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Lichtelektronischer Schalter für eine Alarmanlage in Kraftfahrzeugen.
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Die Erfindung betrifft eine lichtelektronische Vorrichtung zum EIN
und Ausschalten einer Alarmanlage. Die Erfindung kann auch als " optischer Schlüssel
II bezeichnet werden.
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Aus naheliegenden Gründen statten heutzutage viele Besitzer von Kraftfahrzeugen
dieselben mit einer Alarmanlage aus, die eine Entwendung oder Beschädigung, sowie
auch einen gewalaamen Einbruch verhindern soll. Es gibt nun mittlerweile eine Vielzahl
von derartigen Alarmanlagen auf dem Markt, die meistens auf eine Erschütterung,
Öffnen der Tür, oder Bewegen des Lenkrades usw. ansprechen, indem sie meistens ein
akustisches Signal abgeben, das den Dieb - oder Einbrecher verscheuchen soll. Hierauf
soll nicht näher eingegangen werden, denn die Art, bzw. die Funktionsweise der betreffenden
Alarmanlagen ist für die hier vorliegende Erfindung irrelevant, da es sich erfindungsgemäß
nur um das Ein - oder Auschalten einer der bekannten Alarmgeräte - oder Verfahren
handelt.
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Alle Alarmanlagen in Kraftfahrzeugen haben mit einer großen Schwierigkeit
zu kämpfen.
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Die Schwierigkeit besteht darin, dalw man beim Verlassen des Kraftfahrzeuges
die Anlage scharf " schalten muß, und vor Betreten des tçraftfahrzeuges die Anlage
wieder " entschärfen muß. Die bekannteste Lösung dieses Problemes besteht darin,
daß man an einer von Aussen unsichtbaren Stelle am Kraftfahrzeug ( nachfolgend Kfz
genannt z.B. im Innern des Kotflügels - oder verborgen hinter einer Stoßstange einen
geeigneten Schalter anbringt, dessen genaue Lage nur der Besitzer kennt. Neben der
Tatsache, daß die Zunft der Ganoven diesen technischer Fortschritt zur Sicherung
von Kfz's genauestens verfolgt und ebenfalls um diese Möglichkeit weiß, und die
" schwachen Stellen " an einem KFz an denen ein verborgener Schalter sein kann -
genauestens kennt, kommt noch ein anderer, weit schwerwiegender nachteil hinzu.
Die genannten Schalter befinden sich meistens an einer Stelle, wo sie der Witterung,
und den Einflüssen durch Fahrbahnverschmutzung ausgesetzt sind. Man hat daher versucht
die Schalter mit geeigneten Abdichtungen witteruilgse x unenpfindlich zu machen.
Wie die Praxis lehrt ist die Lebensdauer eines derartigen Schalters dennoch sehr
gering, da die Erschütterungen und Vibrationen an der Fahzeugkarosserie durch den
Fahrbetrieb den Verschlbiss beschleunigen. Dadurch hat man nach einiger Betriebszeit
nie die volle Gewissheit, ob die Anlage nun wirklich Ein - oder Ausgeschaltet ist0
Hinzu kommt die Unbequemlichkeit dssx die der Benutzer in Kauf nehmen muß, da er
zwangsläufig an eine mehr oder weniger verschmutzte Stelle seines Wagens greifen
muß.
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Die Erfindung soll hier Abhilfe schaffen und die genannten Nachteile
beseitigen0 Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß jedes KFz Glasscheiben
besitzt, die für Lichtstrahlen durchlässig sind, und zwar auch für Lichtstrahlen
die auch ausserhalb des sichbaren Spektrums liegen können, wie z.B. Infrarotlicht.
Durch Anwendung von Lichtstrahlen gelangt man demnach ins Innere des Fahrzeuges,
selbst wenn dieses verschlossen ist. Um die ganze erfindungsgemäße Einrichtung wirklich
als "Schlüssel " betrachten zu können, muß Vorsorge getroffen werden, daß nicht
jedes beliebig eintreffende Licht einen Schalbefehl ausführt.
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Wie bei einem Schlüssel, darf nur die dem Benutzer zur Verfügung stehende
Lichtquelle den erwünschten Effekt hervorrufen.
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Die Lichtquelle muß demnach " kodiert " sein, und der zur Lichtquelle
zugehörige Empfänger darf nur auf das Licht des ihm zugedachten Lichtsenders ansprechen.
Die moderne Elektronik bietet hierfür geeignete Lösungsmöglichkeiten an. Die Erfindung
besteht daher aus einer Kombination an sich bekannter elektronischer Bauelemente
und Schaltungstechniken, die zum Stand der Technik gehören.
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Die Neuheit und die erforderliche Erfindungshöhe ergeben sich aus
der Tatsache daß es für den durchschnittlichen Fachmann, der sich mit Autoalarmanlagaibefasst,
nicht naheliegend ist, den erfindungsgemässen Schritt zu tun, nämlich den Betriebsschalter
der Alarmanlage direkt selbst ins Innere des zu schützenden Fahrzeuges zu verlegen,
und denselben durch das geschlossene Fahrzeug hindurch , durch eine der vorhandenen
Glasscheiben wieder zu erreichen. Die Erfindung bringt daher einen Fortschritt,
weil alle Teile der Alarmanlage innerhalb des zu schützenden Raumes verbleiben können,
und keine Maßnahmen ausserhalb zu treffen sind, zumal eine Kontrolleinrichtung vorgesehen
ist, die ebenfalls von aussen durch eines der Wagenfenster erkennen lässt, ob die
Alarmeinrichtung tatsächlich funktioniert, und ob sie vor Betreten des Wagens auch
wirklich " entschärft " ist.
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Die technische Lösung gemäß Anspruch 1 sieht wie folgt aus Es kommt
eine Schalteinrichtung zur Anwendung, die sich des Mediums Licht bedient, um eine
Kfz - Alarmanlage durch Fernwirkung EIN - oder Aus zu schalten, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Fernbetätigen der jeweik gewünschten Schaltzustände ein kleiner,handlicher
Lichtsender in Betrieb genommen wird,. dessen Lichtstrahlen mehrfach eletronisch
kodiert ( moduliert ) sind, wobei die Lichtstrahlen gezielt auf einen fotoelektrischen
Wandler gerichtet werden, der sich im Innern des Fahrzeuges befindet, wobei die
Lichtstrahlen eine beliebige Glasfläche am Fahrzeug durchdringen müssen, wobei der"
Empfänger im Wageninnern, der den gewünschten Schaltbefehl auslösen sollthierbei
nur auf den ihm zugedachten Lichtsender anspricht, indem er nur auf dessen Kodierung
anspricht und somit alle anderen Lichtquellen wirkungslos bleiben.
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Die Realisierung dieser Anweisung ist für einen Elektronikfachmann
nicht schwer, zumal die Industrie- wie auch die Konsumelektronik eine erhebliche
Anzahl moderner Bauelemente zur Verfügung stellt,
die nur noch erfindungsgemäß
kombiniert werden müssen. Besonders die Technologiev der modernen " integrierten
Bausteine " oder die von der Industrie angebotenen " Mikromodule " erlauben ein
preiswertes und hinsichtlich des angestrebten geringen Platzbedarfes günstiges Kombinieren
der erforderlichen Bauelemente.
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Zunächst. sei eine der erfindungsgemäßs möglichen Ausführungen erläutert.
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Es wird dabei von der Vorstellung ausgegangen, daß der Lichtsender
so klein und so preiswert wie möglich aufgebaut sein soll, da er als Taschensender
Verwendung finden soll. Ferner soll hierbei für die zu übertragenden Schaltbefehle
EIN und AUS die gleiche Kodierung zur Anwendung kommen, da man sich den Effekt zunutze
machen kann, daß die zwei verschiedenen Schaltzustände EIN und AUS niemals gleichzeitig
gegeben werden. Dem ersten vom Lichtsender ausgestrahlten Impuls wird demnach der
Schaltbefehl EIN zugeordnet. Dies enspricht der Scharfschaltung " nach Verlassen
des Fahrzeuges. Der zweite im Empfänger an-Kommende Lichtimpuls kann demnach nur
den Schaltbefehlt AUS auslösen.
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Dies entspricht dem " Entschärfen " der Anlage vor Wiederbetreten
des Fahrzeuges. Durch ein kleines Kontrollämpchen, das mit dem Arbeitskontakt des
Empfängers gekoppelt ist, und sich an einer geeigneten Position im Wageninneren
befindet, kann zusätzlich von aussen kontroliert werden, ob die entsprechenden Schaltbefehle
auch " angekommen " sind.
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Anhand von Fig. 1 soll das Funktionsschema erläutert werden.
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Der Lichtsender besteht aus einem Strom/Lichtwandler, wie hier im
Beispiel aus einer Lichtemitterdiode ( LED ) die Licht im sichtbaren -oder unsichtbaren
Bereich zur Ausstrahlung bringt. Der Stromfluß in der LED wird nun durch die übrige
Einrichtung des Senders periodisch ein - u. ausgeschaltet, wobei der Rhytmus, mit
dem die LED angesteuert wird, gleichbedeutend mit der t Kodierung = Verschlüsselung
ist.
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M1 und M2 sind hierbei die frequenzbestimmenden Bauelemente ( oder
auch aus diskreten Bauelemten aufgebaute Schaltungsanordnungen ) die die Verschlüsselung
erzeugen. M2 habe hier beispielsweise eine Frequenz von 100 L:z, auf die er bei
der Herstellung eingestellt wurde
M1 habe dagegen eine Frequenz
von 500 Hz, auf die er bei der Herstellung ebenfalls genau eingestellt wurde. Beim
Betätigen des Tasters T wird die ganze Anordnung an die eingebaute Batterie gelegt
und die beiden Modulatoren - oder auch Oszillatoren beginnen sofort mit der ihnen
zugeordneten Frequenz zu schwingen, wobei M1 mit seiner niederen Frequenz M2 beeinflusst,
der dadurch periodisch seine eigene ( höhere ) Frequenz ändert. Dieses Frequenzgemisch
gelangt nun zum Verstärker V1, der seinerseits die LED mit dem vorprogrammierten
Rhytmus ein - u. ausschaltet. Somit wird während der BetätiunRsdauer des Tasters
T das solchermassen kodierte Licht ausgestrahlt.
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Der Empfänger empfängt nun den auf die Lichtempfindliche Diode D2
gerichteten Lichtstrahl, der im nachfolgenden Verstärker V2 eine verstärkte Wechselspannung
mit der vom Sender erzeugten Frquenzkompo nente hervorruft. Diese verstärkte Wechselspannung
wird einem Demodulator D zugeführt, der nur auf die Frequenz von M2 anspricht.
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( Im Beispiel 100 Khz. ) Solche Demodulatoren können sogO"Phase locked
loop " oder Produktdetektoren, oder sonstige bauelemente sein, die es ( vorzugsweise
) als integrierte Bausteine im Handel gibt. Am Ausgang des Demodulators D soll jedenfalls
dann nur noch die Frequenz von M1 erscheinen. ( Im Beispiel 500 Hz.) Diese Frequenz
wird nun einem geeigneten Filter zugeführt, das nur diese Frequenz passieren lässt.
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Auf das Filter F folgt ein bistabiler Baustein ( z.B. Flip Flop ).
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Beim Einschalten des Hauptschalters Hs, wird das Flip Flop zwangsweise
in eine Stellung gebracht, die den nachfolgenden Verstärker Vr3 veranlasst, daß
der Arbeitskontakt, an dem die Alarmanlage angeschlossE ist, geöffnet ist und die
Kontrollampe Ko nicht brennt. Dies ist gleichbedeutend mit " Anlage nicht scharf
" Das Fahrzeug kann verlassen werden. Beim Eintreffen der Lichtstrahlen gibt nun
das Filter F einen kurzen Impuls, der das Flip flop FF in die andere Arbeitslage
springen lässt, womit der Verstärker den Schaltbefehl " EIN " ausführt, die Kontakte
K schliesst und das Kontrollämpchen zum Aufleuchten bringt. Diese Stellung wird
nun solange einbehalten, bis ein erneutes Eintreffen des kodierten Lichtes- das
Flip Flop F in die Ausgangslage zurückspringen lässt und die Anlage entschärft.
Das Fahrzeug kann betreten werden un die gesamte Anlage durch den Hauptschalter
Hs abgeschaltet werden. Was zu erreichen war.
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Anhand von Fig. 2 soll nun eine weitere der möglichen Ausführungsformen
beschrieben werden. Diese Ausführung ist etwas aufwendiger, bietet jedoch den Vorteil,
daß für die Kommandos EIN und AUS je ein eigener Drucktaster vorgesehen ist, sodaß
die zugeordneten Schaltbefehle eindeutig definiert sind. Dies kann z.B. dadurch
geschehen, daß man für den Befehl EIN einen roten und für den Befehl AUS einen grünen
Drucktaster vorsieht. Die Funktion äuft folgendermassen ab Beim Betätigen des Tasters
Ti erhält M1 seine Betriebsspannung und beginnt mit der ihm zugeordneten Frequenz
zu schwingen, z.B 500 Hz, wie im ersten Beispiel, Gleichzeitig erhält M3 über die
Diode D1 ebenfalls seine Betriebsspannung. M steuert nun direkt die LED an, da es
auf 3 dem Markt modulierbare Frequeerzeuger gibt, die eine genügend große Ausgangsleistung
erzeugen, um die LED direkt zu steuern. Ein Eachgeschalteter Verstärker ist somit
nichtmehr nötig. M3 soll dahsx wie im ersten Beispiel M2 eine Frequenz von 100 KHz
haben. Beim Betätigen Xron T1 wird daher die doppelt modulierte Frequenz 100 Khz
abgestrahlt, die im Rhytmus von 500 Hz zwischen zwei Werten, die man genau festlegen
kann, hin - u. herspringt. ( Frequenzumtastung ) Dieses Frequenzgemisch soll für
den Empfänger gleichbedeutend mit dem Befehl " EIN " sein. Beim Betätigen des Tasters
T2 wird dagegen M2 eingeschaLtet und gleichzeitig M3 wiederum mit Betriebsspannung
versorgt - und zwar diesmal durch die Diode D2. M2 schwingt jedoch auf einer anderen
Frequenz als M1, beispielsweise mit 400 Hz. M3 wird also anders moduliert. Das nunmehr
abgestrahlte Frequenzgemisch 100 Khz + 400 Hz soll für den Empfänger das Kommando
" AUS " bedeuten.
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Beim Empfang eines Lichtstrahles aus dem Sender, laufen die Vorgänge
im Empfänger folgendermassen ab : Der Lichtstrahl wird durch den Fotoelecktrischen
Wandler aufgenommen und im Verstärker V2 in eine Wechselspannung verwandelt, die
auf den Demodulator D trifft, der auf eine Mittenfrequenz von 100 KHz abgestimmt
ist. Die Ausgangsspannus ung des Demodulators wird gleichzeitig den beiden Filtern
F1 und F2 zugeführt. Beim Eintreffen der ihnen zugeordneten Signale - entweder 500,
oder 400 Hz, gibt das jeweilige Filter eine Spannung ab, und erregt eine der Wicklungen
eines bistabilen Relais. (Pk\
Dieses bistabile Relais kann nur zwei
Schaltstellungen einehmen und über seine Umschaltkontakte UK die Alarmanlage ein
- oder ausschalten, wobei das jeweilige Kontrollämpchen Ko aufleuchtet.
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( zu, in den Farben rot - oder grün ) Die jeweilige Schaltstellung
- die eintehalten wird - ist abhängig von welchem Filter das Relais zuletzt angesteuert
wurde.
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Die vorangegangenen Beschreibungen stellten lediglich eine Beschreibung
des Wirkungsprinzips der erfindungsgemäßen Kombination aus bekannten Bauelementen
dar. Es gibt jedoch. eine Vielzahl von Bauelementen, die eine Lösung erlauben. Z.Bo
kann neben dem anhand von Fig.
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2 geschilderten Frequenzumtastverfahren eine andere Modulationsart
angewandt werden, oder das beschriebene Relais kann durch vollelektronische Bauelemente,
wie z.B. Thyristoren, oder Transistoren ersetzt werden. Oder es kann anstatt wie
in Fig.2 beschrieben, M1 und M2 zu einem einzigen Frequenzbaustein zusammengefasst
sein. U.S.W.
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Stets jedoch ist die Brfindungsgemäße Kombination maßgebend, wie sie
anschliessend in den Schutzansprüchen präzisiert ist.
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Desgleichen ist es möglich, die erfindungsgemäße Anordnung allgemein
als optischen Schlüssel zu gebrauchen, d.h. die Anordnung ist nicht auf Kraftfahrzeuge
beschränkt.