DE8403396U1 - Control rod - Google Patents
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Description
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Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen
Berlin und München VPA 84 H 4406 DESiemens Aktiengesellschaft Our mark
Berlin and Munich VPA 84 H 4406 DE
SteuerstafeTax penalty
Öle Neuerung bezieht eich Auf einen Steuerstab fur die
Umsetzung von mechanischen Bewegungen und/oder Kräften
in elektrische Signale gemäß dem Oberbegriff des Anspruehs 1.Oils innovation relates to a control stick for the
Implementation of mechanical movements and / or forces
into electrical signals according to the preamble of claim 1.
Es ist bereits bekannt, von Hand bedienbare Steuerstäbe
(sogenannte Joysticks) so aufzubauen, daß an einem beweglich gehaltenen Ende beispielsweise Potentiometer, Dreh-It is already known, manually operated control rods
(so-called joysticks) so that at one end that is held in a movable manner, for example, a potentiometer, rotary
winkelgeber oder Schalter angebracht werden, deren Wider«
standswerte oder Schaltzustände bei einer Betätigung desangle transducers or switches are attached whose cons «
values or switching states when the
Steuer stabs verändert werden können. Die Bewegung kann -jjControl stabs can be changed. The movement can be -jj
hier auch in mehreren Freiheitsgraden erfolgen, wobei für Jalso take place here in several degrees of freedom, whereby for J
jede Bewegungsrichtung beispielsweise ein Potentiometer Ia potentiometer I, for example, for each direction of movement
angebracht 1st, Steuerstäbe mit einem solchen Aufbau wer- i Is attached, control rods with such a structure are i
den z. B. bei Punkfernsteuerungen für Modellflugzeuge |the z. B. for remote controls for model airplanes |
verwendet. Die Nachteile dieser Steuerstäbe sind insbe- Iused. The disadvantages of these control rods are in particular
sondere die Verwendung von beweglichen Teilen - z. B. die 1special the use of moving parts - e.g. B. the 1
Schleifer der Potentiometer -, die störanfällig sind, und ίPotentiometer wipers - prone to failure, and ί
der eingeschränkte BewegungsSpielraum, der durch die Kon- |the restricted freedom of movement created by the |
struktion des Steuerstabes mit den mechanisch gekoppelten Jstructure of the control rod with the mechanically coupled J
Potentiometern oder Schaltern vorgegeben ist. IPotentiometers or switches is specified. I.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerstab
für die umsetzung von mechanischen Bewegungen und/oder
Kräften in elektrische Signale zu schaffen, bei dem eine
störsichere Übertragung von mechanischen Betätigungen des
Steuerstabes in elektrische Signale und eine optimale Ausnutzung aller Bewegungsmöglichkeiten des Steuerstabes möglieh
sind.The innovation is based on the task of a control rod
for the implementation of mechanical movements and / or
To create forces in electrical signals in which one
Fail-safe transmission of mechanical actuations of the
Control rod into electrical signals and an optimal use of all movement possibilities of the control rod are possible.
Ag 4 Bz / 02.02.1984Ag 4 Bz / 02.02.1984
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I » II »I
- 2 - VPA 84 H A406 DE- 2 - VPA 84 H A406 DE
Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein Steuerstab der eingangs genannten Art die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 auf. Beim neuerungegemäßen Steuerstab kann In vorteilhafter Welse das flexible Teilstück derart mit kraft- bzw. bewegungsempfindlichen Sensoren ausgerüstet werden, daß bei einer Betätigung des Steuerstabs am beweglichen Ende die auf der Oberfläche des Teilstücks montierten Sensoren eine Veränderung ihrer elektrischen Eigenschaften erfahren. In besonders vorteilhafter Weise sind diese Sensoren sogenannte Mehrkomponenten-Kraftsensoren, nämlich Dehnungsmeßstreifen gemäß Unteranspruch 2, wahlweise Halbleiter- oder konventionelle Metall-Dehnungsmeßstreifen, die bei Dehnung eine Änderung ihrer elektrischen Werte erfahren.To solve this problem, a control rod of the type mentioned at the outset has the characteristics of the identifier of the Claim 1 on. With the newly improper control rod In an advantageous catfish the flexible section in such a way Force or movement-sensitive sensors are equipped that when the control rod is actuated on the movable The sensors mounted on the surface of the section end a change in their electrical ones Experience properties. In a particularly advantageous manner, these sensors are so-called multi-component force sensors, namely strain gauges according to dependent claim 2, optionally semiconductor or conventional metal strain gauges, which experience a change in their electrical values when stretched.
