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Einrichtung zur Fernsteuerung von Maschinen oder Anlageteilen mit
Hilfe von Lichtstrahlen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fernsteuerung
von Geräten oder Maschinen unter Verwendung von Lichtimpulsen als Befehlsträger.
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Es ist bekannt, Maschinen und Geräte über Kabel oder Draht fernzusteuern.
Voraussetzung hierfür ist aber eine gewisse Ortsfestigkeit der Gesamtanlage. Ist
letztere nicht einzuhalten, so bedient man sich der drahtlosen Fernsteuerung durch
Funk, die beim gegenwärtigen Stand der Technik zweifellos die einfachste, wirkungsvollste
und wirtschaftlichste Art der Fernsteuerung ist.
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Leider gibt es Fälle, in denen diese Fernsteuerungsart nicht anwendbar
bzw. nicht erlaubt ist, so z. B. wenn für den vorliegenden Zweck keine Sendefrequenzen
zur Verfügung gestellt werden. Eine Ausweichmöglichkeit bietet sich auf akustischem
Gebiet durch die Verwendung von Schall als Signalträger an. Solche Einrichtungen
sind jedoch mit zwei wesentlichen Mängeln behaftet. In den Hörbereich fallende Signale
wirken meist sehr störend, während für Signale im Ultraschallgebiet die Reichweite
nur beschränkt ist.
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ES ist auch eine Einrichtung zur Fernsteuerung von Maschinen oder
Anlageteilen mit Hilfe von Lichtstrahlen bekannt, bei der als Sender ein Lichtblitzgerät
vorgesehen ist, das zur Auslösung von Steuerbefehlen einen Lichtblitz oder eine
kleine Folge von Lichtblitzen erzeugt. Der Empfänger dieser Einrichtung ist mit
einer Eingangsschaltung versehen, der nur für hohe Frequenzen durchlässig ist. Auf
diese Weise soll eine Einflußnahme von starken Impulsen auf die Funktionen der Einrichtung
vermieden werden. Als Lichtblitzgerät wird beispielsweise ein im Handel erhältliches
Xenon-Foto-Blitzgerät verwendet, und die Befehlsübertragung erfolgt analog der Fernmeldetechnik
in Mehrimpulstechnik. Dieser Einrichtung haftet der Nachteil an, daß bei Verwendung
nur einer Blitzlampe die einem Befehl zugehörigen Impulse wegen der notwendigen
Aufladezeit des im Blitzgerät verwendeten Kondensators nur mit verhältnismäßig großen
zeitlichen Abständen gegeben werden können. Die Abgabe eines Befehls nimmt also
eine relativ lange Zeit in Anspruch. Entsprechendes gilt für die Zeit zwischen zwei
Befehlen. Dieser Nachteil läßt sich grundsätzlich auf zwei Arten mindern, doch müssen
dann andere Nachteile in Kauf genommen werden. Einmal kann man die zum Laden der
im Blitzgerät verwendeten Kapazität notwendige Energie erhöhen, was eine wesentliche
Vergrößerung der Energiequelle und, damit verbunden, einen ziemliche Gewichtszuwachs
bedingt, der bei einem transportablen Gerät untragbar ist. Zum anderen aber kann
man mehrere Lichtblitzgeräte miteinander elektrisch koppeln, um zu kürzeren Zeiten
zwischen den einzelnen Blitzen zu kommen. Abgesehen davon, daß eine solche Kopplung
einen zusätzlichen Aufwand an elektrischen Bauelementen notwendig macht, muß eine
der Anzahl der erforderlichen Befehle entsprechende Anzahl von Lichtblitzgeräten
vorhanden sein. Eine solche Einrichtung wird aber bereits bei Forderung von drei
Befehlen unhandlich und damit für den Bedienenden unbequem.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
die die aufgezeigten Nachteile nicht aufweist, deren Herstellung sich in wirtschaftlich
vertretbaren Grenzen hält und deren Wirkungsweise sicher und einwandfrei ist.
