DE10321563A1 - Control joystick sensor uses analogue Hall sensors with polar transformation of linearized Cartesian coordinates for threshold test procedure with hysteresis to determine discrete zone selection - Google Patents
Control joystick sensor uses analogue Hall sensors with polar transformation of linearized Cartesian coordinates for threshold test procedure with hysteresis to determine discrete zone selection Download PDFInfo
- Publication number
- DE10321563A1 DE10321563A1 DE2003121563 DE10321563A DE10321563A1 DE 10321563 A1 DE10321563 A1 DE 10321563A1 DE 2003121563 DE2003121563 DE 2003121563 DE 10321563 A DE10321563 A DE 10321563A DE 10321563 A1 DE10321563 A1 DE 10321563A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- analog input
- input element
- values
- movement
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung der Bewegung eines analogen Eingabeelements.The The invention relates to a method for evaluating the movement of a analog input element.
Analoge Eingabeelemente sind zur Bedienung von Geräten oder Funktionseinheiten (bsp. von Baugruppen oder Bauteilen) und damit zur Umsetzung der von einem Bediener gewünschten Vorgaben hinsichtlich deren Funktionsweise gebräuchlich (bsp. können diese analogen Eingabeelemente in Form eines Joysticks mit kreisförmiger Kulisse ausgebildet sein). Hierzu wird die in einer Ebene verlaufende Bewegung des analogen Eingabeelements in zwei Bewegungsrichtungen mittels mindestens eines Sensors analog erfasst, wobei die Sensorsignale (bsp. Spannungssignale) als Maß für die Position bzw. Bewegung des analogen Eingabeelements in x-Richtung und y-Richtung herangezogen werden. Diese Sensorsignale sind jedoch unlinear, asymmetrisch und beeinflussen sich gegenseitig. Dies ist bei vielen Anwendungsfällen problematisch, insbesondere wenn die Bewegung des analogen Eingabeelements einer klar abgegrenzten, diskrete Zustände erfordernden Menüauswahl oder einer Cursorsteuerung zugeordnet wird; in diesem Falle kann nur eine sehr begrenzte Anzahl dieser Zustände sinnvoll dargestellt werden, eine eindeutige Abgrenzung der unterschiedlichen Zustände ist oftmals nicht möglich.analog Input elements are used to operate devices or functional units (e.g. of assemblies or components) and thus to implement the desired by an operator Specifications regarding their mode of operation are common (e.g. they can analog input elements in the form of a joystick with a circular backdrop be trained). For this purpose, the movement running in one plane of the analog input element in two directions of movement at least one sensor is recorded in an analog manner, the sensor signals (e.g. Voltage signals) as a measure of the position or Movement of the analog input element in the x direction and y direction be used. However, these sensor signals are non-linear, asymmetrical and influence each other. This is problematic in many use cases especially if the movement of the analog input element is a clearly delineated, discrete states required menu selection or is assigned to a cursor control; in this case only a very limited number of these states can be meaningfully displayed, is a clear delimitation of the different states often not possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Auswertung der Bewegung eines analogen Eingabeelements anzugeben, bei dem eine zuverlässige Angabe der Position und damit auch der Bewegung des analogen Eingabeelements ermöglicht wird.The The invention has for its object a method for evaluation to specify the movement of an analog input element in which a reliable Specification of the position and thus the movement of the analog input element is made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.This The object is achieved by the Characteristic of claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.advantageous Embodiments of the invention form part of the further claims.
