DE2024845C - Fernsteuerverfahren zum Fernbetati gen einer zu steuernden Einrichtung mit mindestens zwei Betriebszustanden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fernsteuerverfahren zum Fernbetätigen einer zu steuernden Einrichtung mit mindestens zwei Betriebszuständen mittels einer Befehlsstation mit Sender und Empfänger und mindestens einer Empfangsstation mit Sender und Empfänger, die frequenzcodierte Signale senden und empfangen. Ein derartiges Fernsteuerverfahren ist beispielsweise bekannt durch die USA.-Patentschrift 3 405 387, wie weiter unten noch näher beschrieben wird.

Es ist ferner bereits ein elektronischer Schallempfänger bekanntgeworden, der mit Hilfe eines Impulscodes betrieben wird. Der elektronische Schallempfänger besteht hierbei aus einem Schallwandler zum Umwandeln der empfangenen Schallimpulse in elektrische Impulse, die einer Verstärkerschaltung zugeführt werden. Die Verstärkerschaltung ist an eine Gatterschaltung und an eine Zeitverzögerungsschaltung angeschlossen, die beide einen ersten Impuls, der von einer Sendestation gesendet wurde, empfangen. Die Zeitverzögerungsschaltung dient hier dazu, um den Impulslagecode zu entziffern. Wird also nach Verstreichen einer bestimmten Zeit, nach dem Empfang eines ersten Schailimpulses. ein weiterer Schal'impuls empfangen, dann spricht der elektronische Schallempfänger auf diesen Impulslagecode an. und er aktiviert eine Betaiiguimsvorrichtung, wie beispielsweise einen Motor, ein Relais od. dgl. Dieser bekannte elektronische Schallempfänger ist nicht gegen ein zufälliges

Auftreten einer üeräuschimpulsfolge, die dem Impulslagecode entspricht, gesichert, d. h. bestimmte Umgehungsgeräusche oder Geräuschimpulsfolgen können zufällig dem Impulslagecode entsprechen, so daß der elektronische Schallwandler unbeabsichtigt in Tätigkeit gesetzt wird (USA.-Patentschrift 3 138 778).

Bei vielen Anweiidunysfällen kann jedoch eine solche zufällige Betätigung, beispielsweise bei Unterwasscrstalionen, zu verheerenden Folgen führen, so daß dieser bekannte elektronische Schallempfänger für derartige Anwendungsfälle keine ausreichende Sicherheit bietet.

Bekannt >st auch eine Instrumentenkapsel, die zum Absenken in extreme Wassertiefen ausgelegt ist.

Um eine derartige Instrumentenkapsel wieder an die Wasseroberfläche zu fördern, ist sie mit einem Empfänger ausgestattet, der mit einer Betätigungsvorrichtung zum Freisetzen eines Gases gekoppelt ist. Der Empfänger dieser instrumentenkapsel weist als Eingangsstufe einen magnetostriktiven Detektor auf, der mehrere Schallsignale entsprechend verschiedenen Schallfrequenzen empfangen kann und sie zu einer Filterkombination überträgt, an deren Ausgang die einzelnen diskreten Frequenzen, die dem

Betätigimgscode entsprechen, erscheinen. Am Ausgang dieser Filter wird dann eine Betätigungsvorrichtung nur bei gleichzeitigem Vorhandensein aller diskreter Frequenzen aktiviert. Offensichtlich ist dieser Empfänger nicht gegen eine unbefugte Betätigung geschützt, da man beispielsweise nur ein Frequenzspeklrum, welches die betreffenden diskreten Frequenzen enthält, zu sender, braucht, um diesen bekannten Empfänger zu erregen (USA.-Patentschrift 3 203 676).

Es ist zsvar auch die Verwendung eines gemischten Serien- und Parallekodes bekannt, jedoch lediglich im Rahmen der Informationstheorie, wobei also ein derartiger Code selbst eine bestimmte Information darstellt und nicht zur Betätigung einer elektro-

5S rüschen Einrichtung verwendet wird, um also beispielsweise einen Schallempfänger ein- und auszuschalten und um gleichzeitig mit Hilfe eines solchen Codes verschiedene Funktionen einzuleiten (Zeitschrift »SEG-Nachrichten«, 1⁽)56, Heft 4, Seiten 174 bis 180).

Bei einem bekannten Fernsteuersystem für eine Schießscheibenanlage wird der elektrische Antrieb für die Bewegung einer Schießscheibe durch ein von einem Sender an der Kommandostelle gesendetes und von einem der Schießscheibe zugeordneten Empfänger aufgenommenes Funksignal eingeschaltet. Um eine unbefugte Betätigung des elektrischen Antriebs, zu verhindern, ist der Sender außer zur

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Ausstrahlung einer der Zahl der Schießscheiben bestimmten Steuerfunktion erforderliche Zeit. Dacntsprecliendcn Anzahl von untereinander verschic- bei wird die Steuerfunktion nicht eingeleitet, wenn denen kommandosignalen auch /ur Ausstrahlung nicht die bestimmte Modulationsfrequenz während eines \on diesen verschiedenen Dauersignals einge- dieser bestimmten Zeitperiode empfangen wird richtet, welches fur die Dauer der Komnvindosignale .·; (USA.-Patentschrift 3 199 070). unterbrochen wird, wobei der auf das auslosende Schließlich ist auch bereits die Entfernungsmes-

Kommandosigna! abgestimmte Empfänger dann tür suns; mittels Schallwellen bekannt. Hierbei wird von dieses Kommandosignal unempfindlich ist. solange einer Station ein Ultraschallsignal ausgesendet, wird das Daue.signal gesendet wird. Der Empfänger von einer entfernt gelegenen "zweiten Station cmpspricht also nur dann auf das disk-x-ie Kommando- to fange:;, umgewandelt, verstärkt und dann wieder zur signal an. wenn das Datiersignal ni :ht nesendet wird ersten Station zurückgesendet, so daß man auf (deutsche- Auslegeschrift 122S333). Grund der Laufzeit des Ultraschallsignals von der

