-
Die
Erfindung betrifft eine Anlage zur Steuerung von mehreren Sitzmodulen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Der
Begriff Sitzmodul bezeichnet einen Einzelsitz oder eine Gruppe von
aneinandergebauten Sitzen, die zwei, drei oder vier Personen aufnehmen können.
-
Eine
solche Steueranlage ist beispielsweise in der Schrift WO-97/42050
beschrieben, in der sie auf Flugzeugsitze angewandt wird.
-
In
dieser Schrift ist jedem Sitzmodul eine eigene Steuereinheit zugeordnet.
Diese besitzt Mittel zur Eingabe von Steuerbefehlen, wie eine Tastatur. Die
Eingabe eines Steuerbefehls bewirkt die Bewegung eines der Sitzelemente.
-
In
der in der oben genannten Schrift beschriebenen Anlage sind die
verschiedenen Steuereinheiten eines Flugzeugs miteinander durch
einen externen Bus verbunden, um die Steuerung von mehreren Sitzen
von denselben Mitteln zur Eingabe von Steuerbefehlen aus zu gestatten.
-
Die
Mittel zur Eingabe von Steuerbefehlen weisen ferner einen Speicherkartenleser
auf. Die beschriebene Karte enthält
Parametrisierungsinformationen, die beispielsweise den Endstellungen
jedes Stellglieds entsprechen.
-
Die
Steuereinheiten werden aus den in der Speicherkarte gespeicherten
Parametrisierungsdaten konfiguriert, die in den Steuereinheiten
gespeichert werden.
-
Auf
diese Weise ist es bei einer solchen Anlage möglich, ohne direkten manuellen
Eingriff in die Stellglieder deren Endstellungen und auf diese Weise
den zulässigen
Bewegungshub der Stellglieder zu definieren.
-
Bei
einer besonderen Ausführungsform
der Anlage sind die Stellglieder jeweils mit einem Fühler für Werte
einer Variablen versehen, die ihren Betriebszustand und damit den
Betriebszustand des zugeordneten Sitzmoduls darstellt. Diese Fühler sind beispielsweise
von Potentiometern gebildet, deren beide bewegliche Teile an zwei
einander zugeordneten beweglichen Teilen jedes Stellglieds angebracht sind.
-
Die
von jedem Fühler
gemessenen Variablen werden von der zu dem Sitzmodul gehörenden Steuereinheit
verwendet, um eine Steuerung des dem Fühler zugeordneten Stellglieds
in einem Regelkreis zu gewährleisten.
-
Die
in dieser Schrift beschriebene Anlage gestattet es, die Festlegung
von vorbestimmten Betriebsbereichen für jedes Stellglied ohne jeden
mechanischen Eingriff in das Sitzmodul vorzunehmen. Diese Bereiche
sind nämlich
in der Steuereinheit durch Einspeicherung der Endstellungen jedes
Stellglieds definiert.
-
Die
Herstellungstoleranzen der Sitze und insbesondere die Herstellungstoleranzen
der in diesen integrierten Stellglieder können jedoch zu merklichen Verschiebungen
in den tatsächlichen
Stellungen der Sitzelemente führen,
und zwar selbst dann, wenn die an die entsprechenden Stellglieder
angelegten Steuerbefehle identisch sind und die Sitzelemente in
gleiche Stellungen bringen sollten.
-
Dies
führt zu
Schwierigkeiten bei der richtigen Konfigurierung jedes der Sitze.
-
Insbesondere
ist die Ausfluchtung der Rückenlehnen
der benachbarten Sitze schwierig, da eine fluchtende Stellung der
Rückenlehnen
der Sitze häufig
verschiedenen Stellungen der den Rückenlehnen zugeordneten Stellglieder
entspricht.
-
Ziel
der Erfindung ist es, eine Steueranlage zu schaffen, die die einfache
Konfigurierung und Steuerung der Sitzmodule eines Flugzeugs gestattet und
insbesondere die Kompensierung der Herstellungstoleranzen der Sitzmodule
und ihrer Stellglieder erlaubt.
-
Zu
diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine Steueranlage nach
Anspruch 1.
-
Gemäß besonderen
Ausführungsformen
besitzt die Steueranlage eines oder mehrere der Merkmale der Unteransprüche.
-
Zum
besseren Verständnis
der Erfindung folgt eine als Beispiel dienende Beschreibung, in
der auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. In dieser
zeigen:
-
1 eine
Draufsicht der Innenausstattung eines Flugzeugs und
-
2 eine
schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Steueranlage, in der nur
zwei Sitze dargestellt sind.