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Gegenstand der Erfindung ist daher eine Einrichtung zur Fernsteuerung
mit Lichtimpulsen als Befehlsträger, bei der ein Lichtblitzgerät vorgesehen ist,
das zur Auslösung von Steuerbefehlen eine kleine Folge von Lichtblitzen erzeugt
und das sich gegenüberBekanntem dadurch auszeichnet, daß senderseitig mindestens
zwei in einem bestimmten, wählbaren zeitlichen Abstand nacheinander zündbare Blitzlampen
als Befehlserzeuger sowie eine entsprechende Anzahl von Ladekondensatoren vorhanden
sind und daß der Empfänger mit einer Folge von selbstzurückstellenden Schaltern
in Form von Triggerstufen mit zeitlich verzögerter Rückstellung ausgerüstet ist,
die sich gegenseitig anstoßen und deren jeweiliger Schaltzustand beim Empfang des
bzw. der Folgeimpulse die Art des Steuersignals bestimmt. Dabei ist die Zahl
der
verwendeten Schalter gleich der Zahl der gewünschten verschiedenen Steuersignale
plus der Anzahl der verwendeten Blitzlampen minus eins, und die Art des Steuersignals
ist durch das gleichzeitige Schließen zweier oder mehrerer Schalter bestimmt.
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Diese Einrichtung weist den besonderen Vorteil auf, daß auch bei Vielzahl
verschiedener Steuerimpulse der bauliche Aufwand sich in engen Grenzen hält und
daß sich durch entsprechende Dimensionierung mit ihm Befehlsfolgezeiten von einer
Fünftelsekunde und darunter erreichen lassen.
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Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 den Geber, Fig. 2 den Empfänger sowie Fig. 3 in. einem Diagramm
den Zeitablauf bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung.
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In den letzten Jahren sind auf optischem Gebiet Bausteine bekannt
bzw. durch Massenherstellung wirtschaftlich so günstig geworden, daß eine aus diesen
Teilen erstellte optische Einrichtung zum mindesten mit den Ultraschallgeräten konkurrieren
kann. Die bekannten transportablen batteriegespeisten Elektronenblitzgeräte stellen
Quellen für hochintensive Lichtimpulse dar. Ebenso sind preisgünstige lichtelektrische
Wandler, z. B. in Form von Fotodioden mit zugehörigen Verstärkerelementen, bekannt.
Stellt man nun aus diesen genannten Geräten eine möglichst empfindliche übertragungseinrichtung
zusammen, so läßt es sich zunächst nicht vermeiden, daß die Einrichtung auch auf
Fremdimpulse oder Lichtänderungen, wie sie z. B. beim Einschalten der Raumbeleuchtung,
Betätigen eines Taschenfeuerzeuges usw. entstehen, anspricht. Dieser Mangel ist
bei Einrichtungen gemäß der Erfindung vermieden.
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Das Ausführungsbeispiel stellt eine Einrichtung dar; die drei verschiedene
Signale zu übertragen gestattet, die beispielsweise bei Fernsteuerung eines Dia-Projektöls--die
Funktion Dia-Wechsel, Nachfokussierung und Ein- und Ausschalten der Lampe umfassen.
Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind hier zwei Blitzlampen 10, 11 verwendet, die zum Zwecke
der Unsichtbarmachung der Blitze mittels eines infrarotdurchlässigen Schwarzfilters
12 abgedeckt sind. Jeder der beiden Lampen, deren Anoden mittels eines Gleichrichters
13 miteinander verbunden sind, ist ein Ladekondensator 14 bzw. 15 zugeordnet. Die
Speisung dieser Schaltung erfolgt aus einer Quelle 16, der ein Transistorwandler17
nachgeschaltet ist: Die Zündung der Lampen erfolgt über Zündspulen 18, 19, die von
einer Zeitgeberstufe 20 gespeist werden. Diese Zeitgeberstufe besteht beispielsweise
aus einem Schalter geeigneter Ausführung, z. B. einer Triggerstufe, dessen Ansprechen
in Abhängigkeit von der Betätigung einer Starttaste: verzögert wird. Im angeführten
Bei- ; spiel sind drei Tasten 21 bis 23 dargestellt, wobei jeder der Tasteneine
bestimmte Verzögerungszeit zugeordnet ist bzw. jede der Tasten eine andere Verzögerungszeit
bewirkende bekannte Mittel in den Funktionsablauf einschaltet. Bei Betätigung einer
der t Tasten erfolgt das Zünden der Lampe 10 sofort, während das Zünden der Lampe
11 in zeitlicher Abhängigkeit davon erfolgt, welche Taste betätigt wurde.
