RU159586U1 - Устройство управления индикатора - Google Patents

Abstract

1. Устройство управления индикатора, содержащее корпус с передней панелью, массив переключателей, соединенное с корпусом устройство отображения знако-графической информации, отображающее пользовательский интерфейс, содержащий опции выбора режимов и параметров движения или управления бортовым оборудованием, электронный блок управления, соединенный с устройством отображения знако-графической информации и корпусом, отличающееся тем, что передняя панель выполнена с обрамлением в виде рамки, по меньшей мере, на одной стороне которой размещены массив переключателей, содержащий подмассив тактильных нажимных переключателей и подмассив вращательных переключателей - энкодеров, по меньшей мере, один единичный оптический сенсор, массивы встроенных оптических сенсоров, размещенных на внутренней поверхности обрамления, причем каждому переключателю соответствует, по меньшей мере, одна область пространства, контролируемая массивами оптических сенсоров и соответствующая выбору опции пользовательского интерфейса, электронный блок управления содержит модуль контроллера первичных сигналов и модуль процессора, выходы массива переключателей, по меньшей мере, одного, единичного оптического сенсора и массивов встроенных оптических сенсоров связаны с входами контроллера первичных сигналов, выходы которого связаны с входами модуля процессора.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль контроллера первичных сигналов содержит контроллер тактильных сигналов и контроллер оптических сигналов, при этом выходы массива переключателей связаны с входами контроллера тактильных сигналов, а выходы массива встроенных оптичес

Description

Полезная модель относится к области электроники, в частности к системам управления и динамическим пользовательским интерфейсам и может быть использована для ввода информации и команд управления в подвижном объекте, например, в самолете, автомобиле и т.п.

Подвижные объекты имеют, как правило, значительное количество органов управления, которые используются при управляемом движении. Каждая система управления бортового оборудования имеет свои собственные ручки, кнопки или дисковые регуляторы (энкодеры), ассоциированные с отдельной системой управления (скоростью, яркостью света и т.п.) для выбора режима работы систем бортового оборудования.

Некоторые современные подвижные объекты содержат чувствительные к касанию устройства отображения информации (сенсорные экраны) для того, чтобы заменять множество элементов управления, ассоциированных с подсистемами подвижного объекта. Чувствительные к касанию устройства отображения информации не обеспечивают физической обратной связи с пользователем, в результате чего, пользователь вынужден смотреть на устройство отображения информации для того, чтобы убеждаться, что принимается правильный ввод касанием. Таким образом, сложность манипулирования множеством различных элементов управления подвижного объекта связана с необходимостью постоянно отвлекать взгляд от закабинной обстановки, чтобы управлять режимами работы подсистем бортового оборудования двигающегося объекта.

Очевидно, что проблема переключения внимания от закабинной обстановки обуславливается ее изменчивостью во времени. При отсутствии движения объекта или движения в сопровождении автопилота непрерывный анализ закабинного пространства отсутствует, что позволяет более активно использовать сенсорные органы управления, при этом при выполнении сложного маневрирования подвижного объекта внимание должно быть сконцентрировано преимущественно на состоянии закабинного пространства при обязательном наличии звуковой, тактильной или иной обратной связи с пользователем.

В настоящее время все больше объектов эксплуатируются «по техническому состоянию исправности», когда допускается превышение назначенных ресурсов эксплуатации. В этих условиях чрезвычайно актуальным становится наличие резервирования (дублирования, троирования и т.п.) элементов управления движением двигающегося объекта для того, чтобы избежать потерю управления при отказе каких-либо его устройств.

Известно устройство дисплейной панели со встроенными оптическими сенсорами, выбранное в качестве аналога (патент РФ на изобретение №2469378, G06F 3/01, опубл. 20.07.2014), содержащее активную матричную подложку, в которой пиксели скомпонованы в матрицу, у которой встроенные оптические сенсоры расположены внутри пикселей (субпикселей), сигналы с которых поступают в схему обработки информации; часть оптических сенсоров воспринимают внешнюю освещенность, что позволяет схеме обработки выделять информацию о нажатии пальцем пользователя на фоне считываемой сенсорами информации.

