-
Bereich der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein motorisiertes und ferngesteuertes
Spielzeug, dessen Fernsteuerung ergonomisch und vereinfacht ist
und der Benutzung von ganz jungen Kindern angepasst ist.
-
Grundauskünfte
-
Es
gibt vielen Arten von Fernsteuerungen mittels entweder Radio- oder
Infrarot-wellen. Diese Fernsteuerungen senden besonders Anweisungen für die Beschleunigung
und die Richtung in der Richtung des motorisierten Spielzeugs. Diese
Anweisungen werden von dem Fahrzeug seiner Ist-Stellung entsprechend
ausgewertet. Der Fahrer muss aber diese Stellung in Rechnung stellen,
um das Spielzeug steuern zu können.
Diese typischen Steuerungen sind für ein Kind nicht leicht annehmbar.
Rechts abbiegen ist intuitiv, wen das Fahrzeug sich weg vom Kind
bewegt, wenn aber das Fahrzeug zum Kind zurückfährt, wird die Steuerung umgekehrt.
-
Diese
Fernsteuerungen sind nicht rückwirkend,
folglich stellen sie in Rechnung weder die Veränderungen der Haftung des Spielzeugs
noch die Schwierigkeit des Modulierens der Beschleunigung. Es gibt
die Notwendigkeit, diese Einschränkungen aufzulösen, und
eine intuitive Fernsteuerung vorzuschlagen, die sofort vom Kind
gesteuert wird und seinen Grenzen angepasst ist.
-
Die
veröffentlichte
deutsche Patentanmeldung
DE
2 006 570 TO beschreibt ein Spielzeug, das drei auf seinem
oberen Teil angeordneten Sensoren hat, wobei L1 den M1 Linksmotor
steuert, und L2 den M2 Motor. Beide Motoren werden stets durch einen auf
dem Spielzeug angeordneten Schalter mit Strom versorgt. Wenn ein
Detektor erleuchtet wird, dann wird der entsprechende Motor gehalten.
Da der andere Motor noch läuft,
wendet sich das Spielzeug nach dem erleuchteten Sensor. Der Benützer muss dem
Sensor zielen, der einen ein/aus binären Befehl überträgt. Ein Sensor L4 setzt als
Beistand ein Rad, dessen Richtung klar ist, damit die Abbiegung
leichter wird. Das Spielzeug hat seinem oberen Teil angeordneten
optischen Sensoren mit Motoren. Der Benützer lauft dem Spielzeug nach,
auf das er ein Lichtbündel
genau auf einen Sensor sendet, um den Befehl zu übertragen, das motorisierten
Rad auszuschalten und anzuhalten. Dadurch wird das Spielzeug sich
an die Seite des erleuchteten Sensors wenden.
-
Das
Spielzeug weder beobachtet noch befolgt einen leuchtenden Lichtpunkt
der von der des Benützers
optischen Steuerung auf den Boden hingeworfen wird, bis es sein
Zentrum erreicht, durch nach dem Boden gerichteten optischen Sensoren, die
die Geschwindigkeit des Antriebmotors und des Lenkungsmotors der
Lichtstärke
des Lichtbündel
entsprechend steuern, das von den Sensoren erhalten wird, ohne von
einer leuchtenden Umgebung beeinflusst zu werden.
-
USP
3 130 803 beschreibt ein Fahrzeug, das zwei zum Boden gerichteten
Lichtsensoren aufweist, die einen dem erhaltenden Lichtbündel proportionalen
Befehl ausgeben und mindestens zwei Motoren, um einen durch einen
leuchtenden Streifen realisierten Weg nachzufolgen. Das auf jedem
Sensor empfangenes Lichtsignal wird gleich verstärkt und ohne Filter zum Motor
geliefert so dass die Geschwindigkeit des Motors proportional zur
der Umgebung Lichtstärke
und zum Ausstrahlungsbereich ist. Die Weglinie reguliert den Kurs
des Spielzeugs aber nicht seine Geschwindigkeit. So wird das Spielzeug
nicht optisch ferngesteuert, hat aber einen Kurs der durch die Weglinie
programmiert wird. Außerdem
weist das Spielzeug ein Steuerungssystem auf, das dem Wert des Umgebungslicht
nicht empfindlich ist.
-
USP
4 232 865 beschreibt ein bewegliches Spielzeug das von einer sichtbaren
oder infraroten und von Impulsen modulierten Strahlung gesteuert wird,
die den des Spielzeuges Sensoren gesendet wird, die nach oben gerichtet
sind. Dieses Auftragsystem überträgt ein Signal
(Verzug zwischen zwei Impulsen). Es wird vom Spielzeug als ein vorbestimmter
Bewegungsbefehl behandelt. Der Benützer folgt dem beweglichen
Spielzeug um seine Bahn abzuändern.
Das Spielzeug weist ein Fernsteuerungssystem für die Bewegungen des motorisierten
Spielzeug mit einer modulierten Lichtsendung, die von nach oben
gerichteten Sensoren angenommen wird. Die Bewegungen sind Befehle,
die an Zeitverzug und Wert vorbestimmt werden, und nicht eine von
dem angenommen optischen Strahl abhängige progressive Bewegung
in der Lichtpunktstellung und dem Fahrzeug.
-
Die
britische Patentschrift GB1354676 beschreibt ein interaktives Spielzeug,
das aus ein optisches, taktiles, und phonisches System mit Sensoren besteht,
die ein Steuerungssystem auf mindestens zwei Motoren steuert.
-
USP
3 406 481 beschreibt ein bewegliches Spielzeug mit einem auf einer
vertikalen Achse angeordneten Führungsrad,
das von einem modulierten Lichtbündel gelenkt
wird, das auf mindestens zwei auf seiner Drehachse befestigte photoelektrische Sensoren
gesandt wird. Das Rad und die Sensors werden spontan orientiert,
um die zwei von den Sensoren angenommenen Strahlen auszugleichen.
