DE60211040T2

DE60211040T2 - Steuersystem und verfahren für elektrische spielfahrzeuge

Info

Publication number: DE60211040T2
Application number: DE60211040T
Authority: DE
Inventors: Luis M. Arnau Manresa; Ignacio Domingo Garcia; Rafael Ortiz Ontoria; Andres Lopez Saiz
Original assignee: Winkler International SA
Current assignee: Winkler International SA
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: US7833080B2; CA2503406A1; AU2002346754B2; DE60211040D1; EP1557216B1; AU2002346754A1; US20060148579A1; ES2262868T3; CN1694750A; WO2004037366A1; CN100450571C; HK1083782A1; EP1557216A1

Description

Sachgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für elektrische Spielzeugfahrzeuge insbesondere des Typs, der sich auf Strecken mit Führungsrillen bewegt, welche von stromleitenden Spuren flankiert sind, von denen die Fahrzeuge dynamisch elektrischen Strom abnehmen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern derartiger Fahrzeuge.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Geschwindigkeit eines Spielzeugfahrzeugs, das sich entlang Führungseinrichtungen bewegt und dynamisch elektrischen Strom von diesen Führungseinrichtungen zugeordneten stromleitenden Spuren abnimmt, fernzusteuern, wobei mittels einer regelbaren Widerstandsvorrichtung der den stromleitenden Spuren gelieferte Strom geregelt wird. Eine Gleichstromquelle liefert eine konstante maximale Spannung an die regelbare Widerstandsvorrichtung, welche in einer Steuerung integriert ist, die mit einem dem Benutzer zur Verfügung stehenden Druckknopf oder Abzugshebel versehen und durch Kabel mit den stromleitenden Spuren verbunden sind, welche den Führungseinrichtungen eines bestimmten Fahrzeugs zugeordnet sind. Im allgemeinen umfasst das Spiel mehrere Fahrzeuge, die sich in parallelen, unabhängigen Führungen bewegen, und die jedem Fahrzeug zugeführte Spannung wird jeweils von einem anderen Spieler geregelt. Bei diesem bekannten System erfolgt die Steuerung nicht an einem konkreten Fahrzeug, sondern über die stromleitenden Spuren der Führung, auf der es sich bewegt. Es ist beispielsweise nicht möglich, zwei Fahrzeuge, die sich auf der selben Führung bewegen, unabhängig zu steuern.
Das Patent EP-A-0806230 beschreibt ein Funkübertragungssystem zwischen der Steuerung und der Stromquelle der stromleitenden Spuren. Das Pa tent ES-A-2113312 beschreibt ein System, mittels welchem unterschiedliche Spannungen an die stromleitenden Spuren angelegt werden können, um den Spielfahrzeugen beginnend mit einer programmierbaren digitalen Sequenz unterschiedliche Geschwindigkeiten zu vermitteln. Das Patent ES-A-2117517 beschreibt auf diesem Gebiet bekannte Einrichtungen zum Steuern der Geschwindigkeit der Fahrzeuge, fügt jedoch das Merkmal von Unterbrechungen in den stromleitenden Spuren hinzu.
Das Patent EP-A-0574634 beschreibt ein Steuersystem für ein funkgesteuertes Spielfahrzeug, das frei fährt (ohne durch Führungseinrichtungen geführt zu sein) und dem Steuerbefehle zugesandt werden, welche durch digitale Steuersignale transportiert werden, die einen Authentisierungscode enthalten. Dies ist besonders nützlich, wenn aus irgend einem Grund nicht viele Funkkanäle verfügbar sind oder es sehr kostspielig ist, ein abstimmbares Kommunikationssystem einzurichten, und es erforderlich ist, einen einzigen Funkkanal für mehr als ein Fahrzeug zu nutzen.
Schließlich soll ausdrücklich auf das Patent US-A-5311106 hingewiesen werden, in dem eine Steuerung beschrieben wird, die anstelle eines regelbaren Widerstands und einer Spannung für elektronische Vorrichtungen zum Verringern der Erwärmung ein Stromsignal mit Rechteckwellenform verwendet, das einen variablen Arbeitstakt hat. Darüber hinaus beinhaltet es die Möglichkeit, ein sogenanntes "Perönlichkeitsmodul" einzufügen, bei dem es sich im eine Widerstandsschaltung handelt, welche das Verhalten des Signals derart modifizieren kann, dass es sich an verschiedene Arten von Fahrzeugen anpasst. Ein weiteres Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist auch aus US-A-414155 bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem und ein Steuerverfahren für elektrische Spielfahrzeuge zu schaffen, die sich auf einer Bahn mit mehreren Führungsrillen bewegen, welche von stromleitenden Spuren flankiert werden, von denen die Fahrzeuge dynamisch elektrischen Strom abnehmen, wobei das System und das Verfahren es ermöglichen, jedes Fahrzeug unabhängig von der Führungsrille zu steuern, in der es sich bewegt.
