NL8004928A - Motor drive control for electric wheelchair - uses photoelectric detectors mounted at 90 degree intervals in joy-stick assembly - Google Patents
Motor drive control for electric wheelchair - uses photoelectric detectors mounted at 90 degree intervals in joy-stick assembly Download PDFInfo
- Publication number
- NL8004928A NL8004928A NL8004928A NL8004928A NL8004928A NL 8004928 A NL8004928 A NL 8004928A NL 8004928 A NL8004928 A NL 8004928A NL 8004928 A NL8004928 A NL 8004928A NL 8004928 A NL8004928 A NL 8004928A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- light
- control
- control device
- stick
- elements
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
- G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
- G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
- G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
- G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
- G05G9/04785—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks the controlling member being the operating part of a switch arrangement
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
- H03K17/968—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using opto-electronic devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
- G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
- G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
- G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
- G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
- G05G2009/04703—Mounting of controlling member
- G05G2009/04707—Mounting of controlling member with ball joint
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
- G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
- G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
- G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
- G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
- G05G2009/0474—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks characterised by means converting mechanical movement into electric signals
- G05G2009/04759—Light-sensitive detector, e.g. photoelectric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Control Devices (AREA)
Abstract
Description
* V β i* V β i
VO 78TVO 78T
Titel: Besturingsinrichting voor motoren.Title: Engine control gear.
De uitvinding heeft betrekking op een besturingsinriehting welke voorzien is van een in een behuizing geplaatste stuurknuppel en in het bijzonder een inrichting voor het besturen van de motoren van een rolstoel.The invention relates to a control device which is provided with a control stick placed in a housing and, in particular, a device for controlling the motors of a wheelchair.
5 Besturingsinrichtingen kunnen voorzien zijn van een in een behui zing geplaatste stuurknuppel, welke stuurknuppel in de ruststand in in wezen verticale richting uit de behuizing uitsteekt en waarbij het in een bepaalde richting bewegen van de stuurknuppel de met de besturings-inrichting gekoppeldeaandrijfinrichting in een bepaalde richting doet 10 bewegen. De bekende stuurknuppels zijn hetzij ontworpen voor het besturen van zware werktuigen, zoals hijskranen, hetzij 'roor het besturen van bijvoorbeeld speelgoed.Control devices may comprise a control stick placed in a housing, which control stick protrudes from the housing in an essentially vertical direction in the rest position and wherein the control stick moves in a certain direction the drive device coupled to the control device in a specific direction makes 10 move. The known control sticks are either designed for controlling heavy equipment, such as cranes, or for controlling, for example, toys.
Een stuurknuppel van de eerste soort is alleen al vanwege de afmetingen ervan ongeschikt om te gebruiken bij relatief kleine besturings-15 eenheden, zoals o.a. in elektrisch aangedreven rolstoelen worden toegepast. De stuurknuppels van de andere soort hebben als bezwaar, dat zij zijn uitgevoerd met potentiometers welke voorzien zijn van een contact-element dat over een weerstandsbaan kan bewegen. Aangezien stuurknuppels in hoofdzaak worden gebruikt in standen rond de centrale nulstand, zijn 20 de weerstandsbanen rond de plaats waar het contact element zich in de ruststand bevindt sterk aan slijtage onderhevig en treden na relatief korte gebruikstijd storingen op. Daarnaast zijn deze stuurknuppels relatief temperatuurgevoelig en daardoor is o.a. het nulpunt in de centrale stand niet eenduidig gedefinieerd. Een onnauwkeurig gedefinieerd nulpunt heeft 25 als bezwaar, dat de motoren ook in de ruststand gestuurd kunnen worden, waardoor in het geval van een motorisch aangedreven rolstoel een ongewenste beweging kan ontstaan. Om dit probleem te ondervangen zijn de bekende besturingen voorzien van een relatief groot onwerkzaam gebied rond de nulstand zodat voor een besturing in een bepaalde richting de 30 stuurknuppel over een eerste onwerkzaam gedeelte moet worden bewogen voordat de besturing in werking treedt, dit maakt de besturing vanzelfsprekend onnauwkeurig.A control stick of the first type is unsuitable for use with relatively small control units, such as those used in electrically powered wheelchairs, for example, due to its dimensions. The drawbacks of the other type have the drawback that they are provided with potentiometers which are provided with a contact element which can move over a resistance path. Since control sticks are mainly used in positions around the central zero position, the resistance paths around the place where the contact element is in the rest position are subject to considerable wear and failures occur after a relatively short period of use. In addition, these control sticks are relatively temperature sensitive, which means that the zero point in the central position is not unambiguously defined. An inaccurately defined zero point has the drawback that the motors can also be steered in the rest position, whereby undesired movement can occur in the case of a motor-driven wheelchair. In order to overcome this problem, the known controllers are provided with a relatively large inactive area around the zero position, so that for a control in a certain direction the control stick must be moved over a first inactive part before the control takes effect, this makes the control self-evident inaccurate.
Het is bij een besturing voor een rolstoel ongewenst wanneer een beweging van de stuurknuppel in zijdelingse richting een even grote snel-35 heids verandering geeft als een beweging van de stuurknuppel in voor- of 8004928 * V* -2- achterwaartse richting,, omdat in dat geval een kantelen van de rolstoel op kan treden. Bij de bekende stuurknuppels is dit probleem opgelost door te voorzien in een van een opening voorziene plaat,, waarin de stuur-knuppel kan bewegen, waarbij de vorm van de opening aan het gewenste 5 bewegingspatroon is aangepast. Dit heeft bij een besturing voor een rolstoel het bezwaar, dat de . stuurkarakteristiek vast ligt en niet aan de specifieke eisen van de rolstoelgebruiker, die door diens handicap worden bepaald, kan worden aangepast.It is undesirable in a wheelchair control if a movement of the control stick in the lateral direction gives the same speed change as a movement of the control stick in the forward or 8004928 * V * -2- backward direction, because in in that case the wheelchair may tip over. In the known control sticks, this problem has been solved by providing an apertured plate in which the control stick can move, the shape of the opening being adapted to the desired movement pattern. This has the drawback with a control for a wheelchair that the. steering characteristics are fixed and cannot be adapted to the specific requirements of the wheelchair user, which are determined by his handicap.
Tenslotte zijn bij de bekende stuurknuppels de potentiometers’ 10 zodanig geplaatst, dat bij een beweging in voorwaartse richting van de stuurknuppel beide potentiometers worden bediend. Hiertoe zijn deze ten opzichte van de bedieningsrichting voor een beweging in voorwaartse richting elk onder een hoek van ^5° ten opzichte van die bedieningsrichting geplaatst. Tevens is voorzien in veren om de stuurknuppel bij 15 het loslaten daarvan in de ruststand terug te brengen. Door de plaatsing van die veren is bij de bekende stuurknuppel de veerdruk die moet worden overwonnen bij een beweging in voorwaartse richting groter dan die in een richting welke een hoek van 45° met de voorwaartse richting. Ook dit is -bij het toepassen van de stuurknuppel voor een rolstoelbesturing zeer 20 nadelig omdat een gehandicapte dikwijls slechts een zeer geringe kracht uit kan oefenen op de stuurknuppel en bij de bekende stuurknuppels eerder een beweging in bijvoorbeeld een richting schuin voorwaarts zou veroorzaken dan een beweging in de gewenste richting recht vooruit.Finally, in the known control sticks, the potentiometers 10 are positioned such that both potentiometers are actuated in a forward movement of the control stick. To this end, they are each positioned at an angle of 5 5 ° relative to that operating direction relative to the operating direction for a forward movement. Springs are also provided to return the control stick to the rest position when released. Due to the arrangement of those springs, in the known control stick, the spring pressure to be overcome in a movement in the forward direction is greater than that in a direction which is at an angle of 45 ° to the forward direction. This, too, is very disadvantageous when the control stick is used for a wheelchair control, because a disabled person can often only exert a very small force on the control stick and, with the known control sticks, would cause a movement in for instance a direction obliquely forward than a movement. in the desired direction straight ahead.
De uitvinding beoogt derhalve te voorzien in een besturingsinrich-25- -ting met- een in een behuizing geplaatste stuurknuppel, die wat afmetingen betreft geschikt is om toe te passen bij bijvoorbeeld een besturing voor een rolstoel, di^^edrijfszeker is en waarbij voorzien is in een duidelijk gedefinieerd.en temperatuuronafhankelijk nulpunt.The object of the invention is therefore to provide a control device with a control stick placed in a housing, which in terms of dimensions is suitable for use in, for example, a control for a wheelchair, which is reliable and provided with in a clearly defined and temperature independent zero point.
De uitvinding heeft tevens tot doel te voorzien in een stuurknuppel 30 met een instelbare stuurkarakteristiek en tenslotte heeft de uitvinding tot doel te voorzien in een stuurknuppel waarvan de bedieningskracht aangepast kan worden aan de eisen van de gebruiker.Another object of the invention is to provide a control stick 30 with an adjustable steering characteristic, and finally the object of the invention is to provide a control stick whose operating force can be adjusted to the requirements of the user.
