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Elektronisches Kontrollsystem
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In der DT-AS 21 03 909 ist eine Überwachungseinrichtung zur Feststellung
eines Eindringlings mit einem zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit
von einer darauf auftreffenden Infrarotstrahlung dienenden Fühlerelement und einer
zur Überwachung dieses elektrischen Signals dienenden Signalverarbeitungsvorrichtung,
die ein von Bewegungen des Eindringlings verursachten Änderungen der auftreffenden
Strahlung abhängiges Ausgangssignal abgibt, beschrieben, welche dadurch gekennzeichnet
ist, daß mehrere reflektierende Flächen so angeordnet sind, daß durch sie die aus
mehreren bestimmten, voneinander getrennten Sichtfeldern kommende Infrarotstrahlung
auf das Fühlerelement gerichtet wird.
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Eine zweite bekannte Anordnung dieser Art ist in der DD-AS 1 616 017
beschrieben. Diese betrifft ein oberwachungssystem zur Erfassung des Eindringens
von Objekten in einen räumlichen Bereich mit mindestens zwei für die von dem eindringenden
Objekt ausgehende Strahlung empfindlichen und daraufhin ein Auslösesignal erzeugenden
Empfängern, von denen jeder ein beschränktes Blickfeld erfaßt, und einer mit dem
Empfänger gekoppelten Alarmeinrichtung. Bei dieser Anordnung nehmen die Blickfelder
eine solche Lage zueinander ein, daß ein eindringendes Objekt in die Blickfelder
nacheinander eindringt und zeitlich aufeinanderfolgende Auslösesignale erzeugt,
und daß die Empfänger mit der Alarmeinrichtung durch je einen Kannl verbunden sind,
der Torschaltungen und Gatter enthält, die die Übertragung der Auslösesignale zu
der Alarmeinrichtung normaler-
weise verhindern, und daß ein Auslösesignal
in dem einen Kanal das Öffnen der Torschaltungen und Gatter des anderen Kanals bewirkt
und dadurch die Übertragung eines nachfolgenden Auslösesignals in diesem anderen
Kanal zu der Alarmeinrichtung und damit deren Auslösung ermöglicht.
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Bei diesen und anderen bekannten Anordnungen zur Uberwachung und Kontrolle
wird ein vom Eindringling reflektierter oder unterbrochener Strahl, z.B. Infrarotstrahl,
zur Aktivierung der Alarmanlage verwendet. Wird ein durch eine t uberwachungseinrichtung
geschütztes Gebäude oder Gelände von einer hierzu befugten Person betreten, 80 sprechen
die bekannten Einrichtungen in derselben Weise an, als wenn die Anlage von einer
unbefugten Person betreten wird. Es wäre deshalb eine Anlage erwünscht, welche hier
einen Unterschied zu machen in der Lage ist.
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Gemäß der Erfindung wird ein elektronisches Kontrollsystem vorgeschlagen,
welches zwei zur Erzeugung je eines drahtlos zu übertragenden elektrischen Signals
befähigte, aus je einem Sender und je einem Empfänger kombinierte Anlagen A und
B enthält, die derart ausgestaltet sind, daß ein jeweils von der einen Anlage emittiertes
Signal von der anderen Anlage erkannt wird und daß beim Erkennen des an sie gerichteten
Signals die zweite Anlage B mit der Entsendung eines an die erste Anlage gerichteten
Signals reagiert.
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Ist beispielsweise die erste dieser Anlagen, also die Anlage A, ortsfest
in einem gegen unbefugtes Betreten zu schützenden Gebäude aufgestellt und jede befugte
Person mit einer Anlage B versehen, so wird die Anlage B auf das Abrufen durch die
Anlage A antworten, so daß die Anlage A beim Empfang der Gegensignale der Anlage
B gewissermaßen beruhigt wird. Ist hingegen die durch ihr Betreten die Anlage A
aktivierende Person unbefugt und daher nicht mit einer Anlage B ausgerüstet oder
führt sie eine ungeeignete Anlage B mit sich, so erhält die Anlage A keine oder
eine falsche Antwort durch eine Anlage B, so daß die Anlage A nach Ablauf einer
durch die Art der Anlage festgelegten Frist zu entsprechenden Maßnahmen, z.B. zum
Einschalten einer Alarmvorrichtung, schreitet.
