DE3382593T2 - Dynamisch interaktive steuerungsanlage. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft generell den Bereich von Steuerungen und Steuersystemen zur Verwendung mit gesteuerten Systemen oder anderen Nutzgeräten und speziell derartige Steuerungen und Steuersysteme, in denen ein Informationssignal als Funktion der Bewegung eines beweglichen Elementes erzeugt wird, wobei die Bewegung ein zugeordnetes interaktives durch Tastung wahrnehmbares Ansprechen hervorruft.
• In weitem Sinne gesprochen haben steuerbare Geräte oder genereller Nutzgeräte seit langem die Fähigkeit erforderlich gemacht, mit einem Führungselement in Verbindung mit der durch dieses ausgeführten Operation zusammenzuwirken. Diese Schnittstellenmöglichkeit macht einen Informationsfluß in beiden Richtungen erforderlich: Als Statusanzeigen vom gesteuerten Gerät oder Nutzgerät zum Führungselement, was im folgenden als Ausgangsoperation bezeichnet wird sowie im entgegengesetzten Sinn vom Führungselement zum steuerbaren Gerät, was im folgenden generell als Eingangsoperation bezeichnet wird. In den folgenden Ausführungen werden die Begriffe "Eingang" und "Ausgang" in Bezug auf das elektrische System verwendet.
• Im Zusammenwirken mit dem steuerbaren Gerät kann das Führungselement zahlreiche Formen annehmen. Oft ist das Führungselement eine menschliche Bedienungsperson, die auf Statusanzeigen vom steuerbaren Gerät entsprechend reagiert. Führungselemente können jedoch auch andere Formen annehmen, wobei es sich beispielsweise um automatische Systeme zur Durchführung von Operationen in Bezug auf einen oder mehrere Bewegungsparameter handeln kann. Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Begriff "Operator" jedes Führungselement, beispielsweise eine menschliche Bedienungsperson oder ein elektromechanisch gesteuertes Werkzeug oder ähnliches, das mit dem steuerbaren Gerät zusammenwirkt. Derartige Systeme müssen notwendigerweise eine Schnittstelle zwischen dem steuerbaren Gerät und dem Operator enthalten, die den effizienten Informationsfluß sowohl bei Eingangs- als auch bei Ausgangsoperationen ermöglicht. Im breiten Bereich der Eingangsoperation ist dabei oft eine Verschiebungseinrichtung mit einem beweglichen Teil und einem zugeordneten Bewegungsparameter vorgesehen. Derartige Bewegungsparameter können eine physikalische Bewegung entweder translatorischer oder rotierender Natur umfassen, wobei es sich beispielsweise um die translatorische oder rotierende Bewegung eines Einzel- oder Mehrstellungsschalters, eines Potentiometers, usw. handelt. Entsprechend ist im breiten Bereich von Ausgangsoperationen ein effizienter Informationsfluß erforderlich, bei dem die Information vom steuerbaren Gerät in einem für den Operator wahrnehmbaren Format vorliegen muß. Das Format einer derartigen Information umfaßt eine Vielzahl von Beziehungen, bei denen das Sehen, das Hören oder das Tasten betroffen sein kann.
• Mit sich ausweitender Technologie haben auch gesteuerte Systeme entsprechend an Komplexität, Schwierigkeit und Umfang der realisierten oder gesteuerten generellen Arbeit oder Anforderung zugenommen. Gleichzeitig mit dem Anwachsen der Schwierigkeit des gesteuerten Systems ist ein Anwachsen der zugehörigen Menge an Eingangs- und Ausgangsinformation vorhanden. Für menschliche Bedienungspersonen derartiger Systeme kann dies oft zu einer enormen Sammlung von Schaltern, Knöpfen und Anzeigeeinrichtungen führen, die betätigt werden müssen und oft zur Steuerung eines einzigen Parameters des gesteuerten Systems dienen. Die derartigen Feldern von Schaltern, Knöpfen und Anzeigeeinrichtungen zugrunde liegende grundsätzliche Forderung besteht hinsichtlich eines bidirektionalen Informationsflusses zwischen einem Operator und dem gesteuerten System, was oft problematisch ist. Dieses Problem bezieht sich speziell auf die Grenzen menschlicher Leistungsfähigkeit, mit der lediglich jeweils nur eine endliche Informationsmenge effektiv gehandhabt werden kann. Dies schließt nicht nur die grundliegende Information, welche in Eingangs- oder Ausgangsrichtung fließen kann, sondern auch die menschliche Notwendigkeit ein, daß bestimmte physikalische Parameter, wie beispielsweise die Schalter- oder Anzeigestelle auf einer Schalttafel sowie die damit verbundene entsprechende Information durch die Bedienungsperson gleichzeitig beachtet werden müssen, damit eine intelligente gewünschte Operation entsteht. Diese Anforderung ist speziell dann wichtig, wenn das zugehörige gewünschte Operatoransprechen entweder schneller oder kreativer Natur ist.
• Derartige Anordnungen haben oft zu multifunktionalen Eingangs- oder Ausgangseinrichtungen, wie beispielsweise Schaltern oder Knöpfen geführt, deren Funktionen als Funktion sich ändernder Anforderungen dynamisch geändert werden können. Weiterhin handelt es sich dabei auch um Anzeigeeinrichtungen, wie beispielsweise Kathodenstrahlröhren, auf denen die Anzeige schnell änderbar ist. Derartige Einrichtungen werden im einschlägigen Fachgebiet als "weich", beispielsweise als weiche Schalter bezeichnet, um kenntlich zu machen, daß die zugeordneten Funktionen nach Bedarf änderbar sind.
• Ein spezielles Beispiel für eine multifunktionale Verwendung eines Druckknopfes sind die sogenannten "weichen Tasten", die oft auf dem einer Schreibmaschine entsprechenden Tastaturfeld eines Computerendgerätes vorhanden sind. Die Funktion derartiger Tastaturtasten kann abhängig vom speziellen Anwendungsfall einer Vielzahl von Funktionen zugeordnet werden. Derartige Funktionen können danach ebenso leicht geändert werden, wie dies bei der Eingabe neuer Daten in das Computerendgerät der Fall ist.
• Während Schalter mit translatorischer Bewegung, deren Funktionen nach Bedarf änderbar sind, an sich bekannt sind und umfangreich verwendet werden, haben Eingangseinrichtungen mit rotierender Bewegung, deren Funktion leicht geändert werden kann, nicht eine entsprechend weite Anwendung gefunden.
• Mit dem Anwachsen der Nutzung von Mikroprozessoren hat sich auch die digitale Informationsverarbeitung zunehmend erweitert. Anwendungen, die früher ihrer Natur nach als analog angesehen wurden, erfahren nun eine Verarbeitung in digitaler Weise mit der entsprechenden Anwendung von Analog-Digital-Umsetzern zur Umsetzung der interessierenden Analoginformation in ein digitales Format für die digitale Verarbeitung. Nachfolgend erfolgt eine Umsetzung der Ergebnisse in digitalem Format für eine Wechselwirkung in der speziellen Umgebung zurück in analoges Format. In einem solchen Fall, in dem Information aus einer kontinuierlichen analogen Form in eine diskrete digitale Form umgesetzt wird, ist es nötig, daß die externen Eingangseinrichtungen Information nicht in analogem Format sondern direkt in digitalem Format liefern. Eingangseinrichtungen, welche die grundlegende Eingangsinformation in digitaler oder binärer Form liefern können, sind mit einer translatorischen physikalischen Bewegung behaftete Einrichtungen, was beispielsweise beim Drücken eines Schalters oder einer Taste der Fall ist. Die entsprechende Ausgangsinformation nimmt generell eine der bekannten konventionellen Formen an, welche für eine Bedienungsperson visuell oder hörbar wahrnehmbar sind.