Недостатки аналога: отсутствие резервирования сигналов управления (резервирование выполняется на уровне отказа единичных пикселей (субпикселей) при отказе матрицы или ее значительной области дает высокий риск потери управления движением объекта, при этом отсутствие физической обратной связи с пользователем требует в составе бортового оборудования применения дополнительных, например, звуковых, средств обратной связи, что, как правило, применимо только в стационарных помещениях с низким уровнем окружающего шума.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому техническому решению является трансформируемая панель для тактильного управления (патент РФ на изобретение №2523172, G06F 3/01, опубл. 20.07.2014), содержащая корпус с передней панелью, массив переключателей, соединенное с корпусом устройство отображения знако-графической информации, отображающее пользовательский интерфейс, содержащий опции выбора режимов и параметров движения или управления бортовым оборудованием, электронный блок управления, соединенный с устройством отображения знако-графической информации и корпусом.

Недостатки прототипа: отсутствие резервирования сигналов управления режимами работы бортового оборудования при одновременном высоком уровне технической и технологической сложности устройства.

Технический результат заявляемой полезной модели - создание устройства управления режимами индикации и настройками функций подвижного объекта, обеспечивающего резервирование сигналов управления режимами работы бортового оборудования с одновременным обеспечением тактильной обратной связи.

Технический результат достигается тем, что устройство управления индикатора содержит корпус с передней панелью, массив переключателей, соединенное с корпусом устройство отображения знако-графической информации, отображающее пользовательский интерфейс, содержащий опции выбора режимов и параметров движения или управления бортовым оборудованием, электронный блок управления, соединенный с устройством отображения знако-графической информации и корпусом, передняя панель выполнена с обрамлением в виде рамки, по меньшей мере, на одной стороне которой размещены массив переключателей, содержащий подмассив тактильных нажимных переключателей и подмассив вращательных переключателей - энкодеров, по меньшей мере, один единичный оптический сенсор и массивы встроенных оптических сенсоров, размещенных на внутренней поверхности обрамления, причем каждому переключателю соответствует, по меньшей мере, одна область пространства, контролируемая массивами оптических сенсоров и соответствующая выбору опции пользовательского интерфейса, при этом электронный блок управления содержит модуль контроллера первичных сигналов и модуль процессора, выходы массива переключателей, по меньшей мере, одного, единичного оптического сенсора и массивов встроенных оптических сенсоров связаны с входами контроллера первичных сигналов, выходы которого связаны с входами модуля процессора. Причем контроллер первичных сигналов может содержать контроллер тактильных сигналов и контроллер оптических сигналов, при этом выходы массива переключателей связаны с входами контроллера тактильных сигналов, а выходы массива встроенных оптических сенсоров и, по меньшей мере, одного единичного оптического сенсора связаны с входами контроллера оптических сигналов, при этом выходы контроллеров тактильных и оптических сигналов связаны с входами модуля процессора.

Существенными отличительными признаками заявляемой полезной модели являются следующие:

- передняя панель устройства выполнена с обрамлением в виде рамки;

- по меньшей мере, на одной стороне обрамления, выполненного в виде рамки, размещены массив переключателей, содержащий подмассив тактильных нажимных переключателей, подмассив вращательных переключателей - энкодеров и, по меньшей мере, один единичный оптический сенсор;

- на внутренней поверхности обрамления выполнены массивы встроенных оптических сенсоров;

- каждому переключателю соответствует, по меньшей мере, одна область пространства, контролируемая массивами оптических сенсоров и соответствующая выбору опции пользовательского интерфейса;

- электронный блок управления содержит модуль контроллера первичных сигналов и модуль процессора, выходы массива переключателей, по меньшей мере, одного, единичного оптического сенсора и массивов встроенных оптических сенсоров связаны с входами контроллера первичных сигналов, выходы которого связаны с входами модуля процессора;

- модуль контроллера первичных сигналов может содержать контроллер тактильных сигналов и контроллер оптических сигналов, при этом выходы массива переключателей связаны с входами контроллера тактильных сигналов, а выходы массива встроенных оптических сенсоров и, по меньшей мере, одного единичного оптического сенсора связаны с входами контроллера оптических сигналов, при этом выходы контроллеров тактильных и оптических сигналов связаны с входами модуля процессора.

