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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Kommunikation
bei Systemen mit energieautarken Teilnehmern, insbesondere bei drahtlos
vernetzten Systemen der Fahrgast/Passagier-Fahrer/Fahrzeug-Kommunikation
zu Lande, zu Wasser und in der Luft, aber auch allgemein des Personenservice – wie im
Krankenhaus- oder
Altersheimwesen – oder
der Aufzugssteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In öffentlichen
Verkehrsmitteln – wie
Bahn oder Bus – wird
dem Fahrzeugführer/Fahrzeug
der Haltewunsch eines Passagiers an der nächsten Haltestelle durch Betätigen einer
Haltewunschtaste optisch und/oder akustisch angezeigt; häufig wird
die Betätigung
durch eine Rückmeldung
bestätigt.
Oft wird das Meldesignal von dem Fahrer quittiert und dadurch den
Fahrgästen
der Haltestellenstop optisch angezeigt. Weitere Meldesignale bezogen
auf den bereits angezeigten Stop bleiben ohne Wirkung. Die Haltewunschtasten
sind im allgemeinen an, in den Fahrzeugen verteilten, sich senkrecht
zwischen dem Fahrzeugdach und dem Fahrzeugboden erstreckenden Haltestangen
in bestimmter Höhe
angebracht. Oft sind die Haltestangen aus Hohlmaterial – meist Rundmaterial – gefertigt,
wobei der sich ergebende zylinderförmige Hohlraum der Aufnahme
der elektrischen Verkabelung dient.
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Durchbrüche der
Haltestangen dienen als Kabelauslaß und der Aufnahme der meist
mehrstückigen
Haltewunschtaste, die aus einem Bedienteil, einer elektrischen Kontaktierung
mit Anschluß-
und Verbindungstechnik sowie einem sich dem Profil des Hohlmaterials
angepaßten
Gehäuse
besteht. Einerseits muß die
Anordnung eine gewisse Robustheit gegenüber Publikumsverkehr und Vandalismus
aufweisen und andererseits kostengünstig montierbar sein und ein
angepaßtes
Design vorweisen; Haltestangen müssen – ihrer
Aufgabe entsprechend – eine nachgewiesene
Standhaftigkeit aufweisen.
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Die
Gehäuse
der Haltewunschtasten umschließen
meist das Haltestangenprofil bereichsweise oder vollständig und
werden, die Durchbrüche
abdeckend verschraubt, verrastet und/oder gesichert verstiftet.
Das Eindringen von Schrauben oder Stiften in das leitungsführende Hohlraumprofil
kann zum Nachteil gereichen, daß die
elektrischen Leitungen bzw. deren Isolationen bei der Montage beschädigt werden
oder sich während
der normalen Betriebsdauer durch die ständige Vibration des Fahrbetriebs aufreiben.
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Das
Leitungsgut in den Hohlraumprofilen ist isolationsschützend zu
verlegen; Ecken und Kanten sind zu ummanteln nachdem zuvor sorgfältigst der Grat
von Schnittkanten entfernt wurde. Besonderes Augenmerk hinsichtlich
glatter Innen-Oberflächen
ist auch an Verbindungs- oder Kreuzungsstellen der Hohlraumprofile
zwingend. Eine Fehlersuche durchgeschnittener oder durchgescheuerter
kurzgeschlossener Leitungen, die vielleicht die Gesamt-Meldeanlage
außer
Betrieb setzt, gestaltet sich nicht nur äußerst schwierig und aufwendig,
sondern macht außerdem
das Verkehrsmittel für
längere
Zeit verkehrsuntüchtig.
