DE2927594A1

DE2927594A1 - Uebertragungssystem zur digitalen steuerung von geraeten

Info

Publication number: DE2927594A1
Application number: DE19792927594
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl Ing Hallwirth; Heinz Litz; Karl Storz
Original assignee: Dual Gebruder Steidinger GmbH and Co
Current assignee: Dual Gebruder Steidinger GmbH and Co
Priority date: 1979-07-07
Filing date: 1979-07-07
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2927594C2; FR2461420B1; FR2461420A1; JPS5613895A

Description

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Dual Gebrüder Steidinger St. Georgen/Schwarzwald Fabrik für Feinmechanik und Elektrotechnik, Apparatebau

übertragungssystem zur digitalen Steuerung von Geraten

Die Erfindung betrifft ein übertragungssystem zur digitalen Steuerung von Geräten, uie es im Oberbegriff des ersten Anspruchs beschrieben ist.

Auf dem Gebiet der elektronischen Datenverarbeitung ist es bekannt, derartige Übertragungssysteme zu verwenden. Sie erfordern neben den entsprechenden Informations-Umformungsschaltungen, den sogen. Schnittstellen, in der Regel verschiedenartige Leitungsverbindungen, uie den sogen. Datenbus, den Ubergabesteuer- und den Schnittstellen-Steuerbus. Ferner sind sogenannte over-head-Schaltungen erforderlich,mittels derer die Informationsausgabe von den verschiedenen Stellen koordiniert wird, was zusammengenommen einen erheblichen Schaltungs- und Leitungsaufwand erfordert, weshalb derartige Übertragungssysteme z.B. im Bereich der Unterhaltungselektronik nicht verwendbar sind.

Die bekannten, einfacheren Übertragungssysteme, mit denen nicht von verschiedenen Geräten aus Informationen ausgegeben werden können, d.h. bei denen kein sogen. Informationsaustausch möglich ist, sind i.d.R. so aufgebaut, daß jedes der zu steuernden Geräte für sich über eine Leitung mit der zentralen Steu ereinheit verbunden ist, wobei diese Leitungen in der Regel 4-adrig sind.

Da diese Leitungen ferner Impulse verhältnismäßig hoher Frequenz zu übertragen haben, ergeben sich bezüglich Laitungslänge und Abschirmung Probleme, und zwar insbesondere dann, wenn sich HF-Empfänger in der Nähe befinden oder gesteuert werden sollen. Bei Geräten der Unterhaltungselektronik kommt noch hinzu, daß diese Geräte alle NF-mäßig untereinander verbunden sind, so daß zur Vermeidung von Störungen durch Bildung elektrischer Schlei-

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fen mit den Steuerleitungen eine entsprechend große Anzahl von Auskopplungsschaltungen erforderlich ist. Auch ein solches Übertragungssystem erfordert noch einen verhältnismäßig hohen Leitungs - und Schaltungsaufwand. Da ein solches Übertragungssystem keinen Informationsaustausch zuläßt, ist es z.B. im Bereich der Unterhaltungselektronik nicht möglich, einerseits den NF-Verstärker fern zu bedienen, andererseits aber auch vom Tuner aus zu einer vorbestimmten Zeit den NF-Verstärker und das Tonbandgerät einzuschalten. Ein solches System ist auch nicht erweiterungsfähig, indem z.B. zunächst nur eines der Geräte gesteuert uird und später andere Geräte angeschlossen werden können, die

von der gleichen Stelle aus oder auch einer anderen gesteuert werden können. Ferner ist die Installation der hierfür erforderlichen Leitungen etwas umständlich, was besonders dann nachteilig ist, wenn die Installation in einem Uohnraum und von einem Laien vorzunehmen ist, wie das bei Geräten der Unterhaltungselektronik der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zum Informationsaustausch geeignetes Übertragungssystem zu schaffen, das den Aufwand für die hierzu erforderlichen Verbindungsleitungen und ihrer zugehörigen Schaltungen für eine sichere und störungsfreie Informationsübertragung verringert und diB Installation,.insbesondere bei einer nachträglichen erweiterten Anwendung des Übertragungssystems vereinfacht, so daß sie auch von Laien vorgenommen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im ersten Patentanspruch angegebene Erfindung.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des erforderlichen Leitungs- und Schaltungsaufwandes, ohne den Umfang der Informationsmöglichkeiten wesentlich einzuschränken. Diese Vereinfachung ermöglicht auch eine wirtschaft-