Das ist ein Spielzeug, das optisch von einem modulierten Lichtbündel ferngesteuert,
das dadurch vom Umgebungslicht unterschieden wird. Um die Richtung
des Fahrzeugs zu verändern
ist es notwendig die modulierte Lichtquelle zu verändern. Das
Spielzeug folgt automatisch den Benützer, der diese Quelle trägt. Das
Spielzeug folgt nicht einem von einem optischen Fernsteuerung auf
den Boden ausgestrahlten Lichtpunkt, der die gezielte Stelle anzeigt.
Ein Orientierunksystem besteht aus zwei Photovoltaiksensoren, die
von der Leveldifferenz zwischen den Aufnahmen geführt werden.
-
Zusammenfassung
-
Der
Erfindung nach darf ein Kind eine wie auf Bild 1 abgebildete Handsteuerung
benutzen. Diese Steuerung sendet ein paralleles Lichtbündel aus,
der auf dem Boden einen Lichtpunkt ausstrahlt. Der von dieser Steuerung
erzeugte Lichtpunkt zeigt die Stelle an, die das motorisiertes Fahrzeug
erreichen muss. Das Fahrzeug entdeckt, folgt und erreicht den Lichtpunkt,
wodurch das Kind einfach die Bahn bestimmt, die das Fahrzeug durchlaufen
muss.
-
Nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
das Fahrzeug zwei Motoren, die zwei Räder antreiben, eine selbständige Energiequelle
(z.B. Batterien), die einen elektronischen Stromkreis der Motorsteuerung
versorgt, wobei dieser elektronische Stromkreis Informationen bezüglich der
relativen Stellung des Lichtpunktes empfängt. Dieser elektronische Stromkreis
steuert den Motor um das Fahrzeug nach vorn zu bewegen wenn der Lichtpunkt
weggeht und um die Achse des Fahrzeugs in die vom Lichtpunkt genommen
seitliche Richtung zu drehen.
-
Nach
einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung steuert der auf den Hinterteil des Fahrzeugs
hingeworfen Lichtpunkt einen Rückwärtsgang
und dann eine vollkommene Umdrehung des Fahrzeugs. Die Sensoren,
die Informationen bezüglich
der relativen Lichtpunktstellung zu dem elektronischen Stromkreis
abliefern, sind optischelektronisch. Diese Sensoren erfassen die
relative Winkelorientierung des Lichtpunktes.
-
Der
elektronische Stromkreis handelt die Motoren, um die Lichtpunktstellung
ständig
auf der Forderseite des Fahrzeugs festzuhalten. Dadurch folgt das
Spielzeug den Lichtpunkt. Die Sensoren sind, z.B., lichtempfindliche
Photodioden, z.B., dem sichtbaren Licht, in dem Frequenzbereich
des Lichtpunktes. Die Sensoren lokalisieren einen Lichtpunkt, der
in einem entgegengesetzten Empfangskegel liegt, sie erfassen den
Lichtpunktteil, der Licht in diesen Empfangskegel zerstreut und
erzeugen ein elektrisches Signal, z.B; einen Strom, das proportional dem
in diesem Kegel empfangen Lichtstrom ist. Der elektronische Stromkreis
handelt den von den Sensoren abgelieferten Strom und erzeugt die
entsprechende Ströme
für die
Steuerung der Motoren.
-
Der
vorliegenden Erfindung nach ist der Strom der Motoren proportional
zu den von den Dioden abgelieferten Strömen, wobei die Behandlung als
Verstärkung
wirkt. Nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das der Empfindlichkeit und dem Abstand der Lichtpunktlokalisierung
optimiert ist, wird das künstliches
und natürliches
Umgebungslicht durch elektronische Filtrierung beseitgt.
-
Das
künstliche
Umgebungslicht wird von einer Eigenfrequenz von 100 Hz oder 120
Hz kennzeichnet, die sich aus den Modulationen von 50 Hz oder 60
Hz des Elektrizitätsversorgungsnetzes
ergibt. Das natürliche
Umgebungslicht ist fast beständig.
-
Wenn
die Sensoren in einem Hochfrequenzenbereich arbeiten, besonders
wie Photodioden, kann eine Filtrierung ausgeführt werden, um die Wirkung
des der Umgebungslicht sowie der auf 100 Hz oder 120 Hz Modulation
zu beiseitigen und dann die Lichtpunktstrahlung unterzuscheiden.
Eine Modulationsweite der Strahlung z.B. von 3 KHz ist besonders gut
angepasst für
die Empfangsfilterung derselben Frequenz von 3 KHz.
-
Der
vorliegenden Erfindung nach versichert eine solche Filterung eine
hohe Empfindlichkeit für die
Erfassung des Lichtpunktes im Feld der Sensoren trotz der natürlichen
und künstlichen
Lichte. Diese hohe Empfindlichkraft ist notwendig damit der Strahl und
sein Lichtpunkt trotz dessen kleiner Leistung erfassen werden können. Augensicherheit
zwingt eine ganz kleine Leistung, eine Maximalwert von 0.1 mW. Mit
einer solchen Leistung ergibt der Lichtpunkt eine Lichtleistung,
die viel geringer als der Lichtleitung der Umgebung.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen.
-
1 ist
eine Querschnittsansicht einer optische Fernsteuerung.
-
2 zeigt
ein Beispiel eines elektronischen Stromkreises für die Fernsteuerung von 1.
-
3 illustriert
die Impulsmodulation des von dem Fernsteuerung von 1 gesandtes
Lichtes.
-
4 zeigt
das Frequenzspektrum der Lichtmodulation von 3.
-
5 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel des
Mechanismus eines von der Fernsteuerung von 1 gesteuertes
Wagen.
-
6 ist
eine schematische Ansicht des elektronischen Verfahrensstromkreises
des Wagens von 5.
-
7 zeigt
das vom Sensor abgeliefertes Signal und das Signal für die Motorsteuerung.
-
8 ist
ein Spektrum des Bandpassfilters des elektronischen Verfahrensstromkreises.
