DE69317591T2 - Interaktives, drehbares Regelsystem mit taktiler Rückführung - Google Patents

Interaktives, drehbares Regelsystem mit taktiler Rückführung

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DE69317591T2
DE69317591T2 DE69317591T DE69317591T DE69317591T2 DE 69317591 T2 DE69317591 T2 DE 69317591T2 DE 69317591 T DE69317591 T DE 69317591T DE 69317591 T DE69317591 T DE 69317591T DE 69317591 T2 DE69317591 T2 DE 69317591T2
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coupled
knob
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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft Videobandaufzeichnungssysteme und insbesondere einen Drehsteuerknopf, der einen Schrittmotor zur taktilen Rückmeldung benutzt, zur Verwendung in solchen Systemen.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine professionelle Videobandaufzeichnungs- und -schnittanlage enthält verschiedene von einem Bediener bediente Steuerungen, sowohl Dreh- als auch lineare Steuerungen sowie Druckknopfsteuerungen. Bei Videobandaufzeichnungsgeräten werden bestimmte Funktionen oder Betriebsarten unter der manuellen Steuerung eines Bedieners eingeleitet, wie z.B. Hin- und Herbewegung, langsames Anlaufen oder veränderliche Wiedergabegeschwindigkeit, wobei ein einziger Knopf für mehrere Funktionen verwendet wird und jede Funktion es erfordert, daß der Knopf eine unterschiedliche Gruppe von mechanischen Eigenschaften besitzt.
  • Bei der Verwendung solcher Drehsteuereinrichtungen ist es vorzuziehen, daß solche Einrichtungen ein "Gefühl" besitzen, das die Art der ausgeführten Steuerung oder Operation darstellt. Insbesondere nach manueller Drehung durch einen Bediener über eine bestimmte Winkelverschiebung oder zu einer vorgegebenen Winkelstellung mit einer gegebenen Drehgeschwindigkeit oder nach beschleunigter Drehung sollte der Bediener idealerweise durch den Nutzen der taktilen Wahrnehmung eine taktile Rückmeldung über das Ausmaß und die Grenze der Bewegung empfangen.
  • Bei einer solchen Einrichtung, die in dem US-Patent Nr. 4560983 gezeigt und beschrieben ist, das mit Dynamically Responsive Control Device and System betitelt ist, und am 24. Dezember 1985 an Williams ausgegeben, und auf die Ampex Corporation, dem Anmelder der vorliegenden Erfindung, übertragen wurde, ist ein Knopf an eine Welle, einen Drehzahlmesser und eine Teilchenbremse angekoppelt, wobei ein Steuersystem zur Steuerung des Betriebs der Teilchenbremse von dem Drehzahlmesser Informationen empfängt, um dadurch für den Bediener eine taktile Rückmeldung vorzusehen.
  • Eine weitere derartige Einrichtung ist gezeigt und beschrieben in dem US-Patent Nr. 4859922 mit dem Titel System for Controlling the Operating Mode of a Controlled Apparatus, wobei ein solches Patent am 22. August 1989 Tauchenitz et al. erteilt ist. Das Patent offenbart ein Vorrichtungssteuersystem mit einem Bedienknopf, das eine Ringspule aufweist, die bezüglich ihrer Rotationsachse mit einer Bremse, die magnetisch mit der Spule gekoppelt ist und mechanisch an den Knopf angekoppelt ist, konzentrisch angeordnet ist, wobei die Bremse bis zu einem vorbestimmten Winkelausschlag wirksam ist. Die Drehrichtung, der Dreh- oder Winkelausschlag gegenüber einem Nullpunkt oder einer Nullage und die axiale Ablenkung oder Verschiebung der an den Knopf angekoppelten Welle werden wahrgenommen oder abgetastet und Knopfbewegungssignale werden abgeleitet und mit einem elektronischen Verarbeitungssystem gekoppelt.