• Im Vergleich mit sich translatorisch bewegenden Eingangseinrichtungen stehen lediglich wenige sich rotierend bewegende Eingangseinrichtungen zur Verfügung. In der Vergangenheit war dies auf Potentiometer beschränkt, die ein Ausgangssignal direkt in analogem Format liefern. Bei Verwendung einer derartigen Einrichtung für Eingangszwecke ergeben sich daher eine Anzahl von Problemen. Um das Ausgangssignal in analogem Format effektiv ausnützen zu können, ist ein Analog-Digital-Umsetzungsprozeß wesentlich. Ein weiteres Problem betrifft die Tatsache, daß das erzeugte Analogsignal unveränderbar einer festen Winkelstellung zugeordnet ist. Das bedeutet, daß bei Verwendung eines Potentiometers als Eingangseinrichtung der Winkelreferenzpunkt, beispielsweise die Referenzstellung Null, immer in der gleichen Winkelstellung verbleibt. Dies begrenzt die Brauchbarkeit der Einrichtung als Eingangseinrichtung für ein digitales System schwerwiegend.
• Eine Lösung des Problems der Natur des durch ein Potentiometer erzeugten Ausgangssignals ergibt sich aus der Verwendung eines Tachometers. Speziell wird dabei eine mit Schlitzen versehene Scheibe an einer rotierenden Welle befestigt, wobei auf einer Seite der mit Schlitzen versehenen Scheibe eine Lichtquelle und auf der anderen Seite der Scheibe eine zur Lichtquelle ausgerichtete Lichtsensoreinrichtung angeordnet ist. Bei sich drehender Welle wird dabei der Lichtstrahl durch die rotierende Scheibe unterbrochen, wodurch ein Ausgangssignal gewöhnlich in binärer Form erzeugt wird. Durch eine geeignete Decoderanordnung kann sowohl der Betrag der Rotation als auch die Drehzahl ermittelt werden. Durch Verwendung eines zweiten Satzes von Schlitzen in der Scheibe, die als gesonderte Schlitze gegen den ersten Satz um einen geeigneten Betrag versetzt sind, sowie einer zweiten Lichtsensoreinrichtung und ggf. einer zweiten Lichtquelle kann auch ein Maß für die Rotationsrichtung der Welle darstellende Information erzeugt werden.
• Obwohl eine Eingangseinrichtung mit einem Tachometer Eingangsinformation liefern kann, besitzt sie jedoch speziell eine Anzahl von Nachteilen. Obwohl eine derartige Einrichtung Information auf der Basis einer Rotationsbewegung liefern kann, fehlen speziell Endanschläge, d.h. eine Einrichtung zur Begrenzung des Ausmaßes der Winkeldrehung.
• Ebenso fehlen bei derartigen Eingangs einrichtungen Sperrglieder an ausgewählten Winkelstellungen. Diese Maßnahme, die gewöhnlich bei analogen Potentiometern vorhanden ist, ist oft entweder für die Einstellung der Eingangseinrichtung auf einen bekannten Wert oder für die Verwendung als Referenzpunkt im Betrieb des Knopfes sehr nützlich. Bei Verwendung von derartigen festen Sperrgliedern auf einer solchen Eingangseinrichtung ergibt sich aber eine entsprechende Beschränkung der Vielseitigkeit.
• Darüber hinaus hat eine Eingangseinrichtung der oben beschriebenen Art mit einem mittels einer Welle an einen Tachometer gekoppelten Knopf eine sich aus der Rotation ergebende feste Rotationsreibung bzw. Verzögerung. Bei analogen Potentiometern ist der Betrag der Verzögerung gewöhnlich in Abhängigkeit von der speziell ausgewählten Einrichtung und der Art ihrer physikalischen Montage mechanisch wählbar. Eine solche Flexibilität fehlt jedoch bei der vorstehend beschriebenen Eingangseinrichtung. Die Drehreibung bzw. Verzögerung kann jedoch durch mechanische Einstellungen auf der den Knopf mit dem Tachometer koppelnden Welle oder durch andere Einrichtungen beeinflußt werden, was jedoch wiederum die Vielseitigkeit der Einrichtung begrenzt.
• Aus der GB-A2 073 887 sind die Merkmale des Oberbegriffs des breitesten Anspruchs bekannt.
• Erfindungsgemäß ist eine Anlage zur Eingabe von Informationen von einer verschiebbaren Einrichtung in ein gesteuertes System und Erzeugung von Information in tastbarer Form als Funktion der Verschiebung der Einrichtung mit einer Einrichtung zur Umsetzung von Informationen von der verschiebbaren Einrichtung in Signale in einem für die Kommunikation mit dem gesteuerten System geeigneten Format und einer von den Signalen angesteuerten Steuereinrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals für die Steuerung eines Betriebsparameters des Systems und eines Ausgangssignals, das sich als Funktion der Stellung der Einrichtung ändert, durch eine vom Ausgangssignal angesteuerte elektromechanische Einrichtung zur Simulation von Endanschlägen, welche die Verschiebungsgrenzen der Einrichtung festlegen, sowie zur Erzeugung eines Widerstandes für die Verschiebung der Einrichtung im Bereich zwischen den Grenzen bei Ansteuerung durch das Ausgangssignal gekennzeichnet.
• Vorzugsweise arbeitet die elektromechanische Einrichtung im Sinne der Erzeugung einer tastbaren Anzeige wenigstens eines Sperrgliedes für eine Stellung der Einrichtung zwischen den Grenzen.
• Die elektromagnetische Einrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie für eine Verschiebungsrichtung der Einrichtung einen größeren Widerstand als für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung der Einrichtung erzeugt.
• In den Figuren der Zeichnung zeigt
• Fig. 1 in Blockform die Grundoperation und die Wechselwirkungen in einem weichen Knopf mit tastbarer Rückkopplung;
• Fig. 2 einen optischen Tachometer;
• Fig. 3 im Betrieb des optischen Tachometers nach Fig. 2 erzeugte Signalzüge;
• Fig. 4 eine Schaltung zur Decodierung der Frequenz- und Richtungsinformation aus den durch den optischen Tachometer nach Fig. 2 erzeugten Signalen;
• Fig. 5 der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 4 zugeordnete Signalzüge;
• Fig. 6 eine Partikelbremse;
• Fig. 7 eine Hardware-Realisierung eines weichen Knopfes mit tastbarer Rückkopplung;
• Fig. 8 eine Hardware-Realisierung eines weichen Knopfes mit tastbarer Rückkopplung unter Verwendung eines Mikroprozessors; und
• Fig. 9 ein Flußdiagramm eines Programms, das in der Hardware-Realsierung gemäß Fig. 8 verwendbar ist.
• In den beiden Diagrammen nach Fig. 1 ist generell ein Wandler 1 gemäß der Erfindung dargestellt, bei dem relativ zu einem Operator dieses Wandlers ein unidirektionaler und ein bidirektionaler Informationsfluß möglich ist. Wie aus den folgenden Erläuterungen verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele des Wandlers 1 folgt, sind diese Informationsflüsse wählbar. Der erfindungsgemäße Wandler 1 kann den bidirektionalen Informationsfluß zwischen einem Operator und dem Wandler (oder lediglich Information für den Operator) über eine Operator/Wandler-Interaktionsanordnung 2 realisieren, wobei der bidirektionale Informationsfluß zwischen dem Wandler und dem zugehörigen elektrischen System über eine Kommunikationsverbindung 21, der unidirektionale Informationsfluß vom Wandler zum elektrischen System über die Verbindung 21 oder eine gesonderte Kommunikationsverbindung 23 und der unidirektionale Informationsfluß von einer externen Quelle zum Wandler über eine weitere Kommunikationsverbindung 18 erfolgt.