-
9 ist
eine schematische Ansicht des ganzes Mechanismus des Wagens.
-
10 zeigt
den elektronischen Verarbeitungskreis des Wagens der 9.
-
11 zeigt
ein Querschnitt des Wagens von 9.
-
12 zeigt
eine Modulierung des Lichtes einer Diode.
-
13 zeigt
den entsprechenden elektronischen Stromkreis für die Lichtmodulierung.
-
14 zeigt
einen Kreis für
die Erfassung und die Modulation des Lichtes.
-
15 zeigt
Beispiele von Sensorsignale und das PWM-Signal für die Motoren.
-
16 illustriert
ein anderes Ausführungsbeispiel
einer optischen Fernsteuerung des Wagens.
-
Die 17 zeigt
eine alternative Kreiskombination für die Verarbeitung des Signals.
-
Bild
18 zeigt die Erzeugung eines Lichtpunktes.
-
Bilder
19 und 20 beschreiben ein anderes Ausführungsbeispiel von optoelektronischen
Bauteilen
-
Die 21 ist
die Ansicht eines Lichtpunktes für
lange und kurze Wurfweite.
-
Die 22 ist
eine perspektive Seitenaussicht eines Fahrzeugs mit Sensoren, die
Informationen empfangen.
-
Ausführliche
Beschreibung
-
Eine
optische Fernsteuerung wird im Bild 1 illustriert. Die optische
Fernsteuerung enthält
mindestens eine Batterie 15 für einen selbständigen Betrieb, eine Übertragungsdiode 13,
eine Kollimationslinse und ein Schalter 16. Die Diode 16 strahlt
Licht in dem sichtbaren Spektrum, z.B. rotes Licht aus. Blaues, grünes, gelbes
oder weißes
Licht auch sind auch geeignet. z.B., infrarotes Licht auch ist benutzbar
wen es nicht notwendig ist, den Strahl zu sehen. Die Diode 13 liegt
approximativ auf den Brennpunkt des Lenzes, und sein Strahl wird
zu einem parallelen Strahl gesammelt, der einen Lichtpunkt auf einige
Meter weg hinwirft.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung schützt
den Benützer
vor aller Verblendung durch die Garantie, dass der Strahl nur nach dem
Boden ausstrahlen darf. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Stromversorgung
der Diode 13 von einem Schalter geschlossen, der der Neigung oder
der Schwerkraft empfindlich ist, z.B. ein Kugelschalter 17.
Der Stromkreis wird ausgeschaltet sobald die Fernsteuerung nach
oben orientiert wird. Dadurch wird es unwahrscheinlich, dem Strahl
gegenüber
zu sein. Diese Ausführung
der Steuerung optimiert die Ergonomie und die Selbständigkeit
durch eine bedingte Einschaltung. Die Batterien 15 werden von
unwillkürlichen
Benützungen
geschützt.
-
Nach
einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, mit optimierter Empfindlichkeit, wird die
Leistung der Diode durch die Wirkung eines schwingenden Modulierunkstromkreis 14 moduliert.
-
Das
Bild 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, wobei Bild
3 das Ausgangsignal des Stromkreis und Bild 4 das entsprechende
Spektrum zeigen. Im Bauteil 24 vom Bild 2 wird der Modulator, z.B.,
aus einem schwingenden Stromkreis nach Art von 555 gebildet, der
von zwei Widerstände
R1 und R2 und einem Kondensatoren C1 reguliert wird, die die Schwingungsfrequenz
bestimmen. Die Frequenz von 3 KHz ist, z.B. ein nicht beschränkendes
Beispiel.
-
Im
Bauteil 23 vom Bild 2 wird die Elektrolumineszenz Übertragungsdiode
von einem MOS-Transistor M1 gesteuert, im Bauteil 27 liegt
der Kugelschalter, der durch die zum Boden Neigung eingeschaltet
wird, im Bauteil 26 liegt der Drehwiderstandschalter, der
den Stromkreis einschaltet und das Durchschnittwert des Strahls
steuert, und in dem Bauteil 25 liegen die Batterien.
-
Die
Lichtstärke
verändert
sich in Verhältnis mit
dem Druck auf den Hebel 16 von 1 und 26 von 2.
-
Das
Bild 3 zeigt die Momentanlichtstärke,
die von der mit Modulator 24 ausgerüstete Steuerung ausgestrahlt
wird. Sie wird bei einer Frequenz von 3 KHz quadratisch moduliert,
wie es im entsprechenden Spektrum gezeigt wird.
-
Das
Bild 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel
eines von einer solchen Steuerung gesteuertes Fahrzeugs. Das Fahrzeug
weist mindestens zwei Empfangensdioden 56 und 57,
die in den Winkeln vorn oder innerhalb des Cockpits hinter den Fenstern
liegen, eine selbständige
Energiequelle, z.B. eine Batterie 59, zwei unhabhängigen Motoren 54 und 55, wobei
jeder ein Rad 52 steuert und einen elektronischen Verarbeitungskreis 58 auf.
-
Der
Motor 54 empfängt
einen Steuerstrom oder eine Steuerspannung, die proportional zur
auf die Diode 57 empfangen Lichtstärke ist, die aus dem Vorhandensein
eines Lichtpunktteiles in dem optischen Feld des Sensors sich ergibt.
-
Der
Motor 55 empfängt
einen Steuerstrom oder eine Steuerspannung, die proportional zur
auf die Diode 56 empfangen Lichtstärke ist, die aus dem Vorhandensein
eines Lichtpunktteiles in dem optischen Feld des Sensors sich ergibt.
Nach der Erfindung läst
dieser Ausgleichungsautomatismus das Fahrzeug den Lichtpunkt zu
folgen.
-
Ein
nicht beschränkendes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
einen Verarbeitungskreis, sowie es in 6 beschrieben
wird. In einer ersten Ausführung
enthält
der Stromkreis nur Bauteile 61, 65 und 66.
