CS258337B1

CS258337B1 - Two-parameter joystick

Info

Publication number: CS258337B1
Application number: CS867094A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Steiner
Original assignee: Stanislav Steiner
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1986-10-02
Publication date: 1988-08-16
Also published as: CS709486A1

Abstract

Podstatou řešení je vytvoření deskového kondenzátoru, jehož alespoň jedna pevná deska je opatřena polepy ve tvaru mezikruží 9 odizolovanými kvadranty a jehož alespoň jedna pohyblivá deska je opatřena polepem ve tvaru mezikruží o vnitřním průměru menším než je vnější průměr mezikruží pevné desky. Pohyblivá deska je zasouvatelná tak, že je její polep překrývá s příslušnými kvadranty polepu pevné deBky. Pohyblivá deska Je spojena s opěrným podstavcem s kruhovou základnou, uloženou v sedle, který se při pohybu pohyblivé desky vyklápí do nulové polohy se vrací tahem pružiny, ešení lze s výhodou využít všude tam, kde je třeba jedním ovladačem měnit dva na sobě nezávislé parametry, například při ovládání posuvu preparátu v rastrovacím elektronovém mikroskopu.The essence of the solution is the creation of a plate capacitor, at least one fixed plate of which is provided with rings in the form of 9 insulated quadrants, and of which at least one movable plate is provided with a ring-shaped sticker of an inner diameter smaller than the outer diameter of the ring of the fixed plate. The movable plate is retractable so that its sticker overlaps with the respective quadrants of the sticker of fixed thicknesses. Movable plate It is connected to a support base with a circular base, stored in a saddle, which tilts to the zero position when the movable plate moves and returns to the zero position with the pull of a spring.

Description

Vynález se týká dvouparametrového pákového ovládače·The invention relates to a two-parameter joystick

Změna souřadnic v rovině X, Y, například při ovládání posuvu preparátu v rastrovacím elektronovém mikroskopu, se modeluje změnou odporu, indukčnosti nebo kapacity ovladači, které tyto závisle proměnné prvky svazují mechanickou vazbou tak, že vyklonění páky ve směru zvoleném vůči orientovaným osám X a Y o zvolený uhel dává na použitých prvcích jednoznačný signál, nesoucí informaci o souřadnicích v rovině X, Y. Přitom zpravidla uhel vyklonění určuje absolutní hodnotu posuvu a směr vyklonění určuje směr posuvu v rovině X, Y. .Changing the X, Y coordinates, for example, by scanning the specimen feed in a scanning electron microscope, is modeled by changing the resistance, inductance, or capacitance of the actuators that bind these dependent variable elements by mechanical coupling so that the lever is tilted in the direction selected relative to the oriented X and Y axes. o the selected angle gives a unambiguous signal on the elements used, bearing information about the coordinates in the X, Y plane.

Dosud známé ovládače používají nejčastěji otočné potenciometry, jejichž osy jsou pomocí mechanické vazby . ovládány ovládací pákou* Ovládací páka a osy potenciomet— rů jsou přitom na sebe kolmé· Vyklápění ovládací páky do zvolených směrů převádí mechanická vazba na natočení potenciometrů* Klasickou mechanickou vazbu pro ovládání potenciometrů Ovládací pákou tvoří kardanový závěs· Všechny známé varianty 'tohoto typu se navzájem liší způsobem minimalizace nežádoucích vůli, pasivníoh odporů a výrobních nákladů* Podmínkou dobré funkce je přitom jednoznačnost nulové polohy·Known actuators so far most commonly use rotary potentiometers whose axes are by mechanical coupling. operated by the control lever * The control lever and the potentiometer axes are perpendicular to each other · The tilting of the control lever into the selected directions converts the mechanical linkage to the potentiometer rotation * The classical mechanical linkage for the control of the potentiometers They differ in the way of minimizing undesirable clearances, passive resistance and production costs.

