DE60007081T2

DE60007081T2 - Elektronisch gesteuerter suchscheinwerfer

Info

Publication number: DE60007081T2
Application number: DE60007081T
Authority: DE
Inventors: E. Scott HAMILTON; J. Brian BARNHART; F. Nicolo MACHI
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: EP1152921A2; DE60007081D1; EP1152921B1; WO2000049331A2; WO2000049331A3; US6315435B1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronisch steuerbaren Suchscheinwerfer.
Flugzeuge und insbesondere Helikopter verwenden gemeinhin Suchscheinwerfer zur Beleuchtung bei Nachteinsätzen. Derartige Suchscheinwerfer wurden entweder mit der Hand gehalten oder waren am Helikopterkörper fixiert. Mit der Zeit wurden Helikoptersuchscheinwerfer entwickelt, die eine grobe Steuerung der Ausrichtung des Lichtstrahls gestatteten. Dies erfolgte allgemein durch manuelles Nachstellen der Position des Lichts über einen Griff oder eine andere sich in den Helikopter erstreckende Vorrichtung.
Die Technologie gestattete schließlich die Herstellung von Suchscheinwerfern, die durch elektronische Schalter gesteuert werden konnten, die vom Piloten von innerhalb des Helikopters aus betätigt wurden. Die Suchscheinwerfer verwenden in der Regel analoge Schaltungen, die elektromechanische Relais zum Schalten von elektrischem Strom und Mikroschalter zum Erfassen der Suchscheinwerferposition verwenden. Mit einem derartigen System kann der Suchscheinwerfer in einem durch die physische Anordnung der Mikroschalter bestimmten spezifischen Bewegungsbereich betrieben werden.
Es besteht gegenwärtig ein Bedarf an einem programmierbaren Hubschraubersuchscheinwerfer mit voreingestellten Suchscheinwerferpositionen, bei dem flexiblere und ohne weiteres anpaßbare Betriebshüllkurven zur Verfügung stehen. Existierende Suchscheinwerfer, die analoge Technologie und Mikroschalter verwenden, gestatten nicht diese Flexibilität.
Gemäß den Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart US-A-5,355,131 einen elektronisch steuerbaren Suchscheinwerfer mit beweglichem Lichtkopf und Motor.
1 zeigt eine Perspektivansicht des Suchscheinwerfers der vorliegenden Erfindung vor der Anbringung an einen Helikopter;
2a zeigt eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Suchscheinwerfers der vorliegenden Erfindung;
2b zeigt eine Bodenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Suchscheinwerfers der vorliegenden Erfindung;
3 veranschaulicht eine Instrumententafel und Trimmpotentiometer zum Steuern der Bewegung und Position einer bevorzugten Ausführungsform des Suchscheinwerfers der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer elektronischen Steuerschaltung zum Steuern des Suchlichts der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein schematisches Schaltdiagramm für eine bevorzugte Ausführungsform des Suchscheinwerfers der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der ausgefahrenen Position des Lichtkopfs relativ zur Spannungseinstellung eines entsprechenden Trimmpotentiometers zeigt; und
7 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der gedrehten Position des Lichtkopfs relativ zur Spannungseinstellung eines entsprechenden Trimmpotentiometers zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Eine bevorzugte Ausführungsform des elektronisch gesteuerten Suchscheinwerfers (1) der vorliegenden Erfindung kann man in 1 sehen. Der Suchscheinwerfer (1) weist einen steuerbaren Lichtkopf (2) auf, der nachstellbar ausfahren, einfahren und drehen kann. Ein erster Motor (6) und ein erstes Getriebe (8) sind vorgesehen, um den Lichtkopf (2) aus- und einzufahren. Außerdem sind ein zweiter Motor (10) und ein zweites Getriebe (12) vorgesehen, um den Lichtkopf (2) zu drehen. Die zum Betreiben des Suchscheinwerfers (1) verwendeten elektronischen Komponenten sind bevorzugt innerhalb eines abgedichteten Steuergehäuses (4) angeordnet. Der Lichtkopf (2), der erste Motor (6), das erste Getriebe (8), der zweite Motor (10), das zweite Getriebe (12) und das Steuergehäuse (4) können alle auf einer gemeinsamen Basis (14) befestigt sein. Die Basis kann dann an einem Helikopter oder an einem anderen Flugzeug befestigt werden.