Bauteil 61 ist eine der zwei Empfangsdioden, die einen
Strom erzeugt, der zur empfangenen Lichtstärke. proportional ist, und
Bauteil 65 ist der Motor der gegenüberliegenden Seite. Es wird
durch einen Strom durchgeflossen, der zur Gitterspannung seines
Steuertransistors M1 proportional ist. Die Gitterspannung ist zum
Strom proportional, der durch 61 im Widerstand R14 geliefert
wird. Der Motor Md im Bauteil 65 wird dadurch proportional
zum Licht gesteuert, das auf die Diode 1 empfangen wird. Eine Quelle 66,
eine Batterie, liefert eine Spannung V1.
-
In
einer anderen Ausführungsbeispiel
erhöht ein
Stromvorverstärker 62 die
Empfindlichkeit des Empfängers.
Das wird, z.B., durch einen zweipoligen Transistor Q8 bewirkt.
-
In
einer anderen Ausführungsbeispiel
wird nur das Licht verstärkt,
das bei der Frequenz der Modulation des Lichtpunktes moduliert wird,
z.B. 3 kHz wenn das ist die Modulationsfrequenz der Fernsteuerung.
Die Unterscheidung wird durch einen Filter durchgeführt, der
auf diese Frequenz in Bauteil 63 eingestellt wird, ein
Filter mit einer 'Rauch' Struktur, deren
Band und Verstärkungen
durch den Widerstand R1 in Bezug auf einen Kondensator C1, C2, Widerstand
R6 und schließlich
den Operationsverstärker
U1 reguliert wird.
-
In
einer anderen Ausführung
unterdrückt eine
zweite Filterstufe 64 die Frequenz des künstlichen
Lichtes, z.B. 50Hz. durch ein einfaches Hochpassfilter, der durch
R15 und C6 gebildet ist; sie korrigiert die Signale bei der einzigen
Frequenz von 3 kHz. mit Hilfe der Diode D2: und schließlich vergleicht Spannung
Vs mit einer Schwelle Vref. Aus diesem Vergleich resultiert ein
quadratisches Wellensignal, d. h. das proportionales PWM, das ein
traditionelles Steuersignal für
ein Bewegungsvariator ohne Lastverlust ist.
-
Das
Grundprinzip wird auch im Bild 7 erklärt, die das PWM Steuersignal
(VM1g) veranschaulicht, das Impulsen hat, deren Breite sich erhöht, wenn
die Amplitude des modulierten verstärkten und gefilterten Signals
(VD2:2) über
Vref (VR17:2) hinaus geht. Dieses proportionale PWM-Steuersignal
wird durch die Wirkung des verstärkenden
Vergleicher U2 erzeugt, der Vs mit Vref vergleicht.
-
Durch
diese Kombination ist eine proportionale Motorsteuerung mit einem
schwachen Verlust möglich,
kompatibel mit Batterien, deren Betriebsdauer optimiert wird, und
einer schwachen Ableitung durch thermischen Verlust im Transistor
M1.
-
Die
Qualitätsrate
der Filterung, wie es in 8 veranschaulicht wird, zeigt,
dass nur das bei 3 kHz moduliertes Signal des Lichtes, das in 61 empfangen
wurde, wird berücksichtigt.
Deshalb haben Tageslicht, das ununterbrochen ist, und elektrische Beleuchtungen
(100Hz oder 120Hz) keine Wirkung auf den Motoren, folglich hat das
Spielzeug eine Steuerung, die empfindlich und doch für die umgebenden
Lichtstörungen
unempfänglich
ist.
-
Jede
mögliche
Kombination von Bauteilen 62, 63 und 64 ist
verwendbar und steht im Rahmen der Erfindung. Bauteile 61, 65 und 66 können wesentlich
und systematisch sein. Dieses beschreibt eine erste Ausführung der
Erfindung, mit mehreren Möglichkeiten
mit zunehmenden Kompliziertheit und Leistungen.
-
In
diesem Beispiel bewegt sich das Fahrzeug nur vorwärts oder
abbiegt, deshalb kann es im Falle eines Treibfehlers durch ein Hindernis
blockiert bleiben. Ein Variante der Erfindung weist eine Rückgangsteuerung
aus, die optisch von einem oder zwei zusätzlichen photoelektrischen
Sensoren gesteuert werden kann. Dieses wird im Bild 9 veranschaulicht, wobei
die Dioden 910 und 911 den Rückgang steuern.
-
Falls
eine einzelne Diode den Rückgang steuert,
gemäss
der Erfindung, überlagert
das Vorhandensein auf dem Empfängerbereich
des Lichtbündels,
der am hinteren Ende des Fahrzeugs gerichtet wird, einem Strom,
der zum ermittelten Fluss, zum Strom von den zwei Motoren 904 und 905 proportional
ist. Diese Ströme
werden linear zu den Strömen,
die auf den vorderen Dioden gesammelt werden, überlagert.
-
Falls
zwei Dioden 910 und 911 den hinteren Bereich untersuchen,
dann werden die Motoren in der folgenden Weise gesteuert, z.B.:
Der
Motor 905 fährt
vorwärts
entsprechend dem Fluss, der auf Diode 906 empfangen wird
und rückwärts entsprechend
dem Fluss, der auf 911 empfangen wird, und der Motor 904 fährt vorwärts entsprechend
dem Fluss, der auf Diode 907 empfangen wird und rückwärts entsprechend
dem Fluss, der auf 910 empfangen wird.
-
Durch
dieses Verfahren behält
sich das Fahrzeug nicht dem Lichtbündel entgegen, aber genau unter
dem Lichtbündel,
wenn die Motoren aktiviert werden, um eine Abgleichung zu finden,
die einem Nullsteuerstrom entspricht. Nur die zentrierte Lage des
Fahrzeugs stellt diese Abgleichung sicher. Durch dieses ergonomischen
Verfahren wird das Fahrzeug durch das Licht in alle Richtungen,
sogar rückwärts geführt. Er
manövriert
automatisch, um die richtige Richtung herauszufinden.