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Auch
gestaltet sich die Arbeitsvorbereitung bei der Montage der leitungsführenden
Haltestangen schwierig. Ihre genaue Positionierung macht einen genauen
Zuschnitt zwingend erforderlich und dasselbe gilt für den Zuschnitt
der Kabel- und Leitungsbäume
und deren Verlegung innerhalb der Haltestangen. Unterschiedliche
Befestigungs- und Bauhöhen
der Haltestangen bei niveaugleichen Montagen der Haltewunschtasten
lassen keinen Spielraum für
ungeplante Vorbereitungen. Unpassende Kabel- und Leitungslängen bedeuten
Rückbau
und Neuinstallation, da das Kabel- und Leitungsgut bei den vorgesehenen Innendurchmessern
nicht nachträglich
modifiziert werden kann.
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Nachrüstungen
von Haltewunschtasten aufgrund von Fehlplanungen, -einschätzungen
oder wegen der Individualausstattung des Verkehrsmittels, sind nur
bedingt oder garnicht möglich.
Nur eine hinsichtlich des End-/Fertigprodukts ausgeklügelte Kabel- und Leitungsplanung,
-führung
und -montage führt
zur Serienabnahme des Verkehrsmittels. Auch lassen die Innendurchmesser
der Hohlraumprofile keine überzählige, auf
Sicherheit bedachte Leiterzahl zu.
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Die
Funktion der Haltewunschtaste im Verkehrsmittel zu Land, zu Wasser
oder in der Luft kann als Serviceruf-, Stationsruf-, Notruf- und/oder Kellnerruf-Taste
in die Bereiche Bewirtschaftung, Klinik/Sanatorium, Krankenhaus
oder Altersheim übertragen
werden. Die jeweilige Ausführungsform
der Signaltaste ist der Applikation angepaßt, als fest installierte Einrichtung
oder als mobiles Gerät.
Entsprechend erfolgt eine haptische, optische und/oder akustische
Quittierung der Anforderung. Auch ist der Einsatz als drahtlose
Rufanlage für
eine Aufzugssteuerung möglich.
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Im
folgenden wird der Stand der Technik bezogen auf energieautarke
drahtlos vernetzte Systeme mit Haltewunsch- oder Serviceruf-Taste
gewürdigt.
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Nach
dem Stand der Technik, europäische Patentanmeldung
EP 412 418 /deutsches Gebrauchsmuster
DE 39 26 603 , wird eine
Vorrichtung mit Haltewunschtaste offenbart, bei der die bisherige Schraubbefestigung
der Haltewunschtaste an einem meist zylindrischen Hohlprofil durch
eine Spann- und Rastvorrichtung ersetzt wird. Die Vorrichtung besteht aus
einem zweischaligen Innenkörper,
der innenseitig mittels eines Rastelements in eine Öffnung der Haltestange
eingreift und außenseitig
zwei sich zumindest bereichsweise über den Umfang erstreckende
die elektrische Verbindung herstellende Kontaktstreifen aufweist,
und aus einem diesen umfassenden zweischaligen Außenkörper, der
die Haltewunschtaste trägt.
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Bei
der vorgestellten Einrichtung sind elektrische Leitungsverbindungen
notwendig und die Positionierung der Haltewunschtaste muß durch Öffnungen
in der Halterung vorbereitet werden.
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Durch
die Deutsche Patentanmeldung
DE 102
58 077 wird eine Profilstange für Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge
vorgestellt, in deren einem Hohlprofilkanal eine sich in Längsrichtung
erstreckende Kontaktleiste angeordnet ist, wobei elektrische Haltewunsch-
oder Serviceruf-Taster elektrisch kontaktierend und mechanisch verschieblich
und feststellbar auf dem Profilkanal angeordnet sind.
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Die
vorgestellte Erfindung geht von einem elektrischen Leitungsanschluß und/oder
einer elektrischen leitungsgebundenen Kontaktierung aus.