• Ein speziell wichtiges Merkmal der Erfindung ist die vorgenannte Operator/Wandler-Interaktionsanordnung 2, die den Informationsfluß zum zugeordneten elektrischen System und den selektiv bidirektionalen Informationsfluß zum Operator in durch Tastung wahrnehmbarer Form gewährleistet. Der Wandler besitzt den Vorteil, daß der Operator Eingangsinformation in diesen Wandler 1 einspeisen und Ausgangssignale von ihm aufnehmen kann, so daß im Bedarfsfall entsprechende Charakteristiken realisiert werden können. Der Knopf 10 arbeitet als direkte Operatorschnittstelle sowohl für die Eingangs- als auch die Ausgangsinformation in Bezug auf ein elektrisches System, bei dem es sich gemäß Fig. 1 um ein Anwendungsgerät 19 handelt. Mit dem Knopf 10 sind auf einer gemeinsamen Welle 12 eine Eingangswandlereinrichtung 13 für die Eingangsinformation zur Steueranordnung 17 und eine Ausgangswandleranordnung 15 für die Ausgangsinformation von der Steueranordnung 17 zu einem Operator in einem durch Tastung wahrnehmbaren Format drehbar montiert. Die Steueranordnung 12 nimmt Eingangsinformation von der Eingangswandlereinrichtung 13 auf und leitet diese zum Anwendungsgerät 19 weiter. Die Steueranordnung 17 steuert als Funktion der Information von der Eingangswandlereinrichtung 13 und dem Anwendungsgerät 19 die Übertragung von Ausgangsinformation zur Ausgangswandlereinrichtung 15 für die weitere Übertragung über die Welle 12 und den Knopf 10 zu einer Bedienungsperson über den Tastsinn.
• Es ist darauf hinzuweisen, daß das Anwendungsgerät 19 generell ein elektrisches System ist, das zweckmäßigerweise eine Informationsschnittstelle darstellt. Ersichtlich kann weiterhin auch die Steueranordnung 17 Information 18 von einer nicht mit dem Anwendungsgerät 19 zusammenhängenden externen Quelle aufnehmen. Ersichtlich kann auch die Eingangswandlereinrichtung 13 über die Signalleitung 21 direkt mit dem Anwendungsgerät 19 oder über die Signalleitung 23 direkt mit der Steueranordnung 17 und dem Anwendungsgerät 19 in Verbindung stehen. In entsprechender Weise kann die Steueranordnung 17 unabhängig vom Signal auf der Leitung 23 von der Eingangswandlereinrichtung 13 direkt mit dem Anwendungsgerät 19 in Verbindung stehen.
• Bestimmte Merkmale der dynamisch interaktiv arbeitenden Steueranlage gemäß der Erfindung verstehen sich von selbst. Speziell bleibt der Teil der Eingangseinrichtung in der Endstellung, in der er steht, stationär, wenn die zur Eingangsinformation gehörende Bewegung auftritt. Darüber hinaus kann der Widerstand gegen die Bewegung unabhängig gesteuert werden und muß insbesondere nicht auf eine Stellung oder Verschiebung bezogen werden.
• In der bevorzugten Ausführungsform ist die Eingangswandlereinrichtung 13 als optischer Tachometer realisiert.
• Gemäß Fig. 2 dreht sich die Welle 12 bei Drehung des Knopfes 10. Mit der Welle 12 ist eine Scheibe 20 mit optischen Teilungen 22 gekoppelt, welche den Durchtritt von Licht von einer Quelle 25 ermöglichen. Ein zweiter Satz von Teilungen ist auf einer Platte 27 vorhanden. Die Drehung der Scheibe 20 führt zu einem optischen Interferenzmuster in der auf Sensoren 24 und 26 fallenden Lichtenergie aufgrund der Relativbewegung zwischen den Teilungen 22 auf der Scheibe 20 und den auf der Platte 27 vorhandenen Teilungen. Speziell führt das Raster zu einer Erzeugung von entsprechenden Signalzügen durch die Sensoren 24 mit rechteckiger Form, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Art der Anordnung der Teilungen auf der Scheibe 20 und der Platte 27 zur Erzeugung der Signalzüge gemäß Fig. 3 ist an sich bekannt.
• Eine Schaltung zur Decodierung der durch die Sensoren 24 und 26 erzeugten Signalzüge ist in Fig. 4 dargestellt.
• Eingangssignale von den Sensoren 24 und 26 werden als Eingangssignale in ein Exklusiv-ODER-Gatter 30 eingespeist, dessen Ausgangssignal auf der Leitung 32 eine der Winkelverschiebung der Welle 12 proportionale Signalfolge ist. Die Impulsfolgefrequenz ist proportional zur Winkelgeschwindigkeit der Welle 12. Ein Flip-Flop 34 ist als D-Flip-Flop ausgebildet. Das Ausgangssignal vom Sensor 24 wird in den Takteingang 36 und das Ausgangssignal vom Sensor 26 in den D-Eingang 38 des Flip-Flops 34 eingespeist. Bei jedem im Ausgangssignal des Sensors 24 auftretenden Sprung von einem hohen zu einem tiefen Pegel nimmt das Richtungsausgangssignal auf der Leitung 24 vom Flip-Flop 34 den entsprechenden Zustand des Ausgangssignals des Sensors 26 an.
• Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 4 ergibt sich im einzelnen aus den Signalzügen nach Fig. 5. Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen die Ausgangssignalzüge vom Sensor 24 bzw. 26 in Abhängigkeit von der Drehung der Scheibe 20 (Fig. 2). Fig. 5(c) zeigt das entsprechnde Ausgangssignal auf der Leitung 40 vom Flip-Flop 34. Fig. 5(d) zeigt das entsprechende Ausgangssignal auf der Leitung 32 vom Exklusiv-ODER-Gatter 30.
• Wird der Knopf 10 (Fig. 2) in einer ersten Richtung gedreht, so ergeben sich die in den Fig. 5(a) und 5(b) dargestellten Ausgangssignale der Sensoren 24 und 26. Im Zeitpunkt t&sub1; führt der Sprung von einem hohen zu einem tiefen Pegel im Ausgangssignal des Sensors 24 dazu, daß das Flip-Flop 34 den vorhandenen Zustand des Signals des Sensors 26 annimmt (Fig. 5(b). Das Richtungsausgangssignal auf der Leitung 40 vom Flip-Flop 34 nimmt einen hohen Pegel an, wie dies in Fig. 5(c) dargestellt ist.
• Zur weiteren Erläuterung sei angenommen, daß im Zeitpunkt t&sub2; eine Änderung der Drehrichtung des Knopfes 10 auftritt. Diese Änderung der Drehrichtung des Knopfes 10 wird durch die Schaltung nach Fig. 4 im Zeitpunkt t&sub3; detektiert, wenn das Signal des Sensors 24 sich vom hohen auf den tiefen Pegel ändert. Beim Auftreten dieses Sprungs des Ausgangssignals vom Sensor 24 im Zeitpunkt t&sub3; nimmt das Flip-Flop 34 noch einmal den Zustand des Ausgangssignals des Sensors 26 an. Aufgrund der Änderung der Drehrichtung des Knopfes 10 ist der entsprechende Zustand des Ausgangssignals des Sensors 26 im Zeitpunkt t&sub3; ein tiefer Pegel. Das Ausgangssignal auf der Leitung 40 vom Flip-Flop 34 nimmt daher einen tiefen Pegel an. Aus Fig. 5(c) ist ersichtlich, daß das Ausgangssignal auf der Leitung 40 des Flip-Flops 34 in der einfachen Schaltung nach Fig. 4 ein Maß für die Drehrichtung des Knopfes 10 ist. Fig. 5(d) zeigt das entsprechende Ausgangssignal auf der Leitung 32 des Exklusiv-ODER-Gatters 30.
