateil d®r äm®<b±§,®· 40S820/0778
potentiometer ist deren vergleichsweise große Trägheit0
Um die mit der Yerwendung von bewegbaren elektrischen Kontakten land mechanischen Übertragungsgliedern verbundenen Schwierigkeiten zu vermeiden, wurden verschiedene kontaktlose, magnetische Anzeigeeinrichtungen entwickelt» Für Steuerknüppel beispiele weise wurden Differentialtransformatoren verwendet. Bei einer Ausführungsform einer solchen Einrichtung ist das Joch eines Differentialtransformators direkt am Steuerknüppel angebracht, wobei die relative Stellung des Joches durch die Phase und die Amplitude einer Wechselspannung angezeigt wird·
Bei einer "Verwendung von Differentialtransformatoren muss sehr auf den Aufbau und die Ausführung des !Transformators geachtet werden. Ferner ist eine verhältnismäßig große Anzahl von elektronischen SchaltuBgskreisen erforderlich, u.a. Phasendetektoren zum Umwandeln -and Filtern des ausgesendeten Signals. Eine vollständige Einrichtung zot. Anseigen ψοώ. Stellungen mit Differential·= transformatoren ist daher ziemlich teuer und kompliziert.
BeT Erfindung liegt die Aufgabe SHgrundej eine Einrichtung
zum kontaktlosea Ms©ig@a τοπ Ei&steliungen au schaffen, die die genannten Mängel nieäit aufweist issd abgleich stark miniaturisiert werden kann im Vergle±©& mit derar-feigea bekannten Einrichtungen. Die Merkmale der erf in&ungsgemaß@E IiInrichtungeB, sind in den beiliegenden Patentaasprlelien ang©fü2sirfc.
Bi@ Srfindiisg wi2?a nmsm@hp @M&£iäh^llch beschrieben« In der beiliegenden Zeichnung ist dLi©
Pigoi ©ia® grapiiiseiie Darstellmas des ErfincLungsprinsipSa
Fig«2 ein 4usfiitoiiagsfeeispi©l des1 2ä?£indung unter Yerwemduag eines Steuerkaüppcls usß. ü±®
ffigej eine Earsteilumg einer amäcsroia Äusfiüö?ii22g der Send©» msä, ÄpfangsanorteiiBg -für eiaea Steuerknüppel*
Ia der Figol ist mit 1 ein S©il ©iaes Kör-pe^s h®%®±-®hn.<st $ der eiae diffa® ^©ilGktieread© syliafe-ische Ofe@s?_flä©Si© aufweist ■und ia Eicfetuag deg 3?feil©g liaesj? !©tjegbar ist ο Mi% 2 Bad 3 sind ©r-tsfaste Senm®is®& h@s>©lehm.®Is5 dl.® aus Je ©inera S@3ader S und ©ia©m M-pfäag©^ 1 lD©steÄ©ae Sie S©ader E bestehaa
409820/0778
weise aus eine Infrarotstrahlung aussendende Halbleiterdioden, während die Smpfänger M aus lichtempfindlichen Halbleiterdioden oder Transistoren bestehen können· Der Strahlungspfad zwischen den Sendern, der reflektierenden Fläche und den Empfängern ist in der Fig.1 mit unterbrochenen Linien dargestellt· Die beiden Empfänger sind unterschiedlich mit einem nicht dargestellten Terstärker verbunden derart, dass kophasige Signale stark unterdrückt werden, so dass das Ausgängssignal allein aus der Differenzspannung besteht.
Unter der Voraussetzung, dass die Sensoren 2 und 3 gleiche Merkmale aufweisen, und dass die Sender eine konstante Energie aussenden, so hängt die Betätigung der betreffenden Empfänger hauptsächlich von der Entfernung d ab. Die Fige1 zeigt den bewegbaren Körper 1 in einer Stellung, bei der die Entfernungen d~ und d, gleich groß sind. Bei einer Bewegung des Körpers nach links wird die Entfernung dp kleiner und die Entfernung d, größer· Hierbei wird der Empfänger im Sensor 2 stärker bestrahlt und erzeugt eine höhere Ausgangsspaanusg9 während der Empfänger im Sensor 3 schwächer bestrahlt wird und daher eine niedrigere Ausgangsspannung erzeugte
Die Figci zeigt, eine Ausfübxuagsfosa d©r Erfindung mit einem Steuerknüppel 4-, der bei 5 an eines1 B©siag@£lä©]bL© 6 Tb©w@glbar umgebracht ist· Der unterhalb der Besugsfläeli© 6 gelegen© Torsteltende Teil des Steuerknüppels ist mit einem Kugelsegaent 10 fest verbunden, dessen Außenseite homogen und diffus reflektierend ist. Das Kugelsegment ist so angeordnet, dass dessen Mitte 7 vom Lagerungspunkt 5 des Steuerknüppels eine gegebene Entfernung D aufweistο Zwei Sensoren 8 und 9 mit Je einem Sender S und einem Empfänger H sind in bezug auf die Bezugsfläche 6 ortsfest gelagert und auf die Mitte 7 des Kugelsegmentes ausgerichtet. Die Sensoren bilden mit der Senkrechten durch den Lagerungspunkt 5 des Steuerknüppels einen Winkel.. Die Sensoren weisen von der Außenseite des Kugelsegmentes einen Abstand d auf. Jeder Empfänger empfängt einen Teil der Strahlung aus dem betreffenden Sender, die von der Kugelfläche reflektiert wird.