Detaillierte Erfindungsbeschreibung
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein DS (Digitalsignal) auf die Steuerung von elektrischen Spielfahrzeugen angewendet wird, die sich auf einer Bahn mit mehreren Führungsrillen bewegen, welche von stromleitenden Spuren flankiert sind, von denen die Fahrzeuge dynamisch elektrischen Strom abnehmen. Das Digitalsignal enthält einen Authentisierungscode für jedes Fahrzeug, jedoch nicht, wie in dem genannten Patent EP-A-0574834, auf einem einzigen Funkkanal, sondern für jedes Fahrzeug auf der selben stromleitenden Spur, weshalb die Verwendung eines Authentisierungscodes wesentlich ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für insbesondere elektrische Spielfahrzeuge, insbesondere des aus dem Stand des Technik bekannten Typs, der sich mittels elektrischem Strom auf einer Bahn mit einer Führungsrille bewegt, welche von stromleitenden Spuren flankiert ist. Ein derartiges Fahrzeug umfasst einen elektrischen Mikromotor, der an mindestens eine die Antriebswelle des Fahrzeugs bildende Welle des Fahrzeugs Bewegung überträgt und einen Satz aus einer Führung und einem dynamischen Stromkollektor im vorderen Ende des Chassis aufweist, wobei dieser eine Führungsfinne umfasst, die zum Gleiten im Inneren der Führungsrille ausgebildet ist und das Fahrzeug auf der Bahn hält.
Wie üblich wird dieses Fahrzeug durch eine Steuerung gesteuert, die bei der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zumindest einen Steuersystemsender zum Senden von Signalen aufweist, welche den Betrieb des Fahrzeugs bewerkstelligen. Das Fahrzeug weist daher einen Steuersystemempfänger zum Empfangen der Signale und eine dem Empfänger zugeordnete Betätigungseinrichtung auf. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Steuersystemsender zum Ü bertragen von Informationssignalen, beispielsweise bezüglich der Position, über Kreuzungen oder Parkplätze an bestimmten Punkten der Strecke oder über andere das Fahrzeug betreffende Ereignisse während dessen Bewegung entlang der Strecke. Darüber hinaus sind zusammen mit dem Sender elektromagnetische und/oder mechanische Einrichtungen vorgesehen, die mit dem Sende zusammenwirken, um die Übertragung der genannten Informationen an eine Informationsmanagement- und Steuereinheit zu aktivieren, der die mindestens eine Steuerung zugeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die zunächst von dem zugeordneten Sender an die Steuerung gesendeten genannten Signale digitale Wellenform haben und aus einer zeitlich begrenzten Impulsfolge bestehen, welche durch erste Impulse, die einen Authentisierungscode des Fahrzeugs tragen, und auf diese folgende zweite Impulse gebildet sind, die einen Steuerbefehl bezüglich des Betriebs des Fahrzeugs tragen.
Bei der Übertragung der Geschwindigkeitssteuerung handelt es sich zweifelsohne um einen grundlegenden Fall der Übertragung eines Steuerbefehls. Dieser Befehl betrifft den Antrieb eines der Fahrzeuge als System zur Regulierung der an den Mikromotor gelieferten Energie und regelt infolgedessen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Es ist bei einem anderen Ausführungsbeispiel ferner vorgesehen, dass die Steuerungen das Signal nicht codieren. Die Steuerungen sind mit der Station an einem konkreten Port verbunden. Die Station erkennt das Vorhandensein einer Steuerung und ordnet diesem Port einen Code zu, der später einem konkreten Fahrzeug zugeordnet wird.
Wichtig ist die Unterscheidung, dass dieser Steuerbefehl nur verarbeitet wird, wenn der dem Fahrzeug zugeordnete Empfänger den Authentisierungscode validiert.
Zweitens ist die Erfindung in ähnlicher Weise dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Sender gesendeten, dem Fahrzeug zugeordneten Signale digitale Wellenform aufweisen, die sich aus ersten Impulsen, welche Authentisierungscode tragen, der durch die Station mit einem Referenzcode verglichen wird, und nachfolgenden zweiten Impulsen zusammensetzen, die eine Nachricht tragen, beispielsweise Informationen über die Position, Kreuzungen oder Parkplätzen an bestimmten Stellen entlang der Strecke oder über ähnliche Situationen oder Betriebsbedingungen des Fahrzeugs. Die Nachricht wird auch in diesem Fall nur verarbeitet, wenn der der Station zugeordnete Empfänger den Authentisierungscode validiert.
Es ist vorgesehen, dass die Übertragung von dem Fahrzeug zu der Station in einem bestimmten Zeitintervall erfolgt, der von der Station nach der Autorisierung des Fahrzeugs festgelegt wird. Die Station fragt somit vor der Übertragung unter den Fahrzeugen ab, welches von diesen senden will. Anschließend wird die Station in einen hochohmigen Zustand versetzt, um die Antworten zu hören, und nach dem Verarbeiten der Antworten wendet sie eine Reihe von Kriterien an, um einem der Fahrzeuge die Erlaubnis zu erteilen, welches sodann nach einem gewissen Zeitraum die Übertragung durchführt.
