Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству управления (пульту управления), используемому в качестве периферийного устройства аппаратуры для развлечений, в частности видеоигровой аппаратуры.
Предпосылки создания изобретения
Обычно в аппаратуре для развлечений, в частности видеоигровой аппаратуре, различные операции выполняются с помощью устройства управления. Такое устройство управления, обычно называемое пультом управления, имеет множество командных кнопок, манипулируя которыми различным образом пользователь управляет работой аппаратуры для развлечений. При этом, например, пользователь может перемещать на экране телевизора отображаемые на нем различные игровые персонажи или символы.
Обычно большинство таких пультов управления имеют один расположенный слева на его лицевой стороне крестообразный или круглый блок управления с управляющими элементами (командными кнопками) с указателями направления и несколько расположенных справа на лицевой стороне многоцелевых кнопок различного назначения.
Такие блоки управления с командными кнопками с указателями направления и многоцелевые кнопки представляют собой по существу двухпозиционные переключающие элементы или переключатели из электропроводной резины. Включение и выключение таких переключателей сопровождается дискретным перемещением на экране соответствующих символов или дискретным изменением их состояния.
Как уже было отмечено выше, в обычной аппаратуре для развлечений блоки управления с командными кнопками с указателем направления и многоцелевые кнопки предназначены только для дискретного изменения положения или состояния отображаемых на экране телевизора символов, движение и состояние которых на экране происходит и меняется не непрерывно, а дискретно, и поэтому визуально воспринимается в виде отдельных резких изменений, что, как очевидно, создает определенные неудобства для пользователей.
Для решения этих проблем в пульт управления игрового устройства, описанный в JP H7-88252, добавлены аналоговые устройства ввода, выполненные в виде трекбола, джойстика и т.д., позволяющие аналоговым путем управлять воспроизводимым на экране изображением игрового персонажа или соответствующего символа. Другим примером аналогового устройства ввода, дополнительно используемого в пульте управления, является устройство ввода, описанное в JP 11-90042.
Однако по характеру использования аналоговые устройства ввода, выполненные в виде трекбола, джойстика и т.д., значительно отличаются в обращении от описанных выше блоков управления с командными кнопками с указателем направления и многоцелевых кнопок. Поэтому пользователь, привыкший работать с командными кнопками с указателем направления и многоцелевыми кнопками, должен затратить достаточно много времени для того, чтобы освоить работу с такими аналоговыми устройствами ввода, что, как очевидно, вдвое снижает удовольствие от игры на имеющейся в его распоряжении аппаратуре для развлечений.
Краткое изложение сущности изобретения
С учетом описанных выше проблем в основу настоящего изобретения была положена задача найти такое решение, которое позволило бы использовать нажимные командные (управляющие) элементы обычного дискретного действия как для дискретного, так и для аналогового управления.
Для решения этой задачи в настоящем изобретении предлагается устройство управления, имеющее нажимной управляющий (командный) элемент, детекторное устройство (детекторный элемент), выдающее аналоговый сигнал, соответствующий усилию, приложенному к нажимному управляющему элементу, делитель уровня, который при нажатии на командный элемент делит уровень выходного аналогового сигнала детекторного элемента на множество диапазонов, аналого-цифровой преобразователь, преобразующий аналоговый сигнал в цифровой в соответствии с уровнем сигнала, полученного при разделении делителем уровня выходного аналогового сигнала детекторного элемента на отдельные диапазоны, и устройство настройки (калибровки) диапазонов деления аналогового сигнала, которое задает диапазон деления уровня аналогового сигнала, который делится на диапазоны делителем уровня, при этом множество диапазонов, на которые делителем уровня делится выходной аналоговый сигнал детекторного элемента, лежат внутри диапазона, который задает устройство настройки.
В предлагаемом в настоящем изобретении устройстве аналоговый сигнал, соответствующий нажатию на управляющий элемент, преобразуется в выходной цифровой сигнал, что позволяет использовать нажимной управляющий элемент для дискретного управления.
Разница в характеристиках отдельных детекторных элементов и нестабильность напряжения, которое подается на детекторный элемент, являются причиной варьирования выходных сигналов детекторного элемента в каждом конкретном устройстве управления.
Поэтому предлагаемое в настоящем изобретении устройство управления содержит устройство настройки (калибровки) диапазонов деления аналогового сигнала, которое задает диапазон деления уровня аналогового сигнала, который делится на диапазоны делителем уровня, при этом множество диапазонов, на которые делителем уровня делится выходной сигнал детекторного элемента, лежат внутри диапазона, который задает устройство настройки.
Наличие такого устройства настройки позволяет устройству управления выдавать многобитовый цифровой сигнал, полученный при равномерном делении уровня аналогового сигнала, который не зависит от разницы характеристик отдельных детекторных элементов и нестабильности напряжения, которое подается на детекторный элемент.
Так, например, устройство настройки диапазонов деления аналогового сигнала может состоять из запоминающего устройства (ЗУ) и делителя уровня, который может делить уровень выходного аналогового сигнала детекторного элемента на множество диапазонов в пределах диапазона, который хранится в ЗУ. С помощью такого устройства настройки можно, например, заранее задав усилие нажатия управляющего элемента, определять для этого усилия уровень выходного сигнала детекторного элемента и сохранить его затем в ЗУ, получив при этом на выходе при равномерном делении уровня аналогового сигнала многобитовый цифровой сигнал, соответствующий заданному усилию нажатия управляющего элемента.
Используя в предлагаемом в изобретении устройстве управления специальное переключающее устройство, которое переключает выход аналого-цифрового преобразователя, можно выбирать режим управления, получая на выходе либо однобитовый, либо многобитовый сигнал.
В устройстве настройки диапазонов деления аналогового сигнала можно использовать регулирующее устройство, включенное в линию питания детекторного элемента. Делитель уровня может делить диапазон уровней выходного аналогового сигнала детекторного элемента на множество диапазонов внутри диапазона уровней выходного сигнала, измеренного регулирующим устройством (устройством регулирования разницы потенциалов). В качестве такого регулирующего устройства можно использовать, например, резистор с постоянным сопротивлением и резистор с переменным сопротивлением (варистор) или только один варистор либо другое подобное устройство.
Как уже было отмечено выше, для задания диапазонов деления аналогового сигнала, который делится делителем уровня, и для более точного разделения аналогового сигнала на диапазоны с учетом напряжения, которое подается на детекторный элемент, можно использовать регулирующее устройство, включенное в линию питания, от которой работает детекторный элемент.
В имеющем описанную выше конструкцию устройстве управления при контроле уровня выходного сигнала, измеренного регулирующим устройством, которое включено в линию питания детекторного элемента, и изменении уровня выходного сигнала, а также при делении уровня выходного аналогового сигнала детекторного элемента на множество диапазонов внутри диапазона уровней выходного сигнала, измеренного регулирующим устройством, можно точно корректировать диапазон уровней выходного аналогового сигнала, который делится делителем уровня, с учетом секулярного изменения напряжения линии питания.
Устройство настройки диапазонов деления аналогового сигнала может также состоять из регулирующего устройства, включенного в линию питания детекторного элемента, ЗУ, в котором хранится предельное значение диапазона уровней выходного аналогового сигнала, который делится делителем уровня, и компаратора, который сравнивает диапазон уровней выходного сигнала, измеренного регулирующим устройством, с предельным значением, которое хранится в ЗУ. В том случае, когда в компараторе будет установлено, что диапазон уровней выходного сигнала, измеренного регулирующим устройством, не выходит за предельное значение, которое хранится в ЗУ, делитель уровня делит сигнал в фактическом измеренном диапазоне уровней. Если же в результате сравнения в компараторе окажется, что диапазон уровней выходного сигнала, измеренного регулирующим устройством, выходит за предельное значение, которое хранится в ЗУ, то делитель уровня делит аналоговый сигнал с ограничением по предельному значению диапазона уровней деления.
Если предлагаемое в изобретении устройство управления соединено с аппаратурой для развлечений, на котором могут выполняться различные программы, то эта аппаратура для развлечений на основе заложенной в нее программы регулировки выдает команду на управление, в соответствии с которой осуществляется нажатие на управляющий (командный) элемент. При этом аппаратура для развлечений также сохраняет уровень выходного аналогового сигнала, который подается из детекторного элемента во встроенное в него или соединенное с ним ЗУ. На основе уровня выходного сигнала, который хранится в ЗУ, делитель уровня может также выдавать цифровой сигнал, полученный при равномерном делении аналогового сигнала и регулировании выходного сигнала, полученного при делении аналогового сигнала детекторного элемента на множество диапазонов.
В этом случае уровень выходного аналогового сигнала, который выдает детекторный элемент при нажатии на управляющий (командный) элемент в соответствии с командой на управление, достаточно сохранить в съемной плате памяти, установленной в качестве ЗУ в аппаратуру для развлечений.
Управляющий (командный) элемент может иметь различную форму. Для повышения чувствительности и надежности устройства управления нижнюю поверхность управляющего элемента целесообразно выполнять с выступом или же плоской.
Упростить конструкцию устройства управления и сократить количество имеющихся в нем деталей можно путем выполнения детекторного элемента непосредственно на внутренней плате устройства.
Кроме того, наличие в предлагаемом в изобретении устройстве управления цифрового переключателя и генератора цифрового сигнала позволяет селективно получать на выходе устройства цифровой однобитовый сигнал и цифровой многобитовый сигнал. Цифровой переключатель можно выполнить на базе собранных друг с другом в различных сочетаниях и образующих единый узел детекторных элементов.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых к описанию чертежах показано:
на фиг.1 - вид сверху видеоигровой аппаратуры, вместе с которой используется устройство управления, выполненное в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения,
на фиг.2 - изображение в увеличенном масштабе устройства управления по фиг.1,
на фиг.3 - схема, на которой показаны основные элементы устройства управления, выполненного по первому варианту,
на фиг.4 - график, иллюстрирующий свойства чувствительного к давлению элемента по фиг.3,
на фиг.5 - схема, на которой показан один из примеров общей конфигурации устройства управления, выполненного по первому варианту,
на фиг.6 - схема, на которой показан первый вариант выполнения схемы калибровки делителя уровня,
на фиг.7 - схема, на которой показан второй вариант выполнения схемы калибровки делителя уровня,
на фиг.8 - блок-схема, на которой показан один из примеров последовательности выполнения программы калибровки для второго варианта схемы калибровки по фиг.7,
на фиг.9 - блок-схема, на которой показан другой пример последовательности выполнения программы калибровки для второго варианта схемы калибровки по фиг.7,
на фиг.10 - схема, на которой показан третий вариант выполнения схемы калибровки делителя уровня,
на фиг.11 - график, иллюстрирующий процесс калибровки применительно к третьему варианту выполнения схемы калибровки по фиг.10,
на фиг.12 - схема, на которой показан четвертый вариант выполнения схемы калибровки делителя уровня,
на фиг.13 - поэлементное изображение в аксонометрии кнопок управления (командных элементов), используемых во втором блоке управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.14 - поэлементное изображение в аксонометрии первого примера выполнения второго блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.15 - поперечное сечение первого примера выполнения второго блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.16 - поэлементное изображение в аксонометрии второго примера выполнения второго блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.17 - поперечное сечение второго примера выполнения второго блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.18 - поэлементное изображение в аксонометрии третьего примера выполнения второго блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.19 - поперечное сечение третьего примера выполнения второго блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.20 - поэлементное изображение в аксонометрии одного из примеров выполнения первого блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.21 - поперечное сечение одного из примеров выполнения первого блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.22 - поэлементное изображение в аксонометрии одного из примеров выполнения третьего блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.23 - поперечное сечение одного из примеров выполнения третьего блока управления согласно первому варианту выполнения изобретения,
на фиг.24 - схема, на которой показаны основные элементы устройства управления, выполненного по второму варианту,
на фиг.25 - схема, на которой показан один из примеров общей конфигурацию устройства управления, выполненного по второму варианту,
на фиг.26 - схема, на которой показан другой пример общей конфигурации устройства управления, выполненного по второму варианту,
на фиг.27 - поэлементное изображение в аксонометрии первого примера выполнения второго блока управления согласно второму варианту выполнения изобретения,
на фиг.28 - поперечное сечение первого примера выполнения второго блока управления согласно второму варианту выполнения изобретения,
на фиг.29 - поэлементное изображение в аксонометрии второго примера выполнения второго блока управления согласно второму варианту выполнения изобретения,
на фиг.30 - поперечное сечение второго примера выполнения второго блока управления согласно второму варианту выполнения изобретения,
на фиг.31А-31Б - изображение третьего примера выполнения второго блока управления согласно второму варианту выполнения изобретения, при этом на фиг.31А этот блок изображен в виде сверху, а на фиг.31Б - в виде снизу,
на фиг.32 - поперечное сечение третьего примера выполнения второго блока управления согласно второму варианту выполнения изобретения,
на фиг.33 - поперечное сечение четвертого примера выполнения второго блока управления согласно второму варианту выполнения изобретения,
на фиг.34А-34В - поперечные сечения одного из примеров выполнения второго блока управления согласно третьему варианту выполнения изобретения,
на фиг.35 - схема резистора, показанного на фиг.34А-34В,
на фиг.36 - график, иллюстрирующий свойства аналоговых сигналов на выходе резистора, схема которого показана на фиг.35,
на фиг.37 - схема, на которой показаны основные элементы второго блока управления согласно третьему варианту выполнения изобретения,
на фиг.38 - график, иллюстрирующий работу блока установки диапазона деления для второго блока управления согласно третьему варианту выполнения изобретения,
на фиг.39А и 39Б - поперечные сечения деформированного электропроводного элемента, образующего часть детекторного элемента согласно третьему варианту выполнения изобретения,
на фиг.40 - поперечное сечение другого варианта второго блока управления согласно третьему варианту выполнения изобретения,
на фиг.41 - поперечное сечение одного из примеров выполнения первого блока управления согласно третьему варианту выполнения изобретения,
на фиг.42 - схема резистора, показанного на фиг.41,
на фиг.43 - график, иллюстрирующий свойства аналоговых сигналов на выходе резистора, схема которого показана на фиг.42,
на фиг.44 - схема, на которой показаны основные элементы первого блока управления согласно третьему варианту выполнения изобретения,
на фиг.45 - график, иллюстрирующий работу блока установки диапазона деления для первого блока управления согласно третьему варианту выполнения изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения
Ниже со ссылкой на соответствующие чертежи рассмотрены различные варианты выполнения предлагаемого в настоящем изобретении устройства управления.
