DE2503083B2 - Digitales Impulsübertragungsverfahren für die Übertragung von Steuerbefehlen von einem elektronisch gesteuerten Infrarotgeber - Google Patents
Digitales Impulsübertragungsverfahren für die Übertragung von Steuerbefehlen von einem elektronisch gesteuerten InfrarotgeberInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein digitales Impulsübertragungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch!; 1.
Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt (Siemens-Zeitschrift Bd. 39(1965), H. I l.S. 1245bis 1249).
Außerdem ist eine Infrarot-Fernbedienung für die Kanalumschaltung in einem Fernsehgerät bekannt
(TTL-Kochbuch 1973, Seite 307, Herausgeber: Texas
Instruments Deutschland GmbH, Applikationslabor), die als Sende- und Empfangsglied eine Infrarotlichnimpulse
abstrahlende GaAs-Diode und einen Si-Fototransistor auf der Empfängerseite aufweist. Jedem Kanal
und damit jeder Bedienungstaste wird eine Zahl η von 1 bis zur Anzahl der wählbaren Kanäle zugeordnet. Um
den Kanal η anzusteuern, wird ein Impulspaket mit π Impulsen durch die Infrarot-Übertragungsstrecke 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 Auftastung eines HF-Senders dient, der trägerfrequente Signale zur Ansteuerung der
GaAs-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 η Impulsen werden einer Zählerstufe zugeführt, die
s direkt auf die Abstimmeinheit des Empfängers einwirkt und eine Fortschaltung von Kanal zu Kanal bewirkt
Für eine derartige Übertragung sind relativ hohe Sendeleistungen nötig, um eine sichere Übertragung zu
gewährleisten. Dieser Umstand wirkt sich insbesondere
to nachteilig auf Fernsteuerungen mit einem batteriebetriebenen Infrarotsender aus, da die Batterien sehr
schnell verbraucht sind und ausgetauscht werden müssen. Bekanntlich ist ein Fernsteuersender zur
Bedienung eines Fernsehgerätes in einem besonders {-!einen, 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
Konsumgeräte, wie Fernseher, zu teuer sind. Es gilt deshalb billige Infrarotdioden zu verwenden, die
allerdings nur eine geringe Sendeleistung abgeben.
Zur Sicherstellung· einer einwandfreien Impulsübertragung
ist es aus vorgenannten Gründen unerläßlich, die Impulsdauer, während der das Infrarotsignal
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.
Eine bessere Übertragung ist erzielbar, indem die Strahlungsintensität der verwendeten Fotodiode erhöht
wird. Ausschlaggebend für die Strahlungsintensität ist die Stromstärke des Diodenstromr Überschreitet die
Stromstärke den Effektivwert der verwendeten Fotodiode, so nimmt die Strahlungsintensität durch den
Einfluß der inneren Erwärmung der Fotodiode ab. Eine Erhöhung der Strahlungsintensität ist bei einem
Impulsgenerator für den Betrieb von Lumineszenzdiöden in der Fachzeitschrift »Internationale Elektronische
Rundschau«, 1966, Nr. 12, Seiten 681 und ff. beschrieben, in dem die Lumineszenzdiode nur mit
kurzen Stromimpulsen hoher Stromstärken belastet wird. Dabei werden die Ausgangssignale eines Spannungsfrequenzumformers
in Stromimpulse umgesetzt, die die Fotodiode tasten. Durch den kurzzeitigen Betrieb der Fotodiode ist eine hohe Übertragungsdichte
gegeben, so daß eine Übertragung auch über längere Strecken möglich ist. Diese bekannte Maßnahme
ermöglicht in Verbindung mit der erstgenannten Schaltungsanordnung die Übertragung der Impulse
über weitere Distanzen zum Empfänger. Sie schließt jedoch eine Fremdlichtbeeinflussung nicht aus, so daß
Steuerbefehle falsch ausgewertet werden können.