Vorteilhafte Ausgestaltungen de·* aeuerungsgemäßen Steuer stäbs sind mit den Unteransprüchen 3 bis 7 angegeben.Advantageous embodiments of the tax according to the taxation stäbs are specified with the dependent claims 3 to 7.
©-bi&-40-angeg©beH-r Besonders bei der Steuerung einer Bilddarstellung auf Sichtgeräten ist es wünschenswert, eine Vielzahl von Steuerungsparametern ausnutzen zu können. Beispielsweise bei der Steuerung eines Cursors auf dem Bildschirm eines Sichtgerätes ist es vorteilhaft, nicht nur die Bewegungsrichtung, sondern auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Cursors über die Sensoren zu beeinflussen. Bei der neuerungsgemäßen Anordnung kann dies leicht durch Erfassung des Ausmaßes der Beeinflussung der* Sensoren erreicht werden. Auch eine Veränderung der Bilddarstellung an sich, z. B. hinsichtlich der Lage öder des Maßstabs der Darstellung, ist hier durch die Vielzahl der Bewegungskomponenten des Steuerstabes möglich, so daß durch eine Betätigung des freien Endes des Steuerstabes mit einer Hand alle diese Steuer funkt ionen ausgeführt werden können. Es ist auch denkbar, mit der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Bewegungsrichtung ein Verschlußsignal (Lock) für eine Fixierung der Bild-© -bi & -40-angeg © beH-r Especially when controlling a It is desirable to be able to use a large number of control parameters to display images on display devices. For example, when controlling a cursor on the screen of a display device, it is advantageous to not only the direction of movement, but also the speed of movement of the cursor via the sensors. With the arrangement according to the innovation this can easily be achieved by detecting the extent to which the sensors are affected. A change too the image representation per se, z. B. with regard to the location or the scale of the representation is here by the Variety of movement components of the control rod possible, so that by actuating the free end of the Control rod all these control functions can be performed with one hand. It is also conceivable with the arrangement according to the invention in a direction of movement a lock signal (lock) for a fixation of the image
- 3 - VPA 84 H 4406 DE- 3 - VPA 84 H 4406 DE
darstellung zu detektieren, wodurch entweder die Stellung doa Cursors oder sonstige Eigenschaften der Darstellung festgehalten werden können.to detect representation, whereby either the position doa cursors or other properties of the representation can be held.
Öle Neuerung wird anhand der Figuren erläutert, wobeiOils innovation is explained with reference to the figures, wherein
Figur 1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels des neuerungsgemäßen Steueretabes.Figure 1 is a view of an embodiment of the control table according to the innovation.
Figur 2 Schnittdarstellungen durch verschiedene Schnittebenen des flexiblen Teilstücks des Steuerstabes, Figur 3 einen Anwendungsfall zur Steuerung eines Cursors auf einem Bildschirm,FIG. 2 sectional views through different sectional planes of the flexible part of the control rod, FIG. 3 shows an application for controlling a cursor on a screen,
Figur 4 eine Zerlegung der Kraft- bzw. Bewegungskomponenten des Steuerstabes und
Figur 5 ein elektrisches Blockschaltbild für eine Anwendung des Steuerstabes zur Steuerung der Darstellung auf
dent Bildschirm eines Sichtgerätes zeigen.FIG. 4 shows a breakdown of the force or movement components of the control rod and
FIG. 5 shows an electrical block diagram for an application of the control rod for controlling the display on the screen of a display device.
Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Steuerstabs 1 ist ein flexibles Teilstück 2 an einer Halterung 3 fest montiert; das andere Ende des Teilstücks 2 trägt einen Griff 4, mit dem der Steuerstah 1 von Hand betätigbar ist. Das flexible Teilstück 2 trägt die Dehnungsmeßstreifen aus Halbleitermaterial als kraft- bzw. bewegungsempfindliche Sensoren* Dehnungsmeßstreifen 5 und 6 (Dehnungsmeßstreifen 6 hier nicht sichtbar, da er auf der gegenüberliegenden Seite des Teilstücks 2 liegt) liegen hier im oberen Teil quer zur Längsachse 7 des Steuerstabs 1. Parallel zum Verlauf der Längsachse 7 sind Dehnungsmeßstreifen 8, 9» 10 und 11 angebracht (Eehnungsmeßstreifen 11 hier nicht sichtbar, da er dem Dehnungsmeßstreifen 9 auf der anderen Seite des Teilstücks 2 gegenüberliegt). Weiterhin befinden sich zusätzliche Dehnungsmeßstreifen 12 und 13 auf dem Teilstück 2, die jeweils in 45 ° zur Längsachse 7 gekreuzt übereinander angeordnet sind- In der Figur sind ferner Schnittebenen A-A1, B-Bf und C-C1 angegeben, t/obei diese Schnittdarstellungen in der Figur 2 gesondert gezeichnet sind.In the embodiment of a control rod 1 shown in FIG. 1, a flexible section 2 is fixedly mounted on a holder 3; the other end of the section 2 carries a handle 4 with which the control rod 1 can be operated by hand. The flexible section 2 carries the strain gauges made of semiconductor material as force- or movement-sensitive sensors 1. Strain gauges 8, 9 »10 and 11 are attached parallel to the course of the longitudinal axis 7 (strain gauges 11 are not visible here because they are opposite the strain gauges 9 on the other side of section 2). Furthermore, there are additional strain gauges 12 and Video- 13 is arranged on the section 2, one above the other respectively crossed at 45 ° to the longitudinal axis 7 also are sectional planes AA 1 In the figure, BB f and CC 1 is specified, t / obei these cross-sectional views in the figure 2 are drawn separately.
ζ. - 4 - VPA 84 H 4406 DSζ. - 4 - VPA 84 H 4406 DS
Im Teil a) der Figur 2 ist der Schnitt A-A1 sichtbar, % wodurch die Lage der beiden Dehnungsmeßstreifen 5 und 6 Ip am Teilstück 2 erkennbar ist. Im Teil b) ist der SchnittIn part a) of figure 2 is the section AA 1 visible% whereby the position of the two strain gauges 5 and 6 Ip is indicated by the portion. 2 In part b) is the cut
B-B1 mit den Dehnungsmeßstreifen 8, 9, 10 und 11 dargestellt, und im Teil e) ist der Schnitt C-C1 gezeichnet, wobei die beiden Dehnungsmeßstreifen 12 und 13 übereinan* derliegend angegeben sind. Im Teil d) der Figur 2 sindBB 1 shown with the strain gauges 8, 9, 10 and 11, and in part e) the section CC 1 is drawn, the two strain gauges 12 and 13 being indicated one above the other. In part d) of Figure 2 are
die Kräfte eingezeichnet, die auf den Steuerstab 1 und (; somit auf das flexible Teilstück 2 aufbringbar sind. Die <\ 10 Kraft K1 ist in Richtung der Längsachse 7 wirksam, wobei sie in der hier angegebenen Darstellung in die Zeichen- -' ebene hineinwirkt, sie kann jedoch auch in entgegenge-Ί setzter Richtung wirksam sein. Die Kräfte K2 und K3 wirkenthe forces are shown which can be applied to the control rod 1 and ( ; thus to the flexible section 2. The <\ 10 force K1 is effective in the direction of the longitudinal axis 7, and in the illustration given here, it acts in the plane of the drawing However, it can also be effective in the opposite direction: Forces K2 and K3 act
], jeweils quer zur Längsachse 7 und befinden sich in einem], each transverse to the longitudinal axis 7 and are in one
Winkel von 90 ° zueinander. Außerdem kann noch ein Dreh-I-moment M1 aufgebracht werden, mit dem eine Torsionsbe-90 ° to each other. A turning I-moment can also be used M1 are applied, with which a torsion
ζ wegung des flexiblen Teilstücks 2 und somit des Steuer- I. stabs in der hier dargestellten Richtung, aber auch in der entgegengesetzten Richtung durchgeführt werden kann. Alle diese Betätigungskräfte können in ihrem Ausmaß an die menschliche Hand angepaßt werden, mit der die Bedienung des Steuerstabs vorgenommen wird.ζ movement of the flexible section 2 and thus the control rod I. in the direction shown here, but can also be carried out in the opposite direction. The extent of all of these operating forces can be adapted to the human hand with which the control rod is operated.