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Gemäß des deutschen
Gebrauchsmusters
DE 75 14 141 wird
eine Ruftaste für
Aufzugsanlagen mit einem kontaktlos und im wesentlichen wegfrei
zu betätigenden
Geberelement zur Erzeugung eines in einer Steuereinrichtung der
Aufzugsanlage auswertbaren Signals vorgestellt, wobei das Geberelement nicht
aus einem elektrisch aufladbaren Kondensator sondern aus einem piezo-keramischen
Wandler besteht, der zusammen mit einem elektronischen Verstärker in
einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet ist.
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Die
durch den Fingerdruck bewirkte geringfügige Deformation des Wandlers
reicht für
die Erzeugung einer Spannung aus, die einem Verstärker zugeführt wird.
Da die Spannung nur während
der Druckänderung
erzeugt wird, enthält
der Verstärker einen
Zeitspeicher, der ein definiertes Ausgangssignal abgibt.
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Das
deutsche Gebrauchsmuster
DE 94
10 229 offenbart ein programmierbares Logikmodul für die Türsteuerung
und -überwachung
von Nutzfahrzeugen des öffentlichen
Nahverkehrs oder auch anderer ähnlicher
Transport- und Reiseunternehmen. Das Modul soll den Öffnungs-
und Schließvorgang der
Türen,
die Tür-
und die Türraumüberwachung, den
Fahrzeugstillstand und die Freigabemechanismen einschließen. Dazu
gehört
auch die Türüberwachung
vom Fahrer aus bei nicht einsehbaren Türen, wie von Gelenkbussen in
Kurvenstellung. Die erfinderische Neuheit besteht in der Zuordnungs-
und Programmierbarkeit – unter
Verzicht einer festen Verdrahtung – vieler verdrahteter Sensoren
und Aktoren in einem elektrisch leitenden, abgeschirmten Platinenaufnahme-Gehäuse mit
galvanischer Trennbarkeit der Ein- und Ausgänge.
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Wenn
sich der Inhalt der vorgestellten Applikation mit der der vorliegenden
Neuerung deckt, so ist doch der Ausführungsgegenstand ein vollkommen anderer.
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Ähnlich verhält es sich
mit dem Inhalt des deutschen Gebrauchsmusters
DE 94 03 787 'Integriertes Bordinformationssystem
für Busfahrzeuge', wo die sternförmige Verdrahtung
der vielen Sensoren und Aktoren durch ein verdrahtetes Bussystem
ersetzt wird – 'Datenbus im Omnibus'. Ein Metallgehäuse wird
einheitlich in der Gehäusewandung
mit Rundsteckern gleicher Bauart versorgt, die mehrere Kreise von
Datensammelschienen bilden. Die Konfiguration der Datenschienenkreise – Zuordnung
zu den Sensoren und Aktoren – wird über mechanische, händisch einstellbare
Kodierschalter vorgenommen.
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Die
vorgestellte Aufgabenstellung deckt sich inhaltlich mit der offenbarten
Neuerung, jedoch ist die Ausführungsform
eine völlig
andere.
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Die
vorgestellten Applikationsbeispiele eignen sich nicht oder nur bedingt
als Lösung
für eine Einrichtung
zur Steuerung der Kommunikation bei Systemen mit energieautarken
Teilnehmern, insbesondere bei drahtlos vernetzten Systemen der Fahrgast/Passagier-Fahrer/Fahrzeug-Kommunikation
zu Lande, zu Wasser und in der Luft, aber auch allgemein des Personenservice – wie im
Krankenhaus- oder Altersheimwesen – oder der Aufzugssteuerung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für eine Einrichtung
zur Steuerung der Kommunikation bei Systemen mit energieautarken
Teilnehmern, insbesondere bei drahtlos vernetzten Systemen der Fahrgast/Passagier-Fahrer/Fahrzeug-Kommunikation
zu Lande, zu Wasser und in der Luft, aber auch allgemein des Personenservice – wie im
Krankenhaus- oder Altersheimwesen – oder der Aufzugssteuerung
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen
nehmen die Unteransprüche
Bezug.
