DE29912152U1 - Anordnung zur Durchführung von Interaktionen mittels einer Eingabeeinrichtung und einem elektromotorisch oder elektromechanisch betriebenen Funktionsartikel - Google Patents

Description

MEISSNER H

Afirefiissoztetät GbR

Postfach 860624 81633 München

ROCO Modellspiel- 12. Juli 1999

waren GmbH M/ROC-012-DE

Jakob-Auer-Straße 8 MB/KR/kh A-5033 Salzburg

Anordnung zur Durchführung von Interaktionen mittels einer

Eingabeeinrichtung und einem elektromotorisch oder

elektromechanisch betriebenen Funktionsartikel

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Durchführung von Interaktionen mittels einer Eingabeeinrichtung und einem elektromotorisch oder elektromechanisch betriebenen Funktionsartikel, insbesondere einer Modell-Lokomotive, einen Modellkran oder dergleichen, wobei der jeweilige Funktionsartikel einen Decoder sowie Elektromotoren oder andersartige elektromagnetische Antriebe umfaßt, gemäß Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Digitale Steuerungen insbesondere für Modelleisenbahnanlagen sind seit längerer Zeit bekannt und am Markt erhältlich.

Auf Basis z.B. der sogenannten Digital Command Control (DCC) kann über verschiedene Steuer- und Eingabegeräte eine multivalente Funktionssteuerung der angeschlossenen Modelle erreicht werden.

Bekannte Eingabeeinrichtungen in Form von Tastenpulten oder Drehpotentiometern sind für den üblichen Fahrbetrieb von Modellbahnen durchaus vorteilhaft und leicht zu bedienen. Mit Hilfe der sogenannten Lokmaus (eingetragenes Warenzeichen der Firma ROCO Modellspielwaren GmbH, Salzburg) können Lok- und Weichenadressen je nach dort vorhandenem Decodertyp programmiert und angewählt werden. Eingabeeinrichtungen nach Art der Lokmaus arbeiten im DCC-Format und sind mit anderen DCC-Syste-

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men, die nach dem NMRA-Standard (National Model Railway-Association) realisiert werden, kombinierbar.

Die bisher eingesetzte Digitaltechnik ist außerordentlich robust und störunanfällig.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß für motorisch betriebene Funktionsartikel, insbesondere Modellkräne, die mit Decoder und entsprechenden Elektromotoren ausgerüstet sind, die bisherige Ansteuerung mittels Tasten und Drehreglern nachteilig ist, und die Spielfreude durch die nicht bestehende Möglichkeit eines flüssigen und angenehmen Koordinierens der einzelnen Bewegungsabläufe schnell negativ beeinflußt wird. So gilt es bei Funktionsartikeln mit mehreren Elektromotoren, die z.B. bei Modellkränen ein Heben und Senken, ein Schwenken sowie ein Verfahren des Modells einschließlich Öffnen und Schließen eines Greifers ermöglichen, die Steuerung entsprechend einfach, leicht erlernbar und mit hoher Bediensicherheit auszuführen.

0 Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Durchführung von Interaktionen mittels einer Eingabeeinrichtung und einem elektromotorisch oder elektromechanisch betriebenen Funktionsartikel anzugeben, welche insbesondere für Modellkräne oder dergleichen Funktionsmodelle mit vorhandenem 5 Decoder und Elektromotoren oder ähnlichen elektromotorischen Antrieben ein sicheres, leichtes und schnelles Bedienen ermöglicht, ohne daß aufwendige zusätzliche Baugruppen oder Komponenten notwendig sind.