  • Ein herkömmliches Verfahren zur Verwirklichung des taktilen Gefühls bei einem Videobandaufzeichnungssystem ist die Verwendung eines optischen Codierers, der mit einer magnetischen Teilchenbremse gekoppelt ist, wobei die beiden zu einer einzigen Einheit zusammengesetzt sind. Das Ausgangssignal des Codierers wird zu Richtungsinformationen dekodiert und die Teilchenbremse wird zum Liefern der Arretier- oder Rückmeldungsinformationen an den Bediener durch den Knopf verwendet. Solche Einrichtungen sind hinsichtlich der Kosten der Bauteile sowie der Montage sehr teuer.
  • Solche Einrichtungen des Standes der Technik erfordern einen speziellen Aufbau, der zu den Kosten solcher Knöpfe beiträgt. Des weiteren sind solche Einrichtungen gewöhnlich hinsichtlich des Betriebes sowie des Aufbaus kompliziert.
  • Der Stand der Technik ist durch US-A-4947097 dargestellt, welche eine Drehsteuerung beschreibt mit einer eine Welle und erste und zweite Wicklungen aufweisenden dynamoelektrischen Einrichtung; einem manuell drehbaren Element, welches zur Drehung an die Welle angekoppelt ist; einem Datenprozessor; einem Signalmittel, das an die Wicklungen angekoppelt ist und auf Drehung des Elements anspricht, um Signale, die Bewegungsparameter des Elements anzeigen, dem Prozessor zu liefern; und einem Ausgabemittel, das an den Prozessor und einen Teil der Wicklungen zum Empfang von Befehlen von dem Prozessormittel und zum Aktivieren des Teils der Wicklungen zum Vorsehen einer Kraft auf die Welle entgegengesetzt zur Richtung der Drehung des Elements angekoppelt ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist bezüglich dieses Dokuments dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen beide in zwei entsprechende Teile unterteilt sind, von denen einer mit dem Signalmittel und der andere mit dem Ausgabemittel verbunden ist, wobei ein Teil jeder Wicklung dazu benutzt wird, die Parameter dem Prozessor zu signalisieren, und der andere Teil jeder Wicklung zum Abbremsen der Drehung des Elements benutzt wird.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Drehknopf an die Welle des Rotors eines Schrittmotors mit ersten und zweiten Statorwicklungen, die aufeinander senkrecht stehen, angekoppelt, wobei jede Wicklung durch eine Anzapfung in der Mitte mit Masse verbunden ist, um erste und zweite Wicklungsteile für jede Wicklung vorzusehen. Ein Paar von ersten Wicklungsteilen wird zur Lieferung von Impulseingangssignalen von dem Schrittmotor über ein Impulssteuersystem an einen Mikroprozessor auf Drehung des Knopfs in beide Richtungen verwendet, wobei der Mikroprozessor Befehlssignale an ein Bremssteuersystem liefert, welches eine analoge Gleichspannungssteuerquelle umfaßt. Die Spannungssteuerquelle wiederum steht in Stromkreisbeziehung mit dem Paar von zweiten Wicklungsteilen. Auf Befehl des Prozessors wird durch Aktivierung des anderen Paars von Wicklungsteilen eine Kraft oder ein Drehmoment auf den Rotor ausgeübt, wobei die Kraft zur Drehrichtung des Knopfs entgegengesetzt ist und wobei die Kraft zur an den Motor angelegten Leistung proportional ist. Unter der Steuerung des Mikroprozessors kann die Kraft ausgeübt werden, um eine Abbremsung vorzusehen, oder vorübergehend ausgeübt werden, um eine mechanische Arretierkraft an einer oder mehreren gegebenen Winkelverschiebungspositionen des Knopfs zu simulieren.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Figur 1 ist ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen interaktiven Drehsteuersystems; und