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Ziel
ist die Schaffung eines Verfahrens und der Aufbau einer Einrichtung
für die
Steuerung der Kommunikation bei Systemen mit energieautarken Teilnehmern,
insbesondere bei drahtlos vernetzten Systemen der Fahrgast/Passagier-Fahrer/Fahrzeug-Kommunikation
zu Lande, zu Wasser und in der Luft, aber auch allgemein des Personenservice – wie im
Krankenhaus- oder Altersheimwesen – oder der Aufzugssteuerung,
die bei möglichst
universellem Einsatz und vorgesehenem Verwendungszweck mit einem
minimalen Aufwand an Mechanik und Teilen auskommen und ein hohes
Maß an
Verbesserungen und Flexibilität
aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird daher vorgeschlagen, ein neues drahtlos vernetztes Kommunikationssystem
bestehend aus energieautarken Sensoren – wie Haltewunsch- oder Serviceruf-Tasten – und busfähigen Aktoren
mit Logikfunktion einzurichten. Die Sensoren können als Sender oder Transceiver – Sender
und Empfänger – der Aktor
als Empfänger
oder Transceiver ausgebildet sein. Der Transceiver – gebildetes
Kunstwort aus Trans (-mitter und Re-)ceiver, Sender und Empfänger – kann den
Empfang eines Signals bestätigen
oder ein Senderbaustein kann eine Rückantwort über ein gesendetes Signal verarbeiten.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die
energieautarken drahtlos vernetzten Sensoren sowohl keine Energiezuführung benötigen als
auch keine Anschlüsse
für bedrahtete
Informationsleitungen besitzen. Daher sind diese Sensoren an beliebigen
Stellen anbring- und einsetzbar – ohne besondere Vorkehrungen
an ihrer Halterung zu treffen – und
eignen sich auch für das
Nachrüstgeschäft. Je nach Übertragungsleistung kann
die Entfernung zwischen Sensoren und Aktoren ca. 100 m Freifeld
oder weniger bei Störungen
durch entsprechende Wände
und/oder Decken betragen, was bei Nutzfahrzeugen im öffentlichen
Nahverkehr oder ähnlichen
Fahrzeugen seltener – außer z.B.
bei sogenannten Doppeldeckern – vorkommt.
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Eine
Ausprägungsform
der erfinderischen Neuheit ist dadurch gegeben, daß der energieautarke
Sensor – wie
Haltewunsch- oder Serviceruf-Taste – aus einer Energieerzeugungseinheit,
einem Energiegenerator, besteht, der z.B. die Energie aus einem piezo-elektrischen
Wandler generiert und z.B. in einem Ladekondensator zwischenspeichert.
Mit dem Tastendruck für
den Haltewunsch- oder Serviceruf wird eine mechanische Deformation
des Wandlers ausgelöst,
die zur Erzeugung einer elektrischen Energie, einer Spannung, ausreichend
ist, um über
eine weitere Baugruppe ein Funksignal abzusetzen. Beim piezo-elektrischen
Wandler wird eine elektrische Spannung nur bei Druckänderung
erzeugt, d.h. beim Tastendruck sowie bei Entlastung der Taste.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die nachgeschaltete
Funk-Senderbaugruppe
des Sensors nach Erhalt eines Impulses des Energiegenerators ein
mit dem Empfänger
abgestimmtes Funk-Sendetelegramm auslöst. Für die Übertragung steht in Europa
das 868,3 MHz-Band zur Verfügung;
es darf nur für
Kurzzeit-Übertragungen
genutzt werden, d.h. es dürfen
nicht mehr als 15.000 Telegramme pro Stunde gesendet werden. Das
Telegramm kann in der ASK Amplituden-Modulation oder FSK Frequenz-Modulation übertragen werden.