Aus den Darstellungen nach der Figur 2 ist entnehmbar, daß beispielsweise bei einer durch eine entsprechende Bewegung des Steuerstabs verursachten Kraft K1 die Dehnungsmeßstreifen 12 und 13 auf Dehnung beansprucht werden und somit eine Veränderung ihrer elektrischen Eigenschaften und die Erzeugung eines entsprechenden elektrischen Signals bewirkt werden kann. Bei Einwirkung einer Kraft K2 durch eine entsprechende Bewegung des Steuerstabs 1 wird insbesondere der Dehnungsmeßstreifen 9 (vergleiche Teil b) der Figur 2) ä auf Dehnung beansprucht und der Dehnungsmeßstreifen 11 gestaucht, wodurch auch mit diesen Dehnungsmeßstreifen entsprechende elektrische Signale erzeugt werden können. Bei Einwirkung einer Kraft K3 wird insbesondere der Dehnungsmeßstreifen 8 auf Dehnung und der Dehnungsmeßstreifen 10From the representations according to FIG. 2 it can be seen that, for example, in the case of a by a corresponding movement of the control rod caused force K1 the strain gauges 12 and 13 are stressed to elongation and thus a Changes their electrical properties and generates a corresponding electrical signal can be. When a force K2 acts through a corresponding movement of the control rod 1, in particular the strain gauge 9 (compare part b) of Figure 2) - stressed to elongation and the strain gauge 11 compressed, whereby corresponding electrical signals can also be generated with these strain gauges. at The strain gauge 8 and the strain gauge 10, in particular, act on the action of a force K3
ι » tι »t
■ t»It W ■ t »It W
- 5 - VPA 84 H 4406 DE- 5 - VPA 84 H 4406 DE
auf Stauchung beansprucht, wodurch auch diese Bewegung des Steuerstabs 1 detektiert und in ein elektrisches Signal umgesetzt werden kann. Eine Torsionsbewegung aufgrund des Drehmomentes M1 führt zu einer Dehnung bzw. Stauchung der beiden Dehnungsmeßstreifen 12 bzw. 13 und somit zu einem entsprechenden drehmomentabhängigen, elektrischen Signal.stressed on compression, whereby this movement of the control rod 1 is also detected and converted into an electrical signal can be implemented. A torsional movement due to the torque M1 leads to an elongation or Compression of the two strain gauges 12 and 13 and thus to a corresponding torque-dependent, electrical Signal.
• I• I
• I• I
In der Figur 3 ist ein Anwendungsfall des neuerungsgemäßen Steuerstabs 1 dargestellt, wobei auf einem Bildschirm 15 eines Sichtgeräts 16 ein Cursor genannter Markierungspunkt 17 in seiner Lage auf dem Bildschirm verschoben werden soll. Die hierfür erforderlichen Kräfte am Steuerstab 1 sind in der Figur 4 dargestellt, wobei bei I der in der Figur 3 angedeuteten Bewegung von links unten Γ nach rechts oben die von den Dehnungsmeßstreifen 8 ... detektierten Teilkräfte K2 und K3 zu einer Gesamtkraft K führen, die durch die Größe der Teilkräfte K2 und K3 in ihrer Richtung und in ihrem Betrag festgelegt ist. Die Steuerung des Cursors 17 kann in einfacher Weise derart vorgenommen werden, daß aus der Vektorrichtung der Gesamtkraft K die Cursorbewegungsrichtung und aus der Vektorlänge der Gesamtkraft K die Cursorbewegungsgeschwindigkeit erfaßt werden kann. In der Figur 4 sind außerdem noch die Kräfte K1 und M1 dargestellt, mit denen beispielsweise eine Verschiebung oder eine Drehung der gesamten Darstellung auf dem Bildschirm 15 durch das Drehmoment M1 oder eine Veränderung des Maßstabs der Darstellung auf dom Bildschirm 15 mit der Kraft K1 erreicht werden kann.In the figure 3 is an application of the innovation according to Control rod 1 shown, on a screen 15 of a viewing device 16, a cursor called a marking point 17 is to be moved in its position on the screen. The forces required for this on Control rod 1 are shown in FIG. 4, with I the movement indicated in FIG. 3 from the bottom left Γ to the top right that of the strain gauges 8 ... detected partial forces K2 and K3 lead to a total force K, which is determined by the size of the partial forces K2 and K3 in its direction and amount is fixed. The control of the cursor 17 can be carried out in a simple manner in such a way be made that from the vector direction of the total force K the direction of cursor movement and from the vector length the total force K the cursor movement speed can be detected. In the figure 4 are also still the Forces K1 and M1 shown, with which, for example, a shift or a rotation of the entire representation on the screen 15 by the torque M1 or a change in the scale of the representation on dom Screen 15 can be reached with the force K1.
