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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Joystick-Controller
und insbesondere auf einen Joystick-Controller für eine tragbare Futnkkommunikationsvorrichtung.
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Ein
Joystick-Controller kann allgemein als handgehaltene Vorrichtung
charakterisiert werden, die die Position und die Bewegung eines
Objekts oder Gegenstands, das bzw. der von dem Joystick entfernt
ist, steuern kann. Joysticks sind in elektronischen/elektrischen
Umgebungen, beispielsweise bei Computerspielen, um die Bewegung
eines Bildes auf dem Bildschirm zu steuern, in der Robotertechnik, um
das Positionieren eines Roboterarms zu steuern, und neuerdings bei
Laptop-Computern als Wählvorrichtungen
weit verbreitet. Allen Joystick-Anwendungen ist gemeinsam, dass
sich der Anwender auf seine Hand-Auge-Koordination verlässt, um
die Position und die Bewegung des fernen Objekts zu bewirken und
zu steuern.
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Da
gegenwärtig
so viele verschiedene Joystick-Anwendungen in Gebrauch sind, ist
eine entsprechend große
Anzahl verschiedener Entwürfe
von Joystick-Controllern verfügbar.
In der Hauptseite umfasst ein Joystick-Controller einen Joystick-Hebel oder
Joystick-Griff, der von einer Gehäusebasis nach oben steht, wobei
der Hebel so beschränkt
ist, dass er in Bezug auf die Gehäusebasis von einer Seite zur anderen,
nach oben und nach unten und in Zwischenpositionen davon schwenken
kann. Der Joystick-Hebel ist eigentlich an einem Kugelgelenk in Bezug
auf die Gehäusebasis
angebracht und kann dadurch um alle Drehachsen in der Basisebene schwenken.
Bei analogen Joysticks wird die Schwenkbewegung des Joystick-Hebels
durch eine Reihe von Dehnungsmessstreifen erfasst, die in der Gehäusebasis
vorgesehen sind und elektrische Signale ausgeben, die mit der erfassten
Bewegung zusammenhängen.
Diese ausgegebenen elektrischen Signale werden zum Steuern des fernen Objekts
verwendet. Digitale Joysticks machen Gebrauch von Ein-Aus-Kontakten und sind
daher im Allgemeinen kleiner als analoge Joysticks. In dem Gehäuse sind Federbuchsen
und dergleichen angeordnet, die mit dem Hebel verbunden sind, um
ihn, wenn er durch den Anwender freigegeben wird, in seine ausgeglichene
aufrechte Stellung zurückzustellen.
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Auf
dem Gebiet der Mobilkommunikation und insbesondere der Mobiltelephone
ist ins Auge gefasst worden, dem Anwender Joystick-Controller als
schnelles und bequemes Mittel bereitzustellen, um mit einem Mobiltelephon
in Wechselwirkung zu treten und beispielsweise durch die Vielfalt
von Menüoptionen
zu navigieren oder ihn bei Browser-Anwendungen zu verwenden. Jedoch
eignen sich herkömmliche
analoge Joysticks wegen ihres relativ voluminösen und komplizierten Aufbaus
nicht ohne weiteres für
Mobiltelephonanwendungen. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen verbesserten Joystick-Controller zu schaffen, der
insbesondere für
die Verwendung in einem Funktelephon geeignet ist.
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Der Stand der Technik
umfasst:
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EP 0616298 , das die Grundlage
für den Oberbegriff
von Anspruch 1 darstellt, offenbart eine Positionseingabevorrichtung,
bei der an den zwei sich gegenüberliegenden
Oberflächen
einer oberen und einer unteren Schicht vier unabhängige Elektroden
ausgebildet sind, die in vier Richtungen auf der unteren Schicht
angeordnet sind, und eine gemeinsame Elektrode so ausgebildet ist,
dass sie auf der anderen, oberen Schicht allen vier Elektroden gegenüberliegt,
und die druckempfindliche Elemente, die aus druckempfindlichem Gummi
oder dergleichen gefertigt sind, dessen Widerstand sich durch den Druck
in der Dickenrichtung zwischen den Elektroden und der gemeinsamen
Elektrode verändert,
und zwischen den unabhängigen
Elektroden und der gemeinsamen Elektrode angeordnet sind, eine Druckplatte,
die Vorsprünge
aufweist, die in vier Richtungen vorgesehen sind, um über diese
auf die druckempfindlichen Elemente zu drücken, und einen Betätigungshebel
zum Drücken
der Druckplatte, der beweglich auf der Druckplatte vorgesehen ist,
besitzt, sowie eine Eingabevorrichtung, die dieselbe verwendet.