Die digitale Amplituden-Modulation
ist eine sehr energieeffiziente Übertragungsart,
da nur die '1'-Bits übertragen
werden. Der Aufbau eines Telegramms für die serielle Asynchron-Übertragung
eines Datenblocks besteht z.B. aus einem Synchronisationsteil, der
die Übertragung
steuert, einem Header/Kopfteil, der Sende- und/oder Zieladresse
enthält,
einem Datenblock n Speichereinheiten, der die eigentliche zu übertragende
Information enthält,
sowie einem Tail/Schwanzteil, der die Übertragung gesteuert beendet.
Das Datenblockformat ist von dem Sender abhängig, der das Telegamm gesendet
hat (Lit.: Hidde, u.a.: Funk-Gebäudesystemtechnik, Landsberg/Lech).
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Kollisionen beim Senden – bedingt durch
weitere Sender der Umgebung – dahingehend vermieden,
daß in
einem Übertragungszyklus
eines Telegramms eine feste Zahl von identischen Untertelegrammen
gesendet wird. Innerhalb eines Zeitfensters kann – zwecks
Erhöhung
der Übertragungssicherheit – jedes
Telegramm vereinbarungsgemäß mehrmals
wiederholt werden. Auf die Art, die Ausführung und die Montage der Antennen
von Sender und Empfänger
muß besondere
Sorgfalt gelegt werden, da die Antennen die Übertragungscharakteristik bestimmend
beeinflussen. Üblicherweise
werden die Sende- und Empfangsbaugruppen mit einer definierten Wurfantenne
ausgerüstet.
Die Übertragungsqualität ist – neben
der Gestaltung der Antennen – von dem Übertragungsumfeld
abhängig
und muß vor
Ort meßtechnisch
ermittelt und ggfs. dem Umfeld angepaßt werden.
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Eine
weitere Komponente der erfinderischen Neuheit sieht vor, daß die Funk-Empfängerbaugruppe
definierte kodierte Telegramme empfängt und verarbeitet, die von
der Funk-Senderbaugruppe aufbereitet und übertragen werden. Diese Baugruppe
kann mit Überwachungs-
und Logikeinheiten kombiniert werden, z.B. über den 'Open collector'-Ausgang, um verschiedene applikationsspezifische
Lösungen
zu realisieren. Wird ein Haltewunsch oder ein Serviceruf über die
Generator- und Funk-Senderbaugruppe abgesetzt und von der Funk-Empfängerbaugruppe
als solcher identifiziert, kann das empfangene Signal mittels logischer
Funktionen digital weiterverarbeitet werden.
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Im
Falle des Haltewunschs bei einem Nutzfahrzeug des öffentlichen
Nahverkehrs, wird der Haltewunsch durch den Fahrer oder – beim führerlosen Transportmittel – durch
das Fahrzeug quittiert; das Quittungssignal wird den Fahrgästen angezeigt.
Es wird nur der erste Haltewunsch pro anzufahrender Haltestelle
verarbeitet; weitere Bedarfsmeldungen bleiben unberücksichtigt.
Bereits oben wurden weitere Logik-Verknüpfungen angezeigt. Das Öffnen der Fahrzeugtüren sollte
nur bei Stillstand des Fahrzeugs erfolgen; die Tür- und die Türraumüberwachung
meldet freie, nicht zugestellte Türöffnungen; etc.
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Die
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Funk-Empfängerbaugruppe
auf dem gleichen Frequenzband wie die Senderbaugruppe arbeitet;
die Empfängerbaugruppe
ist elektrisch über
ein Netzteil an Versorgungsspannung gelegt. Üblicherweise können mehrere
Funk-Senderbaugruppen an eine Empfängerbaugruppe angelernt werden,
so daß die
Ausrüstung
eines Fahrzeugs oder auch eines Gebäudeflurs mit Haltewunsch- oder Serviceruf-Tasten
nur eine Empfängerbaugruppe
bedingt. Es werden nur Schaltsignale EIN oder '1'/AUS oder '0' übertragen;
Dimmbefehle/-signale wie bei der Lichtsteuerung entfallen. Die netzteilspannungsversorgte
Funk-Empfängerbaugruppe/Aktor
ist permanent – mit
der Betriebsbereitschaft der Einrichtung – empfangs- und gerätebetriebsbereit;
von Funk-Sensoren gesendete Haltewünsche oder Servicerufe können jederzeit
empfangen und weiterverarbeitet werden.
