DE4123704A1 - Infrarotvorrichtung mit einer "weck"-funktion fuer die stromversorgung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Vorrichtungen zur Identifizierung eines Benutzers und der Rechte, die er in Bezug auf den Zugang zu Räumen erworben hat, in die er durch eine Passage eintritt, welche mit einem Kontrollposten zur Aussendung und zum Empfang von Signalen ausgerüstet ist, die zu einem tragbaren Mittel übertragen werden, das der Benutzer am Kontroll­ posten vorzeigt.

Allgemeiner bezieht sie sich auf die Monetik, auf das Fernmel­ dewesen, auf optische Modems oder alle anderen Vorrichtungen, die eine Übertragung von Signalen im Infrarotbereich mit Hilfe von Photodetektoren zugeordneten Elektrolumineszenzdioden verwenden, und in denen die Übertragung von Informationen über geringe Entfernung im Infrarotbereich intermittierend ist und das tragbare Mittel die Form eines Clips oder einer Karte mit batteriegespeisten elektronischen Schaltkreisen aufweist.

Man versucht nun, die Lebensdauer der Batterien zu erhöhen, indem man den Stromverbrauch der Kreise außerhalb der kurzen Übertragungs­ perioden minimisiert.

Gemäß der Erfindung wird dieses Problem hauptsächlich dadurch gelöst, daß Mittel zur permanenten Aussendung eines hochfre­ quenzmodulierten infraroten Wecksignals verwendet werden und indem das tragbare Mittel einen Weckkreis aufweist, der auf dieses Signal antwortet, um die Verbindung zwischen der Strom­ versorgungsquelle und den elektronischen Schaltkreisen auf diesem tragbaren Mittel herzustellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Weckkreis ein Photorezeptorelement, das Teil eines auf die Modulationsfrequenz des Wecksignals abgestimmten Schaltkreises ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden die an den Klemmen der Spule des Resonanzkreises bei Empfang des Wecksignals erzeugten Überspannungen an die Steuerelektrode eines Halbleiter­ bauteils angelegt, das normalerweise durch eine permanente Pola­ risationsspannung gesperrt ist, und bewirken die progressive Entladung eines Kondensators, der mit diesen Klemmen verbunden ist, um einen elektronischen Schalter zu steuern, wenn der Abstand zwischen dem Kontrollposten und dem tragbaren Mittel eine vorbestimmte Schwelle unterschreitet.

Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung enthält die Verbindung zwischen der Stromversorgungsquelle und den verschiedenen Organen des elektronischen Schaltkreises des tragbaren Mittels Vor­ richtungen mit Zeitkonstante, die es ermöglichen, eine gestaffel­ te Inbetriebnahme dieser Organe herzustellen.

Andere Merkmale, wie auch die Vorteile der Erfindung, werden deutlich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung.

In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1 das Prinzipschema eines Weckkreises entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 2 die Wellenform des Wecksignals und die Staffelung der Inbetriebnahme der verschiedenen Organe des elektronischen Schaltkreises des Clips.

In Fig. 1 ist eine Photodiode 1 dargestellt, die Teil eines parallelen Schwingkreises ist, der außerdem einen Regelkon­ densator 2 und eine Spule 3 aufweist.

Das Wecksignal, dessen Wellenform in (A) in der Fig. 2 darge­ stellt ist, wird von einem Schaltkreis 4 des Kontrollpostens ausgesandt, welch letzterer sich z. B. an einer Zugangstür befindet. Der Kreis 4 enthält mindestens eine Licht aussendende Diode 4a oder ein äquivalentes Bauteil.

Das Wecksignal, das sich von dem Informationsübertragungssignal zwischen dem Kontrollposten und dem Clip unterscheidet und von größerer Leistung ist, wird permanent ausgesendet und hat vorteilhafterweise die Form einer Folge von Rechteckimpulszügen, die durch Intervalle relativ langer Dauer getrennt sind. Die Modulationsfrequenz ist eine Hochfrequenz: z. B. beträgt die Wiederholungsfrequenz der Rechteckimpulse 223 kHz; jeder Zug hat eine Dauer von 0,5 ms, die Wiederholungsperiode der Züge beträgt 50 ms.

Die Basis eines Transistors 5, dessen Emitter an eine Dauer- Versorgungsquelle 6 angekoppelt ist, ist mit der Spule 3 ver­ bunden, während ein Kondensator 7 zwischen seinen Emitter und seinen Kollektor geschaltet ist, wobei dieser letztere selbst über einen normalerweise leitenden Feldeffekttransistor 8 und einen Widerstand 9 mit Masse verbunden ist.

Die Basis des Transistors 5 wird durch eine Gleichspannung polarisiert, die am Punkt A von einem Transistor 10, dessen Basis und Kollektor über einen Leiter verbunden sind, so daß er die Funktion einer Diode erfüllt, deren Basis mit der Quelle 6 und deren Kollektor mit dem Punkt A verbunden ist, und einem Ableit­ widerstand 11 erzeugt wird, der in Reihe mit einer Photodiode 12 zwischen dem Punkt A und Masse liegt.

Ein Kondensator 13 ist parallel auf der Reiheneinheit angeordnet, die aus dem Ableitwiderstand 11 und der Photodiode 12 besteht.

Beispielsweise hat der Kondensator 13 eine Kapazität von 5 µF, der Kondensator 7 eine Kapazität von 100 pF, der Kondensator 2 eine Kapazität von 100 pF, der Ableitwiderstand 11 einen Wert von 10 MΩ, die Spule 3 eine Induktanz von 4 mH und der Widerstand 9 einen Wert von 330 kΩ.

Das Gleichstrompotential, das in A entsteht, wenn die Photodiode 12 beleuchtet ist, ist z. B. geringer als 0,2 V bei der Basis- Emitter-Spannung des Transistors 5, der also normalerweise gesperrt ist, aber nahe der Leitschwelle.

Wenn das Infrarot-Wecksignal von den Photodioden 1 und 12 empfangen wird, nehmen diese eine Impedanz Null an, und daher bestimmen der Wert des Ableitwiderstands 11 und der Wert des Gleichstroms, der von der Quelle geliefert und von dem Bauteil 10 gleichgerichtet wird, das Potential in A.

Die Photodiode 12, die durch einen Photowiderstand oder jedes andere Bauteil ersetzt werden könnte, dessen Impedanz von einem hohen Wert, wenn es nicht beleuchtet ist, zu einem Wert Null übergeht, wenn es erleuchtet ist, hat als einzige Aufgabe, den Dauerleckstrom in Abwesenheit von Beleuchtung zu reduzieren. Man erhöht so die Lebensdauer der Batterien des Clips, indem man den Verbrauch insbesondere während der Lagerung verringert.

Das Modulationssignal, das an den Rändern der Diode 1 bei jedem Rechteckimpuls entsteht, erzeugt, aufgrund der Abstimmung des Schwingkreises, eine ausreichende Überspannung an den Klemmen der Spule, um den Transistor 5 zu entsperren und so eine teilweise Entladung des Kondensators 7 über diesen Transistor zu erzeugen. Die aufeinanderfolgenden Rechteckimpulszüge bewirken so die progressive Entladung des Kondensators 7. Die Intervalle zwischen den Zügen sind lang genug, damit die photoemissiven Dioden des Kontrollpostens unter den vom Hersteller empfohlenen optimalen Bedingungen arbeiten.

Der Kollektor des Transistors 5 ist mit dem Tor eines Feld­ effekttransistor 14 verbunden, dessen Drain an Masse liegt und dessen Quelle über einen Widerstand 15 mit der Basis eines Transistors 16 verbunden ist, dessen Emitter mit der Quelle 8 verbunden und normalerweise gesperrt ist.

Wenn der Kondensator 7 so weit entladen ist, daß der Transistor 14 sich entsperrt, entsperrt sich der Transistor 16 ebenfalls. Sein Kollektor ist mit der Basis eines Schaltertransistors 17 über ein Element mit Zeitkonstante verbunden, das beispielsweise aus einem Widerstand 18 von 10 kΩ in Reihe mit der Einheit bestehend aus einem Kondensator 19 von 47 µF und einem Widerstand 20 von 1 kΩ in Parallelschaltung besteht. So wird die Entsperrung des Transistors 17 am Ende eines Zeitraums von 50 ms erhalten, z. B. ausgehend vom Entsperren des Transistors 16.

Wenn der Schaltertransistor 17 entsperrt ist, gleicht er einem geschlossenen Schalter, der in nicht dargestellter Weise in die Verbindung zwischen der Stromversorgungsquelle (Batterien des Clips) und den Sender-Empfänger-Elektronikkreisen der verschiede­ nen Organe eingefügt ist, die dieser enthält.

Diese letzteren werden so am Ende eines Zeitraums "geweckt", der ausreicht, um in den Transistoren des Weckkreises stabile Sättigungszustände herzustellen, bevor der Verbrauch dieser Organe den guten Betrieb des Weckkreises beeinträchtigen könnte, indem er die Versorgungsspannung fallen läßt (wobei die Quelle 6 von den gleichen Batterien gespeist wird).

Wenn die Verbindung zwischen dem Kontrollposten und dem Clip beendet ist, legt ein in den Clip eingebauter Mikroprozessor über einen Widerstand 21 an die Basis eines Transistors 22 ein Signal zum Versetzen der Stromversorgung in den Standby-Zustand an. Der Emitter des Transistors 22 ist an Masse gelegt, während sein Kollektor einerseits über einen Widerstand 23 mit der Stromver­ sorgungsquelle des Clips, andererseits über eine Diode 24 in Reihe mit einem Widerstand 25 mit dem Tor des Feldeffekttransi­ stors 8 verbunden ist.

Der Verbindungspunkt B zwischen dem Widerstand 25 und der Basis des Feldeffekttransistors 8 ist mit der Quelle des Feldeffekt­ transistors 14 über einen Widerstand 26 hohen Werts verbunden, z. B. 1,2 MΩ.

Wenn der Transistor 22 durch das Signal zum Versetzen der Versorgung in den Standby-Zustand entsperrt wird, erstellt sein Kollektor-Basis-Strom, der von der Diode 24 gleichgerichtet wird, am Verbindungspunkt B ein für die Entsperrung des Feldeffekt­ transistors 8 geeignetes Potential. Daraus folgt, daß der Kondensator 7 von der Quelle 6 über diesen Transistor 8 wieder aufgeladen wird. Wenn er geladen ist, ist der Transistor 14 wieder gesperrt, was die Transistoren 16 und 17 wieder sperrt und so das Versetzen der Versorgung der elektronischen Übertragungs­ kreise des Clips in den Standby-Zustand auslöst.

Es ist anzumerken, daß der soeben beschriebene Weckkreis ge­ genüber den Blitzen von Fotoapparaten unempfindlich ist, die sich in der Nähe befinden könnten. Tatsächlich können diese der Photorezeptordiode 1 nur kurze Infrarotenergie-Impulse liefern, und einerseits bewirken diese Impulse nur relativ reduzierte Hochspannungen auf der Spule 3 (keine Modulation bringt den Schwingkreis in Resonanz); andererseits ist aufgrund der empfan­ genen Leistung, selbst wenn die Hochspannung groß ist, die Dauer eines einzigen oder in geringer Frequenz wiederholten Impulses zu kurz, um den Kondensator 7 zu entladen.

Obwohl nur eine einzige Photodiode 1 dargestellt ist, wäre es in der Praxis vorteilhaft, als Photorezeptorelement mehrere in Reihe angeordnete Photodioden zu verwenden (z. B. sechs). Die Kapazität der Gesamtheit der in Reihe angeordneten Photodioden wird dann vernachlässigbar gering im Vergleich zu der des Kondensators 2, so daß die Spule 3 sich mit einer Gesamtkapazität abstimmt, die im wesentlichen unabhängig vom Umgebungslicht ist. Wenn das Umgebungslicht ein hohes Niveau aufweist, wird der Kreis mit einer einzigen Photodiode davon abhängig da die Kapazität der Photodiode eine Funktion dieses Niveaus ist.

In Fig. 2 ist in (B) das Chronogramm des Inbetriebsetzens des Schaltertransistors 17 des Weckkreises dargestellt, am Ende eines Zeitraums von etwa 50 ms nach dem Empfang des Wecksignals (entsprechend z. B. der Dauer von vier Rechteckimpulszügen, erhöht durch die weiter oben erwähnte Zeitkonstante von 50 ms).

Die Sende- und Empfangskreise des Clips werden bei der Um­ schaltung des Schalters 17 in Betrieb genommen (Wellenform (C)), während die spezialisierten Kreise des Clips (die die Takterzeu­ gung, die Demodulationen, die Nullrücksetzungen usw. bewirken) und sein Mikroprozessor erst einige ms später (Wellenform (D)) in Betrieb genommen werden.

