DE2217560B2 - Anordnung zur fernsteuerung - Google Patents
Anordnung zur fernsteuerungInfo
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Description
55
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Fernsteuerung mit Ultraschall-Impulsdauersignalübertragung
zwischen einem Sender und einem Empfänger, mit denen die fernzusteuernden Funktionselemente
gekoppelt sind.
Aus der US-PS 30 98 212 ist ein Fernsteuersystem der
obengenannten Art bekannt, wobei ein auf einer bestimmten Frequenz vom Sender ausgestrahltes f>5
Ultraschallsignal mit einer bestimmten Impulsdauer einen entsprechenden Funktionswahlschalter im Empfäneer
ansDrechen läßt.
Infolge in den meisten Räumen auftretender Reflexionen stellt es sich jedoch heraus, daß die Impulsdauer
des durch den Empfänger zu verarbeitenden Signals vom betreffenden Raum stark abhängig ist, so daß eine
eindeutige Funktionswahi schwer zu verwirklichen ist.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, weist die Anordnung der eingangs genannten Art das Kennzeichen
auf, daß zur Beendigung der Dauer eines ersten Ultraschallimpulses einer ersten Frequenz im Anschluß
daran ein Ultraschallimpuls einer zweiten Frequenz übertragen wird.
Ein Sender für ein Fernsteuersystem nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß er eine mit
der Generatorschaltung gekoppelte Frequenzumschaltanordnung enthält, die mit einer die Impulsdauerinformation
bestimmenden Zeitverzögerungsschaltung gekoppelt ist, und ein Empfänger weist das Kennzeichen
auf, daß er eine erste mit dem Eingang des Empfängers gekoppelte Signalstrecke mit einem ersten auf die erste
Frequenz abgestimmten Filter und eine zweite mit dem Eingang des Empfängers gekoppelte Signalstrecke mit
einem zweiten auf die zweite Frequenz abgestimmten Filter enthält, während die erste Signalstrecke weiter
eine Torschaltung enthält, deren Bedienungssignaleingang mit einem Ausgang einer ersten Detektionsschalti'.ng
gekoppelt ist, von welcher ersten Detektionsschaltung ein Eingang mit einem Ausgang der zweiten
Signaistrecke gekoppelt ist. Der Anfang der Impulsdauer wird nun durch den Anfang des Auftritts eines
Signals mit der ersten Frequenz und das Ende der Impulsdauer durch den Anfang des Auftritts eines
Signals mit der zweiten Frequenz bestimmt. Weil beispielsweise, die Anfangsperioden dieser Signale am
Empfängereingang entsprechende Eigenschaften aufweisen werden, die auch beim Auftreten von Reflexionen
einander nach wie vor entsprechen, ist mit einem System nach der Erfindung eine sehr bestimmte
Impulsdauerübertragung möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild eines Senders für
ein erfindungsgemäßes Fernsteuersystem,
F i g. 2 ein vereinfachtes Schaltbild eines Empfängers für ein erfindungsgemäßes Fernsteuersystem.
Fig. 1 zeigt eine Generatorschaltung 1, die zum Erzeugen eines Signals mit einer Ultraschallfrequenz,
beispielsweise in der Größenordnung von 40 kHz geeignet ist. Die Generatorschaltung 1 enthält einen
pnp-Transistor 3, dessen Emitter an eine positive Klemme + einer Speisequelle gelegt ist und dessen
Kollektor über eine angezapfte Wicklung 4 eines Transformators 5 an einem anderen Anschluß 0 der
Speisequelle liegt. Das andere Ende der Wicklung 4 ist über eine Kapazität 7 wechselspannungsmäßig mit der
Basis des Transistors 3 verbunden und bildet mit dem Transistor 3 eine sogenannte Dreipunktoszillatorschaltung.
Eine zweite Wicklung 9 des Transformators 5 bildet mit einer parallelgeschalteten Kapazität 11 einen
abgestimmten Kreis, der eine Generatorfrequenz bestimmt. Diese zweite Wicklung ist einerseits mit dem
0-Anschluß verbunden und andererseits mit einer Anzapfung an einen Ausgang 13 der Generatorschaltung
1 gelegt.
Der Ausgang 13 ist mit einer Ultraschaiiwiedergabeanordnung 15 und weiter mit einem Anschluß 17 einer
Frequenzumschaltanordnung 19 verbunden.
