DE19618223A1

DE19618223A1 - Datenübertragungssystem

Info

Publication number: DE19618223A1
Application number: DE19618223A
Authority: DE
Inventors: Fritz Schaeffel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-11-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Datenübertragungssystem aufzuzeigen, welches bei zuverlässiger Arbeitsweise mit auf dem Markt erhältlichen Bauelementen preiswert realisiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Datenübertragungssystem entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem ist beispielsweise ein System zum ferngesteuerten Schalten und/oder Regeln (auch Dimmen) der Netzspannungsversorgung von elektrischen Verbrauchern. Hierbei ist dann die Sendeeinrichtung beispielsweise ein tragbares Gerät bzw. eine tragbare Fernsteuerung. Die Empfangseinrichtung ist Bestandteil einer geschalteten und/oder geregelten Steckdose ist, beispielsweise eines Gerätes, welches in einem Steckergehäuse die Empfangseinrichtung mit einer geregelten und/oder geschalteten Steckdose aufweist.

Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem ist beispielsweise ein Alarmsystem, bei dem die Sendereinrichtung Alarmsensoren aufweist und die Empfangseinrichtung Bestandteil einer Alarmzentrale ist. Ein ähnlich aufgebautes System kann als auch als Näherungssensor verwendet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das System ein solches zur Regelung von Heizkörpern, wobei die Empfangseinrichtung beispielsweise Bestandteil eines geregelten Heizkörperventils ist.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße System auch als Datenübertragungssystem für die Erfassung und Übertragung von unterschiedlichsten Meßdaten in der Gebäudetechnik dienen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Blockdiagramm ein Steuersystem zur Fernbedienung von Verbrauchern;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und im Blockdiagramm ein Alarmsystem mit drahtloser Übertragung des Alarmsignales,

Fig. 3 in vereinfachter Darstellung und im Blockdiagramm ein Fernbedienungssystem in Form einer Heizungssteuerung;

Fig. 4 und 5 weitere mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems.

Das in der Fig. 1 dargestellte System besteht im wesentlichen aus einer Sendeeinrichtung 1 und einer Empfangseinrichtung 2. Die Sendeeinrichtung 1 umfaßt einen Steuerkreis 3, der von oder im wesentlichen von einem Mikroprozessor gebildet ist und welchem folgende Elemente zugeordnet sind:
Eine Eingabeeinrichtung- oder tastatur 4 zum manuellen Bedienen des Fernbedienungssystems;
eine LCD-Anzeige 5 zur Anzeige und/oder Bestätigung der Eingaben an der Eingabeeinrichtung 4;
eine Sendestufe 6.

Die Sendestufe 6 gibt an der Antenne 7 ein Radiowellen- oder Funksignal mit einer vorgegebenen Frequenz, beispielsweise mit einer Frequenz im Bereich zwischen 30 000 Hz und 80 000 Hz ab, wobei diese Träger-Frequenz zur Übertragung der Information in digital codierter Form entsprechend amplitudenmoduliert ist, und zwar mit Impulsen, die im Sekundentakt aufeinanderfolgen und die zwei unterschiedliche Impulslängen, d. h. eine Länge von 200 Millisekunden oder eine Länge von 100 Millisekunden aufweisen können. Den Impulsen kürzerer Länge ist beispielsweise die Wertigkeit L und den Impulsen größerer Länge die Wertigkeit H oder umgekehrt zugeordnet ist. Das von der Antenne 7 abgegeben, amplitudenmodulierte Hochfrequenz-Signal ist dann mit dem der jeweiligen Information entsprechenden Code moduliert, der sich aus einer bestimmten Sequenz von im Sekundentakt aufeinanderfolgenden H- und L-Wertigkeiten zusammensetzt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Trägerfrequenz z. B. im Bereich von 32768 Hz, was der Frequenz eines Standard-Uhrenquarzes entspricht, der besonders preiswert auf dem Markt erhältlich ist. Wie die Fig. 1 zeigt, ist dem Steuerkreis 3 weiterhin ein quarzgesteuerter Taktgeber 8 zugeordnet, von dem auch die Trägerfrequenz abgeleitet wird. Die Sendestufe 6 ist bei der dargestellten Ausführungsform beispielsweise ein schmalbandiger HF-Verstärker für die Trägerfrequenz. Diese Trägerfrequenz und deren Modulation werden im Steuerkreis 3 erzeugt, der die Senderstufe 6 ansteuert.

