DE69324381T2

DE69324381T2 - Richtungsanzeiger für navigation

Info

Publication number: DE69324381T2
Application number: DE69324381T
Authority: DE
Inventors: Kevin F. Mcdermott
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2013-11-16
Also published as: AU677978B2; EP0704047A1; DE69324381D1; EP0704047B1; US5669148A; WO1994012853A1; US5383280A; US5655308A; ATE178710T1; EP0704047A4; AU5609594A; US5749150A

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung

1. Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Navigation und insbesondere auf einen visuellen, akustischen oder taktilen Richtungsanzeiger zur Navigation, und, im Speziellen, zur Durchführung einer Navigation unter Wasser.

2. Beschreibung des technischen Hintergrundes

Sichere und zuverlässige Unterwassernavigation erfordert die Verwendung von einem Kompaß und es sind eine Vielzahl kommerziell verfügbarer Ausführungsformen für einen Gebrauch unter Wasser geeignet und vorgesehen. Übliche Unterwasserkompasse sind als analoge Anzeige einrichtungen ausgebildet, die im Bereich des Handgelenkes getragen werden. Dies führt dazu, daß ein Ablesen der am Handgelenk gehalterten Kompasse sich schwierig gestaltet. Der Taucher kann nicht seine oder ihre Augen auf die Anzeige des Kompasses richten, während sein oder ihr Kopf und die Hände sich im Wasser bewegen. Deshalb muß der Taucher eine spezielle Körperhaltung einnehmen, um eine zuverlässige Ablesung durchzuführen und das Handgelenk muß derart gehalten werden, daß die Anzeige des Kompasses in Blickrichtung liegt. Die Aufmerksamkeit des Tauchers muß während der Durchführung des Ablesens vollständig auf den Kompaß gerichtet werden. Hieraus folgt, daß er oder sie Gefahren in der Umgebung übersehen kann oder daß eine Abweichung von einem unmittelbaren vorgesehenen Weg erfolgen kann, so daß eine Kollision mit Unterwassererhebungen oder ähnlichen Gegenständen erfolgen kann. Darüber hinaus treten eine Vielzahl anderer Probleme auf. Zum Beispiel erfordert es jeder analoge Kompaß, daß der Taucher sich Richtungen von besonderer Bedeutung merkt, beispielsweise die Umkehrrichtung zur Küste. Derartige Daten werden leicht verwechselt oder vergessen und die sich hieraus ergebenen Folgen können zu einer Katastrophe führen. Darüber hinaus ist ein derartiger Kompaß nutzlos ohne ausreichendes Umgebungslicht oder ein Zusatzbeleuchtung.
Es wurden bereits Anstrengungen unternommen, um die im Bereich des Handgelenkes angeordneten Kompasse zu verbessern. Beispielsweise werden Kompasse dargestellt und beschrieben im US-Patent Nr. 4, 953, 304, daß für RAITMAA erteilt wurde, darüber hinaus erfolgt eine Erläuterung im US-Patent Nr. 3, 210, 859, daß für FISK erteilt ist. Bei beiden Konstruktionen wird ein Kompaß innerhalb eines tragenden Gehäuses angeordnet, das drehbeweglich mit der Tauchmaske verbunden ist. der Kompaß kann aus einer Ruhepositionierung aus der Maske herausgedreht werden, um eine Ablesepositionierung vor der Maske einzunehmen. Dies führt zu einer vorgegebenen optischen Weglänge, so daß keine Notwendigkeit besteht, den Kompaß bei jedem Gebrauch erneut exakt optisch auszurichten. Weitere Vorteile dieser Einrichtung sind allerdings nicht zu erkennen. Beide patentierten Gestaltungen erfordern eine optische Linse, um das Auge des Tauchers auf die komplizierten Markierungen auszurichten und es ist erforderlich, daß die verwendeten numerischen Überschriften dem Taucher noch in Erinnerung sind. Darüber hinaus blockiert der Kompaß im wesentlichen das Blickfeld des Tauchers im Bereich eines Auges. Dies ist nicht wünschenswert, da eine korrekte Tiefenwahrnehmung erforderlich ist, um Kollisionen unter Wasser zu vermeiden. Darüber hinaus treten oft weitere Probleme auf. Beispielsweise für den Fall, daß die Maske schmutzig oder trüb wird, kann der Kompaß verdeckt werden oder nur unklar ablesbar sein, so daß der Taucher die Navigationseinrichtung nicht länger verwenden kann. Falls Salzwasser in die Augen des Tauchers gelangt, kann eine erkennbare Ablesung unmöglich werden. Nach einem länger anhaltenden Gebrauch leidet der Taucher im Bereich seiner Augen an Ermüdungserscheinung, da ein Auge auf den Kompaß ausgerichtet werden muß. Es treten ebenfalls Fertigungsprobleme auf. Zum Beispiel sind die erforderlichen optischen Linsen teuer und die Vorrichtung muß kalibriert werden, um für eine Vielzahl von unterschiedlich gestalteten Masken und unterschiedlichen Gesichtskonturen eine ausreichend klare Ablesbarkeit zu gewährleisten.
Das US-Patent 4, 255, 866 beschreibt eine elektronische Navigationseinrichtung, die eine Gehäuseanordnung und Mittel zur Auswahl eines ersten vorgegebenen Winkels der Gehäuseanordnung relativ zum Magnetfeld der Erde aufweist und die mit einer elektronischen Anordnung versehen ist, die innerhalb der Gehäuseanordnung positioniert ist, um eine Anzeige zu generieren, wenn die Gehäuseanordnung in Richtung des ersten vorgewählten Winkels orientiert ist. Die elektronische Anordnung weist darüber hinaus einen ersten Richtungsanzeiger auf, der über einen Steuerschaltkreis mit einer Energieversorgung verbunden ist. Die Vorrichtung erfordert drei LED-Leuchten, drei Hall-Effekt-Sensoren und eine aufwendige Schaltung, um anzuzeigen, ob der Taucher auf Kurs ist und ob er sich zu weit links oder zu weit rechts relativ zu einem vorgegebenen Winkel bewegt. Es besteht deshalb die Anforderung, eine einfachere, weniger kostenintensive und genauere Navigationsvorrichtung bereitzustellen.
Der Stand der Technik beinhaltet ebenfalls elektronische Einrichtungen, die einen Kompaß bereitstellen, der, eine magnetische Sensorspule aus Draht verwendet und der mit einer elektronischen Schaltung als Ersatz für einen rotierenden Magneten versehen ist. Derartige Vorrichtungen sind bekannt als "Fluxvalve" oder als "Erdinduktor" und die Signale, die durch die Schaltung bereitgestellt werden, sind dafür vorgesehen, digitale oder analoge Anzeigeeinrichtungen zu aktivieren. Ein Beispiel für einen derartigen "Erdinduktor" wird im US- Patent Nr. 4, 139, 951 beschrieben, daß für CUNARD erteilt ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Aus dem Voranstehenden folgend ist es ein Gegenstand der Erfindung, einen sicheren, genauen und zuverlässigen optischen Richtungsanzeiger zur Navigation unter Wasser oder für andere Anwendungen vorzuschlagen, der eine kontinuierliche Richtungsanzeige ermöglicht, ohne eine hundertprozentige Aufmerksamkeit zu erfordern.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vollständig behinderungsfreie Navigationseinrichtung wie oben stehend beschrieben vorzuschlagen, die es nicht erforderlich macht, daß sich ein Nutzer kritische Daten merkt und bei der keine manuelle Bedienung erforderlich ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wirtschaftlich günstige Navigationseinrichtung zur Verwendung unter Wasser bereitzustellen, die es nicht erforderlich macht, analoge Anzeigeeinrichtungen gemäß dem Stand der Technik für Kompasse zu verwenden, und die ebenfalls die Verwendung von teuren optischen Linsen vermeidet, die nötig wären, um die Unterwasseranzeige zu lesen und welche es nicht erforderlich macht, eine Kalibrierung durchzuführen, um eine Anpassung an eine Vielzahl von Gestaltungen der Masken und Gesichter der Benutzer vorzunehmen, um eine deutliche Erkennbarkeit sicherzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Richtungsanzeige bereitzustellen, die erkennbar ist, unabhängig von typischen Gegebenheiten beim Tauchen, beispielsweise beschlagenen Masken oder getrübter Sicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Auswirkungen des magnetischen Feldes der Erde auf eine Schaltung mit einer gewickelten Drahtspule zu nutzen, um selektiv ein Richtungssignal zu aktivieren.
Darüber hinaus besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine wie vorstehend erläuterte Richtungsanzeige bereitzustellen, die ein hörbares, taktiles oder farbiges Signal oder eine Kombination derartiger Signale bereitstellt.
Übereinstimmend mit den oben erläuterten und weiteren Aufgabenstellungen stellt die vorliegende Erfindung in Übereinstimmung mit den Patentansprüchen eine Navigationseinrichtung bereit, die eine Mehrzahl elektronischer Ausführungen beinhalten, die jeweils eine Gehäuseeinrichtung und eine elektronische Einrichtung zur Anzeige beinhalten, die wirksam ist, wenn die Gehäuseanordnung mit einem vorgegebenen Winkel relativ zum Magnetfeld der Erde orientiert ist. Die elektronische Einrichtung beinhaltet einen Richtungsanzeiger, der über einen Steuerungsschaltkreis mit einer Energieversorgung verbunden ist. Der Steuerungsschaltkreis setzt den Richtungsanzeiger selektiv unter Strom, wenn die Gehäuseanordnung den vorgegebenen Winkel relativ zum Magnetfeld der Erde einnimmt, wodurch eine Richtungsanzeige für einen Nutzer bereitgestellt wird. Die Richtungsanzeige kann in Form eines hörbaren, sichtbaren oder taktilen Signales bereitgestellt werden.