Der Hauptzweck dieser codierten Übertragung ist, dass zumindest eine stromleitende Spur vorübergehend von mindestens zwei Fahrzeugen, die mit jeweiligen Steuervorrichtungen versehen sind, gemeinsam genutzt werden können.
Bei der gemeinsam genutzten stromleitenden Spur handelt es sich üblicherweise um die für die Energieversorgung vorgesehene Spur.
Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Digitalsignale an die gleichen stromleitenden Spuren für die Energieübertragung an die Mikromotoren angelegt werden, ist auch die Möglichkeit vorgesehen, eine alternative stromleitende Spur, wie einen unabhängigen Kanal, zur Übertragung des Digitalsignals zu verwenden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel be findet sich diese alternative Route auf einer niedrigeren Ebene und zwischen den beiden Stromkollektorspuren, welche die Führungsrille flankieren. Darüber hinaus ist es hierbei erforderlich, in dem Fahrzeug einen zusätzlichen dynamischen Stromkollektor vorzusehen, um die Steuersignale zu dem Empfänger leiten zu können. In beiden Fällen ermöglicht die codierte Kommunikation das gemeinsame Nutzen der gleichen Fahrspur.
Es ist ein Ausführungsbeispiel vorgesehen, bei dem die Steuer-Digitalsignale zwischen einem ersten Spannungspegel einer vorbestimmten Stärke und einem zweiten Spannungspegel liegt, wobei diese einem Stromsignal mit dem ersten vorbestimmten Spannungspegel überlagert sind, um über die gleichen stromleitenden Spuren geleitet werden zu können.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, das Steuersignal und das Stromsignal zeitlich zu multiplexen. Während eines sehr kurzen, jedoch ausreichenden Zeitraums, der als tcontrol bezeichnet wird, werden die beschriebenen Impulse übertragen und anschließend wird das Stromsignal an die stromleitenden Spuren übertragen.
Wenn mehr als ein Fahrzeug in der gleichen Führungsrille fährt, ist es möglich, ein Einrichtung vorzusehen, um es einem Fahrzeug zu ermöglichen, die Führungsrille zu wechseln, so dass beispielsweise eine Überholung vorgenommen werden kann.
Diese Einrichtungen sind in dem Fahrzeug als elektromagnetisches System vorgesehen, das ein einziehbares Element bewegt, welches vorzugsweise dem Führungssatz zugeordnet ist, und welches in der Lage ist, mit einem in geeigneter Weise ausgebildeten Bahnabschnitt zum Wechseln der Führungsrille zusammenzuwirken.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung erfolgt der Antrieb über einen spezifischen Steuerbefehl, der von dem der Steuerung zugeordneten Sender an das Fahrzeug übertragen wird.
Für zahlreiche Anwendung wäre es interessant, die Position des Fahrzeugs auf der Strecke zu kennen. Wie bereits zuvor erwähnt, sind zu diesem Zweck eine dem Fahrzeug zugeordnete erste Einrichtung und eine der Führungsrille zugeordnete zweite Einrichtung vorgesehen.
Bei der ersten, dem Fahrzeug zugeordneten Einrichtung handelt es sich um eine elektromagnetische und/oder mechanische Einrichtung, die in der Lage ist, die elektromagnetische und/oder mechanische Erregung zu erfassen, die von einer zweiten Einrichtung erzeugt wird, welche in anderen, der Führungsrille zugeordneten elektromagnetischen und/oder mechanischen Vorrichtungen enthalten ist.
Die dem ersten Fahrzeug zugeordnete erste Einrichtung wirkt zusätzlich mit dem genannten Sender zusammen, um die Übertragung der die Position enthaltenden Nachricht an die Station zu aktivieren.
Zuvor wurde die Möglichkeit erwähnt, eine alternative stromleitende Spur als unabhängigen Kanal zu Übertragung der Digitalsignale zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass diese alternative Route zusätzlich beim Erhalten von Informationen wie der Position mitwirken kann.
Eine Art dies zu bewerkstelligen ist das Vorsehen dieser alternativen Route in segmentierter Form, wobei davon ausgegangen wird, dass die Geschwindigkeit der Fahrzeuge ausreichend hoch ist, so dass nicht kritische Stellen bestimmt werden können, an welchen die Steuerung für Zeiträume unterbrochen werden kann, die ausreichend kurz sind, um die Spielleistung nicht zu beeinträchtigen. Die Position kann annähernd anhand der Segmente ermittelt werden, mit welchen das Fahrzeug zu einem bestimmten Zeitpunkt in Kontakt ist.
Die vorliegende Erfindung sieht ferner die Integration einer Einrichtung zum Speichern eines Registers der gesendeten Signale zum Zweck einer späteren Analyse der Rennen und einer Erstellung von Spielprogrammen vor.