Gemäß einem älteren Vorschlag wird eine Sicher- ersten Station zur zweiten Station und wieder zurück heii gegen unbefugtes Auslösen einer entfernt sie- zur ersten Station die Entfernung zwischen den zwei legeneii Geräteeinheit dadurch erreicht, daß dieses 15 Stationen bestimmen kann (LISA.-Patentschrift bvk.'.iinte System nach einem Freuiicnzcode mit 3 076 5!«).

|'( ι.Λ-Befehlssignalfrequenzen und Negativ-Befehls- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

skv.iiirequenzen in Form freq-.ienvco;! .rter Schall- steht darin, das Fernsteuerverfahren der eingangs w^i,-:i arbeitet, d.h. die entfernt L-eiegene Geräte- definierten Art derart zu ν -bessern, daß bei niögci:-!:eit spricht nur dann an. wenn innerhalb eine-. 20 liehst geringem Energieverbrauch der zu steuernden K-.irmviten Frequenzspektrums bestimmte Frequen- Einrichtung, in verschlüsselter Form Kenntnis über /,- fehlen und bestimmte Frequenz ::i vorhanden den jeweiligen Zustand der zu steuernden Eir.richs, ·! !deutsche OITenlegungsschril't ! S04 3^l»S). tung erhalten werden kann, als auch eine verschlüs-

·, ist auch bereits ein Fcrn^euerswem bekannt. s< "te Betätigung der zu steuernden Einrichtung mögv. lies aus einer Befehlsstation mit einem Sender 35 lieh wird.

ι: ; ; einer Befehle empfangenden Station mit einem F.rfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch

[ ,^.fänger bestellt, wobei der Empfänger mehrere gelöst, daß" in der Empfangsstation bei Empfang \ 1 Sender gesendete diskrete Frequenzen bleich- einer vorgegebenen Frequenz über eine bestimmte / .ig empfangen kann, um bei Empfang der dis- Zeit ein Empfangs- und Sendeteil für Abfragesignale l> ;en Frequenzen eine Betätigungsvorrichtun_t zu 30 selbsttätig für eine Zeitdauer eingeschaltet wird, die ;; .-vieren. Dabei gelangt ein gemischter Serien-"und zum Empfangen und Beantworten von Abfrage-I iallelcodebetrieb zur Anwendung, wobei der Par- Signalen ausreicht, daß dann bei Empfang einer ;■ .!code aus dem gleichzeitigen Auftreten der meh- Kombination von mindestens zwei Frequenzen über r ren diskreten Frequenzen und der Seriencode aus eine vorgegebene Zeit einerseits ein Befehls-F.mp- L -ei bestimmten Dauer des gleichzeitigen Auftre- 35 fangsteil selbsttätig für eine Zeitdauer eingeschaltet ¹...:-.s tl:r mehreren diskreten Frequenzen als auch wird, die zum Empfangen von Refeh'ssignalen aus- ; -.-. der zeitlichen Position von den gleichzeitig auf- reicht, andererseits der Sender der Empfangsstation ι■·.lendui Frequenzen und weiteren gesendeten be- den augenblicklichen Betriebszustand der zu steuern- > inmten Frequenzen besteht (britische Patentschrift den Einrichtung durch Aussendung einer vorge-1 !00 716). 40 gebenen Frequenz über eine bestimmte Zeit meldet

Bekannt ist auch ein Fernsteuersystem mit den und daß darauf von der Bcfehlsstation ein Befehlsciiigangs definierten Merkmalen, dessen Unterwas- signal in Form einer Kombination von mindestens serstat'on sowohl zum Empfangen einer codierten zwei Frequenzen aussendbar ist. das in der Emptiit'ormation hinsichtlich eines" durchzuführenden fangsstation die Betätigung der zu steuernden Ein-Defehls als auch zum Senden einer codierten infor- 45 richtung auslöst.

mntion hinsichtlich des jeweils vorhandenen Be- Ein Fernsteuersystem, welches nach diesem Ver-

iriebszustandes ausgestattet ist. Das gesamte System ist fahren arbeitet, besitzt nicht nur den Vorteil gegenhierbei jedoch dauernd vollständig in Betrieb, d. h. über bekannten derartigen Systemen, daß jeglicher es wild auch während denjenigen Zeiten, während Informationsaustausch verschlüsselt erfolgt und dawelclicn kein Informationsaustausch zwischen der 50 her eine unbefugte Betätigung ausgeschlossen wird, Befehlsstation und der Befehle empfangenden Sta- sondern führt auch zu dem Vorteil, daß gleichzeitig tion stattfindet, Energie verbraucht, so daß dieses der Energieverbrauch über eine große Betriebsdauer bekannte System mit einem großen Energiespeicher gesehen äußerst geling ist, alr,o der Energiespeicher ausgestattet werden muß, damit das System über für den Betrieb des Fernsteuersystems nur eme vereinet längeren Zeitraum hinweg betriebsfähig bleibt 55 gleichswrise kleine Kapazität aufzuweisen braucht. (USA.-Patentschrift 3 405 387). Darüber hinaus bietet das Fernsteuerverfahren nach

Man hat auch bereits eine Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung auch den Vorteil, daß beispielsweise in Verbindung mit einer Unterwasser- der aktivierte Zustand des Systems selbst einen boje vorgeschlagen, die auf eine bestimmte Modula- schwer zu entschlüsselnden Code darstellt, d. h. der lionsfrequenz derart ansprechen kann, daß dadurch 60 Informationsaustausch muß sich innerhalb einer beeine Funktion durchgeführt wird, beispielsweise ein stimmten 7sitperiode abspielen, während welcher Empfänger an die Stromversorgung geschaltet wird das Fernsteuersystem bzw. die Befehle empfangende und der Empfangx somit auf Empfang geschaltet Station aktiviert ist.

wird. Diese Schaltung kann weiter mit einer Ein- Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorrichtung ausgestattet sein, um die Stromversorgung 65 teilhafte Weiterbildung erfahren, daß im Empfanger von dem Empfänger wieder abzutrennen, und zwar der Empfangsstation Filter für die vorgegebenen nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeit- Frequenzen und Filter für nicht zugelassene freperiode. die langer ist als die zum Durchführen einer qucnzen derart vorgesehen sind, daß eine Uurcn-

schaltung nur erfolgen kann, wenn keine der nicht-/ugelassenen Frequenzen auftritt.

