DE2927594C2 - Übertragungssystem zur digitalen Steuerung von elektrischen Geräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem zur digitalen Steuerung von elektrischen Geräten, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist Ein derartiges Übertragungssystem ist bereits aus der DE-OS 27 40 533 bekannt

Auf dem Gebiet der elektronischen Datenverarbeitung ist es bekannt, derartige Übesiragungssysteme zu verwenden. Sie erfordern neben den entsprechenden Informations-Umformungsschaltungen, den sogenannten Schnittstellen, in der Regel verschiedenartige Leitungsverbindungen, wie den sogenannten Datenbus, den Übergabesteuer- und den Schnittstellen-Steuerbus. Ferner sind sogenannte over-head-Schaltungen erforderlich, mitteis deren die Informationsausgabe von den verschiedenen Stellen koordiniert wird, was zusammengenommen einen erheblichen Schaltung^- und Leitungsaufwand erfordert, weshalb derartige Übertragungssysteme z.B. im Bereich der Unterhaltungselektronik nicht verwendbar sin«}.

Die bekannten, einfacheren Übertragungssysteme, mit denen nicht von verschiedenen Geräten aus Informationen ausgegeben werden können, d.h. bei denen kein sogenannter Informationsaustausch möglich ist, sind i. d. R. so aufgebaut daß jedes der zu steuernden Geräte für sich über eine Leitung mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist, wobei diese Leitungen in der Regel 4-adrig sind. Das eingangs bereits genannte bekannte Übertragungssystem (DE-OS 27 40 533) kommt durch Verwendung einer besonderen Energieversorgungsschaltung allerdings auch schon mit einer 2-adrigen Verbindungsleitung zwischen der Haupt- und den Nebenstationen aus.

Da diese Leitungen ferner Impulse verhältnismäßig hoher Frequenz zu übertragen haben, ergeben sich bezüglich Leitungslänge 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 Schleifen mit den Steuerleitungen eine entsprechend große Anzahl von Auskopplungsschaltungen erforderlich ist. Auch ein solches Übertragungssystem erfordert noch einen verhältnismäßig hohen Leitungs- und Schaltiingsaufwand. Da ein solches Übertragungssystem keinen Informationsaustausch zuläßt, ist es z. B. im Bereich der Unterhallungselektronik nicht möglich, einerseits den N F-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 wird 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 Wohnraum 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 der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, das den Aufwand für die hierfür erforderlichen Verbindungsleitungen und ihrer zugehörigen Schaltun- > gen für eine sichere und störungsfreie Informationsübertragung verringert und die Installation, insbesondere bei einer nachträglichen erweiterten Anwendung des Übertragungssystems, vereinfacht, so daß sie auch von Laien vorgenommen werden kann. '"

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine erhebliche Reduzierung oes erforderlichen Leitungs- und Schaltungsaufwandes, ohne den Umfang der Informstionsmöglichkeiten wesentlich einzuschränken. Diese Vereinfachung ermöglicht auch eine wirtschaftliche Erweiterung der Anwendung des Übertragungssystems bei einfachster Handhabung. Erzielt wird diese im wesentlichen durch Verwendung einer einzigen nur zweiadrigen potentialfreien 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 sogenannte Ober-Head-Aufwand praktisch entfallen kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist im zweiten jo Patentanspruch angegeben. Sie enthält eine besonders einfache Lösung zum jeweiligen Herabsetzen der Spannung der Verbindungsleitungen 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 F i g. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

F i g. 1 zekt ein Übertragungssystem als Blockschaltbild.

F i g. 2 den Spannungsverlauf auf der Verbindungsleitung der Geräte,

Fig.3 eine Energieversorgungsschaltung für die Verbindungsleitung der Geräte,

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

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

F i g. 6 eine dritte Umformungsschaltung zum Umformen der von der Verbindungsleitung der Geräte empfangenen Impulse für die Weiterverarbeitung in den zu steuernden Geräten.

Gemäß F i g. 1 sind an eine gemeinsame Verbindungsleitung 1 ein NF-Verstärker 2, ein Tuner 3, ein Tonbandgerät 4 und ein Plattenspieler 5 parallel angeschlossen. Jedes der Geräte 2 bis 5 enthält eine Energieversorgungsschaitung 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 »•inem im NF-Verstärker 2 eingebauten Empfänger 6 zugeführt werden, der die empfangenen Strahlenimpulse in elektrische Impulse umwandelt, die mittels der ersten Umformungsschal*ung8 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 Microprocessoren 13 weitergibt, die dann ihrerseits die gewünschten Gerätefunktionen steuern.