Durch das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung steuert jeder Spieler sein eigenes individuelles Fahrzeug und nicht die Führungsrille, auf der es fährt; das heißt, dass es möglich ist, jedes Fahrzeug unabhängig von der Führungsrille zu steuern, in der es fährt. Beispielsweise können zwei oder mehr Fahrzeuge auf der selben Führungsrille fahren, wobei sie unabhängig voneinander von den jeweiligen Spielern gesteuert werden, was bei den bekannten Systemen nicht möglich ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein grundlegendes elektrisches Schaltbild des Standes der Technik bezüglich eines elektrischen Spielfahrzeugs, während 2 dies für die Steuerung zeigt.
3 zeigt die zeitlich begrenzte Abfolge, aus der sich das Steuersignal zusammensetzt, und dessen Überlagerung mit dem Vorsorgungssignal.
3b zeigt die zeitlich begrenzte Abfolge, aus der sich das Steuersignal zusammensetzt, und dessen gemultiplexte Anordnung mit dem Vorsorgungssignal während des Zeitraums tcontrol.
4 ist ein grundlegendes elektrisches Schaltbild der vorliegenden Erfindung bezüglich eines elektrischen Spielfahrzeugs und 5 zeigt dies für die Steuerung.
5b ist ein grundlegendes elektrisches Schaltbild einer alternativen Steuerung, bei der keine Vorsorgungsmechanismen vorgesehen sind und der herkömmliche regelbare Widerstand verwendet wird.
6 ist ein Blockdiagramm des Steuersystems.
7 zeigt ein Beispiel für eine weiterentwickelte Steuerung mit Anzeige und Funktionssteuerung, die aus der Kenntnis der Position und der Funktion des Spurwechsels und anderer Parameter des Fahrzeugs im Rennen abgeleitet ist.
8 und 9 zeigen ein Beispiel der Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf einen Spurwechsel. 8 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der dem Fahrzeug zu diesem Zweck zugeordneten Einrichtung und 9 zeigt eine beschreibende schematische Darstellung einer in geeigneter Weise ausgebildeten Bahn.
10 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Vorsorgungssystems und eines Kontaktsystems, das in der Lage ist, mehrere Fahrzeuge in skalierbarer Form zu versorgen. Im folgenden wird eine Bezugszeichenliste der Figuren angeführt, die in der nachfolgenden konkreten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung Verwendung finden kann.

1: Lichter
2: Mikromotor
3: dynamischer Vorsorgungsstromkollektor
4: Geschwindigkeitsregler
5: regelbarer Widerstand
6: Bahnverbinder
7: Authentisierungscode
8: Nachricht (Befehl oder Position)
9: Attribute der Nachricht
10: Steuersignal
11: Stromsignal
12: optionaler dynamischer Stromkollektor bei Verwendung einer alternativen
: stromleitenden Spur
13: Lichter
14: dynamischer Versorgungsstromkollektor
15: Mikromotor
16: Steuersystem
17: Elektromagnet (Spurwechsel)
18: Geschwindigkeitsregler
19: optische Lesevorrichtung
20: Steuersystem
20a: Codewähler
21: Fahrzeugcodeschalter
22: Lichtschalter
23: Spurwechselschalter
24: Bahnverbinder
25: Steuerung
26: Steuereinheit
A+I: Versorgung + Information
28: Spuren
29: Fahrzeug
30: Stromquelle
31: andere Elemente des Spiels: Rundenzähler, Tachometer, etc.
32: Durchschnittsgeschwindigkeitsanzeige
33: Verbrauchsanzeige
34: Anzeige der momentanen Geschwindigkeit
35: Rundenzahlanzeige
36: Steuerungsdruckknöpfe
37: Geschwindigkeitsregler
38: elektromagnetische Vorrichtung
39: Führungsabdeckung
40: Feder
41: bewegbare Finne
42: Führungsrille
43: tiefere Zone
44: einsetzbarer 12V Stromversorgungssatz
45: Bahn
46: sechs digitale Steuerkollektoren
47: Stromversorgungskollektor
48: 24 und 12V digitale Stromversorgung
49: Geschwindigkeitsregler
50: regelbarer Widerstand
51: Steuersystem
52: Gangschaltungsschalter (Turbo)
53: Lichtschalter
54: Spurwechselschalter
55: Bahnverbinder
56: Authentisierungscode
57: Nachricht (Befehl oder Position)
58: Attribute der Nachricht
59: Steuersignal
60: Stromsignal

Konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung
1 zeigt ein grundlegendes Schaltbild des Standes der Technik in bezug auf ein elektrisches Spielfahrzeug.
Ein dynamischer Versorgungsstromkollektor 3 speist direkt einen Mikromotor 2 und Lichter 3, so dass diese je nach Regelung durch die Steuerung mehr oder weniger Spannung erhalten. Die Drehzahl des Mikromotors ist unmittelbar von der an die Anschlüsse angelegten Spannung abhängig. Daher wird durch das Regeln der Spannung mittels der Steuerung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geregelt.
