DE3404252A1

DE3404252A1 - Alarmeinrichtung, insbesondere fuer wecker- oder terminuhren

Info

Publication number: DE3404252A1
Application number: DE19843404252
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Phys. Dr. 6240 Königstein Hoffmann
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1984-02-07
Publication date: 1985-08-14
Also published as: US4670864A; SG25989G; HK64689A; CA1234906A; EP0152823A2; JPH0357437B2; EP0152823B1; JPS60170787A; EP0152823A3; DE3404252C2; ATE30791T1

Description

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Alarmeinrichtung, insbesondere für Wecker- oder Terminuhren

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Die Erfindung betrifft eine Alarmeinrichtung, insbesondere in einer Wecker- oder Terrainuhr, deren Alarmsignal durch ein durch die menschliche Stimme gebildetes akustisches Signal entweder nur für einige Zeit unterbrochen oder auch endgültig abgestellt werden kann. Sowohl die Unterbrechung des Alarmsignals - bei Weckeruhren wird dieser Vorgang von einer sogenannten Nachweckeinrichtung (englisch: snooze) gesteuert - als auch das Abstellen desselben, erfolgt bei der die Erfindung betreffenden Alarmeinrichtung unabhängig von der in dem akustischen Signal enthaltenen Information, beispielsweise einem Wort oder einer Wortfolge einer Sprache.

Eine derartige Alarmeinrichtung ist aus der US-PS 3 855 574 bekannt. Darin wird eine Weckeruhr mit Nachweckeinrichtung be- ^5 schrieben, bei der das von der Alarmeinrichtung in Intervallen ausgesendete Alarmsignal durch ein durch die menschliche Stimme gebildetes akustisches Signal für eine bestimmbare Zeitdauer (Schlummerzeit) unterbrochen werden kann.

Dazu wird das von der menschlichen Stimme gebildete akustische Signal von einem Mikrofon in ein elektrisches Signal umgewandelt und über einen Verstärker- und Auslöseschaltkreis einem der beiden Eingänge eines ersten Zeitschalters zugeführt, dessen Schaltzeit die Schlummerzeit bestimmt. Das Ausgangssignal eines zweiten Zeitschalters, dessen Dauer diejenige Zeitspanne festlegt, innerhalb der ein vom Mikrofon empfangenes akustisches Signal zur Unterbrechung des Alarmsignals führen kann, wird auf den zweiten Eingang des ersten Zeitschalters gelegt. Das Alarmsignal selbst wird durch einen Lautsprecher, dem ein Tonoszillator vorgeschaltet ist und durch einen diesem wiederum vorgeschalteten Zerhacker erzeugt, der den Tonoszillator für bestimmte Zeiten schwingfähig bzw. nicht schwingfähig (Signaldauer bzw. Pausendauer) macht. Die Steuerung dieser Zeiten erfolgt durch den Zerhacker selbst.

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Trift innerhalb der Pausendauer des Alarmsignals auf das Mikrofon ein genügend großes akustisches Signal, so wird durch das dann am Ausgang des Verstärker- und Auslöseschaltkreises auftretende Signal ein weiteres Aussenden des Alarmsignals dadurch unterbunden, daß der erste Zeitschalter den Zerhacker für die Schlummerzeit in dem Zustand festhält, in dem der Tonoszillator nicht schwingfähig ist.

Ein Nachteil dieser bekannten Alarmeinrichtung besteht darin, daß es nicht möglich ist, für das Alarmsignal einen Dauerton zu verwenden, da sich in diesem Fall die Alarmeinrichtung selbst abschalten würde. Selbst wenn man diesen Nachteil als nicht sehr wesentlich betrachtet, ergibt sich ein weiterer schaltungstechnischer Aufwand dadurch, daß die Einrichtung zur Unterbrechung des Alarmsignals während der eigentlichen Signalabgabe deaktiviert und während der Signalpausen wieder aktiviert werden muß. Will der Benutzer der Alarmeinrichtung diese durch einen kurzen Laut unterbrechen, so besteht die Möglichkeit, daß er diesen Laut gerade nur während des deaktivierten Zustands' abgibt, was dazu führt, daß das Alarmsignal gar nicht unterbrochen werden kann und daher weiterhin ausgesendet wird.