-
Die
Innenausstattung des Flugzeugs, die in 1 dargestellt
ist, umfasst drei Reihen 10A, 10B, 10C von
Sitzmodulen 12, die hintereinander in einer Linie angeordnet
sind. Jedes Seitensitzmodul umfasst zwei nebeneinander angeordnete
motorbetriebene Sitze 14A, 14B. Die Sitzmodule
der Mittelreihe 10B umfassen vier nebeneinander angeordnete
Sitze 15A, 15B, 15C, 15D.
-
Die
Sitze eines Moduls werden von einem gemeinsamen Chassis getragen, über welches
sie am Boden des Flugzeugs befestigt sind. Jeder Sitz ist mit elektrischen
Stellgliedern ausgerüstet,
die die motorgesteuerte Bewegung der einzelnen beweglichen Elemente
des Sitzes gewährleisten.
-
Wie
in 1 dargestellt ist, ist jedem Sitzmodul 12 eine
Steuereinheit 16 zugeordnet. Diese Steuereinheit ist dafür ausgelegt,
die Stellglieder des zugeordneten Sitzmoduls zu steuern.
-
Die
Steuereinheiten 16 aller Sitzmodule des Flugzeugs sind über einen
externen Bus 20 mit einer zentralen Verwaltungseinheit 18 verbunden.
-
In 2 sind
zwei Sitze von zwei verschiedenen Sitzmodulen dargestellt, beispielsweise
von zwei benachbarten Sitzmodulen der beiden Reihen 10A und 10B.
-
Jeder
Sitz besitzt ein Sitzelement 22, eine Rückenlehne 24, eine
Beinstütze 26 und
eine Fußstütze 28.
Diese verschiedenen Elemente sind in Bezug aufeinander beweglich
und sind außerdem
bezüglich
eines Chassis 29 des Sitzmoduls beweglich.
-
Für die Bewegung
der einzelnen beweglichen Elemente besitzt jeder Sitze in Stellglied 30 zur Bewegung
der Fußstütze, ein Stellglied 32 zur
Bewegung der Beinstütze,
und ein Stellglied 34 zum Neigen der Rückenlehne. Er besitzt ferner
ein Stellglied 36 zum Kippen des Sitzelements. Ein Stellglied 38 zum
Bewegen der Lumbalstütze
ist in die Rückenlehne 24 integriert.
Im oberen Teil der Rückenlehne 24 sind
ferner drei Stellglieder 40, 42, 44 installiert,
die die Bewegung einer Kopfstütze 45 gewährleisten. Diese
Stellglieder sind für
die Verstellung der Höhe der
Kopfstütze,
ihre Verschwenkung bzw. das Verschwenken von Seitenklappen der Kopfstütze für den Halt
des Kopfes ausgebildet.
-
Jedes
Stellglied ist mit einem Stellungsfühler ausgerüstet, der dafür ausgelegt
ist, einen Wert zu liefern, der die momentane Stellung des beweglichen Teils
des Stellglieds bezüglich
seines feststehenden Teils darstellt. Dieser Fühler ist beispielsweise je nach
dem Stellgliedtyp, dem er zugeordnet ist, ein drehbares oder lineares
Potentiometer.
-
In 2 ist
jedem Sitze eine Steuereinheit 16 zugeordnet. In der Praxis
ist jeder Steuereinheit 16 ein Sitzmodul zugeordnet, das
aus zwei oder vier Sitzen und nicht, wie dargestellt, aus einem
Einzelsitz besteht.
-
Die
Steuereinheiten 16 sind an eine nicht dargestellte Leitung
zur elektrischen Leistungsversorgung angeschlossen.
-
Jede
Steuereinheit 16 besitzt ein Datenverarbeitungsmodul 50,
wie ein Mikrosteuerorgan und Speichermittel 52, die für die Speicherung
von Programmen zur Steuerung des Sitzmoduls sowie von Daten oder
Variablen, die für
dessen Betrieb erforderlich sind, bestimmt sind.
-
Die
verschiedenen Organe der Steuereinheit 16 sind miteinander
durch einen internen Bus 34 verbunden. Auf diesem Bus ist
für jeden
Sitz des Sitzmoduls eine Schnittstelle 56 zum Anschluss einer Steuertastatur 58 vorgesehen,
die auf der Armlehne des Sitzes installiert ist.
-
Die
Steuertastatur 58 jedes Sitzes besitzt für jedes
Stellglied des Sitzes zwei Steuerknöpfe, die die Bewegung des zugeordneten
Stellglieds in zwei entgegengesetzten Richtungen gestatten.