Die Empfangseinrichtung bzw. das Empfangsteil 2 umfaßt einen Empfänger 9 mit Antenne 10. Der Empfänger 9 ist von einem bei Funkuhren üblicherweise verwendeten Funkuhr- Empfänger-Chip gebildet, der am Markt preisgünstig erhältlich ist und beispielsweise von der Firma TEMIC, Heilbronn angeboten wird. Im einzelnen besteht der Empfänger 9 aus einem schmalbandigen, in der Verstärkung geregelten HF-Empfänger 11 mit quarzgestütztem Bandfilter und aus einem auf diesem folgenden HF-AM/NF-FM- Signalwandler 12/13, der das über die Antenne 10 empfangene und in dem HF-Verstärker 11 verstärkte Signal demoduliert und die Amplitudendarstellung des codierten Signals in eine Frequenzdarstellung umwandelt, und zwar beispielsweise derart, daß am Ausgang des Signalwandlers 12/13 für die Wertigkeit L eine erste Frequenz, beispielsweise eine Frequenz f1 von 711 Hz und für die Wertigkeit H eine zweite Frequenz f2 von beispielsweise 1422 Hz anliegen.

Der HF-AM/NF-FM-Signalwandler arbeitet als gesteuerter selbstschwingender Oszillator, da die Aufgabe, die Einhüllende bzw. das analoge Signal, mit der die Trägerfrequenz amplitudenmoduliert ist, in ein von einem nachgeordneten Mikroprozessor 14 weiter verarbeitbares Niederfrequenz frequenzmoduliertes Signal umzuwandeln. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Wandler im wesentlichen aus dem Komparator 12 und dem Integrator 13.

Der u. a. als Auswert- und Steuerschaltkreis wirkende Mikroprozessor 14 wertet das empfangene, codierte Signal aus und steuert aufgrund dieses Signals einen elektronischen Schalter 15 für einen nicht dargestellten Verbraucher. Der elektronische Schalter 15 ist beispielsweise Bestandteil einer gesteuerten Steckdose zum Anschließen von Lampen, Radios, Fernsehern oder anderen elektrischen Verbrauchern. Grundsätzlich ist es hierbei möglich, die Empfangseinrichtung 2 in einem Steckergehäuse unterzubringen, welches wenigstens eine von dem Schalter 15 gesteuerte Steckdose zum Anschließen des Verbrauchers aufweist.

Dem Mikroprozessor 14 sind weiterhin eine LCD-Anzeige 16, der Schalter 15, ein quarzgesteuerter Taktgeber 17 sowie auch ein Speicher 18 zugeordnet, in welchem nicht nur Programme für den Mikroprozessor, sondern bevorzugt auch Soll-Codes abgelegt sind, die den einzelnen, über das Fernbedienungssystem zu übertragenden gültigen Befehlen entsprechen und mit denen das eingehende bzw. empfangene codierte Signal (Ist-Code) jeweils verglichen wird, bevor der Schalter 15 für einen bestimmten dann als gültig erkannten Befehl angesteuert wird.

Der Schalter 15 kann unterschiedlichste Funktionen haben, beispielsweise die Funktion Ein- und Aus-Schalten, aber auch Dimmer- oder andere Regelfunktionen. Weiterhin ist mit Hilfe des Mikroprozessors 14 und dessen Zeitbasis 17 über die Fernbedienungsfunktion eine Zeitschaltung beispielsweise in der Weise möglich, daß zu bestimmten Zeiten, ggf. auch unterschiedlich an unterschiedlichen Wochentagen und/oder Kalendertagen bestimmte Steuersignale an den Schalter 15 abgegeben werden, beispielsweise zum Einschalten des angeschlossenen Verbrauchers über eine vorgegebene Zeitperiode usw.

Der Vorteil des Fernbedienungssystems besteht in einer sehr zuverlässigen, drahtlosen Übertragung der Steuersignale sowie auch darin, daß insbesondere die Empfangseinrichtung 2 aus Komponenten aufgebaut werden kann, die preiswert am Markt erhältlich sind, was speziell auch für den Empfänger 9 gilt.

Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, für die Funktion als Zeitschalter eine Funkuhr vorzusehen, d. h. beispielsweise einen zusätzlichen, auf das DCF-77-Zeitsignal (77 500 Hz) abgestimmten Empfänger 9a, der z. B. in der Empfangseinrichtung 2 zusätzlich zu dem auf eine andere Frequenz, beispielsweise auf die Standarduhren- Quarz-Frequenz von 32 768 Hz abgestimmten Empfänger 9 vorgesehen ist und mit der eine von dem Mikroprozessor 14 und der zugehörigen Zeitbasis 17 gebildete interne autonome Uhr der Empfangseinrichtung 2 für die Timer- und Zeitschalt-Funktion zu vorgegebenen Zeitpunkten jeweils überprüft und ggf. nachgestellt wird. Die Sendeeinrichtung 1 ist beispielsweise eine tragbare Fernbedienung.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Fernbedienungssystem über den Schalter 15 eine Einrichtung 19 zur Abgabe eines akustischen und/oder optischen Signals steuert. Die Empfängereinrichtung 2a ist bei dieser Ausführungsform ebenso wie der Schalter 15 Bestandteil eines beispielsweise ortsfesten Alarmzentrale, die mit mehreren Sendeeinrichtungen 1a zusammenwirkt, deren Steuerkreise bzw. Mikroprozessoren 3 nicht von einer Bedienungseinrichtung 4, sondern von Alarm- Sensoren angesteuert werden, die beispielsweise die unterschiedlichste Ausbildung aufweisen, beispielsweise Fenster- oder Türenkontakte, auf Stöße oder Erschütterungen ansprechende Schalter, Näherungssensoren, Lichtschranken usw.

Im übrigen sind die Sendeeinrichtung 1a und die Empfangseinrichtung 2a in der Weise ausgebildet, wie dies vorstehend für die Sendeeinrichtung 1 bzw. Empfangseinrichtung 2 beschrieben wurde.

Das System der Fig. 2 kann auch als Näherungssensor Verwendung finden, wobei in diesem Fall anstelle der Sendeeinrichtung 1a eine Sendeeinrichtung 1b vorgesehen ist. Über den Schalter 15 wird ein elektrisch steuerbares Element, beispielsweise ein Antrieb usw. gesteuert. Die Sendeeinrichtung 1b liefert an ihrer Antenne 7 wiederum ein hochfrequentes Radiosignal im Frequenzbereich zwischen 30 000 und 80 000 Hz, d. h. mit einer Frequenz auf die der Geradeaus-Empfänger 9 mittels des Quarzes eines Bandfilters abgestimmt ist. Die Leistung der Sendeeinrichtung 1b ist so eingestellt, daß erst ab einem Abstand zwischen den beiden Antennen 7 und 10 kleiner als eine vorgegebene Schwellwertdistanz an einem Ausgang des Empfängers 9, beispielsweise an einem Anschluß für die Regelspannung, ein Spannungs- oder Feldstärkensignal anliegt, dessen Amplitude einem vorgegebenen Schwellwert entspricht und welches dann beispielsweise über den Schalter 15 eine bestimmte Schaltfunktion veranlassen kann.

Auch die Sendeeinrichtung 1b sendet wiederum das HF-Signal mit einer Amplitudenmodulation mit einem vorgegebenen Code, der als Ist-Code mit einem Soll- Code verglichen wird, wobei dann beispielsweise entsprechend einer logischen UND- Verknüpfung erst bei Übereinstimmung des Ist-Codes mit dem Soll-Code und auch erst bei Vorliegen eines dem Schwellwert entsprechenden Feldstärkensignal der Schalter 15 zur Ausführung der Steuerfunktion vom Mikroprozessor 14 angesteuert wird.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fernbedienungssystems in Form einer Heizkörperregelung bzw. in Form eines durch Fernsteuerung geregelten Heizkörperventils mit Schaltuhr. Anstelle der Sendeeinrichtung 1 ist eine Sendeeinrichtung 1c und anstelle der Empfangseinrichtung 2 ist eine Empfangseinrichtung 2c vorgesehen, die zusätzlich zu den Elementen der Empfangseinrichtung 2 einen mit dem Mikroprozessor 14 zusammenwirkenden Temperatursensor 21 sowie eine ebenfalls mit diesem zusammenwirkende Eingabeeinrichtung 22 aufweist. Von dem Schalter 15 bzw. der Schalteinrichtung wird ein Stellglied 23 betätigt, welches das eigentliche Heizkörperventil 24 steuert.

