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Prof. Dipl.-Ing. Jürgen Wagner
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An der Bastion 14, 1000 Berlin 22 und Prof. Dipl.-Ing. Rainer Wolf
Radelandstraße 70, 1000 Berlin 20 Drahtlose Fernsteuerung zum Einstellen des Zustandes
mehrerer elektrischer Verbraucher
Drahtlose Fernsteuerung zum Einstellen
des Zustandes mehrerer elektrischer Verbraucher Die Erfindung betrifft eine drahtlose
Fernsteuerung zum Einstellen des Zustandes mehrerer elektrischer Verbraucher, insbesondere
mehrerer Lichtquellen, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es sind Fernbedienungen für elektrisohe Lampen bekannt, die über Ultraschall-
oder Infrarot-Träger das Ein- und Ausschalten von Glühlampen sowie deren Einstellung
auf einen gewünschten Helligkeitswert drahtlos gestatten. Diese Fernbedienungen
sind entweder als Einkanal- oder als Mehrkanal-Steuerungen aufgebaut, wobei mit
einer einzigen Fernbedienung sich einerseits nur eine Lichtquelle oder andererseits
verschiedene Lichtquellen getrennt und nacheinander steuern lassen.
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Die bekannten Fernbedienungen weisen einen Sender, der im Infrarotbereich
zum Beispiel als Lumineszenzdiode ausgebildet ist und einen oder mehrere Empfänger,
der
ebenfalls mit einer Diode versehen ist, auf, wobei der oder die Empfänger mit einem
oder mehreren' Dimmern verbunden sind, die die Lampe steuern. Dabei bilden Empfänger
und Dimmer meist eine räumliche Einheit, die oft anstelle eines Schalters in eine
Unterputz-Dose eingebaut werden.
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Die Steuerung der Lichtquellen erfolgt über ein Tastenfeld, wobei
jeder Taste ein Kanal, das heißt eine unabhängig einstellbare Lichtquelle zugeordnet
ist. Die Sendeschaltung kann zum Beispiel derart ausgebildet sein, daß entsprechend
der unterschiedlichen kanäle Signale mit unterschiedlichen Frequenzen ausgesandt
werden. Die einzelnen Empfänger sind auf die einzelnen unterschiedlichen Frequenzen
abgestimmt, so daß entsprechend der ausgesandten Frequenz die zugeordnete Lichtquelle
gesteuert werden kann.
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Sollen mehrere Lichtquellen in einem Raum auf verschiedene Helligkeiten
eingestellt werden, so muß jede Lichtquelle einzeln nacheinander angesteuert werden.
Dies ist eine langwierige Tätigkeit und bei mehreren Lichtquellen sehr aufwendig
und äußerst umständlich.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde
liegt, eine drahtlose Fernsteuerung zum Einstellen des Zustandes mehrerer elektrischer
Verbraucher, insbesondere von Lichtquellen,zu schaffen, bei der die Einstellung
mehrerer Lichtquellen fast gleichzeitig erfolgen kann, wobei außerdem unterschiedliche
Einstellungszustände der Verbraucher erreicht werden sollen. Diese Aufgabe wird
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung
mit den
Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Durch Verwendung der
besonderen Impulsfolge, wobei den einzelnen Impulsen unterschiedliche Verbraucher,
das heißt unterschiedliche Kanäle zugeordnet sind, und wobei die zeitliche Aufeinanderfolge
der Impulse durch Betätigen von den Kanälen zugeordnetenBedienelementen bestimmt
wirdist eine fast gleichzeitige Steuerung der einzelnen Lichtquellen unabhängig
voneinander möglich, wobei beim Beginn der Einstellung ein kurzer Zeitversatz aufgrund
der Folge der einzelnen, den Kanälen zugeordneten Impulsen auftritt.
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Dadurch, daß von einem Impuls nur die Flanke verwendet wird und die
Information über die Steuerung in der sich an den Impuls anschließende Spannungspause
enthalten ist, kann die Fernsteuerung äußerst störsicher ausgebildet werden, da
Störimpulse den Steuervorgang kaum beeinflussen.
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Aufgrund der Verwendung der Impuls folge kann die Empfängerschaltung
und insbesondere die Auswerteschaltung der Impulsfolge äußerst einfach und kostengünstig
aufgebaut werden. Entsprechendes gilt für die Sendeschaltung, wobei dort die Verwendung
eines Mikroprozessors und/oder eines Speichers weitere Vorteile mit sich bringt,
Es ist dann nämlich möglich, beliebige Zusammensetzungen von Einstellungen der unterschiedlichen
Verbraucher zu speichern, die dann durch zugeordnete Tasten durch eine Betätigung
abgerufen werden können.
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Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Fernsteuerung möglich.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schaltungsgem§ße Ausgestaltung
der Sendeschaltung; Fig. 2 die schaltungsgemäße Ausgestaltung der Empfangsschaltung;
und Fig. 3 eine während der Steuerung ausgesandte Impulsfolge abhängig von der Zeit.
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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Sendeschaltung vorgesehen.
Dabei sind die Tasten 12 eines Tastenfeldes 11 mit einer Startschaltung 13 und einer
Logikschaltung 14 zur Tastenerkennung verbunden. Diese Logikschaltung 14 ist an
einen Ansteuerkreis 15 für eine Zeitschaltung 16 angeschlossen. Die Zeitschaltung
16 enthält nichtdargestellte Zeitglieder, über die eine in Fig. 3 dargestellte Impulsfolge
erzeugt wird. Die Zeitschaltung 16 ist mit einer Ausgangs schaltung 17 verbunden,
die an die IR-Sendediode 18 angeschlossen ist und die einen Verstärker und einen
getasteten Modulator enthält.
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In der folgenden Beschreibung werden als anzusteuernde Verbraucher
Lichtquellen verwendet, die in ihrer Helligkeit eingestellt werden sollen. Die Sendeschaltung
ist für mehrere Kanäle ausgelegt, wobei über jeden Kanal eine Lichtquelle ansteuerbar
ist.
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Die Ansteuerung erfolgt über die Betätigung der den Kanälen, das heißt
den Lichtquellen, zugeordneten
Tasten.
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Fig. 3 zeigt ein Impulsdiagramm, wobei a das Ausgangssignal des Modulators)7
und b das Ausgangssignal der Zeitschaltungl6 ist. Das Impulsdiagramm entsprechend
Fig. 3 setzt sich aus einem Startimpuls 20 und mehreren Einzelimpulsen 21 zusammen.
Ein Impuls und eie anschließende Pause sind einem Kanal zugeordnet, wobei die Kanäle
in Fig. 3a durch die Zahlen 1, 2, 3 , 4 bis 8 angedeutet sind. Über die Logikschaltung
14 wird dem Ansteuerkreis 15 mitgeteilt, welche Tasten betätigt sind, so daß entsprechend
die Zeitschaltung 16 angewählt werden kann. Nach dem Beispiel in Fig. 3 sind die
dem Kanal 1 und dem Kanal 3 entsprechenden Tasten gedrückt. Der mit 0 bezeichnete
Kanal ist keiner Lichtquelle zugeordnet, sondern enthält einen Ansteuerimpuls für
die Empfängerschaltung. Das Signal in einem Kanal setzt sich aus einem Impuls 21
und einer kurzen Pause 22 oder einer langen Pause 23 zusammen, wobei die lange Pause
dann von einem in der Zeitschaltung 16 enthaltenen Zeitglied geliefert wird, wenn
eine Taste gedrückt ist. Es ist daher zulässig, mehrere Tasten 12 gleichzeitig zu
betätigen und damit mehrere Kanäle fast gleichzeitig anzusprechen.
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Fig. 2 zeigt eine Empfangsschaltung, die das von der Sendediode 18
abgegebene Signal entsprechend Fig. 3a empfängt und auswertet. Danach ist eine Empfangsdiode
31 über einen selektiven Verstärker 32 mit einem als Gleichrichter ausgebildeten
Demodulator verbunden. Der Ausgang des Gleichrichters 33 geht einerseits auf einen
Zähler 36 und ist andererseits mit einer Schaltung zur Startimpulserkennung 34 und
einer Schaltung
zur Zwangsabschaltung 35 verbunden. Dabei sind
sowohl die Schaltung zur Impulserkennung 34 als auch die zur Zwangsabschaltung 35
als Zeitglieder ausgebildet. Die Zählausgänge des Zählers 36 sind einzeln herausgeführt,
wobei in der Fig. 2 nur beispielhaft einige gezeichnet sind, und einer der Ausgänge
ist über einen Kanalwählschalter 37 mit einem zum Beispiel als RC-Glied und Flip-Flop
ausgebildeten Zeitdiskriminator 38 verbunden. Der Ausgang des Zeitdiskriminators
38 ist an einen Eingang eines Signalspeichers 39 angeschlossen, wobei das beispielsweise
für den Zeitdiskriminrtor 38 genannte Flip-Flop als Signalspeicher verwendet werden
kann. Der Ausgang des Signalspeichers 39 geht auf das Stellglied des zugehörigen
Verstärkers.
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Die Schaltung zur Startimpulserkennung 34 ist mit einem als Flip-Flop
ausgebildeten Startimpulsspeicher 40 verbunden, der wiederum an den Zähler 36 angeschlossen
ist. Ein Zählausgang steht über eine Schaltung zur Erkennung des Endes einer Impulsfolge
41 und ein ODER-Glied 42 mit dem Rücksetzeingang des Startimpulsspeichers 40 in
Verbindung. Ein weiterer Eingang des ODER-Gliedes 42 ist an den Ausgang der Schaltung
zur Zwangsabschaltung 35 angeschlossen, der andererseits mit dem Rücksetzeingang
des Signalspeichers 39 verbunden ist.
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Von der Sendeschaltung und insbesondere von der Infrarotsendediode
18 wird eine Impulsfolge entsprechend Fig. 3a ausgesandt. Hierbei sind, wie oben
beschrieben, die den Kanälen 1 und 3 zugeordneten Tasten 12 des Tastenfeldes 11
gleichzeitig betätigt. Das hochfrequente, getastete,
das heißt
modulierte Infrarotsignal, wird von der Empfangsdiode 31 empfangen, im selektiven
Verstärker 32 verstärkt und im Gleichrichter 33 gleichgerichtet. Am Ausgang des
Gleichrichters 33 steht dann das Signal entsprechend Fig. 3b an. Der lange Startimpuls
20 wird durch die Schaltung zur Startimpulserkennung 34 erkannt und im Startimpulsspeicher
40 abgespeichert, dessen Ausgangssignalden Zähler 36 freigibt, so daß die dem Startimpuls
20 folgenden Impulse 21, die als Zählimpulse verwendet werden, gezählt werden können.
An den jeweiligen Ausgängen des Zählers 36 liegt solange ein Ausgangssignal an,
als sich der Ausgang in seinem Zählzustand befindet.
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Der erste Impuls entsprechend dem Kanal O nach Fig. 3a wird zur Auswertung
für die Schaltung 41 zur Erkennung des Telegrammendes verwendet.
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An den in Fig. 2 herausgeführten Ausgängen des Zählers 36 sind die
Ausgangssignale dargestellt, und es ist zu erkennen, daß sich die Ausgänge "1" und
"3" längere Zeit in ihrem Zählzustand befinden. Im Ausführungsbeispiel ist der Ausgang
"3" über den Kanalwählschalter 37 mit dem Zeitdiskriminator 38 verbundenDer Zeitdiskriminator
38 stellt fest, ob der an dem Kanalwählschalter 37 eingestellte Kanal angesprochen
ist oder nicht, wobei bei kurzem Verweilen im Zählzustand der Kanal nicht angesprochen
ist und bei langem Verweilen im Zählzustand der Kanal angesprochen ist. Im vorliegenden
Fall ist der Kanal 3 angesprochen und das Ausgangssignal des Zeitdiskriminators
38 wird im Signalspeicher 39 bis zum Eintreffen der nächsten Impulsfolge gespeichert
und dem entsprechenden Stellglied, zum Beispiel dem Dimmer, zugeführt.
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Erreicht der Zähler 36 am Ende des Impulstelegramms den Zählerstand
O, so wird durch die Schaltung 41 der Startimpulsspeicher 40-zurückgesetzt, dessen
Ausgang wiederum den Zähler 36 zurücksetzt.
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Wird keine Taste mehr betätigt, so wird ein Schlußimpulstelegramm
ausgesandt, das nur kurze Pausen zwischen den Zählimpulsen enthält. Die Signalspeicher
39 werden immer dann zurückgesetzt, wenn der Zeitdiskriminator 38 ein kurzes Verweilen
im Zählzustand des über den Kanalwählschalter mit ihm verbundenen Ausgangs feststellt.
Sollte die Sendeschaltung im Störungsfalle ausfallen, bevor für alle Empfänger die
Signalspeicher 39 über ein Impulstelegramm zurückgesetzt wurden, erkennt die Schaltung
zur Zwangsabschaltung 35 das Ausbleiben des Impulstelegramms und setzt den Signalspeicher
39 und den Startimpulsspeicher 40 zurück.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Logikschaltung 14 zur
Erkennung der Tastenbetätigung, die Ansteuerschaltung 15 und die Zeitschaltung 16,
ebenso wie der Modulator durch einen Mikroprozessor ersetzt werden. In dem Speicher
des Mikroprozessors können dann zum Beispiel einzelne gewünschte Einstellungen der
einzelnen Verbraucher gespeichert werden. Bei dem Ausführungsbeispiel mit Lichtquellen
können so unterschiedliche Helligkeitswerte der einzelnen Lichtquellen gespeichert
werden, wobei über eine oder mehrere zusätzliche Tasten die gespeicherten Helligkeitswerte
abgerufen werden, so daß beispielsweise alle Lichtquellen gleichzeitig auf die im
Speicher festgelegten Helligkeitswerte gedimmt werden. In dem Tastenfeld 11 kann
auch eine Taste vorgesehen sein, über die alle Kanäle
gleichzeitig
angesprochen und gemeinsam geschaltet oder gedimmt werden.
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In einemanderen Ausführungsbeispiel kann eine Zeituhr vorgesehen sein,
wobei abhängig von der Zeit die eingespeicherten Helligkeitswerte der Lichtquellen
abgerufen werden können. Auf diese Weise kann bei Abwesenheit der Bewohner einer
Wohnung durch zeitliches Ein- und Ausschalten bzw. Dimmen des Raumlichts die Anwesenheit
der Bewohner vorgetäuscht werden. Entsprechendes kann durch einen Zufalls-Zeit-Generator
verwirklicht werden, wodurcii das Ein- und Ausschalten bzw.
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Dimmen zufällig erfolgen kann.
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In- einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Fernsteuerung
(Sender) mit einem Lichtsensor und/oder einem Mikrofon versehen, so daß bei Erreichen
einer bestimmten Beleuchtungsstärke auf der Fernbedienung die programmierten Helligkeitswerte
abgerufen werden. Es könnte die Beleuchtung auch so geregelt werden, daß auf der
Empfängerfläche des Lichtsensors immer eine konstante Beleuchtungsstärke vorliegt.
über das Mikrofon können gespeicherte Helligkeitswerte, zum Beispiel im Takt einer
vorgegebenen Musik, ein- bzw. ausgeschaltet werden. Außerdem kann eine Uhr vorgesehen
sein, über die noch weitere Steuervorgänge erfolgen können.
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Üblicherweise werden die Empfänger und die Dimmer, die meist räumlich
zusammengefaßt sind, anstelle eines Lichtschalters in eine Schalterdose eingebaut.
Die Empfänger und Dimmer können aber auch direkt in fest installierten oder beweglichen
Leuchten angeordnet sein. So können zum Beispiel
einzelne in einer
Stromschiene befestigte Leuchten über die erfindungsgemäße Fernsteuerung einzeln
angesprochen und individuell eingestellt werden, wenn die Empfängerschaltung und
der Dimmer, die räumlich sehr klein und leicht ausgeführt werden können, an den
einzelnen Leuchten befestigt sind.
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Die Empfänger und Dimmer bzw. andere Stellglieder können auch in einer
Steckdosenleiste angeordnet sein, wobei den Verbrauchern jeweils eine Steckdose
der Steckdosenleiste zugeordnet sind. Die Steckdosen könnten dann einzeln oder zusammen
angesteuert werden.
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Die erfindungsgemäße Fernsteuerung kann beispielsweise auch zur Heizungsregelung
verwendet werden, wobei dann die Sendeschaltung mit einem Thermosensor versehen
sein kann.
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Die Bedienelemente der Sendeschaltung sind, wie oben beschrieben,
üblicherweise als Taster ausgebildet. Die Bedienung der Sendeschaltung kann aber
auch mittels Spracheingabe über ein dafür vorgesehenes Mikrofon erfolgen.
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- Leereite -