Nevýhodou dosavadního stavu je zejména to, že tření potenciometrů a vazebního mechanismu vyžaduje vyšší před— pěti vratných pružinka tím i větší ovládací síly na ovládá cí páce· To se nepříznivě projevuje ergonomicky i v nárocích na nulovací dorazy potenciometrů. Další nevýhodou pak je, že kluzná prvky vazebního mechanismu vyžadují provozní udržbu a ovlivňují spolehlivost zařízení·The disadvantage of the prior art is, in particular, that the friction of the potentiometers and the coupling mechanism requires a higher five return spring and thus greater control forces on the control lever. This has an unfavorable ergonomic effect even in the demands on the potentiometer reset stops. Another disadvantage is that the sliding elements of the coupling mechanism require operational maintenance and affect the reliability of the equipment.

Uvedená nevýhody dosavadního stavu techniky do značná míry odstraňuje dvouparametrový pákový ovládač s ales0 V pon jednou pohyblivou a alespoň jednou pevnou deskou, která jsou opatřeny polepy, podle vynálezu, jehož podstatou je, že pohyblivá deska kondenzátoru je opatřena prvním polepem ve tvaru mezikruží a pevná deska kondenzátoru je opatřena čtyřmi druhými polepy ve tvaru devadesátistupňových, od sebe elektricky odizolovaných výseků mezikruží, uspořádanými vedle sebe do jednoho celáho mezikruží, přičemž ve středovém otvoru pohyblivá desky je axiálně . suvně a kyvně uložena ovládací páka, jejíž jeden konec je opatřen opěrným podstavcem s kruhovou základnou, uloženým v sedle příruby a středově pružně připevněným pomocí třmenu k přírubě. Výhodná přitom je, jestliže vnější průměr mezikruží prvního polepu je nejvýše roven vnitřnímu průměru mezikruží, vytvořeného druhými polepy a/nebo jestliže šířka mezikruží prvního polepu se rovná šířce mezikruží, vytvořeného druhými polepy.The above-mentioned disadvantages of the prior art are largely eliminated by a two-parameter joystick with at least one movable and at least one fixed plate provided with stickers, according to the invention, the essence of which is that the movable capacitor plate is provided with a first ring-shaped sticker and fixed plate The condenser is provided with four second stickers in the form of ninety-degree electrically insulated cut-outs of annulus, arranged side-by-side into one whole annulus, with the movable plate axially in the central opening. a control lever, one end of which is provided with a support base with a circular base, mounted in the flange seat and centrally resiliently fastened by means of the yoke to the flange. Advantageously, the outer diameter of the outer ring of the first stick is at most equal to the inner diameter of the outer ring of the second stick, and / or if the width of the outer ring of the first stick is equal to the width of the outer ring of the second stick.

nn

Výhody dvouparametřového pákového ovládače podle vynálezu spočívají zejména v tom, že nepotřebuje velkou ovládací sílu, přičemž odpor ovládací páky je úměrný pouze úhlu a nikoli směru vychýlení. Jinou výhodou je, že|prakticky nevyžaduje provozní údržbu a vyznačuje se jednoznačností nulová polohy a velikou spolehlivostí provozu.The advantages of the two-parameter lever actuator according to the invention are, in particular, that it does not need a large actuating force, the resistance of the actuating lever being proportional only to the angle and not to the deflection direction. Another advantage is that it | practically does not require operational maintenance and is characterized by a clear zero position and high reliability of operation.

Vynález bude dále podrobněji popsán podle přiloženýoh z * výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno příkladná provedení dvouparametrováho pákového ovladače podle vynálezu v pohledu shora bez vrchního panelu a na obr. 2 je znázorněn řez A—A dvouparametrovým pákovým ovladačem z obr. 1 se zabudovaným vrchním panelem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows exemplary embodiments of a two-parameter joystick according to the invention in a top view without top panel; built-in top panel.