Предлагаемое в различных вариантах выполнения настоящего изобретения устройство управления соединяется с видеоигровым устройством, используемым в качестве аппаратуры для развлечений, и позволяет осуществлять дискретное или аналоговое управление игровыми персонажами или символами, изображения которых выводятся на экран телевизионного приемника.
Общий вид устройства
На фиг.1 в виде сверху показан общий вид видеоигрового устройства, вместе с которым используется предлагаемое в различных вариантах настоящего изобретения устройство управления, называемое также пультом управления. Показанное на фиг.1 видеоигровое устройство имеет основной игровой блок 100, соединенный с используемым в качестве дисплея телевизором (не показан), и устройство управления или пульт 200 управления, соединенный с основным игровым блоком 100.
В основной игровой блок 100 встроены дисковод 101 для оптических дисков, на которых записаны игровые программы, устройство обработки изображений, которое в соответствии с игровыми программами, записанными на оптических дисках, воспроизводит на экране телевизора различные игровые символы или образы и фоновые изображения, и другие соответствующие устройства. Основной игровой блок 100 имеет также переключатель 102 сброса, предназначенный для произвольного возврата игры к ее началу, выключатель 103 электропитания и кнопку 105 управления, предназначенную для открытия/закрытия крышки 104, которой сверху закрыт установочный блок дисковода 101.
Соединение пульта 200 управления с основным игровым блоком 100. осуществляется с помощью соединительного провода 202, который выходит из корпуса 201 пульта управления. На конце соединительного провода 202 расположен соединитель 203. Соединитель 203 вставляется в гнездо разъема 106, расположенного на одной из сторон основного игрового блока 100, соединяя тем самым пульт 200 управления с основным игровым блоком 100.
На фиг.2 в виде сверху показан внешний вид пульта управления. В корпусе 201 пульта 200 управления на его верхней стороне расположены первый и второй блоки 210 и 220 управления, а на его боковой стороне расположены третий и четвертый блоки 230 и 240 управления.
Первый блок 210 управления имеет нажимной крестообразный управляющий элемент 211 с клавишами 211а, которые выполняют функции командных (управляющих) элементов и расположены в четырех направлениях сбоку от центра крестообразного управляющего элемента 211. Первый блок 210 управления предназначен для перемещения воспроизводимых на экране телевизора изображений различных символов или персонажей игры, которые можно перемещать в вертикальном и горизонтальном направлении при нажатии на соответствующие командные клавиши 211a управляющего элемента 211.
Второй блок 220 управления имеет четыре нажимные цилиндрические управляющие кнопки 221 (командные элементы). Каждая управляющая кнопка 221 снабжена на своей верхней поверхности условным обозначением, в частности окружностью "О", треугольником "Δ", квадратом "
" и крестом "X", по которому можно легко отличить одну кнопку от другой. Функции, выполняемые вторым блоком 220 управления, определяются игровой программой, записанной на оптический диск. Изменение состояния отображаемых на экране символов или игровых персонажей осуществляется путем нажатия на соответствующую кнопку 221. Нажатие на эти кнопки сопровождается, например, движениями левой и правой руки, а также левой и правой ноги, которые на экране совершают игровые персонажи.
Третий и четвертый блоки 230 и 240 управления имеют по существу одинаковую конструкцию и состоят из двух вертикальных рядов управляющих кнопок (командных элементов) 231 и 241. Функции, выполняемые третьим и четвертым блоками 230 и 240 управления, определяются игровой программой, записанной на оптический диск, и нажатие на них сопровождается определенными характерными движениями, которые на экране совершают игровые персонажи.
На корпусе 201 пульта управления расположены также показанные на фиг.2 джойстики 251, предназначенные для управления процессом игры в аналоговом режиме. Выбор режима управления игрой, т.е. использование джойстика 251 или первого и второго блоков 210 и 220 управления, осуществляется пользователем с помощью соответствующего переключателя, наличие которого повышает удобство пользования пультом управления. В данном случае для этого используется переключатель 252 выбора аналогового режима управления игрой, который расположен на корпусе 201 пульта управления. Информация о включении джойстиков 251 отображается на имеющемся на корпусе 201 индикаторе 253, который загорается при включении джойстиков.
На корпусе 201 пульта управления расположены также пусковой выключатель 254, при включении которого происходит запуск игры, и переключатель 255 выбора, которым можно задать уровень сложности и другие параметры игры во время ее запуска.
Первый вариант выполнения
Ниже подробно рассмотрена конструкция выполненного по первому варианту предлагаемого в изобретении устройства управления.
На схеме, показанной на фиг.3, изображены основные компоненты устройства управления, выполненного по первому варианту.
Командные клавиши 211a управляющего элемента 211 и командные кнопки 221, 231 и 241 блоков 210, 220, 230 и 240 управления пульта 200 управления имеют управляющие элементы 11, которые воздействуют на чувствительные к давлению элементы 12 (детекторные элементы).
Чувствительный к давлению элемент 12 можно изготовить из чувствительной к давлению электропроводной резины с двумя симметрично расположенными по краям электродами 12а и 12b. Один из электродов (в частности электрод 12а) соединен с линией 13 питания, по которой на него от соответствующего источника питания подается заданное напряжение (Vcc).
Величина электрического сопротивления между электродами 12а и 12b меняется в зависимости от величины давления, т.е. нажимного усилия, приложенного к чувствительному к давлению элементу 12.
Чувствительный к давлению элемент 12, изготовленный, например, из чувствительной к давлению электропроводной резины, в ненагруженном состоянии обладает относительно низким сопротивлением, которое возрастает по мере увеличения приложенного к нему давления, что проиллюстрировано на фиг.4 соответствующей кривой, изображенной пунктирной линией. Поэтому аналоговые выходные сигналы или напряжение на втором электроде 12b будут постепенно падать по мере возрастания приложенного к чувствительному к давлению элементу давления, начиная с максимальной величины, соответствующей отсутствию внешнего усилия (сплошная линия на фиг.4).
Чувствительный к давлению элемент 12 расположен напротив управляющего элемента 11. Поэтому при нажатии пользователем на этот управляющий элемент под действием усилия прижатия происходит изменение сопротивления чувствительного к давлению элемента. При этом будет происходить и соответствующее усилию прижатия изменение выходного аналогового сигнала или напряжения на электроде 12b.
Для управления работой пульта 200 управления используется микропроцессор (МП) 14, который смонтирован на плате, расположенной внутри пульта управления. МП содержит делитель 15 уровня, который служит для деления выходного аналогового сигнала чувствительного к давлению элемента 12 по уровню на множество отдельных диапазонов и на вход которого подается выходной сигнал с электрода 12b чувствительного к давлению элемента 12, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, преобразующий выходные аналоговые сигналы чувствительного к давлению элемента 12 в цифровые (дискретные) сигналы в соответствии с уровнями сигналов на выходе делителя 15 уровня, и переключающее устройство 18, который более подробно описан ниже. Вход делителя 15 уровня соединен с электродом 12Ь чувствительного к давлению элемента 12.
На изображенном на фиг.4 графике видно, что в делителе 15 уровня происходит равномерное деление выдаваемых детекторным элементом аналоговых сигналов (напряжения) на определенное количество диапазонов равной ширины. Количество отдельных диапазонов, на которые делятся выходные аналоговые сигналы детекторного элемента, выбирается произвольно, и в данном случае, как показано на фиг.4, выходные аналоговые сигналы детекторного элемента равномерно делятся на восемь равных по ширине диапазонов. Каждый из аналоговых сигналов, соответствующий делению выходного аналогового сигнала детекторного элемента на L1-L8 равных по ширине диапазонов, поступает в АЦП 16. Следует отметить, что в делителе 15 уровня выходной аналоговый сигнал детекторного элемента можно равномерно разделять по ширине на любое произвольно выбранное количество диапазонов равной ширины.
АЦП 16 преобразует аналоговый сигнал, который разделен на диапазоны делителем 15 уровня, в выходной цифровой сигнал в соответствии уровнем выходного аналогового сигнала. При этом АЦП 16 выдает многобитовые цифровые сигналы, которые зависят от уровня аналоговых сигналов, получаемых при делении в делителе аналогового сигнала на L1-L8 равных по ширине частей.
Далее на конкретном примере рассмотрено, каким образом работают делитель 15 уровня и АЦП 16. В данном примере предполагается, что пульт 200 управления работает от напряжения 3,5 В, а величина аналогового сигнала на выходе чувствительного к давлению элемента 12 меняется в диапазоне от 0 до 2,4 В. При этом также предполагается, что делитель 15 уровня равномерно делит выходной сигнал чувствительного к давлению элемента во всем диапазоне от 0 до 2,4 В на восемь равных по ширине уровней. Ширина каждого такого уровня равняется 0,3 В.
В этом случае делитель 15 уровня, выполняя деление уровня выходного аналогового сигнала чувствительного к давлению элемента 12, выдает сигналы различного уровня, в частности сигнал с напряжением от 2,4 до 2,1 В, сигнал с напряжением от 2,1 до 1,8 В, сигнал с напряжением от 1,8 до 1,5 В, сигнал с напряжением от 1,5 до 1,2 В, сигнал с напряжением от 1,2 до 0,9 В, сигнал с напряжением от 0,9 до 0,6 В, сигнал с напряжением от 0,6 до 0,3 В и сигнал с напряжением от 0,3 до 0 В, которые соответствуют уровню 1 (L1), уровню 2 (L2), уровню 3 (L3), уровню 4 (L4), уровню 5 (L5), уровню 6 (L6), уровню 7 (L7) и уровню 8 (L8).