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EP 0917330 offenbart eine
tragbare Kommunikationsvorrichtung, die Pfeiltasten zum Bewegen eines
hervorgehobenen Balkens, um eines von mehreren auf dem Schirm angezeigten
Informationselementen auszuwählen,
sowie eine Eingabetaste zum Ausführen
eines ausgewählten
Informationselements umfasst. Die Pfeiltasten und die Eingabetaste sind
nahe beieinander innerhalb eines Bereichs an dem Gehäuse angeordnet.
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US 5445556 offenbart ein
Vibrationselement eines Vibrationsmotors sowie ein Verfahren zum
maschinellen Bearbeiten des Vibrationselements, um darin Nuten auszubilden.
Der Boden jeder Nut besitzt die Form eines Kreisbogens, dessen Mittelpunkt
sich auf der Seite eines Kontaktelements, z. B. eines Rotors, befindet,
sodass Grate, die beim maschinellen Bearbeiten des Vibrationselements
gebildet werden, in einer von dem Basisabschnitt des Vibrationselements
wegführenden
Richtung, d. h. zur Seite des Kontaktelements, gebogen werden und
durch Schlichtarbeit mittels Trommel ohne weiteres entfernt werden
können.
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US 4028276 offenbart druckempfindliche
Zusammensetzungen, die zur Verwendung als elastische ohmsche Widerstände über einen
weiten Druckbereich geeignet sind, als Tastaturschalter oder Fahrzeug-Crash-Sensoren dienen können und
harte, metallisch leitende Partikel enthalten, die in einem Elastomer
isolierend verteilt sind.
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Vor
diesem Hintergrund beruht die vorliegende Erfindung auf einem Joystick-Controller
für eine tragbare
Funkkommunikationsvorrichtung, bei dem der Controller oder die Vorrichtung
ein Gehäuse
besitzt und bei dem der Controller ein Steuerelement, das durch
einen Anwender betä tigt
werden kann und in Bezug auf das Gehäuse so angebracht ist, dass
es in diesem schwenkbar ist, elektrische Kontaktpunkte, die auf
einer gedruckten Leiterplatte vorgesehen und von dem Steuerelement
beabstandet in dem Gehäuse
ausgebildet sind und ein elektrisches Signal ausgeben, wenn sie
leitend überbrückt sind,
und einen elastoresistiven Werkstoff, der im entlasteten Zustand
ein elektrischer Isolator ist, während
er im beanspruchten Zustand ein elektrischer Leiter ist, und zwischen
dem Steuerelement und den elektrischen Punkten angeordnet und mit
beidem in Kontakt ist, umfasst, wobei die Anordnung derart ist,
dass sie dann, wenn von dem Anwender auf das Steuerelement keine
Kraft ausgeübt
wird, im Gleichgewicht ist, sodass keine Beanspruchung auf den elastoresistiven
Werkstoff ausübt
wird, sodass die elektrischen Kontaktflecke einen offenen Kreis
bilden, und dass sie dann, wenn von dem Anwender auf das Steuerelement
eine Kraft ausgeübt
wird, nicht im Gleichgewicht ist, sodass auf den elastoresistiven
Werkstoff eine Beanspruchung ausgeübt wird, sodass die elektrischen
Flecke einen geschlossenen Kreis bilden, wobei im Ungleichgewicht
der elastoresistive Werkstoff Strom in Abhängigkeit von der durch das
Steuerelement auf den elastoresistiven Werkstoff ausgeübten Beanspruchung
leitet, wobei die Menge des geleiteten Stroms die Position des Steuerelements
in Bezug auf den elastoresistiven Werkstoff angibt.
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Ein
Joystick-Controller der vorliegenden Erfindung bietet mehrere Vorteile
gegenüber
Joysticks des Standes der Technik und insbesondere gegenüber analogen
Joystick. Es ist herausgefunden worden, dass die Verwendung von
elastoresistivem Werkstoff als Messwandler zwischen der Bewegung des
Steuerelements und der Ausgangsgröße von elektrischen Signalen
einen kompakteren und leichteren Joystick-Controller-Entwurf liefert.