Na obr. 1 je ovládací páka 1 uložena v izolační průchodce 2, uspořádaná v pohyblivá desce 2 kondenzátoru. Pohyblivá deska 2 kondenzátoru je opatřena prvním polepem 4 ve tvaru mezikruží. Soustředně s prvním polepem 4 je mimo rovinu prvního polepu 4 uspořádána pevná deska 2 konden— zátoru, opatřená čtyřmi druhými polepy 6 ve tvaru devade— sátistupnovych výseků mezikruží, uspořádanými vedle sebe zIn FIG. 1, the control lever 1 is housed in an insulating bushing 2 arranged in a movable capacitor plate 2. The movable capacitor plate 2 is provided with a first ring-shaped sticker 4. A fixed condenser plate 2 is provided concentrically with the first plaster 4 outside the plane of the first plaster 4, provided with four second decal-shaped cut-outs 6 in the form of nine-degree annulus cut-outs arranged side-by-side from

do jednoho celého mezikruží, přičemž jednotlivá druhá polepy 4 J^{sou od}- sebe elektricky odizolovány.into the whole of the annular ring, the individual second stickers 4 J being electrically insulated ^from each other.

Na obr. 2 jsou dvě pevná desky 2 kondenzátoru uloženy mezi přírubou 2 a vrchním panelem 8. V mezeře mezi oběma pevnými deskami £ kondenzátoru je k izolační průchodce 2 připevněná pohyblivá deska 2 kondenzátoru. Ovládací páka 1 jé na jednom svém konci opatřena kuželovitým opěrným podstavcem £ s kruhovou základnou, kterou opěrný podstavec £ dosedá do sedla 10 příruby 2· K přírubě 2 d® připevněn třmen 11, k němuž je pomocí pružiny 12, procházející středovým otvorem sedla 10» připevněn opěrný podstavec 2* •*r.In FIG. 2, two fixed capacitor plates 2 are mounted between the flange 2 and the top panel 8. In the gap between the two fixed capacitor plates 6, a movable capacitor plate 2 is fixed to the insulating bushing 2. The control lever 1 is provided at one end with a conical support base 8 with a circular base, by which the support base 6 abuts the seat 10 of the flange 2. A yoke 11 is fastened to the flange 2 d. support frame 2 * • * r.

V činnosti dvouparametrovéhq pákového ovládače podle vyhálezu se při vyklonění ovládací páky 1 radiálně zasouvají první polepy 4 pohyblivé desky 2 kondenzátoru mezi druhé polepy 6 pevných desek χ kondenzátoru· Hodnota kapacity mezi prvním polepem 4 pohyblivé desky 2 kondenzátoru a jednotlivým druhým polepem 6 pevné desky 2 kondenzátoru, která je úměrná velikosti překrytí prvního a druhého polepu 4 a 6, se neznázorněným převodníkem převádí na signál, odpovídající velikosti posuvu na příslušné poloose* Takto hodnota kapacity mezi prvním polepem 4 a jedním druhým jpole— pem 6 odpovídá posuvu na poloose + X, zatímco hodnota kapacity mezi prvním polepem 4 a protilehlým druhým polepem 6 odpovídá posuvu na poloose - X· Obdobně hodnoty kapacity mezi prvním polepem 4 a druhou dvojicí protilehlých druhých polepů 6 odpovídají posuvům ná poloosách + Y a - Y. Dochází-li přitom k částečnému překrytí prvního polepu 4 s oběma protilehlými druhými polepy 6, je výsledný posuv úměrný rozdílu hodnoty kapacity mezi prvním polepem 4 a jedním druhým polepem 6 a hodnoty kapacity mezi prvním polepem 4 a protilehlým druhým polepem 2* Nakláněním ovlá258337 dací páky 1 dochází k napínání pružiny 12. Tah pružiny 12 je úměrný uhlu vychýlení a nezáleží* na směru vychýlení. Kulová poloha dvouparametrováho pákového ovladače je přesně definována dosednutím opěrného podstavce 2 sedla 10 po uvolnění síly, působící na ovládací páku χ.In the operation of the two-parameter lever according to the invention, when the control lever 1 is tilted, the first stickers 4 of the capacitor plate 2 slide radially between the second stickers 6 of the solid capacitor plates. which is proportional to the size of the overlap of the first and second labels 4 and 6, with a converter (not shown) is converted into a signal corresponding to the displacement magnitude of the respective half-axis. the capacity value between the first sticker 4 and the opposite second sticker 6 corresponds to the displacement on the half-axis - X · Similarly, the capacitance values between the first sticker 4 and the second pair of opposed second sticker 6 correspond to the displacements on the pole epu 4 with both opposite second stickers 6, the resulting displacement is proportional to the difference between the value of capacity between the first stickers 4 and one of the second stickers 6 and the value of the capacity between the first stickers 4 and the opposite second stickers 2. the spring 12 is proportional to the deflection angle and it does not matter the deflection direction. The spherical position of the two-parameter joystick is precisely defined by the abutment of the support base 2 of the seat 10 after releasing the force exerted on the control lever χ.