Die Erfindung kann ebenfalls dadurch ausgeführt werden, daß ein elektronischer Kompaß mit einer magnetischen Sensorspule entsprechend der Darstellung in dem zum Stand der Technik gehörenden US-Patent Nr. 4, 139, 951, das für CUNARD erteilt ist, derart verändert wird, daß ein Richtungssignal erzeugt wird. Die Spule und die Schaltungsanordnung gemäß der Ausführungsform nach dem Stand der Technik stellen ein eindeutiges elektrisches Signal bereit, um jede Richtung auf der digitalen Anzeigeeinrichtung zu aktivieren. Dieses eindeutige elektrische Signal könnte gleichzeitig eine farbige Lichtquelle, einen taktilen Vibrator oder einen akustischen Geber jedes Mal dann aktivieren, wenn eine ausgewählte Richtung angezeigt wurde. Die Erfindung könnte ebenfalls ohne elektronische Bauteile ausgeführt werden, wobei die folgenden Bestandteile enthalten sind: eine umschließende Gehäuseeinrichtung, eine Lichtquelle (die intern oder als Zusatzbeleuchtung ausgebildet sein kann), eine magnetische Einrichtung, die drehbeweglich in der Gehäuseeinrichtung angeordnet ist, um eine Ausrichtung relativ zum Magnetfeld der Erde zu ermöglichen, und eine Anzeigeeinrichtung, die innerhalb der Gehäuseeinrichtung montiert ist. Die Anzeigeeinrichtung beinhaltet Mittel zur Veränderung der Lichtabgabe, um eine Veränderung der Lichtabgabe der Lichtquelle in Abhängigkeit von einer jeweiligen Rotationspositionierung der Magneteinrichtung durchzuführen und um hierdurch ein Richtungssignal bereitzustellen, das kennzeichnend für den jeweiligen Orientierungszustand der magnetischen Einrichtung ist, die in einer vorgegebenen Winkelpositionierung relativ zum Magnetfeld der Erde orientiert ist.
Die Erfindung kann für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise als eine Tauchmaske, eine am Handgelenk getragene Einrichtung oder als eine Leuchtsignaleinrichtung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Andere Aufgaben, Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen weiter verdeutlicht und eine Vielzahl möglicher Modifikationen werden durch eine Zusammenfügung der Beschreibung mit den beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht, welche im einzelnen folgende Inhalte zeigen:
Fig. 1: zeigt eine perspektivische Darstellung einer im Bereich einer Tauchmaske angeordneten Navigationseinrichtung (10) entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2: zeigt eine Vorderansicht der im Bereich der Maske angeordneten Navigationseinrichtung (10) entsprechend Fig. 1 und 2,
Fig. 3: zeigt eine Draufsicht auf die im Bereich der Maske angeordneten Navigationseinrichtung (10) entsprechend Fig. 1 und 2,
Fig. 4: zeigt eine linksseitige Seitenansicht der im Bereich der Maske angeordneten Navigationseinrichtung (10) entsprechend den Fig. 1 bis 3,
Fig. 5: zeigt eine Querschnittdarstellung der Tauchmaske (1) entsprechend den Fig. 1 bis 4 entlang einer Schnittlinie 5'-5" entsprechend Fig. 3, wobei die im Bereich der Maske angeordneten Navigationseinrichtung (10) durch ein Seitenfenster (3) hindurch erkennbar ist,
Fig. 6: zeigt eine linksseitige Seitenansicht einer alternativen Trageinrichtung (8), die es ermöglicht, das Anzeigemodul (5) relativ zur Maske (1) zu neigen,
Fig. 7: zeigt eine detaillierte perspektivische Darstellung des Anzeigemoduls (5) und der Trageinrichtung (4) gemäß den Fig. 1 bis 5,
Fig. 8: zeigt eine separate perspektivische Darstellung der Trageinrichtung (4) entsprechend den Fig. 1 bis 5,
Fig. 9: zeigt eine perspektivische Darstellung des Anzeigemoduls (5) gemäß den Fig. 1 bis 7, die innerhalb der Trageinrichtung (4) von dieser getrennt sind,
Fig. 10: zeigt eine Draufsicht auf das Anzeigemodul (5) entsprechend den Fig. 1 bis 7 und veranschaulicht eine azimuthale Einrichtung (19) und eine Kompaßnadel (16),
Fig. 11: zeigt eine Querschnittdarstellung des Anzeigemodules entlang der Schnittlinie 11'-11" in Fig. 10,
Fig. 12: zeigt eine isolierte perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Schaltungsan ordnung (44), die im Anzeigemodul gemäß den Fig. 1 bis 11 verwendet wird,
Fig. 13: zeigt eine Seitenansicht der Schaltungsanordnung (44) gemäß Fig. 12,
Fig. 14 und Fig. 15: zeigen ein perspektivische Ansicht sowie eine Ansicht von unten, bei denen jeweils die magnetische Einrichtung (39) dargestellt ist, wie diese im Anzeigemodul gemäß den Fig. 1 und 11 verwendet ist,
Fig. 16: zeigt eine isolierte perspektivische Darstellung der magnetischen Platte (59), wie sie in der magnetischen Einrichtung (39) gemäß den Fig. 14 und 15 verwendet ist,
Fig. 17: zeigt eine isolierte Vorderansicht einer Achse (58), wie sie in der magnetischen Einrichtung (39) gemäß den Fig. 14 und 15 verwendet ist,
Fig. 18: zeigt eine isolierte perspektivische Darstellung eines ringförmigen Magneten (50), wie dieser in der Magneteinrichtung (39) gemäß den Fig. 14 und 15 verwendet ist,
Fig. 19: zeigt ein schematisches elektrisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Schaltungsanordnug (44) gemäß den Fig. 12 und 13,
Fig. 20: zeigt eine Vorderansicht einer ersten alternativen Schaltungsanordnung (76), die an Stelle, der Schaltungsanordnung (44) innerhalb des An zeigemodules (5) gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
Fig. 21: zeigt ein schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung (76) gemäß Fig. 20,
Fig. 22 und Fig. 23: zeigen eine perspektivische Darstellung und eine Vorderansicht, jeweilig einer zweiten alternativen Schaltungseinrichtung (81), die an Stelle der Schaltungsanordnung (44) im Anzeigemodul (5) gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
Fig. 24: zeigt ein schematisches elektrisches Block-, schaltbild der Schaltungsanordnung (81) gemäß den Fig. 22 und 23,
Fig. 25: zeigt eine isolierte Seitenansicht des Batteriekontaktes (49) gemäß Fig. 11,
Fig. 26: zeigt eine isolierte Vorderansicht der leitfähigen Bahn (53) gemäß Fig. 11,
Fig. 27: zeigt eine isolierte Seitenansicht einer konischen Kontaktfeder (55) gemäß Fig. 11,
Fig. 28, 29 und 30: zeigen eine perspektivische Darstellung, eine Draufsicht und eine Seitenansicht in Querschnittdarstellung, jeweilig einer transparenten Schaltungskappe (48) gemäß Fig. 11,
Fig. 31 und 32: zeigen eine isolierte Draufsicht und eine Seitenansicht in Querschnittdarstellung, jeweilig des Gehäuses (25) in Fig. 11,
Fig. 33: veranschaulicht eine alternative am Handgelenk tragbare Ausführungsform einer Navigationseinrichtung (100) in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,
Fig. 34: zeigt eine perspektivische Darstellung einer Befestigungseinrichtung (100) für ein Handgelenk gemäß Fig. 33,
Fig. 35: zeigt eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Navigationseinrichtung (120) gemäß der vorliegenden Erfindung, die an einem Beleuchtungsstrahler montierbar ist,
Fig. 36: veranschaulicht die Aktivitätswinkelbandbreite (A2) der im Bereich des Beleuchtungsstrahlers angeordneten Ausführungsform gemäß Fig. 35,
Fig. 37: zeigt eine isolierte rückwärtige Ansicht eines Beleuchtungsstrahlers (117), der dafür vorgesehen ist, die Navigationseinrichtung (120) gemäß den Fig. 35 und 36 zu haltern,
Fig. 38: zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Schaltkreises zur Steuerung des Lichtstrahles der Beleuchtungseinrichtung (117) für die Navigationseinrichtung (120) gemäß den Fig. 35 bis 37,
Fig. 39: zeigt eine bodenseitige Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer magnetischen Einrichtung (130), die an Stelle der magnetischen Einrichtung (39) gemäß Fig. 14 verwendbar ist,
Fig. 40: zeigt eine perspektivische Darstellung einer dritten alternativen Ausführungsform einer Schaltungsanordnung (141), die an Stelle der Schaltungsanordnung (44) in Kombination mit der magnetischen Einrichtung (130) gemäß Fig. 39 verwendbar ist,
Fig. 41: zeigt eine isolierte perspektivische Darstellung einer transparenten röhrenartigen Beleuchtungseinrichtung (142), die dafür geeignet ist, mit der magnetischen Anordnung (130) und der Schaltungsanordnung (141) gemäß den Fig. 39 und 40 verwendet zu werden und
Fig. 42: zeigt ein schematisches elektrisches Blockschaltbild der Schaltungsanordnung (141) gemäß Fig. 40.

