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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Versorgen oder Verwenden von
Fernsteuerungen.
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2. Stand der Technik
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Fernsteuerungen
stellen den Nutzern Bequemlichkeit zur Verfügung. Ihre Tragbarkeit erfordert
jedoch im Allgemeinen, dass sie von einer Batterieversorgung für den Betrieb
abhängig
sind. Dies ist insbesondere wahr bezüglich Systemen mit ferngesteuertem,
schlüssellosem
Zugang (RKE = Remote Keyless Entry) für Kraftfahrzeuge.
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Zweiweg-Fernsteuerungen
haben zum Beispiel die Fähigkeit,
sowohl Befehle zu einer ferngesteuerten Vorrichtung zu senden als
auch den Status der ferngesteuerten Vorrichtung anzuzeigen. Ein Problem,
das mit den Zweiweg-RKE-Systemen verbunden ist, ist der Konflikt
zwischen dem Aufrechterhalten der Batterielebensdauer und dem Bereitstellen
eines kontinuierlich aktualisierten Statusdisplays. Die konstanten
Sendungen zwischen einem Schlüsselanhänger und
dem Fahrzeug verbrauchen Batterieleistung in dem Schlüsselanhänger.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Fernsteuerung bereit, die eine
Energiegewinnung enthält. In
einer Ausführungsform
kombiniert ein Schlüsselanhänger eine
Batterie mit einem Energiegewinnungssystem, um die Batterielebensdauer
zu vergrößern und
um die Nutzbarkeit des Schlüsselanhängers zu
erhöhen.
In verschiedenen Ausführungsformen
können
Fernsteuerfunktionen durch die Batterie, das Energiegewinnungssystem
oder einer Kombination von beiden auf der Basis einer Energieverfügbarkeit
und weiteren Faktoren bereitgestellt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein System mit einem ferngesteuertem, schlüssellosem
Zugang gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Explosionsdiagramm, das eine Fernsteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
ein Blockdiagramm, das eine Fernsteuerung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben einer Fernsteuerung
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß 1 wird
ein Blockdiagramm gezeigt, das ein ferngesteuertes, schlüsselloses
Zugangssystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein ferngesteuertes, schlüsselloses
Zugangssystem eines Automobils, das allgemein mit 20 gezeigt
ist, enthält
eine Fernsteuerung 22 mit einer Zweiweg-Kommunikation bzw.
Nachrichtenübertragung
mit dem Fahrzeug 24. Die Fernsteuerung 22 ist
in der Form eines tragbaren, handgehaltenen Schlüsselanhängers, der einen Benutzereingang,
der allgemein mit 26 gezeigt ist, und eine Benutzeranzeige
enthält,
die allgemein mit 28 gezeigt ist.
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Das
Fahrzeug 24 enthält
einen Transceiver 30 bzw. Sender/Empfänger zum Einrichten einer Zweiwege-Kommunikationsverbindung 32 mit
dem Fernsteuerungsschlüsselanhänger 22.
Die Kommunikationsverbindung 32 ermöglicht, dass Befehle von dem
Schlüsselanhänger 22 durch
das Fahrzeug 24 realisiert werden, und ermöglicht,
dass der Status des Fahrzeugs 24 zu dem Schlüsselanhänger 22 zur Anzeige
gesendet wird. Die Kommunikationsverbindung 32 wird bevorzugt
durch das Modulieren einer elektromagnetischen Trägerwelle,
zum Beispiel eines Hochfrequenzträgers, implementiert. Mehr als eine
Frequenz kann verwendet werden, zum Beispiel ein separater Kanal
für das
Senden und Empfangen oder zum Einrichten von Kommunikationen und
zum Senden von Informationen. Die vorliegende Erfindung ist nicht
durch den Typ der eingerichteten Kommunikationsverbindung beschränkt.