АЦП 16 преобразует поступающие с выхода делителя уровня сигналы различного уровня и выдает различные соответствующие им многобитовые цифровые сигналы. При этом, в частности, многобитовые, например 8- или 16-битовые, выходные цифровые сигналы АЦП, соответствующие упомянутым выше уровням выходных сигналов делителя уровня, имеют в шестнадцатиричной системе счисления значения "1f" (уровень 1), "3f" (уровень 2) и т.д. вплоть до значения "ff" (уровень 8).
Многобитовые цифровые сигналы, которые выдает АЦП 16, передаются через интерфейс 17 (ИФ), предусмотренный на внутренней плате пульта 200 управления, в основной игровой блок 100, в котором по этим сигналам игровые персонажи совершают различные действия, перемещаются или изменяют свое состояние.
Изменение уровня выходных аналоговых сигналов чувствительного к давлению элемента 12 происходит в соответствии с изменением создающего действующее на него давление усилия прижатия, приложенного к управляющему элементу 11, как это описано выше. Поэтому многобитовые цифровые сигналы на выходе АЦП 16 будут соответствовать усилию прижатия, приложенному пользователем к управляющему элементу 11. Управляя действиями игрового персонажа, его перемещениями и состоянием с помощью таких многобитовых цифровых сигналов, соответствующих усилию прижатия, создаваемому пользователем, можно создать условия для того, чтобы происходящие на экране движения, так или иначе связанные с поведением игрового персонажа, носили по сравнению с дискретным управлением однобитовыми цифровыми сигналами "1" или "0" (включено/выключено) более плавный характер, максимально близкий к аналоговому режиму управления.
В этом варианте АЦП 16 может также использоваться в качестве устройства, выдающего при изменении выходных аналоговых сигналов чувствительного к давлению элемента 12 и переключении переключающего устройства 18 различные однобитовые (т.е. 1-битовые) цифровые сигналы (равные "1" или "0"). При этом на выходе АЦП 16 можно получать и различные многобитовые цифровые сигналы, и различные однобитовые цифровые сигналы.
В этом варианте выполнения изобретения управление переключающим устройством 18 осуществляется по сигналам управления, поступающим в него из основного игрового блока 100 на основании программ, записанных на оптическом диске. Сигналы, управляющие работой переключателя и определяющие, в каком режиме должен работать АЦП 16 и какие цифровые сигналы - многобитовые или однобитовые - он должен выдавать, зависят от содержания игровой программы, запускаемой с оптического диска, установленного в основной игровой блок 100. После поступления сигнала управления переключающее устройство 18 выдает соответствующий сигнал в АЦП 16, который в зависимости от этого сигнала меняет режим своей работы.
АЦП 16, который переключается переключающим устройством 18 с одного режима работы на другой, преобразует выходные аналоговые сигналы чувствительного к давлению элемента 12 и выдает либо те или иные многобитовые цифровые сигналы, либо однобитовые выходные цифровые сигналы. В том случае, когда АЦП работает как устройство, выдающее многобитовые цифровые сигналы, выходные сигналы чувствительного к давлению элемента, равномерно разделенные, как описано выше, делителем 15 уровня на несколько диапазонов, в основной игровой блок 100 из пульта управления подаются соответствующие многобитовые цифровые сигналы. Если же АЦП работает как устройство, выдающее однобитовые цифровые сигналы, то при изменении выходных аналоговых сигналов чувствительного к давлению элемента 12 в основной игровой блок 100 из пульта управления подаются однобитовые цифровые сигналы "1" или "0".
Переключающее устройство 18 можно выполнить таким образом, чтобы пользователь мог управлять им вручную. Для ручного управления переключающим устройством 18 и для выбора режима работы АЦП 16 можно, в частности, использовать обычный имеющийся на пульте 200 управления переключатель 252.
На схеме по фиг.5 выполненного по этому варианту устройства управления показаны первый, второй, третий и четвертый блоки 210, 220, 230 и 240 управления, выполненные по схеме, изображенной на фиг.3. Эти блоки 210, 220, 230 и 240 управления могут обеспечить работу основного игрового блока и в дискретном, и в аналоговом режиме. В принципе в предлагаемом в изобретении пульте управления можно произвольным образом выбирать какой или какие из всех четырех блоков 210, 220, 230 и 240 управления имеют устройство, изображенное на схеме по фиг.3.
Как уже было отмечено выше, делитель 15 уровня (ДУ) равномерно разделяет уровень выходных аналоговых сигналов чувствительного к давлению элемента 12 на определенное количество заданных диапазонов. При этом, однако, может оказаться, что из-за возможного рассогласования уровней аналоговых сигналов (напряжения), фактически выдаваемых чувствительным к давлению элементом 12, и заданных диапазонов деления уровня аналогового сигнала, цифровые сигналы, выдаваемые пультом управления, не будут точно соответствовать рабочему состоянию управляющего элемента 11.
Кроме того, необходимо учитывать и некоторую разницу характеристик чувствительных к давлению элементов 12 и нестабильность источника питания. По этой причине диапазоны выходных аналоговых сигналов чувствительных к давлению элементов 12, используемых в блоках 210, 220, 230 и 240 управления, могут варьироваться в каждом конкретном пульте 200 управления.
Поэтому в выполненном по этому варианту пульте 200 управления предусмотрена калибровка (с помощью устройства настройки диапазонов деления) с индивидуальной настройкой диапазонов уровней выходных аналоговых сигналов, обрабатываемых в делителе 15 уровня.
На фиг.6 изображен первый вариант схемы блока управления, в котором предусмотрена калибровка делителя 15 уровня. В варианте, показанном на этой схеме, предусмотрено использование в МП 14 памяти 20, в которой сохраняется информация о диапазонах уровней выходных аналоговых сигналов, обрабатываемых делителем 15 уровня.
В частности, в технологической линии, на которой изготавливаются пульты 200 управления, управляющие (командные) элементы каждого блока управления пульта нагружаются постоянной нагрузкой, при которой сопротивление соответствующего чувствительного к давлению элемента 12 достигает своего максимального значения. При этом в память 20 записывается информация об уровне выходного аналогового сигнала, который выдает при этой нагрузке данный чувствительный к давлению элемент 12.
Ниже более подробно рассмотрен описанный выше конкретный пример. Если предположить, что напряжение на выходе чувствительного к давлению элемента 12, которое равномерно делится делителем 15 уровня на восемь диапазонов, во всем интервале приложенных к нему усилий меняется от 0 до 2,4 В, а фактически окажется, что при нагружении чувствительного к давлению элемента 12 упомянутым выше постоянным усилием он выдает напряжение, равное 2,0 В, то, как уже было указано выше, АЦП 16 при максимальном нагружении выдаст цифровой сигнал "3f", соответствующий уровню 2. Этот цифровой сигнал "3f" сохраняется в памяти 20, а диапазон выходных аналоговых сигналов, подлежащих делению по уровню на отдельные диапазоны, для данного элемента управления регулируется делителем 15 уровня на основании фактически полученного при калибровке указанного выше значения.
Следует отметить, что цифровой сигнал "3f" эквивалентен уровню аналогового выходного сигнала в диапазоне от 2,1 до 1,8 В. При этом предпочтительно заранее определить, какое точно напряжение из этого диапазона необходимо выбрать в качестве напряжения настройки. Так, например, заранее в качестве напряжения настройки для каждого диапазона уровня выходных аналоговых сигналов, которые делятся делителем 15 уровня на отдельные диапазоны, можно принять верхнее максимальное значение (в указанном выше примере 2,1 В) диапазона, в котором лежит напряжение, определенное в процессе калибровки.
На фиг.7 показан второй вариант схемы калибровки делителя уровня. В этом варианте в блоке управления пульта 200 управления не предусмотрена память, а информация о диапазоне уровня выходных аналоговых сигналов, которые обрабатываются в делителе 15 уровня, сохраняется в памяти 111, встроенной в основной игровой блок 100, с которым соединен пульт 200 управления, или в съемной плате 112 памяти.
Для калибровки делителя 15 уровня по этой схеме используется специальная программа настройки, предпочтительно включенная в управляющую программу, которая хранится в имеющемся в основном игровом блоке 100 постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) 110.
На фиг.8 показана последовательность операций, выполняемых в соответствии с такой программой настройки.
Вначале (шаг S1) осуществляется включение питания основного игрового блока 100. После этого (шаг S2) задается чувствительность настройки (калибровки) блока управления. Затем (шаг S3) на экран телевизора 120 выводится изображение меню настройки. В меню настройки появляется сообщение о том, что пользователь должен, например, до конца нажать на управляющий элемент 11 соответствующего блока управления. При выполнении указания, содержащегося в этом сообщении, и нажатии до конца на соответствующий управляющий элемент 11 чувствительный к давлению элемент 12 выдает имеющий определенный уровень аналоговый сигнал, который (шаг S4) поступает в основной игровой блок 100. Этот сигнал записывается (шаг S5) в имеющуюся в нем память 111. Указанная выше процедура повторяется на шаге S6 для каждого делителя 15 уровня блока управления пульта 200 управления, и на этом процесс настройки чувствительности блока управления заканчивается.
После этого в каждом делителе 15 уровня, имеющемся в блоке управления пульта 200 управления, на основании определенной в процессе настройки величины, которая хранится в имеющейся в основном игровом блоке 100 памяти 111, устанавливается диапазон уровня выходных аналоговых сигналов, которые делятся по уровню на соответствующее количество диапазонов.
Необходимо отметить, что программа настройки, по которой осуществляется процесс калибровки, может быть включена и в игровую программу, записанную на оптический диск.
Вся последовательность операций, выполняемых в процессе калибровки для этого случая, показана на блок-схеме по фиг.9.
Вначале производится установка в основной игровой блок 100 оптического диска (шаг S10). Затем проверяется, установлена или нет в основной игровой блок 100 плата 112 памяти (шаг S11). В том случае, когда плата 112 памяти не установлена в основной игровой блок, пользователь с помощью меню выбора выбирает чувствительность настройки (калибровки) блока управления (шаг S12) и на шаге S13 на экран телевизора 120 выводится изображение меню настройки. В меню настройки появляется сообщение о том, что пользователь должен, например, до конца нажать на управляющий элемент 11 определенного блока управления. При выполнении указания, содержащегося в этом сообщении, и нажатии до конца на соответствующий управляющий элемент 11 чувствительный к давлению элемент 12 выдает имеющий определенный уровень аналоговый сигнал, который поступает (шаг S14) в основной игровой блок 100. Этот сигнал записывается (шаг S15) в имеющуюся в нем память 111. Указанная выше процедура повторяется (шаг S16) для каждого делителя 15 уровня блока управления пульта 200 управления, и на этом весь процесс настройки чувствительности блока управления заканчивается.
Если на шаге S11 будет установлено, что к основному игровому блоку подсоединена плата 112 памяти, то на шаге S17 проверяется, записаны ли в плате 112 памяти связанные с калибровкой параметры настройки. При положительном ответе (решение ДА) на шаге S17 настройка чувствительности блока управления заканчивается. После этого во всех делителях 15 уровня, имеющихся в пульте 200 управления, на основании данных настройки, которые записаны в плату 112 памяти, происходит установка уровня диапазона выходных аналоговых сигналов, которые равномерно делятся по уровню на соответствующее количество диапазонов.
Если же при проверке платы 112 памяти окажется, что в ней отсутствуют связанные с калибровкой параметры настройки блоков управления, то процедура калибровки переходит к шагу S12 и затем выполняется в описанной выше последовательности. При этом уровни выходных аналоговых сигналов, выдаваемых чувствительным к давлению элементом 12, определенные на шаге S15, записываются на шаге S16 в плату 112 памяти.
