DE19526635A1 - Funkuhr für Hausgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkuhr für Hausgeräte nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

In vielen Hausgeräten wie z. B. Herden, Waschmaschinen, Mikrowel­ lengeräten, Videogeräten, Spülmaschinen, Kaffeemaschinen, Fern­ sehgeräten, Rundfunkgeräten, usw. kann man den Betriebsablauf oder die Betriebszeit durch Uhren zeitlich steuern. Die ideale Uhr ist heutzutage eine Funkuhr.

Es ist bekannt, daß z. B. in Heizungsanlagen eine Funkuhr integriert ist. Die Antenne ist dann außerhalb des Gerätes, z. B. am Kellerfenster oder an der Außenwand des Hauses, eventuell zusammen mit einem Vorverstärker untergebracht. Die empfangenen Funkuhrsignale werden über ein Kabel der integrierten Funkuhr zugeführt. Es ist auch bekannt, die Leitungen zu einem Außentemperaturfühler zur Übertra­ gung der empfangenen Zeitsignale von der Antenne zur integrierten Funkuhr zu nutzen. Es ist auch z. B. bekannt, eine Funkuhr in einem Videogerät zu integrieren. Sie soll dazu verhelfen, gewünschte Sen­ dungen zeitrichtig zu empfangen und aufzuzeichnen. Es ist ferner bekannt, Funkuhren in solchen Rundfunkgeräten zu integrieren, die Weckfunktionen haben.

Es sind auch schon Lösungen bekanntgeworden, bei denen man mehrere Geräte im Hause, die man mit Funkzeit (DCF 77) versorgen möchte, in denen aber der Empfang der Zeitzeichen Schwierigkeiten macht, über ein Leitungssystem mit der gewünschten Funkuhrzeit versorgt. Der Funkuhrempfänger ist dabei an einer günstigen Stelle in dem Leitungssystem plaziert. So ist z. B. in der Patentanmeldung P 44 13 275.1-31 beschrieben, wie ein Funkuhrempfänger in der Nähe der Dachantenne angebracht ist und die empfangenen Zeit­ signale in das Netz der Antennenleitungen einspeist. Dadurch werden vorzugsweise Fernseher und Videorecorder mit der Funkuhrzeit versorgt. Eine andere Lösung findet sich in der Offenlegungsschrift DE 31 13 377 A1 angegeben. Hier wird das gebäudeinterne Stromversorgungsnetz zur Verteilung der Zeitsignale benutzt.

Bei dem geschilderten Stand der Technik sind eine Reihe von Mängeln zu kritisieren: Bei den Heizungsanlagen mit integrierter Funkuhr sind in der Regel zusätzliche teure Installationen nötig. Wenn dagegen die Leitungen zum Außentemperaturfühler genutzt werden, sind auch hier zusätzliche elektronische Schaltungen notwendig, um die unterschiedlichen Signale voneinander zu trennen. Außerdem wird in vielen Fällen beim Außentemperaturfühler nicht immer die op­ timale Empfangslage für einen Funkuhrempfänger vorhanden sein.

Beim Funkuhrempfänger in Videogeräten ist der Empfang in der Regel durch starke interne Störsignale gestört, so daß eine solche Funkuhr in einem Videogerät heute nur mit großem technischem Aufwand zu realisieren ist. Oder aber sie weist keine guten Empfangsleistungen auf.

Es ist daher bisher auch nicht möglich gewesen, in solchen Massen­ artikeln mit starkem Störpegel wie Herden, Waschmaschinen usw. billige und zuverlässige Funkuhren einzusetzen. Dazu kommt noch die Schwierigkeit, daß eine Reihe dieser Geräte mit einem Blechge­ häuse nach außen abgeschirmt ist, was natürlich umgekehrt auch den Empfang von Funkuhrsignalen im Innern dieser Geräte behindert oder sogar völlig verhindert.