De besturingsinrichting volgens de uitvinding wordt hiertoe gekenmerkt doordat in de behuizing voorzien is in elementen die licht kunnen 35 uitstralen en elementen die dit uitgestraalde licht kunnen detecteren en doordat met de stuurknuppel een orgaan is gekoppeld, dat het uitgestraalde 8004928 V i -3- licht kan afschermen in een richting naar de elementen voor het detecteren van het licht toe.The control device according to the invention is characterized for this purpose in that the housing comprises elements which can emit light and elements which can detect this emitted light and in that an element is coupled to the control stick which can emit the emitted 8004928 V i -3 light. shielding in a direction towards the elements for detecting the light.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is voorzien in vier paar elementen voor het uitstralen respectievelijk detecte-5 ren van het licht en zijn deze paren onder hoeken van 90° ten opzichte van elkaar geplaatst rond een punt dat gelegen is in het verlengde van de as van de stuurknuppel, waarbij het orgaan voor het onderbreken van het licht tussen de paren elementen bewogen kan worden.According to a preferred embodiment of the invention, there are provided four pairs of elements for radiating or detecting the light, respectively, and these pairs are arranged at 90 ° angles to one another about a point which is in line with the axis of the control stick, whereby the means for interrupting the light can be moved between the pairs of elements.
De uitvinding zal in het hiernavolgende nader beschreven worden 10 aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld onder verwijzing naar de tekening, hierin toont.The invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment with reference to the drawing, shown herein.
fig. 1 een aanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van de stuurknuppel met bijbehorende behuizing voor het besturingsstelsel volgens de uitvinding; 15 fig· 2 een hlokschema van het besturingsstelsel voor een van de motoren; fig. 3 een schematische weergave, van een aantal mogelijke stuur-karakteristieken, welke met het besturingsstelsel volgens de uitvinding kunnen worden gerealiseerd en van de stuurkarakteristiek van een bekende 20 stuurknuppel.Fig. 1 is a partial cross-sectional view of the control stick with associated housing for the control system according to the invention; Fig. 2 shows a clock diagram of the control system for one of the motors; Fig. 3 shows a schematic representation of a number of possible control characteristics which can be realized with the control system according to the invention and of the control characteristic of a known control stick.
Fig. 1 toont de stuurknuppel met bijbehorende behuizing volgens de uitvinding,bestaande uit een*bedieningsknop 13, die “bevestigd is aan een bedieningsas 1, een rubberen balg 1h, welke een stofdichte afsluiting van het inwendige van de behuizing 15 waarborgt en een vrijelijke bewe-25 ging van de knop 13 met de as 1 mogelijk maakt. Het eigenlijke besturings-gedeelte van de stuurknuppel, dat bewegingen van de as 1 met de knop 13 omzet in daarmee evenredige uitgangssignalen is geplaatst in de behuizing 15» welke aan de onderzijde is afgesloten met behulp van een deksel' 12.Fig. 1 shows the control stick with associated housing according to the invention, consisting of an * operating button 13, which is "attached to an operating shaft 1, a rubber bellows 1h, which ensures a dust-tight closure of the interior of the housing 15 and a free movement. button 13 with shaft 1. The actual control part of the control stick, which converts movements of the shaft 1 with the button 13 into proportional output signals, is placed in the housing 15, which is closed at the bottom by means of a lid 12.
De as 1 is aan de onderzijde via een lager 2 binnengevoerd in de 30 behuizing 15 en via een kogel 3 gekoppeld met een centreerschijf 9·The shaft 1 is introduced into the housing 15 via a bearing 2 at the bottom and coupled via a ball 3 to a centering disc 9
Deze schijf 9 ligt aan de omtrek aan tegen segmenten 5 waarin een ringvormige veer 6 is opgenomen. De veersegmenten 5 zijn beweegbaar binnen een uit twee slijtplaten k en 7 opgebouwd ringvormig huis.This disc 9 abuts circumferentially against segments 5 in which an annular spring 6 is received. The spring segments 5 are movable within an annular housing composed of two wear plates k and 7.
Door de werking van de veer 6 en de segmenten 5 zal de stuurknuppel, 35 wanneer deze wordt losgelaten steeds in de centrale nulstand terugkeren. Tevens is de veerkracht, die bij het bedienen van de stuurknuppel wordt ondervonden, in alle richtingen even groot.Due to the action of the spring 6 and the segments 5, the control stick, when released, will always return to the central zero position. Also, the spring force experienced when the joystick is operated is the same in all directions.
8004928 ψ V» -fc-8004928 ψ V »-fc-
Door veren 5 met verschillende, gecalibreerde veereigenschappen toe te passen, is het mogelijk de kracht in te stellen die nodig is om de stuurknuppel heen en veer te bewegen. Dit is in het bijzonder van belang indien de stuurknuppel wordt toegepast bij een rolstoelbesturing omdat 5 er bij gehandicapten, die van een dergelijke rolstoel gebruik maken, een groot verschil kan bestaan in de kracht welke zij op de stuurknuppel kunnen uitoefenen. Bij een veer 6 met een zeer geringe veerkracht is het bedienen van de stuurknuppel met een minimale hoeveelheid kracht mogelijk; bij bestaande stuurknuppels moet altijd de vrijvingskracht tussen de 10 lopers en de weerstandsbanen van de potentiometers als extra kracht worden overwonnen, zodat daarbij altijd een relatieve grote kracht nodig is.By using springs 5 with different, calibrated spring properties, it is possible to adjust the force required to move the control stick back and forth. This is of particular importance if the tiller handle is used in a wheelchair control, since there can be a large difference in the force which they can exert on the tiller handle for disabled people who use such a wheelchair. With a spring 6 with a very small spring force, the control stick can be operated with a minimum amount of force; with existing control sticks, the freeing force between the 10 runners and the resistance paths of the potentiometers must always be overcome, so that a relatively large force is always required.
Aan de onderzijde van de centreerschijf 9 is een besturingsschijf 10 bevestigd. Deze schijf 10 kan evenals de centreerschijf 9 door middel van het bewegen van de as 1 met de knop 13 heen en weer worden bewogen.A control disc 10 is mounted on the underside of the centering disc 9. Like the centering disc 9, this disc 10 can be moved back and forth by means of the movement of the shaft 1 with the knob 13.
15 De besturingsschijf 10 is daarbij geplaatst tussen, twee van elektronische componenten voorziene platen respectievelijk 8 en 11. De plaat 8 bijvoorbeeld kan elementen dragen die licht uit kunnen stralen, zoals licht emitterende diodes, terwijl de plaat 11 dan elementen draagt die dit licht kunnen detecteren,zoals lichfgevoelige veerstanden, een opstelling in omgekeerde "20 zin is vanzelfsprekend ook mogelijk. Om een besturing evenredig met de • verplaatsing van de schijf 10 mogelijk te maken is een aantal licht uit- « stralende elementen op de plaat in een lijn geplaatst. Ook is het mogelijk een lijnvormig licht uitstralende bron toe te passen. Ook de tegenover gelegen licht detecterende elementen zijn lijnvormig of bestaan uit 25 een aantal in lijn geplaatste afzonderlijke licht ontvangende elementen.The control disk 10 is thereby placed between two plates 8 and 11 provided with electronic components, for example the plate 8 can carry elements that can emit light, such as light-emitting diodes, while the plate 11 then carries elements that can detect this light , such as light-sensitive spring positions, an arrangement in the reverse "20" sense is of course also possible. In order to enable a control proportional to the displacement of the disc 10, a number of light-emitting elements on the plate are placed in a line. it is possible to use a line-shaped light-emitting source The opposite light-detecting elements are also line-shaped or consist of a number of aligned individual light-receiving elements.
Om een juiste besturing mogelijk te maken is voorzien in vier paar elementen voor het uitstralen respectievelijk ontvangen van het licht en zijn deze paren tegenover elkaar onder hoeken van 90° ten opzichte van elkaar op respectievelijk de platen 8 en 11 symmetrisch rond het ver-30 lengde van de as 1 geplaatst.To enable proper control, four pairs of elements for emitting or receiving the light are provided and these pairs are opposite each other at angles of 90 ° relative to each other on the plates 8 and 11, respectively, symmetrically around the extension. from shaft 1.
Onder verwijzing naar fig. 2 zal nu het besturings stelsel en in het bijzonder de werking van de stuurknuppel worden besproken.With reference to Fig. 2, the control system and in particular the operation of the control stick will now be discussed.
In fig. 2 is met 20 de stuurknuppel schematisch in bovenaanzicht . .de .In fig. 2 the control stick with 20 is a schematic top view. .de.
aangegeven, waarbij reeksen lichtgevoelige elementen als rechthoekige 35 segmenten 21 t/m 2h zijn aangegeven.Ta1 -verdóddijkiDg v.d.wakirg v.d.stuurknuppel wordt aangenomen dat een beweging van de stuurknuppel in de richting van het segment 21 overeen moet komen met een besturing van de rolstoel in voorwaartse richting, daarbij komt dan een beweging in de 8004928 *ί> ? -5- richting van de segmenten 22, 23 en 2b overeen met respectievelijk een besturing van de rolstoel naar rechts, naar achteren en naar links. Het zal duidelijk zijn dat deze. keuze geheel arbitrair is en naar behoefte kan worden gewijzigd. Bij het bewegen van de stuurknuppel in de richting 5 van het segment 21, zal de hoeveelheid licht, die door het schijfvormige orgaan 10 (fig. 1) wordt afgeschermd voor het segment 21 toenemen, voor het segment 23 af nemen en voor de segmenten 22 en 2b eveneens toenemen, maar zodanig, dat de verhouding van de hoeveelheid licht die deze segmenten ontvangen gelijk blijft. De lichtgevoelige segmenten 21 t/m 2b 10 zijn zodanig uit gevoerd dat de impedantie ervan afhankelijk van de hoeveelheid opvallend licht varieert. Een beweging, van de stuurknuppel in de richting van het segment 2b zal dan ook de verhouding van de impedan-ties van de segmenten 22 en 2b ten opzichte van elkaar doen veranderen, terwijl de verhouding van de impedanties van de segmenten 21 en 23 aan 15 elkaar gelijk blijft- Het paar segmenten met lichtgevoelige elementen 21 en 23 is opgenomen in een elektronische keten welke een uitgangssignaal afgeeft, dat evenredig is met de verhouding van de impedanties van de lichtgevoelige segmenten en ook het paar segmenten 22 en 2b is in een dergelijke keten opgenomen. Het uitgangssignaal van de keten voor de 20 segmenten 21 en 23 verschijnt op de aansluitklem 25 van de stuurknuppel en het uitgangssignaal van de segmenten 22 en 2b verschijnt op de aansluitklem 26. Wanneer men de uitgangssignalen op de klem 25 en 26 via een geschikte mengketen rechtstreeks toe zou voeren aan de linker en rechter mot or aandrijving, zou een beweging van de stuurknuppel, vanuit 25 een stand waarin de aandrijving van de motoren in voorwaartse richting maximaal is,naar links of naar rechts resulteren in een ongewenst snelle verandering van richting waardoor een omkiepen van bijvoorbeeld de rolstoel zou kunnen plaatsvinden. Ook bij andere standen van de stuurknuppel kan bij het snel naar links veranderen van'richting een ongewenst snelle 30 verandering optreden. Bij bestaande stuurknuppels,welke zijn uitgevoerd met potentiometers wordt dit probleem opgelost door de as van de stuurknuppel op te nemen in een ruitvormige uitsparing zoals die aangegeven is in fig. 3A. Hierdoor zijn veranderingen van bijvoorbeeld een richting vooruit naar een zijwaartse richting slechts mogelijk via de begrenzing 35 van de uitwendige opening en zijn derhalve te snelle variaties in zijwaartse richting uitgesloten. Fig. 3B toont de stuurkarakteristiek welke 8004928 -6- verkregen zou -worden wanneer men de uitgangssignalen 25 en 26 na menging rechtstreeks toe zou voeren aan de motoren. Fig. 3C toont een stuurkarak-teristiek welke verkregen kan worden na een geschikte correctie van het uitgangssignaal op klem 26. Deze correctie wordt uit gevoerd in het. "blok 5 27 en kan afhankelijk van de specifieke eisen afgeregeld worden op elk van de met stippellijnen aangegeven stuurkarakteristieken en vanzelf- · sprekend ook de tussenliggende karakteristieken. De schijf 10 welke het licht naar de segmenten 21 t/m 2k onderbreekt is daarbij zo gekozen, dat deze in de ruststand de lichtstralen in het geheel niet onderbreekt.indicated, series of photosensitive elements are indicated as rectangular 35 segments 21 to 2h. forward direction, with a movement in the 8004928 * ί>? -5- direction of segments 22, 23 and 2b correspond to a right, back and left steering of the wheelchair respectively. It will be clear that this. choice is completely arbitrary and can be changed as required. As the joystick moves in the direction of segment 21, the amount of light shielded by the disc-shaped member 10 (Fig. 1) will increase for segment 21, will decrease for segment 23, and for segments 22 and 2b also increase, but such that the ratio of the amount of light received by these segments remains the same. The photosensitive segments 21 to 2b 10 are designed such that their impedance varies depending on the amount of incident light. A movement of the control stick in the direction of the segment 2b will therefore change the ratio of the impedances of the segments 22 and 2b to each other, while the ratio of the impedances of the segments 21 and 23 to 15 remains the same - The pair of segments with photosensitive elements 21 and 23 is included in an electronic circuit which outputs an output proportional to the ratio of the impedances of the photosensitive segments and also the pair of segments 22 and 2b is in such a circuit included. The output signal of the circuit for the 20 segments 21 and 23 appears on the terminal 25 of the control stick and the output signal of the segments 22 and 2b appears on the terminal 26. When the output signals on the terminals 25 and 26 are directly connected via a suitable mixing circuit feeding on the left and right motors or drives, a movement of the tiller handle, from a position in which the motors drive forward is maximized, to the left or right would result in an undesirably rapid change of direction, causing a tipping of the wheelchair, for example, could take place. In other positions of the control stick, an undesirably fast change can also occur when the direction is changed quickly to the left. With existing control sticks, which are equipped with potentiometers, this problem is solved by accommodating the control stick shaft in a diamond-shaped recess as shown in Fig. 3A. As a result, changes from, for example, a direction forward to a lateral direction are only possible via the outer opening limitation 35 and therefore too rapid variations in the lateral direction are excluded. Fig. 3B shows the control characteristic which 8004928 -6- would be obtained if the output signals 25 and 26 were fed directly to the motors after mixing. Fig. 3C shows a control characteristic which can be obtained after a suitable correction of the output signal on terminal 26. This correction is carried out in the. "block 5 27 and can be adjusted depending on the specific requirements on each of the control characteristics indicated by dotted lines and, of course, also the intermediate characteristics. The disc 10 which interrupts the light to segments 21 to 2k is selected in this way that in the rest position it does not interrupt the light rays at all.
10 Fig. 3D toont een aantal ellipsvormige stuurkarakteris tieken welke door een geschikte instelling van het blok 27 kunnen worden verkregen, wanneer de schijf 10 in de matst and de segmenten 21 t/m 2k voor ongeveer 50% overlapt. Door een andere keuze voor de schijf 10 kunnen vanzelfsprekend ook stuurkarakteristieken met weer andere vormen wor-15 den verkregen.FIG. 3D shows a number of elliptical control characteristics which can be obtained by an appropriate adjustment of the block 27 when the disc 10 overlaps approximately 50% in the mat and segments 21 to 2k. By choosing the disc 10 differently, control characteristics with yet other shapes can of course also be obtained.
Het uitgangssignaal van de correctieketen 2T wordt in de mengketen 28 op geschikte wijze gecombineerd met het signaal op de uitgangsklem. 25 en via de klemmen 29 en 30 toegevoerd aan respectievelijk de besturings-keten voor de linker motor en de besturingsketen voor de rechter motor.The output of the correction circuit 2T is suitably combined in the mixing circuit 28 with the signal on the output terminal. 25 and supplied through terminals 29 and 30 to the left motor control circuit and the right motor control circuit, respectively.
20 Aangezien deze beide besturingsketens volledig aan elkaar, gelijk zijn is uitsluitend de keten welke is aangesloten op klem 29 getoond. Met de uitgangsklem 29 is een keten 31 verbonden, welke tot doel heeft snelle variatie in het aan de klem 29 aanwezige signaal te detecteren. Bij gehandicapten is bij het besturen van een rolstoel nl. een plotselinge 25 beweging van de stuurknuppel ten gevolge van een spastische beweging niet onwaarschijnlijk. Dit zou kunnen leiden tot een ongewenste beweging van de rolstoel of, bij het reeds in beweging zijn van de rolstoel, tot een ongewenste richting- of snelheids verandering. De keten 31 vóórziet nu in middelen welke een variatie met een tevoren bepaalde, ongewenste 30 grootte kunnen detecteren en ‘daarop de besturing van de rolstoel volledig kunnen uitschakelen totdat de stuurknuppel weer in de ruststand is gebracht. Hiertoe kan bijvoorbeeld het uitgangssignaal op klem 29, zowel rechtstreeks toegevoerd worden aan de eerste ingang van een verschilver-sterker als via een geschikt RC-netwerk toegevoerd worden aan de tweede 35 ingang van diezelfde verschilversterker. Zolang de variaties in het signaal op klem 29 nu niet te snel zijn, zal het ingangssignaal op beide gang-klemmen van de verschilversterker gelijk zijn en zal er geen signaal‘aan 8004928 -7- de uitgang ervan aanwezig zijn. Zodra het signaal op klem 29 echter een te snelle variatie toont, zal het signaal door de RC-keten vertraagd worden doorgegeven, zodat tussen de ingangen van de verschilversterker een ver-schilsignaal is. Hierdoor zal tevens een uitgangssignaal ontstaan, dat 5 benut kan worden om het signaal op klem 29 te blokkeren.Since these two control circuits are completely identical, only the circuit connected to terminal 29 is shown. A circuit 31 is connected to the output terminal 29, the purpose of which is to detect rapid variation in the signal present at the terminal 29. In the disabled, when driving a wheelchair, a sudden movement of the control stick as a result of a spastic movement is not unlikely. This could lead to an undesired movement of the wheelchair or, when the wheelchair is already in motion, to an undesired change of direction or speed. The circuit 31 now provides means which can detect a variation of a predetermined, undesired size and "completely disable the control of the wheelchair thereon until the control stick is returned to the rest position. To this end, for example, the output signal on terminal 29 can be both directly applied to the first input of a differential amplifier and can be supplied via a suitable RC network to the second input of the same differential amplifier. As long as the variations in the signal on terminal 29 are not too fast now, the input signal on both gang terminals of the differential amplifier will be the same and there will be no signal at its output 8004928-7. However, as soon as the signal on terminal 29 shows too fast a variation, the signal will be transmitted delayed by the RC circuit, so that there is a difference signal between the inputs of the differential amplifier. This will also produce an output signal which can be used to block the signal at terminal 29.
Wanneer de keten 31 niet geactiveerd is, is het signaal op klem 29 via de keten 32, waarvan de functie in het hiernavolgende besproken zal worden, verbonden zowel de ketens 33,3^· en 1*0. De ketens 33 en 3^ zetten het analoge signaal om in digitale signalen. Deze signalen zijn via de 10 klemmen 38 en 39 aangelegd aan blok 1*2 en bepalen de draairichting van de met de-besturing verbonden motor. Keten 1*0 zet het analoge signaal eveneens om in een digitaal signaal, welk signaal eveneens via klem 1*1 met blok 1*2 is gekoppeld. Het signaal op klem 1*2 bepaald de draaisnelheid van de motor. Aan de uitgang 1+3 van blok 1*2 is het volledige besturingssignaal 15 voor een van de motoren aanwezig.When circuit 31 is not activated, the signal at terminal 29 through circuit 32, the function of which will be discussed below, is connected to both circuits 33.3 and 1 * 0. Chains 33 and 3 ^ convert the analog signal into digital signals. These signals are applied to block 1 * 2 via the 10 terminals 38 and 39 and determine the direction of rotation of the motor connected to the controller. Chain 1 * 0 also converts the analog signal into a digital signal, which signal is also coupled to block 1 * 2 via terminal 1 * 1. The signal on terminal 1 * 2 determines the speed of rotation of the motor. The complete control signal 15 for one of the motors is present at the output 1 + 3 of block 1 * 2.
De digitale uitgangssignalen van de blokken 33 en 3l+ worden vergeleken door de keten 35 en deze keten geeft een uitgangssignaal op de uitgangsklem ervan die verbonden is met de keten 36, wanneer de signalen aan de uit gangs klemmen van de ketens 33 en 3l* niet aan 20 elkaar gelijk zijn. De ketens 35 5 36 , 37 en 32 vormen de nulpunt sinstel ling van het besturingsstelsel.The digital output signals of blocks 33 and 3l + are compared by circuit 35 and this circuit gives an output signal on its output terminal connected to circuit 36 when the signals at the output terminals of circuits 33 and 3l * do not indicate 20 are equal. The circuits 35, 36, 37 and 32 form the zero setting of the control system.
Om het besturingsstelsel onafhankelijk te maken van omgevingsinvloeden, zoals temperatuur en vochtigheid en om een minimaal onderhoud te waarborgen is de stuurkauppel voorzien van een nulpuntsdetectie, welke een 25 aantal, bijvoorbeeld 2, licht uitstralende elementen en een gelijk aantal lichtgevoelige elementen, die zodanig geplaatst zijn dat zij het licht van de licht uitstralende elementen kunnen ontvangen, omvat. De elementen zijn zodanig geplaatst, dat in de ruststand van de stuurknuppel, dat wil zeggen wanneer de as van de stuurknuppel in het midden staat 30 van het cirkelvormige bewegingsvlak van de knuppel, de lichtbundels van de licht uitstralende elementen zijn onderbroken. De licht uitstralende en de lichtgevoelige elementen kunnen hiertoe bijvoorbeeld bevestigd zijn op plaat 8,tegenover elkaar rond een verlengstuk 16 Taa as 1 .waneer de lich±xtndels van de licht uitstralende elementen zijn onderbroken wordt "/ia de keten 35 37 een bekrachtigingssignaal aangelegd aan keteis 36. Alleen wanneer keten 36 is bekrachtigd, is deze werkzaam om het uitgangssignaal van keten 35, dat een digitaal signaal is, cm te zetten in een analoog uitgangsssignaal 8004928 -8- dat verbonden is met de tweede ingangsklem van keten 32. De keten 32 is zodanig uitgevoerd dat deze in de ruststand van de stuurknuppel het uitgangssignaal naar de ketens33 en 3¼ zodanig regelt, dat de keten 35 geen verschil detecteert aan de uitgangen van de keters 33 en 3^. Hierdoor is 5 het signaal op de klemmen 38 en 39 voor de motor gelijk en is de besturing 4*ond de ruststand van de stuurknuppel altijd nauwkeurig symmetrisch. Op deze wij kunnen alle temperatuurinvloeden, verouderingsverschijnselen en dergelijke door de lus bestaabde uit de ketens 35 5 36 en 32 worden gecorrigeerd.In order to make the control system independent of environmental influences, such as temperature and humidity and to ensure minimal maintenance, the steering cockle is equipped with a zero point detection, which comprises a number of, for example 2, light-emitting elements and an equal number of light-sensitive elements, which are placed in this way that they can receive the light from the light emitting elements. The elements are arranged such that in the rest position of the control stick, ie when the axis of the control stick is in the center of the circular plane of movement of the stick, the light beams of the light-emitting elements are interrupted. For this purpose, the light-emitting and the light-sensitive elements can for instance be mounted on plate 8, opposite each other around an extension 16 about axis 1. When the lights of the light-emitting elements are interrupted, an excitation signal is applied to the circuit 35 37 circuit 36. Only when circuit 36 is energized does it operate to convert the output of circuit 35, which is a digital signal, into an analog output signal 8004928-8 connected to the second input terminal of circuit 32. The circuit 32 is designed such that, in the rest position of the control stick, it controls the output signal to circuits 33 and 3¼ in such a way that circuit 35 does not detect any difference at the outputs of meters 33 and 3. As a result, the signal at terminals 38 and 39 is the same for the engine and the control 4 * under the rest position of the tiller handle is always precisely symmetrical.This allows us to control all temperature influences, aging phenomena and the like loop-made from circuits 35, 36 and 32 are corrected.