• Durch Verwendung eines mit einer Welle gekoppelten Tachometers kann daher ersichtlich die Drehbewegung direkt eine Information im Binärformat erzeugen. Speziell sind die Drehrichtung, die Winkelverschiebung und die Winkelgeschwindigkeit einfach zu erhalten.
• In der bevorzugten Ausführungsform wird ein inkrementeller optischer Codierer mit zwei Kanälen der Firma Hewlett Packard der Serie HEDS-5000 für den vorgenannten Tachometer verwendet; ein derartiger Tachometer ist im einzelnen in einem Datenblatt von Januar 1981 mit der Nummer 5953-0469 (1/81) der Firma Hewlett Packard mit der Bezeichnung 28 mm DIAMETER TWO CHANNEL INCREMENTAL OPTICAL ENCODER KIT beschrieben.
• Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist die Ausgangswandlereinrichtung 15 (Fig. 1) durch eine Partikelbremse nach Fig. 6 realisiert. An der Welle 12 ist eine Scheibe 50 mit einer Vielzahl von Schlitzen 52 befestigt. Die Scheibe 50 ist aus unmagnetischem Material hergestellt und befindet sich vollständig in einem unmagnetischen Gehäuse 54, das mit magnetischen Partikeln 56 in Pulverform gefüllt ist. Der durch eine Wicklung 60 als Funktion eines Stroms I(62) erzeugte magnetische Fluß 58 besitzt einen Weg senkrecht zur Fläche der Scheibe 50 und ist dabei zu einem Teil der durch die Schlitze 52 eingenommenen Stellen ausgerichtet. Als Funktion des in der Wicklung 60 fließenden Stroms I(62) wird ein zur Stromstärke I in der Wicklung 60 direkt proportionaler magnetischer Fluß 58 erzeugt. Als Funktion des magnetischen Flusses 58 verbinden sich die magnetischen Partikel 56 längs der Linien dieses magnetischen Flusses 58. Die Stärke der sich daraus ergebenden Verbindung ist direkt proportional zu dem durch den Strom I festgelegten magnetischen Fluß. Die Drehung der Welle 10 kann daher durch den sich aus der Einspeisung des Stroms I ergebenden Widerstand beschränkt werden. Eine Partikelbremse der vorstehend beschriebenen Art wird unter dem Markennamen SOFTSTEP von der Firma DANA INDUSTRIAL vertrieben. Sie ist im einzelnen in einem Simplatrol-Katalog S-1100 dieser Firma beschrieben.
• Durch Steuerung des Stroms in der Partikelbremse kann eine Anzahl von unterschiedlichen Tastcharakteristiken realisiert werden.
• Durch Einspeisung eines kontinuierlichen Stroms in die Wicklung 60 kann eine Drehreibung bzw. ein Drehwiderstand realisiert werden. Speziell ist der erzeugte Widerstand direkt proportional zum Strom in der Wicklung 60. Der erzeugte Widerstand kann daher als Funktion sich ändernder Anforderungen von unterschiedlichen Anwendungsfällen in einfacher Weise eingestellt werden.
• Während der Widerstandsbetrag bei der Drehbewegung von Potentiometern bisher konstant war, können erfindungsgemäß verschiedene neue und definiert programmierbare Tastcharakteristiken in einfacher Weise realisiert werden. Generell gesprochen kann der erzeugte Bremsbetrag durch Änderung der Größe des in der Wicklung 60 fließenden Stromes in gewünschter Abhängigkeit zur Winkelstellung, Winkelgeschwindigkeit, Drehrichtung oder zu jedem interessierenden Parameter oder Zustand geändert werden. Beispielsweise kann in einer komplexen Prozessorsteuerung, in der die erfindungsgemäße Anlage zur Steuerung eines kritischen Parameters verwendet wird, das Vorhandensein eines unerwünschten Zustandes, der sich aus der Parametereinstellung (oder anderen Gründen) ergibt, durch Erhöhung des Widerstandsbetrages einer Bedienungsperson in einfacher Weise kenntlich gemacht werden.
• Entsprechend können durch geeignete Ausnutzung der Winkelstellungsinformation von der Eingangswandlereinrichtung 13 und davon abhängiger Steuerung des Stroms in der Wicklung 60 Grenzen für den Betrag der zulässigen Winkeldrehung eingestellt werden, d.h. es kann an jeder gewünschten Winkelstellung ein Endanschlag simuliert werden.
• Ebenso kann durch entsprechende Einstellung der Stromstärke des in der Wicklung 60 fließenden Stroms als Funktion der Winkelstellungsinformation von der Eingangswandlereinrichtung 13 die relative Winkellage von interessierenden Stellungen einer Bedienungsperson in einfacher Weise übermittelt werden, d.h. es können an jeder gewünschten Winkelstelle Sperrglieder vorgesehen werden.
• Ersichtlich ergibt sich aus der Kombination eines Knopfes, einer Partikelbremse und eines Tachometers, die durch eine gemeinsame Welle gekoppelt sind, in Verbindung mit der durch eine Steueranordnung als Funktion der Information von Tachometer gesteuerten Funktion der Partikelbremse ein sanfter Knopf mit Tastrückkopplung, der äußerst vielseitige Eigenschaften und einen breiten Anwendungsbereich besitzt, die lediglich durch die Eigenschaften der Steueranordnung begrenzt sind.
• Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in einer Anwendung mit programmierbaren Drehendanschlägen im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn, einem programmierbaren Sperrglied sowie unterschiedlichen Bremsbeträgen in den Drehrichtungen, bei der ein analoges Steuerausgangssignal zur Steuerung eines zugehörigen elektrischen Systems erzeugt wird. Weiterhin besteht dabei die Möglichkeit einer Tastanzeige von Information entweder vom System oder von einer externen Quelle.
• Ein Frequenzsignal auf der Leitung 32 und ein Richtungssignal auf der Leitung 40 werden in einen Zähl- und einen Richtungseingang eines Aufwärts/Abwärts-Zählers 80 eingespeist. In Abhängigkeit vom Richtungssignal auf der Leitung 40 zählt der Aufwärts/Abwärts-Zähler 80 in Abhängigkeit vom Frequenzsignal auf der Leitung 32 in numerisch zunehmender und abnehmender Folge. Der im Aufwärts/Abwärts-Zähler 80 vorhandene numerische Wert der Zählung entspricht daher der Winkelstellung des Knopfes 10.
• Das Ausgangssignal vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 80 wird in eine Obergrenzen-Vergleichsstufe 82, eine Mittenbereichs-Sperrgliedstufe 34, eine Untergrenzen-Vergleichsstufe 36 sowie einen Digital-Analog-Umsetzer 87 eingespeist.
• Das Ausgangssignal auf einer Leitung 89 des Digital-Analog- Umsetzers 87 ist ein Analogsignal, das der Winkelstellung des Knopfes 10 proportional ist und zur Steuerung des speziell interessierenden Systemanwendungsgerätes 91 dient, wo eine analoge Steuerspannung erwünscht sein kann. Ersichtlich steht ein entsprechendes digitales Steuersignal auch direkt am Ausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 80 für Anwendungen zur Verfügung, in denen dies erforderlich ist.