2 ist ein grundlegendes Schaltbild des Standes der Technik in bezug auf eine Steuerung.
Der Geschwindigkeitsregler 4 regelt mechanisch die Länge eines regelbaren Widerstands 5 eines Spannungsteilers, so dass in dem Bahnverbinder 6 eine Spannung vorliegt, die mit den Veränderungen des Reglers 4 innerhalb eines bestimmten Bereichs schwankt.
Wie aus 3 ersichtlich, weist das Steuersignal eine digitale Wellenform auf, die durch eine Abfolge von Informationen tragenden Impulsen gebildet ist, wobei erste Impulse einen Authentisierungscode 7 tragen, der von dem genannten Empfänger mit einem Referenzcode verglichen wird. Diesem Code folgen zweite Impulse 8, die einen Steuerbefehl oder eine Nachricht (beispielsweise die Position) tragen, so dass letztere nur verarbeitet werden, wenn der Empfänger den Authentisierungscode validiert. Schließlich sind dritte Impulse 9 vorgesehen, welche komplementäre Informationen, Attribute oder Daten im allgemeinen tragen, wobei diese Informationen dem Befehl oder der Nachricht zugeordnet sind, welche in den zweiten Impulsen 8 übertragen wird.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist wird das Signal durch die zuvor genannte Überlagerung an die stromleitenden Versorgungsspuren angelegt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal während eines kurzen, jedoch ausreichenden Zeitraums von ungefähr 8 msek, der als tcontrol bezeichnet wird, gemultiplext. Während dieses Zeitraums werden die beschriebenen Impulse übertragen und anschließend wird das Stromsignal an die stromleitenden Spuren angelegt, ohne dass der Unterschied für den Motor merklich wäre.
Beide Fälle sind ideal, um die gegenwärtigen Bahnen mit dem digitalen System kompatibel zu machen. Diese Kompatibilität ermöglicht die Herstellung von Digitalisierungsbausätzen, die für alte Bahnen geeignet sind.
3 zeigt einen Spannungsbereich zwischen 0V (Masse) und einem ersten vorbestimmten Spannungspegel Vvehicle (üblicherweise 12V) sowie einen Spannungsbereich für das Steuersignal, der zwischen Vvehicle und einem zweiten Pegel Vmax (üblicherweise 24V) liegt. 3b zeigt den Maximalwert der Impulse zwischen einer Spannung Vveh von 18V und einer Spannung Vmax von 24V. Der Minimalwert beträgt 0V und das Stromsignal liegt zwischen Vveh und Vmax.
Diese Spannungspegel sind geeignet, um Rauschprobleme zu vermeiden und zu gewährleisten, dass in der Strecke keine Verluste auftreten.
4 zeigt ein grundlegendes Schaltbild der vorliegenden Erfindung in bezug auf ein elektrisches Spielfahrzeug und 5 zeigt ein solches in bezug auf die Steuerung.
4 zeigt den dynamischen Versorgungsstromkollektor 14 und einen optionalen dynamischen Stromkollektor 12, welcher der Verwendung einer eventuellen alternativen stromleitenden Spur entspricht. Das Neue gegenüber 1 ist die Einführung eines Steuersystems 16, welches die Funktionen des Empfängers des Fahrzeugs realisiert. Diese Vorrichtung ist durch passive Komponenten, drei Transistoren und einen Basis-Mikrocomputer, gebildet. Sie empfängt die Befehle, decodiert sie und führt sie aus, wobei sie auf Leistungselemente einwirkt, wie beispielsweise den für das Wechseln der Führungsrille vorgesehenen Elektromagneten 17.
Darüber hinaus ist aus dem Schaltbild zu entnehmen, dass die Leistungselemente, welche die Motordrehzahl regeln (d.h. die an dessen Anschlüsse angelegte Spannung), in dem dem Steuersystem entsprechenden Modul integriert sind.
5 zeigt den Geschwindigkeitsregler 18, dessen Bewegung von einer optischen Lesevorrichtung 19 erfasst wird. Diese Vorrichtung ist durch zwei Optokoppler gebildet, die eine an dem Regler angebrachte mit Strichen versehene Kunststofffolie ablesen.
Aus dieser Ablesung wird die Position und die Richtung des Reglers der Steuerung ermittelt und diese werden durch das Steuersystem 20 verarbeitet, welche dem Fahrzeug das zuvor erläuterte Signal übermittelt.
Darüber hinaus weist die Steuerung einen Codewähler 20a, einen Fahrzeugcodeschalter 21, einen Ein-/Ausschalter 22 für das Licht sowie einen Spurwechselschalter 23 auf. Gegenüber der 2 ist hierbei die wesentliche Neuerung, dass sämtliche Schalter über das Steuersystem 20 wirken, so dass dieses die Steuerbefehle in geeigneter Weise an die Fahrzeuge überträgt, wobei sicher ist, dass nur eines derselben auf diesen Befehl reagieren wird.