Bei dem in der Figur 5 dargestellten elektrischen Blockschaltbild sind die einzelnen Sensoren bzw. Dehnungsmeßstreifen 5 ... 13 (vergle;Lohe Figur 1) schematisch In einem Baustein 20 dargestellt. Die Dehnungsmeßstreifen werden von einem Speisegerat 21 mit einer Spannung versorgt ' und können beispielsweise innerhalb des Bausteins 20 in t. einer ßrtlckenschaltung so 2usarnmengeschaltet werden, daßIn the electrical block diagram shown in FIG. 5, the individual sensors or strain gauges 5... 13 (compare; Lohe FIG. 1) are shown schematically in a module 20. The strain gauges are supplied with a voltage by a supply device 21 and can, for example, within the module 20 in t. a gap circuit so 2usarnmengeschaltet that
< I III I I I I ' ·· J J !<I III I I I I '·· J J!
- 6 - VPA 84 H 4406 DE- 6 - VPA 84 H 4406 DE
sie bei einer Krafteinwirkung auf die Sensoren bzw. Dehnungsmeßstreifen ein entsprechendes elektrisches Signal am Ausgang 22 erzeugen. In einem Meßverstärker 23 werden diese Signale verstärkt und in einem A/D-Wandler 24 in eine entsprechende binäre Information umgewandelt. Der daran angeschlossene Mikroprozessor 25 formt die Si^aIe in entsprechende Informationen für die hier geforderte zeilenmäßige Bilddarstellung um und ermittelt beispielsweise die aus der Vektorrichtung bzw. der Vektorlänge der Gesamtkraft K zu berechnenden Bewegungsrichtungs- und Geschwindigkeitsgrößen. Die Ausgangssignale des Mikroprozessors 25 werden über eine Sichtgerätesteuerung 26 den Signalverarbeitungsteilen des Sichtgeräts 16 zugeführt, so daß auf dem Bildschirm 15 die anhand der Figuren 2 bis 4 dargelegten Auswirkungen auf den beweglichen Cursor 17 bzw. auf die Veränderung der Bilddarstellung im Sichtgerät 16 durchgeführt werden können.when a force acts on the sensors or strain gauges generate a corresponding electrical signal at output 22. In a measuring amplifier 23 are these signals are amplified and in an A / D converter 24 in converted to a corresponding binary information. The connected microprocessor 25 forms the Si ^ aIe into corresponding information for the line-wise image display required here and, for example, determines the direction of movement and to be calculated from the vector direction or the vector length of the total force K Speed quantities. The output signals of the microprocessor 25 are transmitted via a display device control 26 fed to the signal processing parts of the display device 16, so that on the screen 15 based on the figures 2 to 4 on the movable cursor 17 or on the change in the image display can be carried out in the display device 16.
7 Schutzansprüche
5 Figuren7 claims for protection
5 figures
» · · · ι ι ι t»· · · Ι ι ι t
• » ·* ' «••ti *• »· * ' «•• ti *
• t · ■ Il• t · ■ Il
Claims (6)
35- At least two force- or movement-sensitive sensors (8, 10; 9, 11) are attached to the flexible section in such a way that at least one of the sensors can be influenced in each of the deflection directions.
35
- das Teilstück (2) ein Rohr ist, an dem7 · Control rod according to claim 6, characterized in that
- The section (2) is a pipe on which
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8403396U DE8403396U1 (en) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | Control rod |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8403396U DE8403396U1 (en) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | Control rod |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8403396U1 true DE8403396U1 (en) | 1986-03-06 |
Family
ID=6763218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE8403396U Expired DE8403396U1 (en) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | Control rod |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8403396U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0209400A2 (en) * | 1985-07-19 | 1987-01-21 | Richard L. Jenkins | Six-axis joystick control |
EP0406031A2 (en) * | 1989-06-28 | 1991-01-02 | CAE Electronics Ltd. | System for measuring force versus position of a flight controller in an aircraft or flight simulator |
-
1984
- 1984-02-06 DE DE8403396U patent/DE8403396U1/en not_active Expired
Cited By (5)
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