Der Anschluß 17 der Frequenzumschaltanordnung 19
■ über eine Reihenschaltung aus einer zusätzlichen Abstimmkapazität 21 und der Kollektor-Emitterstrecke
eines npn-Transistors 23 an den 0-Anschluß gelegt.
Die Basis des Transistors 23 liegt an einem Ausgang 25 einer Zeitverzögerungsschaltung 27.
Die Zeitverzögerungsschaltung 27 enthält ein durch Funktionswahlelemente 29, 31, 33 umschaltbares
Zeitkonstantennetzwerk, das durch eine Reihenschaltung aus vier Widerständen 35, 37, 39 und 41 und -iner
Kapazität 43 gebildet wird. Diese Reihenschaltung ist einerseits an die positive Speisespannung + gelegt und
andererseits mit einem Anschluß 45 der Generalorschaltung verbunden.
Die Verbindung des Widerstandes 41 mit dem
Kondensator 43 liegt über einen Widerstand 47 an der Steuerelektrode eines Thyristors 49, dessen Anode über
einen Widerstand 51 mit der positiven Speisespannung und unmittelbar mit der Basis eines npn-Transistors 53
verbunden ist und dessen Kathode am 0-Anschluß liegt. Vom Transistor 53 liegt der Kollektor an der positiven
Speisespannung und der Emitter an der Basis des Transistors 23, der über eine Kapazität 55 gegen
Störspannungen entkoppelt ist.
Mit dem Anschluß 45 der Generatorschaltung ist einerseits eine durch die Funktionswahlelemente 29,31,
33betätigbare Gruppe parallelgeschalteter Kontakte 57
verbunden und andererseits ein mit der Basis des Transistors 3 verbundener Widerstand 59 verbunden.
Die Gruppe parallelgeschalteter Kontakte 57 liegt über eine für Speisespannungsausgleich dienende
Parallelschaltung eines Widerstandes 61 und einer Diode 63 am 0-Anschluß.
Die Wirkungsweise des Senders ist nun wie folgt: Im dargestellten Zustand der Funktionswähler 29,31,
33 und der damit gekoppelten Kontakte kann der Emitter des Transistors 3 keinen Strom führen. Der
Anschluß 45 der Generatorschaltung liegt dann über den Emitter-Basis-Übergang des Transistors 3 und den
Widerstand 59 an einer positiven Spannung, und die Generatorschaltung funktioniert nicht. Der Thyristor 49
ist wegen der hohen Spannung, die an der Steuerelektrode vorhanden ist, leitend. Die Basis des Transistors 53
hat eine niedrige Spannung, der Transistor 23 ist dann
gesperrt.
Wird ein Funktionswahlelement 29,31,33 betätigt, so
wird einer der Kontakte der Gruppe 57 geschlossen, der Transistor 3 kann Strom ziehen und die Generatorschaltung
1 wird oszillieren. Gleichzeitig sinkt das Potential am Verbindungspunkt der Kapazität 43, des Widerstandes
41 und des Widerstandes 47 plötzlich mit einem Spannungssprung, der dem Spannungsfall am Anschluß
45, der infolge des Schließens eines der Kontakte der Gruppe 57 auftritt, entspricht. Der Thyristor 49 sperrt
dann, und die Spannung an der Basis des Transistors 53 steigt, wodurch dieser leitend wird und den Transistor
23 leitend macht, wodurch die Kapazität 21 die Resonanzfrequenz des Kreises 9, 11 erniedrigt und die
Generatorschaltung 1 ihre erste Frequenz /i abgibt.
Infolge eines Stromes durch den Widerstand 41, wobei die Größe dieses Stromes davon abhängig ist,
welcher der Funktionswahlelemente 29, 31 oder betätigt wurde, lädt sich die Kapazität 43 und die
Spannung an der Steuerelektrode des Thyristors steigt, so daß dieser leitend wird und über die
Transistoren 53 und 23 die Kapazität 21 ausschaltet, so daß die Resonanzfrequenz des Kreises 9,11 erhöht wird
und die Generatorschaltung 1 ihre zweite Frequenz /2 abgibt, und zwar solange einer der Funktionswähler
betätigt bleibt.
Die Zeitdauer, die zwischen dem Auftreten der ersten und der zweiten Frequenz vergeht, ist davon abhängig,
welcher der Funktionswahlelemente 29, 31 oder 33 betätigt wird und ist folglich eine Information, die sich
darauf bezieht. Diese Zeitdauer ist infolge der Parallelschaltung der Diode 63 und des Widerstandes 61
weiter von Speisespannungsschwankungen praktisch unabhängig.