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Navigationseinrichtung (10), die im Bereich einer Maske angeordnet ist, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Navigationseinrichtung (10) beinhaltet eine konventionelle Tauchmaske oder eine andersartige Maske (1) mit einer Frontscheibe (2) und mindestens einem Seitenfenster (3). Eine zylinderförmige Trageinrichtung (4) haltert ein visuelles Anzeigemodul (5) in einer Position im Bereich der Seite der Maske (1) in der Nähe des Seitenfensters (3), um eine Durchsicht zu ermöglichen. Die Trageinrichtung (4) ermöglicht es dem Anzeigemodul (5), eine Drehbewegung durchzuführen, falls dies vom Benutzer veranlaßt wird.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine Vorderansicht, eine Draufsicht und eine Seitenansicht, jeweilig einer Navigationseinrichtung (10), die im Bereich der Maske montiert ist, entsprechend der Ausführungsform in Fig. 1. Diese Zeichnungen zeigen darüber hinaus die behinderungsfreie Plazierung der Trageinrichtung (4) und des Anzeigemoduls (5). Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Vorwärtsrichtung mit dem Bezugspfeil (6) gekennzeichnet. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann die Trageinrichtung (4) im Bereich der Maske (1) mit einer oberen Montageschraube (9) und einer unteren Montageschraube (11) gesichert werden. In dieser speziellen Anordnung verbleibt die Anzeigeeinrichtung (5) in vertikaler Ausrichtung, wenn eine vertikale Ausrichtung der Maske (1) vorliegt.
Fig. 5 zeigt eine Querschnittdarstellung der Maske (1), entlang der Schnittlinie von Fig. 3. Die Darstellung des Anzeigemoduls (5) durch das Seitenfenster (3) hindurch veranschaulicht den Seitenblick eines Benutzers, wenn dieser oder diese aus dem Seitenfenster (3) heraussieht, wenn die Maske (1) getragen wird.
Fig. 6 zeigt eine alternative Trageinrichtung (8), die es ermöglicht, das Anzeigemodul (5) relativ zur Maske (1) zu kippen. Wie dargestellt, dreht sich die Trageinrichtung (8) gemeinsam mit dem Anzeigemodul (5), das in einem Zustand, in dem der Benutzer der Maske mit seinem oder ihrem Kopf in Abwärtsrichtung heruntergebeugt schwimmt, eine Drehbewegung des Anzeigemoduls der Navigationseinrichtung ermöglicht, um eine vertikale Orientierung beizubehalten. Dies ist erforderlich, um die. Genauigkeit der Vorrichtung zu maximieren. Die Eigenschaft der Drehbeweglichkeit ist mit einem verlängerten unterem Montageschlitz (12) verbunden. Die obere Montageschraube (9) wird weiterhin verwendet, um die Trageinrichtung (8) in der gewählten Position zu haltern. Die untere Montageschraube (11) (die gegebenenfalls als Flügelschraube ausgebildet sein kann, um eine manuelle Einstellung zu unterstützen) ist in dieser Darstellung gelockert, um eine Drehbeweglichkeit der Trageinrichtung (8) zu ermöglichen. Die untere Montageschraube (11) wird anschließend angezogen, um die Trageinrichtung (8) in der vorgewählten Positionierung zu fixieren.
Fig. 7 zeigt eine detaillierte perspektivische Darstellung des Anzeigenmoduls (5) und der Trageinrichtung (4). Beide Komponenten können aus einem hochdichten klaren transparenten Plastik geformt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Trageinrichtung (4) aus einem schwarzen Kunststoff zu produzieren, um die Fähigkeit des Benutzers zu verbessern, die visuellen Richtungsanzeigen zu erkennen.
Fig. 8 zeigt eine isolierte perspektivische Darstellung der Trageinrichtung (4). Die Trageinrichtung (4) beinhaltet einen ringartigen Körper (21) aus Kunststoff, der mit einer schlitzförmigen Öffnung (22) versehen ist. Die schlitzförmige Öffnung (22) ermöglicht es dem Körper (22) als federnde Klammer zu fungieren, um das Anzeigemodul (5) auch dann noch zu haltern, wenn dieses eine Drehbewegung bei einer Verdrehung durch den Benutzer durchführt. Die Trageinrichtung (4) beinhaltet ebenfalls Halterungsausnehmungen (13, 40) im Bereich des Deckels und Bodens, die jeweilig dazu dienen, eine Befestigung im Bereich der Maske (1) oder anderswo vorzunehmen. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß jede der Ausnehmungen (13 oder 14) verschieblich oder geschlitzt ausgebildet werden können, um die vorgesehene Kippbewegung zu ermöglichen. Der Schlitz (22) öffnet sich in einem zentralen Bereich zu einer Beobachtungsausnehmung, die es einem Benutzer ermöglicht, das Anzeigemodul (5) zu beobachten.
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Darstellung des Anzeigemoduls (5), nachdem dieses von der Trageinrichtung, (4) getrennt wurde. Das Anzeigemodul (5) beinhaltet eine Kompaßkappe (23), die auf ein Gehäuse (25) aufgeschraubt ist, darüber hinaus sind eine Batteriekappe (31) und eine Kompaßnadel (16) verwendet. Die Kompaßkappe (23) ist aus einem transparenten Plastik gefertigt und umschließt eine analoge Kompaßnadel (16), die rotationsfähig im Bereich des Anzeigemoduls (5) gehal tert ist. Die Kompaßnadel (16) bleibt aufgrund des transparenten Plastikmaterials sichtbar und die innere oder äußere Oberfläche des Anzeigemoduls (5) ist definiert durch eine 360º azimutale Anzeige (19), die die Kompaßnadel (16) umgibt, um die jeweilige Richtung zu kennzeichnen. Die Anzeige (19) kann alternativ die Kompaßrichtungen angeben, insbesondere Nord, Süd, Ost und West. Ein entsprechender Satz von azimutalen Anzeigen (27) umgibt das Anzeigemodul unterhalb der Kompaßkappe. (23) und ein Teil dieser azimutalen Anzeigen (27) kann vom Benutzer durch die Beobachtungsausnehmung (15) in der Trageinrichtung (4) hindurch beobachtet werden, wenn die Maske (1) getragen wird. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die azimutale Anzeige (19) gemeinsam mit der Kompaßkappe (23) verdreht werden kann und zwar relativ zu der azimutalen Anzeige (27). Zusätzlich sind Vorgabeanzeigen (17) umfaßt, um die vorgesehene Richtung einer Drehung des Anzeigemoduls (5) innerhalb der Trageinrichtung (4) zu kennzeichnen, wenn die Navigationseinrichtung kalibriert wird. Eine zuverlässige Drehbeweglichkeit vermeidet ein die Funktionsfähigkeit beendendes Abschrauben der Kompaßkappe (23).
Während einer Benutzung wählt der Verwender eine jeweilige Kennzeichnung in Vorwärtsrichtung durch eine Drehung des Anzeigemoduls (5) innerhalb der Trageinrichtung (4) in derjenigen Richtung, die durch die Anzeige (17) festgelegt ist, bis die Kompaßnadel (16) mit der zugehörigen ringartigen Anzeige (19) in Übereinstimmung gebracht ist, um hierdurch die entsprechende Kennzeichnung in einem Ausdruck vorzunehmen, der einem Grad- Offset bezüglich einer Nordrichtung entspricht. Das Anzeigemodul (5) stellt dem Benutzer zusätzlich Richtungsanzeigen zur Verfügung, die durch das Fenster (15) (und/oder) gemeinsam mit einer hörbaren oder fühlbaren Übertragung einer zusätzlichen Richtungsanzeige erkennbar sind. Die dargestellte zusätzliche Richtungsanzeige beinhaltet insbesondere den Bereich der azimutalen Anzeige (27), der durch die Beobachtungsausnehmung hindurch erkennbar ist. Die Richtungsvorgabe kann ebenfalls eine leuchtende Anzeige beinhalten, die nachfolgend noch beschrieben wird.
Eine Kappenpositionslinie (24) ist auf der Kompaßkappe (23) vorgesehen und eine Gehäusepositionslinie (26) ist im Bereich des Gehäuses (25) angeordnet, um eine korrekte Ausrichtung zwischen den azimutalen Anzeigen (19 und 27) zu gewährleisten. Das korrekte Verhältnis bezüglich der jeweiligen Ausrichtungen wird durch das sich in Umfangsrichtung ergebende Verhältnis zwischen dem Anzeigepfeil (6) für die Vorwärtsrichtung, der Beobachtungsausnehmung (25) im Bereich der Trageinrichtung und den azimutalen Anzeigen (19 und 27) festgelegt. In der dargestellten Ausführungsform sollten die Kappenpositionslinie (24) und die Gehäusepositionslinie (26) derart ausgerichtet sein, daß die beiden azimutalen Anzeigen (19 und 20) jeweilig bei 90º und 0 kalibriert sind. Eine derartige Ausrichtung ist erforderlich, um eine einheitliche Ablesbarkeit sicherzustellen, unabhängig davon, ob der Benutzer direkt auf die Kompaßkappe (23) blickt oder eine Ablesung durch die Beobachtungsausnehmung (15) in der Trageinrichtung hindurch vornimmt. Die oben beschriebene Ausrichtung sollte durchgeführt werden, wenn das Anzeigemodul (5) fabrikseitig zusammengebaut wird, so daß der Benutzer unter üblichen Umständen diese Zuordnung nicht selbst durchführen muß.
Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf das Anzeigemodul (5) und veranschaulicht die azimutale Anzeige (19). Der Kompaßpfeil (16) ist eindeutig durch die Kompaßkappe (23) hindurch sichtbar.
Fig. 11 zeigt eine Querschnittdarstellung entlang der Schnittlinie 11'-11" in Fig. 10. Es ist ein Gehäuse (25) mit einer Batteriekappe (31) dargestellt, die auf das bodenseitige Ende mit Gewindegängen (35) in der Batteriekappe aufgeschraubt ist. In entsprechender Weise ist die Kompaßkappe (23) auf das Kopfende mit Hilfe von Kompaßkappengewindegängen (33) aufgeschraubt. Eine wasserdichte Abdichtung ist im Bereich der Batteriekappe (31) durch einen O-Ring (36) der Batteriekappe und entsprechend im Bereich der Kompaßkappe (23) durch einen O-Ring (34) der Kompaßkappe gewährleistet. Eine Batterie (52) ist innerhalb des Gehäuses (25) angeordnet und hierin auf eine spiralförmig gewundenen konischen Feder (55) aufgesetzt, die einen kontinuierlichen Kontakt mit einem Boden der Batterie (52) im Bereich eines Kontaktanschlusses (56) vornimmt. Die Feder (55) stellt ebenfalls einen Kontakt zu einem Block oder Fuß (54) im Bereich eines Kontaktpunktes (57) her, wobei der Kontaktblock (54) seinerseits mit einer sich entsprechend erstreckenden leitfähigen Bahn (53) verbunden ist.
Bei einer gleichzeitigen Betrachtung der Fig. 9 ist ersichtlich, daß die Batteriekappe (31) zusätzlich mit Vorgabeanzeigen (32 und 29) ausgestattet ist, um die korrekte Drehrichtung anzuzeigen, in die die Navigationseinrichtung "ein" oder "aus" geschaltet wird durch eine selektive Vervollständigung einer elektrischen Verbindung mit der Batterie (52). Insbesondere ergibt sich, wenn die Rotationsanzeige (29) in eine Ausrichtung mit der "aus" -Anzeige der "ein/aus" -Anzeige (28) gebracht wird, wie dies auf dem Gehäuse (25) dargestellt ist, daß sich dann die konische Feder (25) vom Fuß (54) im Bereich des Kontaktpunktes (57) trennt, um die elektrische Verbindung zu unterbrechen. Wenn die Rotationsanzeige (29) in Ausrichtung mit der "ein" - Anzeige gebracht wird, verursacht die konische Feder (55) einen Kontakt mit dem Fuß (54) im Bereich des Kontaktpunktes (57), um die elektrische Verbindung zu vervollständigen. Darüber hinaus ist ein Batteriekontakt (49) im Bereich der gegenüberliegenden Polarität der Batterie (52) im Bereich eines Kontaktpunktes (51) zu jeder Zeit angeschlossen. Dies führt dazu, daß bei einer Überführung der Batteriekappe (31) die "ein" Positionierung, ein elektrischer Strom durch den Batteriekontakt (49) und die leitfähige Bahn (53) hindurchfließt und hierdurch eine Energieversorgung für die Schaltungsanordnung (44) bereitstellt.
Die Schaltungsanordnung (44) beinhaltet ein Paar von Hall-Effekt-Schaltern (45, 46) und zweifarbige lichtemittierende Dioden (47).
Die Fig. 12 und 13 zeigen eine isolierte perspektivische Darstellung und eine Frontansicht, jeweils einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung (44) in der die Hall-Effekt-Schalter (45 und 46) auf einer Seite einer rotationsfähigen scheibenförmigen Schaltungsplatte (66) angeordnet sind und bei der zweifarbige lichtemittierende Dioden (47) auf der anderen Seite der Schaltungsplatte (66) montiert sind. Die Hall-Effekt-Schalter (45 und 46) werden in Kombination mit einer magnetischen Einrichtung (39) verwendet, um die Energie zu steuern, die den zweifarbigen lichtemittierenden Dioden (47) zugeführt wird.
Die Fig. 14 und 15 zeigen eine perspektivische Darstellung und eine Bodenansicht, jeweils einer Magneteinrichtung (39), die mit einer Kompaßnadel (16) sowie einem ringförmigen Magneten (50), der auf einer Achse (58) montiert ist, versehen ist, wobei der Magnet über seinen Durchmesser hindurch entlang der Linie N-S magnetisiert ist. Eine oben liegende nabenartige Platte (59) ist koaxial zum Magneten (50) auf der Achse (58) gelagert und in der eine Nabe ausbildenen Platte ist eine Sensorausnehmung (62) mit einem Abstand zur Achse (58) positioniert.
Fig. 16 zeigt eine isolierte perspektivische Darstellung der magnetischen Nabe (59) gemäß den Fig. 14 und 15 und veranschaulicht eine zentral angeordnete Achsenausnehmung (63) zur Aufnahme einer Achse (58) und darüber hinaus ist die Sensorausnehmung (62) zur Halterung eines Offset-Abweichungs-Sensors im Bereich der Nabe dargestellt, welche es ermöglicht, Umgebungslicht oder infrarote Lichtenergie in Richtung auf die magnetische Einrichtung (39) hindurch zu leiten. Die Kompaßnadel (16) ist auf der scheibenförmigen Oberseite der Nabe (59) angeordnet und ein sich in Abwärtsrichtung erstreckender zentraler Vorsprung (64) wird dafür verwendet, um die Nabe (59) im Bereich des Magneten (50) zu positionieren.
Fig. 17 zeigt eine isolierte Vorderansicht der Achse (58) und veranschaulicht eine bevorzugte verlängerte symmetrische Gestaltung, bei der beide gegenüberliegenden Enden sich in Richtung auf einen Punkt verjüngen.
Fig. 18 zeigt eine isolierte perspektivische Darstellung eines ringförmigen Magneten (50), der dafür geeignet ist, in der Magneteinrichtung (39) gemäß Fig. 14 verwendet zu werden. Der Magnet (50) weist eine zentrale Ausnehmung (65) auf, die entsprechend dem zentralen Vorsprung (64) der Nabe (59) ausgebildet ist. Der Magnet (50) wird vorzugsweise aus Selten-Erd-Materialien wie Neodym, Eisen, Bor oder Samarium-Kobalt ausgebildet. Magneten aus Selten-Erd-Materialien werden bevorzugt, da diese energiereich und leichtgewichtig sind.
Zurückkommend auf Fig. 14 ist noch zu bemerken, daß die Achse (58) passend in die Achsenausnehmung (63) der Nabe (59) eingefügt ist und daß der Vorsprung (64) passend in die Magnetausnehmung (65) derart eingesetzt ist, daß die Kompaßnadel (16) in Richtung auf den Südpol des Magneten (50) ausgerichtet ist. Hierdurch wird die magnetische Einrichtung (39) vervollständigt.
Im Hinblick auf die Fig. 11 ist noch zu bemerken, daß die vervollständigte magnetische Einrichtung (39) anschließend innerhalb eines magnetischen Bechers (37) angeordnet wird, der während des Gebrauches ständig mit der Kompaßkappe (23) im Bereich der abdichtenden Flanke (38) verbunden ist. Innerhalb des magnetischen Bechers (37) ist die magnetische Einrichtung (39) frei rotionsfähig in oberen und unteren mit Lagersteinen versehenen Führungen (42, 43) gehaltert, wobei die Rotationsbewegung durchgeführt wird, bis die Kompaßnadel (16) in Ausrichtung mit dem Nord-Süd magnetischen Feld der Erde ist und bis diese direkt in Nordrichtung ausgerichtet ist. Ein Leichtöl (43) kann innerhalb des Magnetbechers (37) bereitgestellt werden, um unerwünschte Bewegungen der Magneteinrichtung (39) zu reduzieren. Wie in jedem üblichen Kompaß kann diese angestrebte Ausrichtung dazu verwendet werden, um jegliche azimutale Richtung zu bestimmen.
Die oben beschriebene Gestaltung der unter Verwendung von Selten-Erd-Materialien gefertigten magnetischen Einrichtung (39) ermöglicht die Bereitstellung eines geringen Trägheitsmomentes bei der Durchführung von Rotationsbewegungen und ein großes bereitgestelltes Drehmoment, sö daß die erhaltene Ausrichtung in Übereinstimmung mit dem Magnetfeld der Erde sichergestellt ist. Das große Drehmoment führt die Magneteinrichtung (39) schnell in die vorgesehene Ausrichtung zurück, falls diese aus der Ausrichtung mit der Polarität der Erde weggedreht wurde. Zusätzlich trägt das geringe Trägheitsmoment bei der Durchführung von Drehbewegungen dazu bei, die bereitgestellte Ausrichtung beizubehalten, auch wenn die Navigationseinrichtung gekippt wird und die Achse (58) nicht vertikal ausgerichtet ist. Dies ist eine wesentliche Eigenschaft gemäß der vorliegenden Erfindung, da es sich als kritisch herausstellt, daß die Navigationseinrichtung auch in unterschiedlichen Orientierungen funktionsfähig sein muß. Es ist bei Gerätetauchern und anderen Personen, die Navigationseinrichtungen verwenden, üblich, ihren Sinn für eine vertikale Orientierung zu verlieren und die Navigationseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung setzt ihre Funktionsfähigkeit auch dann fort, selbst wenn der. Taucher bis zu 35º relativ zur vertikalen Richtung geneigt ist.
Fig. 19 zeigt ein schematisches elektrisches Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform einer Schal tungsanordnung (44), die dafür vorgesehen ist, eine LED (47) unter Berücksichtigung einer Rückkopplung zu treiben, die von den Hall-Effekt-Schaltern (45, 46) bereitgestellt wird.
Die Schaltungsanordnung (44) wird vorzugsweise im Bereich der Schaltungsplatine (66) geätzt und führt eine Steuerung der Energie durch, die der zweifarbigen lichtemittierenden Diode (47) zugeführt wird. Der Hall- Effekt-Schalter (45) beinhaltet drei Anschlüsse. Anschluß (71) ist ein Masseanschluß, der mit dem negativen Pol der Batterie (52) verbunden ist. Der Anschluß (72) ist der Eingangsanschluß, der mit dem positiven Pol der Batterie (52) verbunden ist. Der Anschluß (69) ist der Ausgangsanschluß, der die Kathode des inneren roten Bereiches (67) der lichtemittierenden Diode (47) versorgt. In gleicher Weise beinhaltet der Hall-Effekt- Schalter (46) einen Masseanschluß (74), der mit dem negativen Pol der Batterie (52) verbunden ist, einen Eingangsanschluß (75), der mit dem positiven Pol der Batterie (52) verbunden ist und einen Ausgangsanschluß (73), der die Kathode des inneren grünen Bereiches (68) der lichtemittierenden Diode (47) versorgt. Für den Fall, daß der Nordpol der magnetischen Einrichtung (39) innerhalb der Anzeigeeinrichtung (5) relativ zur Schaltungsanordnung (44) rotiert und sich dem Schalter (45) annähert, wird der Schalter (45) in den Zustand "Ein"geschaltet, um den roten Lichtbereich (67) der zweifarbigen lichtemittierenden Diode (47) zu beleuchten. Wenn der Nordpol der magnetischen Einrichtung (39) den Schalter (46) beaufschlagt, wird in ähnlicher Weise der Schalter (46) "Ein" geschaltet, um den grünen Lichtbereich (68) der zweifarbigen lichtemitierenden Diode (47) zu beleuchten. Da der Nordpol der magnetischen Einrichtung (39) nur einen Schalter zu einem Zeitpunkt passieren kann, kann lediglich eine Farbe (roter Bereich (67) oder grüner Bereich (68)) zu einer bestimmten Winkelposition der magnetischen Einrichtung (39) beleuchtet werden.
Der Unterschied zwischen dem Winkel, bei dem der innere rote Bereich (67) der lichtemittierenden Diode (47) zuerst aktiviert wird relativ zu dem Winkel, bei dem der innere grüne Bereich (68) zum ersten Mal aktiviert wird definiert einen "Differenzaktivierungswinkel". Zum Beispiel sind die erläuterten Hall-Effekt-Schalter (45, 46) um 180º beabstandet auf der Schaltungsplatine (66) angeordnet. Hieraus folgt, daß der Differenzaktivierungswinkel zwischen den beleuchteten Bereichen (67, 68) ungefähr 180º beträgt und daß die magnetische Einrichtung (39) sich um diesen Betrag drehen muß, um beide Farben zu beleuchten. Jeder Farbbereich (67, 68) der lichtemittierenden Diode (47) kann während einer "Aktivierungsenergierbandbreite" beleuchtet werden, im allgemeinen ein Bereich der kreisförmigen Bewegung der magnetischen Einrichtung (39). Die Aktivierungswinkelbandbreite kann durch eine Veränderung der Geometrie der Anordnung verändert werden, darüber hinaus liegen Beeinflußungen durch die Stärke des Magneten (50), den Typ des Hall-Effeckt-Schalters, usw. vor.
Fig. 20 zeigt eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform der Schaltungsanordnung (76). Diese Ausführungsform ist ähnlich zu derjenigen in Fig. 13, allerdings wurde hier die zweifarbige lichtemittierende Diode (47) durch zwei taktile Vibrationsmodule (78, 79) ersetzt, um eine berührungssensitive Richtungsanzeige, bereitzustellen. Die Module (78, 79) sind konventionel le Einrichtungen, die mit unterschiedlichen Frequenzen vibrieren, um anzuzeigen, welcher Hall-Effekt-Schalter aktiviert wurde und hierdurch dem Benutzer die Bewegungsrichtung anzeigen. Zum Beispiel stellt eine denkbare Ausführungsform eine Hochfrequenzvibration bereit, wenn der Benutzer eine vorab festgesetzte Ausrichtung beibehält und eine Vibration mit niedriger Frequenz wird erzeugt, wenn der Kopf des Benutzers in die gegenüberliegende Richtung weist.
Fig. 21 zeigt ein schematisches Blockschaltdiagramm der Schaltungsanordnung (76) gemäß gemäß Fig. 19, bei der zwei taktile Vibrationsmodule (78, 79) von Hall-Effekt- Schaltern (45, 46) angetrieben werden, um eine berühungssensitive Anzeige bereitzustellen.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die gegenwärtige Schaltungsanordnung ebenfalls durch Schallgeber für die taktilen Vibrationsmodule (78, 79) der Schaltungsanordnung (76) gemäß Fig. 20 ersetzt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, jede Kombination von Schallgebern, taktilen Vibrationsmodulen (78) und/oder zweifarbigen LEDs (47) (wie in der Schaltungsanordnung (44) gemäß Fig. 12) verwendet werden können, um taktile, visuelle und/oder hörbare Signale bereitzustellen.
Die Fig. 22 und 23 stellen eine perspektivische Darstellung und eine Frontansicht jeweils einer dritten alternativen Ausführungsform einer Schaltungsanordnung (81) dar, bei welcher eine infrarote LED (83) auf die Oberseite einer scheibenartigen Schaltungsplatine (82) montiert ist, um infrarote Energie in Richtung auf die Unterseite der magnetischen Nabe (59) abzustrahlen. Ein passendes Stück eines Reflektionsmaterials kann auf der Unterseite des Vorsprunges (64) oberhalb der Sensorausnehmnung (62) angeordnet werden (vergleiche Fig. 15). Durch diese Realisierung wird die Infrarotenergie, die von der LED (83) bereitgestellt ist, in Richtung auf die Schaltungsplatine (82) zurückreflektiert. Ein lichtempfindlicher Transistor (34) ist auf der Schaltungsplatine (82) in der Nähe zur LED (83) angeordnet.
Fig. 24 zeigt ein schematisches elektrisches Blockschaltbild der Schaltungsanordnung (81) gemäß Fig. 22 und 23. Wie dargestellt, ist der Transistor (84) mit der zweifarbigen LED (47) gekoppelt, so daß Licht, daß von der LED (83) reflektiert wird, den Transistor (84) aktiviert und hierbei zu einer Beleuchtung eines der Farbbereiche (67) der LED. (47) führt. Ein identischer Schaltkreis beinhaltet eine LED (85) und einen Infrarotdetektor (86) und ist mit dem anderen Farbbereich der zweifarbigen LED (47) gekoppelt, so daß Licht, das von der LED (85) abgestrahlt wird, den Transistor (86) aktiviert und hierdurch eine Beleuchtung des Farbbereiches (68) durchführt. Unter der Annahme, daß die Navigationseinrichtung lediglich für einen Gebrauch zur Tageszeit vorgesehen ist, können die Infrarot-LEDs (82, 83) und der Reflektor oberhalb der Sensorausnehmung (62) in der Nabe weggelassen werden. Statt dessen kann Umgebungslicht verwendet werden, da die Infrarotlichtenergie der Umgebung durch die Sensorausnehmnung (62) in der Nabe hindurchtreten kann, um den Infrarottransistor (84 oder 85) zu aktivieren und hierdurch die zugehörige sichtbare Farbe abzustrahlen oder ein zugehöriges hörbares Frequenzsignal abzugeben.
Fig. 25 zeigt eine isolierte Seitenansicht eines im allgemeinen L-förmigen Batteriekontaktes (49), wie in Fig. 11 dargestellt, mit einem gekennzeichneten Kontaktpunkt (51). Der Kontaktpunkt (51) stellt einen elektrischen Kontakt mit einer die Batterien enthaltenden Energieversorgung (52) gemäß der Ausführungsform in Fig. 11 her.
Fig. 26 zeigt eine isolierte Vorderansicht einer leitfähigen Bahn (53) gemäß Fig. 11, welche mit einem kurzen senkrechten Kontaktfuß (54) ausgebildet ist.
Fig. 27 zeigt eine isolierte Seitenansicht einer konischen Kontaktfeder (55), entsprechend der Ausführungsform in Fig. 11, die einen gekennzeichneten Kontaktpunkt (57) aufweist. Der Kontaktpunkt (57) führt eine elektrische Verbindung mit dem Kontaktfuß (54) der leitfähigen Bahn (53) gemäß der Ausführungsform in Fig. 11 durch, darüber hinaus stellt der Kontaktpunkt (56) der Feder (55) einen elektrischen Kontakt mit der anderen der beiden die Batterien enthaltenden Energieversorgungen (52) her.
Fig. 28, 29 und 30 zeigen eine perspektivische Darstellung, eine Draufsicht sowie eine Querschnittdarstellung in Seitenansicht, jeweilig einer transparenten Schaltungskappe (48), wie in Fig. 11 dargestellt, welche auf die Unterseite der Schaltungsplatine (44) aufgesetzt ist. Wie in Fig. 28 dargestellt, stellt die Kappe (48) eine zentrale Ausnehmung (87) bereit, die die zweifarbige lichtemittierende Diode (47) oder andere geeignete Signaleinrichtungen aufnimmt. Wie aus den Fig. 29 und 30 ersichtlich, werden eine Mehrzahl von Ausnehmungen durch die Bodenwandung der Kappe (48) bereitgestellt, die unter anderem die Ausnehmungen (88 und 89) beinhalten, die einen Durchtritt des Batteriekontaktes (49) ermöglichen, darüber hinaus ist eine Ausnehmung (91) vorgesehen, die eine Durchführung der leitfähigen Bahn (53) ermöglicht.
Die Fig. 31 und 32 zeigen eine isolierte Draufsicht und eine seitliche Querschnittdarstellung, jeweilig des Gehäuses (25) gemäß Fig. 11. Wie in Fig. 31 dargestellt ist, ist das Gehäuse (25) mit einem Schlitz (92) ausgeführt, der die verlängerte leitfähige Bahn (53) abdichtet. Fig. 32 zeigt eine verlängerte Abteilung (93) zur Abdichtung der magnetischen Einrichtung und ein kleines Batteriefach (94). Externe Kanäle (97, 98) dichten die O-Ringe (34, 36) ab, die eine wasserdichte Abdichtung bereitstellen.
Bei einem Zusammenbau der oben beschriebenen Bauteile in die beispielhafte Ausführungsform gemäß Fig. 11 wird ein Arbeitsablauf durchgeführt, der im Folgenden beschrieben ist. Die Kompaßnadel (16) wird zunächst in die 0º (oder Nord-) Richtung orientiert, wie dies durch die Anzeige (19) gekennzeichnet ist, wenn der Benutzer und die Maske (1) in die selbe Richtung blicken. Hieraus folgend ist der entsprechende Hall-Effekt-Schalter (45, 46) durch den Magneten (50) aktiviert und das entsprechende Signal (Farbe oder Frequenz) wird abgegeben.
In einem bestimmten Betriebszustand des elektrischen Blockschaltbildes der beispielhaften Schaltungsanordnung (44) gemäß Fig. 19, nämlich dann, wenn der Nordpol der magnetischen Einrichtung (39) sich dem Hall-Effekt- Schalter (45) nähert, stellt die Energieversorgung (69) ein negatives Potential in Relation zur Energieversorgung (72) bereit. Dieser Spannungsunterschied verur sacht die Erleuchtung des roten Bereiches (67) der LED (47).
Wenn sich die magnetische Einrichtung (39) vom Hall- Effekt-Schalter (45) entfernt, entfällt der Spannungsunterschied und der rote Bereich (67) der LED (47) wird ausgeschaltet.
Eine identische Situation tritt dann auf, wenn der Nordpol des Magneten sich dem Hall-Effekt-Schalter (46) mit seinem negativen Anschluß (74), seinem positiven Anschluß (75) und seinem Ausgangsanschluß (73) nähert und sich wieder von diesem entfernt und hierdurch eine Aktivierung durch Energiezufuhr und eine anschließende Deaktivierung des grünen Bereiches (68) der LED (47) durchführt.
Falls der Benutzer es wünscht, eine Rücksetzung der Vorgabeanzeige abweichend von der nordwärts gerichteten 0º-Richtung vorzunehmen, dann kann er oder sie das Anzeigemodul (5) innerhalb der Trageinrichtung (4) derart verdrehen, daß jeder gewünschte Offset (in Gradschritten) erreicht werden kann, wie dies durch das Verhältnis zwischen der Kompaßnadel (16) und der Anzeigeeinrichtung (19) dargestellt wird. Hierdurch wird gleichzeitig ein Offset für die Hall-Effekt-Schalter (45, 46) bereitgestellt und es wird hierdurch ein sichtbares/hörbares Richtungssignal in Übereinstimmung mit der neuen Vorgaberichtung bereitgestellt.
Fig. 33 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform einer Navigationseinrichtung (100) in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die am Handgelenk tragbar ist. Gemäß dieser Ausführungsform haltert ein Handgelenk-clip (101) eine Handgelenktrageinrichtung (102) unter Verwendung einer schwenkbaren Anordnung, welche es ermöglicht die Einrichtung (102) unter Berücksichtigung einer Gravitationssteuerung entlang eines angezeigten Weges (107) zu verdrehen, so daß das Anzeigemodul (103) dazu in der Lage ist, seine vertikale Orientierung beizubehalten und es hierdurch der internen magnetischen Einrichtung (39) zu ermöglichen, eine Rotationsbewegung fortzusetzen, unabhängig von einer vertikalen Orientierung des Handgelenkes des Benutzers. Die Batteriekappe (106) kann aus einem schwereren Material hergestellt sein, beispielsweise aus Messing, um ein günstiges Gewicht im Bereich des Bodens des Anzeigemoduls (103) bereitzustellen. Die Referenzrichtung in Vorwärtsorientierung für diese Anordnung wird durch den Pfeil (110) gekennzeichnet. Genau wie in den vorangegangenen Ausführungsformen sind die Anzeigen (105) des Anzeigemoduls optional durch Öffnungen (113) in der Trageinrichtung hindurch erkennbar.
Fig. 34 zeigt eine perspektivische Darstellung des Handgelenk-Clips (101) mit einer herausstehenden Niete (114), die drehbeweglich die Trageinrichtung (102) sichert.
Fig. 35 zeigt eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform, in der eine Navigationseinrichtung (120) entsprechend der vorliegenden Erfindung im Bereich eines üblichen Leuchtstrahlers angeordnet ist. Die vorwärts orientierte Referenzrichtung wird mit dem Pfeil (116) gekennzeichnet. Eine Schriftlinie (115) für die Vorwärtsrichtung wird im Bereich des Gehäuses (117) des Leuchtstrahlers bereitgestellt, um eine Kalibrierung der azimutalen Anzeige (19) auf der Kompaßkap pe (23) zu ermöglichen. Die Schriftlinie (115) kann alternativ auch im Bereich der Trageinrichtung (119) selbst angeordnet werden, in jedem Fall muß diese aber mit der Vorwärtsrichtung korrespondieren. Wie in dert Ausführungsform gemäß Fig. 33 ist das Anzeigemodul (118) mit der azimiutalen Anzeige (105) auf dem Gehäuse (25) und durch eine Öffnung in der Trageinrichtung (102) hindurch sichtbar, darüber hinaus ist das Anzeigemodul (118) dafür ausgerüstet, sich innerhalb der Trageinrichtung (119) zu drehen, wobei die Trageinrichtung (119) selbst mit dem Leuchtstrahler verankert ist. Schrauben (121) können verwendet werden, um die Trageinrichtung (119) im Bereich des Gehäuses (117) des Leuchtstrahlers zu befestigen.
Fig. 36 veranschaulicht die Bandbreite (A2) des Aktivierungswinkels gemäß der Ausführungsform in Fig. 34, wobei der Winkel derart vorgegeben wird, daß eine Übereinstimmung mit der Bandbreite des Aktivierungswinkels des projizierten Lichtstrahles des Leuchtstrahlers vorliegt. Zusätzlich oder anstatt der LED (47) oder von taktilen Vibrationsmodulen (78, 79) gemäß den vorstehenden Ausführungsformen kann die Schaltungseinrichtung (44) derart modifiziert werden, daß eine Steuerung des Leuchtstrahles des Leuchtstrahlers vorliegt. Hierdurch wird es ermöglicht, daß für den Fall, daß sich der Benutzer in die ausgewählte Richtung bewegt, der Lichtstrahl des Leuchtstrahlers und die LED (47) im Anzeigemodul automatisch und gleichzeitig erleuchtet werden. Wenn der Benutzer die Vorrichtung aus der vorgewählten Richtung wegdreht, erlöschen sowohl die LED (47) im Anzeigemodul und der projizierte Lichtstrahl. Hierdurch würde der Benutzer diese Richtungsänderung bemerken, falls er oder sie in Richtung der Rückkehrorientierung durch die Farbe des Lichtes geleitet werden, das im Bereich des hinteren Teiles des Anzeigemoduls von der LED (47) emittiert wird. Sowohl die ausgewählte Vorgabeorientierung als auch die Bandbreite des Aktivierungswinkels können, wie vorstehend erläutert, gesteuert werden.
Fig. 37 zeigt eine isolierte rückwärtige Ansicht des Leuchtstrahlers (117) und veranschaulicht Montageausnehmungen (125), die dazu dienen, die Trageinrichtung, (119) zu sichern. Zusätzlich wird eine Ausnehmung (124) für einen Fototransistor bereitgestellt, darüber hinaus ist hierin ein Fototransistor (133) angeordnet und dieser ist mit dem elektrischen Schaltkreis des Leuchtstrahlers gekoppelt, um selektiv die Energiezufuhr zu unterbrechen, die im Leuchtelement in Abhängigkeit von Signalen des Anzeigemoduls (103) zugeführt wird.
Fig. 38 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Schaltung zur Steuerung des Strahles des Leuchtstrahlers (117) innerhalb der Navigationseinrichtung (120) gemäß den Fig. 35 bis 37. Der Fototransistor (133) ist in Serie mit der elektrischen Schaltung des Leuchtstrahlers (117) geschaltet. Hieraus folgt, daß für den Fall, daß der Fototransistor (133) nicht aktiviert ist der Leuchtstrahler "Aus" bleibt, selbst wenn der Schalter (123) "Ein" geschaltet ist. Allerdings, falls die zweifarbige lichtemittierende Diode (47) des Anzeigemoduls (118) beleuchtet ist, erreicht das Licht den Leuchtstrahler (117) durch die Ausnehmung (124) hindurch und aktiviert den Fototransistor (133), der seinerseits die Lampe (131) beleuchtet. Es versteht sich von selbst, daß die Trageinrichtung (119) aus transparentem Plastik ausgebildet sein oder mit einer rückwär tigen Öffnung versehen sein muß, um es zu ermöglichen, daß das Signallicht vom Anzeigemodul (118) auf den Fototransistor (133) einwirkt.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die innere Batterie für den Leuchtstrahler (117) für die Energieversorgung des Anzeigemoduls (118) unter Verwendung üblicher Gleitringe oder anderer Kontakte verwendet werden kann. Zusätzlich ist es möglich, eine verstärkende Linse im Bereich der Beobachtungsausnehmung (128) der Trageinrichtung anzuordnen, um ein einfacheres Ablesen der Anzeige (122) zu unterstützen.
Fig. 39 zeigt eine Ansicht des Bodens einer alternativen Ausführungsform (130) der magnetischen Einrichtung gemäß Fig. 14, die zusätzlich eine rot reflektierende Einrichtung (135) und eine diametral gegenüberliegende grün reflektierenden Einrichtung (136) beinhaltet. Beide reflektierende Einrichtungen (135, 136) können durch die Überlagerung einer polierten reflektierenden Oberfläche einer metallischen Scheibe mit einer passenden farbigen rot oder grün transparenten Linse oder Beschichtung bereitgestellt werden, und beide reflektierenden Einrichtungen (135, 136) können im Bereich der Unterseite der magnetischen Nabe (59) durch einen Klebevorgang oder andere Maßnahmen befestigt werden.
Fig. 40 zeigt eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform (141) der Schaltungsanordnung gemäß den Fig. 12 und 13, die insbesondere dafür geeignet ist, mit der magnetischen Einrichtung (130) gemäß Fig. 39 verwendet zu werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine tubusförmige transparente Lichteinrichtung (142) und ein den Strom begrenzender Widerstand (148) im Bereich der scheibenförmigen Schaltungsplatine (143) angeordnet.
Fig. 41 zeigt eine isolierte Darstellung der tubusförmigen transparenten Lichteinrichtung (142). Die tubusförmige Lichteinrichtung (142) beinhaltet einen transparenten Plastikstab (145), der im Bereich eines Endes verjüngt und gewellt ausgeführt ist, um Licht diffus abstrahlende Austrittsflächen (146) bereitzustellen. Eine gelbes Licht gerichtet abstrahlende Diode (144) ist in einem zentralen Bereich des anderen Endes der transparenten Plastikstange (145) angeordnet und der die Diode (144) umgebende Bereich stellt eine polierte Oberfläche (147) bereit.
Fig. 42 zeigt ein schematisches elektrisches Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform (141) der Schaltungsanordnung, die dafür vorgesehen ist, mit der reflektierenden Magneteinrichtung (130) gemäß Fig. 138 verwendet zu werden. Bei dieser Ausführungsform wird kein separater Sensor beziehungsweise keine separate Vorrichtung zur Steuerung der Energiezufuhr verwendet. Für den Fall, daß die reflektierende Magneteinrichtung (130) rotiert, wird das Licht von der Strahlungsquelle (144) von der rot reflektierenden Einrichtung (135) zurückgeworfen und wirkt auf die Lichteintrittsfläche (147) durch den transparenten Lichttubus (145) ein und verläßt diesen Tubus im Bereich von Austrittsflächen (146), wobei es hierdurch einem Benutzer der Vorrichtung ermöglicht wird, diesen zu beobachten. Bei einem Durchtritt durch die rote Linse oder bei einer Beschichtung auf der reflektierenden Einrichtung (135), wird das gelbe Licht in rotes gefiltert, um hierdurch das erforderliche rote Signal bereitzustellen. In glei cher Weise wird für den Fall, daß ein Durchtritt durch die grün reflektierende Einrichtung (136) erfolgt, ein grünes Signal bereitgestellt. Es ist hieraus ersichtlich, daß die das gelbe Licht emittierende Diode (144) als glühende oder glimmende Lichtquelle ausgebildet sein kann. Alternativ ist es auch denkbar, daß gemäß dieser Ausführungsform die Lichtquelle (insbesondere die Diode (144)) vollständig weggelassen wird. In diesem Fall kann die gleiche magnetische Einrichtung (39) in der Darstellung gemäß Fig. 14 verwendet werden, für den Fall, daß die magnetische Nabe (159) opak gefertigt wurde.
Nach einer Inbetriebnahme rotiert die magnetische Einrichtung (39), bis die Ausnehmung (62) in Übereinstimmung mit dem Lichttubus (145) ausgerichtet ist, wobei eine transparente rot gefärbte Betriebsstufe vorliegt. Unterwasserlicht aus der Umgebung würde die Fläche (137) erreichen und durch die Flächen (137) austreten und hierdurch dem Taucher ein rotes Licht signalisieren.
Nachdem nunmehr im vollen Umfang die bevorzugten Ausführungsformen und eine Vielzahl von Abänderungen des Konzepts erläutert wurden, das der vorliegenden Erfindung zugrunge legt, sind eine Vielzahl anderer Ausführungsformen sowie eine Vielzahl von Variationen und Modifikationen der vorliegend gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen dem mit dem Stand der Technik vertrauten Fachmann geläufig, wenn dieser mit dem zugrunde liegenden Konzept vertraut wurde. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung für Unterwassertauchmasken oder Leuchtstrahler beschränkt. Ebenfalls ist beispielsweise eine Montage im Bereich einer Harpune, eines Armaturenbretts eines Bootes oder Autos, usw. möglich. Eine Vielzahl der gleichen Vorteile können unabhängig davon realisiert werden, bei welchem Gegenstand die Vorrichtung angebracht wird und unabhängig davon, ob die vorgesehene Navigation landbasiert, wasserbasiert oder andersartig durchgeführt wird.
Es soll deshalb noch einmal herausgestellt werden, daß innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Patentansprüche die Erfindung auch andersartig als vorstehend spezifiziert werden kann.