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Verschiedene
Typen von Befehlen bzw. Signalen können durch den Fernsteuerungsschlüsselanhänger 22 gesendet
werden, um verschiedene Funktionen im Fahrzeug 24 auszulösen. Diese
enthalten das Türverschließen und
Türaufschließen, das Öffnen und
Schließen
des Kofferraums, das Öffnen
und Schließen
eines Fensters, das Scharfmachen und/oder Abschalten eines Alarms,
das ferngesteuerte Starten, das Ein- und Ausschalten der Lichtanlage,
den Panikalarm, die Fahrzeugtemperatursteuerung, die Fahrzeugortanzeige,
die Temperatursteuerung und/oder das Statusüberprüfen auf Anfrage und/oder Ähnliches.
Verschiedene Fahrzeugzustände
können
zu dem Schlüsselanhänger 22 durch das
Fahrzeug 24 gesendet werden. Diese enthalten mindestens
einen der Steuerfunktionszustände
(zum Beispiel Tür
geschlossen), Innentemperatur, Außentemperatur, Warn- oder Alarmzustände, Flüssigkeitspegel,
Motorzustand, Fahrzeugeinbruch und/oder Diebstahlsdetektion und Ähnliche.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Bezug auf einen Fahrzeugschlüsselanhänger beschrieben worden
ist, sind verschiedene andere Ausführungsformen möglich. Die
vorliegende Erfindung kann auf eine Fernsteuerung für den Zugang
zu verschiedenen Strukturen angewandt werden, einschließlich Häusern, Gewerbegebäuden, bewachten
Bereichen, Garagen und Ähnlichem.
Die vorliegende Erfindung kann auch zum Steuern verschiedener Vorrichtungen verwendet
werden, einschließlich
Lichtern, Alarmen, Toren, Türen,
elektrischen Verbrauchergeräten,
Umgebungssteuerungen und Ähnlichem.
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In 2 ist
ein Explosionsansichtsdiagramm gezeigt, das eine Fernsteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Fernsteuerung 22 enthält ein Gehäuse 40,
das durch einen vorderen Gehäuseabschnitt 42 und
einen hinteren Gehäuseabschnitt 44 ausgebildet
ist. Ein Tragrahmen 46 ist innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet,
um eine Halterung für
Tasten 48 bereitzustellen, die eine Benutzereingabe bereitstellen
können.
Ein Anzeigeboard 50 trägt
eine grafische LCD-Anzeige 52,
die in dem Tragrahmen 46 derart angeordnet ist, dass die
grafische Anzeige 52 durch das Fenster 54 in dem
vorderen Gehäuseabschnitt 42 schaut.
Die grafische Anzeige 52 ist auf einer gedruckten Leiterplatte 56 verlötet.
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Die
gedruckte Leiterplatte 56 trägt Tastenkappen oder Einschnappkalotten 58,
die eine elektrische Verbindung für Nutzertasten 48 an
der Vorderseite der gedruckten Leiterplatte 56 herstellen.
Eine Antenne 60 ist an der Vorderseite der gedruckten Leiterplatte 56 angebracht,
um einen Zweiweg-Hochfrequenzkanal
bereitstellen zu können.
Eine Batterieklemme 62 ist an der Rückseite der gedruckten Leiterplatte 56 befestigt,
um eine elektrische Verbindung für
die Batterie 64 zu halten und bereitzustellen. Die Batterie 64 kann
einen Typ CR2032, CR2045 oder irgendeine geeignete Batterie sein.
Verschiedene Schaltungselemente, einschließlich Widerständen, Kondensatoren,
integrierten Schaltungschips und Ähnliches, sind auf die Rückseite
der gedruckten Leiterplatte 56 verlötet.
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Ein
Solarpanel 66 ist angeordnet, um Licht durch ein Fenster 68 in
dem hinteren Gehäuseabschnitt 44 zu
empfangen. Das Solarpanel 66 wandelt das empfangene Licht
in Elektrizität
um, die zu der gedruckten Leiterplatte 56 durch die Verdrahtung 70 geliefert
wird, die zu einem Stecker an der Rückseite der gedruckten Leiterplatte 56 passt.