Ein solcher Entwurf erübrigt
Dehnungsmessstreifen-Erfassungsvorrichtungen und vermeidet somit
die Komplexität und
die Kosten, die damit verbunden sind. Dementsprechend bestehen weniger
Einschränkungen
hinsichtlich der eigentlichen Form und Gestalt, die der Joystick-Controller
annehmen kann, was zu einem höheren
Freiheitsgrad im Entwurf führt.
Somit schafft die vorliegende Erfindung einen vereinfachten, preiswerten
Halbleiter-Joystick-Controller, der für eine schnelle Bedienung,
z. B. als Zeigevorrichtung für
einen Bildschirm-Cursor eines Mobiltelephons oder eine Bildlauffunktion
an einer menübasierten
Anwenderschnittstelle eines Mobiltelephons, verwendet werden kann.
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Ein
Vorteil der Verwendung des ER-Werkstoffs (ER = elastoresistiv) ist
der, dass auf Grund dessen, dass der über die Kontaktflecke induzierte elektrische
Strom zu der auf den Hebel ausgeübten mechanischen
Last proportional ist, ein Analogsignal erzeugt wird, das für die Cursor-Steuerung
bei Anwendungen des Typs Browser geeignet ist. Der Grund liegt darin,
dass der elektrische Widerstand des ER-Werkstoffs von dem Grad,
zu dem er Formverzerrungskräften
unterworfen wird, abhängt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die zum Bewegen des Steuerelements ausgeübte Kraft 2 Newton.
Wenn die aufgebrachte Kraft zunimmt, nimmt der ohmsche Widerstand
des ER-Werkstoffs ab.
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Vorteilhafterweise
umfasst der ER-Werkstoff elastische Vorbelastungsmittel. Die elastischen
Vorbelastungsmittel sind so beschaffen, dass sie in der Weise auf
den Joystick-Steuerhebel einwirken, dass sie ihn in einer ersten
Position halten, in der seine Orientierung im Wesentlichen senkrecht
zu der Ebene des ER-Werkstoffs ist und in der die durch die elastischen
Mittel ausgeübten
Kräfte
im Gleichgewicht sind. Wenn der Steuerhebel von dem Anwender bewegt
wird, erreicht er eine von der ersten Position versetzte Position,
in der die durch die elastischen Mittel ausgeübten Kräfte nicht im Gleichgewicht
sind und bewirken, dass eine Zwangskraft aufgebracht wird, die den
Steuerhebel in seine erste Position zurückstellt. Demgemäß ist ein
Joystick-Controller der vorliegenden Erfindung nicht mit Federbuchsen
oder anderen solchen Vorbelastungs anordnungen, die gewöhnlich erforderlich
sind, um den Steuerhebel in seine Gleichgewichtsposition zurückzustellen,
belastet.
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Der
elastoresistive Werkstoff kann eine Polymerzusammensetzung sein,
die elektrisch leitende Partikel umfasst, die in einem elektrisch
isolierenden Elastomer eingekapselt sind, wobei das Verhältnis der
leitenden Partikel zu dem nicht leitenden Elastomer derart ist,
dass sich der spezifische elektrische Widerstand des Werkstoffs
in Abhängigkeit
von der Ausübung
einer Kraft auf den Werkstoff linear ändert.
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Der
leitende Füllstoff
kann ein Metallpulver wie etwa Ni INCO 287 sein. Das Elastomer kann
ein auf Polydimethylsiloxan basierendes Silikonelastomer sein, eine
niedrige Oberflächenenergie
besitzen und in der triboelektrischen Reihe oben liegen. Das Modifiziermittel
kann pyrogene Kieselsäure
sein.
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Zweckmäßigerweise
liegt das Verhältnis
zwischen leitendem Füllstoff
und Elastomer im Bereich von 1:1 bis 3:1.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen und mit Bezug
auf die begleitende Zeichnung beschrieben, worin:
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1 eine
schematische, auseinander gezogene isometrische Ansicht von oben
eines Joystick-Controllers in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
schematische, auseinander gezogene isometrische Ansicht von unten
des Joystick-Controllers von 1 ist;
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3 ein
schematisches Layout von elektrischen Kontaktflecken in Übereinstimmung
mit der in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform
ist; und
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die 4a und 4b alternative
Layouts von Kontaktflecken in Übereinstimmung
mit weiteren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Zunächst sind
in 1 die Hauptkomponenten, die einen Joystick-Controller
in einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bilden, schematisch im zerlegten Zustand
in einer perspektivischen Ansicht in Bezug auf eine obere Gehäuseabdeckung
eines Mobiltelephons gezeigt. Der Controller umfasst einen Joystick,
eine Schicht aus ER-Werkstoff
in gerader Linie unterhalb des Joysticks und eine unterhalb des
ER-Werkstoffs angeordnete gedruckte Leiterplatte (PCB), die die
elektrischen Kontaktflecke trägt.