Bei den systematischeren Lösungen der Verteilung von Zeitdaten über ein Leitungsnetz ist zu kritisieren, daß in P 44 13 275 der ganze Aufwand nur für diejenigen speziellen Geräte getrieben wird, die an das Antennennetz angeschlossen sind. Das verspricht keine beson­ dere Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung der notwendigen zusätzli­ chen elektronischen Komponenten, wie sie z. B. gebraucht werden, um die richtige Frequenzlage und Modulation der Zeitsignale im Netzwerk zu realisieren. Das gilt auch für die in DE 31 13 377 A1 ge­ schilderte Methode. Zwar kann man an das Stromversorgungsnetz viele verschiedene Geräte anschließen. Es muß jedoch nach außen hin (vom Haus aus gesehen) abgeschirmt werden, was lästig ist, Kosten verursacht und zum Teil auch nicht möglich ist. Außerdem hat man das Stromversorgungsnetz vielleicht auch schon für andere Zwecke benutzt (z. B. für die Baby-Überwachung oder die Heiz­ kostenberechnung).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer zuverlässigen und billigen Anordnung auch für normale Hausgeräte in üblicher Preislage die Funkuhrtechnik nutzbar zu machen, ohne daß großer zusätzlicher Aufwand im Haus nötig wird. Technisch gesehen heißt das, daß der Funkempfänger von Störungen ferngehalten werden muß, in einer guten Empfangslage plaziert werden soll und keine zu­ sätzlichen Leitungen im Haus benötigen darf. Von besonderem Vor­ teil ist es dabei, wenn es gelingt, ohne ein zusätzliches Geräteteil auszukommen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist durch die Unteransprü­ che 2 bis 8 beschrieben.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß damit jetzt ein Masseneinsatz der Funkuhr in Hausgeräten möglich wird, weil un­ problematische, preiswerte Schaltungen für die Funkuhr eingesetzt werden können, die es auf dem Markt schon gibt, und weil man im Haus nicht gleich ein ganzes Leitungssystem einbauen muß. Das heißt, man kann mit einem einzigen Hausgerät mit zugeordneter Funkuhr anfangen und nacheinander dann immer weitere derartig ausgestattete Hausgeräte dazunehmen.

Die Erfindung soll im folgenden mit Hilfe von bildlichen Darstellungen noch weiter erläutert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 7 noch näher erläutert. In der Fig. 1 ist eine allgemeine Anord­ nung dargestellt. Sie besteht aus einem Funkuhrempfänger 1 mit einem Sendeteil 3. Die Sendesignale werden von einem Empfänger 4 aufgenommen, der Teil des Hausgerätes 2 ist. Der Vorteil ergibt sich aus folgendem: Der eigentliche Funkuhrempfänger 1 ist aus dem Hausgerät 2 ausgelagert und ist an einer für den Funkuhrempfang günstigen Stelle angebracht. Dort werden die genauen Zeitinforma­ tionen von einem integrierten Funkuhrempfänger 1 empfangen und gelangen auf optischen, akustischen oder elektromagnetischem Weg zum Hausgerät 2. Als Funkuhrempfänger 1 kann ein einfacher Empfänger verwendet werden, wie er heutzutage in allen preiswerten Uhren verwendet wird. Dies ist durch die ausreichenden Entfernung zu den im, oder am Hausgerät 2 befindlichen Störquellen gewähr­ leistet. Am Hausgerät 2 selbst ist ein Empfänger 4 für die zu übertra­ genden Informationen angebracht. Dieser decodiert das vom exter­ nen Funkuhrempfänger 1 ausgesendete Signal und korrigiert die im Hausgerät 2 eingebaute Uhr auf die genaue Zeit. Die bei der Übertra­ gung entstehenden Verzögerungszeiten sind bekannt und können zur hochgenauen Korrektur der empfangenen Zeitinformation dienen.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für die Integration des externen Funkuhr­ empfängers in eine Fernbedienung 5 für ein Videogerät gezeigt. Die für die Funkuhr notwendige Ferritantenne 10 ist hier an der Längs­ seite innerhalb der Fernbedienung 5 eingebaut. Die Antenne 10 fängt die vom Sender kommenden elektromagnetischen Funkuhrsignale auf und wandelt sie in elektrische Signale um. Diese Signale werden dann von einem integrierten Empfängerschaltkreis 7 in decodierte (logische) Zeitsignale umgewandelt werden. Der Empfängerschalt­ kreis 7 ist in der Abbildung noch als eigenständiger Schaltungsteil aufgeführt, er wird aber im Zuge immer höherer Integration in der Regel in den Fernbedienungschip 8 aufgenommen werden. Das de­ codierte Zeitsignal wird zunächst für die in den Fernbedienungschip 8 vorhandene Quarzuhr eingegeben. Bei zuverlässigem Empfang der Zeitzeichen wird diese Uhr in gewünschten Zeitabständen auf die richtige Zeit korrigiert. In im allgemeinen anderen Zeitabständen wird dann über den in der Fernbedienung 5 befindlichen Verstärker und die Infrarot-Leuchtdioden 9 die genaue Zeit an den Empfänger im Videogerät übermittelt. Die Zeitinformation kann entweder bei einem Bedienkommando, das durch den Fernbedienungsbenutzer ausge­ löst wurde, zum Videogerät übertragen werden, oder auch von Zeit zu Zeit ohne Benutzereinwirkung. So wird im Videogerät immer die richtige Zeit zur Verfügung stehen.