Wenn ein Nutzer die Verwendung der Fernsteuerung 22 wünscht, hat
der Nutzer die Fernsteuerung 22 wahrscheinlich im Freien,
wo die Fernsteuerung 22 dem Umgebungslicht ausgesetzt ist.
Die Fernsteuerung 22 würde
dann Energie für
die Fernsteuerungsfunktionen, einschließlich der Kommunikation, der
Anzeige und Ähnlichem,
erzeugen und speichern.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann das Solarpanel 66 durch einen Mechanisch-zu-Elektrisch-Energiewandler
ergänzt
bzw. ersetzt sein, der eine Bewegung der Fernsteuerung 22 in
elektrische Energie umwandelt. Diese Vorrichtungen können mit piezoelektrischen
Materialien implementiert werden, die durch eine angebrachte Masse
belastet werden, durch magnetische Stangen, die sich durch leitende Spulen
bewegen, und Ähnlichem,
wie es im Stand der Technik bekannt ist. Wenn ein Nutzer die Fernsteuerung 22 in
seinem Besitz hat, bewegt sich die Fernsteuerung 22 mit
dem Nutzer und würde
Energie für
die Fernsteuerungsfunktionen erzeugen und speichern, einschließlich der Übertragung,
der Anzeige und Ähnlichem.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm einer Fernsteuerung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Fernsteuerung 22 enthält eine RF(Hochfrequenz)-Empfangsschaltung 80 und
eine RF(Hochfrequenz)-Sendeschaltung 82, die sich eine gemeinsame
Antenne 60 teilen. Die RF-Sendeschaltung 82 kann
verwendet werden, die Befehle bzw. Signale zum Übertragen durch die Antenne 60 zu
modulieren. Die RF-Empfangsschaltung kann verwendet werden, um Statusinformationen,
die von der Antenne 60 empfangen werden, zu demodulieren.
Viele Alternativen sind möglich.
Die RF-Sendeschaltung 82 und die RF-Sendeschaltung 80 können separate Antennen
verwenden. Die RF-Sendeschaltung 82 und die RF-Sendeschaltung 80 können in
einer Transceiverschaltung kombiniert sein. Eine oder beide können durch
eine optische Schaltung oder eine Infrarotschaltung oder andere
Sendeunterstützungsschaltung,
wie sie im Stand der Technik bekannt ist, erweitert oder ersetzt
sein.
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In
einer Ausführungsform
kann die Anzeige 84 den Nutzer mit Statusinformationen
versorgen, die von einer Fernsteuerung 22 empfangen werden. Die
Anzeige 84 kann auch den Nutzer mit weiteren Informationen,
zum Beispiel Zeit, Datum, Temperatur, Ort, Richtung, Batteriezustand,
Energiegewinnungszustand und Ähnlichem,
versorgen. Die Anzeige 84 ist bevorzugt eine grafische
Anzeige, kann jedoch auch durch einzelne Anzeigelampen und/oder hörbare Laute
oder Töne
erweitert oder ersetzt werden. Der Ausdruck Anzeige ist hier so
gemeint, dass irgendeine Form der Nutzerbenachrichtigung angezeigt
wird. Die Anzeige 84 kann zum Beispiel mit einem Flüssigkristallanzeigepanel,
Lichtemissionsdioden, Lichtemissionspolymeren, Glühlampen,
fluoreszierenden Lampen, piezoelektrischen und/oder elektromechanischen
Tonerzeugern usw. implementiert sein. In Abhängigkeit vom Typ der Anzeige 84 kann die
Fernsteuerung 22 ein Rücklicht 86 zum
Beleuchten der Anzeige 84 enthalten.