Das Fcrnstcuerverfahren nach der Erfindung kann zur Fernbetätigung mindestens eines Unterwassergerätes mittels Schallsignalen oder Ultraschallsignalen dienen.

Schließlich kann die Zeitspanne zwischen Aussendung von Abfragcsignalcn und Empfang von Meldcsignalen in der Bcfchlsstation gemessen und zur Entfernungsbestimmung ausgewertet werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbcispicls unter Hinsveis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I schematisch einen Ausschnitt aus einer Pipeline mit einem Ventil, welches mit Hilfe des Fernstcuerverfahrcns nach der Erfindung betätigt werden soll,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der zusammengehörenden Elemente eines Systems, welches nach dem Verfahren nach der Erfindung arbeitet und sich unter Wasser bei dem Ventil befindet, welches gesteuert werden soll.

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Befchlsstation, die in einem Behälter gemäß F i g. 1 mitgeführt wird.

Das in Fig. I gezeigte System besteht aus einer Bcfchlsstation für Schallabfragesignale, Bereitschaftssignale und Steuersignale und ebenso aus einer Empfangsstation, die diese Signale empfänct. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist gezeigt, daß der Behälter IO im Schlepp unter Wasser einen Schallwandlcr und Hydrophonanordnung 12 mitführt. Der Sender; in dem diese Sendcsignale erzeugt werden, und der Empfänger, in dem die von dem Hydrophon empfangenen Signale verarbeitet werden, sind mit 14 bezeichnet und befinden sich in einem Schiff 10.

Ein Ausschnitt einer Pipeline 16 liegt auf dem Meeresboden 18. Eine Zweigleitung 20 enthält ein Ventil, das von einer entfernten Stelle aus geölfnct und geschlossen werden soll. Das Ventil 22 ist in dem unteren Abschnitt eines dreiteiligen Gehäuses gelegen, das vermittels Streifen 24 an die Hauptleitung 16 angebunden ist. Dieses Gehäuse enthält ebenfalls einen Empfänger 28 und einen Sender 30. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Sender und Empfänger mit Energie zu versorgen. Bei bestimmten Anwendungsfällcn der Erfindung kann diese Einrichtung aus einem Gerät bestehen, das potentielle Energie, die in dem Material gespeichert ist, das in der Pipeline transportiert wird, verwendet. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel wird diese Einrichtung von einer Batterie 32 gebildet, die an der Hauptpipeline lf> angebracht ist. und zwar ebenso mit Hilfe von Streifen oder Gurten, und ist vermittels eines Slromkabcls 34 mit Teilen des Gehäuses 28, das den Sender und Empfänger enthält, verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei dieser Anordnung der Geräte durchgeführt werden. Nach dem Verfahren wird eine erste Vielzahl von charakteristischen Signalen von der Befehlsstation für eine Zeitdauer gesendet. Eine zweite Anzahl von charakteristischen Signalen wird ebenfalls von der Befehlsstation, jedoch nur für einen Teil dieser Zeitdauer gesendet. Die erste und zweite Anzahl der Signale wird an der Empfangsstation empfangen, und wenn beide ersten und zweiten Signale empfangen wurden, wird ein drittes charakteristisches Signal gesendet. Bei diesem Ausfiihrunusbeispiel besteht das dritte charakteristische Signal aus einem Bcfehlssignal, welches eine Betätigung des Ventils zur Folge hat. Nach dem Verfahren der Erfindung wird die zweite Anzahl der Signale an der Empfangsstation nur nach Empfang der ersten Anzahl der Signale empfangen. Dieser Schritt wird dazu ausgewertet bzw. angewandt, um Energie an der submarinen Station einzusparen, indem dieser Abschnitt des Empfängers, der auf die zweite Anzahl der Signale anspricht bzw.

ίο empfängt, außer Betrieb gesetzt ist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geht den zuvor beschriebenen Schritten ein primärer Schritt voraus, und zwar besteht dieser im Senden eines charakteristischen Abfragcsignals von der Bcfchlsstation, und es wird darauf die Zeit gemessen, die vom Zeitpunkt des Auftretens des Signals an verstreicht. Das Abfragcsignal wird von der Empfangsstation empfangen, und diese Station sendet ein Antwortsignal. Das Antwortsignal wird von der Bcfchlsstation cmpfangen, und nach Empfang dieses Signals wird die Zeitmessung beendet, wobei man dann ein Maß für die Entfernung zwischen der Bcfehlsstation und der Empfangsstation erhält. Darüber hinaus sendet die Bcf .hlsstation ein viertes charakteristisches Signal, und zwar anschließend nach der Abgabe des ersten und zweiten Signals. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt das vierte Signal ein Abfragcsignal dar und wird von der Empfangsstation als Instruktion dafür ausgewertet, daß ein Rückkehrsignal gesendet werden muß, und zwar ein fünftes charakteristisches Signal, das kennzeichnend für den Betriebszustand des zu steuernden Gerätes ist. Dieser Schritt ist in dem Schritt entsprechend der Auslegung des fünften Signals enthalten, wenn es an der Bcfehlsstation empfangen wird, um die Zustandsbcdingung zu identifizieren. Es geht hervor, daß diese Signalüberlragungsmethodc sich mit Fernstcucrungsproblcmen vereinbaren läßt, und zwar besser als diejenige Methode, die nützlich beim Scnden von Instruktionen zu einer entfernt gelegenen Station im Raum oder einer entfernt gelegenen Station auf dem Land ist, oder ebenso nützlich beim Senden zu einer entfernt gelegenen Station auf See. Es gibt eine große Anzahl von Möglichkeiten für ein Gerät, das die verschiedenen Schritte nach der Erfindung realisiert, und einige der Schritte, insbesondere die Erzeugung und Sendung von charakteristischen Schallsignalen, können von Hand vorgenommen werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Gerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Die verschiedenen Abschnitte des gesamten Systems lassen sich in vorteilhafter Weise verwenden, obwohl hcrvorgehoben sei, daß irgendeiner dieser verschiedenen Abschnitte eine andere Ausführungsform haber kann. Das auf dem Schiff mitgeführte Gerät isl schematisch in Fig. 3 dargestellt. Dieses Gcräi besteht aus einem Schallsignalempfängcr und eineir