In Fig. 4 ist ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau der Empfänger­ schaltung im Videogerät für das von der Fernbedienung 5 ausgesen­ dete Infrarotsignal dargestellt. Das einfallende Lichtsignal wird von einem integrierten Baustein 15 in ein elektrisches digitales Signal ge­ wandelt. In diesem Chip 15 befindet sich eine Photodiode, die das Lichtsignal in ein elektrisches Signal umsetzt. Dieses wird von einem gesteuerten Verstärker in der Amplitude verstärkt und mit Hilfe eines Bandpasses in der Frequenz gefiltert. Anschließend wird durch einen Schwellwertentscheider ein digitales, demoduliertes Signal am Aus­ gang 19 geliefert. Dieses wird durch eine digitale Schaltung 16 deco­ diert. Hierbei kann die übertragene Zeitinformation von den Bedien­ kommandos getrennt und einer eigenständigen Quarzuhr 17 zuge­ führt werden. Die Bedienkommandos werden der Steuerschaltung des Videogerätes 18 zugeführt. Die Quarzuhr 17 kann auch in den Schaltungsteil 18 integriert sein. In diesem Fall ist es günstig, auch den Decoder 16 mit in den Schaltungsteil 18 zu integrieren.

In Fig. 5 ist ein Beispiel für die Codierung der von der Fernbedienung zum Videogerät zu übertragenden Informationen in einem Bitstrom aufgezeigt. In der zeitlichen Abfolge werden zunächst, wie bei Fern­ bedienungen für Videogeräte üblich, ein Bedienkommandoblock übertragen. Daran anschließend läßt sich ein Zeitinformationsblock übertragen. Oft werden die gesendeten Informationen in geeigneten Zeitabständen mehrfach wiederholt, um eine sichere Übertragung zu gewährleisten. In diesem Beispiel in Fig. 5 werden die Informations­ blöcke drei mal ausgesendet. Diese können nach der Decodierung miteinander verglichen werden, wodurch mit Mehrheitsentscheidung und damit einer großen Sicherheit die Gültigkeit der übertragenen Information ermittelt werden kann.

In Fig. 6 ist eine mögliche Ausgestaltung der Blöcke abgebildet. Zunächst beginnt die Übertragung mit einer Einleitungssequenz 0010 oder 0001, damit die Empfängerschaltung sowie die Decoderschal­ tung sich auf die Übertragung synchronisieren können. Gleichzeitig wird mit den Sequenzen 0010 und 0001 die Unterscheidung zwischen Bedieninformationen und Zeitinformationen getroffen. Im Falle eines Bedienkommandos folgt der Einleitungssequenz eine Kennung des Herstellers und des Gerätes. Damit ist sichergestellt, daß nur das gewünschte Gerät auf die Übertragung reagiert. Daran anschließend wird das codierte Bedienkommando übertragen. Im Gegensatz hierzu wird bei der Übertragung der Zeitinformation keine Hersteller- und Gerätekennung verwendet, wodurch alle ent­ sprechend ausgerüsteten Geräte im Bereich der Übertragung die ge­ naue Zeit empfangen können. Die Zeitinformation kann auch ohne vorangestellten Bedienkommandoblocks wie in diesem Beispiel übertragen werden. Dies ermöglicht es, alleine die Zeitinformationen in geeigneten Abständen an das Videogerät zu übertragen.