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In
einer Ausführungsform
enthält
die Fernsteuerung 22 einen Nutzereingang 88. Der
Nutzereingang 88 kann einem Nutzer ermöglichen zu spezifizieren, welche
Befehle durch die Fernsteuerung 22 gesendet werden. Der
Nutzereingang 88 kann es auch dem Nutzer ermöglichen,
auf Funktionen zuzugreifen, die durch die Fernsteuerung 22 bereitgestellt werden,
zum Beispiel die Anzeige der Momentanzeit. Der Nutzereingang 88 ist
bevorzugt durch diskrete Schalter implementiert. Jedoch kann irgendeine Form
der Nutzereingänge
verwendet werden, um einzelne Schalter zu ersetzen oder zu ergänzen, einschließlich eines
Touch-Screens bzw.
Berührungsbildschirm,
eines integrierten Berührungsfelds,
eines Joysticks, Multifunktionsschaltern, eines Lautsprechers für akustische
Befehle und Ähnlichem.
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In
der gezeigten Ausführungsform
stellt der Computer 90 die Steuerlogik für die Fernsteuerung 22 bereit.
Der Computer 90 sendet Befehle zu dem Sender 82,
empfängt Übertragungen
von dem Empfänger 80,
sendet Informationen, die angezeigt werden sollen, zu der Anzeige 84,
empfängt
Eingangssignale von dem Nutzereingang 88, steuert das Rücklicht 86 und Ähnliches.
Der Computer 90 ist bevorzugt mit einem Mikroprozessor
implementiert, zum Beispiel dem PIC16F91 von Microchip Technology Inc.
aus Chandler, Arizona; dem MSP430F413 von Texas Instruments Inc.
aus Dallas, Texas; dem EM6625 von EM Microelectronic-Marin SA aus Marin,
Schweiz; oder Ähnlichem.
Der Computer 90 kann eine programmierbare Logik, eine diskrete
Logik, Firmware und/oder Software usw. enthalten. Die Funktionen
des Computers 90 können
auch auf eine Vielzahl von Vorrichtungen oder Komponenten verteilt
sein.
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In
der gezeigten Ausführungsform
enthält
die Fernsteuerung 22 eine Batterie 64 und eine
Energiegewinnungskomponente 92. Die Batterie 64 erzeugt Elektrizität durch
chemische Prozesse. Die Energiegewinnungskomponente 92 erzeugt
Elektrizität
durch einen nicht-chemischen Prozess, zum Beispiel durch Umwandeln
von Licht in Elektrizität,
durch Umwandeln von Bewegung in Elektrizität oder Ähnlichem. Die elektrische Energie,
die durch die Energiegewinnungskomponente 92 erzeugt wird,
wird in dem Kondensator 94 gespeichert.
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Regler
können
verwendet werden, um die Spannungspegel auf Spannungsversorgungsbussen zu
regeln. Der Regler 96 regelt den Spannungsausgang von der
Batterie 64, wie er dem Nur-Batterie-Bus 98 zugeführt wird.
Der Regler 100 regelt die Spannung, die in dem Kondensator 94 gespeichert ist,
wie sie dem geschalteten Bus 102 zugeführt wird. Schaltungen zum Regeln
von Spannungspegeln sind im Stand der Elektronik bestens bekannt.
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Der
Schalter 104 schaltet den Nur-Batterie-Bus 98 auf
den geschalteten Bus 102 unter der Steuerung des Computers 90.
Der Schalter 104 ist bevorzugt ein Festkörperschalter,
zum Beispiel ein bipolarer Transistor, ein MOS-Transistor, ein biC-MOS-Transistor, eine
Diode oder Ähnliches.
Der Schalter 104 kann auch mit einem oder mit mehreren elektromechanischen
Schaltern, zum Beispiel einem Relay, realisiert sein.
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In
der gezeigten Ausführungsform
stellt die Fernsteuerung 22 eine große Vielzahl von Energieversorgungsoptionen
bereit, einschließlich
nicht-geregelter, gewonnener Energie, geregelter, gewonnener Energie,
nur Batterieenergie und geschalteter, gewonnener Batterieenergie.