-
10 liefert
ein Ausführungsbeispiel
der elektronischen Steuerung 908 von 9.
-
Auf 10 M
ist der Motor 905 von 9, 1001 die
Diode 906 von 9 und 1011 die Diode 911 von 9.
Nur die Stufen 1005 und 1015 von 10 sind
angepasst, entsprechend der Grundregel der der Motorsteuerung H-Brücken.
-
Diese
Grundregel wird besonders dem Überlagerung
der Vorwärts/Rückwärtssteuerungen
angepasst, die ohne Konflikt sich annullieren und unterscheiden.
Der Motor reagiert entsprechend dem Unterschied der Signale, die
durch jede Verstärkungskette
erzeugt werden. Die Bauteile 1002, 1003, 1004, 1012, 1013 und 1014 sind
Wahlmöglichkeiten.
Das Fahrzeug nach der Erfindung, kann irgendeine Art Spielzeug darstellen.
Es kann ein Auto traditionsgemäß simulieren
und so ein optisch ferngesteuertes Wagen bilden. Das Fahrzeug kann
auch ein Spielfigur, ein Tier, usw. bilden, z.B. kann man eine graue Maus
bereitstellen, und sie durch ein Infrarotlichtbündel führen.
-
Eine
solche Grundregel der Fernsteuerung kann ein einfaches Ziehungstriebwerk
ohne Schroffpunkt sein. Motorsysteme mit Reduzierung sind nicht richtig
geeignet zum erwarteten Gebrauch, wegen der entsprechenden Abstände und
Trägheiten.
Tatsächlich
werden die Steuerungen durch irgendwelche mögliche Trägheit, Friktion und Schroffpunkt
bestraft. Auch nach der Erfindung empfiehlt man ein vereinfachtes
Triebwerk, entsprechend der veranschaulichten Grundregel von 11,
-
Ein
Minimotor 114 mit DC-Strom, z.B. einen "Telefonklingel", enthält auf seiner Achse eine Hülse 115,
die aus anhaftendem und elastischem Material ausgestaltete ist.
Eine Hinterachse 112 enthält zwei freie Räder auf
einer einzelnen Welle und Reifen, die aus anhaftendem und elastischem
Material gebildet sind. Eine vordere Achse 113 enthält zwei
freie Räder auf
einer einzelnen Welle und Reifen, die aus steifem und gleitendem
Material ausgestaltet werden.
-
Die
Hülse zieht
das Rad 112, das sich frei auf seiner Achse dreht. Die
Achse von Rad 112 wird vertikal und mit Abstand geführt. Das
Gewicht des Autos erlegt auf, dass die Hülse 115 auf Reif 112 sich
stützt. Wie
veranschaulicht, verursacht die Umdrehung der Hülse, die in der Richtung des
Pfeiles sich dreht, eine Selbstkoppelung, die den treibenden Effekt
verstärkt. Zusätzlich wird
der Motor nicht direkt im Rad engagiert, aber nur wenn er sich dreht
wird er zusammenkoppelt, und folglich wird er vor Schlägen geschützt.
-
Die
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs wird durch die relativen Geschwindigkeiten
der zwei hinteren Räder
bestimmt, die Frontseitenräder
seitlich gleiten beim Drehen. Das oben beschriebenes System vorteilhaft
ersetzt die Gefüge
von Zahnräder,
die man in den jetzigen ferngesteuerten Autos merkt.
-
Elektrolumineszenzdioden
mit hoher Helligkeit und hoher optischer Qualität wie von der Firma Agilent
roter Diode HLMP EGL5 RV000 können
benutzt werden. Wenn man das Lichtbündel parallel mit einem Linse
von 4 cm-Durchmesser und einem fokalen Abstand von 10 Zentimeter
macht, erzeugt man ein sehr präzisen
Lichtbündel
und, wenn von 3 Metern entfernt, einen Lichtpunkt von 5cm. Modell
SLID 70 BG2A der Firma Silonex, oder die SLID 70 C2A dürfen die
Fotodiode sein. Ein Beispiel eines angepassten Verstärkers wird
durch die Microchip Firma mit dem Hinweis MCP60ISN, der Art BiMos
versehen. Zuletzt kann die Stromversorgung des Fahrzeugs eine einzelne
Batterie enthalten, mit einem regulierenden Ausspanner der Steigernart
verbindet, wie das des Maxime Warenzeichens mit dem Hinweis max856.
Z.b. kann der MOS Transistor FDN335n sein. Der Modulator kann Modell
NE555P sein.
-
Für die Sicherheit
der Kinder kann man, anstelle von der Elektrolumineszenzdiode 13 von 1,
eine Laserdiode benutzten, die ein niedriges Übertragungsniveau hat. Ein
Ausfürungsbeispiel kann
zur Optimierung des optischen Filterns herbeiführen, es wird durch eine Steuerung,
die einen modulierten Infrarotlichtbündel ausstrahlt, und durch
integrierte und ökonomische
Steuerungsempfänger, die
nur das modulierte Infrarotlicht empfangen, das ein Motorsteuerausgangssignal
der Art PWM direkt erzeugen kann, deren Breite mit der Nähe des Lichtpunktes
zunimmt, verwirklicht.
-
Ein
anderer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass er Fernsteuerungsempfänger benutzen kann, die industrialisierten
integrierten Standard Bauteile sind, die man z.B. für der des Fernsehapparats
Fernsteuerung benutzt. Sie sind leistungsfähig, selbst wenn das umgebende
Licht bedeutend ist, haben eine lange Strahlweite, einen niedrigen
Stromverbrauch. Nach diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat das parallele Infrarot Steuerlichtbündel eine
Wellenlänge
von ungefähr 950
nm. die der Empfindlichkeitsspitze der Infrarotempfänger entspricht.