Schallsignalsender. In dem Schallsignalcmpfangs abschnitt der Fig. 3 werden die das Hydrophon 4( erreichenden Schallsignale in elektrische Signalt konvertiert, und diese werden einem Konvcrterver stärker 41 zugeführt, der allgemein dem ersten De modulator entspricht, ebenso dem Zwischcnfrcqucnz verstärker eines Superheterodynempfängers. D;i Vcrstärkcrausgangssignal stammt aus einer Reih von Filtern 42, die die Vcrstärkcrausgangssignal·

„sprechend der Frequenz ,renne, ^-ig^e befcpic. ^len ,we,

,erden einem Detektor 43 cmgt-gebtn *a I rcnd dasA lgfc ^^ _Oszn

Signale einer anderen Frequenz en m Dc cktor 44 J | _GaUcr,.., _fiihrl, _{und die} Aus-

zugeführl werden. Signale einer dritt 1i rcquciu _{g cincm andcren} Oszillator wird über

werden einem Detektor 45 zugelc. et. Du st I Jttck M fct Gatter/2 zugeleitet. Die

lorcii 43, 44 und 45 entsprechen dem is tittn IX unt t ^^^ _wjrd ^^

modulalu,· oder Mischstufc ones Super-heuocI>n- ^an^robc ^ _{ßc des}

cmpfängcrs und gestatten es. >^nde ncc η dm MU ^ ..^ t ^ _r._{:inridllung zuin Rcdu}.

Frequenzen in dem emplangencn Stlia s uui . Leistungsausgangsgrüße in Form eines

Ä^S ^S^^l^^ Dämpf.iedes 7« dem Treibe,, ersta.ker 63 zuge-

^ p

und wenn das Signal am ^f J-¹'S^i;;^ ^iic- " In' dem anderen Absehnitt des Senders wild die tors erscheint, hefen das ODl-.R-Citttr t Λ mc _{χ ößc aus dcm} Oszillator und dem Steuersignal auf die Leitung 47 zu einer IK.^J^su|'^rJJ- ^Lr 64 einer Reihe von Gutem 71 zugeleitet. Wenn am Delektor43 eine. Aj^»'^großt Tsthunt .5 t d _{Ausfiihrungsbeisp}i_c| _silld vier Oszillatrigger! diese einen I-I.p-H«P 49 ο daß d.cstr ^ ^ ^^ ^ ^^^ _{und jcdcs d}

Ahtung 50 f£™° IV f

.·■>. ni_ttw.v --.·. .■ rl« .,ι,,.ϋιΐ de aul- loien uuu \ici .ngium. »"i^*·" - j —-

em Signal zur Anzeigeeinrichtung 50 f£™:° _{s nale wcist c}ine unterschiedliche Frequenz auf,

k uclncl und anzeigt, daß ,bei c ,es "¹^ ^, _{(imJ dlcsc} werden dem Gatter 71 zugeführt Zwei beispiel. das zu steuernde Ventil s.t in <de c,Htnu ^ _a, ^₁, _{zu cincm l!NIMiaUcr} 72. und

Lage befindet. Wenn an dem Detektor 44-ein b feia . _n ^ _{cincm UND}._Gattcr

»,n Ausgang erscheint, dann trigger dieses Sg a JJ a t . _djc ^ _i;ND._{GaUcr 72 /u}_

einen F.ip-FK'P 51 und bewirkt cJaü dieserun S.gna W. D ^₁, ^ ^ _{M c}

; uibt, und zwar zu einer Ai /egt u rnth tu nj, M, fe ^ ^ ^ _{dcm Trcibcrvcrslürkcr 65}. Ls

; UHH, uno. /.wai /u <-·■■-■ ' , ,.^c . wntil cc- und von dort zu üem ircioer\ersuiKfi «». ^

u.e aufleuchtet und anzeigt, daß das un _t ^ _UND._{Gallcr 72 über cinc} Leitung 75 von

v;!ilosscn ist. Wenn am Ausgang dt Dt tikt rs .5 _{das sCmsri GATI},_{(< gcllann}t

ein Ausgangssignal "scheint, so beta igt dieses den ^ zugeführt. Ein Befehlsschalter 77

Flip-Flop 53, und es wird ein Signal y¹·«- , _d Gatter 76 ein Signal an, und zwar cnt-

Anzcig»vorrichtung54 zugeführt. ehe ^{al fl}™^™ ^ Schalterstellung, und dieser Schal-

_:„zeigl. daß das Ventil betätigt wird oder ν on t « sprcc _{dn G;mer ?8 das >>OpüN}

li.tricbszustand in einen anderen »»'"geführt w.^ 30 te^ ^ ^ _ ^ ^ _{cnlsprechcncl}

Die Flip-Flops werden vermittels eines ^ucnV^d _d„_{r andcrcn} Schalterstellung. Wenn das Signal an