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Weitere
Ausgestaltungen der erfinderischen Neuheit sehen vor, daß, da mehrere
Funk-Senderbaugruppen mit einer -Empfängerbaugruppe korrespondieren,
der Empfängerbaugruppe
die Adresse und der Typ der einzelnen Sensoren mitgeteilt werden
muß; dies
geschieht über
den Lernmodus. Die Bekanntmachung kann durch Stecken, Schalten, Verbinden,
etc. von Brücken
auf der Empfängerbaugruppe
erfolgen. Weiterhin ist ein Lernen auch über Funk möglich, in dem die Empfängerbaugruppe
in den Lernmodus versetzt wird und die Senderbaugruppe z.B. durch
Tastendruck – oft
auch einen längeren
Tastendruck – eine
gezielte Übertragung
einleitet, die die Empfängerbaugruppe
auswertet und speichert. Umgekehrt ist auch das Löschen von
Sensoren in der Funk-Empfängerbaugruppe
möglich, z.B.
durch Aktivierung des Lernmodus und mehrmaligen Betätigens der
Sensortaste. Oft muß zu
diesem Zweck die Funk-Senderbaugruppe in unmittelbare Nähe der Empfängerbaugruppe
gebracht werden.
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Weiterhin
sieht die Erfindung vor, daß die Kommunikationsabläufe – wie sie
von einem Sensor wahrgenommen werden – auf den Aktor übertragen werden.
Der Aktor mit seinen ausführenden
Funktionen bekommt seinen nächsten
Arbeitsauftrag von der Funk-Senderbaugruppe nach Synchronisation, 'Bring'-Funktionalität.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das vorgestellte Verfahren
an kein Übertragungssystem
gebunden; es kann sowohl bei bedrahteten Bussystemen – wo die
Energieentnahme begrenzt ist – wie
auch bei Funk-Bussystemen oder Lichtleiternetzen – wo aus
dem Netz überhaupt
keine Energie zur Verfügung
steht – eingesetzt
werden.
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Die
vorgestellte erfinderische Neuheit ist an keine Protokollstruktur
des Übertragungssystems
gebunden; die Übertragungszeit
sollte minimal sein.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Anmeldung sieht vor, daß die Funk-Senderbaugruppe
und/oder die -Empfängerbaugruppe
als Transceiver-Baugruppen ausgeführt sind.
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Gemäß der erfinderischen
Neuheit wird die Antennenführung
der energieautarken drahtlos vernetzten Haltewunsch- bzw. Serviceruf-Taste örtlich so
weit wie möglich
vom Befestigungsort bzw. der elektrischen/elektronischen Einrichtungen
entfernt gestaltet.
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Die
Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Haltewunsch- bzw. Serviceruf-Taste
mit Energiegenerator und Funk-Senderbaugruppe rutschfest und verdrehgesichert
mittels Halterung montiert werden kann.
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Außerdem sieht
die Erfindung vor, daß die Haltewunsch-
bzw. Serviceruf-Taste eine Befestigung durch eine zweiteilige Mutter
erfährt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird die mechanisch beweglich aufgehängte und
ergonomisch gestaltete Betätigung/Wippe
der Haltewunsch- oder Serviceruf-Taste so ausgeprägt, daß sie eine
mechanische Verbindung zu den beweglichen Teilen der Energieerzeugungseinheit
herstellt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche; die
zahlreichen Möglichkeiten
und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der
Anzahl der Schutzrechtsansprüche
wider.