  • Figuren 2A und 2B (gemeinsam als Figur 2 bezeichnet) sind zwei Teile eines ausführlicheren Blockdiagramms der Logik des Steuersystems von Figur 1.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM Überblick über das System
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf Figur 1 ist ein Blockdiagramm des interaktiven Drehsteuersystems dargestellt, das im allgemeinen mit 10 beziffert ist, welches einen Schrittmotor 12 umfaßt, der mechanisch über eine Welle 16 an einen Drehknopf 14 angekoppelt ist. Der Schrittmotor 12 ist ein kommerziell erhältlicher Schrittmotor und dessen Einzelheiten sind für ein vollständiges Verständnis der Erfindung nicht notwendig. Ein Steuermikroprozessor 20 steht in beiden Richtungen mit dem Impulssteuersystem 22 über einen Verbindungsweg 17 in Verbindung und liefert Ausgangssignale über einen Verbindungsweg 18 zu dem Bremssteuersystem 24, wobei beide Systeme 22 und 24 an die Schrittmotorwicklungen, die im allgemeinen mit 26 bzw. 28 beziffert sind, angekoppelt sind. Jede Spule oder Wicklung ist im allgemeinen identisch und die zwei Wicklungen 26, 28 sind innerhalb des Schrittmotors 12 zueinander senkrecht aufgebaut für eine elektrische Phasenbeziehung von neunzig Grad. Die Wicklung 26 ist mit einer mittigen Anzapfleitung 27 versehen, die mit Masse verbunden ist, wobei die äußeren Zuleitungen 30 und 32 der Wicklung 26 mit dem Impulssteuersystem 22 elektrisch verbunden sind. In ähnlicher Weise weist die Wicklung 28 eine mit Masse verbundene mittige Anzapfleitung 34 auf, wobei die äußeren Zuleitungen 36 und 38 mit dem Bremssteuersystem 24 elektrisch verbunden sind. Durch die mit Masse verbundenen mittigen Anzapfungen sieht jede Wicklung 26 erste und zweite Wicklungsspulenhälften oder -teile 26a, 26b bzw. 28a, 28b vor.
  • Wie später beschrieben wird, empfängt eine entsprechende Gruppe von Wicklungsteilen 26a und 28a der Wicklungen 26 bzw. 28 Signale von dem Bremssteuersystem 24, das eine Gleichspannung an die Motorwicklungsteile 26a, 28a anlegt, um eine Abbremsung vorzusehen, während das Impulssteuersystem 22 Wicklungsimpulse auf die Drehung der Welle 16 über den Kontrollknopf 14 identifiziert und zählt und die Impulse von der zweiten Gruppe von Wicklungsteilen 26b und 28b gemäß der Geschwindigkeit, Richtung und Winkelstellung zur Verwendung von dem Steuermikroprozessor 20 formatiert oder dekodiert. Mit anderen Worten, eine Hälfte jeder Wicklung 26, 28 wird zum Abbremsen verwendet und die andere Hälfte jeder Wicklung wird für Signale oder Impulse verwendet, um eine Eingabe in den Mikroprozessor hinsichtlich existierender Bedingungen der Drehung, des Drehwinkels sowie der Geschwindigkeit und Beschleunigung der Drehung des Kontrollknopfes 14 zu bewirken.
  • Figur 2 ist ein ausführlicheres Blockdiagramm, in dem bestimmte Teile mit gestrichelten Linien umrandet wurden, um die in sowohl dem Bremssteuersystem 24 als auch dem Impulssteuersystem 22 enthaltenen Bauteile abzugrenzen. Dort, wo es möglich war, wurden in Figur 2 gleiche Bezugsziffern verwendet. Der Mikroprozessor 20 weist eine erste Gruppe von Leitungen auf, die von dort aus zum Bremssteuersystem 24 verlaufen, wobei diese die Leitungen 40, 41 und 42 sind, die zusammen den Verbindungsweg 18 bilden. Die Ausgangsleitung 47 und die Eingangsleitung 50 (eine Acht-Bit-Leitung) umfassen zusammen den zweiseitigen Verbindungsweg 17 zwischen dem Mikroprozessor 20 und dem Impulssteuersystem 22.