Erfindungsgemäß werden aus den abhängig von der Position des analogen Eingabeelements ausgegebenen analogen Sensorsignalen (bsp. aus Spannungswerten als Sensorsignalen) durch Linearisierung zweidimensionale kartesische Koordinatenwerte ermittelt und diese kartesischen Koordinatenwerte in Polarkoordinaten transformiert, d.h. in durch einen Winkelwert und einen Radiuswert definierte transformierte Koordinatenwerte umgewandelt; mittels der transformierten Koordinatenwerte werden Positionswerte als Maß für die Position des analogen Eingabeelements bestimmt und diese Positionswerte auf geeignete Weise ausgegeben. Falls anstelle kontinuierlicher Positionswerte diskrete Positionswerte bestimmt und ausgegeben werden sollen, wird vorzugsweise eine Schwellwertabfrage für die in Polarkoordinaten transformierten Koordinatenwerte durchgeführt, indem die transformierten Koordinatenwerte mit mindestens einem Schwellwert für den Winkelwert und/oder für den Radiuswert der transformierten Koordinatenwerte verglichen werden. insbesondere können durch entsprechende Schwellwertabfragen (einseitig offene oder beidseitig begrenzte) Positionsbereiche für die Position des analogen Eingabeelements festgelegt werden, innerhalb denen dem analogen Eingabeelement der jeweils gleiche diskrete Positionswert zugeordnet wird. Vorzugsweise wird bei der Schwellwertabfrage eine Hysterese vorgegeben (d.h. beim Vergleich des Winkelwerts mit dem zugeordneten Schwellwert bzw. den zugeordneten Schwellwerten und/oder beim Vergleich des Radiuswerts mit dem zugeordneten Schwellwert bzw. den zugeordneten Schwellwerten wird eine Hysterese berücksichtigt), wodurch Schwankungen bei der Erfassung und/oder bei der Auswertung der Sensorsignale und kurzzeitig wirkende Störungen unterdrückt werden können.According to the invention from the depending on the position of the analog input element output analog Sensor signals (e.g. from voltage values as sensor signals) Linearization of two-dimensional Cartesian coordinate values determined and transformed these Cartesian coordinate values into polar coordinates, i.e. transformed into defined by an angle value and a radius value Converted coordinate values; by means of the transformed coordinate values position values as a measure of the position of the analog input element and determines these position values appropriately spent. If instead of continuous position values to determine and output discrete position values preferably a threshold value query for those transformed into polar coordinates Coordinate values performed, by transforming the transformed coordinate values with at least one Threshold for the angular value and / or for the radius value of the transformed coordinate values are compared. in particular can by corresponding threshold value queries (open on one side or on both sides limited) position ranges for the position of the analog input element can be set within those of the analog input element have the same discrete position value is assigned. A is preferably used in the threshold value query Hysteresis specified (i.e. when comparing the angle value with the assigned one Threshold value or the assigned threshold values and / or when comparing the radius value with the assigned threshold value or threshold values hysteresis is taken into account), which causes fluctuations in the acquisition and / or evaluation of sensor signals and short-term disturbances are suppressed can.
Bei der Bewegung des analogen Eingabeelements kann die Bewegungsgeschwindigkeit des analogen Eingabeelements anhand dieser Positionswerte ermittelt werden, insbesondere durch einen Vergleich mindestens zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten transformierten Koordinatenwerten; insbesondere kann hierdurch die Geschwindigkeit des analogen Eingabeelements bei der Bewegung des analogen Eingabeelements von einer Ausgangsposition hin zu einer Endposition ermittelt werden.at the movement of the analog input element can change the movement speed of the analog input element is determined on the basis of these position values become, in particular by comparing at least two to transformed coordinate values determined at different times; in particular, this can speed up the analog input element when moving the analog input element from a starting position towards an end position.
Als Sensor zur Erfassung der Bewegung des analogen Eingabeelements und damit zur Generierung von analogen Sensorsignalen (insbesondere von Spannungswerten) kann mindestens ein Hallsensor vorgesehen werden.As Sensor for detecting the movement of the analog input element and thus for the generation of analog sensor signals (in particular from Voltage values), at least one Hall sensor can be provided.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden insbesondere die aufgrund von geometrischen und physikalischen Gesetzmäßigkeiten sowie der Sensorcharakteristiken verursachten Nichtlinearitäten der zur Erfassung der Bewegung des analogen Eingabeelements verwendeten Sensoren weitgehend kompensiert, insbesondere können bei der Bewegung des analogen Eingabeelements alle hierbei möglichen Bewegungsrichtungen gleichberechtigt angefahren werden und werden auch gleichzeitig erfasst. Bei einer Vorgabe diskreter Positionswerte bzw. Positionsbereiche für die Position des analogen Eingabeelements durch Schwellwertabfragen der Winkelwerte und/oder der Radiuswerte der transformierten Koordinatenwerte kann eine beliebige Anzahl dieser Positionswerte bzw. Positionsbereiche auf einfache Weise ohne gegenseitige Störungen definiert werden (die Positionswerte des analogen Eingabeelements haben einen gleichmäßigen Winkelabstand zu den Bereichsgrenzen der Positionsbereiche), insbesondere wenn Hysteresen bei den Schwellwertabfragen berücksichtigt werden.The method according to the invention in particular largely compensates for the non-linearities of the sensors used to detect the movement of the analog input element due to geometric and physical laws and the sensor characteristics; in particular, all possible directions of movement can be approached equally with the movement of the analog input element and are also carried out simultaneously detected. If discrete position values or position ranges are specified for the position of the analog input element by threshold value queries of the angle values and / or the radius values of the transformed coordinate values, any number of these position values or position ranges can be used can be defined in a simple manner without mutual interference (the position values of the analog input element have a uniform angular distance from the area limits of the position areas), in particular if hysteresis is taken into account in the threshold value inquiries.