10 Ter extra beveiliging is het' uitgangssignaal van keten 37 eveneens verbonden met een ingang van keten 1*0. Keten ^0 is daarbij zodanig gedimensioneerd, dat deze is geblokkeerd wanneer keten 37 een uitgangssignaal afgeeft en dus de stuurknuppel in de ruststand is. Hierdoor is ten alle tijde verzekerd dat de motoren in de ruststand van de stuurknuppel niet 15 kunnen worden aangedreven.For additional security, the output of circuit 37 is also connected to an input of circuit 1 * 0. Circuit 0 is thereby dimensioned such that it is blocked when circuit 37 outputs an output signal and thus the control stick is in the rest position. This ensures at all times that the motors cannot be driven in the rest position of the tiller handle.
Het zal duidelijk zijn dat er in het beschreven besturingsstelsel een groot aantal variaties aangebracht kunnen worden zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.It will be clear that a large number of variations can be made in the described control system without departing from the scope of the invention.
20 800492820 8004928
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8004928A NL8004928A (en) | 1980-08-29 | 1980-08-29 | Motor drive control for electric wheelchair - uses photoelectric detectors mounted at 90 degree intervals in joy-stick assembly |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8004928 | 1980-08-29 | ||
| NL8004928A NL8004928A (en) | 1980-08-29 | 1980-08-29 | Motor drive control for electric wheelchair - uses photoelectric detectors mounted at 90 degree intervals in joy-stick assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8004928A true NL8004928A (en) | 1982-04-01 |
Family
ID=19835800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8004928A NL8004928A (en) | 1980-08-29 | 1980-08-29 | Motor drive control for electric wheelchair - uses photoelectric detectors mounted at 90 degree intervals in joy-stick assembly |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL8004928A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5065146A (en) * | 1987-06-18 | 1991-11-12 | International Business Machines Corporation | Manually-operated control device |
| EP1540642A1 (en) * | 2002-08-29 | 2005-06-15 | Dept. of Veterans Affairs | Variable compliance joystick with compensation algorithms |
-
1980
- 1980-08-29 NL NL8004928A patent/NL8004928A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5065146A (en) * | 1987-06-18 | 1991-11-12 | International Business Machines Corporation | Manually-operated control device |
| EP1540642A1 (en) * | 2002-08-29 | 2005-06-15 | Dept. of Veterans Affairs | Variable compliance joystick with compensation algorithms |
| EP1540642A4 (en) * | 2002-08-29 | 2006-06-21 | Us Dept Veterans Affairs | Variable compliance joystick with compensation algorithms |
| US8264458B2 (en) | 2002-08-29 | 2012-09-11 | Dept. Of Veterans Affairs | Variable compliance joystick with compensation algorithms |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5065146A (en) | Manually-operated control device | |
| US4731530A (en) | Joystick control having optical sensors | |
| EP0372674B1 (en) | Improved optical pointing device | |
| DE4040225C2 (en) | Diffuse sensors | |
| US5926264A (en) | Position sensing of a remote target | |
| JP2004526198A (en) | Adjustable mirror for parallel beam laser sensor | |
| GB1291066A (en) | Rangefinder | |
| EP1435509A1 (en) | Optoelectronic measuring device and rotary knob provided therewith | |
| FR2865834A1 (en) | SECURITY DETECTION DEVICE HAVING OPTICAL AXIS ADJUSTMENT CAPACITY | |
| US5296838A (en) | Wireless input system for computer | |
| JP3193605B2 (en) | Position pointing device and system | |
| NL8004928A (en) | Motor drive control for electric wheelchair - uses photoelectric detectors mounted at 90 degree intervals in joy-stick assembly | |
| JP2006507853A (en) | Light control movable toy | |
| JPH05141987A (en) | Optical encoder having improved index pulse | |
| TW200846986A (en) | Optical navigation device that utilizes a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) configured to emit visible coherent light | |
| US4107661A (en) | Electrooptic meter pointer position detector | |
| US4184687A (en) | Electrical control system for the movement of the pickup arm of a disc-record player | |
| US4171817A (en) | Control device for controlling the movement of pickup arm of record player or the like | |
| JPS62257077A (en) | Measuring apparatus | |
| JPH0624906B2 (en) | Steering switch signal transmission device | |
| JPH03502375A (en) | Camera with flash responsive focusing system | |
| JPS61271414A (en) | Optical potentiometer | |
| JPH0540593Y2 (en) | ||
| JPH0830653B2 (en) | Distance detector | |
| JPH01227001A (en) | Detecting apparatus of position |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |