ОПТИЧЕСКИЙ МИНИСТИК С ГЕРКОНАМИ
OPTICAL MINI-STICK WITH REED RELAYS

Изобретение относится к джойстикам, используемым в вычислительной технике, в устройствах для ввода информации в ЭВМ, управления бытовыми и технологическими устройствами, игрушками и виртуальными объектами.
Известны оптические джойстики, например, по патентам US 5694153, 4459022, 6130424, 6222179, 5223709, 5578817, 6218659, 6740863, 7633047, GB 2334573 А, 25.08.1999, RU 2087029 С1, 10.08.1997, RU 2233489 С2, 27.07.2004, RU 2295749 13.07.2005 и т.п.
Патенты США №4459022, 6130424, 6222179 и др. раскрывают волоконно-оптические джойстики или датчики, содержащие несколько оптических кабелей, один из которых соединен с источником света, а остальные с приемниками света. Ручка джойстика соединена с зеркалом, на которое направлено волокно, соединенное с источником света. При изменении угла наклона ручки луч света от зеркала отражает его на остальные четыре оптических кабеля, по которым он направляется на приемники излучения или преобразуется в управляющий сигнал.
Патент США №5223709 от 29.06.1993 г. раскрывает оптический джойстик, содержащий соединенный с ручкой управления джойстика оптический шар, на поверхности которого нанесена серая кодирующая шкала, модулирующая интенсивность излучения источника света направленного на шар, и приемника света (фотодиода), принимающего оптический сигнал, модулированный серой кодирующей шкалой.
Патент США №6218659 В1 от 17.04.2001 г. раскрывает оптический трекбол, в котором шар, покрытый сложным узором или рельефом, освещается светодиодом, а датчик изображения вырабатывает управляющие сигналы в зависимости от угла поворота шара.
В патенте США 5578817 от 26.11.1996 г. описано устройство "Pointing device utilizing a photodetector array and controlled by a human finger contacting a prism" в котором применяется массив фотодетекторов, для определения движения человеческого пальца и выработки управляющих сигналов.
В патенте РФ №2295749 от 13.07.2007 г. описан оптический джойстик который содержит корпус, подвижную деталь с двумя или более степенями свободы, один или более источников излучения, формирующих на многоэлементном фотодетекторе освещенные области, местоположение которых однозначно соответствуют положению подвижной детали, причем источники излучения и фотодетектор расположены неподвижно и оптически связаны друг с другом через зеркало или систему зеркал, расположенных на подвижной детали, детали подвижного соединения выполнены упругими, возвращающими подвижную деталь в начальное положение.
В патенте США 7633047 от 15 декабря 2009 года раскрыт модуль оптического датчика, содержащий печатную плату, датчик изображения и объектив, расположенный на верхней поверхности клавиатуры и один или более источников света, расположенных вокруг датчика изображения.
Палец, приложенный к объективу, освещается источниками света. Отраженное изображение фокусируется объективом на датчике изображения. Обрабатывая сигналы датчика изображения по специальным алгоритмам, оптический модуль определяет направление движения пальца, приложенного к объективу, и вырабатывает управляющие сигналы.
Недостатками описанных оптических джойстиков является излишняя сложность конструкции, определяющая их высокую стоимость.
Например, в оптических джойстиках, которые используют массив фотодиодов или датчик изображения приходится использовать достаточно дорогие высокоточные линзы, которые к тому же быстро затираются пальцами и выходят из строя.
По патенту США №6,740,863 от 25 мая 2004 г. джойстик содержит корпус, источники света, расположенные напротив них фотоэлектрические преобразователи и управляющую рукоятку, соединенную карданно-шарнирным механизмом, преобразующим механическое отклонение управляющей рукоятки в угол поворота двух отражающих поверхностей, которые, в свою очередь, выдвигаясь или задвигаясь между источником и приемником света, модулирует изменяющийся по интенсивности световой поток, который преобразуется фотоэлектрическим преобразователем в управляющий сигнал.
Наиболее близким к заявленному изобретению является патент РФ №2594992 от 26 января 2015 г., по которому оптический министик содержит корпус с управляющей рукояткой, устройство преобразующее отклонение управляющей рукоятки в изменяющийся по интенсивности световой сигнал и оптоэлектронные элементы в виде источников света и приемников света, соединенные с микропроцессором с помощью шин и средств передачи данных, причем устройство преобразующее отклонение управляющей рукоятки в изменяющийся по интенсивности световой сигнал представляет собой упругодеформируемый элемент в виде детали из эластичного полимерного материала, содержащей светоотражающую поверхность, расположенную над оптоэлектронными элементами, отличающийся тем, что содержит несколько источников света расположенных вокруг одного приемника света.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности формирования сигнала при осевом нажатии управляющей рукоятки.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность формирования сигнала при осевом нажатии управляющей рукоятки.
Другим техническим результатом заявляемого изобретения является возможность формирования сигнала включения электронной схемы при осевом нажатии управляющей рукоятки.
Третьим техническим результатом заявляемого изобретения является возможность формирования сигнала включения электронной схемы при боковом нажатии управляющей рукоятки.
Еще одним техническим результатом заявляемого изобретения является возможность формирования нескольких независимых сигналов при боковом нажатии на управляющую рукоятку в разные стороны, причем сигнал может быть сформирован при выключенной электронной схеме министика, что позволяет реализовать существенную экономию энергии устройства в выключенном состоянии. Такая схема может быть использована для активации или включения выключенных приборов, содержащих оптические министики.
Предложен оптический министик, содержащий плату с оптоэлектронными элементами в виде источников света и приемника света, соединенные с микропроцессором с помощью шин и средств передачи данных, и упругодеформируемый элемент с управляющей рукояткой, отличающийся тем, что содержит постоянный магнит, расположенный в управляющей рукоятке и один или несколько герконов, расположенных на плате или под платой и попадающих в зону действия постоянного магнита при нажатой или наклоненной рукоятке.
Основные отличия заявляемого объекта - заключаются в следующем.
1. Оптический министик содержит один или несколько герконов расположенных на плате и попадающих в зону действия постоянного магнита при нажатой или наклоненной рукоятке.
2. Оптический министик содержит один или несколько герконов расположенных под платой и попадающих в зону действия постоянного магнита при нажатой или наклоненной рукоятке.
Приведенные отличия позволяют получить заявленный технический эффект и не встречаются в известных источниках технической информации, поэтому могут считаться новыми.
Таким образом, имеется достаточное количество существенных отличий, позволяющих охарактеризовать предложенное решение как новое изобретение.
Описание предлагаемого изобретения поясняется фигурами 1-4:
- на фигурах 1-2 показано устройство варианта конструкции оптического министика с герконом для формирования сигнала осевого нажатия управляющей рукоятки.
- на фигурах 3-4 показано устройство варианта конструкции оптического министика с герконом для формирования сигнала бокового наклона управляющей рукоятки.
На фигурах 1-4 цифрами обозначены:
1 - печатная плата;
2 - корпус;
3 - упругодеформируемый элемент;
4 - управляющая рукоятка;
5 - приемник света (фотодиод, фоторезистор, фототранзистор);
6 - источник света (светодиод, лазер);
7 - геркон;
8 - постоянный магнит.
На фигурах 1 и 2 показан оптический министик с герконом для формирования сигнала осевого нажатия управляющей рукоятки. На плате 1, на корпусе 2, размещен упругодеформируемый элемент 3, выполненный за одно целое с управляющей рукояткой 4. В основании управляющей рукоятки 4 размещен постоянный магнит 8.
Для активации осевого геркона магнит располагают у основания управляющей рукоятки.
На фигурах 3 и 4 показан оптический министик с герконом для формирования сигнала бокового наклона управляющей рукоятки.
На плате 1, на корпусе 2, размещен упругодеформируемый элемент 3, выполненный за одно целое с управляющей рукояткой 4. В окончании управляющей рукоятки 4 размещен постоянный магнит 8.
Вокруг управляющей рукоятки может быть расположен один или несколько герконов, оказывающихся в зоне действия магнита при наклонах рукоятки в сторону выбранного геркона.
Для активации боковых герконов магнит располагают у окончания управляющей рукоятки.
Оптический министик с герконами по первому варианту устройства работает следующим образом.
В не нажатом состоянии (см. фиг. 1) постоянный магнит 8 находится вне зоны чувствительности герконов и не вызывает их срабатывания.
Для формирования сигнала осевого нажатия на управляющую рукоятку 4 министика нажимают в осевом направлении (см. фиг. 2). Упругодеформируемый элемент 3 деформируется и постоянный магнит 8 перемещается вниз, при этом его магнитное поле воздействует на геркон 7, вызывая его срабатывание. Таким образом формируется сигнал осевого нажатия.
Оптический министик с герконами по второму варианту устройства работает следующим образом.
В не нажатом состоянии (см. фиг. 3) постоянный магнит 8 находится вне зоны чувствительности боковых герконов и не вызывает их срабатывания.
Для формирования сигнала бокового нажатия на управляющую рукоятку 4 министика нажимают в боковом направлении в сторону выбранного геркона (см. фиг. 4). Упругодеформируемый элемент 3 деформируется и постоянный магнит 8 перемещается в сторону выбранного геркона, при этом его магнитное поле воздействует на выбранный геркон, вызывая его срабатывание. Таким образом формируется сигнал нажатия в выбранном направлении.
Предложенное устройство позволяет достичь заявляемый технический результат, а именно:
- формирование сигнала при осевом нажатии на управляющую рукоятку.
- формирование сигнала включения электронной схемы при осевом нажатии на управляющую рукоятку.
- формирование сигнала включения электронной схемы при боковом нажатии на управляющую рукоятку.
- формирование нескольких независимых сигналов при боковом нажатии на управляющую рукоятку в разные стороны.