Делитель 15 уровня, имеющийся в пульте 200 управления, регулирует на основании данных настройки, которые хранятся в памяти 111 основного игрового блока 100 или в плате 112 памяти, уровень диапазона выходных аналоговых сигналов, которые равномерно делятся по уровню на соответствующее количество диапазонов.
На фиг.10 показана схема блока управления, в котором калибровка делителя 15 уровня выполняется в соответствии с третьим вариантом. В этом варианте калибровка делителя уровня осуществляется с помощью двух последовательно соединенных регулирующих элементов 21 и 22 (используемых в качестве устройств настройки электрического потенциала), которые установлены в линии 13 питания чувствительного к давлению элемента 12 блока управления пульта 200 управления. Регулирующие элементы 21 и 22 позволяют регулировать промежуточное напряжение в линии 13 питания, которое подается на чувствительный к давлению элемент.
В этой схеме калибровка делителя 15 уровня и настройка диапазонов уровня выходных аналоговых сигналов происходит, как показано на фиг.11, по промежуточным значениям напряжений V1 и V2 в линии 13 питания, которые регулируются этими регулирующими элементами 21 и 22. При этом в качестве максимальной величины уровня диапазона выходных аналоговых сигналов, разделяемого делителем 15 уровня на соответствующее количество диапазонов, выбирается промежуточное значение напряжения V1, измеренное на регулирующем элементе 21, который расположен ближе к источнику питания Vcc, а в качестве минимальной величины уровня диапазона выходных аналоговых сигналов, разделяемых им по уровню на соответствующее количество диапазонов, выбирается промежуточное значение напряжения V2, измеренное на другом регулирующем элементе 22, и уровень выходных аналоговых сигналов чувствительного к давлению элемента 12 равномерно делится на определенное количество диапазонов во всем интервале напряжений между этими промежуточными значениями V1 и V2. Регулировка регулирующих элементов 21 и 22 должна выполняться, например, при отправке заказчику готовых пультов 200 управления.
Описанную выше схему можно выполнить таким образом, чтобы регулирование промежуточных значений V1 и V2 напряжения осуществлялось непосредственно самим делителем 15 уровня и чтобы при изменении этих значений V1 и V2 по истечении определенного времени или по какой-либо иной причине диапазон уровня выходных аналоговых сигналов, которые равномерно делятся делителем по уровню на определенное количество диапазонов, корректировался в соответствии с изменениями этих промежуточных значений напряжения. Такая автоматическая калибровка, осуществляемая с помощью делителя уровня, во время которой диапазон уровня выходных аналоговых сигналов, которые равномерно делятся по уровню на определенное количество диапазонов, регулируется в соответствии с измененными значениями V1 и V2 напряжения, позволяет постоянно поддерживать оптимальным образом выбранные параметры настройки даже при возможных изменениях промежуточных значений V1 и V2 напряжения, обусловленных старением чувствительного к давлению элемента 12 и регулирующих элементов 21 и 22, а также изменениями напряжения источника питания.
Однако при постоянной и автоматической калибровке делителя 15 уровня выходной сигнал может попадать в основной игровой блок 100 с некоторой задержкой. Поэтому в схеме целесообразно предусмотреть возможность проверки делителем 15 уровня промежуточных значений напряжения в линии 13 питания непосредственно в момент включения пульта 200 управления и последующей регулировки с учетом этих значений диапазона уровня разделяемых выходных аналоговых сигналов.
На фиг.12 показана схема блока управления, в котором калибровка делителя уровня выполняется в соответствии с четвертым вариантом. В этом варианте калибровка делителя уровня осуществляется с помощью двух последовательно соединенных регулирующих элементов 21 и 22, которые установлены в линии 13 питания чувствительного к давлению элемента 12 блока управления пульта 200 управления, и с помощью входящих в состав МП 14 компаратора 23 и памяти 24.
В памяти 24 предварительно сохранены предельные значения диапазона уровня выходных аналоговых сигналов, которые равномерно делятся делителем по уровню на определенное количество диапазонов. В памяти 24 в качестве предельной величины можно, например, сохранить допустимое с учетом возможных отклонений напряжение МП 14. Компаратор 23 постоянно контролирует промежуточные значения V1 и V2 напряжения, определяемые регулирующими элементами 21 и 22, сравнивает эти промежуточные значения V1 и V2 напряжения (в частности напряжение V1) с предельной величиной, которая хранится в памяти 24, и принудительно настраивает делитель 15 уровня на предельное напряжение в том случае, когда промежуточное напряжение превышает предельное напряжение. При настройке делителя уровня компаратором 23 на предельную величину напряжения делитель уровня осуществляет деление диапазона уровня выходных аналоговых сигналов на отдельные диапазоны на основании этой предельной величины напряжения.
Такая схема даже в том случае, когда чувствительный к давлению элемент 12 выдает аналоговые сигналы слишком большого уровня, который превышает возможности МП 14, обеспечивает тем не менее работу МП 14 в нормальном режиме.
Ниже подробно со ссылкой на соответствующие чертежи на конкретных примерах рассмотрено устройство блоков управления пульта 200 управления, выполненного по первому варианту.
На фиг.13-15 показан первый пример конструктивного выполнения второго блока управления предлагаемого в изобретении пульта управления.
Показанный на фиг.14 второй блок 220 управления имеет четыре командные кнопки 221, представляющие собой управляющие элементы 11, упругий элемент 222 и пластину 223 с чувствительными к давлению элементами 12. Командные кнопки 221 вставляются с обратной стороны внутрь установочных отверстий 201а в верхней стенке основного корпуса 201 пульта управления, как это видно на фиг.13. Командные кнопки 221, расположенные в установочных отверстиях 201а, могут перемещаться в этих отверстиях в осевом направлении.
Упругий элемент 222 изготовлен из изоляционной резины или другого аналогичного материала и имеет упругие выступающие вверх участки 222а, верхние стенки которых служат опорами, в которые упираются своими нижними торцами командные кнопки 221. При нажатии на командную кнопку 221 наклонная часть упругого выступа 222а изгибается, и его верхняя стенка вместе с командной кнопкой 221 опускается вниз. При отпускании командной кнопки 221 наклонная часть упруго деформированного выступа 222а распрямляется и выталкивает командную кнопку 221 вверх. Таким образом, упругий элемент 222 выполняет по существу функцию пружины сжатия и возвращает за счет своей упругости опускаемую вниз усилием прижатия командную кнопку в исходное положение.
Пластина 223 изготовлена из тонкого листового упругого материала, обладающего электроизоляционными свойствами, и выполняется в виде мембраны или другой аналогичной детали. В определенных местах на тонкой пластине 223 расположены чувствительные к давлению элементы 12, непосредственно напротив которых находятся, как показано на фиг.15, отделенные от них упругим элементом 222 командные кнопки 221.
В рассматриваемом примере командные кнопки 221 или управляющие элементы 11 имеют расположенные на нижних торцах выступы 221а, которые входят в углубления 222b, выполненные в упруго деформируемых выступах 222а упругого элемента 222. При нажатии на командную кнопку 221 ее выступ 221а, который входит в углубление 222b, прижимается через упругий элемент 222а к чувствительному к давлению элементу 12.
Как уже было отмечено выше, электрическое сопротивление чувствительного к давлению элемента 12 изменяется в зависимости от усилия прижатия, приложенного к нему командной кнопкой 221. Наличие выступа 221а на нижнем торце командной кнопки 221, которым она прижимается к чувствительному к давлению элементу 12, позволяет передать усилие прижатия, приложенное к командной кнопке, чувствительному к давлению элементу 12 с высокой точностью.
Однако при нажатии на чувствительный к давлению элемент 12 выполненным на торце командной кнопки выступом 221а усилие, которое воспринимается чувствительным к давлению элементом и передается на него через углубление 222b упругого элемента 222, может оказаться слишком большим, что снижает долговечность чувствительного к давлению элемента 12 и упругого элемента 222.
На фиг.16 и 17 показан другой пример конструкции второго блока управления пульта управления, в котором нижний торец командной кнопки 221 или управляющего элемента 11 выполнен плоским, и поэтому усилие прижатия передается чувствительному к давлению элементу 12 по существу по всей площади поверхности торца нажимной командной кнопки. В этом варианте выполнения блока управления на упруго деформируемых выступах 222а упругого элемента 222 не предусмотрены углубления, а командная кнопка 221 упирается в него по всей плоской поверхности своего нижнего торца. Преимущество такой конструкции - несмотря на некоторое снижение чувствительности в части передачи усилия прижатия, приложенного к командной кнопке 221, на чувствительный к давлению элемент 12 - состоит в более высокой долговечности чувствительного к давлению элемента 12 и упругого элемента 222.
На фиг.18 и 19 изображен третий вариант конструкции второго блока управления.
В изображенном на этих чертежах третьем варианте выполнения второго блока управления чувствительные к давлению элементы 12 расположены в определенных местах непосредственно на плате 204, встроенной в пульт 200 управления. Выполнение чувствительных к давлению элементов 12 непосредственно на встроенной в пульт управления плате 204 позволяет отказаться от применения пластины и соответственно сократить количество деталей, из которых состоит блок управления. Очевидно, что чувствительные к давлению элементы 12 должны быть расположены на плате в таких местах, чтобы на них передавалось приложенное к командным кнопкам 221 усилие прижатия.
На фиг.20 и 21 показан пример конструктивного выполнения первого блока управления.
Показанный на фиг.20 первый блок 210 управления имеет крестообразный управляющий элемент 211, промежуточную шайбу 212, фиксирующую положение управляющего элемента 211, и упругий элемент 213, служащий упругой опорой управляющего элемента 211, и, как показано на фиг.21, чувствительные к давлению элементы 12, расположенные напротив командных клавиш 211а (управляющих элементов 11) управляющего элемента 211 и отделенные от них упругим элементом 213.
Конструкция первого блока 210 управления, которая в принципе уже известна и подробно рассмотрена в заявке JP 8-163672 и в других публикациях, не требует подробного описания. При этом следует, однако, отметить, что управляющий элемент 211 установлен на полусферическом выступе 212а, выполненном в центре промежуточной шайбы 212 и образующем шарнирную точку опоры, позволяющую прижимать командные клавиши 211а (управляющие элементы 11) крестообразного управляющего блока к расположенным сбоку от его оси или опоры чувствительным к давлению элементам 12 (см. фиг.21).
При нажатии на командные клавиши 211а или управляющие элементы 11 усилие прижатия передается через упругий элемент 213 чувствительным к давлению элементам 12, электрическое сопротивление которых меняется в зависимости от величины усилия прижатия. В рассматриваемом варианте конструкции чувствительные к давлению элементы 12 выполнены, как показано на фиг.21, непосредственно на встроенной в пульт 200 управления плате 204 и расположены на ней в определенных местах. В принципе возможно и другое конструктивное решение, показанное на фиг.14 и 15 на примере второго блока 220 управления, с использованием специальной пластины 223 с расположенными на ней чувствительными к давлению элементами 12.
На фиг.22 и 23 показан пример конструктивного выполнения третьего блока управления.
Третий блок 230 управления имеет две командные кнопки 231, промежуточную шайбу 232, фиксирующую положение командных кнопок внутри пульта 200 управления, держатель 232, служащий опорой для командных кнопок 231, упругий элемент 234 и встроенную в пульт управления плату 235, на которой в определенных местах расположены чувствительные к давлению элементы 12.