In Fig. 7 wird schließlich eine mögliche elektrotechnische Realisierung der Codierung der Informationen auf Bitebene gezeigt. In diesem Bild wird eine Amplitudenmodulation verwendet. Zur Steigerung der Empfangssicherheit wird in einem Bitintervall der Träger (binär) mo­ duliert, d. h. er ist hier ganz einfach in jedem Bitintervall nur für die Hälfte der Zeit präsent. Für eine zu übertragende logische Null wird die Trägerfrequenz während der ersten Hälfte des Bitzeitintervalls eingeschaltet und bei einer logischen Eins während der zweiten Hälfte des Intervalls. Die Trägerfrequenz wird, wie bei Fernbedienun­ gen üblich, in der Größenordnung von 38 kHz bis 40 kHz betragen. Dies ermöglicht den Einsatz preiswerter Bauelemente, die in der Unterhaltungselektronik bereits große Verbreitung erlangt haben.

Anhand von Fig. 3 soll nochmals der Vorteil der Erfindung herausge­ stellt werden. In der Abbildung ist ein Hausgerät 12 mit einem Metall­ gehäuse dargestellt. Das Metallgehäuse muß bei bestimmten Gerä­ ten neben anderen Gründen auch für die Abschirmung der im Inne­ ren entstehenden elektrischen und magnetischen Störstrahlung ver­ wendet werden. Dies verhindert den Einbau einer üblichen Funkuhr, da die zu empfangenden Zeitsignale im Vergleich zu den Störsigna­ len sehr geringe Energien aufweisen. In diesem Hausgerät 12 soll aber die funkgenaue Zeit vorhanden sein. Anstelle eines internen Funkuhrempfängers wird also ein synchronisierbares Quarzwerk ein­ gebaut sowie ein Infrarotempfänger 14 zum Empfang der Zeitsignale vom ausgelagerten Zeitzeichenempfänger 11. Der Infrarotempfänger 14 enthält eine Schaltung zur Decodierung der übertragenen Infor­ mationen. Von den elektromagnetischen Störsignalen unbeeinflußt, empfängt so der Infrarotempfänger 14 die vom Infrarotsender 13 des externen Funkuhrempfängers 11 ausgesendeten Infrarotsignale und korrigiert die Quarzuhr auf die genaue Zeit.

Claims (9)

1. Anordnung für den Empfang und die Nutzung von Zeitdaten (Funkuhr), die über Langwelle übertragen werden, wahlweise mit der Möglichkeit zum Empfang weiterer Informationen wie Steuerdaten, Programmdaten, usw., für Hausgeräte, in denen eine Uhr mit stets richtiger Zeit erwünscht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerschaltung zusammen mit der Antenne räumlich getrennt außerhalb des Hausgerätes angebracht ist und daß die Signalüber­ tragung drahtlos mit Licht (Infrarot) oder elektromagnetischen Wellen (induktiv) oder akustisch (Ultraschall) durchgeführt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hausgerät eine autonome Uhr (Quarzuhr) untergebracht ist und daß von dem externen Funkuhrempfänger in geeigneten Zeitabständen Signale ausgesandt werden, mit denen die Synchronisation der auto­ nomen Uhr auf die richtige Zeit (DCF 77) erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Empfänger eine vom Hausgerät unabhängige Energie­ versorgung hat (Batterie, Netz oder Solar).

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Funkuhrempfänger keine eigene Energieversorgung hat, sondern daß ihm für den Empfangsbetrieb die Energie drahtlos zugeführt wird (Transponderbetrieb).

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtlose Energiezuführung vom Hausgerät ausgeht.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hausgerät eine autonome Uhr (Quarzuhr) mit Display untergebracht ist, die von dem externen Funkuhrempfänger in geeigneten Zeitab­ ständen auf die richtige Zeit korrigiert wird.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hausgerät (Videorecorder) eine autonome Uhr (Quarzuhr) mit oder ohne Display untergebracht ist, daß die Uhrzeit auch auf ein externes Display (Fernsehapparat) übertragen werden kann und daß von dem externen Funkuhrempfänger in geeigneten Zeitabständen die Syn­ chronisation auf die richtige Zeit erfolgt.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Funkuhrempfänger in einem ohnehin vorhandenen Bedienteil integriert ist (Fernbedienung).

9. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 7 und 8, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bedienteil (Fernbedienung) ein Langwellenempfänger vorhanden ist, der neben der Uhrzeit auch andere Daten (Steuerdaten, Programmdaten, usw.) empfängt und für die nachfol­ gende Übertragung und Nutzung im Hausgerät (Videorecorder) auf­ bereitet.