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Dua! Gebrüder Steidinger St. Georgen/Schwarzwald Fabrik für Feinmechanik und Elektrotechnik, Apparatebau

liehe Erweiterung der Anwendung des Übertragungssystems bei einfachster Handhabung. Erzielt wird diese im wesentlichen durch Verwendung einer einzigen nur zweiadrigen potentialfrei en Verbindungsleitung, die gleichzeitig Informations- und Energieträger ist, indem sie von jedem der Geräte mit Spannung versorgt werden kann. Durch unterschiedliche Vorspannungen wird sie zum Träger mehrerer Übertragungskanäle, so daß der den Informationsaustausch ermöglichende sogen. Over-Head-Aufuand praktisch entfallen kann.

Eine Ueiterbildung der Erfindung ist im zweiten'Patentanspruch angegeben. Sie enthält eine besonders einfache Lösung zum jeweiligen Herabsetzen der Spannung der Verhindungsleitungen bei Eintreffen von Signalen und ist für den Fall geeignet, daß Steuersignale nur von zwei Geräten ausgegeben werden brauchen, die eine bestimmte gegenseitige Bevorrechtung erfordern.

Die Erfindung sei anhand eines in den Abb. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispisls näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Übertragungssystem als Blockschaltbild,

Fig. 2 den Spannungsverlauf auf der Verbindungsleitung der Geräte,

Fig. 3 eine Energievarsorgungsschaltung für die Verbindungsleitung der Geräte,

Fig. 4 Eine erste Umformungsschaltung zum Umformen empfangener digitaler Impulse für die Weiterleitung an andere Geräte,

Fig. 5 eine zweite Umformungsschaltung zu dem gleichen vorgenannten Zweck,

Fig. 6 eins dritte Umformungsschaltung zum Umformen der von der Verbindungsleitung der Geräte empfangenen Impulse für die Weiterverarbeitung in den zu steuernden Geräten.

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Gemäß ^ig. 1 sind an eine gemeinsame Verbindungsleitung 1 ein NF-Verstärker 2, ein Tuner 3, ein Tonbandgerät 4 und ein Plattenspieler 5 parallel angeschlossen. 3edes der Geräte 2 bis 5 enthält eine Energieversorgungsschaltung 12, die die Verbindungsleitung 1 mit konstanter Gleichspannung versorgt. Eine handbedienbare Steuereinrichtung besteht aus einem Infrarotsender 7, der von Hand ausgelöst Strahlenimpulse entsprechende Kombinationen aussendet,die einem im NF-Verstärker 2 eingebauten Empfänger 6 zugeführt werden, der die empfangenen Strahlenimpulse in elektrische Impi.-ls3 umwandelt, die mittels der ersten Umformungsschaltung 8 als Spannungseinbrüche auf die Verbindungsleitung 1 gegeben werden und damit allen zu steuernden Geräten 2 bis 5 zugeführt werden, die sie mit der dritten Umformungsschaltung 14 einfangen, welche die Impulse gleichstromfrei an die Microprocessorsn 13 weitergibt, die dann ihrerseits die ge*- wünschten Gerätefunktionen steuern.

Der Tuner 3 ist mit einer zweiten Umformungsschaltung 15 versehen, die die von seinem microprocessor 13 ausgegebenen Impulse in ähnlicher Ueise wie die erste Umformungsschaltung 8 auf die Verbindungsleitung 1 gibt, wobei der Ausgabezeitpunkt durch entsprechende Einstellmittel 16 vorbestimmt werden kann. Diese Einstellmittel 16 können auf eine Uhr wirken, um beispielsweise zu einer vorbestimmten Zeit eine Rundfunksendung auf Band aufnehmen zu können, d.h. auch vom Tuner aus andere Geräte steuern zu können. Die Steuermittel können auch mit dem Ende einer Tonwiedergabe zur Uirkung kommen, um beispielsweise Geräte auszuschalten, die mit dem Uiedergabegerät in Verbindung stehen.

Die Energieversorgung und die Umformung der Impulse, um sie in der gewünschten Ueise übertragen zu können, ergibt sich aus den nachfolgend beschriebenen Schaltungen.