Über die Eingabe 22 sind verschiedene Betriebsparameter individuell einstellbar, die dann im Speicher 18 abgespeichert werden, beispielsweise auch die gewünschte Raumtemperatur, und zwar unterschiedlich in Abhängigkeit von der Zeit (z. B. Nachtabsenkung). Diese Betriebstemperaturen sowie das vollständige Ein- und Abschalten des Heizkörpers kann auch über die als Fernbedienung verwendete Sendeeinrichtung 1c erfolgen kann. Eine Besonderheit besteht weiterhin auch darin, daß diese Fernbedienungseinrichtung 1c den zusätzlichen Funkuhr-Empfänger 9a aufweist, so daß beispielsweise jeweils beim Betätigen der Fernbedienung und/oder in vorgegebenen Intervallen die von dem Mikroprozessor 14 und dem Taktgeber 17 gebildete autonome Quarzuhr der Empfangseinrichtung 2c zu bestimmten Zeiten mit dem DCF-77-Zeitsignal überprüft sowie ggf. nachgestellt wird.

Die Fig. 4 zeigt in vereinfachter Darstellung und im Blockdiagramm eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fernbedienungssystems, welches in den unterschiedlichsten Bereichen der Haustechnik zur Steuerung eingesetzt werden kann, beispielsweise zur Heizungssteuerung (auch in Abhängigkeit von der Innen- und Außentemperatur, der Zeit usw.), zur Steuerung von Fenstern und/oder Lüftungen und/oder Rollos bei Wintergärten oder Glas- oder Gewächshäusern (in Abhängigkeit von der Innen- und Außentemperatur, von der Lichtstärke, Feuchtigkeit, Zeit, usw.) sowie zur Rollosteuerung z. B. bei Wohnungen oder Büros (in Abhängigkeit vom Licht bzw. der Helligkeit, der Zeit usw.). Das System der Fig. 4 verwendet anstelle der Sendeeinrichtung eine Sendeeinrichtung 1d, an deren Steuerkreis 3 folgende Elemente anschließbar sind:
Helligkeits- bzw. Lichtsensor 25;
Drucksensor 26;
Innen-Temperatursensor 27;
Außen-Temperatursensor 28
Strom- und Spannungssensor 29;
Fenstersensor 30;
Sensor für Feuchtigkeit 31 (Hygrometer).

Weiterhin ist an den Steuerkreis 3 der Funkuhrenempfänger 9a angeschlossen.

Der quarzgesteuerte Taktgeber des Steuerkreises 3 besitzt eine von der DCF-77- Trägerfrequenz (77 500 Hz) deutlich abweichende Frequenz, beispielsweise die Standarduhren-Quarz-Frequenz von 32 768 Hz, die dann auch die Frequenz des mit den codierten Daten entsprechend modulierte Trägerfrequenz des an der Antenne 7 abgestrahlten HF- bzw. Radiosignals ist.

Der Empfänger 9 ist auf diese Trägerfrequenz mittels seines quarzgestützten Bandfilters abgestimmt. Der Mikroprozessor 14 der Empfangseinrichtung 2d wirkt mit der Schalteinrichtung 15 zusammen, die in diesem Fall entsprechende Stellglieder steuert. Weiterhin wirkt der Mikroprozessor 14 mit einer Anzeige- und Überwachungseinrichtung 32 zusammen.

Die Fig. 5 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform ein System, bei welchem die Informationen nicht drahtlos, sondern als codierte Daten, mit denen die Trägerfrequenz (im Bereich zwischen 30 000 Hz und 80 000 Hz) amplitudenmoduliert ist, über eine Zweidraht-Leitung 33 zwischen dem Steuerkreis 3 und dem Mikroprozessor 14 übertragen werden, d. h. die Sendestufe 6 der Sendeeinrichtung 1e und der Verstärker 11 des Empfänger 9 der Empfangseinrichtung 2e können entfallen.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Sendeeinrichtung
2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e Empfangseinrichtung
3 Steuerkreis bzw. Mikroprozessor
4 Bedienungseinrichtung
5 LCD-Anzeige
6 Senderstufe
7 Antenne
8 quarzgesteuerter Taktgeber
9 Empfänger
10 Antenne
11 HF-Verstärker
12 Komparator
13 Integrator
14 Mikroprozessor
15 Schalter
16 LCD-Anzeige
17 Taktgeber oder Zeitbasis
18 Speicher
19 Alarmeinrichtung
20 Sensor
21 Temperatursensor
22 Eingabeeinheit
23 Stellglied
24 Heizkörperventil
25 Helligkeitssensor
26 Drucksensor
27 Innen-Temperatursensor
28 Außen-Temperatursensor
29 Strom- und/oder Spannungssensor
30 Fenstersensor
31 Feuchtigkeitssensor
32 Anzeigeeinrichtung
33 Zwei-Drahtleitung