Claims

1. Elektronische Navigationsvorrichtung (10), die umfaßt:

Eine Gehäuseanordnung (25), Mittel (16, 19,23, 27) zur Auswahl eines ersten vorgegebenen Winkels der Gehäuseanordnung (25) relativ zum Magnetfeld der Erde; eine elektronische Anordnung (44, 76), die innerhalb der Gehäuseanordnung positioniert ist, um eine Anzeige zu generieren, wenn die Gehäuseanordnung in Richtung des ersten vorgewählten Winkels orientiert ist, wobei die elektronische Anordnung darüber hinaus einen ersten Richtungsanzeiger (47) aufweist, der über einen Steuerschaltkreis mit einer Energieversorgung (52) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Richtungsanzeiger (47) bei dem vorgegebenen Winkel, der zu einem Anfang einer winkelförmigen Bandbreite einer Rotationsbewegung der elektronischen Navigationsvorrichtung (10) in einer ersten azimutalen Richtung korrespondiert, unter Strom gesetzt wird und während der fortgesetzten Rotationsbewegung der elektronischen Navigationsvorrichtung in der ersten azimuthalen Richtung über den ersten vorgegebenen Winkel hinaus unter Strom gesetzt bleibt.

2. Elektronische Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1, zusätzlich gekennzeichnet durch Sensormittel (44) zur Erzeugung eines elektrischen Stromes in Abhängigkeit von der Orientierung der Gehäuseanordnung (25) relativ zum Magnetfeld der Erde, wobei der Steuerungsschaltkreis mit den Sensormitteln verbunden und von diesen aktivierbar ist, wenn ein vorgebbarer Pegel des elektrischen Stromes detektiert wird, um den ersten Richtungsanzeiger unter Strom zu setzen und hierdurch zu kennzeichnen, wenn die Gehäuseanordnung in dem vorgegebenen Winkel relativ zum Magnetfeld der Erde orientiert ist.

3. Elektronische Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Einrichtung (5) drehbeweglich innerhalb der Gehäuseanordnung (25) positioniert ist, um die Ausrichtung innerhalb des magnetischen Feldes beizubehalten; und wobei der Steuerungsschaltkreis von der magnetischen Einrichtung aktivierbar ist, um den ersten Richtungsanzeiger (47) unter Strom zu setzen und hierdurch anzuzeigen, ob die Gehäuseeinrichtung in Richtung des ersten vorgegebenen Winkels relativ zum magnetischen Referenzfeld ausgerichtet ist.

4. Elektronische Navigationsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste vorgegebene Winkel einstellbar ist.

5. Elektronische Navigationsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Steuerungsschaltkreis zusätzlich einen Hall-Effekt-Sensor (45, 46) aufweist, um eine Win kelpositionierung der magnetischen Einrichtung (5) zu detektieren.

6. Elektronische Navigationsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Richtungsanzeiger (47) zusätzlich eine lichtemittierende Diode (LED) aufweist.

7. Elektronische Navigationsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß eine Trageinrichtung (4) verwendet ist, um die Gehäuseeinrichtung auf einem beweglichen Objekt zu installieren.

8. Elektronische Navigationsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trageinrichtung (4) auf einer für eine Unterwasserverwendung vorgesehenen Tauchmaske (1) montiert ist.

9. Elektronische Navigationsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Trageinrichtung (4) die Gehäuseeinrichtung (25) umfaßt und eine Rotation der Gehäuseeinrichtung (25) um eine erste Achse zuläßt.

10. Elektronische Navigationsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Hall-Effekt-Sensor (44) von einer elektromagnetischen Energie aktivierbar ist und wobei eine Rotationsbewegung der magnetischen Einrichtung (39) die elektromagnetische Energie moduliert, die auf den Hall-Effekt-Sensor (44) einwirkt und hierdurch eine Unterstromsetzung des ersten Richtungsanzeigers (47) steuert.

11. Elektronische Navigationsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die elektronische Einrichtung zusätzlich einen zweiten Richtungszeiger aufweist, der mit der Energieversorgung (52) über den Steuerungsschaltkreis gekoppelt ist und wobei der Steuerungsschaltkreis zusätzlich einen zweiten Hall-Effekt-Sensor aufweist, um eine zweite vorgebbare Winkelposition der magnetischen Einrichtung zu erfassen und den zweiten Richtungsanzeiger unter Strom zu setzen, wenn die Gehäuseeinrichtung die zweite vorgegebene Winkelpositionierung erreicht.