Aus der bereits oben genannten Siemens-Zeitschrift Band 39 (1965), Heft 11, Seiten 1245 bis 1249, ist ein
Verfahren zur Übertragung von Steuersignalen oder Meßwerten über große Potentialunterschiede mit Hilfe
von moduliertem Licht bekannt, bei dem sendeseitig ein Impulsformer vorhanden ist, der für jedes vom Regler
oder Meßwerk kommende Signal einen zum Anregen der Elektrolumineszenz einer Fotodiode geeigneten
Stromimpuls liefert. Da die Impulsdauer dieses Impulses
bei großer Energiedichte sehr kurz ist, kann die
Lumineszenzdiode mit wesentlich höherer Intensität als im Dauerstrich betrieben werden, so daß für den
Empfang auf größere Distanz eine ausreichende Lichtmenge vorhanden ist Für die Übertragung ist es
notwendig, daß jeder analogen Größe ein definierter Impuls zugeordnet wird. Nach bekannten Ausführungen
wurden amplitudenunabhängige Impulsmodulationsverfahren angewendet, bei denen die Impulsdauer analog
dem Steuerbefehl ist
Auch bei diesem Verfahren ist der Nachteil gegeben, daß die Infrarotlichtsignale durch Fremdlichteinwirkung
verfälscht werden können.
Aus der DE-OS 23 27 431 ist ein Übertragungsverfahren bekannt, bei dem die Fotodiode zum Aussenden von
Lichtimpulsen von einer Wiederholungsfrequenz geregelt wird, um bei Abweichung die Steuerbefehle
korrigieren zu können.
Die Gleichmäßigkeit der Impulsfolgen ist Voraussetzung
für die Übertragung eines unverfälschten Steuerbefehls. Zwar wird durch die Wiederholung der
Impulsfolge eine Abweichung des ersten Steuerbefehls wahrgenommen; das schließt aber nicht aus, daß sowohl
die erste als auch die zweite Impulsfolge einem Steuerbefehl entspricht, der eigentlich von der Empfängerschaltung
nicht verarbeitet werden sollte. Z. B. können Impulsfolgen anstatt aus 5 gewollten Einzelimpulsen
aus 6 bestehen, von denen je einer durch Störlicht hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem digitalen Impulsübertragungsverfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 einerseits die Impulsdauer sehr kurz zu halten, um eine hohe Lichtintensität zu
ermöglichen, andererseits die Signale so zu verschlüsseln, daß Fehlbetätigungen praktisch ausgeschlossen
sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebenen Lehre
gelöst
Das Impui.übertragungsverfahren nach der Erfindung
weist den Vorteil auf, daß die Steuerbefehle in Digitalwörter umgesetzt sind und nicht aus gleichmäßigen
Impulsfolgen sondern aus codierten Impulsfolgen bestehen, die eine unverfälschte Übertragu ig des
Steuerbefehls und eine Übertragung einer Vielzahl von Steuerbefehlen seriell oder parallel gewährleisten.
Durch die indirekte Tastung der Fotodiode über eine angesteuerte HF-Sendestufe während der einzelnen
Impulse ist ferner der Vorteil gegeben, daß eine Anpassung der Impulsbreiten des Digitalimpulses an die
Betriebsbedingungen der Fotodiode nicht zu erfolgen braucht, dieje jedoch mit einer hohen Strahlungsintensität
durch die Tastung mittels einer angesteuerten HF-Sendestufe arbeitet und somit die Signale mit einer
hohen Energiedichte übertragen werden, wodurch empfängerseitig ein geringerer Aufwand für die
Rückverstärkung der Empfangssignale aufgewendet werden muß.