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Die beiden Anlagen A und B sind gemäß der obigen Definition Sende-/Empfangseinheiten,
die sich durch programmierbare Signale gegenseitig steuern. Mindestens eine dieser
beiden Anlagen A und B ist ortsunabhängig und kann in Form eines Identifikationsgerätes
von einer Person mitgeführt werden. Die beiden Anlagen A und B können als integrierte
Schaltungen in Form eines oder mehrerer Bausteine realisiert werden. Dabei ist vor
allem im Falle der Einheit B eine niedrige Verlustleistung erwünscht.
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Die Erfindung wird nun mittels der Figuren 1 bis 4 näher beschrieben,
die verschiedene Ausgestaltungen bringen. Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung
entspricht im wesentlichen einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, sie kann jedoch ebenso
gut als Grundlage für die nähere Ausgestaltung einer den Fig. 2 -entsprechenden
Vorrichtung dienen.
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Die Einheit A kann, wie bereits angedeutet, fest mit dem zu überwachenden
Objekt verbunden sein, während die Einheit B von einer Person mitgeführt wird. Dem
entspricht, daß im allgemeinen einer bestimmten Einheit A mehrere Einheiten 3 zugeordnet
sind. Nun kann die Anlage A ein Universalsignal, z.B. eine vorgegebene Impulsfolge
oder ein vorgegebenes Analogsignal emittieren das von allen ihr zugeordneten Einheiten
B "verstanden" wird, während weitere an die Einheit B gerichtete Signale nicht vorgesehen
sind.
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Für diesen Fall benötigen die Anlagen B keinen Analysator, der zwischen
verschiedenen von der Anlage A emittierten Signalen unterscheidet.
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Ein anderer Fall ist gegeben, wenn der Sender der Einheit A derart
programmiert ist, daß er mindestens zwei verschiedene Signale emittiert, und die
beiden verschiedenen Signale den einzelnen Einheiten B in unterschiedlicher Weise
zugeordnet werden.
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Ein extremes Beispiel dieser Art liegt vor, wenn jede Einheit B ihr
eigenes "Rufzeichen" hat, mit dem sie von der Einheit A individuell adressiert wird.
Schließlich kann daneben auch ein allen Einheiten B gemeinsam zugeordnetes Signal
vorgesehen sein.
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In solchen Fällen muß die Anlage B mit einem Analysator DB ausgestattet
sein, welcher zwischen den verschiedenen vom Empfänger E3 der Anlage aufgenommenen
Signalen diejenigen ausfiltert, die an die betreffende Anlage B gerichtet sind.
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Aber auch für die Einheit A ist mitunter ein ihrem Empfänger EA nachgeschalteter
Analysator erforderlich, welcher zwischen verschiedenen von den ihm zugeordneten
Einheiten B an die Einheit A gerichteten Signalen unterscheidet.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anlage ist dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die Einheit A, als auch die Einheit B bzw. die Einheiten B jeweils mit
einem das empfangene Signal aufschlüsselnden Analysator DA bzw. DB ausgestattet.
Damit ergibt sich folgendes Verhalten der in Fig. 1 dargestellten Anordnung: Die
im allgemeinen ortsfeste Einheit A sendet ein Signal SSA aus, das in Impulszahl,
ggf. auch in der Bemessung der Abstände zwischen den Einzelimpulsen einer das Signal
bildenden Impulsgruppe als Digitalsignal oder als Analogsignal in seiner Zeitabhängigkeit
f (t) charakteristisch ist. Die Entsendung dieses Signale kann z.B. permanent, d.h.
ohne äußere Veranlassung erfolgen. Die andere Möglichkeit sieht die Entsendung der
Signale SSg erst auf eine äußere Veranlassung hin vor. Eine solche Veranlassung
kann z.B. durch das Passieren einer mit der Anlage A gekoppelten Lichtschranke L,
insbesondere Infrarot- oder UV-Schranke oder durch Betätigung irgend eines anderen
geeigneten elektronischen Sensors gegeben sein. Die Charakteristik des vom Sender
SA der Einheit A emittierten Signale ist - z.B. mittels eines mit dem Sender SA
gekoppelten Festwertspeichers, z.B. PROM-Speichers und/oder mittels programmierbarer
Logikschaltungen -programmierbar.
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Der Empfänger E3 der Einheit B empfängt dieses Signal, analysiert
es mittels eines in seinem Analysator DB vorgesehenen, programmierten Codes und
löst beim Erkennen des Signale den Sender S3 aus, der dann ein für die betreffende
Anlage B typisches, programmiertes Signal abgibt. Falls hingegen der Analysator
D3 nicht für das
Signal SSA programmiert ist, wird der Sender Q
der Anlage B nicht aktiviert.
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Wird ein Signal SSB vom Sender S3 der Einheit B gesendet und vom Empfänger
EÄ der Anlage A empfangen und durch Analyse im Analysator DA erkannt, so spricht
eine mit der Einheit s verbundene Steuerung StA für ein vorgesehenes Gerät G, z.B.
für einen Türöffner an. Ist das Signal SS3 nicht für die Anlage A bestimmt, d.h.
die Anlage B ist der Anlage A nicht zugeordnet, so unterbleibt die Ansteuerung des
Arbeitsgerätes (z.3. des Türöffners) durch die Einheit.
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Eine weitere Möglichkeit für den Betrieb der in Fig. 1 dargestellten
Anlage ist dadurch gegeben, daß für den Fall, daß die z.B. durch eine Lichtschranke
aktivierte Einheit A keine Antwort auf die von ihr emittierten Signale erhält, oder
diese Antwort nicht dem für das Passieren der Lichtschranke vorgesehenen Programm
entspricht, das Arbeitsgerät, z.B. eine Alarmanlage oder eine Absperrvorrichtung,
betätigt wird. Für einen solchen Fall empfiehlt es sich, wenn die Einheit A sofort
nach der Emission des ersten Signals SSA nach ihrer Aktivierung und der durch die
Anlage B bedingten Verzögerungszeit für die Antwort durch das Signal SSB ihre Steuerfunktion
auf das Arbeitsgerät ausübt.
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Beispielsweise ist die Einheit A mit einer durch einen sogenannten
elektronischen Schlüssel zu öffnenden Türe gekoppelt, derart, daß das durch die
Einheit A gesteuerte Arbeitsgerät die Verriegelung dieser Türe öffnet. Die miniaturisierten
Anlagen B sind als Identifizierungskarten an verschiedene autorisierte Personen
verteilt, die aber nur zum Teil zur Öffnung dieser Türe befugt sind, während die
Einheiten B der übrigen dieser Personen zur Betätigung von Einheiten A vorgesehen
sind, die mit anderen Objekten, z.B. Türen, verbunden sind. Demzufolge sprechen
die einzelnen Identifizierungskarten in unterschiedlicher Weise an, je nach der
Art ihrer Programmierung, und entsenden nach ihrer Aktivierung durch die ihnen jeweils
zugeordnete Einheit A Öffnungssignale für einzelne bestimmte Türen, für Türgruppen
oder auch für den Bereich aller in der zu schützenden Anlage vorgesehener Anlagen
b. In diesem letzten Pall ist die betreffende Anlage B
als elektronischer
Rauptschlüssel tätig.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung gemäß der Erfindung ist
die Einheit A lediglich zur Emission eines einzigen Signals befähigt, auf das alle
ihr zugeordneten Einheiten B ansprechen.
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Diese entsenden allerdings individuell programmierte Antwortsignale,
die dann in dem Analysator der Einheit B unterschieden und zur Ausübung entsprechend
unterschiedlicher Funktionen herangezogen werden.
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In diesem Fall ist für die in der zu überwachenden Anlage für alle
Türen nur eine einzige Anlage A vorgesehen, während die Zuordnung der Türen zu den
einzelnen Einheiten B, also Identifizierungskarten der für das Betreten der Anlage
berechtigten Personen, ausschließlich über die Programmierung der einzelnen Anlagen
B, d.h. über das jeder dieser Einheiten B individuell zugeordnete Erkennungssignal
gegeben ist. Somit spricht die Anlage A, z.B. durch je einen mit den einzelnen Türen
gekoppelten Sensor aktiviert, jedesmal an, wenn sich eine Person einer von ihr überwachten
Türe nähert. Sie hält die betreffende Türe geschlossen, wenn diese Person nicht
im Besitz einer Identifizierungskarte ist oder wenn die Identifizierungskarte B
nicht zum Passieren dieser Türe berechtigt.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist lediglich die Programmierung
des von der Einheit A emittierten Signals SSA vorgesehen, während die Einheiten
B mit einem einheitlichen Signal SSB antworten. Dementsprechend ist lediglich für
die Einheiten B eine Erkennungsanlage, also ein Analysator erforderlich. Mit dessen
Hilfe wird erreicht, daß immer nur diejenigen Einheiten B auf einen Anruf der Einheit
A reagieren, die auf das jeweils von dieser ausgesandte Signal programmiert sind.
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Zu bemerken ist, daß bei einer den Figuren 1 bzw. 2 entsprechenden
Anlage der Analysator DA ggf. erst mit dem Einschalten des Senders SA aktiviert
werden kann.
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Bevorzugt wird eine Anlage gemäß der Erfindung mit Digitalimpulsfolgen
arbeiten, wobei die zu übertragende Information sowohl in der Anzahl der das jeweilige
Signal Signal SS, bzw. SSB bildenden Ein-
zelimpulse, als auch
in der Lange des impulslosen Intervalls liegt.
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Es ist jedoch auch möglich, Analogsignale zu verwenden. Man hat die
Möglichkeit, sowohl den Sender als auch den Empfänger der einzelnen Einheiten in
monolithischer integrierter Halbleitertechnik zu realisieren. Eine solche Realisierung
kann z.B. entsprechend den aus Fig. 4 ersichtlichen Angaben entsprechen.
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Eine stärker ins Detail gehende Darstellung einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Diese stellt allerdings nur ein Ausführungsbeispiel
dar, dessen einzelne Bausteine der Fachmann ohne Weiteres durch andere etwa dieselbe
oder ähnliche Funktionen ausübende elektronische Teile ersetzen kann.
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Anzustreben ist vor allem für die Kombinationen B eine weitgehende
Miniaturisierung, insbesondere in Form integrierter Halbleiterbausteine, um die
Anlagen B als Identifizierungskarten handhaben zu können.
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Der unmittelbar mit einem zu überwachenden Objekt, z.B. einer Fabrikanlage
ortsfest verbundene Teil A besteht aus dem Sender SA, dem Empfänger h und den für
die Programmierung des gesendeten Signals SSA erforderlichen Bestandteilen. Bevorzugt
ist noch ein Analysator bzw. Diskriminator DA zur Identifizierung des von den Anlagen
B empfangenen Signals vorgesehen, wie diese bei den Ausführungen gemäß Fig. 1 und
Fig. 2 erforderlich ist.
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Der als Identifikationskarte oder dergl. vorgesehene Teil 3 besteht
aus dem Empfänger E3 und dem Sender SB. Für den Fall, daß mit mehreren Signalen
aus der Anlage A zu rechnen ist, enthält auch die Anlage B einen Analysator DB.
Schließlich kann auch eine Programmierung für den Einsatz des Senders S3 vorgesehen
sein.
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Die Fig. 4 berücksichtigt alle diese Maßnahmen. Zunächst wird der
Senderteil der Anlage A beschrieben. Der Funktionsablauf der Erzeugung der an die
Anlagen B gerichteten Signale SSA wird durch einen Taktgenerator 1 gesteuert, dessen
Taktsignale sowohl an einen Impulszähler 2 als auch an einen Modulator 4 gehen.
Der Modulator 4 wird außerdem durch einen Festwertspeicher 3, insbesondere PROM-Speicher,
beaufschlagt, dessen Dekoder an den Aus-
gängen des z.B. als Asynchronzähler
ausgebildeten Zählers 2 liegen. Der Ausgang des Nodulators 4 dient zur Steuerung
des Senders Ss der Anlage A.
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Zur Erzeugung des Signals SSA werden die in dem PROM-Speicher 3 gespeicherten
Programme abgefragt. Man erhält dann aus dem Speicher das abgerufene codierte Signal,
das aus einem Startsignal und einem Erkennungssignal besteht. Im Modulator 4 wird
dieses Signal den vom Taktgeber herrührenden Taktimpulsen überlagert und auf diese
Weise das Signal SSA erzeugt, welches dann vom Sender Q übernommen und an die Anlagen
3 drahtlos übermittelt wird.
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Die Sender und Empfänger können die für die drahtlose tbermit4-lung
von elektrischen Signalen übliche Beschaffenheit aufweisen.
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Ggf. können Halbleiterelemente eingesetzt werden, die in der lage
sind, aufgrund ihrer Anregung drahtlos Signale zu emittieren bzw. zu empfangen.
Hier sind beispielsweise Infrarot-Leuchtdioden, Infrarot-Empfangedioden usw. zu
nennen.
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Der Empfangsteil der Anlage A enthält bei der in Fig. 4 dargestellten
usführungsform einen dem Empfänger h nachgeschalteten Demodulator 5, dessen Ausgang
an den einen Eingang eines Eomparators 9, z.B. eines Differenzverstärkers, und außerdem
an den Eingang eines Starters 6 gelegt iet. Der Ausgang des Starters 6 ist sowohl
an den Zähleingang eines Zählers 7 als auch an den Zähleingang eines weiteren Zählers
ffi gelegt, die z.B. als asynchrone Digitalzähler ebenso wie der Zähler 2 ausgebildet
sein können.
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Ein zweiter Ausgang des Demodulators 5 liegt am Zähler 7, dessen Auskinre
zur Beaufschlagung eines Festwertspeichers 8, z.B. PROM-Speichers, vorgesehen sind.
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Der Ausgang des Festwertspeichers 8, der die zur Brkennung der Signale
SSB erforderlichen Informationen gespeichert enthält, liegt am zweiten Eingang des
Komparators 9. Der Ausgang des vom paratoria 9 liegt am Zähler , dessen Ausgang
die zur Steuerung des Gerätes G, z.B. einer Alarmanlage erforderlichen Signale abgibt.
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Das vom Empfänger h aufgenommene Signal SSB wird im Demodulator 5
wieder von dem Takt signal getrennt und auf diese Weise ein
Digitalsignal
erhalten, welches mit den Informationen im Speicher 8 verglichen werden kann. Je
nachdem, ob das Signal SSB von der Anlage A erkannt wird oder nicht, wird der Zähler
19 aktiviert, um die für die Anlage A vorgesehenen Steuerfunktionen auf eine Alarmanlage
oder ein anderes hierfür vorgesehenes Gerät einzuleiten.
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Schließlich kann, was allerdings in Fig. 4 nicht dargestellt ist,
der Sendeteil mit einem Zeitmeßglied, z.B. einem durch die vom Taktgeber 1 erzeugten
Impulse gesteuerten Impulszähler, ausgerüstet sein, der die bis zur Erreichung eines
bestimmten Zählerstandes benötigte Zeit mißt, um dann im Falle des Fehlens eines
Signals SSB bzw. im Falle eines Signals SSB, auf welches der Speicher 8 der Anlage
A nicht programmiert ist, die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten.