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Der
Joystick 10 umfasst einen Steuerhebel, der aus einem kurzen
Schaft 14 besteht, der an seinem oberen Ende 16 frei
ist. Der Schaft 14 ist etwa 5 mm lang und so beschaffen,
dass er von dem Anwender mit dem Daumen betätigt werden kann.
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An
dem anderen Ende des Schafts 14, d. h. dem von dem freien
Ende 16 entfernten Ende, ist der Schaft 14 an
einem Basiselement 18 angebracht, wobei es von diesem mittig
nach oben steht. Das Basiselement 18 ist im Allgemeinen
scheibenförmig, weist
eine ebene, kreisförmige
obere Oberfläche 20 auf,
deren Durchmesser um etwa 8 mm größer als jener des Schafts 14 ist,
und ist zu diesem koaxial. Wenn der Joystick-Controller 10 in ein Mobiltelephon eingebaut
ist, kann die kreisförmige
obere Oberfläche 20 des
Basiselements 18 mit der äußeren Oberfläche des
Frontgehäuses
des Mobiltelephons bündig
sein, wobei sich der Schaft 14 von dieser nach außen erstreckt,
oder sich unterhalb der Oberfläche des
Frontgehäuses
befinden, wobei der Schaft 14 durch ein Loch in dem Frontgehäuse hervorsteht.
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Die
Seitenwand 22 des Basiselements 18 führt von
der Außenkante
der kreisförmigen
oberen Oberfläche 20 geradlinig
mit einer Tiefe von 6 mm nach unten. Sie kann alternativ einer nach
innen gerichteten Kurve folgen und so eine einer abgeschnittenen
Kuppel ähnliche
Struktur definieren. Dadurch könnte
die Seitenwand 22 mit einer kappenförmigen Wand des Gehäuses, in
der sie sitzt, zusammenwirken und sich an dieser abstützen und
hierbei in Bezug auf die kappenförmige
Wand schwenken.
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Die
untere Oberfläche 24 des
Basiselements 18 ist in 2 gezeigt.
In Abhängigkeit
von der unteren Oberfläche 24 des
Basiselements 18 sind um ein Drehkreuz 28 vier
aktivierende Ansätze 26,
gleichmäßig um 90° voneinander
versetzt, in einem Kreis angeordnet, wobei die Tiefe jedes Ansatzes
1 mm beträgt.
Der Ort der aktivierenden Ansätze 26 an
der unteren Oberfläche 24 ist
derart, dass sie, sobald sie mit den restlichen Joystick-Komponenten
zusammengesetzt sind, auf die auf einer (weiter unten näher beschriebenen)
PCB unter ihr vorgesehenen elektrischen Kontaktflecke ausgerichtet
sind. Das zentrale Drehkreuz 28 erstreckt sich um 2 mm
nach unten, sodass es sich unter die Tiefe der aktivierenden Ansätze 26 erstreckt
und folglich einen Drehpunkt für
den Joystick darstellt. Obwohl ein Drehpunkt vorgesehen ist, stellt
die Kreuzkonfiguration sicher, dass sich der Joystick-Hebel nicht
aus seiner Position dreht.
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Der
Joystick-Hebel, die Basis, die aktivierenden Ansätze und der Drehhöcker sind
alle in einem Stück
aus Kunststoff gegossen, wobei der Joystick insgesamt eine axiale
Länge von
7 mm besitzt.
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In 1 ist
eine Schicht aus ER-Werkstoff 30 gezeigt, die unterhalb
des Joysticks 10 angeordnet ist. Der ER-Werkstoff 30 besitzt
die Form eines dünnen
Rings mit einem Außendurchmesser
von etwa 8 mm und einem Innendurchmesser von 5 mm und einer Dicke
von bis zu 1 mm. Es ist allgemein festgestellt worden, dass die
Schicht umso empfindlicher ist, je dünner sie ist. Der ER-Werkstoff 30 ist
so positioniert, dass der Werkstoffring die Aktivierungsansätze 26 des
Joysticks überdeckt.
