DE4127295C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Spracherkennungsschalter
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Spracherkennungseinrichtungen sind
aus den Patentschriften EPO 2 22 083 B1, GB 15 01 726 einschl. durch
den von D. R. IRVIN im US-Z-IBM-Technical Bulletin (Dez. 1982) ver
öffentlichten "Voice Activity Detector", bekannt.
Sie haben zur Aufgabe, die in modernen Kommunikationssystemen
(Sprachverarbeitungssystemen) störenden Tonfrequenzen (z. B. Ruf-,
Umschalt-, Rauschfrequenzen) in ihrer Wirkung zu reduzieren oder
zu eliminieren, um die Verständlichkeit der übertragenen Sprachin
formation zu verbessern oder zu erhalten.
Sie entsprechen damit Anforderungen, die durch das Gehör bestimmt
werden und unterscheiden sich bereits gattungsmäßig vom Erfindungs
gegenstand.
Weiter ist eine Spracherkennungseinrichtung aus der DE 29 19 228 C2 be
bekannt. Darin wird ein akustisch fernbedienbarer Schalter beschrieben,
der bei Umgebungslautstärken bis zur Zimmerlautstärke durch
Aussprechen eines bestimmten Bedienwortes betätigt werden kann.
Dazu werden die Sprachsignale von einem Mikrofon in elektrische
Signale umgewandelt, durch einen nachfolgenden Verstärker ver
stärkt, mittels nachgeschalteten Halbwellenzähl- und Lautstärke
begrenzer - Schaltkreisen in einem Auswerter und Begrenzer aus
gewertet und bei Empfang des Bedienwortes ein Steuerimpuls zur
Ein-/Ausschaltung des angeschlossenen Verbrauchers gebildet.
Ein Nachteil dieses bekannten Schalters besteht darin, daß es
nicht möglich ist bei mit Überzimmerlautstärke einwirkenden Um
gebungsgeräuschen, wie sie in bewohnten Räumen und Büros häufig
auftreten, diesen fernakustisch zu betätigen. Er ist damit in
diesen Bereichen nur eingeschränkt verwendbar.
Ein zusätzlicher Nachteil des bekannten Gerätes besteht darin,
daß ein oder mehrere zusätzliche Verbraucher nur durch Wieder
holung des genannten Kommandowortes, während eines vom ersten
Teil des Bedienwortes abgeleiteten, sichtbargemachten Intervalles,
betätigt werden können. Aufgrund dieses sichtmittel
gebundenen und relativ hohen Betätigungszeitaufwandes ist die
Einrichtung, z. B. zur Sprachsteuerung von Anwender-/Betriebs
programmen in EDV-Anlagen oder während des Autofahrens, zur
sprachgesteuerten Wahl eines vorprogrammierten Radiosenders
bzw. zur Umschaltung zwischen Radioempfang und Cassettenwiedergabe,
ungeeignet.
Die bekannte Einrichtung weist weiterhin den Nachteil auf,
daß sie aufgrund des benutzten Halbwellenzählsystems durch
einen relativ hohen Stromverbrauch und relativ große bau
liche Abmessungen gekennzeichnet ist und deshalb kaum, z. B.
unter Verwendung des Bedienwortes "Service oder Express" als
sprachgesteuerte Auslöseeinrichtung zum Selbstfotografieren
oder zur Aufnahme von Überraschungsfotos, in einem handels
üblichen Fotoapparat eingebaut werden könnte.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin,
daß sie offenbar relativ aufwendig aus diskreten Bauelementen
aufgebaut und daher zu teuer ist, um in durch Massenproduktion
relativ billig herstellbares Gerät, wie eine z. B. 100.- DM
kostende Halogen-Leuchte, kostenden Fotoapparat oder kostendes
Radio eingebaut werden zu können.
Die bekannte Einrichtung kann unter den genannten Bedingungen
auch nicht mittels Bedienwortteilen zur Realisierung der der
Hauptfunktion nachgeordneten Zusatzfunktionen verwendet werden.
So läßt sich zwar mit der bekannten Einrichtung unter Verwen
dung des vollständigen Bedienwortes, z. B. eine Schrank-/Wand
tür öffnen, aber weder das z. B. zum Vorschein kommende, einge
schaltete Radiogerät mit dem mittleren Bedienwortteil (hier
Maxiss) zwischen Radioempfang und Cassettenwiedergabe umschalten,
noch anschließend durch Aussprechen der ersten Bedienwortsilbe
(hier Max) mit normal oder verlängert ausgesprochenem SS-Spek
trum, die Lautstärke in Stufen steigern oder reduzieren.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Spracherkennungs
schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen,
der folgende Eigenschaften aufweist:
- - Funktionsfähigkeit bis Umgebungslautstärken, die erheblich über der Zimmerlautstärke liegen
- - Erzeugbarkeit von aufeinanderfolgenden Schalt-/Steuerbefehlen zur schnellen Kommandogabe mit den im Bedienwort enthaltenen SS-Spektren bzw. auch mit den zwischen den Bedienspektren enthaltenen Spektren
- - Erzeugbarkeit der der Hauptfunktion nachgeordneten Zusatzfunk tionen mittels Bedienwortteilen (-silben)
- - Verwendbarkeit von bereits existierenden, integrierten Schalt kreisen zur billigen Massenherstellung der Einrichtung
- - niederer Stromverbrauch, so daß die Einrichtung auch in bat teriegespeisten Geräten Verwendung finden kann.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weitergestaltungen des Erfin
dungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 gekenn
zeichnet.
