DE2217560C3

DE2217560C3 - Anordnung zur Fernsteuerung

Info

Publication number: DE2217560C3
Application number: DE2217560A
Authority: DE
Inventors: Cornelis Jozef Hulsbosch; Dirk Nederlof
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1972-04-12
Publication date: 1978-06-29
Also published as: BR7202259D0; BR7202459D0; ZA722537B; ATA339072A; FR2136561A5; ES401910A1; CH555114A; US3798601A; AU4131272A; SE392178B; YU106372A; IT953664B; YU34748B; CA971265A; GB1376208A; JPS5524316B1; NL7105352A; DE2217560A1; BE782340A; AT340153B

Description

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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 Funktionswahl 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 Detektionsschaltung gekoppelt ist, von welcher ersten Detektionsschaltung ein Eingang mit einem Ausgang der zweiten Signalstrecke 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

F i g. 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 iiegt. 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 U 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 Ultraschallwiedergabeanordnung 15 und weiter mit einem Anschluß 17 einer Frequenzumschaltanordnung 19 verbunden.

Der Anschluß 17 der FrequenzumschaStanordnung 19

ist 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 einer Kapazität 43 gebildet wird. Diese Reihenschaltung ist einerseits an die positive Speisespannung + gelegt und andererseits mit einem Anschluß 45 der Generatorschaltung 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-Abschluß liegt. Vom Transistor 53 liegt der Kollektor an der positiven Speisespannung und der Emitter an der Basis des Transistors 23, der über tine Kapazität 55 gegen Störspannungen entkoppelt ist

Mit dem Anschluß 45 der Generatorschaltung ist einerseits eine durch die Funktionswahlelemente 29,31, 33 betätigbare 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 Generatorschaitung 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 Generatorschaitung 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 Generatorschaitung 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 33 betätigt wurde, lädt sich die Kapazität 43 und die Spannung an der Steuerelektrode des Thyristors 49 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 Generatorschaitung i ihre zweite Frequenz /■> 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 Sl 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 Generatorschaitung, Zeitverzögerungsschaltung und Frequenzumschaltanordnung beschrieben wurde, dürfte es einleuchten, daß eine Vielzahl anderer Kombinationen, welche die beschriebenen Funktionen erfüllen können, anwendbar sind. Auch kann ge wünsch tenfalls 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 f\ und /2 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 + und über eine Detektionskapazität 87 für Ultraschallwechselspannungen am Nullanschluß 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 101 und über eine Kapazität 103 an einem Rückstelleingang 105 einer ersten Zählerschaltune 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 Zählerschaltung 107 verbunden. Die Kapazität 107 to bildet mit dem Widerstand 109 ebenfalls einen Differentiator.

Die Torschaltungen 97, 99 und 101 bilden eine Dekodierschaltung und sind weiter mit der ersten Zählerschaltung !07 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 vorausgesetzi, daß ein von einem Sender herrührendes Signal, das am Ausgang des Senders von einen Zeitpunkt ίο bis zu einem Zeitpunkt fi eine Frequenz /i und vom Zeitpunkt u bis zum Zeitpunkt fc eine Frequenz /j hat, durch den Aufnehmer 65 des Empfängers empfangen wird. Abgesehen von der Zeitverzögerung infolge der endlichen Übertragungsweglänge wird dann im Zeitpunkt ίο ein Signal mit der Frequenz f\ 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 t\, in dem ein Signal mit der Frequenz /2 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 fi gegebenenfalls noch Echos mit der Frequenz f\ nach wie vor eintreffen. Der Transistor 77 kann dann nach dem Zeitpunkt <i 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 Bedienungssignaleingang 111 des Taktimpulsgenerators 113 zugeführt, der dadurch der ersten Zählerschaltung 107 eine Anzahl Impulse abgibt, die der Zeitdauer Ti proportional ist. Infolge der Wirkung dieser ersten Zählerschaltung 107 wird eines der Tore 87,89,101 abhängig von der Anzah 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 zugeführ wird, und wird so lange ein von dem zweitet Taktimpulsgenerator 119 herrührender Taktimpuls dem durch die Torschaltungen selektierten Eingang dei Zählerschaltungen 121, 123 zugeführt, bis der Empfän ger kein Signal mehr empfängt. Letzteres wird kurz nach dem Zeitpunkt f2 sein und zwar wegen des Auftretens von Echos der Frequenz /"2·

Die Zählerschaltun^en 121, 123 VCrSOr¹¹Cn
Einstellung einer bestimmten Funktion, beispielsweise die Lautstärkeregelung, Abstimmung, Leuchtdichteein stellung usw., die im allgemeinen nicht sehr kritisch ist so daß eine einigermaßen ungenaue T₂-Bestimmun{ nicht von Bedeutung ist. Dies gilt um so mehr, d< meistens der Impulsabstand der vom zweiten Takt impulsgenerator abgegebenen Impulse viel größer is als die genannte Ungenauigkeit. Die Wahl der Funktion die kritisch ist, erfolgt, wie mit Hilfe der sehr genai übertragenen Zeitdauer Ti beschrieben worden ist.

Durch die Differentiatoren 103,109 und 117,109 wire jeweils am Anfang und am Ende eines Ausstrahlungszy klus dem Rückstelleingang 105 der ersten Zählerschal tung 107 ein negativ verlaufender Rückstellimpul: zugeführt, so daß dieser immer genau die Anzahl pr< Zyklus eintreffender Impulse zählen kann. Selbstverständlich kann gewünschtenfalls der Rückstellimpuls an Ende des Ausstrahlungszyklus unterdrückt werden.

Die zweiten Zählerschaltungen 121 und 123 bleibet immer im zuletzt eingenommenen Stand um der eingestellten Funktionswert beibehalten zu können bi> die Fernsteuerung eine Änderung herbeiführt.

Es dürfte einleuchten, daß die Funktionswahl unc Funktionswerteinstellung gewünschtenfalls auch au eine andere Art und Weise als mit Zählschaltunger erfolgen können.

Es ist weiter möglich, auf einfache Art und Weise ein« Erweiterung der Anzahl fernzusteuernder Funktionet zu erhalten. Es kann dann im Sender beispielsweise füi eine weitere Gruppe von Funktionen für die zweit« Frequenz h auch noch ein anderer Wert /j' gewähl werden. Im Empfänger muß dann eine zusätzliche mi der zweiten Detektionsschaltung vergleichbare Detek tionsschaltung dieser Frequenz /2' vorgesehen werden die eine mit den Ausgängen der ersten Zählerschaltunj 107 gekoppelte, mit der Dekodierschaltung 97, 99, 101 vergleichbare weitere Dekodierschaltung betätigt. Mi den Ausgängen dieser weiteren Dekodierschaltunj kann dann eine weitere Gruppe von Zählschaltungei für weitere zu steuernde Funktionen gekoppelt werden Durch eine andere Erweiterung der Anzahl vom Sende: zu erzeugender Frequenzen /2 und durch Hinzufügunj von mehr Detektions-, Dekodier- und Zählschaltungei kann die Anzahl fernzusteuernder Funktionen nocl erweitert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Fernsteuerung mit Ultraschall-Impuisdauersignalübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger, mit denen 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 gekennzeichnet, daß der Sender eine mit der Generatorschaltung (1) gekoppelte Freque.nzumschnltanordnung (19) enthält, weiche mit einer die Impulsdauerinformation 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.