Unter Bezugnahme auf 2 kann man eine Seitenansicht und eine Bodenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Suchscheinwerfers (1) betrachten. In der Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform des Suchscheinwerfers (1) ist der nachstellbare Ausfahrbereich Θ des Lichtkopfs (2) gezeigt. Der nachstellbare Ausfahrbereich Θ des Lichtkopfs (2) liegt bevorzugt zwischen etwa 0 Grad und etwa 120 Grad und besonders bevorzugt etwa 80 Grad. Der nachstellbare Drehbereich γ des Lichtkopfs (2) ist in der Bodenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Suchscheinwerfers (1) dargestellt. Der nachstellbare Drehbereich γ des Lichtkopfs (2) liegt bevorzugt zwischen etwa –120 Grad und +120 Grad. Besonders bevorzugt kann der nachstellbare Drehbereich γ bei dieser Ausführungsform zwischen etwa –60 Grad und etwa +90 Grad liegen.
Es werden bevorzugt zwei Erfassungseinrichtungen wie etwa Drehpotentiometer (32, 34) (4 und 5) zum Erfassen der Position des Lichtkopfs (2) verwendet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein Drehpotentiometer (32, 34) sowohl in dem ersten Getriebe (8) als auch in dem zweiten Getriebe (12) angeordnet sein. Während das erste Getriebe (8) oder das zweite Getriebe (12) dahingehend arbeiten, den Lichtkopf (2) auszufahren oder zu drehen, liefert das entsprechende Drehpotentiometer (32) oder (34) eine Eingangsspannung an die elektronische Steuerschaltung (30) (4), die proportional zur Position des Lichtkopfs ist.
3 veranschaulicht eine Instrumententafel (20), mit der der Betrieb und die Bewegung des Suchscheinwerfers (1) gesteuert werden. Die Instrumententafel (20) enthält die elektronische Steuerschaltung (30) (4). Eine Einrichtung, bevorzugt eine Bank nachstellbarer Trimmpotentiometer (22), ist auf der Instrumententafel (20) angeordnet, mit denen die Betriebshüllkurve für den Lichtkopf (2) eingestellt wird. Wenn die elektronische Steuerschaltung (30) (4) von einem oder beiden der Drehpotentiometer (32, 34) eine Eingangsspannung erhält, vergleicht sie die Spannung mit den durch die zugeordneten Trimmpotentiometer (22) eingestellten entsprechenden Voreinstellungswerten. Auf der Basis dieses Vergleichs betätigt die elektrische Steuerschaltung (30) die Motoren (6, 10), wie dies erforderlich ist, um den Lichtkopf (2) zu bewegen.
Der Suchscheinwerfer (1) kann mit mehreren voreingestellten Positionen versehen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Suchscheinwerfer (1) Voreinstellungen für eine verstaute Position, Landeposition, ausgefahrene Position, eingefahrene Position, nach links gedrehte Position und nach rechts gedrehte Position auf. Ein Trimmpotentiometer ist bevorzugt jedem signifikanten Punkt in der Betriebshüllkurve des Lichtkopfs (2) zugeordnet. Zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung ist somit bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Trimmpotentiometer den folgenden Betriebspunkten zugeordnet: Landeposition (40 Grad); vollständig ausgefahrene Position (120 Grad); vollständig eingefahrene Position (0 Grad); maximale Drehung links (60 Grad); maximale Drehung rechts (90 Grad) und zentriert (0 Grad Drehung). Jedes der Potentiometer (22) kann nachgestellt werden, um seinen jeweiligen Teil der Betriebshüllkurve des Lichtkopfs (2) zu verändern. Der Suchscheinwerfer (1) kann auch andere automatisierte Merkmale enthalten, wie etwa eine Bewegung des Lichtkopfs (2) zu verhindern, wenn kein Licht eingeschaltet ist, und automatische Rückkehr des Lichtkopfs zur Landeposition nach Befehl.