55 zurückgestellt. Die tmplangssiaiioi. :>...Jti » - ^ ^ _{wird so vcrsorgt di}

SJiallsignale als Antwort auf ^AbfI^a.^eCS!,ⁱ'ⁿ-^a'ändet Gatter über eine Leitung 79 das UND-Gatter 73 mit

vnm Sender der Befehlsstat.on in ^fB _sj , j _{diesem Zu}._5tand werden die zwei wurden. Dieser Sender enthalt eine, '^^"X ³⁵ _genannten Signale an das UND-Gatter 73 gelegt und

56. der Impulse mit einer ausgewah Ilen Im puls g_^ ^ ^b. _{Oszi||atorsigna},_{Ct dic an das UND}.

fnlgefrequenz erzeugt. Dieser sieht das »^a|a- _{GaUer72 geIcgt werden}, die zum Mischer 74 gelan-

Zeitsteuersignal vor, aas das Senden der SchaH ^ zwei Signale, die an das UND-Gatter /3

Sicnalc im Sender steuert, und er bestimmt me ro _b * werden, weisen unterschiedliche Frequenzen

und Dauer dieser Signale. . _{auf als die zwe}i signale, die an das UND-Gatter

Der Sender enthält zwei Schallwandler a« ^ ^ werden. Es ist an der Empfangsstation

Schallausgangssignal als Antwort aui ti _d,_{er cine E}i_nrichlung vorgesehen, um die von dem Schall-

sches Eingangssignal vorsehen, biner ot wandler 61 gesendeten Signale zu empfangen

ist mit 60 bezeichnet. Der andere der Schallender ^b ^ ^ ^^ _{das GaUcr} „ _gc.

ist mit 61 bezeichnet. Der ^Scndc^

Gruppen an Oszillatoren. Die Schaiisign^u. werden diese an der Empfangsstation als cmc

Oszillator 62 erzeugt werden, werden vcrmUUls,ae_ ^^.^ _{dafür ausgc};_{tfgt> daß das} Ventil 22 ge-

Schallwandlers 60, nach Verstärkung m ac ^^ ^^ ^ _{Wcnn jedoch djc sipnalCt dic}

bervcrstärker63, gesendet. Die O« ^latorcn _dcm Schallwandler 61 zugeführt werden, diejenigen

schicken den Treiberverstärker 65 mit a.giid , ^ ^ ^ ^^ ^ _{GaUer η% gc{an&cn dann} werden

wo aus sie dann dem Schallwanaier 01 *. ε· _{djesc gn der gcsteuerten} station empfangenen Signale

werden. Bei beiden Abschnitten des; ^™¹"* _ _so auseclcgt," daß cine Instruktion entsteht, wonach

dic Oszillatorsignalc über ,eine Reihe: von u - ^^ ^ _{Mmsm werdcn su}||. _Bci dicscm

und Mischslufen dem T^^JÄ. ₅₅ Ausführungsbeispiel wird der Befehlsschalter77 von

Ebenso sind beide Oszillatore.nheiten 62 undIW da 55 t ^ _{dne Instruktion abzugcbcn}, _dic

zu in der Lage, mehrere Frequenzen zu erzeugen, ^ ^^ ^ ^^ _Be[M ^ _{um das VcnU},

als tatsächlich in einem &&tenen*cwrcoa c ^^ ^ ^ _sc]l]ießen

wendet werden. Der Block 62 enthalf ^e~^ns°JV _{Vor dem} Betätigen des Ventils ist es jedoch vor-

Abfracccodierer, der es möglich maciii. r 4 - ^ _{iei]haft zu Wisscn ob das VcntjI ofIcn odcr gC}schlos-

auszuwählen, und zwar um eincn gcgeDem. ^ .^ _Ό^ _{anderc Abschniu dcs} Senders ist vorge-

zu formen. Ähnlich stellt der Block 64 emc Li ^^ ^ ^ _{Abfragen dcr} i.;mpfangsslation zu

dar, die ein Stcucrcodierer ist durtn1 u fc_{jc crrnöglic}i_ien, diese in Bereitschaft zu setzen oder

wählte Oszillatoren so becinlluLU ^WCTOL"· ,. _dert einzuschalten, und um diese in einen Zustand zu

eine Ausgangsgröße erzeugen und andere * _AbfrMC_ ₆. _vcrsc,_zen. _so daß sie Befehle empfangen "Kann,

werden cine Ausgangsgroße zu erzeugt ■·; . "_{fi2 und um cbcnso} die Bcrcichsuhr-Zähluiig ein/uleiien.

signale aus dem Oszillator und Abfr^ttou ^^ ^ _{Ab und} ,:_jnscllai_Isit,_n;l|_{c silld} ύίφημαι,

werden eincr Reihe von γ^¹.¹^";^^ Ausführungs- die von dem Schallwandkr 6(1 gesendet werden, und