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Bevor die Funktion der Einrichtung weiter beschrieben wird, soll zunächst
der schematische Aufbau des Empfängers gemäß Fig. 2 beschrieben werden. Als Empfangselement
ist eine Fotodiode 25 verwendet, die, mit einem Arbeitswiderstand 26 in Reihe liegend,
eine Verstärkerstufe 27 ansteuert. Dieser sind im Beispiel vier Monovibratoren 28
bis 31 nachgeschaltet, die miteinander mittels Kondensatoren 32 bis 34 gekoppelt
sind und die auf einen kurzen Impuls des Verstärkers hin einschalten und für eine
vorbestimmte, von der Länge des Steuerimpulses unabhängige Zeit eingeschaltet bleiben,
um dann von selbst zurückzuschalten. Die Polung der Monovibratoren ist so vorgenommen,
daß beim Zurückschalten eines Monovibrators der folgende einschaltet. Jeweils zwei
dieser Monovibratoren sind über Widerstände 35; 38 bzw. 36, 39 bzw. 37, 40 mit Triggerstufen
41 bzw. 42 bzw. 43 verbunden, die im dargestellten Beispiel Steuersignale erzeugende
Relais 44 bis 46 steuern.
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Es bleibt noch zu erwähnen, daß man der Diode 25 ein in der Zeichnung
gestrichelt dargestelltes Infrarotfilter 47 vorschalten kann, um ihre Empfindlichkeit
gegenüber Fremdsignalen herabzusetzen.
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Trifft nun ein einzelner Lichtimpuls auf die Diode 25 auf, so schalten
die vier Monovibratorstufen nacheinander um, ohne daß eine der Triggerstufen 41
bis 42 anspricht. Bei einem ausgeführten Gerät waren als Schaltzeiten für den Monovibrator
28 sechs Millisekunden, für die übrigen Monovibratoren zwölf Millisekunden gewählt.
Tritt nun innerhalb der Schaltzeit von 42 Millisekunden ein weiterer Lichtimpuls
auf die Diode 25 auf, so schaltet der Monovibrator 28 erneut ein, so daß nunmehr
eine der Triggerstufen 41 bis 43 ein Signal doppelter Amphtude erhält, das zum Kippen
ausreicht und das die Erzeugung des gewünschten Steuersignals bewirkt.
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Werden länger andauernde Steuersignale gewünscht, so ersetzt man die
Trigger 41 bis 43 durch Monovibratoren. Ist dagegen eine Wechselschaltung,
d. h. erster Druck auf Taste schaltet »Ein«, der zweite »Aus«, notwendig, so kann
man die entsprechende Triggerstufe durch eine Flip-Flop-Schaltung ersetzen, die
gegenüber ebenfalls verwendbaren Relais mit mechanischer Wechselschaltung gewisse
Vorteile aufweist.
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In Fig. 3 ist als Diagramm der gesamte Zeitablauf des Empfängers dargestellt.
Zeile a zeigt zwei aufgetroffene Lichtimpulse, Zeile b den Ablauf der Schaltzeiten
der Monovibratoren 28 bis 31, Zeile e den durch den zweiten Lichtimpuls gestarteten
erneuten Schaltvorgang und Zeile d den Zeitpunkt des Ansprechens der Triggerstufe
42, da für sie erstmals die doppelte Steueramplitude zur Verfügung steht.