Die Steuerung überträgt den Authentisierungscode über das bereits genannte Digitalsignal an das Fahrzeug, wobei sie dieses in dem nichtlöschbaren internen Speicher ihres Prozessors speichert, so dass diese von diesem Moment an ein "Sender-Empfänger"-Paar bilden. Die Programmierung des Codes des Fahrzeugs erfolgt in jedem beliebigen Abschnitt der Bahn, wenn die Steuerung und die Quelle verbunden sind und kein anderes Fahrzeug sich auf dieser Spur befindet, um zu verhindern, dass zwei Fahrzeuge sich einen gleichen Code teilen.
5b zeigt ein grundlegendes Diagramm einer Alternative zu der Steuerung, bei der keine Signalcodierungsmechanismen vorgesehen sind und der herkömmliche regelbare Widerstand 50 verwendet wird. Darüber hinaus ist der Schalter 52 ein Gangschalungsschalter (Turbo). Da neue Funktionen vorgesehen sind, weist die Steuerung im allgemeinen auch neue Schalter auf.
Die Steuerungen sind mit der Station an einem konkreten Port verbunden. Die Station erkennt das Vorhandensein einer Steuerung und weist diesem Port einen Code zu, der später einem konkreten Fahrzeug zugeordnet wird.
Die Stationen können in diesem Fall bis zu vier Ports aufweisen, von denen nur einer mit den Spuren verbunden ist. Um mehr Fahrzeuge hinzuzufügen, ist es erforderlich zu der Hauptstation eine Sekundärstation durch einen speziellen Verbinder hinzuzufügen, um eine Erweiterung um vier weitere Fahrzeuge zu erreichen, bis zu einem Maximum von vier Stationen, was einer Höchstzahl von 16 Fahrzeugen im Spiel entspricht.
6 zeigt ein Blockschaltbild des Steuersystems. Es ist ersichtlich, wie das System die parallele Anwendung auf mehrere Fahrzeuge ermöglicht. Die Schlüsselstelle ist die Steuereinheit 26. Es sei angemerkt, dass mit den gleichen Spuren, welche die Fahrzeuge versorgen, andere Elemente des Spiels 31, wie Rundenzähler, Tachometer, etc. verbunden werden können, die später erörtert werden.
8 und 9 betreffen ein Beispiel für die Anwendung der Prinzipien der Erfindung auf den Wechsel der Führungsrille.
8 zeigt ein Schema eines Ausführungsbeispiels der dem Fahrzeug zugeordneten Einrichtung. Es ist ersichtlich, dass das Prinzip des Spurwechsels auf der Ansteuerung des Elektromagneten 38 beruht, der ein einziehbares Element der Führungssatzes, wie die bewegbare Finne 41, durch eine Feder 40 bewegt, wodurch ein Spurwechsel in einem dafür ausgebildeten Bahnabschnitt erfolgt, wie schematisch in 9 dargestellt. Der Schlüssel hierzu ist, dass die Finne 41 abgesenkt werden kann, um in Kontakt mit einer tieferen Zone 43 zu gelangen (um Probleme an der Kontaktstelle zwischen den beiden Führungsrillen 42 zu verhindern), so dass das Fahrzeug gezwungen ist, der alternativen Führungsrille zu folgen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die gemeinsame Nutzung der gleichen Versorgungsspuren durch verschiedene Fahrzeuge die Notwendigkeit impliziert, dass die Versorgungseinrichtungen entsprechend der letztendlichen Zahl an umlaufenden Fahrzeugen skalierbar sind, weshalb die Verwendung eines neuartigen Versorgungsmoduls, wie dem in 10 gezeigten, vorgesehen ist.
Dieses beruht auf einer Basis 48 ("digitaler Versorgungssatz") mit einem Grundteil, das +24V Signalgebungsspannung und +Vvehicle für beispielsweise 4 Fahrzeuge gleichzeitig erzeugt und das Einsetzen von bis zu drei weiteren Modulen 44 ermöglicht, die sodann automatisch über den Basissatz parallel geschaltet werden, wodurch die Erweiterung des Systems entsprechend der Zahl der Fahrzeuge möglich ist.
Abschließend ist der Gedanke interessant, dass, wenn der hinsichtlich der Versorgung differenzierten digitalen Übertragung die Kenntnis der Position des Fahrzeugs hinzugefügt wird, sich eine Reihe neuer Vorteile für die Simulation realer Wettbewerbe ergibt, wie für jedes Produkt, das von einem Ziellinienüberschreitungsdetektor abhängt, wie Rundenzähler, Tachometer, etc.
Wenn zusätzlich Einrichtungen zum Speichern einer Aufzeichnung der übertragenen Signale vorgesehen sind, kann eine spätere Analyse der Rennen erfolgen und Trainingsprogramme können erstellt werden, in denen der Spieler seine eigenen aufgezeichneten Leistungen übertreffen muss.