-
Die
Steuereinheit 16 besitzt ferner eine Schnittstelle 60 zur
Leistungssteuerung, mit der jedes Stellglied des zugeordneten Sitzmoduls
getrennt verbunden ist. In 2 sind die
Kabel zur Verbindung der Stellglieder mit der Schnittstelle 60 schematisch
dargestellt. In der Praxis sind diese in der Verkleidung des Sitzmoduls
verborgen.
-
Die
Leistungssteuerschnittstelle 60 ist dafür ausgelegt, die elektrische
Energie zu liefern, die für den
Betrieb jedes Stellglieds für
seine Bewegung in der einen oder in der anderen Richtung erforderlich ist.
Sie besitzt deshalb einen Ausgang für jedes Stellglied. Die Versorgung
des einen oder des anderen der Stellglieder und seine Bewegung werden
von der Leistungssteuerschnittstelle unter der Steuerung durch das
Mikrosteuerorgan 50 insbesondere in Abhängigkeit von Steuerbefehlen
gesteuert, die über die
Tastatur 58 eingegeben werden.
-
Die
Steuereinheit 16 besitzt ferner eine Schnittstelle 62 zur
Aufnahme von Daten. Diese Schnittstelle besitzt einen Datenaufnahmeeingang für jedes
Stellglied. Dieser Eingang ist mit den den Stellgliedern zugeordneten
potentiometrischen Stellungsfühlern
verbunden.
-
Die
Datenaufnahmeschnittstelle 62 ist dafür ausgelegt, die Information
des jedem Stellglied zugeordneten Fühlers bei einer von dem Mikrosteuerorgan 50 ausgehenden
Informationsanforderung aufzunehmen. Sie umfasst insbesondere einen
Analog/Digitalwandler, der dafür
ausgelegt ist, das von jedem Fühler
gelieferte analoge Signal für
das Mikrosteuerorgan 50 verwertbar zu machen. So liefert
die Datenaufnahmeschnittstelle dem Mikrosteuerorgan 50 eine
Variable, die die Stellung des zugeordneten Stellglieds darstellt.
-
Ferner
sind Mittel 64 zur Übertragung
von Informationen in zwei Richtungen zwischen der Steuereinheit 16 und
der zentralen Verwaltungseinheit 18 in die Steuereinheit 16 integriert.
-
Diese
Mittel 64 zur Übertragung
von Informationen umfassen einerseits Mittel 66 zur Abgabe
von Informationen zu der zentralen Verwaltungseinheit 18 und
andererseits Mittel 68 zur Aufnahme von von der zentralen
Verwaltungseinheit 18 gelieferten Informationen.
-
Die
Mittel 64 sind mit dem externen Bus 20 verbunden.
Dieser ist von jedem geeigneten Typ und erfüllt beispielsweise die Norm
RS 485. Aus Gründen der
Klarheit auf der Zeichnung ist der Bus mit zwei drahtförmigen Trägern 20A, 20B dargestellt,
deren jeder für
die Übertragung
von Informationen zwischen den Einheiten 16 und 18 jeweils
in einer Richtung bestimmt ist. In der Praxis werden diese Informationen
auf ein und demselben Träger
befördert.
-
Die
zentrale Verwaltungseinheit 18 besitzt ein Modul 80 zur
Verarbeitung von Informationen, wie ein Mikrosteuerorgan und einen
Speicher 82. Die einzelnen Organe der zentralen Verwal tungseinheit
sind miteinander durch einen internen Datenübertragungsbus 84 verbunden.
Ein Bildschirm 86 zur Visualisierung von Informationen
und eine Tastatur 88 zur Dateneingabe sind mit dem Bus 84 über angepasste Schnittstellen 90 und 92 verbunden.
-
Ferner
sind Mittel 94 zur Übertragung
von Informationen in zwei Richtungen in die zentrale Verwaltungseinheit 18 integriert
und mit dem internen Bus 84 verbunden. Diese Übertragungsmittel 94 sind mit
dem externen Bus 20 für
die Übertragung
von Informationen zwischen der Steuereinheit 16 und der zentralen
Verwaltungseinheit 18 in zwei Richtungen verbunden.
-
Zu
diesem Zweck besitzen die Mittel 94 zur zweiseitigen Übertragung
Mittel 96 zur Abgabe von Informationen und Mittel 98 zur
Aufnahme von Informationen.
-
In
dem Speicher 52 jeder Steuereinheit 16 ist ein
Steuerprogramm gespeichert. Dieses ist ausgelegt, um deren Betrieb
zu verwalten. Es kann insbesondere jedes Stellglied in Abhängigkeit
von den vom Benutzer über
die Tastatur 58 eingegebenen Steuerbefehlen steuern.