    • Bremssteuersystem
  • Die drei Zuleitungen 40, 41 bzw. 42 liefern Signale von dem Mikroprozessor zum Bremssteuersystem 24 hinsichtlich "Arretierung ein", "Abbremsung ein" und "sowohl Abbremsung als auch Arretierung aus". Jede Zuleitung 40-42 ist wiederum durch einen im allgemeinen identischen Strombegrenzungswiderstand 52, 54 bzw. 56 mit der Basis eines Steuertransistors 58, 60 und 62 verbunden, von denen jeder ein im allgemeinen identischer NPN-Transistor ist, der in Emitterschaltung angeschlossen ist, das heißt, deren Emitter sind mit Masse verbunden. Wie erläutert wird, stehen die Steuertransistoren 58, 60 und 62 in Stromkreisbeziehung zwischen einer Gleichspannungsquellensteuerung 70 und den zwei Wicklungshälften oder -teilen 26a, 28a der Wicklungen 26, 28. In Abhängigkeit von der Art der Eingangssignale über die Zuleitungen 40-42 von dem Prozessor 20 wird von der Spannungsquellensteuerung 70 eine Gleichstromleistung auf einem gesteuerten Spannungspegel, für eine gesteuerte Dauer und mit einem gesteuerten Spannungsverlauf, in Abhängigkeit von der Tätigkeit des Bedieners bezüglich des Kontrollknopfes 14 zugeführt.
  • Die Spannungsquelle 70 umfaßt einen VIN-Eingang über die Zuleitung 71, der mit einer positiven Gleichspannungsquelle 72 (V+ von etwa 24 Volt) und durch einen Sperr- oder Glättungskondensator 73 mit Masse verbunden ist. Das auf der Leitung 75 erscheinende Ausgangssignal VOUT steht in Stromkreisbeziehung mit den Kollektoren der Transistoren 58, 60 und 62, um eine steuerbare und gesteuerte positive Vorspannung zu liefern, sowie mit dem Emitter eines PNP- Sperr- oder -Wicklungsisoliertransistors 80, dessen Basis durch einen Vorspannungswiderstand 76 an die Zuleitung 75 und über den Strombegrenzungswiderstand 78 an den Kollektor des Transistors 62 angekoppelt ist. Der Kollektor des Sperr- oder Wicklungsisoliertransistors 80 ist über Dioden 82, 84, welche jeweils mit den Zuleitungen 32, 38 der Wicklungen 26, 28 gekoppelt sind, an eine Gruppe von Wicklungshälften 26a, 28a angekoppelt.
  • Die Spannungsquelle 70 umfaßt einen Spannungssteuer- oder -abgleicheingang ADJ, der über die Zuleitung 86 zugänglich ist, welche durch Vorspannungswiderstände 88 bzw. 90 mit den Kollektoren der beiden Transistoren 58 und 60 verbunden ist. Das heißt, der ADJ-Eingang zur Spannungsquelle 70 steht in Stromkreisbeziehung mit den Kollektor-Emitter- Wegen der Arretier- und Bremssteuertransistoren 58 bzw. 60. Die Leitung 86 ist über den Widerstand 92 mit der Ausgangsleitung 75 der Spannungsquellensteuerung 75 gekoppelt. Folglich befindet sich die Leitung 86 auf einem Potential, das einerseits durch den Mittelpunkt eines Spannungsteilers, der aus den Widerständen 88 und 92 des Arretiersteuertransistors 58 besteht, und andererseits durch den Spannungsteiler, der aus den Widerständen 92 und 90 des Bremssteuertransistors 60 besteht, bestimmt wird.
  • Für Steuerungs- und Empfindlichkeitszwecke können die Größe des Widerstands 90 und die Größe des Widerstands 88 verändert werden, um eine beliebige gewünschte Ausgangsspannung oder ein beliebiges gewünschtes Verhältnis vorzusehen. Der Grund dafür ist, daß der Steuertransistor 60 der Bremssteuertransistor ist, für den es erwünscht ist, einen Ausgangsimpuls mit höherer Leistung zur Steuerung des Ausgangssignals vorzusehen. Andererseits ist der Transistor 58 der Arretiersteuertransistor und liefert eine intermittierende Steuerung mit einer gegebenen geringeren Dauer, um die Kraft oder Wirkung der Arretierung des Knopfes 12 bei vorbestimmten Winkelstellungen zu simulieren, wobei der Wert dieser und der Befehl dafür unter der Steuerung des Prozessors 20 stehen.