-
Nach
dieser Variante wird das Steuerlichtbündel bei einer Frequenz von
ungefähr
30 bis 50 kHz moduliert, das normalerweise für Infrarotsteuerungen benutzte
Frequenzband. Die Leistung dieser Modulation trägt ein Signal. Die zwei Modulationssignale
werden im Bild 12 beschrieben.
-
Die
Momentanleistung Ic des Infrarotlichtbündels ist das Produkt von einem
mehr oder weniger dreieckigen Signal 121, das eine Frequenz
von ungefähr
einigen kHz hat, und von der Trägerfrequenz 122,
deren Frequenz bei von 30 bis 50 kHz liegt und die durch einen Operator,
z.B. ein Modulator 123, ergibt wird.
-
Der
Steuerstrom der Infrarotdiode D2, dieser Grundregel nach, wird nach
einem ökonomischen Elektronischeinstellung
auf 13 beschrieben, durch den integrierten Stromkreis
X1, z.B. ein NE555, der einen Oszillator erzeugt, dessen Ausgangssignal
X1-3 ein quadratisches Wellesignal ist, dessen Frequenz durch Widerstände R1 und
R2, die mit Kondensator C1 kombiniert werden, festgestellt wird.
Dieses Ausgangsignal steuert einen Gleichstromstellertransistor
M1. Das Modulationssignal wird durch einen anderen Oszillator X2
in Verbindung mit seinen dazugehörigen
Bauteilen erzeugt.
-
Die
Grundspannung des zweipoligen Transistors 02 regeneriert die Form
des dreieckigen Signals, und Q2 in Verbindung mit R3 bildet eine
variable von M1 gehackte Energiequelle, der den Strom in der Diode
D2 steuert. Der Widerstand R7 stellt die Dauer des hohen Zustandes
des Signals fest, R6 stellt die Dauer der Abfallphase fest, deren
Steigung durch die Kombination der Bauteile C3, R4 und 02 festgestellt wird.
Der Widerstand R4 stellt die Dauer der Löschung der Diode am Ende des
Dreiecks fest. Dieser Generator erzeugt das Signal im Bild 15, das
ein nicht beschränkendes
Beispiel vom Steuersignal darstellt.
-
Der
Erfindung nach integriert der der Infrarotfernsteuerungsempfänger, mehrere
Funktionen in einem einzelnen Kasten mit den folgenden Bauteilen und
die Funktionen, die im Bild 14 veranschaulicht werden. Der Bauteil 141 ist
die empfangende Infrarotdiode, Bauteil 142 ein Vorverstärker, Bauteil 143 ein
Begrenzungsverstärker.
Bauteil 144 ein Bandpassfilter. Bauteil 145 ein
gleichrichtender Demodulator, Bauteil 146 ein Integrator,
Bauteil 147, ein Komparator und Bauteil 148 ein
logischer Ausgangstreiber, der Vout liefert, umgekehrtes Signal
von Vout: der Ausgang des Komparators.
-
Der
Bandpassfilter 144 wird auf der hohen Modulationsfrequenz,
normalerweise zwischen 30 und 50 kHz, am Ausgang des korrigierenden
Modulators 145 zentriert; und nach der integrierenden Filterung
durch 146, regeneriert das Verfahren das Modulationssignal 121 der
dreieckigen Pseudoform und der 1-kHz-Frequenz, beeinflusst von einem Dämpfungskoeffizienten
k, der aus dem Abstand zwischen dem Lichtpunkt und dem Empfänger resultiert.
Der Komparator 147 vergleicht die Wert des korrigierten Signals
mit einem Referenzspannung Vref und steuert den logischen Level
der Ausgangspannung Vout.
-
15 beschreibt
die verschiedenen Signale k.Ic. Vref und Vout, erst, wenn ein Lichtpunkt
mit einem kleinen k aufgestellt wird, danach mit einem kleineren
Lichtpunkt, mit einem größerem k.
Dieser Verfahren erzeugt, nach der Erfindung, das Äquivalent der
Verarbeitung der kompletten Kette, die in auf 6 beschrieben
wird, integriert in einem einzelnen Bauteil.
-
Es
liefert ein PWM-Zinne dessen Breite mit der Nähe des Lichtpunktes sich vergrößert. Die
Dauer des hohen Zustandes des Signals, justiert von R7, ist die
minimale Dauer des PWM-Impulses, der die Motoren anlaufen lässt. Durch
diesen optimalen Justierung stößt der PWM-Impuls,
entsprechend der Erfassung des Lichtpunktes in dem längsten Abstand, den
Motor zum Anfang ohne ein Nullzahnrad aus. Als der Lichtpunkt sich
nähert,
vergrößert sich
die Impulsbreite und folglich die Beschleunigung.
-
Widerstand
R4 stellt den Abwesenheitverzug vom Signal an jeder Periode fest.
Die Einhaltung eines minimalen Verzug ist überwiegend für die Empfänger der zitierten
drei Firmen, weil ohne diesen Verzug kehrt sich die logischen Level
Vout um, wenn das Lichtbündel
den Empfänger
sättigt,
und eine Steuerungsausfall ergibt.
-
Die
Leistungen dieser Einstellung werden durch den Gebrauch von einer
infraroten Trägerwelle in
einem Lichtbündel
für die
folgenden Parameter erhöht:
Unempfindlichkeit
zum künstlichen
und natürlichen umgebenden
Licht,
Empfindlichkeit zu einer sehr niedrigen Steuerlichtbündelleistung.
-
Das
Umgebungslicht wird durch den Kasten des Bauteils gefiltert, der
sich lässt
nur vom infraroten Licht, um 950 nm z.B., durchdringen, und dazu
sind die umgebenden Höhenschwankungen
bei der Frequenzen von 30 bis 50 kHz extrem schwach und folglich
stören
nicht die Aufnahme des Steuersignals.