• Die Obergrenzen-Vergleichsstufe 82, die Mittenbereich-Sperrgliedstufe 84 und die Untergrenzen-Vergleichsstufe 86 vergleichen den numerischen Wert des digitalen Ausgangssignals des Aufwärts/Abwärts-Zählers 80 mit vorgewählten numerischen Werten, die in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung, beispielsweise durch Wählscheiben-Schalteinstellungen definiert werden können.
• Die Ausgangssignale von der Obergrenzen-Vergleichsstufe 82, der Mittenbereich-Sperrgliedstufe 84 sowie der Untergrenzen-Vergleichsstufe 80 sind "wahr", wenn die im Aufwärts/Abwärts-Zähler 80 vorhandene Zählung gleich dem entsprechenden voreingestellten numerischen Wert in der Obergrenzen-Vergleichsstufe 82, der Mittenbereich-Sperrgliedstufe 84 bzw. der Untergrenzen-Vergleichsstufe 86 ist.
• Die Ausgangssignale der Obergrenzen-Vergleichsstufe 82 und der Untergrenzen-Vergleichsstufe 86 werden als Eingangssignale in ein ODER-Gatter 88 eingespeist. Das Ausgangsisgnal auf einer Leitung 90 des ODER-Gatters 88 ist "wahr", wenn der im Aufwärts/Abwärts-Zähler 80 vorhandene Wert gleich dem entsprechenden vordefinierten Wert in der Obergrenzen-Vergleichsstufe 82 bzw. in der Untergrenzen-Vergleichsstufe 86 ist, d.h., wenn die Winkelstellung des Knopfes 10 einer der vordefinierten Grenzen für die Winkeldrehung entspricht.
• Aufgrund der Induktivität der Wicklung 60 der Partikelbremse 62 ist die Erzeugung des magnetischen Flusses 58 mit einer Zeitkonstanten behaftet, welche durch die äquivalente Induktivität und den Widerstand in der zugehörigen Schaltung festgelegt ist; diese Größe wird im folgenden als Partikelbremsen-Zeitkonstante bezeichnet. Damit eine durch Tastung wahrnehmbare Anzeige als Funktion eines Stromimpulses entsteht, muß daher dessen Dauer eine minimale Zeitperiode überschreiten, welche durch die vorgenannte Zeitkonstante festgelegt ist. Dies ist insbesondere in Fällen wichtig, in denen die Winkelgeschwindigkeit des Knopfes 10 so bschaffen ist, daß die Mittenbereich-Sperrgliedstufe 84 einen Impuls mit einer Dauer erzeugt, die kleiner als die Partikelbremsen-Zeitkonstante ist. Bei Verwendung eines Tachometers in einer Anzahl von Schlitzen 22 (Fig. 2) und einem Drehknopf 10 mit großer Winkelgeschwindigkeit entsteht eine solche Situation.
• Das Ausgangssignal von der Mittenbereich-Sperrgliedstufe 34 wird gleichzeitig in einen Eingang eines ODER-Gatters 92 und als Triggereingangssignal in einen monostabilen Multivibrator 94 eingespeist.
• Die Periode des durch den monostabilen Multivibrator 94 erzeugten Impulses ist so eingestellt, daß sie größer als die vorgenannte Partikelbremsen-Zeitkonstante ist. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 94 wird in den zweiten Eingang des ODER-Gatters 92 eingespeist. Das Ausgangssignal auf einer Leitung 96 des ODER-Gatters 92 ist ein Signal mit einer minimalen Dauer, die größer als die Partikelbremsen-Zeitkonstante ist, wobei es eine Übereinstimmung zwischen der Winkelstellung des Knopfes 10 und einer vordefinierten Winkelstellung anzeigt, bei der ein ein Sperrglied simulierendes Tastansprechen erwünscht ist.
• Numerische Werte 100 und 102 in Digitalformat für einen Multiplexer 98 repräsentieren die entsprechenden gewünschten Widerstandsbeträge für die Drehung des Knopfes 10 in beiden Richtungen. Der Multiplexer 98 liefert als Funktion des Binärpegels des in einen Auswahl-Eingang 104 eingespeisten Signals entweder einen Bremswert 100 für den Uhrzeigersinn oder einen Bremswert 102 für den Gegenuhrzeigersinn auf entsprechenden Ausgangsleitungen 106. Da das Richtungssignal auf der Leitung 40 vom Flip-Flop 34 in den Auswahl-Eingang 104 des Multiplexers 98 eingespeist wird, legt daher die Drehrichtung des Knopfes 10 fest, welches der beiden Eingangssignale des Multiplexers 98 als Ausgangssignal auf die Leitungen 106 gegeben wird.
• Das Ausgangssignal auf den Leitungen 106 vom Multiplexer 98 wird als Eingangssignal in einen Digital-Analog-Umsetzer 108 eingespeist, dessen Ausgangssignal auf der Leitung 110 ein dem Binärwert des vom Multiplexer 98 gelieferten Digitalsignals proportionales Analogsignal ist. Das resultierende Ausgangssignal auf einer Leitung 110 des Digital-Analog-Umsetzers 108 ist daher ein Analogsignal, das ein Maß für die gewünschte Bremsung für die Drehung des Knopfes 10 ist.
• Ein Operationsverstärker 112 mit zugehörigen Widerständen 114, 116, 117, 118, 119 und 120 bilden einen Analogspannungs-Summationskreis, dessen Ausgangssignal auf einer Leitung 122 eine der algebraischen Summe der entsprechenden Eingangsspannungen proportionaler Analogspannung ist. Bei den Eingangsspannungen handelt es sich um die Spannung auf der Leitung 90 vom ODER-Gatter 88, eine analoge Eingangsspannung auf einer Leitung 121 vom interessierenden Anwendungsgerät, die Ausgangsspannung auf der Leitung 96 des ODER-Gatters 92, eine analoge Eingangsspannung auf einer Leitung 123 von einer externen Quelle sowie die Spannung auf der Leitung 110 vom Digital-Analog-Umsetzer 108. Die Widerstände 116, 117, 118, 119 und 120 sind einzeln einstellbar und legen jeweils den Verstärkungsbetrag der zugeordneten eingespeisten Analogspannung fest. Die resultierende Analog-Ausgangsspannung auf der Leitung 122 dient zur Steuerung des Stroms I und damit zu der durch die Partikelbremse 72 erzeugten Drehreibung bzw. -Bremsung.
• Da die Größen der Eingangssignale für den analogen Summationskreis durch Einstellung der Werte der Widerstände 116, 117, 118, 119 und 120 einstellbar sind, können die durch die Obergrenzen- oder Untergrenzen-Vergleichsstufe 82 oder 86 erzeugte resultierende Rotationsreibung, die Mittenbereich-Sperrgliedstufe 84, die Eingangssignale auf der Leitung 121 oder 123 entweder vom interessierenden Anwendungsgerät oder von der mit dem Anwendungsgerät nicht zusammenhängenden externen Quelle sowie die durch das Ausgangssignal auf der Leitung 110 vom Digital-Analog-Umsetzer 108 gegebene richtungsabhängige Bremsung zur Realisierung des gewünschten Tastansprechens unabhängig voneinander eingestellt werden. Da speziell der Wert des Widerstandes 116 die Größe des der Partikelbremse 72 zugeführten Stroms bestimmt, wenn die Winkelstellung des Knopfes 10 gleich einer der vordefinierten Rotationsgrenzen ist, wird der Widerstand 116 so eingestellt, daß das gewünschte Tastansprechen einem Endanschlag entspricht. Entsprechend steuert der Wert des Widerstandes 117 den Betrag des erzeugten Rotationswiderstandes als Funktion eines Eingangssignals auf der Leitung 121 vom interessierenden Anwendungsgerät. In entsprechender Weise bestimmt der Wert des Widerstandes 118 den Betrag der Rotationsreibung, wenn die Winkelstellung des Knopfes 10 gleich der vordefinierten Sperrgliedstellung ist. Der Wert des Widerstandes 119 steuert den Betrag des Drehwiderstandes, der als Funktion des Eingangssignals auf der Leitung 123 von der externen nicht mit dem Anwendungsgerät zusammenhängenden Quelle. Der Wert des Widerstandes 120 legt entsprechend dem Betrag der kontinuierlichen Bremsung fest, welche als Funktion der Drehung im Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn gemäß dem Bremswert 100 für den Uhrzeigersinn und dem Bremswert 102 für den Gegenuhrzeigersinn.
• Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines weichen Knopfes mit Tastrückkopplung und vorwählbaren Endanschlägen und einem Sperrglied sowie einem kontinuierlichen Bremseffekt, welcher von der Rotationsrichtung abhängt. Mit dieser Ausführungsform ist weiterhin die Erzeugung einer Tastanzeige als Funktion von Signalen sowohl vom interessierenden System als auch von einer mit dem System nicht zusammenhängenden externen Quelle möglich.
• Die Vielseitigkeit des vorgenannten weichen Knopfes mit Tastansprechen kann durch Verwendung eines Mikroprozessors und eines zugeordneten Programmes wesentlich erweitert werden. Fig. 8 (gebildet durch die Fig. 8A und 8B) zeigen eine mögliche Ausführungsform einer solchen Maßnahme. Fig. 9 (gebildet durch Fig. 9A bis 9D) zeigt ein Beispiel eines entsprechenden Programms in Flußdiagrammform.
• Aus Übersichtlichkeitsgründen werden lediglich die speziellen einem generellen Mikroprozessor zugeordneten Signale im Hinblick auf die spezielle Ausführungsform nach Fig. 8 erläutert. Ersichtlich sind weitere für die folgenden Ausführungen nicht relevante Signale erforderlich, wie dies auch für weitere Einzelheiten im Hinblick auf einige diskutierte Signale der Fall ist. Diese Einzelheiten sind für das Verständnis der Verwendung eines Mikroprozessors bei einem weichen Knopf mit Tastrückkopplung nicht erforderlich, weil sie an sich verständlich sind.
• Gemäß Fig. 8 besitzt ein Mikroprozessor 130 einen Adreßbus 132, einen Datenbus 134 sowie einen Interrupteingang 136 und einen Lese/Schreib-Ausgang 138. Der Interrupteingang 136 des Mikroprozessors 130 dient zur Meldung des Auftretens eines externen Ereignisses für den Mikroprozessor, damit entsprechende Aktionen durchgeführt werden können. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in den Interrupteingang 136 ein Signal mit 30 Hz eingespeist, so daß der Mikroprozessor 130 in im folgenden noch genauer zu beschreibender Weise eine gewünschte Aktion normal und periodisch abarbeitet. Ein Signal am Lese/Schreib-Ausgang 138 dient zur Anzeige der Natur der in Bezug auf den Datenbus 134 und den Adreßbus 132 auftretenden Operation, d.h., ob die gegenwärtige Operation die Eingabe von Information in dem bzw. die Ausgabe von Information aus dem Mikroprozessor 130 betrifft. Adreßdecoder 140, 141, 142, 143 und 144 dienen zur Erkennung einer eindeutigen vordefinierten Adresse, wie sie einem Bremsregister 146, einem Anwender-Eingangsregister 145, einem Zählregister 148, einem Eingangsregister 147 für eine externe Quelle sowie einem Anwender-Ausgangsregister 150 zugeordnet sind. Als Funktion des Vorhandenseins eines Adreßwertes auf dem Adreßbus 132 gleich der vordefinierten Adresse des Bremsregisters 146, des Anwender-Eingangsregisters 145, des Zählregisters 148, des Eingangsregisters 147 für die externe Quelle oder das Anwender-Ausgangsregister 150 wird das entsprechende Freigabesignal auf einer Leitung von Leitungen 152, 153, 154, 155 oder 156 erzeugt. Ein Freigabesignal auf einer der Leitungen 152, 154 oder 156 bewirkt die Übertragung des gegenwärtigen auf dem Datenbus 134 vorhandenen numerischen Wert in das Bremsregister 146, das Zählregister 148 oder das Anwender-Ausgangsregister 150. In entsprechender Weise wird als Funktion des Vorhandenseins der vordefinierten Adresse des Zählregisters 148, des Anwender-Eingangsregisters 145 oder des Eingangsregisters 147 für die externe Quelle das entsprechende Freigabesignal auf der Leitung 154, 153 oder 155 erzeugt. In Abhängigkeit davon sowie in Abhängigkeit vom Vorhandensein des gewünschten Pegels des Signals am Lese/Schreib-Ausgang 138 wird der im Zählregister 148, im Anwender-Eingangsregister 145 oder im Eingangsregister 147 für die externe Quelle vorhandene numerische Wert auf den Datenbus 134 übertragen. Digital-Analog-Umsetzer 158 und 160 überführen die entsprechenden digitalen Eingangssignale vom Bremsregister 146 und vom Anwender-Ausgangsregister 150 in entsprechende Analogspannungen auf Leitungen 162 und 164. Die Analogspannung auf der Leitung 162 steuert den durch die Partikelbremse 72 erzeugten Rotationswiderstand, während die Analogspannung auf der Leitung 164 im speziellen Anwendungsgerät ausgenutzt wird, das durch die Drehung des Knopfes 10 gesteuert werden soll. Ersichtlich ist die entsprechende Digitaldarstellung der speziellen Winkelstellung des Knopfes 10 im Ausgangssignal des Anwender-Ausgangsregisters 150 vorhanden. Sie kann natürlich auch in solchen Anwendungsgeräten verwendet werden, die ein Steuersignal im Digitalformat benötigen. Analog-Digital-Umsetzer 159 und 161 überführen die Eingangsanalogspannung von der externen Quelle auf der Leitung 123 in entsprechende Digitalwerte zur nachfolgenden Übertragung auf den Datenbus 134.
• Das Zählregister 148 ist ein vorsetzbarer Aufwärts/Abwärts- Zähler mit 8 Bild. Die Zählrichtung wird durch den Pegel des Richtungssignals auf der Leitung 40 festgelegt, so daß der vorhandene Zählwert im Zählregister 148 bei Auftreten jedes Frequenzimpulses auf der Leitung 32 inkrementiert oder dekrementiert wird. Der im Zählregister 148 vorhandene Wert kann als Funktion des Vorhandenseins der geeigneten Adresse auf dem Adreßbus 132 vorgesetzt werden, um ein Freigabesignal auf der Leitung 154 zu erzeugen, wodurch der vorhandene Wert des auf den Datenbus 134 vorhandenen Digitalsignals in das Zählregister 148 überführt wird. Danach wird dieser Wert als Funktion des Richtungssignals auf der Leitung 40 und des Frequenzsignals auf der Leitung 32 entweder inkrementiert oder dekrementiert. In entsprechender Weise kann der Mikroprozessor 130 den im Zählregister 148 durch Spezifizierung der dem Adreßdecoder 142 zugeordneten vordefinierten Adresse lesen, was zur Übertragung des Inhaltes des Zählregisters 148 auf den Datenbus 134 führt.
• Der Mikroprozessor 130 kann also verschiedene Operationen steuern. Speziell kann er die Bremsung bzw. den Rotationswiderstand für die Drehung des Knopfes 10 durch Steuerung des der Partikelbremse 72 zugeführten Stroms über das Bremsregister 146 und den Digital-Analog-Umsetzer 148 dynamisch ändern.
• In gleichartiger Weise kann der Mikroprozessor 130 aus dem Ausgangssignal des Anwender-Ausgangsregisters 150 ein Steuersignal in Digitalformat zur Steuerung von ein solches Signal benötigenden Anwendungsgeräten oder aus dem Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 160 ein Steuersignal im Analogformat zur Steuerung von ein solches Steuersignal benötigenden Anwendungsgeräten erzeugen.
• In Verbindung mit dem Zählregister 148 sind verschiedene Operationen möglich. Der Mikroprozessor 130 kann entweder einen Digitalwert im Zählregister 148 speichern oder den vorhandenen Wert des Inhaltes des Zählregisters 148 auslesen.
• In entsprechendem Format kann der Mikroprozessor 130 Eingangsinformation entweder vom interessierenden Anwendungsgerät oder von einer damit nicht im Zusammenhang stehenden Quelle aufnehmen, was durch analoge Eingangssignale auf den Leitungen 121 und 123 angezeigt wird. Ersichtlich kann an Stelle des Analogformats der Signale auf den Leitungen 121 und 123 für diese Signale auch ein Digitalformat vorhanden sein.
• Durch Ausnutzung der Hardware-Konfigurationen nach Fig. 8 wird die Vielseitigkeit des Weichknopfes mit Tastrückkopplung wesentlich erweitert. Fig. 9 zeigt als Flußdiagramm ein Programm, mit dem Endanschläge für die Winkeldrehung des Knopfes 10, Sperrglieder, sowie eine sowohl richtungsabhängige als auch winkelabhängige Rotationsbremsung des Knopfes 10 als Funktion der Eingangsinformation sowohl vom interessierenden Anwendungsgerät als auch von einem zweiten nicht damit im Zusammenhang stehenden Gerät realisierbar sind.
• Fig. 9(A) zeigt eine Einleitungsroutine und Fig. 9(B) das Hauptsteuerprogramm.
• Gemäß Fig. 9(A) speichert der Mikroprozessor in einem Schritt 170 anfängliche einen Wert Null in einer mit Zählung bezeichneten Stelle. Diese Stelle dient zur Zwischenspeicherung eines Wertes, der mehrfach mit dem Inhalt des Zählregisters 148 verglichen wird, um das Auftreten verschiedener Ereignisse in Verbindung mit der Drehung des Knopfes 10 festzulegen, wie dies im folgenden noch genauer beschrieben wird. Danach werden in Schritten 172 und 174 der Inhalt des Zählregisters 148 und des Bremsregisters 146 auf Null gesetzt. Danach arbeitet der Mikroprozessor das generelle Steuerprogramm gemäß Fig. 9(B) als Funktion der Aufnahme eines Interrupts ab, der bei der bevorzugten Ausführungsform in regelmäßigen Zeitpunkten mit Abständen von jeweils 1/13 Sekunde auftritt.
• Gemäß Fig. 9(B) liest der Mikroprozessor 130 als Funktion der Aufnahme eines Interrupts in einem Schritt 180 zunächst den im Zählregister 148 vorhandenen Wert und legt in einem Schritt 188 einen positiven oder negativen Wert fest, wenn der so gelesene Wert in einem Schritt 182 als Null festgestellt wird. Wurde der Knopf 10 in einer Richtung gedreht, so ist der Wert im Zählregister 148 ein positiver Wert. Wird der Knopf 10 im entgegengesetzten Sinn gedreht, so ist der im Zählregister 148 vorhandene Wert entsprechend ein negativer Wert. Das algebraische Vorzeichen des im Zählregister 148 aufgefundenen Wertes zeigt daher die Richtung an, in welcher der Knopf 10 gedreht wurde.
• Ist der im Zählregister 148 gefundene Wert Null (Schritt 182), so wird damit angezeigt, daß sich die Winkelstellung des Knopfes 10 seit der letzten Überprüfung durch den Mikroprozessor 130 nicht geändert hat, wobei die im generellen Verarbeitungsprogramm zuletzt durchgeführte Maßnahmem im Setzen des Wertes im Zählregister 148 auf Null gemäß einem Schritt 184 bestand. Wenn der im Schritt 180 im Zählregister 180 gefundene Wert gleich Null ist, so schreitet der Mikroprozessor daher zu einem Schritt 210 fort, wie dies im folgenden noch erläutert wird.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt der der Drehung des Knopfes 10 entgegenwirkende Bremsbetrag linear mit der Drehung in einer Richtung zu und linear mit der Drehung in der entgegengesetzten Richtung ab. Die Überprüfung der Drehrichtung ist daher notwendig, um ggf. die richtige Einstellung festzulegen, die für den im Bremsregister 146 gespeicherten numerischen Wert durchzuführen ist.
• Im Schritt 188 wird aus dem Vorzeichen der im Zähler 148 vorhandenen Zahl im oben beschriebenen Sinne die Richtung festgelegt, in welcher der Knopf 10 zu drehen ist.
• Ist die detektierte Rotationsrichtung eine erste Richtung, die gemäß Fig. 9(B) durch einen Wert größer Null angegeben ist, so wird der im Bremsregister 146 gespeicherte Wert in einem Schritt 190 inkrementiert, um die der Rotation des Knopfes 10 entgegenwirkende Bremsung zu erhöhen. Ist die detektierte Rotationsrichtung die entgegengesetzte Richtung, was durch das Vorhandensein eines Wertes kleiner Null im Register 148 angezeigt wird, so wird der im Bremsregister 146 gespeicherte Wert in einem Schritt 192 dekrementiert, um eine Abnahme der der Drehung des Knopfes 10 entgegenwirkenden Bremsung zu bewirken.
• Nach der entsprechenden Einstellung des Wertes im Bremsregister 146 durch Abarbeitung des Schritts 190 oder 192 wird der im Zählregister 148 aufgefundende numerische Wert der an der Stelle Zählung gespeicherten Zahl im Schritt 194 hinzuaddiert. Das Ergebnis dieser Addition ist eine die Winkelstellung des Knopfes 10 anzeigende Zahl.
• Sodann wird die im oben beschriebenen Sinne festgelegte vorhandene Stellung des Knopfes 10 in Schritten 196 und 198 überprüft, um festzustellen, ob sie dem maximalen Betrag der Winkeldrehung in beiden Richtungen gleich ist oder diesen übersteigt. Dies erfolgt durch Vergleich des Wertes an der Stelle Zählung mit den entsprechenden dem gewünschten Rotationsgrenzen zugeordneten numerischen Werten. Wird der Zustand als wahr aufgefunden, so wird in einem Schritt 200 ein maximales Drehmoment in der Partikelbremse 72 erfolgt, um im Bremsregister 146 zur Unterdrückung einer weiteren Drehung des Knopfes 10 einen entsprechenden numerischen Wert zu speichern. Danach bewirkt der Mikroprozessor in einem Schritt 202 die Abgabe des an der Stelle Zählung gespeicherten vorhandenen Wertes für das Anwender-Ausgangsregister 150, wobei durch diesen Wert die Winkelstellung des Knopfes 10 angegeben wird. Befindet sich der Knopf 10 an seiner zulässigen Rotationsgrenze, so erfolgen keine weiteren Prozeßschritte, wobei der Mikroprozessor den Wert im Zählregister 148 im Schritt 148 auf Null zurücksetzt und die mit einem Schritt 210 beginnenden Schritte abarbeitet, wie dies im folgenden noch genauer erläutert wird.