Im Zusammenhang mit der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.in the In connection with the drawing, an embodiment of the invention is intended explained become.
Hierbei zeigt die Figur die schematische Anordnung mehrerer der Position des analogen Eingabeelements zugeordneter diskreter Positionsbereiche.in this connection the figure shows the schematic arrangement of several of the position the discrete position ranges assigned to the analog input element.
Die
Bewegung eines bsp. in Form eines Joysticks ausgebildeten analogen
Eingabeelements ist bsp. einer Menüauswahl oder einer Cursorsteuerung zugeordnet.
Hierzu müssen
klar abgegrenzte Positionsbereiche definiert werden, innerhalb denen
ein bestimmter Positionswert als Maß für die Position des analogen
Eingabeelements ausgegeben wird. Bsp. werden 9 Positionsbereiche
Hierzu
wird die Bewegung des analogen Eingabeelements mittels zweier Hallsensoren
erfasst und als analoge Sensorsignale (Analogwerte) ein Spannungswert
Ux in x-Richtung und ein Spannungswert Uy in y-Richtung ausgegeben,
bsp. in digitalisierter Form durch Auslesen zweier Kanäle eines
A/D-Wandlers. Hieraus wird die Position des analogen Eingabeelements
durch zweidimensionale Linearisierung der Analogwerte in kartesischen
Koordinaten (x, y) bestimmt, bsp. werden die kartesischen Koordinatenwerte
x, y mittels zweier linear interpolierter Kennfelder oder mittels
Polynomberechnung bestimmt:
Aus diesen kartesischen Koordinatenwerten x, y erhält man (bsp. unter Verwendung eines Mikroprozessors) durch Transformation in Polarkoordinaten transformierte Koordinatenwerte (r, φ) mit einem Radiuswert r und einem Winkelwert φ, bsp. durch Invertierung (Umkehrung) der kartesischen Koordinatenwerte x = r·sin(φ), y = r·cos(φ) mittels zweier linear in terpolierter Kennfelder oder durch mathematische Umformung dieser trigonometrischen Formeln (bsp. durch Division der entsprechenden Gleichungen).Out These Cartesian coordinate values x, y are obtained (e.g. using of a microprocessor) by transformation into polar coordinates transformed coordinate values (r, φ) with a radius value r and an angle value φ, E.g. by inverting (reversing) the Cartesian coordinate values x = r · sin (φ), y = r · cos (φ) by means of two linearly in terpolated maps or by mathematical transformation of these trigonometric formulas (e.g. by dividing the corresponding Equations).
Die
zweidimensionale Linearisierung der Spannungswerte Ux, Uy und die
Koordinatentransformation der kartesischen Koordinatenwerte x, y kann
hierbei zusammengefasst werden, insbesondere durch lineare Interpolation
von die Spannungswerte Ux, Uy und die kartesischen Koordinatenwerte
x, y beinhaltenden Kennfeldern:
Durch
eine kombinierte Schwellwertabfrage, insbesondere durch einen Schwellwertvergleich
der Radiuswerte r mit entsprechenden Schwellwerten r1, r2 und der
Winkelwerte φ mit
entsprechenden Schwellwerten φ1, φ2 wird der
zugehörige
Positionsbereich
Positionsbereich
Bsp. werden die Radiuswerte r mit einem Schwellwert r1 verglichen (hierdurch wird ein einseitig offener Bereich definiert) und die Winkelwerte φ mit 8 Schwellwerten φ1, φ2,..., φ8 (hierdurch werden 9 Segmente definiert).E.g. the radius values r are compared with a threshold value r1 (thereby an area open on one side is defined) and the angle values φ with 8 threshold values φ1, φ2, ..., φ8 (hereby 9 segments are defined).