-
Nach
der Erfindung wird diese Variante durch Ersatz des elektronischen
Stromkreises eingeführt,
der im Bild 6 und im Bild 10 beschrieben wird, durch die Infrarotempfänger, und
Ersatz der des Emitters Elektronik von 2 ist, durch
die von Bild 13. Infraroten Fernsteuerungsempfänger, z.B. die der Firmen Schart,
Kodenshi, JRC, usw., die kompakt sind, können benutzt werden.
-
Der
logische Ausgang Vout steuert einen Zweig der H-Brücke, die
zwei MOS-Transistoren
hat, wie vorher beschrieben. Ein zweites Ausfürungsbeispiel und Einstellung
ergibt eine Anpassung der Grundregel zu den Miniautos, die Antrieb
am hinteren Ende haben, der durch einen einzelnen Motor 161 vollbracht
wird, und Richtung durch lenkbare Räder. Das wird auf 16 beschrieben.
-
Dem
entsprechend wird die Orientierung durch einen Satz Stangen 162 vollbracht.
Diese Stangen werden entweder durch einen Motor 163 und
eine Zahnstange, die von 162 voneinander abhängig ist,
oder durch ein Elektromagnet 164 und Magneten, die von 162 voneinander
abhängig
sind, gefahren. Dieses Beispiel ist mit der Einstellung einer Fernsteuerung
kompatibel, die einen zufolgenden Lichtpunkt aussendet.
-
Wenn
die Empfänger
an den 4 Ecken des Autos verteilt werden, in logischem Zustand 1
ohne Lichtpunkt, erzeugt eine logische Kombination ihrer Ausgängen eine
PWM-Motorsteuerung, die diesem bestimmten Mechanismus angepasst
wird.
-
Die
logische Kombination wird auf 17 beschrieben,
sie erzeugt die folgenden logischen Gleichungen
- 1)
der vordere rechte Empfänger
oder der hintere linke Empfänger
steuert das Orientieren der vorderen Räder nach rechts.
- 2) der vordere link Empfänger
oder der rechte linke Empfänger
steuert das Orientieren der vorderen Räder nach links.
- 3) der vorderen rechten oder vorderen linken Empfänger steuert
den Antrieb des Autos vorwärts.
- 4) der hinteren rechten oder hinteren linken Empfänger steuert
die Rückbewegung
des Autos.
-
Die
Konflikte werden ohne Störung
als statische Zustände
ohne Steuerung verarbeitet. Nach dieser Logik, die sehr einfachmit
einem Empfänger
in Niederzustand bei Aufnahme und in Hochzustand bei keiner Aufnahme
ausgestaltet, kombinieren einfache Dioden die H-Brückensteuerung
der Motoren und des Elektromagneten.
-
Dank
der PWM-Grundregel, sind die Steuerungen progressiv, und dies bringt
progressiven Orientieren und Beschleunigungen hervor. Dies setzt
einen klaren Fortschritt fest im Vergleich mit der jetzigen Art
der Steuerung, deren Verhalten häufig
binär ist:
z.B. volle Beschleunigung oder gestoppt, gerade nach rechts oder
nach links.
-
Das
optisch erzeugte PWM erlaubt ein exaktes Orientieren in allen Zwischenrichtungen.
-
Nach
der Erfindung efasst diese Art von Fahrzeug mit 4 Empfängern das
Lichtbündel
in einer Radius von 20 bis 40 Zentimeter und erzeugt automatisch
die Reihenfolge der Manöver,
die notwendig sind zu kommen und sich unter das Lichtbündel zu setzen.
Es verwirklicht einen vorgeschrittenen Automatismus, der eine vektorielle
analogische Steuerung benutzt.
-
Darunter
ein Beispiel der aufeinander folgenden Manöver, die geleitet werden können:
Ausgangszustand:
Lichtpunkt in der Frontseite und auf dem Recht des Autos Räder nach
rechts gewandt, der Motor läuft
rückwärts.
-
Das
Auto überholt
de Lichtpunkt und lässt
ihn auf seiner rechten Seite: Räder
nach links gewandt, der Motor läuft
rückwärts.
-
Das
Auto setzt sich dem Lichtpunkt gegenüber Das Auto fährt vorwärts und überholt
ein wenig dem Lichtpunkt Es fährt
dann zurück
und setzt sich genau wo der Wert auf den 4 Sensoren gleichwertig ist.
-
Nach
der Erfindung ermöglicht
der Automatismus, die 4 minimalen aufeinander folgenden Manöver zu erzeugen,
um den Lichtpunkt ohne irgendeinem Eingreifen des Benutzers zu erreichen,
wobei der Lichtpunkt ohne Bewegung geblieben wurde. Wenn der Benutzer
den Lichtpunkt vor dem Auto versetzt, folgt das Auto dem Lichtpunkt,
wobei das Orientieren aus der Abgleichungssuche zwischen den vorderen
Empfängern
resultiert, und der Beschleunigung aus der Ungleichheit zwischen
den vorderen und hinteren Empfängern
resultiert.
-
Ein
anderes Ausfürungsbeispiel
der Erfindung betrifft die Sichtbarmachung des zielenden Lichtbündels. Diese
Sichtbarmachung ist pädagogisch,
indem sie die Verständigung
und die Verfolgung des Lichtpunktes ermöglicht und ist für junge Kinder
wünschenswert.
-
Der
Gebrauch von einer Infrarotsteuerung, trotz ihrer Leistungsfähigkeit,
kann man nach ökonomischen
Betrachtungen streitig ansehen. Eine ergänzende Optik löst dieses
Problem und wird im Bild 18 veranschaulicht. Es weist eine doppelte
bifokale Optik, die, z.B. aus zwei angebundenen Linsen 183 und 184 oder
aus einer einzelnen geformten Linse ausgebildet. Die übertragende
Infrarotdiode 181 kann am Brennpunkt des zentralen Bereichs,
eine sichtbare rote, grüne,
blaue oder gelbe Diode 182 liest am zweiten Brennpunkt.
Zwei undurchsichtige Kegel trennen die sichtbare und unsichtbare
Lichtbündel.