In der bevorzugten Ausführungsform
wird der ER-Ring in einem Siebdruckverfahren auf die Aktivierungsansätze 26 des
Joysticks aufgebracht. In diesem Prozess wird ER-Werkstoffpaste
auf die untere Oberfläche
des Joysticks aufgetragen, indem sie über eine Schablone gewischt
wird. Die Schablone ist ein 0,12 mm dickes Blech aus rostfreiem
Stahl, in das das geforderte Ringmuster des ER-Rings mittels Laser
eingestochen wurde. Die ER-Paste wird über die Oberfläche der
Schablone hinweg in das durch Laser geätzte Ringmuster an den Aktivierungsansätzen 26 gewischt.
Danach kann sie aushärten.
Als Alternativ zum Siebdruckverfahren könnte der ER-Werkstoff in einem
zweistufigen Gießprozess
auf die Aktivierungsansätze
gegossen werden. Die Schicht könnte in
einer weiteren Alternative als Einzelteil in Form einer dünnen Schicht
aus ringförmigem
Werkstoff bereitgestellt werden.
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Das
grundlegende Funktionsprinzip des ER-Werkstoffs ist, dass sein ohmscher
Widerstand kleiner wird, wenn eine mechanische Kraft aufgebracht
wird, und er sich, wenn er mechanisch belastet wird, von einem Isolator
zu einem Leiter verändert.
Die aufgebrachte Last kann eine Druckkraft, eine Zugkraft, eine
Torsionskraft oder eine Scherkraft sein. Die chemische Zusammensetzung
und die Struktur eines ER-Werkstoffs umfasst im Grunde ein elastisch
verformbares Polymer, das einen elektrisch leitenden Füllstoff
enthält,
der in der nicht leitenden Polymerstruktur ausgebreitet und durch
diese eingekapselt ist, und ein Modifiziermittel, das die Elastizität des Werkstoffs
fördert.
Dementsprechend zeigt der ER-Werkstoff eine Veränderung seiner räumlichen spezifischen
elektrischen Leitfähigkeit,
die von jener des Elastomers bis zu jener der eingefangenen leitenden
Füllstoffpartikel
geht. Weitere Details eines geeigneten ER-Werkstoffs sind in der
Patentveröffentlichung
PCT/GB98/00206 angegeben. Die Eigenschaften des in dieser PCT-Veröffentlichung
beschriebenen elastoresistiven Werkstoffs sind folgende: im unbelasteten
Zustand ist der elastoresistive Werkstoff ein Isolator mit einem
ohmschen Widerstand zwischen 1012 bis 1014 Ohm pro Zentimeter. Unter
Belastung nimmt der ohmsche Widerstand auf 1 bis 100 Mikroohm pro
Zentimeter ab. Es ist festgestellt worden, dass der ohmsche Widerstand
zu der aufgebrachten Last umgekehrt proportional ist. Ferner kann
die für
die Zustandsänderung
erforderliche Kraft durch Verändern
der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffs so eingestellt werden,
dass sie im oberen Bereich einer großen konzentrierten Last und
im unteren Bereich der Tonfrequenzempfindlichkeit entspricht.
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Die
letztendlich hauptsächliche
Komponente des Joystick-Controllers ist die PCB 32, die
an ihrer Oberfläche
die elektrischen Kontaktflecke 34 trägt. 3 zeigt
die in Verbindung mit dem oben beschriebenen Vierwege-Joystick verwendete
Kontaktfleckanordnung. Wie gezeigt ist, gibt es auf der PCB vier Paare
von Kontaktflecken 34 in gleichmäßig beabstandeten Intervallen,
wobei diese mit den Aktivierungsansätzen 26 auf dem Joystick
lagegenau angeordnet sind. Jedes Paar von Kontaktflecken 34 entspricht
einem Schließer
und ist durch einen Spalt von bis zu 1 mm elektrisch getrennt, jedoch
kann dieses Maß in
Abhängigkeit
von der Dicke des verwendeten ER-Werkstoffs variieren. Die Mitte
der PCB 32 weist eine Hebelstützenaussparung 36 zur
Aufnahme des Drehkreuzes 28 des Joysticks auf, wobei die
Aussparung so gestaltet ist, dass sie das Drehkreuz 28 aufnimmt
und den Joystick 10 unterstützt, wodurch dieser eine Schwenkbewegung
ausführen
kann.