Vzhledem k tomu, že při vychylování opěrného podstav— oe 2 ^ze sedla 10 prakticky nedochází k opotřebování styčných ploch opěrného podstavce 2 ^a sedla 10, nedochází k časovým změnám nulové polohy, čímž je nulová poloha jednoznačně a časově trvale dána. Z téhož důvodu a současně vzhledem k jednoduchosti konstrukce, kde namáhaná je pouze pružina 12 a valivým třením s malou přítlačnou silou okraje opěrného podstavce 2 ^a sedla 10, je provoz dvoupa— rametrového pákového ovládače velmi spolehlivý. Je-li přitom vnější průměr mezikruží prvního polepu 4 roven vnitřnímu průměru mezikruží, vytvořeného druhými polepy 6, dosáhne se největší změny kapacity vychýlením ovládací páky 1 z nulové do krajní polohy, a to vzhledem k tomu, že v tomto Uspořádání je v nulové poloze dvouparametrováho pákového ovládače kapaoita mezi prvními polepy 4 a druhými polepy 6 prakticky nulová a při sebemenším pohybu ovládací páky X se začínají první polepy 4 a druhé polepy 6 překrývat a kapacita mezi nimi vzrůstá po celou dobu, kdy se zvyšuje plocha překrytí. Pokud bytyl vnější průměr mezikruží prvního polepu 4 menší než vnitřní průměr mezikruží druhýchSince deflection of the support base 2 ^{from the} seat 10 practically does not wear the contact surfaces of the support base 2 ^{and the} seat 10, there is no time change of the zero position, whereby the zero position is unambiguously and temporally given. For the same reason and at the same time due to the simplicity of construction, where only the spring 12 is stressed and the rolling friction with low contact force of the edge of the support pedestal 2 ^{and the} seat 10, the operation of the twin-lever joystick is very reliable. If the outer diameter of the outer ring of the first cover 4 is equal to the inner diameter of the outer ring formed by the second covers 6, the greatest change in capacity is achieved by deflecting the control lever 1 from zero to the extreme position. The kapaoita joystick between the first stickers 4 and the second stickers 6 is virtually zero and at the slightest movement of the control lever X, the first stickers 4 and the second stickers 6 begin to overlap and the capacity increases between them as the overlap area increases. If the outer diameter of the outer ring of the first label 4 was smaller than the inner diameter of the outer ring of the second