Die bekannte, in einer netzbetriebenen Wecker- oder Terminuhr eingebaute Alarmeinrichtung weist weiterhin den Nachteil auf, daß sie dauernd eingeschaltet ist, obwohl sie während 24 Stunden nur einige wenige Minuten benötigt wird. Aufgrund des damit verbundenen, im Vergleich zu dem für die Fortschaltung der Anzeigevorrichtung, beispielsweise durch einen Schrittschaltmotor in einer analoganzeigenden Weckeruhr, relativ hohen Stromverbrauch, könnte die bekannte Alarmeinrichtung kaum eine Verwendung in einem batteriebetriebenen Gerät, insbesondere einer Wecker- oder Terminuhr finden.

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Ein weiterer Nachteil der bekannten Alarmeinrichtung besteht darin, daß diese trotz der vorgenannten Mangel relativ aufwendig aus diskreten Bauteilen aufgebaut und daher zu teuer ist, um in ein durch Massenproduktion relativ billig herstellbares Gerät, wie beispielsweise eine, nur einige 10,- DM kostende Weckeruhr, eingebaut werden zu, können.

Es war daher Aufgabe der Erfindung eine Alarmeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die folgende Eigenschäften aufweist:

a) niedriger Stromverbrauch, so daß die Alarmeinrichtung auch in batteriebetriebenen Geräten Verwendung finden kann,

b) Funktionsfähigkeit, auch wenn das vom Benutzer abgegebene akustische Signal nur von sehr kurzer Dauer ist,

c) Funktionsfähigkeit, auch wenn das Alarmsignal als Dauerton abgegeben wird,

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d) Verwendbarkeit von bereits existierenden integrierten Schaltkreisen zur billigen Massenherstellung der Alarmeinrichtung.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf einen das Alarmsignal steuernden Steuereingang eines integrierten Schaltkreises der Alarmeinrichtung ein erster Ausgang einer monostabilen Kippstufe gelegt wird, daß auf einen Eingang der monostabilen Kippstufe das Ausgangssignal eines Gleichrichters gegeben wird, dem zuerst eine Filter- und Verstärkereinheit und davor noch ein Mikrofon vorgeschaltet ist, daß der Ausgang des integrierten Schaltkreises, an dem ein Alarmsignal ausgegeben werden kann, sowohl an einen

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Alarmsignalwandler als auch an den Eingang eines Schaltgliedes gelegt wird, wobei das Schaltglied nur dann das Mikrofon und die Filter- und Verstärkereinheit an ihre Versorgungsspannung anlegt, wenn an seinem Eingang ein vom Ausgang des integrierten Schaltkreises kommendes Alarmsignal anliegt und daß ein vom Mikrofon aufgenommenes akustisches Signal über die Filter- und Verstärkereinheit und den Gleichrichter die monostabile Kippstufe in ihren astabilen Zustand versetzt und dadurch das am Steuereingang anliegende Signal invertiert wird.

Von der Alarmeinrichtung kann ferner auch, wenn bei der Auslösung des Alarmsignals bereits gesprochen wird, zumindest für einige Zeit ein Alarmsignal abgegeben werden. Die technische Lösung dafür kann darin bestehen, daß die Filter- und Verstärkereinheit erst einige Zeit nach Anlegung der Versorgungsspannung ein Ausgangssignal abgeben kann, was dadurch erreicht werden kann, daß ein Kondensator zuerst auf eine bestimmte Ladung aufgeladen werden muß, damit sich der Arbeitspunkt eines in der Filter- und Verstärkereinheit enthaltenen Verstärkers einstellt.

Die Alarmeinrichtung kann derart ausgebildet werden, daß Fremdgeräusche mit Frequenzen, die außerhalb des Frequenzbereichs des Grundtons der menschlichen Stimme liegen, das Alarmsignal nicht unterbrechen oder endgültig abstellen können. Die technische Lösung dafür kann darin bestehen, daß die Filter- und Verstärkereinheit einen Tiefpaß bzw. einen Hochpaß enthält, der oberhalb bzw. unterhalb des Frequenzbereichs des Grundton der menschlichen Stimme wirkt.

Zur weiteren Energieeinsparung kann die monostabile Kippstufe derart ausgestaltet werden, daß sie in ihrem stabilen Zustand einen vernachlässigbaren Energieverbrauch aufweist. Die tech-

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nische Lösung dafür kann darin bestehen, daß die monostabile Kippstufe zwei Transistoren aufweist, die nur im astabilen Zustand der monostabilen Kippstufe beide durchgeschaltet sind, während im stabilen Zustand beide Transistoren nicht durchgeschaltet sind.

Die Alarmeinrichtung kann auch mit einer Beleuchtungseinrichtung ausgestattet sein, die dann eine Anzeigevorrichtung für einige Zeit beleuchtet, wenn das von der Alarmeinrichtung abgegebene Signal durch die menschliche Stimme unterbrochen oder endgültig abgestellt worden ist. Die technische Lösung dafür kann darin bestehen, daß ein zweiter, ein zum ersten Ausgang invertiertes Signal abgebender Ausgang der monostabilen Kippstufe an eine Beleuchtungseinrichtung angeschlossen ist.

Alle grundsätzlich für die Erfindung wesentlichen Merkmale sind auch den Patentansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In dieser Beispielsbeschreibung sind alle für die Erfindung wesentlichen Details enthalten. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Alarmeinrichtung,

Fig. 2 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Alarmeinrichtung und

Fig. 3 den Frequenzgang der Filter- und Verstärkereinrichtung des Ausführungsbeispiels.

Im folgenden wird anhand des in der Figur 1 dargestellten Blockschaltbildes die prinzipielle Funktionsweise der erfindungsgemäßen Alarmeinrichtung am Beispiel einer Wecker- oder Terminuhr erläutert:

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Von einem neben der Fortschaltung der Anzeigevorrichtung weiterhin noch verschiedene Zusatzfunktionen einer Weckeruhr steuernden integrierten Schaltkreis (IC) 5, der insgesamt acht Anschlüsse aufweist, sind in der Figur 1 nur die Anschlüsse 4 und 6 dargestellt. Der IC 5 ist so aufgebaut, daß an seinem Anschluß 6 ein kontinuierlicher Impulszug mit einer im hörbaren Bereich liegenden Frequenz abgegeben wird, wenn an seinem Anschluß 4 ein Signal mit positivem Spannungspege.l (Η-Signal) anliegt. Der Aufbau des ICs 5 kann auch derart erweitert werden, daß am An-Schluß 6 die vorgenannten Impulse als intermittierendes Signal mit einem bestimmten Signal-Pausenverhältnis abgegeben werden.

Vor dem Anschluß 4 des ICs 5 liegt zum einen ein Alarmauslöse-Schalter 12, dessen beide Stellungen von einer hier nicht dargestellten Alarmsteuereinrichtung, im Ausführungsbeispiel also durch eine Wecker- oder Terminuhr gesteuert werden. Zum anderen ist dem Anschluß 4 noch ein Alarmbereitschafts-Schalter 20 vorgeschaltet, der vom Benutzer der Uhr manuell geöffnet und geschlossen werden kann, wobei die Alarmeinrichtung nur in der geschlossenen Schalterstellung betriebsbereit ist. Ist bei geschlossenem Alarmbereitschafts-Schalter 20 auch der Alarmauslöseschalter 12 durch die Alarmsteuereinrichtung geschlossen worden, steht das an einem Ausgang 15 einer monostabilen Kippstufe (Monoflop) 7 anliegende Signal am Anschluß 4 des ICs 5 an.

Im stabilen Zustand liegt an einem weiteren Ausgang 16 des Monoflops 7 Null-Potential (L-Signal), während am Ausgang 15 ein Η-Signal anliegt. Infolgedessen wird im stabilen Zustand des Monoflops 7 am Anschluß 6 des ICs 5 die vorstehend erwähnte Impulsfolge abgegeben, die über die Basis Emmitter-Spannung eines Schalt-Transistors 11 als Treibersignal für einen elektroakustischen Wandler 10 dient, der einerseits mit dem positiven Pol 19 einer Gleichspannungsquelle und andererseits über den

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Transistor 11 mit Masse verbunden ist. Der elektroakustisch^ Wandler 10 gibt dann, je nachdem ob das am Ausgang 6 des ICs 5 anliegende Treibersignal aus einer ununterbrochenen oder aus einer intermittierenden Impulsfolge besteht ein kontinuierliches oder ein in Intervallen auftretendes akustisches Alarm- oder Wecksignal mit einer bestimmten Alarmsignalfrequenz ab.

Während des Impulsbetriebs des induktive Glieder enthaltenden elektroakustischen Wandlers 10 treten am Eingang 13 eines Schaltglied 9 Wechselspannungsspitzen mit der Alarmsignalfrequenz auf, die durch Selbstinduktionseffekte verursacht werden. Als Folge dieser Spannungsspitzen wird ein am positiven Pol 19 der Gleichspannungsquelle liegender Eingang 18 und ein ebenfalls an dem Schaltglied 9 liegender Ausgang 17 des Schaltglieds 9 elektrisch miteinander verbunden. Erst dadurch werden ein Mikrofon 1 und eine Filter- und Verstärkereinheit 2 an die Gleichspannungsquelle angeschlossen.

Neben der Tatsache, daß das Mikrofon 1 und die Filter- und Ver-Stärkereinheit 2 nur während der Alarmsignal abgabe an die Spannungsversorgung gelegt werden, trägt es zur weiteren Energieeinsparung bei, daß auch das Monoflop 7 aufgrund seiner Beschaltung (Fig. 2) nur dann einen nicht vernachlässigbaren Stromverbrauch aufweist, wenn es sich in seinem astabilen Zustand befindet.

Für die weitere Beschreibung des Ausführungsbeispiels soll nun, ohne daß die Erfindung dadurch irgendeine Einschränkung erfährt, von einem IC ausgegangen werden, der neben der von ihm bewerkstell igten, hier nicht näher interessierten Steuerung der Anzeigevorrichtung, beispielsweise dem Schrittschaltwerk einer analoganzeigenden Uhr, folgende Eigenschaften aufweist:

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1. Ist die aus dem Alarmauslöseschalter 12 und dem Alarmbereitschaftsschalter 20 bestehende Strecke geschlossen und bleibt ein Η-Signal am Eingang 4, so wird am Ausgang 6 für etwa zwei Minuten eine intermittierende Impulsfolge mit einer Signaldauer von einer Sekunde, einer Pausendauer von drei Sekunden und einer Alarmsignalfrequenz von 2048 Hz abgegeben. Eine erneute Abgabe der vorgenannten Impulsfolge am Ausgang 6 erfolgt erst wieder dann, wenn die vorgenannte Strecke einmal geöffnet und dann wieder geschlossen wird.

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2. Wechselt dagegen am Eingang 4 das Signal vor Ablauf von zwei Minuten von H auf L, so wird die unter 1. beschriebene Impulsfolge am Ausgang 6 unterbrochen. Nach einer Schlummerzeit von etwa vier Minuten wird erneut die unter

1. beschriebene Impulsfolge angegeben. Dieser durch den

Wechsel des Signals von H auf L am Eingang 4 hervorgerufene sogenannte Nachweckvorgang kann beliebig oft wiederholt werden, sofern die unter 1. genannte Strecke geschlossen bleibt.
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Neben der Möglichkeit den Alarmbereitschafts-Schalter 20 manuell zu öffnen, kann durch den Benutzer die vorübergehende Unterbrechung des Alarmsignals dadurch erfolgen, daß vom Mikrofon 1 aufgenommmene, von der menschlichen Stimme erzeugte akustische Schwingungen in der Filter- und Verstärkereinheit 2 verstärkt werden und von dieser ein Ausgangssignal auf einen Gleichrichter 3 abgegeben wird, der seinerseits mit einem Eingang 22 des Monoflops 7 verbunden ist. Liegt am Eingang 22 ein genügend großes Signal an, so schaltet das Monoflop 7 in den astabilen Zustand, das heißt am Ausgang 15 liegt ein L-Signal und am Ausgang 16 ein Η-Signal an. Dies hat zur Folge, daß am Anschluß 6 des ICs kein Treibersignal für den elektroakustischen Wandler

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mehr anliegt, das Alarmsignal wird also unterbrochen. Gleichzeitig wird das L-Signal am Ausgang 15 auf einen weiteren Eingang 14 des Schaltglieds 9 gegeben. Das Schaltglied 9 ist so ausgelegt ist, daß dadurch die Durchschaltung der Spannungsversorgung sofort unterbrochen wird. Durch das am Anschluß 16 nun anliegende Η-Signal leuchtet eine zwischen dem Anschluß 16 und Masse geschaltete Lampe 8 auf, die zur Beleuchtung einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung dient.

Das Schaltglied 9 ist dabei so ausgelegt, daß die Durchschaltung der Versorgungsspannung auf das Mikrofon 1 und d.ie Filter- und Verstärkereinheit 2 länger bestehen bleibt, hier beispielsweise also etwa 10 Sekunden, als die Alarmsignalpause von drei Sekunden in dem intermittierenden Alarmsignal andauert. Dadurch wird sichergestellt, daß auch während der Signalpauseyjdes intermittierenden Alarmsignals das Mikrofon 1 und die Filter- und Verstärkereinheit 2 funktionsfähig sind und das Alarmsignal unterbrochen werden kann.

Es muß noch erwähnt werden, daß die Filter- und Verstärkereinheit 2 so ausgelegt ist, daß es, bei an ihr angelegter Versorgungsspannung, trotzdem noch einer Anlaufzeit von einigen Sekunden bedarf, bis ein vom Mikrofon 1 kommendes Signal überhaupt verstärkt werden kann. Dadurch ist gewährleistet, daß die Alarmeinrichtung auf jeden Fall einige Sekunden lang ein Alarmsignal abgibt, auch wenn bereits gesprochen wird, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn während einer Besprechung eine die erfindungsgemäße Alarmeinrichtung enthaltende Terminuhr verwendet wird.

Weiterhin ist die Filter- und Verstärkereinheit 2 so beschaffen (Fig. 2 und 3), daß sowohl die Frequenz des Alarmsignals von 2048 Hz vollkommen als auch Geräusche mit einer Frequenz unterhalb von etwa 100 Hz weitgehend ausgefiltert werden.

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Die Zeit, während der das Monoflop 5 bei seinem ersten Zustandswechsel in seinem astabilen Zustand verbleibt und während der die Lampe 8 brennt, kann etwa 5 see. betragen. Spätere Zustandswechsel des Monoflops 7 wären aufgrund dessen Schaltung (siehe Fig. 2) in wesentlich kürzeren Zeitabständen möglich. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die sofortige Unterbrechung der Stromversorgung durch das L-Signal am Eingang 14 des Schaltglieds 9 dafür sorgt, daß die Lampe 20 nicht noch einige Male ein- und ausgeschaltet wird, wenn das Monoflop 7 in seine stabile Lage zurückkehrt und vom Mikrofon 1 weitere akustische Signale aufgenommen werden. Ein solches Ein- und Ausschalten wäre nämlich mit einem unerwünscht hohen Stromverbrauch verbunden.

Der IC 5 kann bei ansonsten unverändertem Blockschaltbild auch so aufgebaut sein, daß kein Nachweckvorgang durchgeführt werden und damit das Alarmsignal durch die menschliche Stimme nur endgültig abgestellt werden kann. In diesem Fall wird am Ausgang 6 nur für eine bestimmte Zeit, beispielsweise wiederum für zwei Minuten, ein Signal in Form kontinuierlicher oder unterbrochener Impulszüge abgegeben, falls der Alarmauslöse-Schalter 12 von der Wecker- oder Terminuhr geschlossen wurde und daher am Eingang 4 ein Η-Signal anliegt. Wechselt innerhalb dieser Zeit das Signal am Eingang 4 durch ein vom Mikrofon 1 empfangenes akustisches Signal oder durch manuelles Öffnen des Alarmbereitschafts-Schalters 20 von H auf L, so wird das Signal am Ausgang 6 vorzeitig abgestellt. Bei geschlossenem Alarmbereitschafts-Schalter 20 treten am Ausgang 6 erst dann wieder Impulszüge auf, wenn der Alarmauslöse-Schalter 12 von der Wecker- oder Terminuhr wieder geöffnet und erneut geschlossen worden ist. Dies geschieht bei den üblichen Wecker- oder Terminuhren nach 12 oder 24 Stunden.

Bei Digitaluhren wird kein Alarmauslöse-Schalter mechanisch geschlossen, sondern es wird dann ein entsprechendes Signal abge-

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geben, wenn die gespeicherte Weckzeit mit dem Inhalt eines die Uhrzeit enthaltenden Zählers übereinstimmt

Die Lampe 8 zur Beleuchtung der Anzeigevorrichtung kann während der Zeit, in der sich das Monoflop 7 in seiner stabilen Lage befindet, auch durch manuelle Betätigung des Tastschalters 21 eingeschaltet werden. Durch Schließen des Tastschalters 21 wird gleichzeitig auch an den Eingang 4. des ICs 5 ein L-Signal gelegt. Daher kann auch mit dem Tastschalter 21 das Alarmsignal manuell unterbrochen bzw. endgültig abgestellt werden.

Der Aufbau der in der Fig. 1 nur in Form von Blocken dargestellten Schaltung des Ausführungsbeispiels wird mit Ausnahme des ICs 5 nachfolgend anhand der Figur 2 im einzelnen beschrieben:

Bei geschlossenem Alarmbereitschafts-Schalter 20 und nach dem Schließen des Alarmauslöse-Schalters 12 wird der Eingang 4 des ICs 5 über den Widerstand 58 an den positiven Pol 19 der Gleichspannungsquelle gelegt.

Treten am Eingang 13 des Schaltglieds 9 die vorstehend erwähnten Wechselspannungsspitzen auf, so wird über eine Diode 63 und eine Zenerdiode 62 ein Kondensator 64 aufgeladen. Über zwei parallel zu dem Kondensator 64 geschaltete Widerstände 67 und 68 wird ein n-p-n Transistor 69 durchgeschaltet, was zur Folge hat, daß über einen weiteren Widerstand 70 auch ein Transistor 72 durchgeschaltet wird. Eine mit dem Anschluß 18 und der positiven Elektrode des Kondensators 64 verbundene Diode 65 begrenzt die Spannung, auf die der Kondensator 64 aufgeladen werden kann. Über einen Widerstand 71, der dem Kollektor des Transistors 72 nachgeschaltet ist, wird ein Kondensator 73 aufgeladen, was zur Folge hat, daß das Mikrofon 1 und die Filter- und Verstärkereinheit 2, mit Spannung versorgt werden, d.h., daß der Ausgang 17 und der Eingang 18 des Schaltglieds 9 miteinander verbunden sind.

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Der Verstärkerteil der Filter- und Verstärkereinheit 2 besteht aus einem dreistufigen Transistorverstärker in Emitterschaltung mit drei Transistoren 39, 41 und 43 und den Kollektorwiderständen 40, 42 und 44, wobei die Kollektor des vorgeschalteten Transistors jeweils mit der Basis des nachgeschalteten Transistors verbunden ist. Um den Arbeitspunkt des dreistufigen Transistorverstärkers einzustellen, wird vom Kollektor des Transistors 43 über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 47 und 38 die Kollektorspannung auf die Basis des Transistors 39 gelegt, was zu einer Gegenkopplung führt. Um zu erreichen, daß nur der Gleichspannungsanteil der Kollektorspannung des Transistors 43 stark gegengekoppelt ist, ist zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 47 und 38 und der Masse der Gleichspannungsquelle ein Kondensator 45 und ein Widerstand 46 in Reihe geschaltet.

Die bereits bei der Beschreibung der Figur 1 erwähnte, einige Sekunden betragende Anlaufzeit der Filter- und Verstärkereinheit 2 entsteht dadurch, daß nach Anlegen der Spannung an den Ausgang 17 des Schaltglieds 9 zuerst der Kondensator 45 über die Widerstände 44, 47 und 46 so weit aufgeladen werden muß, daß sich der Arbeitspunkt einstellt und damit der dreistufige Transistorverstärker arbeitsfähig ist.

Das Mikrofon 1, beispielsweise ein Elektret-Kondensatormikrofon mit eingebautem Impedanzwandler, ist mit einem Anschluß an Masse und mit seinem anderen Anschluß über einen Arbeitswiderstand 32 an den Ausgang 17 des Schaltglieds 9 angeschlossen. Das vom Mikrofon 1 erzeugte Wechselspannungssignal wird über ein Filter, dessen Bauelemente 33-37 und Wirkung im Zusammenhang mit der Figur 3 nachstehend näher beschrieben wird, der Basis des ersten Transistors 39 des Verstärkers zugeführt.

Sofern das verstärkte Wechselspannungssignal eine genügende Amplitude aufweist, wird ein Kondensator 49 zum einen bei der

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positiven Hallwelle über eine Diode 50 im Gleichrichter 3 und zum anderen bei der negativen Hallwelle über die Basis Emmitter-Diode eines Transistors 51 umgeladen.

Im zweiten Fall wird der Transistor 51 leitend und daher ein Kondensator 52 stufenweise aufgeladen. Gleichzeitig wird dieser Kondensator 52 über einen ihm parallel Widerstand 53 wieder entladen. Fließt in der Zeiteinheit über den Transistor 51 mehr Ladung auf den Kondensator 52 als dieser über den Widerstand abgibt, so liegt schließlich an der Basis eines Transistors 55, die über einen Widerstand 54 mit der positiven Elektrode des Kondensator 52 verbunden ist, eine ausreichende Spannung an, so daß der Transistor 55 durchschaltet. Durch Rückkopplung des Kollektors des Transistors 55, der über den Widerstand 58 mit dem positiven Pol 19 der Spannungsquelle verbunden ist, wird über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 56, einem Kondensator 57 auf die Basis des Transistors 51 das monostabile Verhalten des Monoflops 7 erreicht.

Daher sind im stabilen Zustand des Monoflops 7 die beiden Transistoren 51 und 55 nicht durchgeschaltet, während im astabilen Zustand beide Transistoren durchgeschaltet sind. Demzufolge hat das Monoflop 7 einen nennenswerten Energieverbrauch nur während der vergleichsweise sehr kurzen Zeiten seines astabilen Zustandes.

Schaltet der Transistor 55 durch, so wird bei geschlossenem Alarmbereitschafts-Schalter 20 und Alarmauslöse-Schalter 12 zum einen an den Eingang 4 des ICs 5 ein L-Signal angelegt und damit das Alarmsignal unterbrochen bzw. endgültig abgestellt. Zum anderen wird über eine Diode 66 der Kondensator 64 entladen. Dadurch wird die Filter- und Verstärkereinheit 2 und das Mikrofon 1 von der Versorgungsspannung getrennt. Gleichzeitig

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wird auch noch ein Transistor 60 über einen Widerstand 59 durchgeschaltet, was zur Folge hat, daß die Lampe 8 aufleuchtet. Ein Widerstand 61, der zwischen dem Kollektor des Transistors 60 und der Basis des Transistors 55 liegt, verbessert durch Rückkopplung das Schaltverhalten des Monoflops 7.

In Figur 3 ist schematisch ein Spektrum 24 der menschlichen Stimme mit einem Spektrum 25 des e-lektroakustischen Wandlers 10 und eine Filterkurve 23 mit vier Bereichen I-IV dargestellt. Diese Filterkurve wird durch den Filterteil der Filter- und Verstärkereinheit 2 erreicht.

Ein Widerstand 33, der einerseits an den Verbindungspunkt zwischen dem Mikrofon 1 und dem Widerstand 32 angeschlossen ist, ist andererseits mit dem einen Anschluß eines Widerstands 35 verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 33 und 35 ist ein Kondensator 34 gegen Masse geschaltet. Der andere Anschluß des Widerstands 35 ist sowohl über einen Kondensator 36 mit dem Eingang 17, als auch über einen Kondensator 37 mit der Basis des Transistors 39 verbunden. Die Widerstände 33 und 35 und die Kondensatoren 34 und 36 bilden einen zweipoligen Tiefpaß mit einer Grenzfrequenz von etwa 500 Hz, d.h. dieser Tiefpaß wirkt im Bereich III. Der Kondensator 37 und der Widerstand 38 bilden einen Hochpaß mit einer Grenzfrequenz von etwa 100 Hz, d.h.

dieser Hochpaß wirkt im Bereich I. Im Bereich II, der zwischen den Bereichen I und II liegt und dem Frequenzbereich der menschlichen Stimme entspricht findet keine Abschwächung von Signalen statt. Dagegen werden störende Geräusche außerhalb dieses Bereiches II abgeschwächt.

Eine weitere Filterwirkung wird durch einen Kondensator 48, der vom Kollektor des Transistors 43 gegen Masse geschaltet ist, erreicht, und zwar in der Weise, daß der Kondensator 48 bei einer

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verstärkten Wechselspannung über den Transistor 43 während der negativen Halbwelle schnell entladen wird, bei der positiven Halbwelle jedoch über den Widerstand 44 relativ langsam aufgeladen wird. Am Kondensator 48 entsteht dadurch eine Sagezahnspannung, deren Amplitude oberhalb einer Grenzfrequenz mit steigender Frequenz abnimmt. Diese Sägezahnspannung reicht oberhalb einer Frequenz von etwa 1 KHz nicht mehr aus, um den Gleichrichter 3 anzusteuern. Höhere Frequenzen im Bereich IV, wie z.B. die Frequenz des elektroakustischen Wandlers können somit nicht das Alarmsignal unterbrechen bzw. endgültig abstellen.

Die anhand der Fig. 3 beschriebene Filterwirkung könnte für den Fall, daß das in der Fig. 1 gezeigte Blockschaltbild weitgehend in Form eines integrierten Schaltkreises realisiert wird, auch durch ein digitales Filter erreicht werden.

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Claims

BfiRun Braun Aktiengesellschaft 06.02.1984 Patentansprüche

1. Alarmeinrichtung, insbesondere für eine Wecker- oder Terminuhr, deren Alarmsignal durch ein durch die menschliche Stimme gebildetes akustisches Signal für eine bestimmbare Zeit unterbrochen oder endgültig abgestellt werden kann, mit einem Mikrofon und einem diesem nachgeschalteten Verstärkerschaltkreis, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen das Alarmsignal steuernden Steuereingang (4) eines integrierten Schaltkreises (5) der Alarmeinrichtung ein erster Ausgang (15) einer monostabilen Kippstufe (7) gelegt wird, der zusätzlich auch mit einem ersten Eingang (14) eines Schaltgliedes (9) verbunden ist, daß auf den- Eingang (22) der monostabilen Kippstufe (7) das Ausgangssignal eines Gleichrichters (3) gegeben wird, dem zuerst der Verstärkerschaltkreis (2) und davor noch das Mikrofon (1) vorgeschaltet ist, daß der Ausgang (6) des integrierten Schaltkreises (5), an dem ein Alarmsignal ausgegeben werden kann, über einen elektronischen Schalter (11) sowohl an einen Alarmsignalwandler (10) als auch an einen zweiten Eingang (13) des Schaltgliedes (9) gelegt wird, wobei das Schaltglied (9) nur dann über seinen Ausgang (17) das Mikrofon (1) und den Verstärkerschaltkreis (2) an ihre Versorgungsspannung anlegt, wenn an seinem zweiten Eingang (13) ein vom Ausgang (6) des integrierten Schaltkreises (5) kommendes Alarmsignal anliegt und daß ein vom Mikrofon aufgenommenes akustisches Signal über den Verstärkerschaltkreis (2) und den Gleichrichter (3) die monostabile Kippstufe (7) in ihren astabilen Zustand versetzt und dadurch das am Steuereingang (4) und am Eingang (14) des Schaltglieds (9) anliegende Signal invertiert wird, wodurch das Mikrofon (1) und der Verstärkerschaltkreis (2) wieder von ihrer Versorgungsspannung getrennt werden und das Alarmsignal unterbrochen oder endgültig abgestellt wird.

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2. Alarmeinrichtung nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerschaltkreis durch Hinzufügung eines Hochpaßes (37, 38) und eines Tiefpaßes (33-36) zu einer Filter- und Verstärkereinheit (2) ausgebaut wird, wobei der Hochpaß bzw. der Tiefpaß so dimensioniert sind, daß sie unterhalb (Bereich I) bzw. oberhalb (Bereich III) des Frequenzbereiches des Grundtons der menschlichen Stimme (Bereich II) wirken.

3. Alarmeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alarmsignal mittels eines elektroakustisch^ Wandlers (10) als akustisches Alarmsignal abgegeben wird und daß die Frequenz des akustischen Alarmsignals außerhalb des Frequenzbereichs des Grundtons der menschlichen Stimme, vorzugsweise oberhalb von einem IKHz liegt.

4. Alarmeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerschaltkreis (2) einen Kondensator (45) aufweist, der zuerst auf eine bestimmte Spannung aufgeladen werden muß, damit der Verstärkerschaltkreis betriebsfähig ist.

5. Alarmeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerschaltkreis aus einem dreistufigen Transistorverstärker (38-47) besteht.

6. Alarmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile Kippstufe (7) zwei Transistoren (51, 55) aufweist, die nur im astabilen Zustand der monostabilen Kippstufe (7) beide durchgeschaltet sind, während in derem stabilen Zustand beide Transistoren (51, 55) nicht durchgeschaltet sind.

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7. Alarmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (9) ein Verzögerungsglied aufweist, welches bewirkt, daß wenn von der Alarmeinrichtung ein intermittierendes Alarmsignal abgegeben wird, das Mikrofön (1) und der Verstärkerschaltkreis (2) in der Pause zwischen den Impulszügen nicht sofort von ihrer Versorgungsspannung getrennt werden, sondern noch so lange an ihre Versorgungsspannung gelegt -bleiben, daß die Pausen zwischen zwei aufeinander folgenden Impulszügen überbrückt werden..
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8. Alarmeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied einen über eine Diode (63) und eine Zenerdiode (62) aufladbaren Kondensator (64) aufweist, der sich bei fehlendem Alarmsignal am Eingang (13) über einen ohmschen Widerstand (67, 68) zwar wieder entlädt, wobei aber in den Pausen zwischen den Impulszügen eines intermittierenden Alarmsignals die Entladung noch nicht so weit fortgeschritten ist, daß am Ausgang (17) des Schaltglieds (9) die Versorgungsspannung bereits nicht mehr anliegt.

9. Alarmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über einen zweiten Ausgang (16) der monostabilen Kippstufe (7) dann, wenn das von der Alarmeinrichtung abgegebene Alarmsignal durch die menschliche Stimme unterbrochen oder endgültig abgestellt worden ist, eine Beleuchtungseinrichtung (8) für einige Zeit eingeschaltet wird, die eine Anzeigevorrichtung beleuchtet.

10. Alarmeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ausgang (16) der monostabilen Kippstufe (7), ein zum ersten Ausgang (15) invertiertes Signal abgibt und über eine Lampe (8) mit Masse verbunden ist und daß am zweiten Ausgang (16) im astabilen Zustand der monostabilen Kippstufe (5) eine von Null verschiedene Spannung anliegt.