sind auch diejenigen Signale, die durch die Gatter Fl und >-'2 hindurchgelangen.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten System ist das unter Wasser mitgeführte Gerät so angeordnet, daß minimale Energie vor dem Empfang ciiios ersten Einschaltsignals verbraucht wird. Nach Empfang diese« Signals wird das Unterwasserempfangsgerät eingeschaltet, um das Abfragesignal zu empfangen. Nach Empfang des Abfragesignals schaltet dann der Unterwasserempfänger einen anderen seiner Abschnitte ein, um diesen für Befehlssignalc in Bereitschaft zu setzen. Auf diese Weise durchlauft die Unterwasserempfängereinrichlung zwei Einschaltprozcsse. Der erste ist ein in Bereitschaft setzender Schritt, eingeleitet durch den Empfang eines Schallsignals, das nur eine Frequenzkomponente enthält, und diese Komponente ist diejenige, die ihren Ursprung in dem Abfragccodieroszillator 62 hat und durch das Gatter F 1 gelangt ist, um dann von dem Schallwandler 60 gesendet zu werden Eine kurze Zeit, nachdem das Gatter F1 geöffnet wurde und das Senden des Signals begonnen hat, wird das Gatter F2 geölfnet, und ein zweites Signal unterschiedlicher Frequenz wird von dem Schallwandlcr 60 gesendet. Die Kombination aus diesen zwei Frequenzkomponenten stellt das Abfragesignal dar. üic Gatter Fl und F2 werden durch Signale geöffnet, die von dem Impulsgenerator 56 abgeleitet wurden. Die Ausgangsgröße aus dem Generator 56 wird einem Univibrator 82 zugeführt, dessen Ausgangsgröße flnnn zu einem ODHR-Gatter 83 gelangt. Das ODER-Gatter 83 weist einen weiteren Eingang auf, der an späterer Stelle beschrieben werden soll. An dieser Stelle besteht die Funktion des ODER-Gatters 83 darin, den in dem Univibrator 82 erzeugten Impuls durchzulassen, um das Gatter F 1 für eine bestimmte Dauer, während dem Abfragevorgang, zu öffnen. Die Ausgangsgröße aus dem impulsgenerator 56 wird ebenso einer Vcrzögerungsschaltung zugeleitet, die in diesem Ausführungsbeispiel die Form eines Univibrators 84 hat, dessen Ausgangsgröße einem Univibrator 85 zugeführt wird. Die Ausgangsgröße aus dem Impulsgenerator gelangt zu einem ODER-Gatter 86. das einen Impuls vorsieht, um das Gatter F2 zu öffnen. Auf diese Weise wird die Impulsausgangsgröße aus dem Impulsgenerator 56 sowohl d?m Gatter Fl als auch F2 zugeführt, um diese zu öffnen. Das dem Gatter F zugeführtc Signal gelangt jedoch durch den Vcr-7ögerungs-Univibrator 84, wodurch das Gatter F2 zu einem späteren Zeitpunkt als das Gatter FI geöffnet wird.

Bei diesem Ausführungsbcispiel spricht der Unterwasserempfänger der Empfangsstation auf die Dauer der Abfragesignale an. Ein Schallsignal, das eine einzelne Frequenzkomponente enthält, die durch das Gatter Fl gelangt, wird als eine Instruktion dafür ausgelegt, daß derjenige Abschnitt des Empfängers eingeschaltet werden soll, der auf den Abfragecode anspricht. Dieser letztere Abschnitt des Empfängers, also der Abschnitt, der auf den Abfmgecode inspricht, spricht dann an, wenn c'ns empfangene Signal die zwei Frequ.nzkomponenten enthält, die durch das Gatter Fl und F 2 gelangt sind, dieser spricht jedoch nur dann an, nachdem er durch den Empfang des anfänglichen einzelnen Frequenzsignals eingeschaltet wurde.

Wenn der Befehlsschalter 77 betätigt wird, damit ein Impul- zum geschlossenen Gatter 76 oder zum geöffneten Gatter78 gesendet wird, wird ebenso ein Impuls zu dem Univibrator 90 abgegeben, dessen Ausgangsgröße ein sehr langer Impuls ist, der an das ODER-Gatter 83 und 86 angelegt wird. Das Anlegen dieses langen Impulses an die zwei ODER-Gatter ergibt, daß den Gattern Fl und F2 gleichzeitig Einschaltsignale zugeführt werden. Diese werden für einen beträchtlich längeren Zeitraum ausgeschalte;, als der Zeitraum ihres Eingcschaltetscins beträgt, und zwar durch Impulse aus den Univibratoren 82 und 85. Als Ergebnis erhält man eine Sendung eines Doppelfrequenzsignals über eine ziemliche Zeitdauer, und zwar durch den Schallwandler 60.

An dem Unterwasser-Empfänger wird d'c Dauer dieses Signals gemessen, und die Tatsache, daß es für eine Zeit anhält, die langer als eine vorgeschriebene Zeit ist, wird dazu ausgewertet, deiijenigen Abschnitt des Unterwasser-Empfängers einzuschalten, der auf Befehlssignale anspricht, die von dem Schallwandler 61 der Befehlsstation gesendet wurden. Man erhält also ein System, indem Schal I-signale zur Anwendung gelangen können, die Komas ponenten von nur ein Paar Frequenzen beinhalte!; und ein einfacher Zeitdauercode zur Anwendung g·-' langt, und dieses System kann daher mit einer minimalen Anzahl von Komponenten auskommen, sieh' einen Code zum Feststellen der Entfernung, Idenufizierung. einen Code zum Abfrage-Einschalten voi und die Steuereinheit bietet einen sehr hohen Gra! an Sicherheit gegen das Auftreten natürlicher Schallsignale und ebenso eine Sicherheit gegen von Menschen erzeugte Signale, einschließlich Signalen, du· absichtlich von unbefugter Seite erzeugt werden.

Ein weiterer Vorteil des eriindungsgemäßen S\- stems besteht darin, daß das Gerät an dem entfernt gelegenen Ort relativ einfach aufgebaut sein kann. Dias ist in Fig. 2 veranschaulicht, die ein Blockschaltbild einer entfernt gelegenei. Empfangsstation zeigt. Der entfernt gelegene Empfänger besteht aus zwei Abschnitten, von denen jeder sein eigenes Hydrophon aufweist. Ein Empfangsabschnitt betätigt den Schallsender, damit dieser auf eire Abfrage anspricht und damit ein Befehls- oder Steuerabschnitt des Empfängers in Bereitschaft gesetzt wird. Das Hydrophon dieses Abschnitts ist durch den Block 91 dargestellt, der Schallsignalc empfängt und diese in elektrische Ausgangssignalc konvertiert, die eineir Breitbandverstärker 92 zuge^-itet werden. Der Ver stärker weist eine automatische Verstärkungsregelung auf, die durch den Block 93 ancedeutet ist. Dk Ausgangsgröße aus dem Breitbandverstärker gelang zu vier Filterkreisen, von denen zwei so abgestimm sind, daß sie Signale hindurchlassen, deren Fre, quenzkomponentcn denjenigen entsprechen, die voJ dem Schallwandler 60 der Einheit de,- Fig. 3 ge sendet werden. Die zwei anderen der Filter sind au Frequenzen abgestimmt, die natürlicherweise mi den erwarteten Frequenzen erzeugt werden. Si können auf Frequenzen abgestimmt sein, die mai gewöhnlich in einem Breitbandsignal oder in einen Vielfach-Frequenzwobbelvorgang findet. Die Filtc für die erwarteten Frequenzen sind mit »GO-Filter 65 bezeichnet, und die anderen beiden Filter sind m »NO-GO-Filter« bezeichnet. Die GO-Filter sind }< weils durch die Bezugszeichen 94 und 95 angezeig Die NO-GO-Filter sind jeweils mit 96 und 97 angfl

zeitf. Die Ausgangskreise des GO-Filtej.94-ja des NO-oO-Filters96 sind am Verstarke 98 un 199 je weils angeschlossen. Die Ausgangsgrolen dt« zwc Verstärker gelangen ζu einem Dι e. nüahcn,Uirke

S^^a5S&n?_M ^AXiÄS^

In^-pricnchaltung 104 und des ^ "J^ _t.

,erden und vorgesehen ist. daß.kernt^NO^O

,!..-.ν ein Impulsintegrator I"» ^ .^ _FinM;h_alt- -,,Ik aus dem letzteren 7" "ΓΐΙΟ Veleitet vors,vrrelO9 zu einem Impulsgutter 110 fccluiu ausgesetzt, daß die Ausgangsgröße dts m_tU^sm

^JSP=AA SSS"- -

UND-Gatter D-Gatter

. der 4c

auf irgendeiner von drei ,vas von der Stellung der

Die Frequenz der Ausgangsgroßt aus jem osziilatorYil wird dann durch den Be ^ des Gerätes, das geheuer werden' »» _Di uie durch die Grenzschalte -U3 angtz .^ ^^ Signal wird durch das UND^a ter^11 ^^ ^ senderll4zugefuhrt dc .mS.un . j ^ ^

qucnz sendet, so daß tin AJ _D-_Ctekloren 43, Ausgangsanschlüssen von untm der _D__e

44 oder 45 der Gerades der Fi g. J _{durch die} fchlsabschnitt der Empfangsstation dazu in der Lage

ucfchlssignale von der Einheit nach Fig. 3 /u _m ^ Grenzschalter 113 versorgt einen

ι_; 1 ^^^ _χχη ^ ^_{m ßefehl um eine Bc}.

täligungsvorrichtung zu aktivier.

^_cr ^b _{Befehlsabschnitt} ües Empfängers der Empfungsstation enthalt ein Hydrophon 125, dessen Aus-, _{cjnem Breilbandverst}ä_rkcr 126 zugeführt

fc^S t ^ _{autoni;Uischc} Vcrstarkungssteuer-

„ _{aufweist und} dessen Ausgang zu vier £ ^_{0 und} ^ _ei,_s fuhrt Der Aus-

_FjUers ^_{8 führt /u cmcm} Verstärker 132. ^e _{ß der} p.,^ ^ _{no und} ^_{1 fuhren 7Λ}

^ ⁶ _{U3 l34 und 135}. Der Ausgang des _{m ist gn die Differentia}i,*_n,arkcr 136 angeschlossen. Der Ausgang des Verstar_führt ^ _densc,_{ben Dlff}crcntialvcr_Starkcrn _{Dcr Ausgang von} jedem der Verstarker 134 und 35 b ^ _{Diffcrentialverstar}kcr 138 und 139 _angcsch ^] _losSen. Der Ausgang des Differentia versUrb Ausgang des D.ffcrcntialverstar-

Urs 3_g ^ ^ ^ ^. _{Eingüng de :}j_ND.G_aucrs

angeschlossen. Der Ausgang des Differentialver- ^J_{137 und dcr AusgailB dc5} Different.alver-

_st:irkL._rs 139 führen als die zwej Eingänge zu einem _UNn._{Oaltcr M}l. Wenn an einem der f-iltcr 128 ^^ _{Au a sgrößc} erscheint und am an_n ^_{n c}.ne Ausgangsgröße am

_{es DilTcrenlialve}rstarkers 136 und 137. ^^ ^_{1 erscheint Eingang jcd}es

_{d ÜND}._üatter 140 una i«»i. ^as anc ».w.~. .^ _{n un{J das ande lsl} positiv Ahn-

_fc ^^ ^ _{DiRerenlialverstark}e_r 138 und » _{am Au von cincm} und nicht dem

*„««„ de? F.lter 130 und 131 erscheint beide e,n

Ausgangssignal am anderen Eingang jedes der UND-B S^ _polarit„_{t dicser s} , _{ha t davon}

Die Ausgangsgröße aus
einem Schwelfendetektor 11=
diese Größe eine ausreichende
ting? S^^zudnem taktgesteuerten sh öl 16. Das ^»rt Funktionen. Es führt dem J_s

der Empfangsstation für einen ^aus| abschniti Energie bzw. Strom zu, und z«ar Zweisekundenintervall bei dem lührungsbeispiel, während welches ie³u-'erscheiden sich in der Polantat an dem _{Demzufolge sieht e}m UND-Gattcr eint rößc vor und das andere nicht. Wenn Ä Gatter 114 eine AusgangsgröC vorsteht. _{diese Ausgangsgr8ße zu} einer Integrier. ^ _{150 dercn A ZU}emem Schwell.^

^^^^ .^ ^ _{und erf} β Signal ν d

»Schließsolenoid« 152 zugeführt, der betätig, em ^ _{BetUtigungsvorriclnung zu bc}t,_elbe„

