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Einrichtung zur Übertragung von Nachrichten innerhalb von geschlossenen
Räumen eines Bauwerkes oder Fahrzeuges.
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Zur Übertragung von Nachrichten innerhalb von geschlossenen Räumen
eines Bauwerkes oder Fahrzeuges werden im allgemeinen leitungsgebundene Übertragungseinrichtungen
verwendet, bei denen in den einzelnen Räumen Sende- oder Empfangsgeräte ortsfest
installiert sind0 Diese Einrichtungen haben jedoch verschiedene Nachteile, So muß
beispielsweise bei einer Sprechanlage, wenn ein Anruf eintrifft, sich die angerufene
Person zu dem Sprechgerät hinbegeben. Dies kann bei großräumigen Anlagen lästig
sein.
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Sind die Räume, beispielsweise Werksanlagen, dazu noch lärmerfüllt,
so ist es oft kaum möglich, überhaupt wahrzunehmen, daß ein Anruf vorliegt.
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Besonders schwierig wird es, wenn Nachrichten leitungsgebunden innerhalb
eines Raumes zwischen gegeneinander ortsveränderlichen Stationen übertragen werden
sollen, beispielsweise von
einer ortsfesten Kommandozentrale zu
einem fahrbaren Kran. Es ist bekannt, in diesem Falle den beispielsweise in der
Zentrale angeordneten Sender mit einem längs der Bahn des ortsveränderlichen Empfängers,
beispielsweise des Krans, ortsfest verlegten Koppelglied, beispielsweise einer Koppelschleife
zu verbinden. Der ortsveränderliche Empfänger weist ebenfalls ein Koppelglied auf,
z.B. eine Spule mit Ferritkern. Durch induktive Koppelung zwischen Koppel schleife
und Spule wird dann die Verbindung zwischen Sender und Empfänger hergestellt.
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Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß bei in weitem
Bereich bewegbaren Empfängern sehr große, eventuell mehrere Koppel schleifen verlegt
werden müssen. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand, zumal oft auch Bereiche
erfaßt werden müssen, in denen sich der Empfänger seltener befindet.
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Geschieht dies nicht, so muß man in Kauf nehmen, daß in bestimmten
Positionen des Empfängers eine Nachrichtenübermittlung nicht möglich ist. Hinzu
kommt, daß die Koppelschleifenleicht beschädigt werden können.
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Weiterhin kann es insbesondere bei Kränen vorkommen, daß Kommandos
zum Dirigieren des Krans von einer Person gegeben werden müssen, die sich in der
Nähe des Krans und unter Umständen ziemlich weit entfernt vom ortsfesten Sender
aufhält.
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Es kann dann notwendig werden, ein von dieser Person getragenes Sendegerät,
beispielsweise ein Mikrofon, über ein bewegliches Kabel mit dem Sender zu verbinden,
das wieder zur Ursache von Störungen oder gar Unfällen werden kann.
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Es ist bekannt, daß elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich
durch spezielle Sendedioden ausgestrahlt und mittels spezieller Empfangsdioden empfangen
werden kann. Es sind auch bereits Sendedioden bekannt, bei denen das abgestrahlte
Infrarotsignal, beispielsweise mit einer Frequenz von 100 kHz moduliert sein kann.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der Übertragung
von Nachrichten innerhalb von geschlossenen Räumen eines Bauwerkes oder Fahrzeuges
mit einer Einrichtung mit mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger,
wobei der Sender und/oder der Empfänger ortsveränderlich sind, die oben erwähnten
Schwierigkeiten vermieden werden können, wenn die Übertragung wenigstens auf einem
Teil des Übertragungs weges über modulierte Infrarotstrahlung erfolgt.
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Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß der Sender mit mindestens
einer Infrarotsendediode und der Empfänger mit mindestens einer Infrarotempfangsdiode
verbunden ist, wobei von der Infrarotsendediode ein mit Hochfrequenz moduliertes
Infrarotsignal in den Raum abgestrahlt wird, welches direkt bzw. nach Reflexion
oder Streuung an den Wänden des Raumes von einer Infrarotempfangsdiode aufgenommen
und dem Empfänger zugeführt wird.