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Wenn
die Komponenten des Joystick-Controllers zusammengesetzt sind, gelangt
der ER-Werkstoff 30 mit den Kontaktflecken 34 der
PCB 32 in Kontakt und ruht auf diesen. Das Drehkreuz 28 des
Joysticks 10 ist in einer in der PCB 32 vorgesehenen
Hebelstützenaussparung 36 angeordnet.
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Wenn
der Joystick-Hebel 12 nicht benutzt wird, steht er senkrecht
auf dem ER-Werkstoff 30 und übt keine sich ergebende Kraft
auf den ER-Werkstoff aus,
der somit in einem unbelasteten Zustand verbleibt. Folglich wirkt
das ER-Werkstoff 30 als Isolator über den Kontaktflecken 34.
Eine Bewegung des Joystick-Hebels 12 bewirkt, dass die
Aktivierungsansätze 26,
die von der Basis des Joystick-Hebels herab stehen, den ER-Werkstoff 30 komprimieren
und dadurch seinen ohmschen Widerstand verändern und einen elektrischen
Signalfluss über
die Schalter-Kontaktflecke 34 ermöglichen. Je größer die
Hebelbewegung ist, desto stärker
ist das Signal. Eine typische Kraft, die zum Bewegen des Joysticks
erforderlich ist, beträgt
2 Newton.
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Dieser
Vorgang wird nun näher
beschrieben.
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Die
von dem Joystick eingenommene Normalposition ist hier als erste
Position, nämlich
als Gleichgewichtsposition, in der der Joystick bei 90° zur Ebene
des ER-Werkstoffs und der PCB im ausgeglichenen Zustand ist, definiert.
In dieser Position ist der ER-Werkstoff in einem entlasteten Zustand
und ergibt sich keine Nettokraft auf den Werkstoff. Folglich wirkt
der ER-Werkstoff als elektrischer Isolator, weshalb von keinem der
Kontaktfleckpaare, die in einem offenen Kreis bleiben, Strom ausgeht.
Im Ergebnis bleibt der Cursor oder das Bild auf dem Schirm in seiner
bestimmten gegenwärtigen
Position statisch.
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Wenn
ein Anwender das betrachtete Bild oder den Cursor über den
Bildschirm zu bewegen wünscht,
schiebt oder zieht er den Joystick-Hebel durch Verlagerung seines
Daumens an dem freiem Ende des Steuerhebels und manipuliert ihn
nach oben (Norden) oder nach unten (Süden) oder von einer Seite zur
anderen (Westen/Osten). Die Auswirkung des Umherbewegens des Joysticks
in dieser Weise ist, dass er in der in der PCB vorgesehenen Hebelstützenaussparung
um das Drehkreuz schwenkt, wobei diese Schwenkbewegung um eine beliebige
Achse in der zur ersten Joystick-Position senkrechten Ebene erfolgen
kann. Falls ein Anwender das Bild/den Cursor auf dem Schirm direkt
nach oben zu bewegen wünscht,
würde er
den Joystick direkt nach oben (Norden) zwingen. Dies schwenkt den Joystick,
weshalb die Aktivierungsansätze
an den Hauptachsen der Basis des Joysticks ebenfalls geschwenkt
werden. Der obere Aktivierungsansatz (Norden) komprimiert folglich
den Bereich des ER-Werkstoffs, der unterhalb des Nord-Aktivierungsansatzes
angeordnet ist. Dies bewirkt eine lokale Zustandsänderung
des ER-Werkstoffs
von einem Isolator zu einem Leiter und schließt auch die Lücke zwischen
den entsprechenden Flecken auf der PCB elektrisch. Die anderen Bereiche
des ER-Werkstoffs erfahren eine vernachlässigbare Beanspruchung, weshalb
sie ihren Zustand nicht in einem Ausmaß ändern, das ausreichen würde, um
ihren ohmschen Widerstand zu verändern.
Daher bleiben die anderen Kontaktfleckpaare in einem offenen Kreis.
Die Auswirkung dieser Bewegung des Joysticks genau nach Norden auf
dem Schirm führt
zu einer entsprechenden Bewegung des Cursors auf dem Schirm genau nach
Norden. Der Anwender hält
dann den Joystick für
solange Zeit in dieser Position, wie sie der Cursor benötigt, um
sich zu dem verlangten Ort auf dem Schirm zu bewegen.
