DE2503083A1

DE2503083A1 - Digitales impulsuebertragungsverfahren fuer eine infrarot-fernbedienung

Info

Publication number: DE2503083A1
Application number: DE19752503083
Authority: DE
Inventors: Heinz Peetz; Heinz Dipl Ing Richter
Original assignee: Loewe Opta GmbH
Current assignee: Loewe Opta GmbH
Priority date: 1975-01-25
Filing date: 1975-01-25
Publication date: 1976-07-29
Also published as: DE2503083B2; DE2503083C3

Description

Digitales Impulsübertragungsverfahren für eine Infrarot-Fernbedienung Die Erfindung betrifft ein digitales Impulsüber tragungsverfahren für eine Infrarot-Fernbedienug, z.B. für ein Fernsehgerät, bei dem die Steuerbefehle nach dem PCM-Verfahren von Impulsen von unterschiedlichem Abstand übertragen werden, die eine HF-Sendestufe nur während der Impulsdauer auftasten, welche HF-Sendestufe den Infrarotgeber, z.B. eine Gallium-Arsenid-Diode, während der Impulsdauer mit HF-Impulsen ausrastet Es ist ein digital arbeitendes Impulsübertragungsverfahren fur eine Infrarot-P'ernbedienung bekannt (TTL-Kochbuch 1973, Seite 307, Herausgeber: Texas Instruments Deutschland GmbH, Applikationslabor) das als Sende- und Empfangsglied eine infrarot strahlende Ga As-Diode und einen Si-Fototransistor aufweist. Mit den beschriebenen Infrarot-Fernsteuereinrichtungen werden drahtlos die Empfangskanäle eines entsprechend eingerichteten Fernsehempfängers gewählt. Jedem Kanal und damit jeder Bedienungstaste wird eine Zahl n von i bis zur Anzahl der wählbaren Kanäle zugeordnet. Um den Kanal n anzusteuern, wird ein Impulspaket mit n Impulsen durch die Infrarottbertragungsstrecke übertragen. Die Anzahl der Impulse wiederholt sich nach einer Pausenzeit so lange wieder, bis die entsprechende Betätigungstaste losgelassen wird. Der Empfänger mit seinem Silizium-Fototransistor zählt die Impulse eines Impulsintervalls - die folgenden sind identisch und bleiben wirkungslos - und steuert den dadurch bestimmten Kanal an. Die Wirkungsweise der Schaltung beruht darauf, daß die Anzahl der Impulse codiert wird und zur Antastung eines HF-Senders dient, der trägerfrequente Signale zur Ansteuerung der Ga fis-Diode entsprechend der Auftastzeit aussendet. Die Empfängerschaltung empfängt das ausgestrahlte Infrarotlicht und setzt dies in elektrische Impulse um, die einer Decodierschaltung zugeführt und decodiert werden. Die so gewonnenen Signale mit einer Anzahl von n Impulsen werden einer Zählerstufe zugeführt, die direkt auf die Abstimmeinheit des Empfängers einwirkt und eine Fortschaltung von Kanal zu Kanal bewirkt.
Für eine derartige Ubertragung sind relativ hohe Sendeleistungen nötig, um eine sichere Übertragung zu gewährleisten. Dieser Umstand wirkt sich insbesondere nachteilig auf Fernsteuerungen mit einem batteriebetriebenen Infrarotseüder aus, da die Batterien sehr schnell verbraucht sind und ausgetauscht werden müssen. Bekanntlich ist ein Fernsteuersender zur Bedienung eines Fernsehgerätes in einem besonders kleinen, handlichen Gehäuse untergebracht, das beim Betätigen der Bedienungselemente mit einem Finger üblicherweise in der Hand gehalten wird. Aus Platzgründen können in einem derartigen Gehäuse keine so großen Batterien untergebracht werden, die die erforderliche Energie zur Ausstrahlung der hohen Sendeleistung aufbringen können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Infrarotdioden, die hohe Sendeleistung abgeben können, für Fernsteuergeräte für Konsnmgeräte, wie Fernseher, zu teuer sind. Es gilt deshalb billige infrarotdioden zu verwenden, die allerdings nur eine geringe Sendeleistung abgeben.
Zur Sicherstellung einer einwandfreien Impulsüber tragung ist es aus vorgenannten Gründen unerläßlich, die Impulsdauer, wäbrend der das Infrarot signal ausgesendet wird, besonders lang zu wählen. Dies führt aber zu den vorgenannten Nachteilen, daß nämlich die Energie, die zur Übertragung notwendig ist, von den Batterien nicht aufgebracht werden kann. Zumindest müssten die Batterien als Akkumulatoren ausgebildet sein und ständig nachgeladen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein digitales Impulsübertragungsverfahren für eine Infrarot-Fernbedienung zu erstellen, die mit einem Sender ausgestattet ist, der einen besonders geringen Batterieaufwand aufweist und dessen Sendeleistung über längere Zeit von dieser Batterie sichergestellt ist, der andererseits auch die Verwendung von billigen Ga As-Dioden gestattet, die keine besonders hohe Leistung abgeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der unterschiedliche Abstand der Impulse bei der Pulseodemodulation dadurch erzielt wird, daß der Infrarotgeber