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Im Teil B einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist zunächst der Empfänger
E3 vorgesehen, dessen Ausgang auf einen Demodulator 10 geschaltet ist. Der Ausgang
des Demodulators 10 liegt an dem einen Eingang eines Komparators 11 und außerdem
an einem Generator 12 zur Erzeugung von Start bzw. Rücksetzimpulsen, die zur Beaufschlagung
zweier Digitalzähler 13 und 16 vorgesehen sind. Der eine dieser beiden Zähler, der
Zähler 13, ist mit seinem zweiten Eingang an den Demodulator 10 und mit seinen Zählerausgängen
an einen Festwertspeicher 14, insbesondere PROM-Speicher, gelegt.
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Durch die Ausgänge des Festwertspeichers 14 wird ein zweiter PROM-Speicher
15 beaufschlagt. Außerdem wird ein Ausgangssignal des ersten PROM-Speichers 14 an
den zweiten Eingang des Eomparators 11 gegeben. Der Ausgang dieses Komparators 11
gegeben. Der Ausgang dieses Komparators 11 sowie die Signale des Generators 12 liegen
am Zähleingang bzw. Rücksetzeingang des Digitalzählers 16, durch dessen Ausgang
der eine Eingang einer logischen AND-Stufe 17 mit zwei Eingängen beaufschlagt ist.
Der zweite Eingang des Gatters 17 ist mit dem Ausgang des zweiten PROM-Speichers
15 verbunden.
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Der Ausgang des AKI-Gatters 17 dient zur Steuerung einer Modulationsstufe
18, deren zweiter Eingang durch das vom Modulator 10
gelieferte
Taktsignal gesteuert ist. Die vom Modulator 10 gelieferten Impulse gehen an den
Sender Sg.
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Damit ergibt sich folgendes Verhalten in der Sende-Empfangskombination
B: Das vom Sender SA gelieferte Signal SSA wird vom Empfänger E3 aufgenommen und
an den Demodulator 10 weitergegeben. Im Demodulator 10 wird das durch die übertragene
Information im Signal SSA überlagerte Taktsignal wieder von der Information getrennt,
die dann zur Analyse an den Zähler 13 und die beiden diesem nachgeschalteten PROM-Speichern
14 und 15 weitergereicht wird.
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Da das Signal sich, wie bereits erwähnt, aus einem Startsignal und
der eigentlichen Information, also dem Rufzeichen einer Anlage B, zusammensetzt,
werden die Bestandteile des Signals SSA (und ggf. auch die des Signals ss,) in unterschiedlicher
Weise ausgewertet. Das Startsignal erzeugt Impulse, die vom Zähler 16 gezählt werden.
Mittels des Zählers 13 und des ersten PROM-Speichers 14 wird durch das Takt signal
ein spezifisch codiertes neues Signal erzeugt, dessen Code mit dem des Signals SSA
mittels des Komparators 11 verglichen wird. Treten Unterschiede auf, so wird der
Zähler 16 zurückgesetzt. Ist hingegen Ubereinstimmung gegeben, so zählt der Zähler
16 mindestens ein fehlerfreies Signal und schaltet dann das Gatter 17, um das Codesignal
vom Speicher 15 zum Modulator 18 zu bringen. Auf diese Weise entsteht das Signal
SSB, welches vom Sender E3 solange übertragen wird, bis die Anlage A verstummt bzw.
der einlaufende Code nicht mehr mittels des Speichers 14 verglichen wird.
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Die Realisierung integrierter Halbleitertechnik kann auf verschiedene
Weise erfolgen. Da man jedoch daran interessiert ist, mit einem Minimum einerseits
an Halbleiteroberfläche, andererseits geringer Verluste zum Ziele zu kommen, ist
vor allem die Anwendung der bipolaren I2Technik, andererseits die Anwendung der
C-MOS-Technik empfehlenswert.
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4 Figuren 10 Patentansprüche