In Anbetracht der zur Nullrücksetzung der Speicher notwendigen Zeit erfolgt die Versorgung der Chipkarte des Clips selbst erst etwa 30 ms später (Wellenform (E)). Die Herstellung der Schalt­ kreise ist dem Fachmann geläufig.

Diese Abstufung der Unterspannungsetzungen vermeidet es, den Batterien einen erhöhten Verbrauch zuzumuten und reduziert die Leckströme.

Es ist selbstverständlich, daß verschiedene Abänderungen an den beschriebenen und dargestellten Kreisen angebracht werden können, ohne sich vom Geist der Erfindung zu entfernen.

Claims (10)

1. Vorrichtung mit Sender-Empfängermitteln für Infrarotsignale und mit tragbaren Mitteln, die im allgemeinen die Form eines Clips oder einer Karte haben, auf denen batteriegespeiste Elektronikschaltkreise angebracht sind, gekennzeichnet durch Mittel (4, 4a) zur permanenten Aussendung eines hochfrequenzmodulierten, infraroten Wecksignals, und dadurch, daß das tragbare Mittel einen Weckkreis (1-4; 6-26) aufweist, der auf dieses Wecksignal antwortet, um die Verbindung zwischen der Stromversorgungsquelle und den Elektronikschaltkreisen auf diesem tragbaren Mittel herzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weckkreis ein Photorezeptorelement (1) aufweist, das Teil eines Schaltkreises (2-3) ist, der auf die Modulationsfrequenz des Wecksignals abgestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Photorezeptorelement mehrere in Reihe angeordnete Photo­ dioden aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Klemmen der Spule (3) des Resonanzkreises bei Empfang des Wecksignals erzeugten Überspannungen an die Steuerelektrode eines Halbleiterbauteils (5) angelegt werden, das normalerweise durch eine permanente Polarisationsspannung gesperrt ist, und die progressive Entladung eines Kondensators (7) bewirken, der mit den Klemmen dieses Bauteils (5) verbunden ist, um einen elek­ tronischen Schalter (17) zu steuern, wenn der Abstand zwischen dem Kontrollposten (4-5) und dem tragbaren Mittel eine vor­ bestimmte Schwelle unterschreitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wecksignal in Form einer Folge von Rechteckimpulszügen vorliegt, die durch Zeitintervalle getrennt sind, deren Dauer relativ lang in Bezug auf die der Züge ist, daß die Sendeleistung des Wecksig­ nals wesentlich höher als die der Datenübertragungssignale ist, und daß das Wecksignal und die Datenübertragungssignale unter­ schiedliche Modulationsfrequenzen haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Steuerelektrode durch eine Gleichspannung polarisiert wird, die mittels einer Quelle (6) und einer Diode (10) erzeugt wird, welche an einen Ableitwiderstand (11) angeschlossen ist, und so bestimmt wird, daß das Bauteil (5) normalerweise ein wenig unterhalb seiner Leitschwelle polarisiert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitwiderstand in Reihe mit einem photosensiblen Bauteil (12) verbunden ist, dessen Impedanz von einem hohen Wert in Abwesen­ heit von Infrarotstrahlung zu einem schwachen Wert in Anwesenheit einer solchen Strahlung übergeht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Kondensator (7) und dem Schalter (17) ein Organ (18-19; 20) aufweist, das eine Zeitkonstante herstellt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das tragbare Mittel so aufgebaut ist, daß es ein Signal zum Versetzen der Stromversorgung in den Standby-Zustand erzeugen kann, wenn die Verbindung beendet ist, und weiter Mittel (21 bis 26 und 8) aufweist, um die Wiederaufladung dieses Kondensators (5) bei Anwendung dieses Signals zum Versetzen in den Standby-Zustand zu erlauben.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sende- und Empfangskreise des tragbaren Mittels als erste bei Schließen des Schalters (17) mit Strom versorgt werden, während die spezialisierten Schaltkreise dieses tragbaren Mittels und der von ihm getragene Mikroprozessor erst nach einem ersten Zeitraum in Betrieb genommen werden und daß die Speicher des tragbaren Mittels erst nach einem zweiten Zeitraum in Betrieb genommen werden, der länger ist als der erste.