In diesem Beispiel wird das Rücklicht 86 durch
ungeregelte, gewonnene Energie versorgt; werden der Sender 80,
der Empfänger 82 und
die Anzeige 84 von dem geschalteten Bus 102 versorgt;
und wird der Computer 90 und der Nutzereingang 88 von
dem Nur-Batteriebus 98 versorgt. Es ist innerhalb des Bereichs
der vorliegenden Erfindung, verschiedene Funktionen und Komponenten
in der Fernsteuerung 22 durch irgendeine der verfügbaren Energieoptionen
auf der Basis der Erfordernisse und Beschränkungen auf der Basis der speziellen Anwendung
zu versorgen, einschließlich
des Typs der Fernsteuerung, des Typs der Batterie, des Typs des
Energiegewinnungssystems, der Typen von Funktionen und Komponenten,
dem Energieerfordernis der Funktionen und Komponenten, der Verwendungsmuster
für die
Fernsteuerung und Ähnlichem.
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Wenn
mehr als eine Energieversorgungsoption zum Antreiben einer bestimmten
Komponente oder Funktion innerhalb der Fernsteuerung 20 verfügbar ist,
können
Entscheidungen, die betreffen, welche Energieversorgungsoption benutzt
werden soll, auf einer Vielzahl von Faktoren beruhen. Zum Beispiel
kann eine Nutzeranforderung, einen Befehl bzw. ein Signal zu senden,
immer zur Batterieversorgung geschaltet werden. In Alternative kann
eine Überprüfung ausgeführt werden,
um zu sehen, ob eine ausreichende, gewonnene Energie vorhanden ist,
und wenn das der Fall ist, wird die gewonnene Energie verwendet,
um den Befehl zu senden. Die letztere Option kann verwendet werden,
um Batterieleistung zu sparen.
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In
einer anderen Option kann die Anzeige 84 kontinuierlich
eingeschaltet sein, wenn ausreichend gewonnene Energie verfügbar ist.
Wenn nicht, kann die Anzeige 84 nur in Antwort auf eine
Nutzereingabe oder eine Eingabe aktiviert werden, die durch die Empfangsschaltung 80 bereitgestellt
wird.
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In
noch einer weiteren Option können
Sendungen durch den Sender 82, der den Status und/oder
den Empfang von Statusinformationen von dem Empfänger 80 nachfragt,
nur auftreten, wenn ausreichend gewonnene Energie verfügbar ist.
In Alternative oder zusätzlich
zu dieser Option kann eine oder können beide dieser Funktionen
durch die Batterie unter bestimmten Situationen versorgt werden, zum
Beispiel, wenn speziell durch einen Nutzer nachgefragt wird, wenn
eine ausreichende Zeit seit der letzten Statusaktualisierung aufgetreten
ist, wenn die Fernsteuerung in einem bestimmten, vordefinierten Zustand
ist und Ähnlichem.
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Abhängig vom
Typ der benutzten Batterie(n) 64 kann unter weiteren Faktoren
die Fernsteuerung 22 eine Batterieladeschaltung 106 enthalten.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung lädt
die Batterieladeschaltung 106 die Batterie 64, wenn
benötigt,
wenn ausreichend Energie von dem Energiegewinnungssystem 92 verfügbar ist.
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Die
Fernsteuerung 22 kann eine Energieüberwachungsschaltung 108 zum
Bestimmen des Werts der Energie enthalten, die von der Energiegewinnung
verfügbar
ist. Der Ausgang der Energieüberwachung
wird für
den Computer 90 zur Verwendung in den Entscheidungen bezüglich, welche
Komponenten oder Funktionen aktiviert werden sollen und wie diese
Komponenten oder Funktionen mit Energie versorgt werden sollen,
verfügbar
gemacht. In einer Ausführungsform
kann der Ausgang von dem Energieüberwacher 108 verwendet
werden, um den Schalter 104 zu steuern. In einer weiteren
Ausführungsform
kann der Ausgang von dem Energieüberwacher 108 verwendet
werden, um zu bestimmen, ob oder wann der Empfänger 80, der Sender 82,
die Anzeige 84 und/oder Ähnliches verwendet werden.