-
Nach
dieser Variante ist das sichtbare Lichtbündel ringförmig am Ausgang der Optik,
und am Ende der Steuerstrecke, wird das Lichtbündel zu einem kompakten Lichtpunkt.
-
Nach
der Erfindung folgt das Auto der Mitte des modulierten Infrarotlichtbündels, d.h.
der Mitte vom sichtbaren Ring. Die einfache Hinzufügung der sichtbaren
Diode und seines ergänzenden
Optik optimiert die Sparsamkeit, ohne die Steuerungsgenauigkeit
zu vermindern. Nach der Erfindung, in diesem Fall, wird die sichtbare
Diode mit einem DC-Strom angetrieben.
-
Ein
letztes auf 19 und 20 beschriebenes
Ausfürungsbeispiel
betrifft die Verwirklichung einer groben, vereinfachten und ökonomischen
Steuerung. In diesem Beispiel folgt das Fahrzeug nicht einem Lichtpunkt,
der auf den Grund hingeworfen wird, sondern die Quelle eines Lichtbündels, der
in Richtung zum Boden auf ein breites Feld ausstrahlt.
-
Die
Quelle besteht z.B. aus einer einfachen eingekapselten Infrarotdiode,
die in Richtung zum Boden mit einem Kegel von +/– 30°. Sie wird nach einem der Verfahrene
moduliert, die vorher beschrieben wurden. Nach der Konfigurierung
kann man es in einen Schlüsselring,
eine Gürtel,
einen Armband, usw. einfügen.
-
Nach
dieser Variante sind die Empfänger
des Fahrzeugs an den 4 Ecken oder auf dem Dach des Fahrzeugs Dach
gelegen, und folglich sind aufwärts in
4 zentrifugalen Richtungen orientiert, Bild 20.
-
Bild
19 veranschaulicht zwei Lagen 191 und 192 der übertragenden
Steuerdioden, aufs Fahrzeug 193, einschließlich zwei
empfangender Dioden oder zwei Infrarotfernsteuerungempfänger 194 und 195, die
nach oben orientiert sind.
-
Das
Niveau, das auf jedem Empfänger
empfangen wird, wird durch das Produkt der Zerstreuung des Übermittlers
und des Empfängers
festgestellt, wird es geometrisch auf dem Zerstreuungsdiagramm gemessen,
multipliziert mit dem quadrierten Umgekehrte des Abstandes zwischen
dem Übermittler
und dem Empfänger.
Für Paare
191, 194, k = 0,5 × 1/R12
für
Paare 191, 195, k = 0,5 × 1/R12
für
Paare 192, 194, k = 1 × 0.5/R22
für
Paare 192, 195, k = 1 × 0.5/R22
-
Angesichts
der vorhergehenden Teilen der Beschreibung verursacht die Lage des Übermittlers in 191 eine
höhere
Aufnahme von den vorderen Empfängern, 194 z.B.,
die Bewegung des Fahrzeuges vorwärts
auslöst.
-
Gleicherweise
auslöst
die Lage 192 ein gleichwertiges Niveau der Aufnahme auf
den vorderen und hinteren Empfängern, 194 und 195 und
das Fahrzeug stoppt.
-
Nach
dem gleichen Automatismus, das vorher beschrieben wurde, organisiert
diese Geometrie die Verfolgung vom Sender, indem das Fahrzeug sich unten
in die Lage setzt, die die Niveaus ausgleicht, die von den verschiedenen
Empfängern
empfangen werden.
-
Die
Empfänger
sind vorzugsweise integrierte Fernsteuerungempfänger, und der Sender ist eine
Infrarotdiode ohne Kollimationoptik, mit mehr oder weniger breitem
Zerstreuungsfeld der. Die Diode kann durch einen Strom gesteuert
werden, wie es auf 12 beschrieben wurde. Das Spielzeug
kann z.B. ein Tier, das dauerhaft dem Kind folgt, das einen Schlüsselringübermittler
an seinem Gürtel
trägt;
der Fernsteuerungprozeß ist
da wie eine virtuelle Leine.
-
Wie
es auf 21 gezeigt wird, kann die Steuerzeug
auch so ausgestaltet werden, dass der Benutzer die Art der Steuerung
vorwählen
kann, die er für
das Fahrzeug wünscht.
In einem Ausführungsbeispiel
kann das Steuerzeug ausgestaltet werden, um das Fahrzeug durch einen
Infrarotmodus zu steuern. Der Benutzer kann dann daran entscheiden,
ob ein sichtbarer Lichtpunkt hergestellt wird, um dem Benutzer in
der Lokalisierung des Infrarot Lichtpunktes zu helfen. Die Vorwahl
von, ob der sichtbare Lichtpunkt hergestellt wird, kann durch den
Druck festgestellt werden, der nach dem Steuerzeug vom Benutzer
gesetzt wird. Die Vorwahl kann auch man durch Behandlung von auf
dem Steuerung gelegten unterschiedlichen Tasten realisiert werden.
Den sichtbaren Lichtpunkt kann man so realisieren, dass im nahen
Gebiet 200 der sichtbare Lichtpunkt eine ungefähr ähnliche
Größe als der
Infrarotlichtpunkt hat. In längeren
Gebieten 210 kann man den sichtbaren Lichtpunkt ringförmig aufbauen,
wobei mit dem Infrarotlichtpunkt in der Mitte des Ringes liegt.
-
22 zeigt
ein Fahrzeug, das Auskünfte durch
die Sensoren erhält,
die an einer Oberseite des Fahrzeugs gelegen sind. Die Sensoren
kann man aufbauen, um Auskünfte
von bestimmen Bereichen 220 zu erhalten. Wie veranschaulicht,
kann man die Sensoren dort einlegen, wo sie Signale an den Ecken der
Fahrzeugen empfangen. Andere Konfigurationen sind auch möglich.
-
Das
Anwendungsfeld der Erfindung schließt in sich irgendwelchen der
Kombinationen der beschriebenen Bauteile ein, ohne Begrenzungen.