Steht nach der Fig.2 der Steuerknüppel 4 in einer Einstellung - a - (die Normalstellung), so sind die Entfernungen dg und dg
A 0 9 8 2 0-/ D 7 7 R
zwischen den "beiden Sensoren und der Außenseite des Kugelsegmentes gleich groß, so dass die Empfänger im gleichen Ausmaß bestrahlt werden. Mit unterbrochenen Linien sind weitere Einstellungen b und c des Steuerknüppels und des Kugel Segmentes dargestellt, wobei in der Einstellung - b - d« kleiner als dg ist, so dass der Empfänger des Sensors 9 stärker bestrahlt wird als der Empfänger im Sensor 8. Steht der Steuerknüppel in der Einstellung - c - , so liegen die umgekehrten Verhältnisse vor. Wie bereits in Verbindung mit der Fig.1 ausgeführt, sind die Empfänger mit einem nicht dargestellten Verstärker so verbunden, dass die kophasigen Signale stark unterdrückt werden, so dass das Ausgangssignal allein aus einer Differenzspannung besteht. Bei einer gegebenen Beziehung zwischen den Kenngrößen D, d und £ (beta) wird die Differenzspannung nahezu linear proportional dem Einstellwinkel α des Steuerknüppels. Durch Ändern der genannten Kenngrößen und der Form der reflektierenden Fläche kann die Übertragungsf unkt ion innerhalb sehr weiter Grenzen verändert werden.
Wird ein zweites Paar Sensoren in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zur Bezugsfläche 6 und senkrecht zur Ebene der Sensoren 8 und 9 verläuft, so kann eine Bewegung des Steuerknüppels in einer weiteren Ordinate angezeigt werden. Bei Bewegungen des Steuerknüppels in anderen, zur Bezugsebene senkrechten Ebenen werden die Komponenten der Bewegung in den beiden Koordinaten angezeigt·
Aufgrund der besonderen Verkopplung der Sensoren mit dem Verstärker werden kophasige Störungen, beispielsweise als Folge schwankender Betriebstemperaturen, beseitigt. Ferner erfolgt auch keine Beeinflussung des Ausgangssignals bei Bewegungen des Heflektors und des Steuerknüppels in dessen Längserstreckung. Infolge dieser Unterdrückung des Signals kann der Lagerungspunkt 5 aus einer Gummimembran geeigneter Ausführung bestehen, wenn eine selbsttätige Rückstellung des Steuerknüppels erwünscht ist.
Die Fig·3 zeigt eine andere Ausführung der Sender-Empfängeranordnung für einen Steuerknüppel. An einem nicht dargestellten Steuerknüppel ist ein Segment 10 befestigt, wobei zwei andere
A 0 9 B 2 0 / (T/ 7 8
Einstellungen des Segmentes mit unterbrochenen Linien dargestellt sind. In der Mitte ist ein Sender 11 angeordnet, dessen Strahlung vom Segment reflektiert und von den Empfängern 12 und 13 empfangen wird· In einer zur Bezugsebene senkrechten Ebene können weitere Empfänger angeordnet werden (nicht dargestellt) sowie senkrecht zur Ebene der Empfänger 12 und 13· Durch ein derartiges Vorgehen oder durch Aufteilen und durch Leiten der Strahlung aus dem Sender zu nahe an den Empfängern gelegene Stellen kann die Anzahl der Sender vermindert werden»
Steuerknüppel nach der Erfindung sind sehr vorteilhaft im Hinblick auf die Kosten und wegen ihrer mechanischen Einfachheit. Ein weiterer Vorzug ist darin zu sehen, dass das Verhältnis Signal : Rauschen hoch ists da das Rauschen lediglich von den Halbleitern in den Sensoren und vom Verstärker verursacht wird*
Patentansprüche
409820/0 778

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1· Einrichtung zum kontaktlosen Anzeigen von Stellungsänderungen eines in einer oder mehreren Ebenen in bezug auf eine Bezugsebene bewegbaren Körpers mittels Erzeugung elektrischer Größen, die die Stellungsändenmgen darstellen, gekennzeichnet durch, mindestens eine reflektierende Fläche am Körper, durch mindestens einen Sender für eine elektromagnetische Strahlung, der in bezug auf die Bezugsebene ortsfest ist, durch mindestens zwei Empfänger für die elektromagnetische Strahlung, die in bezug auf die Bezugsebene ortsfest sind, und in denen die elektromagnetische Strahlung in elektrische Größen umgewandelt wird, wobei die Strahlung des Senders oder der Sender, auf die reflektierende Fläche oder die Flächen gerichtet ist, während die Smpfanger für die reflektierte Strahlung unterschiedlich und paarweise in bezug auf die reflektierende Fläche(n) angeordnet sind.
    2· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende !"lache des bewegbaren Körpers im wesentlichen als Kugelsegment ausgestaltet ist, und dass jedes Empfängerpaar so angeordnet ist, dass Stellungsänderungen des Körpers bei Bewegungen oder Bewegungskomponenten in einer Ebene angezeigt werden, die durch die Empfängerpaare und längs einer Linie verläuft, die parallel zu der die beiden Empfänger eines Bmpfängerpaaires verbindenden Linie verläuft»
    3β Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet s dass der bewegbare Körper an einem Steuerknüppel befestigt ist, der in der Bezugsebene bewegbar gelagert ist.
    409820/0778
    β Einrichtung nach. Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbar gelagerte Steuerknüppel einen zweiarmigen Hebel bildet5 dass der "bewegbare Xörper an einem ersten Arm an
    einer Seite der Bezugsebene befestigt ist, während der zweite Arm an der anderen Seite der Besugsebene für eine Betätigung Ton Hand entsprechend ausgestaltet isto
    4098 20/07
    Leerleite
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