Ein Schemadiagramm der elektronischen Steuerschaltung (30) für den Suchscheinwerfer kann man in 4 sehen. Eingangssignale von den Drehpotentiometern (32, 34) sind an die Instrumententafel (20) angeschlossen und werden von der elektronischen Steuerschaltung (30) dazu verwendet, die entsprechenden Ausgangssignale an die Motoren (6, 10) zu schicken.
5 veranschaulicht einen schematischen Schaltplan einer Ausführungsform des Suchscheinwerfers der vorliegenden Erfindung. Eingangssignale werden von der elektronischen Steuerschaltung (30), die auf der Instrumententafel (20) sitzt, über vom Verbinder (60) aus verlaufenden Leitungen 16 (2) erhalten. Eingangssignale werden auch durch die Drehpotentiometer (32, 34) zu der Steuerschaltung (30) geschickt. Die Steuerschaltung (30) verarbeitet diese Eingangssignale, um das ordnungsgemäße Ausgangssignal zu bestimmen, das über eine Motor- und Lampenansteuerschaltung (62) an die Motoren (6, 10) und die Lampen (50, 52) geschickt werden soll. Bestimmte Eingangssignale vom Verbinder (60), wie etwa Strom, können durch ein Filter (64) gegen elektromagnetische Störungen geschickt werden, wobei derartige Filter in der Technik wohlbekannt sind, um vor dem Eintritt in die Motor- und Lampenansteuerschaltung (62) auf Störungen gefiltert zu werden. Bevorzugt sind die Steuerschaltung (30), die Motor- und Lampenansteuerschaltung (62) und das Filter (64) gegen elektromagnetische Störungen in einem Steuergehäuse (4) enthalten.
Nunmehr unter Bezugnahme auf die grafische Darstellung von 6 kann die Beziehung zwischen dem Einstellen des Trimmpotentiometers (22) entsprechend dem Ausfahren des Lichtkopfs und der Position des Lichtkopfs (2) betrachtet werden. Es ist ersichtlich, daß mit steigender Spannungsausgabe des Trimmpotentiometers auch das Ausmaß des Ausfahrens des Lichtkopfs (2) zunimmt. Analog veranschaulicht 7 die Beziehung zwischen den Einstellungen des Trimmpotentiometers (22) und der jeweiligen Drehposition des Lichtkopfs (2).
Es ist oftmals wünschenswert, daß Helikoptersuchscheinwerfer mehr als eine Lichtart verwenden. Beispielsweise kann bei einer bevorzugten Ausführungsform des Suchscheinwerfers (1) eine Quelle (50) für sichtbares Licht (5) zur allgemeinen Beleuchtung sowie eine Infrarotlichtquelle (52) (5), die für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, zur Verwendung mit Nachtsichtgeräten vorliegen. Infrarotlicht kann beispielsweise auf dem Gebiet des Vollzugs besonders nützlich sein, wo es in Verbindung mit einem Helikopter oder einem anderen Fahrzeug dazu verwendet werden kann, verdächtige Personen versteckt zu verfolgen. Die elektronische Steuerschaltung (30) (4) kann auch mehrere Lichtquellen steuern, die man unter Bezugnahme auf die Lichtquelleneingänge (40, 42) von 4 sehen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Suchscheinwerfers (1) können zum Ansteuern aller installierten Lampen Halbleiterschalter verwendet werden. Der Einsatz von Halbleiterschaltern reduziert den Einschaltstrom zu der Lampe, was die Lebensdauer der Birne zu verlängern hilft.
Alternativ wird eine durch einen Mikroprozessor gesteuerte Elektronikschaltung (nicht gezeigt) zum Betreiben des Suchscheinwerfers (1) in Betracht gezogen. Wie bei der vorausgegangenen Ausführungsform würde der Lichtkopf (2) weiterhin eines vordefinierten Bewegungsbereichs betrieben werden. Der Bewegungsbereich kann jedoch durch Umprogrammieren des Mikroprozessors verändert werden, damit die entsprechende Schaltung nachgestellt wird, anstatt daß ein Trimmpotentiometer von Hand nachgestellt wird. Eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuerschaltung liefert mehr Flexibilität und einen größeren Bereich möglicher Merkmale als eine Trimmpotentiometer verwendende Steuerschaltung.