Eine zweite Information, die ausgestrahlt wird, ist die
Auftrittsdauer der zweiten Frequenz, die durch die Zeit bestimmt wird, in der das betreffende Funktionswahlelement
in betätigtem Zustand bleibt.
Obschon im obenstehenden eine äußerst einfache Kombination von Generatorschaltung, Zeitverzögerungsschaltung
und Frequenzumschaltanordnung beschrieben wurde, dürfte es einleuchten, daß eine
Vielzahl anderer Kombinationen, welche die beschriebenen Funktionen erfüllen können, anwendbar sind.
Auch kann gewünschtenfalls zunächst eine hohe und danach eine niedrige Frequenz ausgestrahlt werden.
Gewünschtenfalls können weiter beispielsweise mechanische Zeitverzögerungsschaltungen verwendet
oder gegebenenfalls mehr Frequenzen nacheinander ausgestrahlt werden.
In Fig. 2 ist ein Ultraschallaufnehmer 65 mit einem
Eingang 67 eines Verstärkers und Begrenzers 69 verbunden, der eine Ausgangsschaltung mit zwei
angezapften reihengeschalteten auf unterschiedliche Frequenzen /i und h abgestimmte Kreise 71 und 73 hat.
Eine Sekundärwicklung des ersten Kreises 71 ist einerseits über einen Widerstand 75 mit der Basis eines
npn-Transistors 77 verbunden und andererseits an einen Nullanschluß 0 gelegt. Eine Sekundärwicklung des
zweiten Kreises 73 liegt einerseits über einen Widerstand 79 an der Basis eines npn-Transistors 81 und
andererseits ebenfalls am Nullanschluß.
Die Signalstrecke vom Eingang 67 des Verstärkers 69 zur Basis des Transistors 77 wird als erste Signalstrecke
bezeichnet, die vom Eingang 67 zur Basis des Transistors 81 als zweite.
An die Verbindung des Widerstandes 75 mit der Basis des Transistors 77 ist die Anode einer Diode 83 gelegt,
die mit dem Widerstand 75 eine Torschaltung bildet und deren Kathode am Kollektor des Transistors 81 liegt,
der weiter über einen Widerstand 85 mit einer positiven Speisespannung -t- und über eine Detektionskapazität
87 für Ultraschallwechselspannungen am Nullanschiuß 0 liegt. Die Verbindung des Kollektors des Transistors 81
mit der Kathode der Diode 83 bildet den Bedienungssignaleingang der Torschaltung. Der Transistor 81
bildet mit dem Widerstand 85 und der Kapazität 87 eine Detektionsschaltung.
Der Kollektor des Transistors 77 liegt über einen Widerstand 89 an der positiven Speisespannung + und
über eine Detektionskapazität 91 für Ultraschallfrequenzen am Nullanschluß. Der Transistor 77, der
Widerstand 89 und die Kapazität 91 bilden eine zweite Detektionsschaltung.
Der Kollektor des Transistors 81 liegt über einen Widerstand 91 an der Basis eines npn-Transistors 93,
dessen Emitter am Nullanschluß 0 und dessen Kollektor über einen Widerstand 95 an der Speisespannung +
liegt.
Der Kollektor des Transistors 93 liegt weiter an einem Eingang dreier Tore 97,99 und iOi und über eine
Kapazität 103 an einem Rückstelleingang 105 einer ersten Zählerschaltung 107, die wieder über einen
Widerstand 109 am Nullanschluß 0 liegt. Die Kapazität 103 bildet mit dem Widerstand 109 einen Differentiator.
Der Kollektor des Transistors 77 liegt an einem Bedienungssignaleingang 111 eines ersten Taktimpulsgenerators
113, von dem ein Ausgang mit einem Eingang 115 der ersten Zählerschaltung 107 verbunden
ist.
Der Kollektor des Transistors 77 ist weiter über eine Kapazität 117 mit dem Rückstelleingang der ersten
Zählerschaltiing 107 verbunden. Die Kapazität 107 bildet mit dem Widerstand 109 ebenfalls einen
Differentiator.