Claims

1. Datenübertragungssystem bestehend aus einer elektrischen Sendeeinrichtung (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) und einer elektrischen Empfangseinrichtung (2, 2a, 2c, 2d, 2e) zur Übertragung von Daten mit Hilfe wenigstens einer mit diesen Daten modulierten Trägerfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (2, 2a, 2c, 2d, 2e) wenigstens einen auf die Trägerfrequenz abgestimmten, schmalbandigen HF- Verstärker (10) mit einem Schaltkreis oder Signalwandler (12, 13) zum Demodulieren des eingegangenen Signals aufweist, daß der HF-Verstärker und der Schaltkreis oder Signalwandler (12, 13) von einem Funkuhr-Schaltkreis (9) gebildet sind, der mit dem demodulierten Signal einen vorzugsweise von einem Mikroprozessor (14) gebildeten oder einen solchen Mikroprozessor enthaltenen Steuerschaltkreis an steuert, daß die Frequenz der Trägerfrequenz im Bereich zwischen etwa 30 000 und 80 000 Hz liegt, vorzugsweise 32 768 Hz oder 7750 Hz beträgt, und daß die Trägerfrequenz in der Sendeeinrichtung (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) den Daten entsprechend in einem vorgegebenen Zeittakt, vorzugsweise im Sekundentakt mit Impulsen kürzerer Impulsdauer und Impulsen längerer Impulsdauer amplitudenmoduliert wird.

2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur drahtlosen Datenübertragung mittels eines die Trägerfrequenz aufweisenden Funksignals der Funkuhr-Schaltkreis (9) an eine Antenne (10) angeschlossen ist.

3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Ausgang des HF-Verstärkers (10) angeschlossene Signalwandler das amplitudenmodulierte empfangene HF-Signal in ein niederfrequent frequenzmoduliertes Signal umwandelt, welches dem Mikroprozessor (14) zugeführt wird.

4. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (2) Bestandteil einer Steuereinrichtung zum Schalten und/oder Regeln der elektrischen Versorgung eines Verbrauchers ist.

5. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (2) Bestandteil einer geschalteten und/oder geregelten Steckdose ist.

6. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (2) Bestandteil einer in einem Steckergehäuse untergebrachten und mit einer geschalteten und/oder geregelten Steckdose versehenen Steuereinrichtung ist.

7. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) und/oder die Empfangseinrichtung (2, 2a, 2c, 2d, 2e) zusätzlich einen Funkuhr-Empfänger (9a) aufweisen.

8. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (2a) Bestandteil einer Alarmzentrale ist und mit wenigstens einem einen Alarmsensor (20) aufweisenden Sendeeinrichtung (1a) zusammenwirkt.

9. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (1b) und die Empfangseinrichtung (2a) einen Näherungssensor bilden.

10. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Mikroprozessor (14) der Empfangseinrichtung (2a) zusätzlich zu dem codierten Signal auch die Empfangs-Feldstärke als weitere Funktion in einer logischen Verbindung verarbeitet wird.

11. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Empfangs-Feldstärke von der Größe der Regelspannung des als geregelter Verstärker ausgebildeten H F-Verstärkers abgeleitet wird.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (2c) Bestandteil einer Heizkörperregelung, vorzugsweise eines geregelten Heizkörperventils ist, und daß über den Mikroprozessor (14) ein Stellglied (23) zum Betätigen eines Heizkörperventils angesteuert wird.

13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (1c) Bestandteil einer Meßeinrichtung zur Überwachung verschiedenster Parameter der Gebäude- und Haustechnik ist, und daß die Empfangseinrichtung (2d) Bestandteil einer Datenerfassung- und/oder Steuereinrichtung ist.

14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Daten bzw. der mit den codierten Daten modulierten Trägerfrequenz eine Zweidraht-Datenleitung (32) vorgesehen ist.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenleitung (32) zugleich für die Stromversorgung verwendet ist.