Die vorliegende Erfindung befriedigt den Bedarf an einem elektronisch gesteuerten Suchscheinwerfer, der leicht nachgestellt werden kann, um spezifischen Anforderungen zu entsprechen. Die umständliche und zeitraubende Aufgabe, Mikroschalter zu bewegen, ist eliminiert worden. Indem eine Trimmpotentiometer oder einen Mikroprozessor verwendende elektronische Steuerschaltung eingesetzt wird, kann der Arbeitsbereich des Suchscheinwerfers schnell und mit geringem Aufwand nachgestellt werden. Die vorliegende Erfindung gestattet außerdem auch mehrere voreingestellte Suchscheinwerferpositionen, die sich alle leicht nachstellen lassen.

Claims

Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer (1) mit einem beweglichen Lichtkopf (2), der mindestens eine Lampe (50, 52) enthält, mindestens einem Motor (6, 10) zum Bewegen des Lichtkopfs (2), einer digitalen Elektronikschaltung (30) zum Steuern der Bewegung des Lichtkopfs (2) und mindestens einer Erfassungseinrichtung (32, 34) zum Erfassen der Position des Lichtkopfs (2) und Melden der Position an die Schaltung (30), gekennzeichnet durch mehrere Nachstelleinrichtungen (22) zum Nachstellen individueller voreinstellbarer Positionen des Lichtkopfs (2), die durch die jeweiligen Nachstelleinrichtungen (22) gesteuert werden, und auch zum Nachstellen der Grenzen des vom Lichtkopf (2) erreichbaren Bewegungsbereichs, wobei durch das Nachstellen der Nachstelleinrichtungen (22) die jeweiligen individuellen Positionen des Lichtkopfs (2) elektronisch innerhalb des Bewegungsbereichs des Lichtkopfs (2) und die Grenzen des Bewegungsbereichs des Lichtkopfs (2) geändert werden.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach Anspruch 1, wobei der Suchscheinwerfer (1) zur Verwendung an einem Helikopter ausgelegt ist und Elektronikkomponenten für den Betrieb des Suchscheinwerfers (1) in einem abgedichteten Gehäuse (4) angeordnet sind, das an einer Basis (14) befestigt ist und die Basis (14) am Helikopter befestigt werden kann.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach Anspruch 2, wobei der Lichtkopf (2) und der Motor (6, 10) an der Basis (14) befestigt sind.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtkopf (2) mehrere Lampen (50, 52) enthält, von denen eine Licht im sichtbaren Spektrum und eine andere Licht im Infrarotspektrum erzeugt.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach Anspruch 4, wobei der Suchscheinwerfer (1) Halbleiterschalter enthält, um die Lampen (50, 52) so anzusteuern, daß der Einschaltstrom zu den Lampen reduziert wird, was die Lebensdauer der Birnen zu verlängern hilft.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung (32, 34) ein Drehpotentiometer (32, 34) ist.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach Anspruch 6, wobei ein Getriebe (8, 12) den Motor und den Lichtkopf (2) koppelt, wobei das Potentiometer (32, 34) in dem Getriebe (8, 12) angeordnet ist.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach Anspruch 7, wobei Elektronikkomponenten in einem abgedichteten Gehäuse (4) angeordnet sind, wobei der Motor (6, 10), das Getriebe (8, 12) und das abgedichtete Gehäuse (4) an einer Basis (14) befestigt sind.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach Anspruch 1, wobei jede Nachstelleinrichtung (22) ein Trimmpotentiometer (22) ist.
Elektronisch steuerbarer Suchscheinwerfer nach Anspruch 9, wobei die voreingestellten Positionen des Lichtkopfs (1) für Landen, vollständig ausgefahren, vollständig eingefahren, maximale Drehung links, maximale Drehung rechts und zentriert, durch Nachstellen der Trimmpotentiometer (22) modifiziert werden können.