Die Torschaltungen 97, 99 und 101 bilden eine Dekodierschaltung und sind weiter mit der ersten
Zählerschaltung 107 und mit einem zweiten Taktimpulsgenerator 119 gekoppelt und sind weiter mit ihren
Ausgängen mit zwei zweiten Zählerschaltungen 121 und 123 verbunden, die je eine Funktionseinstellung eines
fernzusteuernden Gerätes versorgen. So kann beispielsweise die Zählerschaltung 121 eine Lautstärke-,
Kontrast- oder Leuchtdichteeinstellung eines Fernsehempfängers versorgen und die Zählerschaltung 123
beispielsweise eine Abstimmung eines derartigen Empfängers.
Die Wirkungsweise des Empfängers ist wie folgt.
Es wird vorausgesetzt, daß ein von einem Sender herrührendes Signal, das am Ausgang des Senders von
einen Zeitpunkt ίο bis zu einem Zeitpunkt fi eine
Frequenz f\ und vom Zeitpunkt ίι bis zum Zeitpunkt t2
eine Frequenz f2 hat, durch den Aufnehmer 65 des
Empfängers empfangen wird. Abgesehen von der Zeitverzögerung infolge der endlichen Übertragungsweglänge
wird dann im Zeitpunkt i0 ein Signal mit der
Frequenz /i am Ausgang des ersten Kreises 71 auftreten,
während am Ausgang des zweiten Kreises 73 keine Ausgangsspannung auftreten wird. Der Transistor 81
wird nichtleitend sein, seine Kollektorspannung ist hoch
und die Diode 83 gesperrt. Der Transistor 77 bekommt an der Basis über den Kreis 71 eine Wechselspannung
zugeführt, die infolge der gleichrichtenden Wirkung des Transistors 77 die Kollektorspannung senkt. Im
Zeitpunkt fi, in dem ein Signal mit der Frequenz f2
empfangen wird, wird der Transistor 81 eine Wechselspannung zugeführt bekommen, wodurch seine Kollektorspannung
sinkt, so daß nun die Diode 83 leitend wird, wenn nach dem Zeitpunkt U gegebenenfalls noch Echos
mit der Frequenz f\ nach wie vor eintreffen. Der Transistor 77 kann dann nach dem Zeitpunkt fi nicht
mehr leitend sein und die Spannung am Kollektor des Transistors 77 wird deswegen im Zeitpunkt fi wieder
ansteigen. Am Kollektor des Transistors 77 entsteht also ein Impuls, dessen Zeitdauer Ti durch den Zeitunterschied
zwischen dem Ausstrahlen der ersten und der zweiten Frequenz durch den Sender bestimmt ist,
wobei diese Zeitdauer Ti nicht von etwaigen Echos, die zwischen dem Sender und dem Empfänger entstehen,
abhängig ist. Dieser Impuls wird dem Bcdicnungssignalcingang
111 des Taktimpulsgcncralors 113 zugeführt, der dadurch der ersten Zählcrschaltung 107 eine Anzahl
Impulse abgibt, die der Zeitdauer Γι proportional ist. w>
Infolge der Wirkung dieser ersten Zählcrschaltung 107 wird eines der Tore 87,89,101 abhängig von der Anzahl
gezählter Impulse vorbereitet.
In dem Augenblick, in dem die erste Zählerschaltung 107 keine Impulse mehr zugeführt bekommt, öffnet sich
das durch die erste Zählerschaltung 107 vorbereitete Tor der Gruppe von Toren 97, 99, 101, weil das
Ausgangssignal des Transistors 93 diesem Tor zugeführt wird, und wird so lange ein von dem zweiten
Taktimpulsgenerator 119 herrührender Taktimpuls dem durch die Torschaltungen selektierten Eingang der
Zählerschaltungen 121, 123 zugeführt, bis der Empfänger kein Signal mehr empfängt. Letzteres wird kurz
nach dem Zeitpunkt t2 sein und zwar wegen des Auftretens von Echos der Frequenz f2.
Die Zählerschaltungen 121, 123 versorgen die Einstellung einer bestimmten Funktion, beispielsweise
die Lautstärkeregelung, Abstimmung, Leuchtdichteeinstellung usw., die im allgemeinen nicht sehr kritisch ist,
so daß eine einigermaßen ungenaue 72-Bestimmung nicht von Bedeutung ist. Dies gilt um so mehr, da
meistens der Impulsabstand der vom zweiten Taktimpulsgenerator abgegebenen Impulse viel größer ist
als die genannte Ungenauigkeit. Die Wahl der Funktion, die kritisch ist, erfolgt, wie mit Hilfe der sehr genau
übertragenen Zeitdauer 71 beschrieben worden ist.