Vorteilhafte Weiterbildut.gen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Impulsabstände bei der Codierung eines Wortes für die
beiden Logik-Pegel »L« und »H« sich wie I : 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 Digitaleinstellers ermöglicht wird. Wie aus Anspruch 4 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 F i g. 1 und 2a, b, c und d erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Infrarotsender für ein Fernsehempfangsgerät zur Einstellung der Gerätefunktionen, z. B. der
Kanalwahl, und
F i g. 2a bis d die entsprechenden Irnpuls-Diagramme
der Codier- und HF-Stufe.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 soll
angenommen werden, daß die Fernbedienung einen Encoder 1 mit 32 Eingängen aufweist, tier 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
vorgesenen. In der vereinfachten Darstellung sind lediglich die Tastenschalter mit der Bezeichnung 0 und
31 eingezeichnet. Die fünf Ausgänge des Encoders 1 sind mit A bis E bezeichnet und mit einem Taktgebei
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 »H« umgewandelt
und der getasteten HF-Stufe 4 zugeführt, die direkt mit der GaAs-Diode 5 verbunden ist. Die Art der
Übertragung wird anhand eines in den Diagrammen 2a bis d dargestellten Inipulsbeispiels näher erläutert.
Ein Wort (Funktion) hat stets die gleich» definierte
Wortlänge, in dem Beispiel 80 ms. Die Ziffer 0 wird z. B. durch fünf kurze Impulsabstände je 5ms (Fig.2a)
darf osteilt. Die Ziffer 31 besteht hingegen aus fünf langen Impulsabständen von je 10 ms (F i g. 2b). Für die
Worterkennung bleibt also auch bei der längsten Ziffer noch ein ausreichender langer Abstand von 30 ms übrig.
Fig. 2c zeigt als Impul idiagrainm die Codierung der
Zahl 18 und die Wertigkeit der einzelnen bits. Die Impulse eines jeden Wortes sind HF-moduliert
(Fi j. 2d) und im Ausführungsbeispiel ca. 200 μβ lang.
Die HF-Stufe 4 wird von den Impulsen nur wänrend dieser Zeit aufgetastet. Die HF-Stufe 4 ihrerseits tastet
mit ihren HF-Impulsen die nachgeschaltete Infrarotdiode 5 auf, wodurch die Information übertragen wird. Die
tatsächliche Auftasueit der Infrarotdiode 5 beträgt aber
nicht 200 μ5 sondern nur 100 μα, da sie von HF-Impulsen
aufgesteuert wird. Die gesamte Einsch.iltzeit der Infrarotdiode während eines Wortes ergibt somit
6 χ 100 μβ = 600 μί. In dem gezeigten Beispiel ergibt
sich bei einer Wortlänge von 80 ms ein Tastverhältnis von I : 133. Bei eini ,n Impulsstrom von 1 A läßt sich ein
mittlerer Strom von V3) A = 7,5 mA errechnen.
Versuche haben gezeigt, daß dieser Strom ausreichend ist, um mit einer Infrarotdiode eine für eine
Fernbedienung ausreichende Reichweile zu erzielen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Digitales Impulsübertragungsverfahren für die Übertragung von Steuerbefehlen von einem elektronisch
gesteuerten Infrarotgeber auf einen elektronisch arbeitenden Infrarotempfänger mittels Inlfrarot-LichtimpulsfoIgen
mit ümplitudenunabhängiger Impulsmodulation, wobei jeweils die Impulsdauer
wesentlich kleiner als der Impulsabstand ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Steuerbefehl in einer Impulsformerstufe in ein Wort aus mehreren, unter sich gleich langen Impulsen mit
unterschiedlichen, die Information des jeweiligen Steuerbefehls darstellenden Impulsabständen umgewandelt
wird, weiche Impulse eine den Infrarotgelaer tastende HF-Sendestufe nur während der Impulsdauer
freigeben.
2. Digitales Impulsübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis der zeitlichen Summe aller von der HF-Sendesiufe getasteten Impulse eines Worte)· zur
Wortlänge zwischen 1 :50 und 1 :500 liegt.
3. Digitales Impulsübertragungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur
zwei verschiedene Impulsabstände vorgesehen sind und diese sich wie 1 :2 verhalten.
4. Digitales Impulsübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wortlänge derart gewählt ist, daß der Worttakt des empfangenen und decodierten Wortes
direkt zum Sollen eines vielstufigen Digitalana log Wandlers
zur Fernbedienung von Analogfunktionen verwendbar ist.
5. Digitales Impulsüber'.ragungsverfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, gekennzeichnet durch
die Anwendung auf die Fernbedienung von Fernsehgeräten.
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