Allgemein ist es durch die Digitalisierung möglich, neue Spielkonzepte aufzunehmen, beispielsweise Hindernisfahrzeuge. Dies sind Fahrzeuge, die mit einem Programm mit definierten Befehlen (Geschwindigkeit, Spurwechsel, etc.) versehen sind, welche sie sequentiell und wiederholt während des gesamten Rennens ausführen, wodurch sie ein sich bewegendes Hindernis werden, das Fahrprobleme verursacht und besondere Aufmerksamkeit während des Rennens erfordert. Die Art des auszuführenden Programms kann extern durch einen spezifischen Programmieranschluss des Fahrzeugs definierbar sein.
Andere Konzepte sind echte Trainingsfahrten mit Qualifikationszeiten und Startaufstellungspositionen, Geräuschreproduktion entsprechend der realen Position der Fahrzeuge, Verfolgungsfahrzeug (Professional Trainer Vehicle), und auf konkreterer Ebene ein-/ausgeschaltete Lichter, Bremsbetätigung, Schaltung, Rauch beim Rutschen, Reproduktion realer Geräusche, Einfahrt in Boxen, eine weiterentwickelte Steuerung, die eine Zusammenfassung der Parameter des Rennens zeigt, eine Verbindung mit einem PC zum Analysieren des Rennens mittels einem hierfür geeigneten Programm.
Für die Zukunft ist vorgesehen, Mikrokameras in den Fahrzeugen, Steuerungen mit Bahnanzeige, Rennen mit farbigen LCD-Brillen mit der Sicht des Position des Piloten im Fahrzeug, etc. einzusetzen.
Diese neuen Funktionen erfordern unter anderem die Entwicklung fortgeschrittener Steuerungen wie der in 7 dargestellten Steuerung, die ein Beispiel für eine fortgeschrittene digitale Steuerung mit Anzeige und Funktionssteuerungen ist, welche aus der Position und der Spurwechselfunktion sowie anderen Parametern des Fahrzeugs im Rennen abgeleitet sind.

Claims

Steuersystem für elektrische Spielzeugautos, das derart ausgebildet ist, dass dieses Spielzeugauto einen elektrischen Mikromotor aufweist, der die Bewegung auf mindestens eine Welle des Fahrzeugs überträgt, die Teil derselben Motorwelle ist, und besonders in einer solchen Ausführung, die zur Bewegung auf Strecken mit einer Führungsrille mit stromleitenden Streifen auf jeder Seite mit elektrischem Strom vorgesehen ist, und mit einem Führungselement und einem dynamischen Stromabnehmer auf der Vorderseite des Chassis, wobei das Führungselement dazu ausgebildet ist, in der Innenseite der erwähnten Führungsrille zu gleiten und damit das Fahrzeug auf der Strecke zu halten, wobei das Fahrzeug mittels einer Steuerung kontrolliert wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus den folgenden Elementen besteht: (a) mindestens einem Steuersystemsender, der mit dem Steuersystem zur Übertragung der Signale verknüpft ist, mit welchen der Betrieb des Fahrzeugs gesteuert wird; (b) mindestens einem Steuersystemempfänger zum Empfang der erwähnten Signale, der in das Fahrzeug integriert ist; und (c) Leistungselemente in Verbindung mit diesem Empfänger; wobei die Signale von dem mit der Steuerung verbundenen Sender in digitaler Wellenform gesendet werden, die in Form einer zeitlich begrenzten Folge aus Impulsserien bestehen, die aus ersten Impulsreihe bestehen, die einen Identifizierungscode des Fahrzeugs trägt, gefolgt von einer zweiten Impulsreihe, die einen Steuerbefehl zum Betrieb des Fahrzeugs trägt, wobei diese Signale auf mindestens einen stromleiten den Streifen übertragen werden, der zeitweilig von mindestens zwei Fahrzeugen zur gleichen Zeit benutzt werden kann, die mit den oben angeführten Empfängern ausgestattet sind.
Steuersystem gemäß dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner aus folgenden Elementen besteht: (d) einem Steuersystemsender, der Informationssignale wie zum Beispiel Position, Kreuzung oder Parkplatz an bestimmten Stellen der Strecke bzw. andere Vorkommnisse des Fahrzeugs während der Bewegung über die Strecke übertragen kann; (e) elektromagnetischen und/oder mechanischen Elementen, die mit dem erwähnten Sender verbunden sind, um die Übertragung der erwähnten Information zu aktivieren; und (f) einer Informationsverarbeitungs- und Steuereinheit, mit der die mindestens eine Steuerung verbunden ist; wobei die von dem mit dem Fahrzeug verknüpften Sender übertragenen Signale eine digitale Wellenform aufweisen, die aus einer ersten Impulsreihe besteht, die einen Identifizierungscode des Fahrzeugs trägt, der mit einem Referenzcode von der Station verglichen wird, und die von einer zweiten Impulsreihe gefolgt wird, die eine Meldung über z. B. die Position, Kreuzung oder Parkplatz an bestimmten Stellen der Strecke oder über ähnliche Situationen bzw. Betriebszustände des Fahrzeugs trägt.