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Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Energieversorgungsschaltung 12 erhält eine erste Zenerdiode 17 von einer Stromquelle 18 im ■zugehörigen Gerät 2 bis 5 einen Strom, der infolge einer vorgeschalteten Diode 19 nur in Sperrichtung der Zenerdiode 17 fließen kann. Er ergibt an der Zenerdiode 17 einen Sperrspannungsabfall von 18 V, der als Vorspannung für die beiden Adern 34,35 der Verbindungsleitung 1 abgegriffen uird.. Die Stromquelle 18 hat keine galvanische Verbindung zur Masse des Geräts, so daß die Verbindungsleitung 1 potentialfrei ist.

Fig. 4 zeigt die Übertragung der vom Infrarotempfänger 6 empfangenen und in elektrische Impulse umgesetzten Signale auf die Verbindungsleitung 1, mittels der ersten Umformungsschaltung 8, bzw. ersten Schaltungsmittel 20,23,24. Erhält die Basis eines ersten Schalttransistors 20 durch Eintreffen eines Impulses Spannung, so schaltet der Transistor 20 durch und eine mit ihm in Reihe liegende zueite Zenerdiode 24 erhält von einer Stromquelle im I\IF-Verstärker 2 über zwei Anschlüsse 21,22 bzu. von einem über diese Anschlüsse 21,22 geladenen Kondensator 23 in Sperrichtung Strom, was einen Spannungsabfall von etwa 8V ergibt. Diese Spannung uird durch die Parallelschaltung der zueiten Zenerdiode 24 zur Verbindungsleitung 1 dieser für die Dauer des Impulses als entsprechender Spannungseinbruch aufgeprägt.

Fig. 6 zeigt die Übertragung dieser Impulse auf die sich jeueils in den Geräten 2 bis 5 befindenden Microprocessoren 13 mittels der dritten Umfovmungsschaltung 14. Diese Übertragung erfolgt mittels-zweier Kondensatoren 40 und 48 gleichstromfrei über zyei zu dem jeueiligen Microprocessor 13 des Geräts führenden Anschlüssen 46.,47... Dabei werden die Signale über zwei Widerstände 41,42, zwei Dioden 43,44 und einen Konverter 45 in die für den Microprocessor 13 geeignete Form gebracht. Die eine Ader 35 der Verbindungsleitung 1 uird über den einen der

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beiden Kondensatoren 48 HF-mäßig niederohmig an die Gerätemasse gelegt.

Fig. 5 zeigt die Übertragung der vom Microprocessor 13 des Tuners 3 ausgegebenen Impulse auf die Uerbindungsleitung 1 mittels der zweiten Umformungsschaltung 15.

Für den Fall, daß zur gleichen Zeit der Impulsausgabe vom Microprocessor 13 auch vom Infrarotsender Impulse ausgesandt werden, ist auf folgende Ueise dafür gesorgt, daß nur die vom Microprocessor 13 ausgegebenen Impulse zur Wirkung kommen können. Mit der Ausgabe der Impulse vom Microprocessor 13 uird gleichzeitig vom Microprocessor 13 für die gesamte Dauer der Impulsausgabe die Spannung der Uerbindungsleitung 1 auf etwa 8U und damit auf die Größe gebracht, auf die die erste Umformungsschaltung 8 die Verbindungsleitung 1 bringt, uenn ein Impuls vorhanden ist, so daß evtl. auf die erste Umformungsschaltung 8 gegebene Impulse nicht zur Uirkung kommen können.

Die allgemeine Absenkung der Spannung der Uerbindungsleitung 1 auf 8 U uird durch dritte Schaltungsmittel 25,26 in einem zweiten Stromkreis bewirkt, und zwar durch eine dritte Zenerdiode 25, die mittels eines Schalttransistors 26 parallel zur Uerbindungsleitung 1 schaltbar ist und einen entsprechenden Sperrspannungsabfall hat, indem der Schalttransistor 26 mittels eines Optokopplers 27 von einer Signalspannung des Microprocessors 13 des Tuners 3 über zwei Anschlüsse 28,29 durchgesteuert wird. Diese Signalspannung schaltet einen Schalttransistor 36 durch, der die zu ihm parällelliegende Photodiode 30 des Optokopplers 27 kurzschließt, so daß der von ihr gesteuerte Phototransistor 31 des Optokopplers 27, der an der Basis des Schalttransistors 26 für die Zenerdiode 25 liegt, gesperrt uird, womit an dieser Basis eine Spannung entsteht, die den Transistor 26 durchschaltet.