Der Energieüberwacher 108 kann
zum Beispiel durch einen Analog-zu-Digital-Wandler implementiert
sein, der den Spannungspegel des Kondensators 94 überwacht.
In alternativen Realisierungen kann der Energieüberwacher 108 eine
eigene Schaltung sein und/oder kann ein oder mehrere andere Parameter des
Energiegewinnungssystems 92 überwachen.
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In 4 wird
ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Verfahren des Betreibens einer
Fernsteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist. Für einen Fachmann ist es ersichtlich, dass
die gezeigten Operationen nicht notwendigerweise sequenzielle Operationen
sind. Die Reihenfolge der Schritte kann modifiziert werden innerhalb
des Geistes und Bereiches der vorliegenden Erfindung und die hier
gezeigte Reihenfolge ist nur für
eine logische Wiedergabe. Auch können
gezeigte Verfahren durch irgendeine Kombination aus Hardware, Software,
Firmware und Ähnlichem
an einem Ort oder verteilt implementiert sein. Die vorliegende Erfindung
setzt jede beliebige, bestimmte Implementation um und die Ausführungsfor men,
die in dem sequenziellen Flussdiagramm gezeigt sind, sind nur zur Vereinfachung
der Darstellung ausgebildet.
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Elektrizität wird innerhalb
der Fernsteuerung durch eine nicht-chemische Einrichtung wie in
dem Block 120 erzeugt. Eine oder mehrere verschiedene Formen
der Energiegewinnung können
verwendet werden, zum Beispiel die Umwandlung der Bewegung der Fernsteuerung
in elektrische Energie, das Umwandeln von Licht, das auf die Fernsteuerung trifft,
in elektrische Energie und Ähnliches.
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Eine
Bestimmung wird gemacht, ob ausreichend Energie innerhalb der Fernsteuerung
verfügbar
ist oder nicht, wie im Block 122. In einer Ausführungsform
wird die Energiemenge, die aus der Energiegewinnung verfügbar ist,
gemessen, um zu bestimmen, ob eine ausreichende Energie verfügbar ist.
In einer anderen Ausführungsform
wird die Bestimmung implizit durch die Fähigkeit der gewünschten
Funktion oder Komponente gemacht, mit der verfügbaren Energie zu arbeiten.
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Wenn
ausreichende Energie verfügbar
ist, wird der Status von einem Ort empfangen, der entfernt von der
Fernsteuerung ist, wie im Block 124. Der Status wird angezeigt,
wie im Block 126. Der Status kann angezeigt werden, wenn
er empfangen wird, wenn durch einen Nutzer angefordert, wenn ausreichend
Leistung verfügbar
ist und Ähnlichem.
Der zuallerletzt empfangene Status kann derart gespeichert werden,
dass, wenn der letzte Status nicht empfangen wird, noch einige Informationen
verfügbar
sind. Eine Anzeige des empfangenen Statusalters oder der empfangenen
Statuszeit und auch eine Anzeige, ob die Fernsteuerung aktiv Aktualisierungen
empfängt
oder nicht, können
auch angezeigt werden.
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Während Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist es nicht
beabsichtigt, dass diese Ausfüh rungsformen
alle möglichen
Formen der Erfindung zeigen und beschreiben. Vielmehr sind die Worte,
die in der Spezifikation verwendet werden, Worte der Beschreibung,
und nicht der Beschränkung,
und es sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen
ausgeführt
werden können,
ohne vom Geist und dem Bereich der Erfindung abzuweichen.