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Es hat sich ergeben, daß sich in den Räumen infolge der Streuung und
Reflexion an den Wänden ein Infrarotstrahlungsfeld ausbildet, das den Raum weitgehend
homogen ausfüllt, so daß der Empfang des ausgestrahlten Signals weitgehend unabhängig
von der Richtung ist, in der es ausgestrahlt worden ist.
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Störungen durch die im Raum befindliche von anderen Gegenstände beispielsweise
Öfen, Glühlampen usw., ausgehenden Strahlung treten nicht auf, da diese Strahlung
unmoduliert ist, und die Empfänger scharf auf die modulierte Hochfrequenz abgestimit
werden können.
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Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der Sendediode
eine Rechteckspannung von ca. 100 KHz als Modulationsspannung zugeführt wird, der
das zu übertragende Niederfrequenz signal als Frequenzmodulation aufgeprägt ist.
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Eine sehr große Anzahl von Anwendungsarten der erfindungsgemäßen Einrichtung
sind möglich.
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Bei einer Einrichtung mit einer ortsfesten Zentrale kann z.B.
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der Sender und/oder der Empfänger in der Zentrale angeordnet sein
und die Zentrale kann über ein fest verlegtes Leitungsnetz mit verschiedenen Räumen
verbunden sein, wobei in jedem Raum mindestens eine Infrarotsendediode und/oder
mindestens eine Infrarotempfangsdiode an das Leitungsnetz angeschlossen ist, über
welche die Verbindung zwischen im Raum befindlichen mit einer Infrarotempfangsdiode
oder einer Infrarotsendediode versehenen Empfängern bzw. Sendern und der Zentrale
herstellbar ist.
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Hierbei ist die Einrichtung besonders vielseitig anwendbar und flexibel,
wenn das Legitungsnetz an in den Räumen angeordnete Steckverbindungen angeschlossen
ist, in die jeweils ein oder mehrere Infrarotsendedioden und/oder Infrarotempfangsdioden
aufweisende Bauteile einsteckbar sind. Als fest verlegtes Leitungsnetz zwischen
der Zentrale und den Infrarotsendedioden bzw. Infrarotempfangsdioden in den Räumen
kann beispielsweise das im Gebäude vorhandene Licht- oder Kraftstromnetz dienen.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Einrichtung
besteht darin, daß bekannte Übertragungsanlagen ergänzt und erweitert werden können.
So kann beispielsweise bei einer Einrichtung mit einem ortsfesten Sender, der mit
einem ortsfesten Koppelglied verbunden ist und mit einem ortsveränderlichen Empfänger,
der mit einem ortsveränderlichen Koppelglied verbunden ist, wobei die Verbindung
herstellbar ist, wenn die beiden Koppelglieder einander auf Kopplungsentfernung
genähert werden, gemäß der weiteren Erfindung der ortsveränderliche Empfänger zusätzlich
mit einer ortsveränderlichen Infrarotempfangsdiode verbindbar sein zum Empfang von
Signalen, die von einem zusätzlichen ortsveränderlichen mit einer Infrarotsendediode
versehenen Sender ausgehen. Dabei kann es
zweckmäßig sein, wenn
der Strahlungsbereich der Infrarotsendediode des ortsveränderlichen Senders größer
ist als der Koppelbereich zwischen den beiden Koppelgliedern.
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Auf diese Weise kann der ortsveränderliche Empfänger, der beispielsweise
auf einem Kran installiert ist, nicht nur mit dem ortsfesten Sender in Verbindung
treten, sondern auch mit einem ortsveränderlichen Sender, der beispielsweise von
einer Person bedient wird, die sich ständig zur Abgabe bestimmter Kommandos in der
Nähe des Krans aufhält. Dabei braucht der ortsveränderliche Sender über ein bewegliches
Kabel mit dem ortsfesten Sender verbunden sein. Weiterhin kann der Bereich, in dem
eine Übertragung von Nachrichten möglich ist, erheblich erweitert werden, so daß
beispielsweise auch Notrufe von einem beliebigen Punkt des Raumes eventuell gleichzeitig
zu mehreren ortsveränderlichen Empfängern durchgegeben werden können.
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Unter besonderen Umständen kann es auch vorteilhaft sein, wenn zusätzlich
ein ortsfester mit einer Infrarotempfangsdiode versehener Empfänger vorhanden ist,
der mit dem ortsfesten Koppelglied verbunden bzw. verbindbar ist. Es kann dann das
von dem ortsveränderlichen Sender ausgehen Signal zunächst von dem ortsfesten Empfänger
aufgenommen und über das Koppelglied dem ortsveränderlichen Empfänger zugeführt
werden. Der ortsfeste Empfänger dient hierbei gewissermaßen als Relaisstation. Auf
diese Weise kann vermieden werden, daß infolge von Abschattungen Bereiche auftreten,
in denen keine oder nur eine schlechte Verbindung zwischen dem ortsveränderlichen
Sender und dem ortsveränderlichen Empfänger möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit großem Vorteil als Teil
einer von einer Zentrale aus gesteuerten Ruf-, Befehls-, Wechselsprech- oder Gegensprechanlage
eingesetzt werden.
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Von besonderer Bedeutung ist es auch, daß mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung die Nachrichtenübertragung in Räumen möglich ist, deren Begrenzungswände
mindestens zu einem hohen Anteil
aus elektrisch leitendem Material
bestehen. In derartigen Räumen, beispielsweise in Schiffen, Bohrinseln, Werften,
Eisenwerken usw., in denen die Wände und Decken gelegentlich vollständig aus Metall
bestehen, ist die induktive Übertragung oder die Funkübertragung von Nachrichten
nahezu unmöglich. Hier kann eine Einrichtung nach der Erfindung, die mit infraroter
Strahlung arbeitet, mit großem Vorteil eingesetzt werden.
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Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele
für den Gegenstand der Erfindung näher erläutert. S Fig. 1 zeigt in schematischer
Darstellung eine Einrichtung mit einer ortsfesten Zentrale, die in einem Gebäude
oder Fahrzeug installiert werden kann.
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Fig. 2 zeigt ebenfalls in schematischer Darstellung eine Einrichtung
mit einem ortsfesten Sender, der mit einer Koppel schleife verbunden ist und einem
ortsveränderliche Empfänger, der ein Koppelglied aufweist.
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Fig. 3 zeigt eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 2.
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Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung kann in Bauwerken mit mehreren
nebeneinander oder übereinander angeordneten geschlossenen Räumen verwendet werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gebäude 1 sechs Räume A bis F auf.
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Im Raum A ist eine Zentrale 2 installiert, welche je nach dem Zweck
der Anlage einen Sender, einen Empfänger oder beides enthalten kann. Die Zentrale
2 ist über ein fest verlegtes Leitungsnetz 3, beispielsweise das Lichtstromnetz
des Gebäudes, mit den Räumen B bis F verbunden. In jedem der Räume B bis F ist ein
Bauteil 4 angeordnet, das beispielsweise über eine nicht dargestellte Steckverbindung
an das Leitungsnetz 3 anschließbar ist und das eine Infrarotdiode 5 aufweist-, die
je
nach dem Zweck der Anlage eine Infrarotsendediode oder eine Infrarotempfangsdiode
sein kann. Für besondere Zwecke kann jedes Bauteil 4 auch sowohl mit einer Infrarotsendediode
als auch mit einer Infrarotempfangsdiode ausgerüstet sein. In jedem der Räume B
bis F können nun ein oder mehrere ortsbewegliche Geräte 6 vorhanden sein, die eine
Infrarotdiode 7 aufweisen, welche eine Empfangsdiode oder eine Sendediode sein kann.
Auch bei diesen Geräten 6 kann sowohl eine Infrarotempfangsdiode als auch eine Infrarotsendediode
vorhanden sein.
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Wenn es sich bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung, beispielsweise
um eine Rufeinrichtung handelt, bei der in der Zentrale 2 ein Sender angeordnet
ist, so wird das von diesem Sender ausgehende Signal über das Leitungsnetz 3 den
Bauteilen 4 zugeführt und über Infrarotsendedioden 5 in die Räume B bis F ausgestrahlt.