Die Photodiode 30 des Optokopplers 27 erhält zu diesem Zweck

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über einen Anschluß 33 vom Tuner 3 ihren Betriebsstrom und der Phototransistor 31 von der Verbindungsleitung 1, wobei die Spannung durch einen Kondensator 32 konstant gehalten uird.

Der Zeitpunkt der Signalausgabe vom microprocessor 13 des Tuners 3 uird durch Einstellen uon Bedienungselementen für die Einstellmittel 16, die mit dem Microprocessor 13 des Tuners 3 in Verbindung stehen, vorbestimrat, unter Zuhilfenahme einer vom microprocessor 13 gesteuerten elektronischen Zeitanzeige. Die Übertragung der vom Microprocessor 13 des Tuners 3 ausgegebenen Impulse auf die Verbindungsleitung 1 erfolgt über einen ersten Stromkreis, der einen dritten Schalttransistor 37 enthält, der zwischen den beiden Adern 34,35 der Verbindungsleitung 1 liegt und diese kurzschließt, uenn er durchgesteuert uird. Dies erfolgt dann, uenn vom Microprocessor 13 des Tuners 3 über einen Anschluß 38 dem Basisuiderstand 39 ein Impuls zugeführt wird.

Da der Spannungseinhruch auf der Verbindungsleitung 1 in diesem Fall die gleiche Größe hat, uie der von der ersten Umforrcungsschaltung 8 durch einen Impuls erzeugte, ist der über den Kondensator 40 der Umformungsschaltung 14 ausgekoppelte Uechselspannungsanteil in beiden Fällen der gleiche, uas für eine gleichartige Ueitervsruertung erforderlich ist.

Fig. 2 veranschaulicht bildlich den zeitlichen ■Spannungsverlauf der Verbindungsleitung 1, uobei U die Größe der Spannung im Ruhezustand darstellt. In diese Spannung erfolgen Einbrüche 50, gemäß der vom Infrarotempfänger 6 erzeugten elektrischen Impulse, t, bezeichnet etwa den durch die Einstellmittel 16 festlegbaren Zeitpunkt, zu dem vom Microprocessor 13 des Tuners 3 Impulse ausgegeben werden sollen. Kurz vor dieser Ausgabe uird die Spannung der Übertragungsleitung 1 auf die Hälfte herabgesetzt, uas der Tiefe der vorgenannten Spannungseinbrüche 50 entspricht. Die Ausgabe der Impulse vom Microprocessor 13 führt

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dann zu entsprechenden Kurzschlüssen der Verbindungsleitung 1 und damit zu gleich großen Spannungseinbrüchen 51. Sollten drei Geräte in bestimmter Rangordnung Steuerimpulse ausgeben können, so ist ißicht ersichtlich, daß dafür die Spannung der Uerbindungsleitung 1 in zwei statt in einer Stufe herabgesetzt werden müßte.

Aus dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt sich ferner, daß eine nachträgliche Erweiterung der Anwendung dieses Übertragungssystems auf wirtschaftliche und einfache Ueise möglich ist. So kann z.B. auch zunächst nur ein einzelnes Gerät, wie ein Plattenspieler oder Tonbandgerät ohne Zusammenhang mit anderen Geräten ferngesteuert werden. Später können weitere Geräte durch einfache Verbindung des vorhandenen Geräts mittels der zweiadrigen Uerbindungsleitung ebenfalls mit fernbedient werden. Soll zunächst nur ein Plattenspieler fernbedient werden, so bedarfes neben den im Gerät 5 vorhandenen Schaltungen 12,13,14 nur noch des Zukaufs eines Infrarotempfängers 6 mit einer ersten Umformungsschaltung 8, die als separate Einheit an den Plattenspieler bzw. seinen Anschluß für die Übertragungsleitung 1 angeschlossen werden kann.

Ein solcher Anschluß kann auch bei einem Verstärker 2 gemäß Fig. 1, der eine solche Einheit an sich enthält, angebracht sein, wenn nämlich der Verstänker nicht in Sichtrichtung des Bedienenden steht. In diesem Fall kann die separate Einheit, die den Empfänger enthält, in Sichtrichtung aufgestellt werden.

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Claims

26. Ouni 1979 PA 1 - 104 Dual Gebrüder Steidinger St. Georgen/Schwarzwald Fabrik für Feinmechanik und Elektrotechnik, Apparatebau Patentansprüche

1. !übertragungssystem zur digitalen Steuerung von elektrischen ^-^ Geräten, mittels einheitlich auslösbarer, den gewünschten Steuervorgängen entsprechender Impulskombinationen, die wahlweise wenigstens von einem ersten und einem zweiten der zu steuernden Geräte aus auf ein alle Geräte miteinander parallel verbindendes Leitungssystem gegeben werden können, insbesondere zur Fernsteuerung von Geräten der Unterhaltungselektronik, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem aus einer zweiadrigen Verbindungsleitung (l) besteht, die erstens durch Verbinden mit wenigstens einem der Geräte (2 bis 5) an eine Energieversorgungsschaltung (12) konstanter Spannung angeschlossen wird, zweitens durch Verbinden mit dem ersten Gerät (2) an eine erste Umformungsschaltung (8) angeschlossen wird, die die Steuersignale- einer handbedienbaren Steuereinheit (7) empfängt und drittens durch Verbinden mit dem zweiten Gerät (3) an eine zweite Umformungsschaltung (15) angeschlossen wird, die von einem Microprocessor (13) zu einem vorbestimmbarsn Zeitpunkt, der durch Einstellmittel (16) bestimmbar ist, über einen ersten Stromkreis ebenfalls Impulskombinationen erhalten kann und über einen zweiten Stromkreis eine im wesentlichen konstante Signalspannung, die der gesamten Dauer der ausgegebenen Impulskambination entspricht, erhalten kann und die erste Umformungsschaltung (8) so ausgelegt ist, daß sie die Vorspannung der Verbindungsleitung (l) für die Dauer eines Impulses ugi einen ersten Betrag ihrer Spannung herabsetzt, der einem Teil ihres Uertes.entspricht und' die zweite Umformungsschal— tung (15) mit dem ersten Stromkreis des Microprocessors (13) einen ersten Stromkreis bildet, der die Spannung der Verbin— dungsleitung (l) für die Dauer eines Impulses um einen zwei-

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ORIGINAL INSPECTED

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ten Betrag herabsetzt, der etwa dem doppelten Betrag der ersten Umformungsschaltung (8) entspricht und mit dem zwsiten Stromkreis des Microprocessors (13) einen zweiten Stromkreis bildet, der die Vorspannung der Verbindungsleitung (l) für die gesamte Dauer der Impulsausgabe um etwa den gleichen Betrag absenkt, uie die erste Umformungsschaltung (8) während der Dauer eines Impulses und wenigstens eines der Geräte (2 bis 5) mit einer dritten Umformungsschaltung (14) an die Verbindungsleitung (l) anschließbar ist, die die impulsweisen Spannungsherabsetzungen der Verbindungsleitung (l) gleichstromfrei auskoppelt und in geeigneter Form an den die Funktionen des Gerätes steuernden Microprocessor (13) weitergibt.

Übertragungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Spannung der Energieuersorgungsschaltung (12) der Verbindungsleitung (l) durch den Spannungsabfall einer Zenerdiode (17) in Sperrichtung erzeugt wird und diese Spannung mittels der ersten Umformungsschaltung (8) sowie auch mittels des zweiten Stromkreises der zweiten Um— formungsschaltung (15) bei Eintreffen eines Impulses bzw* der Signalspannung jeweils mit Hilfe des Sperrspannungsabfalls einer parallel zur Vsrbindungsleitung (l) liegenden Zenerdiode (24,25) auf etwa die Hälfte herabgesetzt uird und die Verbindungsleitung (l) mittels sines Schalttransistors (37), der im ersten Stromkreis der zweiten Umformungsschaltung (15) und parallel zu den beiden Adern (34,35) der Verbindungsleitung (l) liegt, kurzgeschlossen wird, wenn diB-ser Stromkreis einen Impuls erhält.

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