Hierbei
kann bei der Schwellwertabfrage eine Hysterese durch Vorgabe eines
Hysteresebands
Positionsbereich
position range
Hierdurch
wird zur Unterdrückung
von Schwankungen oder kurzzeitigen Störungen ein durch das Hystereseband
Der
ermittelte Positionsbereich
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003121563 DE10321563A1 (en) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | Control joystick sensor uses analogue Hall sensors with polar transformation of linearized Cartesian coordinates for threshold test procedure with hysteresis to determine discrete zone selection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003121563 DE10321563A1 (en) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | Control joystick sensor uses analogue Hall sensors with polar transformation of linearized Cartesian coordinates for threshold test procedure with hysteresis to determine discrete zone selection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10321563A1 true DE10321563A1 (en) | 2004-12-23 |
Family
ID=33482002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2003121563 Withdrawn DE10321563A1 (en) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | Control joystick sensor uses analogue Hall sensors with polar transformation of linearized Cartesian coordinates for threshold test procedure with hysteresis to determine discrete zone selection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10321563A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3711872A1 (en) * | 1987-04-08 | 1987-10-15 | Christian Tammel | Moveable device for determining positional data for electronic data processing systems (digitiser), and method of determining its absolute position |
DE3731704A1 (en) * | 1986-09-29 | 1988-03-31 | Asea Ab | METHOD AND ARRANGEMENT FOR CALIBRATING A SENSOR MOUNTED ON THE HAND OF AN INDUSTRIAL ROBOT |
DE19520299A1 (en) * | 1995-06-02 | 1996-12-05 | Bosch Gmbh Robert | Detection unit for identifying position of movable body e.g. shaft in motor vehicle |
DE19737142A1 (en) * | 1997-08-26 | 1999-03-04 | Siemens Ag | Two-dimensional position determining arrangement e.g. for measured objects in motor vehicles |
-
2003
- 2003-05-14 DE DE2003121563 patent/DE10321563A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3731704A1 (en) * | 1986-09-29 | 1988-03-31 | Asea Ab | METHOD AND ARRANGEMENT FOR CALIBRATING A SENSOR MOUNTED ON THE HAND OF AN INDUSTRIAL ROBOT |
DE3711872A1 (en) * | 1987-04-08 | 1987-10-15 | Christian Tammel | Moveable device for determining positional data for electronic data processing systems (digitiser), and method of determining its absolute position |
DE19520299A1 (en) * | 1995-06-02 | 1996-12-05 | Bosch Gmbh Robert | Detection unit for identifying position of movable body e.g. shaft in motor vehicle |
DE19737142A1 (en) * | 1997-08-26 | 1999-03-04 | Siemens Ag | Two-dimensional position determining arrangement e.g. for measured objects in motor vehicles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2620100C3 (en) | Measuring device with button | |
AT510377B1 (en) | METHOD AND EMBODIMENTS FOR THE ABSOLUTE POSITION DETERMINATION BY MEANS OF TWO HALL SENSORS | |
DE102015219332A1 (en) | Sensor device and robot assembly with the sensor device | |
DE102010025170B4 (en) | Device for generating a sensor signal and method for determining the position of a sensor | |
WO2014166689A1 (en) | Magnetic field sensor apparatus, operating apparatus and method for determining a relative position | |
DE112018003012T5 (en) | Position sensor | |
EP3390970B1 (en) | Linear mouvement sensor | |
DE19529574A1 (en) | Coordinate measuring device with a control that moves the probe head of the measuring device according to target data | |
WO2009121193A1 (en) | Magnetic linear sensor arrangement | |
EP2236990A2 (en) | Positioning / distance measuring system | |
EP1464918A2 (en) | Method and apparatus for measuring the position of a magnet relative to a measuring place | |
EP2891024B1 (en) | Control unit for a functional device in a motor vehicle | |
DE4402319A1 (en) | Measurement system for relative movement of oppositely movable bodies | |
EP1698861B1 (en) | Method and device for determining the respective position of at least one measuring point in a permanent magnetic field | |
DE10321563A1 (en) | Control joystick sensor uses analogue Hall sensors with polar transformation of linearized Cartesian coordinates for threshold test procedure with hysteresis to determine discrete zone selection | |
DE102018209298B4 (en) | Operating device and motor vehicle with operating device | |
EP1850093A1 (en) | Rotation angle sensor on magnetosensitive basis | |
EP1321743A1 (en) | Length measuring system with a measuring rod moving with respect to mutually spaced length sensors | |
DE2631041A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DISTANCE MEASUREMENT | |
DE10023503B4 (en) | position switch | |
DD139454A1 (en) | PROBE | |
DE69019718T2 (en) | Control device for functions on board a motor vehicle. | |
EP3245481B1 (en) | Inductive position determination | |
DE102012111653A1 (en) | Device for detecting position on travel path and in transmission of motor vehicle, has transducer magnet for generating magnetic flux density, and magnetic angle sensor for detecting flux density direction of magnetic flux density | |
EP2656364B1 (en) | Switching device with recognition of the switching state |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |