DE2444031A1 - System zur steuerung einer mehrzahl von anordnungen von einer zentralen stelle aus - Google Patents

Description

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH 2 4 4 A O 3 1

Freiburg

A.E.Brewster-D.A.Weir-C.A.Watson-R.G.George-M.J.Phillips 73-52-13-9-1

System zur Steuerung einer Mehrzahl von Anordnungen von einer zentralen Stelle aus.·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Steuerung .einer Mehrzahl von Anordnungen von einer zentralen Stelle aus zu schaffen, das wenig Aufwand erfordert und das sowohl in beweglichen Einrichtungen wie z.B. Schiffen und Autos als auch in Gebänden eingesetzt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die zentrale Stelle mit den zu steuernden Anordnungen über einen Signalweg verbunden ist, daß jeder zu steuernden Anordnung eine Zeitlage in einem Zeitmultiplexzyklus zugeordnet ist, daß jeder zu steuernden Anordnung ein Empfänger zugeordnet ist, der nur Signale während der dieser Anordnung zugeordneten Zeitlage aufnimmt und damit die Anordnung steuert und daß zur Aufrechterhaltung eines Steuerzustandes fortlaufend das gleiche Steuersignal in der jeweiligen Zeitlage gesendet wird.

Die Erfindung wird nun anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles*näher beschrieben. Es zeigen:

Pig· 1 ein schematisches Schaltbild des Senders und · Pig. 2 ein schematisches Schaltbild eines Empfängers.

U»9.1974, ^Sa/Ku ./.

5098U/0792

A.E.Brewster 73-52-15-9-1

Für das Ausführungsbeispiel ist die Verwendung in Straßenfahrzeugen gewählt, wobei die gesteuerten Einrichtungen Scheinwerfer, Rückleuchten, Radio, Heizung usw. sind. Die Signalleitungen, die mit einer Stromversorgungsleitung kombiniert sein können, wobei die Stromversorgung nach dem Ringleitungsprinzip erfolgt, können ein selbstklebendes Kabel sein, das gegen eine geeignete Oberfläche, beispielsweise gegen eine Wand gedruckt wird. In Gebänden kann das Flachbandkabel überstrichen oder mit Tapete überklebt werden. Wo eine gesteuerte Zusatzeinrichtung benötigt wird, kann diese leicht an einer beliebigen Stelle angebracht werden, ohne daß dadurch die übrige Installation beeinträchtigt wird.

Jeder gesteuerten Einrichtung ist eine Zeitlage in einem Zeitmultiplex-Steuersystem zugeteilt. Die Steuersender, der im Auto am Armaturenbrett angebracht sein kann,wiederholt ständig die Zeitlagen mit einer Frequenz von z.B. 20 Hz und kann zu jeder Zeitlage einen von einem Schalter am Armaturenbrett gesteuerten Impuls abgeben. Der Empfänger für eine bestimmte Einrichtung ist so eingestellt, daß er nur auf Impulse einer bestimmten Zeitlage anspricht. Wenn also der Schalter für die Scheinwerfer auf "Ein" gestellt wird, dann wird ein Impuls in der "Scheinwerfer"-Zeitlage bei jedem folgenden Zyklus des Zeitmultiplex erzeugt. Der Steuerempfänger des Scheinwerfers hält diesen solange eingeschaltet, wie Impulse in dieser Zeitlage empfangen werden. Wird der Schalter auf die "Aus"-Stellung gebracht, dann endet die Impulsfolge und der Empfänger schaltet die Scheinwerfer ab. Diese Steuerung arbeitet unabhängig vom Vorhandensein oder NichtVorhandensein von Impulsen anderer Zeitlagen.

5098U/0792

24U031

A.E.Brewster 73-52-15-9-1

Im wesentlichen wird für dieses System eine Steuerleitung benötigt, an die alle Empfänger parallel angeschaltet sind. Es können jedoch getrennte Leitungen für Taktpulsfolgen und auch eine Ringleitung für die Stromversorgung notwendig werden«

Üblicherweise sieht man mehrere Zusatζzeitiagen vor, die es erlauben, zusätzliche Geräte zu steuern, zumal die zusätzlich hierfür entstehenden Kosten gering sind. Alle Empfänger sind identisch und jeder wird beim Einsatz auf die zugehörige gesteuerte Einrichtung durch ein einfaches Codierverfahren angepaßt, z.B. durch Stanzen von Löchern, um Diskontinuitäten in leitenden Spuren auf gedruckten Schaltungen zu erzeugen oder durch eine Codierplatte, die unter der Anschlußklemme angebracht wird, mit der der Empfänger mit der Steuerleitung verbunden ist.

Die Steuerleitung kann auch für rückläufige Signale verwendet werden, die Kontrollfunktionen signalisieren wie z.B. Tankfüllung, Öldruck usw. obwohl auch hierfür eine zusätzliche Leitung verlegt werden kann.

Die meisten der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Elemente sind übliche integrierte Kreise, es gibt aber auch einige konzentrierte Bauelemente. Die Steuerschalter am Armaturenbrett sind mit den Eingängen der beiden Multiplexer Ml und M2 (Fig. l) verbunden, die von dem zweiten der beiden Zähler Cl und C2 gesteuert werden, wobei letzterer von den Taktimpulsen erregt wird, die den Sender auf der Taktleitung erreichen. Als Ergebnis führt die Ausgangsader des Multiplexers eine 1 in jeder Zeitlage, wenn ein Schalter auf "Ein" steht und 0, wenn ein Schalter auf "Aus" steht. Diese Bedingungen "Impuls" oder "kein Impuls" erreichen die

509814/0792

A.E.Brewster 73-52-13-9-1

Datenleitung über verschiedene NAND-Tore (z.B. Gl) und Torschaltungen (z.B. G3).

Jedes beliebige rückläufige Signal von den gesteuerten Einrichtungen gelangt über die Datenleitung in den Sender und wird von dem "Demultiplexer'¹ DM auf die entsprechenden Ausgänge verteilt. Der Demultiplexer DM hat l6 Datenausgänge. Die Ader T vom Zähler c2 wird dazu verwendet, den Sender in seinen anwendungsbezogenen Zustand für den nächsten Zeitmultiplex-Impuls einzustellen.

Des weiteren schaltet sie den monostabilen Kreis Mono in dessen 1-Zustand, in dem dieser für eine vorgegebene Zeit verbleibt. Während dieser Zeit hindert er die verschiedenen Tore daran, einen Zwischenzyklus oder tote "Periode einzuführen.

Der nicht dargestellte Taktgeber versorgt den in Pig. I dargestellten Sender. Seine Impulse steuern den Zähler Cl, der als Impulsteiler für den zweiten Zähler C2 arbeitet. Letzterer steuert die Multiplexer. Auf diese Weise durchläuft der Multiplexer Ml einen Zyklus, in dem er nacheinander seine Eingänge mit dem gemeinsamen Ausgang DIS verbindet und danach zu einem Nullzustand zurückkehrt, woraufhin Multiplexer M2 seinen Zyklus durchläuft. Im Empfänger (Fig. 2) sind für eine der gesteuerten Einrichtungen zwei Zähler vorgesehen, deren Ausgänge mit der Da tenleitung so verbunden dLnd, daß der Empfänger nur auf Im pulse der eigenen Zeitlage anspricht.

5098U/0792

A.E.Brewster 73-52-13-9-1

Die Zähler in dem Empfänger sind vom sogenannten programmierbaren Typ, so daß jeder Zähler für seine Zeitlage eingestellt werden kann. Des weiteren sind zwei Zähler vorgesehen, von denen der eine alle Werte 1 von seiner Einstellung aufwärts zählt, während der andere alle Werte O herunterzählt. Beide werden vom gleichen binären Eingang programmiert.

Bei vielen Anwendungen sollte das hier beschriebene System zuverlässig und störungsfrei in einer störerfüllten Umgebung arbeiten. Deswegen verfügt das System über eine Anzahl Merkmale. Die oben genannten Flachbandleiter können mit geerdeten Strängaizwischen den Signalleitungen versehen werden, um die Störbeeinflussung herabzusetzen. Es wird weiterhin eine Ruhespannung auf den Daten- und Signalleitungen gewählt, die nicht nur die Datenperiode kennzeichnet, sondern auch gestattet, daß sich eine Rückstellbedienung in Gegenwart positiv und negativ verlaufenden Störspitzen entstehen kann. Das System ermöglicht, einen Taktzyklus nur dann als gültig zu erkennen, wenn die genaue Anzahl der erforderlichen Taktimpulse empfangen wird. Ein wiederholter Wechsel der Steuerbefehle ist notwendig, bevor ein Ansprechen erfolgt. Mindestens zwei gültige Befehle müssen empfangen werden, um eine Zustandsänderung einzuleiten. Ungültige Datenstörungen bleiben unberücksichtigt. Zwischen den Datenperioden ist eine Pause vorgesehen, in die abklingende Lastschaltstöße fallen. Dadurch wird die Gefahr verringert, daß Schaltstöße innerhalb der Datenperiode auftreten und Schaltbefehle simulieren.

509814/0792

A.E.Brewster 73-52-13-9-1

In der Daten- und In der Taktleitung werden unterschiedliche Polaritäten verwendet, CLh₀ eine Zeitlage ist dadurch festgelegtj daß das Taktsignal hoch ist und ein Befehls^gnal dadurch* daß die Datenleitung ein niedriges Signal führt· Durch positive Geräuschspannungen während einer Hochtaktperiode wird der .Einschaltbefehl unterdrückt, aber die folgende Wiederholung wird üblicherweise wirksam. Wenn die positiYe Geräuschspannung während einer Niedertaktperiode erscheint, ruft diese eine Palschzählung hervor und es entsteht kein Markierimpuls. Dies ist eine Folge der Eigenschaften der verwendeten Tore« Negative Störspannungen während einer Hochtaktperiode rufen einen Niedertakt in der Datenleitung·hervor, was der Rückstellbedingung entspricht. Entsprechend ergibt eine negative Störspannung innerhalb einer Niedertaktperiode eine RUckstellbedingung.

Eine Pause kann am Ende eines jeden Multiplexzyklusses eingefügt werden, in der Leistungsschaltungen erfolgen, so daß sich die Schaltstöße nicht mit dem aktiven Signalisierungszyklus überlagern. Diese Pause dient auch der Synchronisation. Der Multiplexzyklus kann Teil eines längeren Zyklusses sein, oder man läßt den Taktgeber auf Stop-Start-Basis mit einer festgelegten Verzögerung zwischen aufeinander folgenden Startzeitpunkten laufen.

Jeder Empfänger kann auf derselben Datenleitung senden, über die er Signale von der Steuereinheit empfängt, egal, ob es sich um digitale oder analoge Signale handelt. Im Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erzielt, daß in einer Zeltlage zwei Taktimpulse übertragen werden; einer definiert die Zeitlage für Befehlssignale von der Steuerstation zum Empfänger und der andere die Zeitlage zum Senden in umgekehrter Hßhtung. Wenn in anderen nach diesem System

5098U/0792 ,

A.E.Brewster 73-52-13-9-1

arbeitenden Ausführungen der Steuerweg auf eine Ader beschränkt ist können selbsterregte Taktgeber verwendet werden. Derartiges ist bereits bekannt. Wenn die Zeitlage zwei Taktimpulse einschließt, einer für Befehlssignale und einer für rückläufige Signale, kann im Empfänger ein Taktgeber verwendet werden, der einen Impuls um ein Taktintervall später aussendet als die Zählung, zu der der Empfänger die Leitung nach dem Steuersignal prüft. Dadurch wird das rückläufige Signal genau in die zweite Hälfte<der Zeitlage gelegt, wobei die- Hauptzeitsteuerung durch den bereits vorhandenen Zähler erfolgt. Solche Impulse werden von einem Demultiplex-Empfänger aufgeschlüsselt und zu Lampen oder anderen am Steuerpunkt geeigneten Anzeigeorganen geleitet· Ein andauernder '"Ein"-Zustand bei Steuersignalen wird durch Impulswiederholung in jedem folgenden Zyklus signalisiert. Das Abklingen der Impulse erlaubt dem Anzeigeorgan seinen Aus-Zustand einzunehmen.

Obwohl die Steuer- und Rückantwort-Impulse nur z.B. 100 Mikrosekunden voneinander getrennt sind, bedeutet dies noch nicht, daß die gesteuerte Punktion innerhalb dieser Zeit abgeschlossen sein muß. Benötigt eine Punktion eine Sekunde, so wechseln die rückläufigen Impulse erst eine Sekunde nach Erkennen der Steuerimpuls folge.

Dies ist kein Nachteil, da die Steuer- und Antwortkanäle unabhängig voneinander arbeiten.

Da die Signalwiederholungsfrequenz relativ hoch ist und auch analoge Schalter im rückläufigen Kanal verwendet werden, kann man das einfache Konzept erweitern, wodurch dieses Signal aus einem kontinuierlichen Impulsfluß für eingeschaltete Geräte besteht und für ausgeschaltete Geräte keine Impule enthält. Jeder Impuls besetzt die ganze

509814/0792 ./.

A.E.Brewster 73-52-13-9-1

rückläufige Signalperiode. Auf diese Weise können veränderliche Signale z.B. ölstand, öltemperatur oder Fahrgeschwindigkeit signalisiert werden, indem in die entsprechende rückläufige Signalperiode entweder ein analoges Signal eingefügt wird, welches dahingehend zu begrenzen ist, daß es keine Prequenzteile aufweisen sollte, die oberhalb der Abtastfrequenz liegen. Alternativ kann ein digitaler Datenfluß in die entsprechende rückläufige Signalperiode eingefügt werden.

Betrachtet man den Empfänger etwas genauer, so ist zu bemerken, daß die Zähler Cl, C2 über die Eingänge PO, Pl, P2, P3 gespeist werden, die durch nicht dargestellte Mittel aus dem Taktim pulseingang abgeleitete Signale führen. In gewissen Fällen könnten diese Zähler von einem einzelnen Impulseingang gespeist werden. Wie bereits gesagt, zählt Cl aufwärts und C2 rückwärts. Ihre Ausgänge zu den Steuerbasen sind so gewählt, daß die Tore nur zu der dem Empfänger eigenen Zeitlage innerhalb des Zyklusses öffnen. So wird der Datenkanal zu dieser Zeitlage über ein getaktetes Tor GlO und ein NOR-Tor GIl mit einem Flip-Flop (D-Typ) verbunden, der auch über ein weiteres NOR-Tor G12 gesteuert wird. Das NOR-Tor G12 wird nur zu der dem Empfänger eigenen Zeitlage vom Zähler Cl geöffnet. Wenn zu dieser Zeit eine 1 empfangen wird, ist der Flip-Flop gekippt und steuert über ein weiteres NOR-Tor G13 einen Ausgangs-Flip-Flop RS. Bei Abwesenheit einer 1 zu der dem Empfänger eigenen Zeitlage stellt die dargestellte Logik sowie ein zweiter Flip-Flop des D-Typs den Ausgangs-Flip-Flop RS zurück. Angemerkt sei, daß die Verbindungen zum Flip-Flop RS über die beiden Flip-Flops des D-Typs und die zugehörigen Tore so sind, daß ein Steuersignal mindestens in zwei aufeinander folgenden Zyklen auftreten muß, um den Flip-Flop RS zu beeinflussen.

509814/0792

24U031

A.E.Brewster 73-52-13-9-1

Wenn ein Signal, sei es ein reines 1-Signal oder ein amplitudenmodulierter Impuls, von einem gesteuerten Punkt zur Zentralstation gesendet werden soll, dann wird auf.der rückläufigen Datenader ein Impuls empfangen und an die Datenleitung über ein weiteres Tor Gl4 gelegt, welches zu der dem Empfänger eigenen Zeitlage durch Tor GI5 geöffnet wird. Letzteres Tor ist takt- und zählergesteuert,· damit so der rückläufige Weg in die zweite Hälfte der Multiplex Zeitlage fällt.

In der Zentralstation (Fig. l) wird das Tor GI6, vom Zähler und Taktgeber gesteuert, geöffnet, um die rückläufigen Datenimpulse zum Demultiplexer DM durchzulassen, der diese zum zugehörigen Ausgang leitet.

Bei der Verwendung dieses Systems für andere Zwecke braucht man sich nicht auf die Ein-Aus-Funktion zu beschränken. Vielmehr läßt sich dieses System auch an kontinuierlich steuerbare Geräte anpassen, wofür sonst mehradrige Kabel verwendet werden. Als ein Beispiel sei eine Fernsehkamera genannt, bei der das Schwenken in Azimut und Elevation, die Scharfeinstellung, der Zoom und die Blende ferngesteuert eingestellt werden sollen. Für jede dieser Funktionen benötigt man zwei Zeitlagen: für jede Richtung eine. Die Steuerung ist dann über eine einfache abgeschirmte Leitung möglich, wo sonst dicke, mehradrige Kabel verwendet werden müssen. Man kann sogar auf diese einfach abgeschirmte Leitung verzichten, in dem man die Taktfrequenz des Multiplexers in Gleichlauf mit den Videosynchronisierimpulsen bringt und die Steuerimpulse während der Lückenzeit am Zeilenende in die Bildübertragungsleitung einfügt.

6 Ansprüche

2 Bl, Zeichnungen

5098U/0792

Claims (6)

1. A.E.Brewster 73-52-13-9-1

   Ansprüche

   System zur Steuerung einer Mehrzahl von Anordnungen von einer zentralen Stelle aus, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Stelle mit den zu steuernden Anordnungen über einen Signalweg verbunden ist, daß jeder zu steuernden Anordnung eine Zeitlage in einem Zeitmultiplexzyklus zugeordnet ist,·daß^jeder zu steuernden Anordnung.ein Empfänger zugeordnet ist, der nur Signale während der dieser Anordnung zugeordneten Zeitlage aufnimmt und damit die Anordnung steuert und daß zur Aufrechterhaltung eines Steuerzustandes fortlaufend das gleiche Steuersignal in der jeweiligen Zeitlage gesendet wird.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale in den Empfängern durch Torschaltungen festgestellt werden, die durch Zähler gesteuert werden, wobei die Zähler so programmiert sind, daß sie nur dann Steuerimpulse für die Torschaltung abgeben, wenn es sich um die Zeitlage der Anordnung handelt.
3. 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von einem Empfänger zur geöbeuerten Anordnung durch Codiermittel gesteuert wird, die den Empfänger und die Anordnung verbinden.
4. 4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zeitlage in zwei Zeitabschnitte auf geteilt ist und daß der eine Zeitabschnitt für Steuerbefehle zur Anordnung und der andere Zeitabschnitt für Rück meldungen von der Anordnung vorgesehen ist.

   ■II.9.1974, Sa/Ku ./.

   5098U/0792

   - Il -

   A.E.Brewster 73-52-13-9-1
5. 5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Taktgeber vorgesehen ist, der den Sender und alle Empfänger über eine gemeinsame Leitung steuert und daß für Steuersignale und Taktimpulse entgegengesetzte Polaritäten verwendet werden.
6. 6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuersignal nur dann als gültig anerkannt wird, wenn es in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Zyklen zur gleichen Zeitlage auftritt.

   509814/0792