-
Bei
Empfang eines Steuerbefehls steuert das Mikrosteuerorgan 50 die
Leistungssteuerschnittstelle 60 so, dass diese ein Stellglied
versorgt, solange die entsprechende Taste der Tastatur 58 eingedrückt gehalten
wird.
-
Während des
Betriebs des Stellglieds prüft das
Mikrosteuerorgan 50 die ausreichende Bewegung des Stellglieds über den
zugeordneten Fühler. Das
Ergebnis der Messung wird von der Schnittstelle 62 aufgenommen
und dem Mikrosteuerorgan 50 mitgeteilt. Auf diese Weise
wird bei der Bewegung eines Sitzele ments durch Einwirkung eines
Stellglieds dieses durch die Einheit 16 in einem Regelkreis
gesteuert.
-
Der
maximal zulässige
Bewegungsbereich jedes Stellglieds ist ferner im Speicher 52 gespeichert.
Zu diesem Zweck sind in der Steuereinheit 16 Schwellenwerte
gespeichert, die den zulässigen Endstellungen
des Stellglieds entsprechen.
-
Bei
der Bewegung eines Stellglieds prüft das Mikrosteuerorgan 50 periodisch,
ob der Wert, der von dem dem Stellglied zugeordneten Fühler abgenommen
wird, im zulässigen
Bewegungsbereich liegt. Wenn der vom Fühler abgenommene Wert eine
der Schwellen erreicht, wird die Versorgung des Stellglieds über die
Leistungssteuerschnittstelle 60 unterbrochen.
-
Die
Einheit 16 besitzt in die Leistungssteuerschnittstelle 60 integrierte
Mittel, die dafür
ausgelegt sind, die an jedes Stellglied angelegte momentane Stromstärke I sowie
ihre Ableitung dI/dt nach der Zeit zu ermitteln. Die Werte der Stromstärke I und
ihrer Ableitung dI/dt werden kontinuierlich mit vorbestimmten Höchstwerten
verglichen.
-
Wenn
diese Höchstwerte überschritten
sind, was eine Blockierung des durch das Stellglied gesteuerten
beweglichen Elements oder eine Funktionsstörung von diesem darstellt,
wird die Ausführung des
laufenden Steuerbefehls aufgegeben und das Stellglied wird in der
entgegengesetzten Richtung betätigt,
bis eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllt ist, und zwar die Rückbewegung
des Stellglieds um einen vorbestimmten Wert oder der Ablauf einer
vorbestimmten Zeitspanne.
-
Die
Durchführung
der beiden alternativen Bedingungen gewährleistet, dass die eine oder
die andere der Bedingungen aus reicht, wodurch eine ununterbrochene
Rückbewegung
des Stellglieds vermieden wird. Es ist nämlich möglich, dass die Bedingung,
die das Ausmaß der
Rückbewegung
betrifft, allein nie erfüllt
wird, und zwar insbesondere wenn der Stellungsfühler defekt ist oder wenn das
Stellglied in einer Endstellung ist.
-
Das
im Speicher 82 gespeicherte Programm, das für die Verwaltung
des Betriebs der zentralen Einheit 18 bestimmt ist, ist
für die Übertragung
von Informationen zur Steuereinheit 16 und für den Empfang
von Informationen von dieser Steuereinheit 16 ausgelegt.
-
Insbesondere
gestattet die zentrale Verwaltungseinheit 18 die Eingabe
des zulässigen
Bewegungsbereichs jedes Stellglieds über die Tastatur 88. Die
auf diese Weise definierten Schwellen werden über die Abgabemittel 96 zur
Steuereinheit 16 des zugeordneten Sitzmoduls übertragen.
Die Schwellen werden auf diese Weise im Speicher 52 gespeichert, um
bei der Steuerung des zugeordneten Sitzes verwendet zu werden.
-
Ferner
ist die zentrale Verwaltungseinheit dafür ausgelegt, Befehle zur Steuerung
aller Stellglieder oder eines Teils von diesen zu erzeugen und um
diese Steuerbefehle den Steuereinheiten zu liefern, die die Stellglieder
entsprechend steuern.
-
Ferner
ist die zentrale Verwaltungseinheit 18 dafür ausgelegt,
an die Steuereinheit 16 Anfragen zu richten, die Anforderungen
von Informationen entsprechen, die den Wert betreffen, der von dem
einen oder dem anderen der den Stellgliedern zugeordneten Fühler gemessen
wird.
-
Bei
Empfang einer solchen Anfrage schickt die Steuereinheit 16 über Abgabemittel 66 den
von dem entsprechenden Fühler
gemessenen Wert zurück.