Befindet sich in einem dieser Räume ein Empfangsgerät 6 mit einer Infrarotempfangsdiode
7, so kann es an jeder beliebigen Stelle des Raumes den von der Zentrale 2 ausgehenden
Ruf empfangen. Die angerufene Person kann dann sich beispielsweise zu einem Sprechgerät
konventioneller Bauart begeben, um weitere-Nachrichten zu erhalten. Die Empfangsgeräte
6 können beispielsweise als in sehr leichter und kleiner Bauart ausführbare Traggeräte
ausgebildet sein, sie können aber auch, besonders wenn es sich um lärmerfüllte Räume
handelt, in Ohrenschutzvorrichtungen oder Helme eingebaut sein.
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Selbstverständlich kann die Einrichtung nach Fig. 1 nicht nur als
Rufeinrichtung, sondern auch als Einrichtung zur direkten Übertragung verschiedener
Nachrichten ausgebildet sein.
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Weiterhin kann die Einrichtung nach Fig. 1 so ausgebildet sein, daß
in der Zentrale«2 ein Empfänger installiert ist, an dem von nunmehr als bewegliche
Sendestationen ausgebildeten Geräten 6 Nachrichten an die Zentrale 2 durchgegeben
werden. In dieser Form ist die Einrichtung beispielsweise vorteilhaft in Werksanlagen,
Lageranlagen, Kaufhäusern und Supermärkten verwendbar, wenn-von verschiedensten
Punkten eines oder mehrerer
Räume Nachrichten beispielsweise über
die Ergänzung der Lagerbestände an eine Zentrale durchgegeben werden müssen.
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Schließlich kann die Einrichtung nach Fig. 1 auch als echte Wechsel-
oder Gegensprechanlage ausgebildet sein, die einen Nachrichtenaustausch zwischen
der Zentrale 2 und den einzelnen Stationen 6 ermöglicht.
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Eine Einrichtung gemäß Fig. 1 kann selbstverständlich außer in Gebäuden
auch in Fahrzeugen, beispielsweise Schiffen oder Eisenbahnen, angeordnet sein, um
von einer Kommandozentrale aus Anweisungen an verschiedene sich in dem Fahrzeug
an wechselnden Orten aufhaltende Personen durchzugeben.
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In Fig. 2 ist eine Einrichtung dargestellt, bei der innerhalb eines
Raumes 11 ein ortsfester Sender 12 angeordnet ist, der über eine Leitung 13 mit
einer Koppel schleife 14 verbunden ist, die in einem Teil des Raumes 11 ausgelegt
ist. An einer, nicht eigens dargestellten, in dem Raum 11 bewegbaren Vorrichtung,
beispielsweise einem Laufkran, ist ein Empfänger 16 angeordnet, welcher ein Koppelglied
15, beispielsweise eine Spule mit Ferritkern, aufweist. Die Anordnung ist so, daß
längs eines bestimmten Weges des Kranes in Pfeilrichtung A-B das Koppelglied 15
in die Koppel schleife 14 eintaucht und durch induktive Kopplung eine Verbindung
zwischen dem Sender 12 und dem Empfänger 16 möglich ist, so daß Nachrichten, die
über ein Mikrofon 17 übermittelt werden, durch einen Lautsprecher 18 wiedergegeben
werden.
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Weiterhin kann innerhalb des Raumes 11 ein ortsveränderlicher Sender
21 vorhanden sein. Diese ortsveränderliche Sender 21 kann beispielsweise als Traggerät
ausgebildet oder in einem Schutzhelm und dergleichen eingebaut sein. Er wird beispielsweise
von einer Person bedient, welche in unmittelbarer Nähe des jeweiligen Ortes des
Kranes bestimmte Anweisungen durchgibt, die vom Empfänger 16 empfangen werden sollen.
Die Nachrichten werden über ein Mikrofon 22 dem Sender 21 zugeführt und über
eine
Infrarotsendediode 20 abgestrahlt. Eine am ortsveränderlichen Empfänger 16 angeordnete
Infrarotempfangsdiode 19 nimmt das von der Infrarotsendediode 20 abgestrahlte Infrarotsignal
auf. Dabei ist die Infrarotempfangsdiode 19 parallel zum Hochfrequenzeingang des
Empfängers 16 geschaltet.