Steuersystem gemäß dem Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten elektromagnetischen bzw. mechanischen Elemente einen ersten Abschnitt im Fahrzeug aufweisen, der die elektromagnetische und/oder mechanische Erregung erfassen kann, die von einem zweiten Abschnitt erzeugt wird, der aus verschiedenen Teilen in Verbindung mit der Führungsrille besteht.
Steuersystem gemäß dem Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erwähnte Digitalsignal (DS) auf stromleitende Streifen zur Übertragung der Stromversorgung auf den angeführten Mikromotor angewendet wird.
Steuersystem gemäß dem Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses DS innerhalb einer ersten Spannungsstärke mit einer bestimmten Stärke und einer zweiten Spannungsstärke liegt, die ein Stromsignal der ersten Spannungsstärke überlagert, wobei alle Signale über dieselben stromleitenden Streifen geleitet werden.
Steuersystem gemäß dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente zur Speicherung eines Verzeichnisses der vom Fahrzeug gesendeten Signale enthalten sind, um eine nachfolgende Analyse der durchgeführten Rennen und die Vorbereitung der Spielprogramme zu ermöglichen.
Steuersystem gemäß dem Patentanspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter alternativer stromleitender Streifen als unabhängiger Übertragungskanal des erwähnten DS zur Erkennung von Informationen wie z. B. der Position zu ermöglichen.
Steuersystem gemäß dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Empfänger des Fahrzeugs verbundenen Leistungselemente ein elektromagnetisches System aufweisen, das ein einfahrbares Element steuern kann, das wiederum mit Elementen zusammenwirkt, die sich an einem Abschnitt der Strecke befinden, um einen Spurwechsel zu ermöglichen, der durch eine unterschiedliche Führungsrille definiert wird.
Steuersystem gemäß dem Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese Elemente zur Durchführung eines Spurwechsels an Verzweigungsstellen der Rillen in die Führungsrillen integriert sind.
Steuersystem für elektrische Spielzeugautos, das derart ausgebildet ist, dass dieses Spielzeugauto einen elektrischen Mikromotor aufweist, der die Bewegung auf mindestens eine Welle des Fahrzeugs überträgt, die Teil derselben Motorwelle ist, die zur Bewegung auf Strecken mit einer Führungsrille mit stromleitenden Streifen auf jeder Seite mit elektrischem Strom vorgesehen ist, und mit einem Führungselement und einem dynamischen Stromabnehmer auf der Vorderseite des Chassis, wobei das Führungselement dazu angepasst ist, in der Innenseite der erwähnten Führungsrille zu gleiten und damit das Fahrzeug auf der Strecke zu halten, wobei das Fahrzeug mittels einer Steuerung kontrolliert wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine codierte Kommunikation anhand von Signalen mit digitaler Wellenform in einer ersten Richtung von einer Station zum Fahrzeug stattfindet, die aus einer zeitlich begrenzten Folge aus Impulsserien besteht, die aus ersten Impulsreihe besteht, die einen Identifizierungscode des Fahrzeugs trägt, der mit einem Referenzcode durch den Empfänger des Fahrzeugs verglichen wird, gefolgt von einer zweiten Impulsreihe, die einen Steuerbefehl zum Betrieb des Fahrzeugs trägt, der nur dann verarbeitet wird, wenn der Empfänger den Identifizierungscode freigibt.
Steuerverfahren gemäß dem Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der beschriebene von der Station auf das Fahrzeug übertragene Steuerbefehl mindestens die beiden folgenden Funktionen bedient: (a) den Antrieb eines der erwähnten Leistungselemente des Fahrzeugs als ein System, das den auf den Mikromotor angewendeten Strom reguliert und damit die Drehzahl des Motors steuert; und (b) den Antrieb von Leistungselementen des Fahrzeugs in Form eines elektromagnetischen Systems, das zur Steuerung eines einfahrbaren Elements dient, das mit einem entsprechend konstruierten Abschnitt der Spur zusammenwirken kann, so dass ein Wechsel der Führungsrille ausgeführt werden kann.
Steuerverfahren gemäß dem Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine codierte Kommunikation anhand von Signalen mit digitaler Wellenform in einer zweiten Richtung vom Fahrzeug zu der erwähnten Station stattfindet, die aus einer zeitlich begrenzten Folge aus Impulsserien besteht, die aus ersten Impulsreihe besteht, die einen Identifizierungscode des Fahrzeugs trägt, der mit einem Referenzcode durch den Empfänger des Fahrzeugs verglichen wird, gefolgt von einer zweiten Impulsreihe, die eine Meldung über z. B. die Position, Kreuzung oder Parkplatz an bestimmten Stellen der Strecke oder über ähnliche Situationen bzw. Betriebszustände des Fahrzeugs trägt.