0 Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

5 Erfindungsgemäß wird bei der Anordnung zur Durchführung von Interaktionen mittels einer Eingabeeinrichtung und einem elektromotorisch oder elektromechanisch betriebenen Funktionsartikel, insbesondere einem Modellkran als Eingabeeinrichtung

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ein Eingabegerät, nämlich ein Joystick verwendet, welcher mit einem Mikroprozessor zur Abtastung und Abfrage der jeweiligen Zustände der Joystickfunktionen zusammenwirkt. Über eine Standardschnittstelle wird mit einem Standardübertragungsprotokoll eine Verbindung zu einem Bussystem hergestellt, an welchem ein oder mehrere der Funktionsartikel mit ihren jeweiligen digitalen Eingängen, die auf einen dort vorhandenen Decoder führen, angeschlossen sind. Die Decoder umfassen Treiberbausteine, mit deren Hilfe eine unmittelbare Ansteuerung der elektromotorischen Antriebe gegeben ist. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, wenn dies antriebsseitig erforderlich ist, entsprechende Verstärkerbausteine vorzusehen. Das Bussystem kann drahtgebunden, aber auch drahtlos, z.B. über eine Infrarot- oder Hochfrequenzschnittstelle operieren.

Weiterhin ist erfindungsgemäß im Joystick eine Umsetzerbaugruppe vorhanden, mit deren Hilfe bei einer der gedrückten Tasten, insbesondere Feuertasten des Joysticks mit dem Steuerarm oder dem Steuergriff ausgeführte Translationsbefehle in ein in vorgebbarer Weise geändertes Format überführt werden können. Diese Befehle werden dann über den Bus zum Funktionsartikel übertragen und führen dort zum Auslösen gewünschter weiterer Funktionen. Durch die Umsetzerbaugruppe können also auch bei beschränkter Funktionsachsenzahl der Joysticks zusätzliche Bewegungen oder Aktionen des Funktionsartikels ausgeführt werden, indem eine z.B. geänderte Adressierung der Steuerbefehle beim Drücken der entsprechenden Feuertaste ausgegeben werden.

Die weiteren vorhandenen Tasten des Joysticks ermöglichen das Auslösen von Ergänzungsfunktionen der am Bus angeschlossenen Funktionsartikel. Hierbei werden die am Decoder vorhandenen Ausgänge für Sonderfunktionen genutzt, wobei die Eingabeeinrichtung ausgangsseitig entsprechende Befehle in digitaler Weise zu liefern hat.

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In dem Fall, wenn am Bus mehrere Funktionsartikel angeschlossen sind, besteht die Möglichkeit, mittels einer der Tasten des Joysticks ein Funktionsartikel-Selektionssignal über den Bus auf die angeschlossenen Decoder zu führen. 5

Um beim Spielvorgang zu erkennen, welches Funktionsmodell oder welcher Funktionsartikel selektiert wurde, sind dort akustische und/oder optische Selektionsbestätigungs-Signalgeber, z.B. in Form einer lichtemittierenden Diode oder eines Summers, vorgesehen. Es besteht auch die Möglichkeit, in Abhängigkeit vom Selektionsbestätigungssignal eine Beleuchtung am Modell ein- oder auszuschalten.

Ergänzend gelingt es mit der Erfindung, dafür Sorge zu tragen, daß am Mikroprozessorausgang Fahrsignale im Gleisdatenformat anliegen, um ein auf einer Schiene bewegliches Modell, das einen elektromotorischen Antrieb besitzt, über den dort vorgesehenen Decoder anzusteuern.

Damit kann ein Schienenkran nicht nur die üblichen Funktionen Drehen bzw. Schwenken, Heben und Senken, sondern auch ein Verfahren auf der Strecke realisieren.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit, den Mikroprozessor nebst speziellem, im Arbeitsspeicher 5 abgelegtem Betriebsprogramm zur Abtastung und Abfrage der jeweiligen Zustände der Joystickfunktionen in das Joystickgehäuse zu integrieren.

Das Bussystem kann als einfacher Zweidraht-Bus, insbesondere Multipoint-to-Multipoint X-Bus für DCC-Anwendungen nach NMRA-0 Standard ausgeführt sein.

Ebenso ist denkbar, von einer zentralen Steuereinheit auszugehen, die mindestens einen Eingangsport zum Anschluß des Joysticks aufweist. In der Steuereinheit ist dann der Prozessor 5 zur laufenden Abfrage der Zustände des Joysticks vorhanden. Die zentrale Steuereinheit ist am zentralen Bussystem angeschlossen, welches wiederum mit den Decodern der Funktionsartikel in Verbindung steht.

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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist die zentrale Steuereinheit weitere Eingänge zum Anschluß von Eingabegeräten, wie Fahrtenregler, Geräuschsignalgeber, Stellwerke oder dergleichen Einrichtungen insbesondere für Modellbahnen auf und besitzt an sich bekannte digitale Ausgänge für den Zugbetrieb, einschließlich der dort gewünschten Zusatzfunktionen.

Mittels der Erfindung und der bekannten Anwendung eines Joysticks für Computerspiele oder ähnliche Applikationen kann in besonders einfacher und leichter Weise die Bedienung von Funktionsartikeln, insbesondere Modellkränen oder dergleichen elektromotorisch angetriebenen Modellen erlernt werden. Das Drücken des Joysticks nach rechts oder links führt zu Drehbewegungen des Krans nach rechts oder links, wobei ein Ziehen nach vorn oder hinten das Kranseil hebt oder senkt. Durch die Umsetzerbaugruppe gelingt es, die Zweiachsenbegrenzung des Joysticks aufzuheben, wobei hierfür das Drücken einer der Feuertasten notwendig ist. Damit wird die Steuerbewegung in X- und Y-Achsenrichtung für weitere Modellaktionen verwendet, z.B. die Drehung des Modells um die eigene Achse oder die Bewegung eines Containerkrans auf den Gleisen.

Mit den Zusatztasten oder weiteren Feuertasten des Joysticks können übliche Zusatzfunktionen eines Modells geschaltet werden. So läßt sich z.B. über eine entsprechende Taste die Funktion "Baggerschaufel öffnen/schließen" oder "Elektromagnet ein- oder ausschalten" steuern. Gleichfalls besteht die Möglichkeit, ein vorbildgerechtes Geräuschmodul zu schalten. Letztendlich können Arbeitslichter am Modell eingeschaltet werden.

Über eine weitere Taste kann bei mehreren am Bus angeschlossenen Modellen das jeweils zu aktivierende Modell ausgewählt 5 werden. Mit Drücken der Taste gelangt man hierbei selektiv von Modell zu Modell. Insbesondere bei diesem Anwendungsfall wird eine Funktionsanzeige der Kräne oder Modelle genutzt, wobei hier z.B. eine blinkende LED erkennen läßt, daß das gewählte

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Modell inaktiv ist, hingegen eine konstant leuchtende LED das gerade ausgewählte und aktive Modell kennzeichnet.

Nach dem Vorgenannten stellt der Joystick ein alternatives, nunmehr intelligentes Eingabegerät dar, welches bisherige Funktionen von andersartigen Eingabegeräten zusammenfaßt und eine besonders einfache Bedienung von Modellen gewährleistet.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie einer Figur näher erläutert werden.

Die Figur zeigt hierbei ein Blockschaltbild der Anordnung zur Durchführung von Interaktionen mit einem Joystick als Eingabeeinrichtung und anzutreibenden elektromotorisch betriebenen Funktionsartikeln, insbesondere Modellkränen.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird von einem Zwei-Achsen-Vier-Tasten- Joystick 1 ausgegangen.

0 Der Joystick 1 dient als Eingabeeinrichtung für die Modelle mit den Bezugszeichen 2 bis 4.

Die Modelle 2 bis 4 besitzen jeweils einen Decoder 5, welcher ausgangsseitig mit Elektromotoren 6 in Verbindung steht, die wiederum mechanische Funktionen, z.B. Heben oder Senken bzw. Drehen eines Krans ermöglichen. Weiterhin ist eine nicht gezeigte zentrale Stromversorgungseinheit vorhanden.

Der Joystick 1 wirkt mit einem Mikroprozessor 7 zusammen, welcher die jeweiligen Zustände der Joystickfunktionen abtastet bzw. abfragt. Ausgangsseitig besitzt der Mikroprozessor 7 eine Standardschnittstelle 8, die es ermöglicht, mit einem Standardübertragungsprotokoll eine Verbindung zu einem Bussystem herzustellen und entsprechende Daten über das Bussystem 9 zu übertragen.

Jedes der Modelle besitzt eine Eingangsschnittstelle 10, die jeweils am Bussystem 9 anliegt.

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Nach Aktivieren der Anordnung kann nun zunächst mit einer der Eingabetasten 11 des Joysticks 1 eines der Modelle 2 bis 4 ausgewählt werden, wobei das ausgewählte Modell dies mit einem optischen Selektionsbestätigungssignal durch Aktivieren der LED 12 quittiert.

Über entsprechende Bewegungen des Bedienhebels 13 des Joysticks 1 gelingt es nun, Daten über den Mikroprozessor 7, die Schnittstelle 8, das Bussystem 9, die Eingangsschnittstelle auf den Decoder 5 des selektierten Funktionsmodells zu führen, um die für die gewünschte Bewegung erforderlichen Elektromotoren 6 anzusteuern.

So wird mit Drücken des Bedienhebels 13 nach vorn beispielsweise das Zugseil eines Krans abgesenkt und mit Ziehen des Hebels 13 nach hinten das Zugseil angehoben. Ein nach links oder rechts erfolgendes Verschwenken oder Bewegen des Bedienhebels 13 dreht den Kranausleger.

Um den begrenzten Achsen-Bewegungsrichtungen des Bedienhebels 13 des Joysticks 1 entgegenzuwirken, besteht die Möglichkeit, eine Umsetzerbaugruppe 14, die Bestandteil des Joysticks 1 ist, zu aktivieren, mit deren Hilfe durch Drücken einer der Eingabetasten oder Funktionstasten 11 Translationsbefehle in vorgebbarer Weise in ein geändertes Format überführt werden. Ebenso können Befehle unter geänderter Adresse ausgegeben und über das Bussystem 9 dem Decoder 5 zugeführt werden, so daß beispielsweise die Standardfunktion Heben oder Senken des Kranseils dann in eine Funktion Bewegen eines Containerkrans 0 auf Schienen nach vorn oder hinten änderbar ist.

Mit einer der Eingabetasten 11 besteht die Möglichkeit, das bereits erwähnte Selektieren eines der Modelle 2 bis 4 vorzunehmen. Neben der optischen Anzeige in Form einer LED 12, die 5 am jeweiligen Modell vorhanden ist, besteht ergänzend die Möglichkeit, einen akustischen Signalgeber oder ein spezielles Geräuschmodul mit modultypischer Charakteristik zu aktivieren.

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Am Ausgang des Mikroprozessors 7 können bei einer weiteren Ausführungsform Fahrsignale im Gleisdatenformat anliegen, um ein auf Schienen bewegliches Modell, z.B. einen Containerkran, mit einem entsprechend vorgesehenen elektromotorischen Antrieb anzusteuern und zu bewegen.

Der Mikroprozessor 7 kann in das Gehäuse des Joysticks 1 integriert werden, und das Bussystem 9 kann als üblicher Zweidraht-Bus ausgeführt werden. Für das Bussystem wird bevorzugt auf einen Multipoint-to-Multipoint X-Bus für DCC (Digital Command Control)-Anwendungen nach dem National Model Railway Association (NMRA)-Standard zurückgegriffen. Die für das Auslesen und Umsetzen der Joystick-Zustände erforderliche Software ist in einem dem Mikroprozessor zugeordneten Speicherbaustein abgelegt.

Bei einem ergänzenden Ausführungsbeispiel ist eine zentrale Steuereinheit vorhanden, die einen Eingangsport zum Anschluß eines Joysticks aufweist.

In diesem Fall ist in der zentralen Steuereinheit ein Prozessor integriert, der die laufende Abfrage der Zustände des Joysticks ermöglicht.

Weiterhin ist die zentrale Steuereinheit am Bussystem 9 angeschlossen, welches mit dem oder den Decodern 5 der jeweiligen Funktionsartikel oder Modelle 2 bis 4 zusammenwirkt.

Die zentrale Steuereinheit kann in diesem Fall weitere Eingänge zum Anschluß von Eingabegeräten wie Fahrtenreglern, Geräuschsignalgebern, Stellwerken oder dergleichen insbesondere für 0 Modellbahnen und digitale Ausgänge für den Zugbetrieb einschließlich gewünschter Zusatzfunktionen besitzen.

Als Standardprotokoll für die Signalübertragung hat sich das RS-485 Industrieprotokoll zur Hochgeschwindigkeits-Echtzeit-5 kommunikation bewährt.

Bei der mit dem vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiel beschriebenen Anordnung gelingt es, die vorteilhaften Eigen-

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schäften bekannter und bei Jugendlichen beliebter Joysticks mit einer gewünschten universellen Bedienmöglichkeit elektromotorischer Modelle zu kombinieren, ohne daß grundsätzlich teure und kostenintensive zusätzliche Komponenten eingesetzt werden müssen.

Claims (10)

1. Anordnung zur Durchführung von Interaktionen mittels einer Eingabeeinrichtung und einen elektromotorisch oder elektromechanisch betriebenen Funktionsartikel, insbesondere einer Modell-Lokomotive, einem Modellkran oder dergleichen, wobei der jeweilige Funktionsartikel einen Decoder sowie Elektromotoren oder andersartige elektromagnetische Antriebe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung ein Eingabegerät nach Art eines Joysticks (1) ist, welcher mit einem Mikroprozessor (7) zur Abtastung und Abfrage der jeweiligen Zustände der Joystickfunktionen zusammenwirkt, wobei diese Baugruppen über eine Standardschnittstelle (8) mit einem Bussystem (9) verbunden sind, an welchem ein oder mehrere der Funktionsartikel (2 bis 4) mit ihren jeweiligen digitalen Eingängen der dort vorhandenen Decoder (5) angeschlossen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Joystick (1) eine Umsetzerbaugruppe (14) aufweist, mit deren Hilfe bei einer der gedrückten Tasten (11) des Joysticks ausgeführte Translationsbefehle in ein in vorgebbarer Weise geändertes Format oder geänderte Adressen variiert und über das Bussystem (9) zum Funktionsartikel (2 bis 4) übertragen werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über mindestens eine der Tasten (11) des Joysticks (1) eine Verbindung zum Auslösen von Zusatzfunktionen über die jeweiligen Decoder (5) des am Bus angeschlossenen Funktionsartikels (2; 3; 4) wähl- und einstellbar ist.

4. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer der Tasten (11) des Joysticks (1) ein Funktionsartikel-Selektionssignal über das Bussystem (9) auf die angeschlossenen Decoder (5) geführt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am oder in dem Funktionsartikel (2; 3; 4) ein optischer (12) und/oder akustischer Selektionssignalgeber vorgesehen ist.

6. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Mikroprozessorausgang (7) Fahrsignale im Gleisdatenformat anliegen, um ein auf Schiene bewegliches Modell mit elektromotorischem Antrieb über einen entsprechenden Decoder anzusteuern.

7. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (7) im Joystickgehäuse integriert ist, wobei das Bussystem (9) insbesondere ein Zweidrahtbus, hier wiederum insbesondere ein Multipoint-to-Multipoint X-Bus für DCC-Anwendungen nach NMRA-Standard ist.

8. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zentrale Steuereinheit mit mindestens einem Eingangsport zum Anschluß eines Joysticks, wobei die Steuereinheit einen Prozessor zur laufenden Abfrage der Zustände des Joysticks aufweist und wobei weiterhin die zentrale Steuereinheit am Bussystem angeschlossen ist, welches mit dem oder den Decodern der Funktionsartikel verbunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuereinheit weitere Eingänge zum Anschluß von Eingabegeräten, wie Fahrtenregler, Geräuschsignalgeber, Stellwerke und dergleichen insbesondere für Modellbahnen und digitale Ausgänge für den Zugbetrieb einschließlich gewünschter Zusatzfunktionen aufweist.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Standardschnittstellenprotokoll ein Industrieprotokoll für Hochgeschwindigkeits-Echtzeitkommunikation, insbesondere RS- 485-Protokoll ist.