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Für den Fall, daß sich entweder der ortsveränderliche Empfänger 16
oder der ortsveränderliche Sender 21 in einer Position befinden, die für die direkte
Übertragung des von der Infrarotsendediode 20 ausgehenden Signals ungünstig ist,
ist eine weitere ortsfeste Empfangsstation 23 vorgesehen, die mit einer Infrarotempfangsdiode
24 ausgerüstet und über eine Leitung 25 mit dem ortsfesten Sender 12 verbunden ist.
Diese Empfangsstation23 dient als Relais station, in dem die von der Infrarotsendediode
20 des ortsveränderlichen Senders 21 ausgehenden Signale von der Infrarotempfangsdiode
24 aufgenommen und dann über den ortsfesten Sender 12 und die Koppel schleife 14
dem Empfänger 16 auf induktivem Wege zugeführt werden.
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Schließlich bietet die in Fig, 2 dargestellte Einrichtung noch eine
weitere Möglichkeit, indem sie eine Nachrichtenübertragung auch dann ermöglicht,
wenn sich der Kran, an dem der ortsveränderliche Empfänger 16 angeordnet ist, beispielsweise
in Pfeilrichtung B über den von der Koppelschleife 14 erfaßten Bereich (Linie S)
hinausbewegt. In diesem Falle ist infolge der direkten Verbindung zwischen dem ortsveränderlichen
Sender 21 und dem Empfänger 16 über die Infrarotsendediode 20 und die Infrarotempfangsdiode
19 die Übermittlung von Nachrichten oder zumindestens eines Rufsignals oder gar
Notsignals möglich.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ausührungsform einer Einrichtung mit einem
ortsfesten Sender und einem ortsveränderlichen Empfänger ist grundsätzlich ähnlich
aufgebaut, wie die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung. Innerhalb eines Raumes 31,
beispielsweise einer Werksanlage, befindet sich ein bewegbares Gerät 37, beispielsweise
ein Laufkran, der über einen
Schleifkontakt 35 von einer Schleifleitung
34 aus mit der für seinen Antrieb notwendigen elektrischen Energie versorgt wird.
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Die Schle5neitung 34 dient gleichzeitig zur Übermittlung von Signalen,
die von einem ortsfesten Sender 32.ausgehen und über einen Koppelkondensator 33
in die Schleifleitung 34 eingekoppelt werden. An dem bewegbaren Gerät 37 befindet
sich ein ortsveränderlicher Empfänger 36, der über einen Koppelkondensator 38 mit
dem Schleifkontakt 35 verbunden ist.Auf diese Weise können Signale und Nachrichten
von einem Mikrofon 46 des Senders 32 aus zu einem Lautsprecher 49 des Empfängers
36 und von einem Mikrofon 48 am Empfänger 36 zu einem Lautsprecher 47 am Sender
32 geleitet werden.
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Weiterhin befindet sich im Raume 31 ein ortsveränderlicher Sender
41, der eine Infrarotsendediode 40 aufweist. Der oriw veränderliche Empfänger 36
weist eine parallel zu seinem Hochfrequenzeingang geschaltete Infrarotempfangsdiode
39 auf.
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Es können nunmehr in einer direkten Verbindung von dem Mikrofon 50
des ortsveränderlichen Senders 41 Signale über die Infrarotsendediode 40 und die
Infrarotempfangsdiode 39 dem Lautsprecher 49 des Empfängers 36 zugeführt werden.
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Für den Fall, daß sich der ortsveränderliche Sender 41 gegenüber dem
Empfänger 36 in einer ungünstigen Position befindet, ist auch bei dieser Ausführungsform1
ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2/ein zusätzlicher ortsfester Empfänger
43 vorgesehen, der eine Infrarotempfangsdiode 44 aufweist und über einen Koppelkondensator
45 mit der Schleifleitung 34 verbunden ist. Es können dann die von der Infrarotsendediode
40 ausgehenden Signale über die Infrarotempfangsdiode 44 der Schleifleitung 34 zugeführt
werden und gelangen über den Schleifkontakt 35 in den ortsveränderlichen Empfänger
36.
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Patentansprche