  • Hinsichtlich des Sperr- oder Isoliertransistors 80 wird entsprechend dem Bremstransistor 60 und dem Arretiertransistor 58 bei nicht-leitendern Torsteuertransistor 62, welcher im Basis-Emitter-Weg des PNP-Sperrtransistors 80 angeschlossen ist, eine Steuerung bewirkt. Die Emitter-Basis-Vorspannung wird durch den Betrag der Ausgangsspannung VOUT auf der Leitung 75 der Spannungsquellensteuerung 70 über den Widerstand 76 aufgebaut. Die Basis-Kollektor-Vorspannung des Sperr- oder Wicklungsisoliertransistors 80 wird über den Weg zwischen dem Kollektor und dem mit Masse verbundenen Emitter des Torsteuertransistors 62 aufgebaut, die durch den damit in Reihe geschalteten Widerstand 78 begrenzt wird. Somit bilden die Widerstände 76 und 78 einen Spannungsteiler, wobei der Wert an dem Verbindungspunkt der zwei Widerstände die Basisspannung für den Transistor 80 vorsieht. Die Größe des Widerstands 76 ist in der Größenordnung etwa sechsmal größer wie die Größe des Widerstands 78 (10000 Ohm gegenüber 1560 Ohm), infolgedessen bei leitendem Torsteuertransistor 62 (was ein BEIDE AUS Signal bedeutet) sich die Basis des Sperrtransistors 80 dem Erdpotential nähert, was einen geringfügigen Strom durch den Sperr- oder Isoliertransistor 80 liefert, um ein kleines Ausmaß an Widerstandskraft an dem Drehknopf 14 vorzusehen und somit eine anfängliche leichte Widerstandskraft für den Knopf 14 bei anfänglicher Drehung vorzusehen, bevor irgendwelche Impulse vom Schrittmotor 12 erzeugt werden. Die Begründung für den Sperrtransistor 80 betrifft die Eigenschaften des Schrittmotors 12. Wenn beide Wicklungen kurzgeschlossen werden, das heißt die Enden der Wicklungshälften miteinander verbunden werden, gibt es einen sehr hohen Widerstand gegenüber der Drehung oder Rotation des Schrittmotors 12 und folglich des Kontrollknopfes 14. Dieser Transistor 80 verhindert, daß die Schaltkreise eine Situation mit kurzgeschlossenen Wicklungen verursachen. Gemäß der Erfindung und unter Verwendung des Schrittmotors 12 als Bedienereingabesteuereinrichtung über den Knopf 14 sieht das Bremssystem 24 eine gesteuerte und schaltbare Anwendung von Leistung auf die Wicklungsteile 26a und 26a vor, was folglich eine taktile Rückmeldung an den Bediener durch den Knopf liefert, hinsichtlich sowohl einer Abbremsung als auch einer Arretierung.
    • Impulssteuersystem
  • Als Eingangssignale in den Prozessor 20 liefern die anderen Wicklungsteile 26b und 28b Impulssignals zu ersten und zweiten Vergleichern 190 und 192, deren Ausgangssignals als erste und zweite Eingangssignale zu einem Impulszähler/Dekoder 95 geliefert werden, der als Reaktion auf die Drehung der Welle 16 des Schrittmotors 12 über einen Weg 50 ein Acht-Bit-Ausgangssignal an den Prozessor liefert. Wenn die Wicklungsteile 26b und 28b zueinander senkrecht sind, wird eine Richtungsinformation sowie eine Winkelgeschwindigkeitsinformation, eine Winkelverschiebungsinformation und eine Winkelbeschleunigungsinformation erhalten. Der Zähler/Dekoder 95 ist ein Quadratur-Dekoder, der eine Kombination aus einem digitalen Filter, einem Quadratur- Dekoder und einem Zähler mit einem parallelen Ausgang von zwei phasenverschobenen Eingangskanälen umfaßt.