В отличие от прототипа указанная совокупность существенных отличительных признаков заявляемого технического решения наряду с известными из уровня техники признаками позволяет создать устройство управления режимами индикации и настройками функций подвижного объекта, обеспечивающее резервирование сигналов управления режимами работы бортового оборудования с одновременным обеспечением тактильной обратной связи.

Сущность полезной модели, ее реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, представленными на Фиг. 1, 2.

Цифрами на Фиг. 1, 2 обозначены следующие позиции:

1 - передняя панель;

2 - корпус;

3 - устройство отображения знако-графической информации;

4 - массив переключателей;

5 - пользовательский интерфейс;

6 - опции выбора режимов и параметров движения или управления бортовым оборудованием;

7 - электронный блок управления;

8 - обрамление;

9 - подмассив тактильных нажимных переключателей;

10 - подмассив вращательных переключателей - энкодеров;

11 - единичный оптический сенсор;

12 - массивы встроенных оптических сенсоров;

13 - внутренняя поверхность обрамления;

14 - область пространства внутри обрамления, соответствующая выбору опции 6 пользовательского интерфейса 5;

15 - модуль контроллера первичных сигналов;

16 - модуль процессора;

17 - контроллер тактильных сигналов;

18 - контроллер оптических сигналов.

Устройство управления индикатора содержит переднюю панель 1 (Фиг. 1, 2), корпус 2, соединенный с устройством 3 отображения знако-графической информации, массив 4 переключателей. Устройство 3 отображения знако-графической информации обеспечивает индикацию пользовательского интерфейса 5 и содержит опции 6 (Фиг. 1) выбора режимов и параметров движения или управления бортовым оборудованием. Электронный блок 7 (Фиг. 1, 2) управления соединен с устройством 3 отображения знако-графической информации и с корпусом 2. На переднюю панель 1 корпуса 2 установлено обрамление 8 в виде рамки. На обрамлении 8 размещены массив 4 переключателей, содержащий подмассив 9 тактильных нажимных переключателей и подмассив 10 вращательных переключателей - энкодеров, по меньшей мере, один единичный оптический сенсор 11 и массивы 12 встроенных оптических сенсоров, размещенных на внутренней поверхности 13 обрамления 8. Массивы 12 оптических сенсоров (показаны в виде местных вырезов на Фиг. 1) фиксируют проникновение (в нашем случае, пальца оператора) в объем пространства, ограниченного внутренней поверхностью 13 обрамления 8. Каждому переключателю из массива 4 переключателей соответствует, по меньшей мере, одна область пространства 14 внутри обрамления, совпадающая с выбором опции 6 (Фиг. 1) выбора режимов и параметров движения или управления бортовым оборудованием.

Электронный блок 7 управления (Фиг. 1, 2) содержит модуль 15 контроллера первичных сигналов (Фиг. 1) и модуль 16 процессора (Фиг. 1,2). Выходы массива 4 переключателей, по меньшей мере, одного единичного оптического сенсора 11 и массивов 12 встроенных оптических сенсоров связаны с входами модуля 15 контроллера первичных сигналов (Фиг. 1), выходы которого связаны с входами модуля 16 процессора (Фиг. 1, 2).

Модуль 15 контроллера первичных сигналов может содержать контроллер 17 тактильных сигналов (Фиг. 2) и контроллер 18 оптических сигналов. Выходы массива 9 нажимных переключателей и массива 10 вращательных переключателей 10 связаны с входами контроллера 17 тактильных сигналов, а выходы массива 12 встроенных оптических сенсоров и, по меньшей мере, одного единичного оптического сенсора 11 связаны с входами контроллера 18 оптических сигналов (Фиг. 2), при этом выходы контроллеров тактильных 17 и оптических сигналов 18 связаны с входами модуля 16 процессора (Фиг. 1, 2).