Durch die Differentiatoren 103,109 und 117,109 wird
jeweils am Anfang und am Ende eines Ausstrahlungszyklus dem Rückstelleingang 105 der ersten Zählerschaltung
107 ein negativ verlaufender Rückstellimpuls zugeführt, so daß dieser immer genau die Anzahl pro
Zyklus eintreffender impulse zählen kann. Selbstverständlich kann gewünschtenfalls der Rückstellimpuls am
Ende des Ausstrahlungszyklus unterdrückt werden.
Die zweiten Zählerschaltungen 121 und 123 bleiben immer im zuletzt eingenommenen Stand um den
eingestellten Funktionswert beibehalten zu können bis die Fernsteuerung eine Änderung herbeiführt.
Es dürfte einleuchten, daß die Funktionswahl und Funktionswerteinstellung gewünschtenfalls auch auf
eine andere Art und Weise als mit Zählschaltungen erfolgen können.
Es ist weiter möglich, auf einfache Art und Weise eine Erweiterung der Anzahl fernzusteuernder Funktionen
zu erhalten. Es kann dann im Sender beispielsweise für eine weitere Gruppe von Funktionen für die zweite
Frequenz f2 auch noch ein anderer Wert f2 gewählt
werden. Im Empfänger muß dann eine zusätzliche mit der zweiten Detektionsschaltung vergleichbare Detcklionsschaltung
dieser Frequenz f2 vorgesehen werden, die eine mit den Ausgängen der ersten Zählerschaltung
107 gekoppelte, mit der Dekodierschaltung 97, 99, 101 vergleichbare weitere Dckodierschaltung betätigt. Mit
den Ausgängen dieser weiteren Dekodierschaltting kann dann eine weitere Gruppe von Zählschaltungen
für weitere zu steuernde Funktionen gekoppelt werden. Durch eine andere Erweiterung der Anzahl vom Sender
zu erzeugender Frequenzen f2 und durch Hinz.ufügimg
von mehr Dctcktions-, Dekodier- und Zählschaltungen kann die Anzahl fernzusteuernder Funktionen noch
erweitert werden.
Hierzu 2 Dlatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Anordnung zur Fernsteuerung mit Ultraschall-Impulsdauersignalübertragung
'wischen einem Sender und einem Empfänger, ni cnen die
fernzusteuernden Funktionselemente gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Beendigung der Dauer eines ersten Ultraschallimpulses einer ersten Frequenz im Anschluß daran
ein Ultraschallimpuls einer zweiten Frequenz übertragen wird.
2. Sender für eine Anordnung nach Anspruch 1, mit einer Generatorschaltung für Ultraschallsignale
der ersten und der zweiten Frequenz, dadurch |5 gekennzeichnet, daß der Sender eine mit der
Generatorschaltung (1) gekoppelte Frequenzumschaitanordnung (19) enthält, welche mit einer die
Impuisdauerinformation bestimmenden Zeitverzögerungsschaltung (27) gekoppelt ist.
3. Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem aus einer Anzahl Funktionswahlelemente
(29, 31, 33) des Senders eine andere Zeitverzögerung der Zeitverzögerungsschaltung
(27) übereinstimmt.
4. Sender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der Funktionswahlelemente ein
Speiseschalter (57) für die Generatorschaltung gekoppelt ist.
5. Empfänger für eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger eine
erste mit dem Eingang des Empfängers gekoppelte Signalstrecke mit einem ersten auf die erste
Frequenz abgestimmten Filter (71) und eine zweite mit dem Eingang des Empfängers gekoppelte
Signalstrecke mit einem zweiten auf die zweite Frequenz abgestimmten Filter (73) enthält, während
die erste Signalstrecke weiter eine Torschaltung (75, 83) enthält, deren Bedienungssignaleingang (Diode
83) mit einem Ausgang einer ersten Detektionsschaltung (81, 85, 87) gekoppelt ist, von welcher ein
Eingang (Basis 81) mit einem Ausgang der zweiten Signalstrecke gekoppelt ist.
6. Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang der Detektionsschaltung
(81, 85, 87) weiter mit einem Rückstelleingang (105) eines Zählers (107) gekoppelt ist, von dem ein
Zählimpulseingang (115) mit einem Ausgang eines Taktimpulsgenerators (113) gekoppelt ist, von
welchem ein Bedienungssignaleingang (111) mit einem Ausgang einer mit einem Ausgang der ersten
Signalstrecke gekoppelten zweiten Detektionsschaltung (77,89,91) gekoppelt ist.
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