Конструкция третьего блока 230 управления, которая также в принципе уже известна и рассмотрена в заявке JP 8-163672 и в других публикациях, не требует подробного описания. При этом, однако, следует отметить, что командные кнопки 231, нажимаемые пользователем при работе с третьим блоком управления, расположены в направляющей промежуточной шайбе 232. Усилие прижатия при этом передается чувствительным к давлению элементам 12 через упругий элемент 234. Величина электрического сопротивления чувствительного к давлению элемента 12 меняется с изменением величины усилия прижатия. В рассматриваемом варианте конструкции чувствительные к давлению элементы 12 выполнены, как показано на фиг.22 и 23, непосредственно на встроенной в пульт 200 управления плате 235 и расположены на ней в определенных местах. В принципе возможно и другое конструктивное решение, показанное на фиг.14 и 15 на примере второго блока 220 управления, с использованием специальной пластины 223 с расположенными на ней чувствительными к давлению элементами 12.
Четвертый блок 240 пульта управления имеет такую же конструкцию, что и описанный выше третий блок 230 управления.
Выше были рассмотрены некоторые примеры конструктивного выполнения предлагаемых в изобретении первого, второго, третьего и четвертого блоков 210, 220, 230 и 240 управления пульта управления, конструкция которого не ограничена использованием в нем всех описанных выше блоков управления. Предлагаемый в изобретении пульт управления может иметь произвольно выбранные блоки управления, включая блоки управления обычной конструкции.
Второй вариант выполнения
Ниже подробно рассмотрен второй вариант выполнения предлагаемого в настоящем изобретении устройства управления. Отдельные элементы такого устройства управления в этом варианте изобретения, аналогичные элементам устройства управления, выполненного по первому варианту, обозначены такими же позициями и повторно подробно не рассматриваются.
В выполненном по первому варианту пульте 200 управления и многобитовый, и однобитовый цифровые сигналы получали путем преобразования выходного аналогового сигнала чувствительного к давлению элемента 12. Однако в описанном ниже устройстве управления, выполненном по второму варианту, многобитовый цифровой сигнал получают после соответствующего преобразования выходного аналогового сигнала чувствительного к давлению элемента 12, а однобитовый цифровой сигнал получают в зависимости от состояния ("включено-выключено") двухпозиционного (или дискретного) переключателя.
На показанной на фиг.24 схеме изображены основные элементы устройства управления, выполненного по второму варианту.
Имеющиеся в рассматриваемом в этом варианте изобретения пульте 200 управления блоки 210, 220, 230 и 240 управления содержат командные кнопки 221, 231 и 241 и управляющие элементы 211 с командными клавишами 211а (управляющие элементы 11), чувствительный к давлению элемент 12 (детекторный элемент) и двухпозиционный переключатель 30. Упомянутые выше управляющие элементы 11 и чувствительные к давлению элементы 12 имеют такую же конструкцию, что и аналогичные элементы в рассмотренном выше первом варианте выполнения предлагаемого в изобретении блока управления.
Двухпозиционный переключатель 30 имеет первый и второй неподвижные контакты 31 и 32 и подвижный контакт 33, которым можно замкнуть нормально разомкнутые неподвижные контакты 31 и 32. Подвижный контакт 33 перемещается при нажатии на управляющий элемент 11 и замыкает между собой первый и второй неподвижные контакты 31 и 32. При этом первый неподвижный контакт 31 двухпозиционного переключателя 30 соединен с линией 13 питания, и на него, как показано на фиг.24, подается заданное напряжение (Vcc) источника питания.
МП 14, смонтированный на плате внутри пульта 200 управления, имеет помимо делителя 15 уровня и АЦП 16 генератор 35 цифровых сигналов, который в зависимости от состояния упомянутого выше двухпозиционного переключателя 30 ("включен-выключен") выдает однобитовые цифровые сигналы, переключатель 18а, который соединяет с выходом блока управления либо генератор 35 цифровых сигналов, либо АЦП 16, и переключающее устройство 18, управляющее работой этого переключателя 18а.
В данном варианте АЦП 16 используется только для преобразования выходных аналоговых сигналов чувствительного к давлению элемента 12 в многобитовые цифровые сигналы с выхода блока управления.
Генератор 35 цифровых сигналов, вход которого соединен со вторым неподвижным контактом 32 двухпозиционного переключателя 30, выдает цифровой сигнал в зависимости от напряжения на этом неподвижном контакте. Когда переключатель 30 находится в замкнутом состоянии, потенциал на его втором неподвижном контакте 32 равен напряжению в линии 13 питания. Когда переключатель находится в разомкнутом состоянии, напряжение на его втором неподвижном контакте 32 равно нулю. При этом генератор 35 цифровых сигналов выдает в зависимости от меняющегося напряжения на втором неподвижном контакте 32 однобитовые сигналы ("0" или "1").
В этом варианте управление переключающим устройством 18 осуществляется также по сигналам управления, поступающим в него из основного игрового блока 100 на основании игровой программы, записанной на оптический диск. При запуске игровой программы, записанной на оптический диск, в зависимости от ее содержания из основного игрового блока 100 в переключающее устройство поступают сигналы управления, в соответствии с которыми выходной контакт переключателя 18а должен соединиться либо с АЦП 16, либо с генератором 35 цифровых сигналов. Срабатывание переключателя 18а происходит по командам, которые выдает ему на основании этих сигналов управления переключающее устройство 18.
В принципе работой переключающего устройства 18 можно управлять и вручную. Для этой цели можно, например, использовать имеющийся в пульте 200 управления переключатель 252 выбора аналогового режима работы, переключением которого вручную можно через переключающее устройство 18 вручную управлять и работой переключателя 18а.
В пульте 200 управления, выполненном по второму варианту, подвижный контакт 33 двухпозиционного переключателя 30 при нажатии на управляющий элемент 11 замыкает между собой его первый и второй неподвижные контакты 31 и 32, и при нажатии подвижного элемента 11 на чувствительный к давлению элемент 12 он выдает выходной аналоговый сигнал. При этом генератор 35 цифровых сигналов выдает однобитовый сигнал, который определяется состоянием двухпозиционного переключателя 30 и меняется при изменении его состояния, а АЦП 16 выдает многобитовый цифровой сигнал, который зависит от величины усилия нажатия, приложенного к чувствительному к давлению элементу 12.
Таким образом, используя переключатель 18а, можно передавать из пульта 200 управления в основной игровой блок 100 тот или иной однобитовый или многобитовый цифровой сигнал.
В выполненном по этому варианту изобретения пульте управления, схема которого показана на фиг.25, первый, второй, третий и четвертый блоки 210, 220, 230 и 240 управления имеют конструкцию, показанную в виде схемы на фиг.24. Поэтому эти блоки управления могут выборочно использоваться и для работы в дискретном (цифровом) режиме, и для работы в аналоговом режиме. В этой связи следует отметить, что в другом варианте, схема которого показана на фиг.26, только один из четырех блоков 210, 220, 230 и 240 управления, выбранный произвольно, выполнен конструктивно по схеме, показанной на фиг.24.
В пульте 200 управления, выполненном по этому варианту, можно также осуществлять калибровку делителей уровня (с помощью устройства настройки диапазона уровней деления) и индивидуальную настройку диапазонов уровня выходных аналоговых сигналов, которые равномерно делятся по уровню делителем 15 на определенное количество диапазонов, как показано на фиг.6, 7, 10 и 12.
Ниже на конкретных примерах со ссылкой на соответствующие чертежи более подробно рассмотрена конструкция второго блока управления описанного выше и выполненного по второму варианту пульта 200 управления.
На фиг.27 и 28 показан первый пример выполнения второго блока управления по изобретению.
Показанный на фиг.27 второй блок 220 управления имеет четыре командных кнопки 221 или четыре управляющих элемента 11, упругий элемент 222, пластину 224 с чувствительными к давлению элементами 12 и пластину 225 с первым и вторым неподвижными контактами 31 и 32 двухпозиционного переключателя 30. Командные кнопки 221 устанавливаются с задней стороны в установочные отверстия 201а, выполненные в верхней стенке корпуса 201 пульта управления, аналогично описанному выше первому варианту (см. фиг.13). Командные кнопки 221, расположенные в установочных отверстиях 201а, могут перемещаться в них в осевом направлении.
Упругий элемент 222, изготовленный из изоляционной резины или другого аналогичного материала, имеет на лицевой поверхности упруго деформируемые выступы 222а, в верхние стенки которых упираются своими нижними торцами командные кнопки 221. При нажатии на командную кнопку 221 наклонная стенка выступа 222а упруго деформируется, и его верхняя стенка перемещается вниз вместе с упирающейся в нее командной кнопкой 221. При отпускании командной кнопки 221 наклонная стенка упруго деформированного выступа 222а распрямляется и выталкивает командную кнопку 221 вверх. Иными словами, упругий элемент 222 выполняет функции пружины сжатия и возвращает опущенную вниз под действием усилия прижатия и освобожденную затем от этого усилия командную кнопку 221 в исходное положение.
Подвижный контакт 33 двухпозиционного переключателя 30 расположен на внутренней стороне верхней стенки упруго деформируемого выступа 222а (см. фиг.28). Этот подвижный контакт 33 изготовлен из электропроводного материала и может перемещаться вниз при упругой деформации упруго деформируемого выступа 222а вместе с опускающейся вниз под действием усилия прижатия командной кнопкой 221.
Пластина 225 изготовлена из тонкого листового материала, обладающего определенной упругостью и изолирующими свойствами и выполненного, например, в виде мембраны или другой аналогичной детали. На этой пластине 225 в определенных местах напротив подвижного контакта 33 расположены, как показано на фиг.28, первый и второй неподвижные контакты 31 и 32. В выполненном таким образом устройстве управления подвижный контакт 33, расположенный на верхней стенке упруго деформируемого выступа 222а, перемещается вместе с командной кнопкой 221 (управляющим элементом 11) под действием приложенного к ней усилия прижатия и, упираясь в первый и второй неподвижные контакты 31 и 32, замыкает их и электрически соединяет друг с другом.
Пластина 224 также изготовлена из тонкого листового материала, обладающего изоляционными свойствами. На этой пластине 224 в определенных местах напротив командных кнопок 221 расположены чувствительные к давлению элементы 12. Эти чувствительные к давлению элементы 12 отделены, как показано на фиг.28, от командных кнопок 221 изготовленным из упругого листового материала элементом 222 и пластиной 225.
Как уже было отмечено выше, пластина 225 изготавливается из тонкого упругого материала, и поэтому усилие прижатия, приложенное к командной кнопке 221, передается через верхнюю стенку упруго деформируемого выступа 222а и подвижный контакт 33 чувствительному к давлению элементу 12 практически без всякого искажения.
На фиг.29 и 30 показан другой пример выполнения предлагаемого в изобретении второго блока управления.
В выполненном по этому варианту втором блоке управления чувствительные к давлению элементы 12 выполнены в соответствующих местах платы 204, встроенной в пульт 200 управления. Выполнение чувствительных к давлению элементов 12 на встроенной в пульт управления плате 204 позволяет отказаться от применения пластины 224 и соответствующим образом уменьшить количество деталей, из которых состоит пульт управления. Очевидно, что чувствительные к давлению элементы 12 должны быть расположены в таких местах платы, чтобы они могли воспринимать приложенное к командным кнопкам 221 усилие прижатия.
На фиг.31А, 31Б и 32 показан третий вариант выполнения предлагаемого в настоящем изобретении второго блока управления.
В выполненном по этому варианту втором блоке управления первый и второй неподвижные контакты 31 и 32 двухпозиционного переключателя 30 расположены на лицевой стороне пластины 225, а чувствительный к давлению элемент 12 расположен на обратной стороне этой же пластины. Очевидно, что первый и второй неподвижные контакты 31 и 32 и чувствительный к давлению элемент 12, расположенные на разных сторонах пластины, должны находиться точно друг против друга, т.е должны быть точно совмещены. Кроме того, пластина 225 должна быть расположена внутри пульта управления таким образом, чтобы чувствительный к давлению элемент 12 по всей своей плоскости точно прилегал к внутренней поверхности стенки 200а пульта 200 управления с выполненной на ней монтажной схемой (см. фиг.32).