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Sobald
der Cursor an dem verlangten Ort auf dem Schirm angekommen ist,
lässt der
Anwender den Joystick los. Nach dem Loslassen kehrt der Joystick
in die oben beschriebene Position zurück, in der sich keine Nettokraft
auf den ER-Werkstoff ergibt und deshalb alle Kontaktflecke einen
offenen Kreis bilden, weshalb keine weitere Bewegung des Cursors auf
dem Schirm erfolgt. Der Joystick wird mittels elastischer Mittel,
die in dem ER-Werkstoff vorgesehen und eine Kombination aus dem
Elastomer und dem Modifiziermittel sind, zurückgestellt. Diese wirken der auf
den Joystick ausgeübten
Kraft entgegen, um ihn in die erste Position zurückzustellen.
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Es
wird auch eine Bewegung des Cursors auf dem Schirm in Positionen
zwischen den Hauptachsen verlangt, weshalb der Joystick multidirektional
ist. Falls der Anwender den Cursor auf dem Schirm etwa in eine diagonale
Richtung zwischen Norden und Osten zu bewegen wünscht, würde er den Joystick-Hebel in
eine Nordost-Richtung kippen. Da lediglich an Nord- und Südorten Aktivierungsansätze vorgesehen
sind, werden beide um gleiche Beträge nach unten geschoben, weshalb
der zugeordnete ER-Werkstoff ebenfalls in gleichem Maße gedrängt wird.
Da der ohmsche Widerstand des ER-Werkstoffs zu der aufgebrachten
Last umgekehrt proportional ist, ergibt sich eine Änderung
des ohmschen Widerstands des ER-Werkstoffs, die mit dem Betrag der
ausgeübten
Presskraft zusammenhängt, die
in diesem Fall im Wesentlichen der Hälfte von jener, die im Fall
einer reinen Nordbewegung ausgeübt würde, entspricht,
weshalb sich der ohmsche Widerstand nicht so stark ändert und
der zwischen den Kontaktflecken ermöglichte Stromfluss entsprechend kleiner
ist. Dies geschieht sowohl in der Nord- als auch in der Ostrichtung,
wobei die resultierende Komponente dieser Ströme verwendet wird, um den Cursor
auf dem Schirm in die geforderte diagonale Richtung zu verschieben.
In dieser Weise kann der Anwender durch genaues Koordinieren der
Handhabung des Joysticks den Cursor auf dem Schirm steuern. Hinsichtlich
der Joystick-Bewegungen und -Positionen wird Software verwendet,
um die von den Kontaktflecken ausgegebenen Analogsignale so zu verarbeiten
und zu interpretieren, dass die ausgegebenen Signale zum Steuern
der Bewegung des Cursors auf dem Schirm in der gewünschten
Weise gesendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verkörpert sein,
ohne von ihren Hauptattributen abzuweichen. Beispielsweise könnte der
Joystick statt mit vier Aktivierungsansätzen mit acht gleichmäßig beabstandeten
Aktivierungsansätzen
versehen sein. Die Kontaktfleckanordnung würde dann aus acht gleichmäßig beabstandeten
Kontaktfleckpaaren bestehen, wie in 4a gezeigt
ist. In einer weiteren alternativen Konfiguration könnte die
Kontaktfleckanordnung die Form einer ununterbrochenen Spur besitzen,
wie in 4b gezeigt ist. Die Betätigungsansätze müssten so
modifiziert werden, dass sie mit den alternativen Kontaktfleckkonfigurationen
vereinbar wären.
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Ferner
ist in Betracht gezogen, den Joystick nicht schwenkbar anzubringen,
sondern mit den erforderlichen mechanischen Modifikationen beispielsweise
geradlinig anzubringen, um sich gleitend oder rollend bewegen zu
lassen. Außerdem
kann das Gehäuse
entweder das durch die tragbare Funkkommunikationsvorrichtung selbst
definierte Gehäuse
oder jenes eines Joystick-Controller-Moduls sein, was vorteilhaft
wäre, da
der Controller dann eine selbstständige Einheit und für den direkten
Einbau in die tragbare Funkkommunikationsvorrichtung vorbereitet wäre. Außerdem könnte das
Steuerelement statt der Gestalt eines Joysticks die Gestalt einer
Wippe annehmen, die im Wesentlichen eben ist. Daher sei auf die
beigefügten
Ansprüche
hingewiesen, die den Umfang der Erfindung angeben.