^₅ ^„.^„„„i _einc Ausgangsgroße vor- ^ _zu ^ _Integncr,_chaltUn_g 153 _{deren Au};_{gang im} Schwellendetektor 154 er aßt w-.rd ^ _d£m ,_{ÖJTnungssole}noid« 155 gele.tet wird _der ebenso die Betätigungsvorrichtung entsprechend ^VentUbetätigungsvornchtung .kann in eine, Unterwasserbehälter unter Druck bei der Empfangs-

station angeordnet sein. Es ist auch moghch. den Mediums in der submarinen Pipeline

dazu zu verwenden und ebenso einen Teil des

Mediums, das in der Pipeline gefuhrt wird zu verZeit-6_S wenden, das dann als Medium dient, durch welches _einen die Steuerung durchgeführt w.rdL Es sind auch we,-

_{tefe MögHchkeiten vorhand}en Die -m Medium vor-_{Γ Be}. handcne Energie, das in der Pipeline geleitet w.rd,

wird

kann ebenso verwende' werden, um genügend Energie vorzusehen, so daß die Batterie überflüssig wird.

Dort, vo sich die Ventile in der Nähe einer Küstenplatiform befinden, kann auch Energie über Kabel von der Plattform her übertragen werden. Häufig kann auch Energie direkt von der Küste her zugeführt werden. Die Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt nicht von der Art der verwendeten Energiequelle ab. Es ist ein Merkmal der Erfindung darin zu erkennen, daß Energie gespart wird, wenn sich das System in Ruhe befindet, ohne daß dadurch seine Sicherheit leidet. In diesem Ausführungsheispiel ist die Empfangsstation dazu in der Laue. Signale zu empfangen und auf Signale zu antworten, die acht verschiedene Frequenzen autweisen, das System braucht jedoch nur auf eine dieser Frequenzen in seinem Ruhes'.and zu »horchen«. Diese Anordnung ergibt ein System, das voils'ändig ausfallsieher ist. und zwar in dem Sinn, daß ein Ausfall von irgendeinem Teil oder Komponente in dem System nicht zu einem Entleeren der Energiequelle führt, sondern nur einen Ausfall einer Funktion, die durchgeführt werden soll, bedeutet.

Zui'ι Beispiel, auch wenn ein Ausfall das System nnßer Beirieb setzi. so daß ei das Hauptveni.l nach einem Befehl nicht mehr betätigt, so kann das Svstem dann dennoch weiterarbeiten und die Lokali'sierupdes Ventils unterstützen, so daß dann cm Taucher das Ventil von Hand betätigen kann, und zwar indem er mhi Hand einen Handgnll drent ocier die Welle 200. wodurch der Kipphel-'l 180 gedreht oder ceschwenkl wird. .

Die" Tatsache, daß ein einzelnes Frequenzsignal die Empfangsstation einschaltet, ergibt keine Einschränkung'der Sicherheit des Systems da die Bereitschaft zum Durchführen von Befehlen, nach Empfaii" von bestimmten Signalen, hergestellt wird. Es ergibt sich dabei ein sicherer Codetyp, das heißt die Zeitdauer des Einiieschalletseins stellt an sich berp-.t* einen Code dar. Bei diesem Ausführungsbeispid müssen zwei Sicnalc einer gegebenen Frequenz zusammen vorhanden sein, und zwar fur eine ziemlich lan^e Zeit. Zwei weitere müssen während dieser Zeitdauer empfangen werden, und zwar über eine Zeitdauer, während welcher die zwei anderen nicht empfangen werden. Ein derartiger Code ist sehr schwierig zu entschlüsseln, benötigt jedoch nur cmc minimale Ausrüstung, um ihn zu erzeugen und zu entschlüsseln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fernsteuerverfallren /um Fernbetätigen einer zu steuernden Einrichtung mit mindestens zwei Betriebszuständen mittels einer Befehlsstation mit Sender und Kmpfänger und mindestens einer Empfangsstation mit Sender und Empfänger, die frequenzcodierte Signale senden und empfangen, dadurch g e k e η η ζ e ι c Ii net, daß in der Empfangsstation bei Empfang einer vorgegebenen Frequenz über eine bestimmte Zeit ein Empfangs- und Sendeteil für Abfragesignale selbsttätig für eine Zeitdauer eingeschaltet wird, ö·^ zum Empfangen und Beantworten von Abfragesignalen ausreicht, daß dann bei Empfang einer Kombination \on mindestens zwei Frequenzen über eine vorge»ebene Zeit einerseits ein Befehls-Empfangsteil selbsttätig für eine Zeildauer eingeschaltet wird, die zum Empfangen von Befehlssignalen ausreicht, andererseits der Sender :1er Empfangsstation den augenblicklichen Betriebszustand der zu steuernden Einrichtung durch Aiissendimg einer vorgegebenen Frequenz über eine bestimmte Zeit meldet und daß darauf von der Befehlsstation ein Befehlssignal in Form einer Kombination von mindestens zwei Frequenzen aussendbar ist. das in der Empfangsstation die Betätigung der zu steuernden Einrichtung 'uslöst.

2. I ernsieuerverfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichne;. dr'J im Empfänger der Empfangsstation Filter tür die vorgegebenen Frequenzen und Filter für nicht zugelassene Frequenzen derart vorgesehen sind, daß eine Durchschaltung nur erfolgen kann, wenn keine der nicht zugelassenen Frequenzen auftritt.

3. Fernsteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß es /ur Fernbetätigung mindestens eines Unterwassergerätes mittels Schallsignalen oder Ultraschallsigualen dient.

4. Fernsteuerverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, tla'.i die Zeitspanne zwischen Aussendung von Abfragesignalcn und Empfang von Meldesignalen in der Befehlsstation gemessen und zur Entfernungsbestimmung ausgewertet wird.