Такое выполнение второго блока управления позволяет отказаться от применения в нем одной из пластин.
На фиг.33 показан четвертый вариант выполнения второго блока управления по изобретению.
В выполненном по четвертому варианту втором блоке управления подвижный контакт 33 двухпозиционного переключателя 30 расположен на обратной стороне пластины 224, на лицевой стороне которой расположен чувствительный к давлению элемент 12. В выполненном таким образом втором блоке управления изменено взаимное расположение пластин 224 и 225, при этом расположенная сверху пластина 224 находится между пластиной 225, на которой расположены первый и второй неподвижные контакты 31 и 32, и упругим элементом 222. Пластина 225 по всей своей плоскости прилегает к внутренней поверхности стенки 200а пульта 200 управления с выполненной на ней монтажной схемой (см. фиг.33).
Необходимо отметить, что хотя в приведенном выше описании речь шла о различных примерах конструктивного выполнения второго блока 220 управления пульта управления, тем не менее аналогичную конструкцию могут иметь и другие его блоки 210, 230 и 240 управления.
В описанных выше первом и втором вариантах были использованы чувствительные к давлению элементы 12, характеристики которых показаны на фиг.4 и 11. По этим характеристикам сопротивление чувствительного к давлению элемента 12 с увеличением усилия нажатия на управляющий элемент 11 плавно возрастает, а выходное напряжение падает. Однако в первом и втором вариантах можно также использовать чувствительный к давлению элемент 12, имеющий прямо противоположные характеристики. Иными словами, у таких чувствительных к давлению элементов с противоположной или "обратной" характристикой с увеличением усилия нажатия на управляющий элемент 11 сопротивление плавно уменьшается, а выходное напряжение, наоборот, возрастает. При использовании чувствительных к давлению элементов 12 с такой "обратной" характеристикой делитель 15 уровня должен иметь инверсные входные характеристики. Однако имеющий "обратную" характеристику чувствительный к давлению элемент 12 выдает напряжение высокого уровня только при нажатом до конца управляющем элементе 11.
Третий вариант выполнения
Ниже подробно рассмотрен третий вариант выполнения предлагаемого в настоящем изобретении устройства управления. Отдельные элементы такого устройства управления в этом варианте изобретения, аналогичные элементам устройства управления, выполненного по первому варианту, обозначены такими же позициями и повторно подробно не рассматриваются.
Если в описанном выше пульте 200 управления, выполненном по первому варианту, в качестве детекторного элемента используется чувствительный к давлению элемент 12, то в рассмотренном ниже третьем варианте детекторный элемент выполнен в виде резистора 40 и электропроводного элемента 50.
На фиг.34А-34В показан пример выполнения предлагаемого в изобретении второго блока управления. Следует отметить, что помимо варианта, в котором все командные кнопки 221 второго блока 220 управления и соответствующие связанные с ними детали устройства управления конструктивно можно выполнить одинаковыми аналогично описанной ниже и показанной на чертежах в единственном числе командной кнопке 221 и другим связанным с ней деталям, возможен и другой вариант, в котором такую конструкцию будут иметь только некоторые произвольно выбранные командные кнопки.
Предлагаемый в этом варианте изобретения второй блок 220 управления имеет командные кнопки 221 или управляющие элементы 11, упругий элемент 222, электропроводный элемент 50 и резистор 40. Электропроводный элемент 50 изготовлен, например, из электропроводной резины, обладающей определенной упругостью, и имеет форму заостренного выступа с расположенной в центре вершиной. Электропроводный элемент 50 приклеен к верхней поверхности внутреннего углубления, выполненного на нижней стороне упруго деформируемого выступа 222а упругого элемента 222.
Резистор 40 можно выполнить, например, на встроенной в пульт управления плате 204, расположив его напротив электропроводного элемента 50, который при нажатии на командную кнопку 221 прижимается к резистору 40. Под действием приложенного к командной кнопке 221 усилия прижатия (т.е. под действием давления, возникающего при его контакте с резистором 40) электропроводный элемент 50 деформируется, при этом соответствующим образом изменяется, как показано на фиг.34Б и 34В, площадь пятна контакта между ним и резистором 40. При небольшом усилии прижатия, приложенном к командной кнопке 221, к резистору 40 прижимается, как показано на фиг.34Б, только вершина имеющего форму заостренного выступа электропроводного элемента 50. По мере увеличения приложенного к командной кнопке 221 усилия прижатия электропроводный элемент 50 постепенно деформируется, начиная от вершины, и площадь пятна контакта постепенно возрастает.
На фиг.35 показана электрическая схема резистора 40, электропроводного элемента 50 и соединеных с ним периферийных устройств. Показанный на схеме резистор 42 с переменным сопротивлением (варистор) соответствует сочетанию электропроводного элемента 50 и резистора 40, показанных на фиг.34А-34В. С резистором 40 соединен резистор 41 с постоянным сопротивлением (не показанный на фиг.34А-34В). Напряжение Vcc, создаваемое источником питания, подается на соединенные последовательно варистор 42 и резистор 41 с постоянным сопротивлением и приложено к их электродам 40а и 40b.
Варистор 42 соответствует сочетанию электропроводного элемента 50 и резистора 40. При этом величина сопротивления варистора 42 определяется площадью пятна контакта резистора 40 с электропроводным элементом 50 и поэтому соответственно меняется с ее изменением. Иными словами, при соприкосновении электропроводного элемента 50 с резистором 40 этот электропроводный элемент образует на резисторе токопроводящую перемычку. Образование такой токопроводящей перемычки сопровождается падением сопротивления резистора 40. При этом по мере увеличения площади пятна контакта резистора с электропроводным элементом 50 величина сопротивления резистора 40 постепенно снижается.
Напряжение Vcc источника питания, подаваемое на электроды 40а и 40Ь, делится варистором 42, сопротивление которого меняется с изменением усилия прижатия командной кнопки 221 к резистору 41 с постоянным сопротивлением. При этом выходное наряжение, снимаемое с вывода 40с в точке, расположенной между варистором 42 и резистором 41 с постоянным сопротивлением, возрастает или уменьшается по мере уменьшения или возрастания сопротивления, варистора 42 соответственно.
На фиг.36 показана зависимость выходных аналоговых сигналов (напряжения), снимаемых с вывода 40с резистора 40, от усилия прижатия.
Вначале, когда при включении источника питания на резистор 40 подается напряжение источника и когда командная кнопка 221 не нажата, с вывода 40с резистора снимается постоянный аналоговый сигнал (напряжение) Vmin (положение "а" на графике). До тех пор, пока командная кнопка 221 не нажата и пока электропроводный элемент 50 не упрется в резистор 40, никаких изменений в выходном сигнале резистора не происходит, и он по-прежнему остается равньм Vmin. При нажатии на командную кнопку 221, после того как электропроводный элемент 50 упрется в резистор 40 (положение "b" на графике), площадь контакта электропроводного элемента 50 и резистора 40 увеличивается соответственно усилию прижатия, приложенному к командной кнопке 221. При этом внутреннее сопротивление резистора 40 начинает падать, а аналоговый сигнал или напряжение, снимаемое с вывода 40с резистора 40, начинает возрастать. При предельной величине усилия прижатия и максимальной деформации электропроводного элемента 50 аналоговый сигнал или напряжение, снимаемое с вывода 40с резистора 40, достигает максимального значения Vmax (положение "с" на графике, соответствующее такому усилию прижатия).
На схеме, показанной на фиг.37, изображены основные элементы устройства управления, выполненного по третьему варианту.
В данном варианте МП 14, смонтированный на встроенной в пульт 200 управления плате, имеет делитель 15 уровня, АЦП 16 и переключающее устройство 18. Аналоговый сигнал или напряжение, снимаемое в этом варианте изобретения с вывода 40с резистора 40, подается в делитель 15 уровня, в котором уровень выходного сигнала резистора делится на множество диапазонов, а выходной сигнал, полученный в делителе уровня, поступает в АЦП 16, который преобразует выходной аналоговый сигнал резистора 40 в цифровой сигнал, который зависит от уровня разделенного на диапазоны выходного сигнала делителя.
Делитель 15 уровня и АЦП 16 выполняют такие же функции, что и в описанном выше первом варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства управления. При этом, в частности, делитель 15 уровня предназначен по существу для равномерного деления всего диапазона уровня выходного аналогового сигнала (напряжения) резистора 40 на отдельные равные по ширине диапазоны, как это показано на фиг.36. Количество диапазонов, на которые делится выходной аналоговый сигнал резистора, выбирается произвольно, и в данном случае, как показано на фиг.36, выходной аналоговый сигнал резистора равномерно делится на восемь равных по ширине диапазонов. Каждый аналоговый сигнал, полученный после деления уровня выходного сигнала резистора на L1-L8 равных по ширине диапазонов, поступает в АЦП 16. Настраивая делитель 15, можно произвольно менять диапазон уровня равномерно разделяемых в нем аналоговых сигналов.
АЦП 16 преобразует входной аналоговый сигнал в выходной цифровой сигнал в соответствии с уровнем аналогового сигнала, который делится на отдельные диапазоны в делителе 15 уровня. При этом в зависимости от уровня аналогового сигнала в диапазонах L1-L8 на выходе АЦП 16 получают различные по значению многобитовые цифровые сигналы.
В АЦП 16 обеспечивается соответствие между уровнями аналоговых сигналов, полученных в результате деления, и значениями многобитовых сигналов, получаемых на его выходе. В частности, выходным уровням сигналов, полученных в делителе, соответствуют 8- или 16-битовые многобитовые цифровые сигналы, имеющие значения "1f" для диапазона 1 (LI), "3f" для диапазона 2 (L2) и т.д. вплоть до значения "ff" для диапазона 8 (L8).
Многобитовый цифровой сигнал с выхода АЦП 16 поступает в основной игровой блок 100 через интерфейс 17, предусмотренный на встроенной в пульт 200 управления плате. Этот сигнал используется для управления процессом игры, в том числе и для того, чтобы во время игры по этому сигналу игровые персонажи могли совершать те или иные действия.
Изменение уровня выходного аналогового сигнала или напряжения, снимаемого с вывода 40с резистора 40, соответствует изменению усилия прижатия, приложенного к командной кнопке 221 (управляющему элементу 11). Поэтому многобитовый цифровой сигнал, выдаваемый АЦП 16, будет соответствовать усилию прижатия, приложенному пользователем к командной кнопке 221 (управляющему элементу 11). Управление действиями игровых персонажей или другими связанными с игрой событиями с помощью таких многобитовых цифровых сигналов, соответствующих усилию прижатия, создаваемому пользователем, позволяет создать условия для того, чтобы все происходящие на экране движения носили по сравнению с дискретным управлением однобитовыми цифровыми сигналами "1" или "0" более плавный характер, максимально приближенный к аналоговому режиму управления.
В данном варианте выполнения АЦП 16, который используется также в качестве устройства, выдающего двоичные цифровые сигналы и позволяющего при изменении аналоговых выходных сигналов или напряжения, снимаемого с вывода 40с резистора 40, получить на выходе однобитовые цифровые сигналы (т.е. "1" или "0"), выдает при срабатывании переключающего устройства 18 те или иные многобитовые цифровые сигналы и однобитовые цифровые сигналы.
В рассматриваемом варианте управление переключающим устройством 18 осуществляется по сигналам управления, поступающим в него из основного игрового блока 100 на основании программ, записанных на оптический диск. Сигналы, управляющие работой переключающего устройства и определяющие, в каком режиме должен работать АЦП 16 и какие цифровые сигналы - многобитовые или однобитовые - он должен выдавать, зависят от содержания игровой программы, запускаемой с оптического диска, установленного в основной игровой блок 100. Переключающее устройство 18 при получении сигнала управления выдает соответствующий сигнал в АЦП 16, который в зависимости от этого сигнала меняет режим своей работы.