von den HF-Impulsen der HF-Sendestufe nur während extrem geringer Zeitdauer entsprechend der Zeitdauer des die HF-Sendestufe auftastenden Steuerimpulses auigetastet wird und daß zur Erzielung einer hohen Energiedichte des ausgestrahlten Infrarotlichtes während der Impulsdauer des Steuerimpulses der Infrarotgeber von einem Strom durchflossen wird, dessen Amplitude unterhalb des zulässigen spezifischen Spitzendurchlaßstromwertes liegt und der nicht größer ist als der zulässige Effektivwert des Dauerstronies, und daß die Iipulsdauer der Steuerimpulse zum Aufrasten der HF-Senderstufe kurz gegenüber der Länge der Pause zwischen den Impulsen ist und daß das Tastverhältnis der effektiven Wortlänge einer Information zur Tastzeit, während der der Infrarotgeber zur Ubertragung der Information aufgetastet ist, in der Größenordnung von i:50 bis 1:500 liegt.
Durch die Ausstrahlung von Infrarot-Impulsen hoher Energiedichte ist sichergestellt, daß bei Verwendung von üblichen leistungsarmen Infrarotdioden eine optimale Informationsübertragung stattfindet. Die Infrarot-Sendediode wird dabei so kurzzeitig bis zu ihrer Belastbarkeitsgrenze aufgesteuert, daß die Lebensdauer selbst unbeeinträchtig bleibt.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Impulsabstände bei der Codierung eines Wortes für die beiden Logik-Pegel "L" und H sich wie 1:2 verhalten. Hierdurch lassen sich bei Codierung nach dem Fernschreib-Code mit sechs Impulsen (5 Abständen) z.B. 32 Funktionen übertragen.
Ein weiterer Vorteil ist dann gegeben, wenn die Wortlänge der ausgestrahlten Information derart gewählt ist, daß damit im Rhythmus des Worttaktes ein direktes Einstellen des der Decodierstufe des Empfängerteils nachgeschalteten Digitaleinsteller ermöglicht wird. Wie aus Anspruch 3 hervorgeht, kann direkt mit diesem Digitaleinsteller ein Digitalanalogwandler zur Einstellung der Gerätefunktionen, wie Lautstärke, Helligkeit, Kontrast usw. verbunden sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. i und 2a, b, c und d erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen Infrarot sender für ein Fernsehempfangsgerät zur Einstellung der Geratefunktionen, z.B. der Kanalwahl, und Fig. 2a bis d die entsprechenden Impuls-Diagramme der Codier- und HF-Stufe.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i soll angenommen werden, daß die Fernbedienung einen Encoder i mit 32 Eingängen aufweist, der die anliegende Information nach dem Fernschreib-Code auf 5 bit codiert. Dieser Encoder wird wahlweise über 32 Tasten angesteuert. Es können somit 32 unabhängige Funktionen gesteuert werden.Hierzu sind die Tastenschalter 2 vorgesehen. In der vereinfachten Darstellung sind lediglich die Tastenschalter mit der Bezeichnung 0 und 3i eingezeichnet. Die fünf Ausgänge des Encoders 1 sind mit A bis E bezeichnet und mit einem Taktgeber und einem Impulsformer verbunden. In dieser Stufe 3 werden entsprechend dem anliegenden Signal die Impulse in einem Tastverhältnis 1:2 zwischen dem Logikwert "L" und dem Logikwert flun umgewandelt und der getasteten KF-Stufe 4 zugeführt, die direkt mit der Ga As-Diode 5 verbunden ist. Die Art der Übertragung wird anhand eines in den Diagrammen 2a bis d dargestellten Impulsbeispiels näher erläutert.
Ein Wort (Funktion) hat stets die gleiche definierte Wortlänge, in dem Beispiel 80 ms. Die Ziffer 0 wird z.B. durch fünf kurze Impulsabstände Je 5 ms (Fig. 2a) dargestellt. Die Ziffer 31 besteht hingegen aus fünf langen Impulsabständen von je 10 ms (Fig. 2b). Für die Worterkennung bleibt also auch bei der längsten Ziffer noch ein ausreichender langer Abstand von 30 ms übrig.
Fig. 2c zeigt als Impulsdiagramm die Codierung der Zahl 18 und die Wertigkeit der einzelnen bits. Die Impulse eines jeden Wortes sind HF-moduliert (Fig. 2d) und im Ausführungsbeispiel ca. 200 ps lang. Die HF-Stufe 4 wird von den Impulsen nur während dieser Zeit aufgetastet. Die HF-Stvfe 4 ihrerseits tastet mit ihren HF-Impulsen die nachgeschaltete Infrarotdiode 5 auf, wodurch die Information übertragen wird. Die tatsächliche Auftastzeit der Infrarotdiode 5 beträgt aber nicht 200 ps sondern nur 100 pzs, da sie von HF-Impulsen aufgesteuert wird. Die gesamte Einschaltzeit der Infrarotdiode während eines Wortes ergibt somit 6 x 100 µs = 600 µs.
In dem gezeigten Beispiel ergibt sich bei einer Wortlänge von 80 ms ein Tastverhältnis von 1:133. Bei einem Impulsstrom von 1A läßt sich ein mittlerer Strom von 1/133 A # 7,5 mA errechnen.
Versuche haben gezeigt, daß dieser Strom ausreichend ist, am mit einer Infrarotdiode eine für eine Fernbedienung ausreichende Reichweite zu erzielen.

Claims

Patentanspruche

ij Digitales Impulsübertragungsverfahren für eine Infrarot-Fernbedienung, z.B. für ein Fernsehgerät, bei dem die Steuerbefehle nach dem PCM-Verfahren von Impulsen von unterschiedlichem Abstand übertragen werden, die eine HF-Sendestufe nur während der Impulsdauer auftasten, welche HF-Sendestufe den Infrarotgeber, z.B. eine Gallium-Arsenid-Diode, während der Impulsdauer mit HF-Impulsen auftastet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der unterschiedliche Abstand der Impulse bei der Pulscodemodulation dadurch erzielt wird, daß der Infrarotgeber von den HF-Impulsen der HF-Sendestufe nur während extrem geringer Zeitdauer entsprechend der Zeitdauer des die HF-Sendestufe auftastenden Steuerimpulses aufsteuert und daß zur Erzielung einer hohen Energiedichte des ausgestrahlten Infrarotlichtes während der Impulsdauer des Steuer-Impulses der Infrarotgeber von einem Strom-durchilossen wird, dessen Amplitude unterhalb des zulässigen spezifischen Spitzendurchlaßstromwertes liegt und der nicht größer ist als der zulässige Effektivwert des Dauerstromes, und daß die Impulsdauer der Steuerimpulse zum Auftasten der EF-Sendestufe kurz gegeniiber der Länge der Pause zwischen den Impulsen ist und daß das Tastverhältnis der effektiven Wortlänge einer Information zur Tastzeit während der der Infrarotgeber zur Übertragung der Information aufgetastet ist, in der Größenordnung von 1:50 bis 1:500 liegt.
2. Übertragungsverfahren nach Anspruch i, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Impulsabstände bei der Codierung eines Wortes für die beiden Logikpegel WL" (low) rnd "H" (high) sich wie 1:2 verhalten.
3. Übertragungsverfahren nach Anspruch i oder 9, dadurch gek e n n z e i c h ne t, daß die Wortlänge derart gewählt ist, daß der Worttakt des empfangenen und decodierten Wortes direkt zum Stellen eines z.B. 64-stufigen Digitalanalogwandlers zur Bedienung von Gerätefunktionen (Lautstärke, Helligkeit, Kontrast usw.) verwendbar ist.