• Ist der an der Stelle Zählung gespeicherte Wert bei der Abarbeitung der Schritte 196 und 198 nicht gleich den entsprechenden numerischen Werten, welche den zulässigen Rotationsgrenzen entsprechen, so prüft der Mikroprozessor in Schritten 204 und 206 den an der Stelle Zählung gespeicherten Wert mit entsprechenden Werten, welche ein Maß für die Lage eines Sperrgliedes sind. Wird eine Übereinstimmung festgestellt, so gibt der Mikroprozessor in einem Schritt 208 den geeigneten numerischen Wert für das Bremsregister 146 aus, um den das gewünschte Sperrglied anzeigenden gewünschten Drehwiderstand in der Partikelbremse 72 zu realisieren. Ist das Ergebnis des Vergleichs des an der Stelle Zählung gespeicherten Wertes mit dem der Stelle von Sperrgliedern entsprechenden Werten bei der Abarbeitung der Schritte 198 und 200 keine Übereinstimmung, so wird damit angezeigt, daß sich der Knopf 10 gegenwärtig nicht in einer solchen Winkelstellung befindet, die einer gewünschten Sperrgliedstellung entspricht.
• Zeigt danach der an der Stelle Zählung vorhandene Wert die Winkelstellung des Knopfes 10 an, so wird dieser Wert im Schritt 202 im Anwender-Ausgangsregister 150 gespeichert, um die entsprechende Analogspannung 164 zur Steuerung des speziell interessierenden Anwendungsgerätes zu erzeugen.
• Ist danach die Verarbeitung von Winkeländerungen der Stellung des Knopfes 10 abgeschlossen, so wird der Wert im Zählregister 148 im detektierten Schritt bei Abarbeitung der Schritte 180 und 182 auf Null gesetzt, wenn das generelle Steuerprogramm bei Aufnahme eines Interrupts erneut abgearbeitet wird.
• Sodann prüft der Mikroprozessor 130 im Schritt 210 den Zustand der analogen Eingangsspannung auf der Leitung 123 von der externen Quelle. Dieser Schritt zeigt zusammen mit dem Adreßdecoder 143, dem Eingangsregister 147 für die externe Quelle und dem Analog-Digital-Umsetzer 161 ein Beispiel für Vorgänge von nicht zugehörigen Anwendungsgeräten (Leitung 18 in Fig. 1). Die entsprechende Wirkung als Funktion einer bestätigenden Anzeige im Schritt 210 (Fig. 9D) ist beispielsweise die Ausgabe eines Wertes für das Bremsregister 148 zur Realisierung eines Drehwiderstandes in der Partikelbremse 72 (Fig. 8).
• Danach überprüft der Mikroprozessor in einem Schritt 214 den Zustand der analogen Eingangsspannung auf der Leitung 121. Dieser Schritt ist zusammen mit dem zugehörigen Adreßdecoder 121, dem Anwender-Eingangsregister 145 und dem Analog-Digital-Umsetzer 159 (Fig. 8(B) ein Beispiel für Vorgänge aus dem System. Die entsprechende Aktion als Funktion einer bestätigenden Anzeige im Schritt 214 (Fig. 9(B)) kann beispielsweise die Ausgabe eines Wertes für das Bremsregister 146 zur Realisierung eines Rotationswiderstandes in der Partikelbremse 72 in einem Schritt 216 sein.
• Bei Abarbeitung des Schrittes 216 hat der Mikroprozessor 130 die Abarbeitung von Informationen vom Knopf 10 abgeschlossen, die notwendigen Einstellungen des Rotationswiderstandes für die Partikelbremse 72 durchgeführt, die das speziell interessierende Anwendungsgerät steuernde Analogspannung 164 eingestellt und den Zustand der Eingangsinformation sowohl vom interessierenden Anwendungsgerät als auch von einem damit nicht in Zusammenhang stehenden Anwendungsgerät überprüft. Danach wartet der Mikroprozessor auf den nächsten regulär auftretenden Interrupt im Schritt 186 und beginnt das oben beschriebene Steuerprogramm erneut abzuarbeiten.
• Ersichtlich verbleibt auf Grund der Arbeitsgeschwindigkeit des Mikroprozessors 130 eine beträchtliche Zeit zwischen der vollständigen Abarbeitung des letzten oben beschriebenen Schrittes und dem Auftreten des nächsten Interrupts. Der Mikroprozessor 130 kann daher im Bedarfsfall andere Aufgaben ausführen.
• Aus den vorstehenden Ausführungen folgt weiterhin, daß die beschriebene Technik weiter ausgedehnt werden kann, um die dynamisch interaktive Steuerungsanlage zur Steuerung unbegrenzter Anwendungsgeräte zu benutzen, die jeweils unterschiedliche und eindeutige Parameter, wie beispielsweise Bremsung, Sperrglieder, Endanschläge und zugehörige Operationen aufweisen.

Claims (7)

1. Anlage zur Eingabe von Information von einer verschiebbaren Einrichtung (10) in ein gesteuertes System (21) und Erzeugung von Information in tastbarer Form als Funktion der Verschiebung der Einrichtung mit einer Einrichtung (70) zur Umsetzung von Information von der verschiebbaren Einrichtung in Signale in einem für die Kommunikation mit dem gesteuerten System geeigneten Format und einer von den Signalen angesteuerten Steuereinrichtung (80- 90) zur Erzeugung eines Steuersignals für die Steuerung eines Betriebsparameters des Systems und eines Ausgangssignals, das sich als Funktion der Stellung der Einrichtung ändert, gekennzeichnet durch eine vom Ausgangssignals angesteuerte elektromechanische Einrichtung (112, 158; 72) zur Simulation von Endanschlägen, welche die Verschiebungsgrenzen der Einrichtung festlegen, sowie zur Erzeugung eines Widerstandes für die Verschiebung der Einrichtung im Bereich zwischen den Grenzen bei Ansteuerung durch das Ausgangssignal.

2. Anlage nach Anspruch 1, in der die elektromagnetische Einrichtung (112, 72) eine Tastanzeige wenigstens eines Sperrgliedes für eine Stellung der Einrichtung zwischen den Grenzen erzeugt.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, in der die elektromagnetische Einrichtung (112, 72) für eine Verschiebungsrichtung der Einrichtung einen größeren Widerstand als für eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung erzeugt.

4. Anlage nach den vorhergehenden Ansprüchen, in der die verschiebbare Einrichtung (10) durch Rotation verschiebbar ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, in der die Informationsumsetzeinrichtung (70) einen Tachometer umfaßt, der ein Rotationsinkrement der verschiebbaren Einrichtung anzeigendes erstes Signal sowie ein den Rotationsrichtungssinn der Einrichtung anzeigendes zweites Signal erzeugt.

6. Anlage nach Anspruch 5, in der die Steuereinrichtung einen durch das erste und zweite Signal angesteuerten Zähler (80) zur Erzeugung eines die Winkelstellung der Einrichtung (10) anzeigenden Zählwertes sowie eine Einrichtung (82-87) zum Vergleich des Zählwertes mit vordefinierten Zählwerten zur Erzeugung des Ausgangssignals oder einer Komponente davon enthält.

7. Anlage nach den vorhergehenden Ansprüchen, in der die elektromagnetische Einrichtung einen Operationsverstärker (112) oder einen Digital-Analog-Umsetzer und eine Partikelbremse (72) enthält.