АЦП 16, получив соответствующий сигнал управления от переключающего устройства 18, преобразует поступающие на его вход выходные аналоговые сигналы или напряжение, снимаемое с вывода 40с резистора 40, в те или иные многобитовые цифровые выходные сигналы или в однобитовые цифровые выходные сигналы. В том случае, когда АЦП выдает многобитовый цифровой сигнал, значение этого сигнала определяется, как описано выше, работой делителя 15 уровня, который равномерно делит уровень поступающего на его вход аналогового сигнала на множество равных по ширине диапазонов, уровень которых затем и определяет значение получаемых цифровых сигналов, поступающих из пульта управления в основной игровой блок 100.
В другом случае, т.е. когда АЦП выдает однобитовые цифровые сигналы, в основной игровой блок 100 из пульта управления подаются однобитовые цифровые сигналы "1" или "0", значение которых определяется изменением выходных аналоговых сигналов или напряжения, снимаемого с вывода 40с резистора 40. При этом в том случае, когда в АЦП 16 с вывода 40с резистора 40 поступает аналоговый сигнал с напряжением Vmin, которое соответствует не нажатому состоянию командной кнопки, цифровой сигнал на выходе пульта управления будет равен "0". Если же аналоговый сигнал или напряжение, снимаемое с вывода 40с резистора 40, или сигнал на входе АЦП будет выше минимального значения напряжения Vmin, что соответствует наличию усилия, приложенного к командной кнопке, то цифровой сигнал на выходе пульта управления будет равен "1".
В принципе работой переключающего устройства 18 можно управлять и вручную. Для этой цели можно, например, использовать имеющийся в пульте 200 управления переключатель 252 выбора аналогового режима работы, переключая который вручную можно через переключающее устройство 18 вручную управлять и режимом работы АЦП 16.
Как уже было отмечено выше, делитель 15 уровня аналогового сигнала равномерно делит уровень выходного аналогового сигнала, выдаваемого резистором 40, на определенным образом заданные диапазоны. При этом, однако, может оказаться, что из-за возможного рассогласования уровня аналогового сигнала (напряжения), фактически выдаваемого резистором 40, и заданного диапазона деления уровня аналогового сигнала цифровой сигнал, выдаваемый пультом управления, не будет точно соответствовать рабочему состоянию управляющего элемента 11.
Кроме того, необходимо учитывать и возможную разницу характеристик резисторов 40 и электропроводных элементов 50 и нестабильность источника питания. По этой причине диапазоны выходных аналоговых сигналов или напряжения, снимаемого с резистора 40, будут варьироваться для каждого конкретного пульта 200 управления.
Решить эту проблему в данном варианте можно с помощью имеющегося в пульте 200 управления блока 25 настройки диапазонов деления, который используется для индивидуальной настройки диапазонов уровня выходных аналоговых сигналов, обрабатываемых в блоке 15 деления (см. фиг.37), и позволяет осуществить калибровку диапазона уровня аналоговых сигналов (напряжения), которые равномерно делятся делителем 15 уровня на отдельные диапазоны.
На фиг.38 показан график, поясняющий работу блока настройки диапазонов деления.
Сначала в блоке 25 настройки диапазонов деления предварительно задаются показанные на фиг.38 значения Vmin и Vmax минимального и максимального напряжения или уровня выходных сигналов резистора 40. Одновременно заранее произвольно задается и величина α предельно допустимого отклонения от номинала максимального значения Vmax напряжения, выдаваемого резистором. Эта произвольно заданная величина α учитывает возможное несоответствие выходного напряжения резистора (т.е. аналоговых сигналов) и информации, полученной из АЦП 16. Кроме того, предварительно задается и величина γ возможного отклонения от номинала минимального значения Vmin напряжения резистора, по которому можно судить о том, в каком состоянии - нажатом или отпущенном - находится командная кнопка.
При заданных таким образом начальных параметрах блока 25 настройки диапазонов деления процедура калибровки происходит следующим образом.
Вначале после включения имеющегося в пульте 200 управления источника питания блок 25 настройки диапазонов деления по информации, полученной от АЦП 16, определяет фактический уровень Vmin(факт.) аналогового сигнала или напряжения, выдаваемого резистором 40, и по этому уровню регулирует величину Vmin минимального аналогового сигнала или напряжения, выдаваемого резистором 40.
Одновременно пользователь, нажимая на командную кнопку 221, проверяет, лежит ли величина Vmin(факт.) в диапазоне, ограниченном допуском α на возможные отклонения величины Vmin. Если величина Vmin(факт.) выходит за пределы заданного диапазона
(Vmin+γ)>Vmin(факт.)>(Vmin-γ), то выполняется определенное действие, предупреждающее пользователя о необходимости продолжения процесса калибровки и повторного задания первоначальных параметров настройки.
Предупредить пользователя о необходимости продолжения калибровки можно, например, с помощью имеющегося на пульте 200 управления индикатора 253, который при этом либо загорается, либо начинает мигать, или с помощью специального встроенного в пульт 200 управления создающего вибрации механизма или же каким-либо иным соответствующим способом.
В том случае, когда величина Vmin(факт.) не выходит за пределы заданного диапазона, т.е. при соблюдении условия (Vmin+γ)>Vmin(факт.)>(Vmin-γ), она сравнивается с величиной Vmin. Если в результате сравнения окажется, что Vmin(факт.)>Vmin, то в качестве минимального значения уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 задается первоначально заданное в блоке настройки значение Vmin. В противном случае, т.е. когда Vmin(факт.)<Vmin, в качестве минимального значения уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 задается новая величина, равная фактическому выходному минимальному значению сигнала (напряжению) Vmin(факт.) резистора 40.
После этого, когда пользователь до конца нажимает на командную кнопку 221, по выходной информации, выдаваемой АЦП 16, определяется фактический уровень Vmax(факт.) выходного аналогового сигнала или напряжения резистора 40 при максимальной величине приложенного к командной кнопке усилия.
В том случае, когда окажется, что Vmах(факт.) превышает значение (Vmax-α), в которое включен допуск α на допустимое отклонение максимального напряжения от заданной величины, т.е. в том случае, когда пользователь нажимает командную кнопку 221 до упора, величина Vmах(факт.) сравнивается с величиной Vmax. Если при таком сравнении окажется, что Vmax(факт.)<Vmax, то в качестве максимального уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 принимается первоначально заданная величина Vmax максимального уровня выходного сигнала резистора. Если же при сравнении указанных выше величин окажется, что Vmах(факт.)>Vmax, то в качестве максимального уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 принимается величина Vmах(факт.) фактически определенного максимального выходного напряжения резистора 40.
Блок 25 настройки диапазона деления управляет работой делителя 15 уровня, который при этом осуществляет равномерное по уровню деление на определенное количество равных по ширине диапазонов всего уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения на выходе резистора 40 в пределах от установленного описанным выше образом минимального значения Vmin до установленного описанным выше образом максимального значения Vmax.
На фиг.39А и 39Б схематично показаны примеры возможного выполнения деформируемых электропроводных элементов.
Электропроводный элемент 50 может иметь такую форму, чтобы площадь его контакта с резистором 40 изменялась в соответствии с приложенным к нему усилием прижатия, при этом форма электропроводного элемента не ограничена показанной на фиг.34А и 34Б формой заостренного выступа. В частности, электропроводный элемент 50 может иметь и сферическую форму (фиг.39А), и форму, образованную большим количеством выступов различной высоты (фиг.39Б).
Как показано на фиг.40, резистор 40 можно приклеить к верхней поверхности внутреннего углубления, выполненного на нижней стороне упруго деформируемого выступа 222а упругого элемента 222, расположив его напротив электропроводных элементов 50.
На фиг.41 показан пример конструкции первого блока управления, выполненного по этому варианту.
Имеющиеся в показанном на этом чертеже первом блоке управления электропроводные элементы 50 приклеены к верхней поверхности углублений на нижней стороне упругого элемента 213 командных клавиш 211а (управляющих элементов 11) крестообразного управляющего элемента 211. Имеющиеся в этом блоке управления резисторы 40 расположены по одному напротив каждого из электропроводных элементов 50.
На фиг.42 показана электрическая схема резистора. Показанный на фиг.30 резистор 40 включен последовательно в линию питания 13, и напряжение, создаваемое источником питания, приложено к электродам 40а и 40b. Разделив внутреннее сопротивление резистора на две части, его условно можно представить в виде двух показанных на схеме резисторов 43 и 44 с переменным сопротивлением (варисторов). Первый варистор 43, сопротивление которого изменяется при изменении площади пятна контакта варистора с электропроводными элементами 50, используется, например, для перемещения вверх игрового персонажа (символа), которое происходит при нажатии на соответствующую клавишу 211a (клавишу перемещения вверх) и перемещении связанного с ней электропроводного элемента 50, и для перемещения влево игрового персонажа (символа), которое происходит при перемещении электропроводного элемента 50, связанного с другой командной клавишей 211a (клавиша перемещения влево). Аналогичным образом и второй варистор 44, сопротивление которого изменяется при изменении площади пятна контакта варистора с электропроводными элементами 50, используется, например, для перемещения вниз игрового персонажа (символа), которое происходит при нажатии на соответствующую клавишу 211а (клавишу перемещения вниз) и перемещении связанного с ней электропроводного элемента 50, и для перемещения вправо игрового персонажа (символа), которое происходит при перемещении электропроводного элемента 50, связанного с другой командной клавишей 211а (клавиша перемещения вправо).
Вывод 40с резистора расположен в его средней точке между варисторами 43 и 44, и снимаемые с нее выходные аналоговые сигналы определяются усилием прижатия, приложенным к соответствующим командным клавишам 211a (управляющим элементам 11).
Выходное напряжение на выводе 40с можно вычислить, зная отношение сопротивлений первого и второго варисторов 43 и 44. Так, в частности, обозначив через R1 сопротивление первого варистора 43, через R2 - сопротивление второго варистора 44, а через Vcc - напряжение источника питания, выходное напряжение V на выводе 40с можно определить по следующей формуле:
V=Vcc×R2/(R1+R2).
Из этой формулы следует, что при уменьшении сопротивления первого варистора 43 напряжение на выходе резистора возрастает. И наоборот, при уменьшении сопротивления второго варистора 44 напряжение на выходе резистора падает.
На фиг.43 показана характеристика выходных аналоговых сигналов резистора или напряжения на его выводе 40с.
После подачи на резистор 40 напряжения от источника питания и в отсутствие усилия прижатия, приложенного к командным клавишам 211а управляющего элемента 211, резистор выдает постоянный аналоговый сигнал или напряжение V0, которое снимается с его вывода 40с.
При нажатии на командную клавишу 211а вплоть до момента соприкосновения резистора 40 с электропроводным элементом 50 сопротивление резистора не меняется, и его выходное напряжение остается равным V0.
После того, как электропроводный элемент 50, приклеенный к командной клавише перемещения вверх или командной клавише перемещения влево, упрется в первый варистор 43 резистора 40 (положение "р" на графике), в дальнейшем по мере увеличения усилия прижатия, приложенного к командной клавише 211a (управляющему элементу 11), площадь пятна контакта первого варистора 43 с электропроводным элементом увеличивается. При этом сопротивление первого варистора падает, и в результате выходной аналоговый сигнал резистора 40 или напряжение на его выводе 40с возрастает. При максимальной деформации электропроводного элемента 50, упирающегося в первый варистор, выходной аналоговый сигнал резистора 40 или напряжение на его выводе 40с достигает своего максимального значения Vmax (положение "q" на графике).
С другой стороны, при нажатии на командную клавишу перемещения вниз или командную клавишу перемещения вправо приклеенный к ней электропроводный элемент 50 упирается во второй варистор 44 резистора 40 (положение "r" на графике), и в дальнейшем по мере увеличения усилия прижатия, приложенного к командной клавише 211а, площадь пятна контакта второго варистора с электропроводным элементом 50 увеличивается. При этом сопротивление второго варистора падает, и в результате выходной аналоговый сигнал резистора 40 или напряжение на его выводе 40с снижается. При максимальной деформации электропроводного элемента 50, упирающегося во второй варистор, выходной аналоговый сигнал резистора 40 или напряжение на его выводе достигает своего минимального значения Vmin (положение "s" на графике).