-
Dieser
Wert, der von dem Bus 20 zu den Empfangsmitteln 98 übertragen
wird, wird nun von dem Mikrosteuerorgan 80 verarbeitet.
Dieser Wert wird insbesondere auf dem Schirm 86 dargestellt,
der auf diese Weise einem Techniker oder einer Hostesse zur Verfügung gestellt
wird.
-
Auf
diese Weise ist es zu jedem Zeitpunkt möglich, von der zentralen Verwaltungseinheit 18 aus
den Wert, der die Stellung eines beliebigen Stellglieds darstellt,
zu kennen.
-
Bei
der Konfigurierung der Sitzmodule und insbesondere bei der Einspeicherung
der zulässigen Bewegungsbereiche
der Stellglieder nimmt der Techniker für zwei nebeneinander in Flucht
angeordnete Sitze den von jedem Fühler der beiden Sitze gegebenen
Wert ab. Infolge der Herstellungstoleranzen der Sitze sind diese
Werte im Allgemeinen nahe beieinander, jedoch nicht identisch, obwohl
beide Sitze in identischen Stellungen sind.
-
Damit
die Grenzstellungen der beiden nebeneinander angeordneten Sitze
identisch sind, nimmt die Bedienungsperson eine Verschiebung der Schwellenwerte
vor, die die den Stellgliedern jedes Sitzes zugeordneten Bewegungsbereiche
definieren.
-
Auf
diese Weise haben die beweglichen Elemente der beiden Sitze trotz
der von den Fühlern
abgenommenen unterschiedlichen Werte identische tatsächliche
Bewegungen.
-
Für die Bestimmung
der zulässigen
Bewegungsbereiche nimmt die Bedienungsperson von der zentralen Verwaltungseinheit 18 aus Werte
auf, die die Stellung jedes Stellglieds in verschiedenen Stellungen
des Sitzes darstellen.
-
Zu
diesem Zweck bewegt er die einzelnen Sitzelemente, indem er sie über die
Tastatur 58 steuert. Er bestimmt nun bei manchen besonderen
Stellungen des Sitzes die die Stellung jedes Stellglieds darstellenden
Werte durch direkte Ablesung auf dem Bildschirm 86.
-
Die
auf diese Weise abgenommenen Werte werden für die Konfigurierung der anderen
Sitze des Flugzeugs benutzt, wobei Verschiebungen infolge der Herstellungstoleranzen
der Sitze berücksichtigt werden.
-
Die
wegen der Herstellungstoleranzen erforderlichen Kompensierungen
können
automatisch durch ein Nachstellprogramm errechnet werden, das in
der zentralen Verwaltungseinheit 18 ausgeführt wird.
-
Ferner
besitzt die Steuereinheit 16 ein Programm, das dafür ausgelegt
ist, im Speicher 52 ein Betriebstagebuch für jedes
der Stellglieder des zugeordneten Sitzmoduls zu speichern. Insbesondere
ist dieses Programm dafür
ausgelegt, die kumulierte Betriebsdauer jedes Stellglieds sowie
den von ihm verbrauchte Gesamtstrom zu bestimmen.
-
Diese
Informationen werden der zentralen Verwaltungseinheit 18 auf
deren Anfrage mitgeteilt. Diese Informationen werden dann durch
die zentrale Verwaltungseinheit 18 ausgewertet, um insbesondere
eine präventive
Wartung der Sitzmodule durchzuführen.
-
Die
zentrale Verwaltungseinheit 18 kann im Flugzeug beispielsweise
im Cockpit bleibend montiert sein oder kann abnehmbar sein, da sie
nur in den Phasen der Konfiguration oder der Wartung der Sitzmodule
an diese angeschlossen ist.
-
Das äußere Netz 20 kann
außerdem
wegfallen. Die zentrale Verwaltungseinheit 18 wird in diesem
Fall nacheinander an die Steuereinheit 16 jedes Sitzmoduls
mit Hilfe eines angepassten Verbinders angeschlossen.
-
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
weist die zentrale Verwaltungseinheit 18 einen Mikrorechner
vom Typ PC auf, in den ein geeignetes Programm geladen ist, das
die zweiseitige Verbindung mit den Steuermodulen 16 gestattet.
-
Gemäß einer
Abwandlung ist die zentrale Verwaltungseinheit 18 ein Taschenrechner
oder ein speziell für
diese Anwendung entwickeltes tragbares Modul.
-
In
dem beschriebenen Beispiel werden die Fühler von den Stellgliedern
selbst getragen. Gemäß einer
Abwandlung sind die Fühler
direkt zwischen zwei beweglichen Elementen des Sitzmoduls angeordnet.