  • Die Vergleicher 190 und 192 bilden Teile von ersten und zweiten Impulssteuerkanälen zum Liefern von Impulseingangssignalen von den Wicklungsteilen 26b und 28b, jeweils mit einer Phasendifferenz von neunzig Grad gegenüber dem anderen (in Quadratur), zur Umwandlung in relative Zählimpulse im Zähler/Dekoder 95. Die physischen Schaltkreise und der Betrieb der Vergleicher 190 und 192 sind im allgemeinen identisch, wobei der Vergleicher 190 über die Zuleitung 36 durch in Reihe geschaltete Widerstände 96 und 98 an seinem nicht-invertierenden Eingang ein Eingangssignal empfängt. Der invertierende Eingang des Vergleichers 190 ist mit Masse verbunden. Der Verbindungspunkt der zwei Widerstände 96 und 98 ist mit der Anoden-Kathoden-Verbindung von zwei in Reihe geschalteten Dioden 100, 102 gekoppelt, die einen Amplitudenbegrenzer bilden und zwischen einer negativen Vorspannung (-5 Volt) und einer positiven Vorspannung des gleichen Betrags, die dieselben Spannungsbeträge wie für die Vorspannung des Vergleichers 190 sind, gemeinsam mit einer Sperr- Vorspannung versehen sind. Dies dient zur Verhinderung, daß Hochspannungsspitzen von dem Motor in den Vergleicher 190 gelangen. Ein hoher Rückkopplungswiderstand verbindet den Ausgang des Vergleichers 190 mit dessen nichtinvertierendem Eingang. Das Ausgangssignal wird durch den Widerstand 106 über die Leitung 108 zu einem Eingangskanal CH_A des Zählers/Dekoders 95 geliefert. Eine Klemmdiode 110 weist eine mit Masse verbundene Anode und eine mit der Leitung 108 gekoppelte Kathode auf und liefert ein TTL- Eingangssignal zum Zähler/Dekoder 95.
  • In ähnlicher Weise empfängt der Vergleicher 192 über die Zuleitung 30 durch in Reihe geschaltete Widerstände 110 und 112 ein Eingangssignal an seinem nicht-invertierenden Eingang. Der invertierende Eingang des Vergleichers 192 ist mit Masse verbunden. Der Verbindungspunkt der zwei Widerstände 110 und 112 ist mit der Anoden-Kathoden- Verbindung eines zweiten Amplitudenbegrenzers gekoppelt, der aus zwei in Reihe geschalteten Dioden 114, 116 besteht, die zwischen einer negativen Vorspannung (-5 Volt) und einer positiven Vorspannung des gleichen Betrags, die dieselben Spannungsbeträge wie für die Vorspannung des Vergleichers 192 sind, gemeinsam mit einer Sperr- Vorspannung versehen sind. Ein hoher Rückkopplungswiderstand 118 verbindet den Ausgang des Vergleichers 192 mit dessen nicht-invertierendern Eingang. Das Ausgangssignal wird durch den Widerstand 120 über die Leitung 122 zu einem zweiten Eingangskanal CH_B des Zählers/Dekoders 95 geliefert. Eine Klemmdiode 124 weist eine mit Masse verbundene Anode und eine mit der Leitung 122 gekoppelte Kathode auf, um ein TTL-Eingangssignal zum Zähler/Dekoder 95 zu liefern.
  • Der Zähler/Dekoder 95 empfängt ein Hochfrequenztaktsignal vom Mikroprozessor 20 über die Zuleitung 47 und die zwei Kanaleingangssignale (CH_A und CH_B) über die Zuleitungen 122 bzw. 108, die die phasenverschobenen Impulsströme von den Wicklungshälften 26b bzw. 28b sind. Der Zähler/Dekoder überträgt ein Acht-Bit-Ausgangssignal über die Leitung 50 zum Mikroprozessor 20.