Устройство работает следующим образом. В процессе выполнения сложного маневра подвижного объекта пользователь выбирает опции 6 пользовательского интерфейса 5 путем нажатия/вращения соответствующего переключателя из подмассива 9 тактильных нажимных переключателей или подмассива 10 вращательных переключателей - энкодеров, размещенных по обрамлению 8 передней панели 1 устройства управления индикатора. Корпус 2 обеспечивает соответствие положения массива 4 переключателей опциям пользовательского интерфейса 5, отображаемых устройством 3 отображения знако-графической информации. Сигнал от переключателей массива 4 поступает в электронный блок 7 управления, затем в модуль 15 контроллера и в модуль 16 процессора, по сигналам которого осуществляется управление режимами работы бортового оборудования и/или изменяется пользовательский интерфейс 5, предлагая дополнительные опции 6, при этом знако-графическая информация режима работы бортового оборудования отображается на устройстве 3 отображения знако-графической информации.

В случае отказа переключателей подмассива 9 тактильных нажимных переключателей пользователь касается опции 6, отображаемой устройством 3 отображения знако-графической информации, которое располагается рядом с переключателем подмассива 9 тактильных нажимных переключателей. Проникновение пальца оператора в область пространства 14, соответствующего опции 6, воспринимается устройством как нажатие соответствующего тактильного нажимного переключателя из подмассива 9. В случае отказа вращательного переключателя - энкодера из подмассива 10, пользователь касается одной из двух опций 6, соответствующих двум областям 14 пространства внутри обрамления 8, расположенных рядом с переключателем подмассива 10 вращательных переключателей - энкодеров. Выбор одной опции 6 воспринимается устройством как команда увеличивать, а другой - уменьшать выбранный параметр. Массивы встроенных оптических сенсоров 12, расположенные на внутренней поверхности 13 обрамления и представляющие собой чередующиеся источники инфракрасного излучения и фотоприемники инфракрасного излучения, формируют сигнал, который затем поступает в модуль 15 контроллера первичных сигналов, а потом - в модуль 16 процессора, после чего процесс работы устройства повторяется аналогично описанному выше.

Единичный оптический сенсор 11 представляет собой фотодиод, который измеряет параметры внешней освещенности в области передней панели 1 и выдает сигнал в модуль 15 контроллера первичных сигналов, а затем в модуль 16 процессора, который формирует сигналы автоматического управления яркостью устройства 3 отображения знако-графической информации и режимом работы массива 12 встроенных оптических сенсоров. Использование единичного оптического сенсора 11, измеряющего внешнюю освещенность, позволяет уменьшить влияние внешней освещенности на работу встроенных оптических сенсоров 12. Объединение первичных сигналов от переключателей 4 и встроенных оптических сенсоров 12 и их обработка с использованием контроллера 15 первичных сигналов позволяет выполнять обработку сигналов в цифровом виде, чем обеспечивается более высокая помехоустойчивость изделия в целом.

В случае наличия большого количества переключателей для повышения кратности резервирования в составе модуля контроллера 15 первичных сигналов можно использовать несколько контроллеров, обслуживающих подгруппы переключателей, в частности, контроллер тактильных сигналов и контроллер оптических сигналов. В этом случае сигналы подмассива 9 тактильных нажимных переключателей и подмассива 10 вращательных переключателей - энкодеров поступают на контроллер 17 тактильных сигналов, а сигналы от единичного оптического сенсора 11 и массива 12 встроенных оптических сенсоров поступают на контроллер 18 оптических сигналов. В случае отказа контроллера 17 тактильных сигналов управление параметрами отображаемой информации осуществляется с использованием встроенных оптических сенсоров 12 и контроллера 18 оптических сигналов и, наоборот, при отказе контроллера 17 оптических сигналов, управление производится с использованием подмассива 9 тактильных нажимных переключателей, подмассивов 10 вращательных переключателей - энкодеров и контроллера 17 тактильных сигналов.