- 6 polepů.6, nedocházelo by při vychýlení ovládací páky 1 do doby, než by se začaly první a druhé polepy k a 6 překrývat, prakticky k žádné zrněné kapacity mezi nimi a dvouparametrový pákový ovládač by vykazoval mrtvý chod,a tím nežádoucí nelinearitu. Pokud by naopak byl vnější průměr mezikruží prvního polepu 4 větší než vnitřní průměr mezikruží druhých polepů 6, zmenšila by se absolutní velikost změny kapacity vychýlením ovládací páky lz nulová do krajní polohy procentuelně o tolik, kolik procent plochy prvního polepu 4 by v nulová poloze ovládací páky 1 bylo překryto druhými polepy 6. Optimálního využiti plochy prvního polepu 4 a druhých polepů 6 se tedy dosáhne* je-li vnější průměr mezikruží prvního polepu 4 roven vnitřnímu průměru mezikruží druhého polepu 6 a rovná—li se současně šířka mezikruží prvního polepu 4 šířce mezikruží* vytvo— řenáho druhými polepy 6* přičemž doraz ovládací páky 1, který může být vytvořen středovým otvorem ve vrchním panelu 8, je uspořádán pro taková vychýlení ovládací páky- 6 stickers 6, there would be virtually no grain capacity between them when the control lever 1 was deflected until the first and second stickers k and 6 began to overlap, and the two-parameter joystick would exhibit a free movement and thus undesirable non-linearity. If, on the other hand, the outer diameter of the outer ring of the first coating 4 is greater than the inner diameter of the outer ring of the second coating 6, the absolute magnitude of the capacity change by deflecting the control lever 1z would be reduced to zero. Thus, the optimum utilization of the area of the first coating 4 and the second coating 6 is achieved if the outer diameter of the outer ring of the first coating 4 is equal to the inner diameter of the outer ring of the second coating 6 and simultaneously. * formed by the second stickers 6 * wherein the stop of the control lever 1, which can be formed by a central opening in the top panel 8, is arranged for such deflection of the control lever

1, při níž vnější průměr mezikruží prvního polepu 4 ve směru vychýlení ovládací páky 3/ právě dosáhne vnějšího průměru mezikruží druhých polepů 6. Za tohoto stavu taká pohyb sebemenší ovládací páky 1 znamená změnu kapacity mezi prvním polepem 4 a alespoň jednou dvojicí druhých polepů 6*1, in which the outer diameter of the outer ring of the first stick 4 in the direction of deflection of the control stick 3 / has just reached the outer diameter of the outer ring of the second stickers 6. In this state such movement of the slightest lever 1 means a capacity change between the first stick 4 and at least one pair of

A a to v celám rozsahu pohybu ovládací páky 1* přičemž ?And in the whole range of movement of the control lever 1 * while?

je pro změnu <kapacity využitelná celá plocha prvního pole258337 pu 4 i druhých polepů 6, Je přitom zřejmé, že pro zvýšení kapacity je možno «výšit počet pevných desek 2 kondenzátoru a mezi né zasouvaných pohyblivých desek 2 kondenzátoru·the whole surface of the first field 258337 pu 4 and the second stickers 6 can be used to change <capacitance.

Vynález lze s výhodou využít vžude tam, kde je třeba ' Jedním ovládačem měnit dva na sobě nezávislé parametry, například při ovládání posuvu preparátu v rastrovacím elektronovém mikroskopu, .The invention can be advantageously used wherever two independent parameters need to be changed by one controller, for example when controlling the displacement of the specimen in a scanning electron microscope.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A two-parameter joystick comprising a plate capacitor β with at least one movable plate and at least one fixed plate provided with stickers, characterized in that the movable capacitor plate ₇ (3) is provided with a first annulus-shaped sticker (4) and a fixed plate (5) the capacitors are provided with four second stickers (6) in the form of ninety-degree electrically insulated cut-outs of annuluses arranged side-by-side into one complete annulus, wherein the. In the central opening of the movable plate (3), the control lever (1) is axially slidable and pivoted, one end of which is provided with a support base (9) 0 with a circular base mounted in the seat (10) of the flange (7). 11) to the flange (7).

2. The two-parameter joystick according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the outer ring of the first label (4) is equal to the inner diameter of the ring formed by the second label (6).

The two-parameter lever control according to claim 1 or 2, characterized in that the width of the annulus of the first label (4) is equal to the width of the annulus formed by the second labels (6).