    • Betrieb des Systems
  • Beim Betrieb, wenn sich der Kontrollknopf 14 an seinem Nullpunkt oder in seiner Nullage befindet, liegt der Ausgang des Zählers/Dekoders 95 auf einem voreingestellten Pegel oder Nullpegel. Wenn der Knopf 14 und folglich der Rotor des Schrittmotors 12 gedreht wird, erscheinen Ausgangsimpulsströme von den Wicklungsteilen 26b, 28b des Schrittmotors 12 auf den Leitungen 30 und 36 mit einer Phasendifferenz. Die Impulsströme sind identisch, jedoch in einer ersten Richtung phasenverschoben, um die Vorwärtsrichtung der Drehung anzuzeigen. Die Frequenz der Impulse wird durch die Drehgeschwindigkeit des Knopfes 14 bestimmt. Die Impulse laufen durch die Vergleicher 190 und 192, wobei die Eingangsspannungspegel, wenn sie groß genug sind, durch die Amplitudenbegrenzerdiodengruppen 100, 102 bzw. 114, 116 begrenzt werden, wobei die Klemmdioden 110 bzw. 124, die Spannungen an den Ausgängen auf dem erforderlichen Betriebspegel halten.
  • Die phasenverschobenen Impulsströme werden über die Leitungen 108 bzw. 122 seriell in die zwei Eingangskanäle, CH_B bzw. CH_A, zum Zähler/Dekoder 95 eingegeben. Der Zähler/Dekoder 95 sieht eine digitale Filterung der HF- Eingangsimpulsströme vor und dekodiert die Phaseninformation und zählt die Impulse, um dadurch ein paralleles Ausgangssignal über den Verbindungsweg 50 zum Mikroprozessor 20 zu liefern. Das auf dem Weg 50 erscheinende Acht-Bit-Ausgangssignal enthält binäre Zählinformationen für den Mikroprozessor 20, die sich auf die Bewegungsparameter des Knopfes 14, das heißt Geschwindigkeit, Beschleunigung, Richtung und Winkelstellung des Knopfes 14 bezüglich der letzten Position vor der Drehung beziehen. Der Zähler/Dekoder 95 umfaßt einen Rücksetzeingang RST, dessen Funktion der Empfang eines Befehls von dem Mikroprozessor 95 ist, um den Zähler innerhalb des Zählers/Dekoders 95 auf Null zurückzusetzen Vorzugsweise wird dies nach der Beendigung jedes Drehschritts des Kontrollknopfes 14 durchgeführt, wobei der Mikroprozessor 95 die letzte Positionsinformation als Bezugspunkt für irgendeine nachfolgende schrittweise Drehung speichert. Andere Eingänge in den Zähler/Dekoder umfassen eine Auswahl (SEL) und eine Ausgabefreigabe (OE), die nicht als angeschlossen dargestellt sind. Diese zwei Eingänge empfangen Befehle über den Mikroprozessor 20, um Eingaben zu gestatten und Ausgaben freizugeben, je nach Bedarf für den Betrieb.
  • Diese Informationen werden vom Mikroprozessor 20 interpretiert, der in der Software oder im Speicher unter anderem Informationen bezüglich vorgegebener Winkelstellungen, die den Arretierpositionen des Kontrollknopfes 14 entsprechen, enthält. Als Reaktion auf diese Informationen sendet der Mikroprozessor 20 über die Leitungen 40-42 binäre Befehle zu den "Arretierung ein "Abbremsung ein" oder "beide aus" Steuertransistoren 58, 60 bzw. 62. Als Reaktion auf die Übereinstimmung der Zähl(und Phasen-) Informationen vom Zähler/Dekoder 95, die eine gewünschte oder gespeicherte vorgegebene Winkelstellung bezeichnen, wird über die Leitung 40 zum Arretiersteuertransistor 58 ein Befehl ausgesandt, worauf die Spannungsquelle 70 eine statische Gleichspannung zu den Wicklungshälften 26a und 28a des Schrittmotors 12 liefert, wobei die zugeführte Leistungsmenge gering und von einer Zeitdauer ist, um eine Arretierung, das heißt ein vorübergehendes Drehmoment oder eine vorübergehende Kraft entgegengesetzt zur Drehrichtung, zu simulieren.