Заявляемая полезная модель может быть реализована с использованием общедоступных электронных компонентов. Например, в качестве тактильных переключателей могут быть использованы МС12511-92 фирмы MicroCosmos и Энкодеры ЛИР-112а СКБ ИС. В качестве оптических сенсоров могут использоваться фотодиоды ФД-20-31-01 АГЦ3.368.103ТУ с ИК-излучателями фирмы OSRAM SFH4725S-DB. Единичный оптический сенсор также может быть построен с использованием фотодиода ФД-20-31-01 АГЦ3.368.103ТУ. Все компоненты могут размещаться на печатных платах и устанавливаться в корпус, выполненный, например, из алюминиевого сплава типа АМг6 ГОСТ 4784-97. Устройство может быть реализовано с использованием контроллеров USB266i фирмы SMSC или FT232RUSB фирмы FTD, в качестве процессорного модуля можно использовать СРВ905 НПФ "Доломант".

В отличие от прототипа устройство управления индикатора обеспечивает формирование и ввод управляющих сигналов по двум независимым каналам: тактильному и оптическому, которые взаимно резервируют друг друга. В случае отказа менее долговечных механических переключателей, но обеспечивающих физическую обратную связь, пользователь может воспользоваться встроенными оптическими сенсорами, в этом случае тактильный нажимной переключатель заменяется, одной областью пространства внутри обрамления, соответствующей выбору опции интерфейса, проникновение пальца пользователя в которую воспринимается устройством управления индикатора как нажатие. В случае отказа вращательного переключателя - энкодера массивы встроенных оптических сенсоров контролируют две области пространства внутри обрамления: одна область пространства соответствует опции интерфейса «увеличить», другая - «уменьшить». Проникновение в одну из областей пальца оператора формирует соответствующую команду.

Благодаря размещению переключателей и сенсоров на передней панели, выполненной с обрамлением в виде рамки резервирующие друг друга системы органов управления компактно размещены в непосредственной близости от устройства отображения знако-графической информации. Благодаря формированию резервирующих систем управления, состоящих из подмассива тактильных сенсоров и подмассива энкодереров, а также массива встроенных оптических сенсоров, обеспечивается различимость систем (визуальная и тактильная), чем достигается когнитивность управления движущегося объекта, при этом оптические сенсоры характеризуются существенно более длительным сроком эксплуатации по сравнению с механическими устройствами и не зависят от интенсивности их использования. В частном случае осуществления полезной модели благодаря наличию в предлагаемом техническом решении модуля контроллеров первичных сигналов с несколькими контроллерами, обрабатывающими различные группы сигналов, также обеспечивается резервирование управления режимами работы бортового оборудования.

В уровне техники не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемой полезной модели. Предлагаемая полезная модель технически осуществима и промышленно реализуема на приборостроительном предприятии. Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности полезной модели, а именно является новым и промышленно применимым.

Claims (2)

1. Устройство управления индикатора, содержащее корпус с передней панелью, массив переключателей, соединенное с корпусом устройство отображения знако-графической информации, отображающее пользовательский интерфейс, содержащий опции выбора режимов и параметров движения или управления бортовым оборудованием, электронный блок управления, соединенный с устройством отображения знако-графической информации и корпусом, отличающееся тем, что передняя панель выполнена с обрамлением в виде рамки, по меньшей мере, на одной стороне которой размещены массив переключателей, содержащий подмассив тактильных нажимных переключателей и подмассив вращательных переключателей - энкодеров, по меньшей мере, один единичный оптический сенсор, массивы встроенных оптических сенсоров, размещенных на внутренней поверхности обрамления, причем каждому переключателю соответствует, по меньшей мере, одна область пространства, контролируемая массивами оптических сенсоров и соответствующая выбору опции пользовательского интерфейса, электронный блок управления содержит модуль контроллера первичных сигналов и модуль процессора, выходы массива переключателей, по меньшей мере, одного, единичного оптического сенсора и массивов встроенных оптических сенсоров связаны с входами контроллера первичных сигналов, выходы которого связаны с входами модуля процессора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль контроллера первичных сигналов содержит контроллер тактильных сигналов и контроллер оптических сигналов, при этом выходы массива переключателей связаны с входами контроллера тактильных сигналов, а выходы массива встроенных оптических сенсоров и, по меньшей мере, одного единичного оптического сенсора связаны с входами контроллера оптических сигналов, при этом выходы контроллеров тактильных и оптических сигналов связаны с входами модуля процессора.

Images