Выходной аналоговый сигнал резистора 40 или напряжение на его выводе 40с подается, как показано на фиг.44, сначала на вход делителя 15 уровня. В делителе уровня уровень выходного аналогового сигнала резистора делится на множество диапазонов, и после этого сигнал поступает в АЦП 16, который преобразует выходной аналоговый сигнал резистора 40 в зависящий от уровня разделенного на диапазоны выходного аналогового сигнала цифровой сигнал. Показанные на фиг.44 делитель 15 уровня, АЦП 16 и переключающее устройство 18 по конструкции и по принципу работы не отличаются от аналогичных устройств, рассмотренных выше и показанных на фиг.37, и поэтому не требуют подробного описания.
На графике, приведенном на фиг.45, показаны предварительно заданные в блоке 25 настройки диапазона деления уровня начальные значения напряжения V0, соответствующего отсутствию усилия прижатия на командной клавише, минимального напряжения Vmin и максимального напряжения Vmax выходных аналоговых сигналов или напряжения, снимаемого с резистора 40 во время работы, которые используются для индивидуальной (для каждого элемента управления) настройки (калибровки) диапазона уровня выходных аналоговых сигналов, которые делятся на отдельные диапазоны делителем 15 уровня. Помимо этих напряжений предварительно произвольным образом задаются величина α допустимого отклонения от номинала максимального напряжения Vmax и величина β допустимого отклонения от номинала минимального напряжения Vmin. Эти произвольно заданные величины α и β учитывают возможное несоответствие выходного напряжения резистора (т.е. аналогового сигнала) и информации, полученной из АЦП 16. Кроме того, предварительно задается и величина γ возможного отклонения от номинала напряжения V0 резистора, по которому можно судить о том, в каком состоянии - нажатом или отпущенном - находится командная кнопка.
При заданных таким образом начальных параметрах блока 25 настройки диапазонов деления процедура калибровки происходит следующим образом.
Вначале после включения имеющегося в пульте управления источника питания блок 25 настройки диапазонов деления на основании информации, полученной от АЦП 16, определяет фактический уровень V0(факт.) аналогового сигнала или напряжения, выдаваемого резистором 40, и по этому уровню регулирует величину V0 аналогового сигнала или напряжения, выдаваемого резистором 40, при ненажатой командной кнопке.
Одновременно пользователь, нажимая на командную кнопку, проверяет, лежит ли величина V0(факт.) в пределах, ограниченных произвольно заданным допуском γ на возможные отклонения величины V0. Если величина V0(факт.) выходит за заданные пределы (V0+γ)>V0(факт.)>(V0-γ), то выполняется определенное действие, предупреждающее пользователя о необходимости продолжения процесса калибровки и повторного задания первоначальных параметров настройки.
Предупредить пользователя о необходимости продолжения калибровки можно, например, с помощью имеющегося на пульте управления индикатора 253, который при этом либо загорается, либо начинает мигать, или с помощью специального встроенного в пульт 200 управления создающего вибрации механизма или же каким-либо иным соответствующим способом.
В том случае, когда величина V0(факт.) не выходит за заданные пределы, т.е. при соблюдении условия (v0+γ)>V0(факт.)>(V0-γ), она сравнивается с величиной V0. Если в результате сравнения окажется, что V0(факт.)>V0, то в качестве значения уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 при ненажатой кнопке задается первоначально заданное в блоке настройки значение V0. В противном случае, т.е. при условии V0(факт.)<V0, в качестве минимального значения уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 при не нажатой кнопке задается новая величина, равная фактическому выходному напряжению V0(факт.) резистора 40 при ненажатой кнопке.
После этого, когда пользователь до конца вручную или каким-либо иным способом нажимает на командную клавишу перемещения вверх игрового персонажа (символа), по выходной информации, выдаваемой АЦП 16, определяется фактический уровень Vmax (факт.) выходного аналогового сигнала или напряжения резистора 40 при максимальной величине приложенного к этой командной кнопке усилия.
В том случае, когда окажется, что Vmax(факт.) превышает значение (Vmax-α), в которое включен допуск α на допустимое отклонение максимального напряжения от предварительно заданной величины, т.е. в том случае, когда пользователь нажимает командную кнопку перемещения вверх игрового персонажа до упора, величина Vmax(факт.) сравнивается с величиной Vmax. Если при таком сравнении окажется, что Vmax(факт.)<Vmax, то в качестве максимального уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 принимается предварительно заданная величина Vmax максимального уровня выходного сигнала резистора. Если же при сравнении указанных выше величин окажется, что Vmах(факт.)>Vmax, то в качестве максимального уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 принимается величина Vmax(факт.) фактически определенного максимального выходного напряжения резистора 40.
Аналогичная операция выполняется и для командной кнопки, управляющей перемещениями влево игрового персонажа (символа). При этом задается максимальное значение Vmax аналоговых сигналов или напряжения, снимаемого с резистора 40 и соответствующего максимальному усилию прижатия, приложенному к этой командной кнопке.
Затем, когда пользователь до конца вручную или каким-либо иным способом нажимает на командную клавишу перемещения вниз игрового персонажа (символа), по выходной информации, выдаваемой АЦП 16, определяется фактический уровень Vmin(факт.) выходного аналогового сигнала или напряжения резистора 40 при максимальной величине приложенного к этой командной кнопке усилия.
В том случае, когда окажется, что Vmin(факт.) меньше значения (Vmin+β), в которое включен допуск β на допустимое отклонение минимального напряжения от предварительно заданной величины, т.е. в том случае, когда пользователь нажимает командную кнопку перемещения вниз игрового персонажа до упора, величина Vmin(факт.) сравнивается с величиной Vmin. Если при таком сравнении окажется, что Vmin(факт.)>Vmin, то в качестве минимального уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения резистора 40 принимается предварительно заданная величина Vmin минимального уровня выходного сигнала резистора при нажатой до конца кнопке. Если же при сравнении указанных выше величин окажется, что Vmin(факт.)<Vmin, то в качестве минимального уровня выходного аналогового сигнала или напряжения резистора 40 принимается величина Vmin(факт.).
Аналогичная операция выполняется и для командной кнопки, управляющей перемещениями вправо игрового персонажа (символа). При этом задается минимальное значение Vmin аналоговых сигналов или напряжения, снимаемого с резистора 40 и соответствующего максимальному усилию прижатия, приложенному к этой командной кнопке.
Блок 25 настройки диапазона деления управляет работой делителя 15 уровня для командных клавиш, управляющих перемещениями вверх и влево игровых персонажей (символов), осуществляет равномерное по уровню деление на определенное количество равных по ширине диапазонов всего уровня выходного аналогового сигнала или напряжения на выходе резистора 40 этих клавиш в пределах от установленного описанным выше способом значения V0 до установленного описанным выше способом максимального значения Vmax при не нажатой кнопке. Блок 25 настройки диапазона деления также управляет работой делителя 15 уровня для командных клавиш, управляющих перемещениями вниз и вправо игровых персонажей (символов), осуществляет равномерное по уровню деление на определенное количество равных по ширине диапазонов всего уровня выходного аналогового сигнала или напряжения на выходе резистора 40 этих клавиш в пределах от установленного описанным выше способом значения V0 до установленного описанным выше способом минимального значения Vmin.
Следует отметить, что в рассмотренном выше варианте выполнения устройства управления предполагалось, что командные клавиши, управляющие перемещениями вверх и влево игровых персонажей (символов), связаны с первым варистором резистора 40, а командные клавиши, управляющие перемещениями вниз и вправо игровых персонажей (символов), связаны со вторым варистором резистора 40. Однако такой вариант не ограничивает объем изобретения, поскольку в устройстве управления командные клавиши могут быть связаны с произвольно выбираемыми варисторами.
Описанный выше первый блок 210 управления, в частности его управляющий элемент 211, можно выполнить таким образом, чтобы каждый электропроводный элемент 50, расположенный в соответствующей командной клавише 211а, взаимодействовал с отдельным резистором 40, работающим по схеме, показанной на фиг.35, В этом случае зависимость уровня выходных аналоговых сигналов или напряжения на выводе 40с резистора 40 от усилия прижатия, приложенного к командной клавише, будет иметь вид, показанный на фиг.36.
Необходимо подчеркнуть, что настоящее изобретение не ограничено рассмотренными выше вариантами его выполнения.
Так, например, предлагаемое в настоящем изобретении устройство управления не ограничено его применением в качестве пульта 200 управления видеоигровой аппаратуры, показанной на фиг.2. Это устройство может быть использовано в качестве устройства управления для различного рода другой аппаратуры, возможности которой можно расширить за счет работы и в дискретном (цифровом), и в аналоговом режиме.
В приведенном выше описании изобретения рассмотрено устройство управления, в котором аналоговый сигнал, соответствующий усилию нажатия на командный элемент (управляющий элемент), преобразуется в выходной цифровой сигнал. Это устройство позволяет также, используя нажимной командный элемент (управляющий элемент), получить на выходе при равномерном делении на диапазоны уровня аналогового сигнала цифровой сигнал, который можно использовать для управления в дискретном (цифровом) режиме при разных характеристиках детекторных элементов, колебаниях напряжения, от которого они работают, и иных меняющихся факторах.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ | 2000 |
|
RU2251732C2 |
| АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ОБНАРУЖЕНИЕМ ОШИБОК, СВЯЗАННЫХ С ВЫХОДОМ ЗА ПРЕДЕЛЫ ДИАПАЗОНА | 2005 |
|
RU2341893C2 |
| ЦИФРОВОЙ СЕЙСМОМЕТР | 2022 |
|
RU2799344C1 |
| Устройство контроля электромагнитных параметров гибкого магнитного диска | 1988 |
|
SU1578627A1 |
| СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГИБРИДНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ | 2012 |
|
RU2493609C1 |
| КОНТРОЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПУЛЬТ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРИВОДА ГАЗОВОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ | 1999 |
|
RU2153216C1 |
| АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ | 2022 |
|
RU2799398C1 |
| Цифроаналоговая вычислительная система | 1987 |
|
SU1483468A1 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ | 2003 |
|
RU2235042C1 |
| СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ | 2005 |
|
RU2279718C1 |
Изобретение относится к устройствам управления (пультам управления), используемым в качестве периферийных устройств аппаратуры для развлечений, в частности к устройствам управления видеоигровой аппаратурой. Его использование позволяет получить технический результат в виде возможности использования нажимных командных (управляющих) элементов обычного дискретного действия как для дискретного, так и для аналогового управления. Технический результат достигается за счет того, что устройство управления содержит нажимной управляющий элемент, детекторный элемент, выдающий аналоговый сигнал, соответствующий усилию, приложенному к нажимному управляющему элементу, делитель уровня, который при нажатии на командный элемент делит уровень выходного аналогового сигнала детекторного элемента на множество диапазонов, аналого-цифровой преобразователь, преобразующий аналоговый сигнал в цифровой в соответствии с уровнем сигнала, полученного при разделении делителем уровня выходного аналогового сигнала детекторного элемента на отдельные диапазоны, и устройство настройки диапазонов деления аналогового сигнала, которое задает диапазон деления уровня аналогового сигнала, который делится на диапазоны делителем уровня, при этом диапазоны, на которые делителем уровня делится выходной аналоговый сигнал детекторного элемента, лежат внутри диапазона, который задает устройство настройки. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 49 ил.
| US 5049079 А, 17.09.1991 | |||
| US 5714981 A, 03.02.1998 | |||
| Проходческий агрегат | 1978 |
|
SU785499A1 |
| УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ИГРАЛЬНОЙ МАШИНЫ | 1991 |
|
RU2135250C1 |