  • Wenn von dem System gewünscht, sendet der Mikroprozessor 20 nach Erreichen einer Befehlsgrenze über die Leitung 41 einen binären Ausgangsbefehl zum Bremssteuertransistor 60, worauf die Spannungsquelle 70 eine größere Leistungsmenge zu den Wicklungshälften 26a und 28a des Schrittmotors 12 liefert. Bei einer schnelleren Bewegungsgeschwindigkeit des Kontrollknopfes 14 liefert der Mikroprozessor 20 gleichzeitige Befehle über beide Leitungen 40 und 41, um dadurch der Spannungsquelle 70 zu befehlen, eine noch größere Leistungsmenge zu den Wicklungen 26a und 28a zu liefern, wodurch ein größeres Drehmoment für den Schrittmotor 20 entgegengesetzt zur Bewegungsgeschwindigkeit des Kontrollknopfes 14 vorgesehen wird, oder als Reaktion auf die Drehung des Knopfes 14 zu einer Winkelstellung, die sich dem maximalen Grad der Drehung für die Anwendung nähert.
  • Gemäß der Erfindung wurde ein kostengünstiger kommerziell erhältlicher Schrittmotor 12 als Eingang, und zwar über einen Kontrollknopf 14, zu einem Mikroprozessor 20. bereitgestellt, um ein Drehmoment entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Knopfes 14 zu bewirken, um ein taktiles Fühlen für den Bediener vorzusehen, wobei die Dauer des abbremsenden Drehmoments steuerbar ist, um eine Arretierung, eine mäßige kontinuierliche Bremskraft für die Dauer der Drehung oder ein größeres Drehmoment, um schneller Beschleunigung zu widerstehen oder die Annäherung an Drehgrenzen anzuzeigen, zu simulieren.

Claims (7)

1. Drehsteuerung mit einer eine Welle (16) und erste und zweite Wicklungen (26, 28) aufweisenden dynamoelektrischen Einrichtung (12); einem manuell drehbaren Element (14), welches zur Drehung an die Welle angekoppelt ist; einem Datenprozessor (20); einem Signalmittel (22), das an die Wicklungen angekoppelt ist und auf Drehung des Elements anspricht, um Signale, die Bewegungsparameter des Elementes anzeigen, dem Prozessor zu liefern; und einem Ausgabemittel (24), das an den Prozessor und einen Teil der Wicklungen zum Empfang von Befehlen von dem Prozessormittel und zum Aktivieren des Teils der Wicklungen zum Vorsehen einer Kraft auf der Welle entgegengesetzt zur Richtung der Drehung des Elements angekoppelt ist; dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (26, 28) beide in zwei entsprechende Teile unterteilt sind, von denen einer mit dem Signalmittel (22) und der andere mit dem Ausgabemittel verbunden ist, wobei ein Teil jeder Wicklung dazu benutzt wird, die Parameter dem Prozessor zu signalisieren und der andere Teil jeder Wicklung zum Abbremsen der Drehung des Elements benutzt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung (12) ein Schrittmotor ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Bewegungsparameter wenigstens eine Bewegungsgeschwindigkeit, Richtung und Winkeldrehung umfassen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Wicklungen (26, 28) aufeinander senkrecht stehen.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das manuell drehbare Element (14) einen an die Welle (16) der Einrichtung (12) angekoppelten Kontrollknopf umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Signalmittel zwei Vergleicher (190, 192), die jeweils einen an den ersten Teil einer entsprechenden Wicklung (26, 28) angekoppelten Eingang haben, und einen Dekoder (95) zum Empfang der Ausgangssignale der Vergleicher zum Vorsehen von Information bezüglich der Drehrichtung basierend auf der Phasendifferenz der Signale aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die ersten und zweiten Teile jeder Wicklung (26, 28) durch eine entsprechende, mit Masse verbundene Anzapfung getrennt sind.
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