Der Tuner 3 ist mit einer zweiten Umforniungsschaltung 15 versehen, die die von seinem Microprocessor 13 ausgegebenen Impulse in ähnlicher Weise 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 Wirkung kommen, um beispielsweise Geräte auszuschalten, die mit dem Wiedergabegerät in Verbindung stehen.

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

Gemäß der in Fig.3 dargestellten Energievarsorgungsschaltung 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 wird. Die Stromquelle 18 hat keine galvanische Verbindung zur Masse des Geräts, so daß die Verbindungsleitung 1 potentialfrei ist

F i g. 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 zweite Zenerdiode 24 erhält von einer Stromquelle im NF-Verstärker a über zwei Anschlüsse 21,22 bzw. von einem über diese Anschlüsse 21, 22 geladenen Kondensator 23 in Sperrichtung Strom, was einen Spannungsabfall von etwa 8 V ergibt. Diese Spannung wird durch die Parallelschaltung der zweiten Zenerdiode 24 zur Verbindungsleitung 1 dieser für die Dauer des Impulses als entsprechender Spannungseinbruch aufgeprägt.

F i g. 6 zeigt die übertragung dieser Impulse auf die sich jeweils in den Geräten 2 bis 5 befindenden Microprocessoren 13 mittels der dritten Umformungsschaltung 14. Diese Übertragung erfolgt mittels zweier Kondensatoren 40 und 48 gleichstromfrei über zwei zu dem jeweiligen 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 wird über den einen der beiden Kondensatoren 48 HF-mäßig niederohmig an die Gerätemasse gelegt.

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

Für den Fall, daß zur gleichen Zeit der Impulsausgabe vom MicroDrocessor 13 auch vom Infrarotsenrler

Impulse ausgesandt werden, ist auf folgende Weise dafür gesorgt, daß nur die vom Microprocessor 13 ausgegebenen Impulse zur Wirkung kommen können. Mit der Ausgabe der Impulse vom Microprocessor 13 wird gleichzeitig vom Microprossessor 13 für die > gesamte Dauer der Impulsausgabe die Spannung der Verbindungsleitung 1 auf etwa 8 V und damit auf die Größe gebracht, auf die die erste Umformungsschaltung 8 die Verbindungsleitung 1 bringt, wenn ein Impuls vorhanden ist, so daß eventuell auf die erste iu Umformungsschaltung 8 gegebene Impulse nicht zur Wirkung kommen können.

Die allgemeine Absenkung der Spannung der Verbindungsleitung 1 auf 8 V wird durch dritte Schaltungsmittel 25, 26 in einem zweiten Stromkreis π bewirkt, und zwar durch eine dritte Zenerdiode 25, die mittels eines Schalttransistors 26 parallel zur Verbindungsleitung 1 schaltbar ist und einen entsprechenden

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•Jpvi ι a^ainiuiigaauiaii iidt, Ifiuciu UCi .Jlildliu aiiamui £Ό 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, die die zu ihm parallelliegende 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 wird, womit an dieser Basis eine Spannung entsteht, die den Transistor 26 durchschaltet.

Die Photodiode 30 des Optokopplers 27 enthält zu 3« diesem Zweck 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 wird.

Der Zeitpunkt der Signalausgabe vom Microproces- Ji sor 13 des Tuners 3 wird durch Einstellen von Bedienungselementen für die Einstellmittel !6, die mit dem Microprocessor 13 des Tuners 3 in Verbindung stehen, vorbestimmt, unter Zuhilfenahme einer vom Micorprocessor 13 gesteuerten elektronischen Zeitan- ·»'> zeige. 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 *5 diese kurzschließt, wenn er durchgesteuert wird. Dies erfolgt dann, wenn vom Microprocessor 13 des Tuners 3 über einen Anschluß 38 dem Basiswiderstand 39 ein Impuls zugeführt wird.

Da der Spannungseinbruch auf der Verbindungsleitung 1 in diesem Fall die gleiche Größe hat, wie der von der ersten Umformungsschaltung 8 durch einen Impuls erzeugte, ist der über den Kondensator 40 der Umformungsschaitung 14 ausgekoppelte Wechselspar.-nungsanteil in beiden Fällen der gleiche, was für eine gleichartige Weiterversetzung erforderlich ist.

F i g. 2 veranschaulicht bildlich den zeitlichen Spannungsverlauf der Verbindungsleitung 1, wobei U die Größe der Spannung im Ruhezustand darstellt. In diese Spannung erfolgen Einbrüche 50, gemäß der vom Infrarotempfänger elektrischen Impulse. f| bezeichnet etwa den durch die Einstellmittel 16 festlegbaren Zeitpunkt, zu dem vom Microprocessor 13 des Tuners 3 Impulse ausgegeben werden sollen. Kurz vor dieser Aufgabe wird die Spannung der Übertragungsleitung 1 auf die Hälfte herabgesetzt, was der Tiefe der vorgenannten Spannungseinbrüche 50 entspricht. Die Äuigauc UCi inipüiäc VOiTi microprocessor S3 ιϋιιΠ 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 leicht ersichtlich, daß dafür die Spannung der Verbindungsleitung 1 in zwei statt in einer Stufe herabgesetzt werden müßte.

Aus dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt sich fcner. daß eine nachträgliche Erweiterung der Anwendung dieses Übertragungssystems auf wirtschaftliche und einfache Weise 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 Verbindungsleitung ebenfalls mit fernbedient werden. Soll zunächst nur ein Plattenspieler fernbedien! werden= so bedarf es 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 Verstärker nicht in Sichtrichtung des Bedienenden steht. In diesem Fall kann die separate Einheit, den den Empfänger enthält, in Sichtrichtung aufgestellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Übertragungssystem zur digitalen Steuerung von elektrischen Geräten, mittels einheitlich auslösbarer, den gewünschten Steuervorgängen entsprechender Impulskombinationen, die wahlweise von einem der zu steuernden Geräte aus auf ein alle Geräte miteinander parallel verbindendes Leitungssystem, das nur aus zwei Adern besteht, gegeben werden können, wobei eine an diesen beiden Adern liegende Gleichspannung den Informationsimpulsen entsprechend verändert wird, insbesondere zur Fernsteuerung von Geräten der Unterhaltungselektronik, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiadrige Verbindungsleitung (1) erstens durch Verbinden mit wenigstens einem der Geräte (2 bis 5) an eine Energieversorgungsschaltung (12) konstanter Spannung angeschlossen ist, zweitens durch Verbinden mit einem ersten Gerät (2) an eine erste UmformuEgsschaltung (8) angeschlossen ist, die die Steuersignale einer handbedienbaren Steuereinheit

(7) empfängt und drittens durch Verbinden mit einem zweiten Gerät (3) an eine zweite Umformungsschaltung (15) angeschlossen ist, die von einem Microprocessor (13) zu einem vorbestimmbaren Zeitpunkt, der durch Einstellmittel (16) bestimmbar ist, über einen ersten Stromkreis ebenfalls Impulskombinationen und über einen zweiten Stromkreis eine im wesentlichen konstante Signalspannung erhalten kann, die der gesamten Dauer der vorgenannten Impulsausgabe entspricht, wobei die erste Umformungsschaltung (*) so ausgelegt ist, daß sie die Vorspannung der Verbindungsleitung (1) für die Dauer eines Impulses um c'ien ersten Betrag herabsetzt, der einem Teil ihres Wertes entspricht und die zweite Umformungsschaltung (15) mittels des vorgenannten ersten Stromkreises des Microprocessors (13) die Vorspannung der Verbindungsleitung (1) für die Dauer eines Impulses um einen zweiten Betrag herabsetzt, der etwa dem doppelten ^o der ersten Umformungsschaltung (8) entspricht und sie mittels des vorgenannten zweiten Stromkreises des Microprocessors (13) die Vorspannung der Verbindungsleitung (1) für die gesamte Dauer der Impulsausgabe um etwa den gleichen Betrag *5 absenkt, wie die erste Umformungsschaltung (8), und daß wenigstens eines der Geräte (2 bis 5) mit einer dritten Umformungsschaltung (14) an die Verbindungsleitung (1) anschließbar ist, die die impulsweisen Spannungsherabsetzungen der Verbindungsleitung (1) gleichstromfrei auskoppelt und in geeigneter Form an den die Funktionen des Gerätes steuernden Microprocessor (13) weitergibt.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Spannung der Energieversorgungsschaltung (12) der Verbindungsleitung (1) 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 &o zweiten Umformungsschaltung (15) bei Eintreffen eines Impulses bzw. der Signalspannung jeweils mit Hilfe des Sperrspannungsabfalls einer parallel zur Verbindungsleitung (1) liegenden Zenerdiode (24, 25) auf etwa die Hälfte herabgesetzt wird und die Verbindungsleitung (1) mittels eines Schalttransistors (37), der im ersten Stromkreis der zweiten Umformungsschaltung (15) und parallel zu den beiden Adern (34, 35) der Verbindungsleitung (1) liegt, kurzgeschlossen wird, wenn dieser Stromkreis einen Impuls erhält