Obwohl die normalerweise durch Sprache erzeugten höheren Schall
pegel bei niederen Frequenzen liegen, können mit den höherfre
quenten SS-Spektren, aufgrund ihrer relativ hohen Dichte, Schall
leistungspegel erzeugt werden, die erheblich über den der Zim
merlautstärke entsprechenden hinausgehen und die mit anderen Kon
sonanten und Vokalen erreichbaren, weit übertreffen. SS-Spektren
haben deshalb zur Durchdringung von in Überzimmerlautstärke ein
wirkenden Umgebungsgeräuschen auch die entsprechende Wirkung und
trotz ihres hohen Leistungspegels den Vorteil, daß das mensch
liche Ohr sie als relativ leise empfindet. Ein Beispiel dafür ist
das zur gezielten Ansprache oder Ruheherstellung international
verwendete Wort "psst".
Weiter können SS-Spektren auf Grund ihres Generierungsprozesses
weder durch Erkältung noch durch spezielle Einflüsse, wie z. B.
Kaltluft, Rauch, Alkoholkonsum, frequenzmäßig betrachtet, ver
ändert werden.
Das Bedienwort Maxissimuss, d. h. die zur Lösung der Aufgabe getrof
fene Wahl von Bedienspektren (betreffend Frequenz, Lautstärke,
Reihenfolge und Dauer) ist das Ergebnis
- - aus Untersuchungen zur Ermittlung der Häufigkeit, Energieinhalte
und spektralen Energiedichte von
- - Konsonanten-/Vokalformationen (einschl. Diphtonge) in den Umgangssprachen Deutsch, Englisch und Französisch
- - wohn-/arbeitsraumspezifischen Störfrequenzen in Standard-Großstadtwohnungen/-Büros, die z. B. von sanitären Einrichtungen, Elektro- oder Elektronikgeräten, Telefonen oder vom Straßenverkehr emittiert werden
- - konsonanten-/vokalformationsähnlichen Spektren aus von Rundfunk- und entsprechenden Wiedergabegeräten in Zimmer-/Überzimmerlautstärke abgestrahlten Musik- und Gesangsendungen
- - der an Hand der Untersuchungsergebnisse ermittelten Regeln zur Bildung geeigneter Bedienworte.
Das der Erfindung zugrundeliegende Konzept beruht somit auf der Er
kenntnis, daß die in der Regel in gesprochenen Worten relativ
energieschwach auftretenden SS-Signale, ohne weiteres
- - in ihrer Lautstärke durch eine betonte und scharfe Aussprache erheblich gesteigert werden
- - ihre Dauer in einem vorgegebenen Bedienwort unter Berücksichti gung bestimmter Vokal-, Konsonantenfolgen sowie ihres Zeitab standes zueinander, verlängert werden können,
so daß sie in gewählten Bedienworten verwendet, die in Wohn- und
Arbeitsräumen in Überzimmerlautstärke einwirkenden Störfrequenzen
(z. B. Musik, Sprache, Geräte-/Straßenlärm) durchdringen, d. h. zu
mindest Fragmente in Millisekundendauer der eigentlichen Tonlänge
von einem entsprechend ausgelegten Audioempfänger und Auswerter
empfangen und zu Schaltzwecken in Echtzeit ausgewertet werden
können.
Für den Wohn- und Bürobereich bedeuten diese Lösungsmöglichkei
ten neue Generationen von kostengünstigen Spracherkennungsein
richtungen, die in Heim- und Bürorobotern aller Art verwendet
werden können.
Die Aufgabe wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben. In diesen Ausführungen sind alle für die Er
findung wesentlichen Einzelheiten enthalten.
Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Halogen-
Leuchte (M′uss-Leuchte)
Fig. 2 den Stromlaufplan des erfindungsgemäßen Audioverstärkers
Fig. 3 den Stromlaufplan der erfindungsgemäßen Auswertelogik
Fig. 4 das Funktionsprinzip des Bedienfilters (SS-Filter)
Fig. 5 das Funktionsprinzip der Bedienspektrumdauer-Identifi
zierung (SS-Spektrum).
Die von dem dargestellten FET- oder Elektret-Mikrofon (bei spe
ziellen Umgebungsgeräuschbedingungen bereits bandbreitemäßig
auf das Bedienspektrum abgestimmt) in elektrische Spannungen
umgewandelten Schallwellen, werden nachfolgend in einem inte
grierten Audioverstärker (Fig. 2) verstärkt, in einer inte
grierten Auswertelogik (Fig. 3) hinsichtlich ihrer Lautstärke,
Frequenz, Dauer und zeitlicher Reihenfolge ausgewertet und er
zeugen, bei Übereinstimmung mit entsprechend vorgegebenen Werten,
Steuersignale, die mittels 3 Flip-Flop (Toggle Flip-Flop, FF),
nachgeschalteten Transistoren (T1-T3) und Relais (R1-R3), die
daran angeschlossene Halogen-Leuchte in 3 verschiedenen Hellig
keitsstufen betreiben. Überschreiten die Umgebungsgeräusche eine
vorgegebene Lautstärkeschwelle, wird die Stromversorgung der ge
samten Auswertelogik im Audioverstärker für eine entsprechende
Dauer abgeschaltet. Dabei verharren die extern spannungsversorg
ten, hier durch positive Spannungsflanken gesteuerten Flip-Flop,
jedoch in ihrer jeweiligen Schaltstellung.
Mit dem vollständig ausgesprochenen Bedienwort Maxissimuss werden
alle Relais eingeschaltet und die dargestellte Lichtquelle bei
maximaler Helligkeit betrieben.
Es entsteht das 1. Bedienspektrum am Ende der Silbe Max, das
2. am Ende der Silben Maxiss und das 3. am Ende des gesamten
Bedienwortes.
Dabei wird das Relais (R1) bei Aussprache des gesamten Bedien
wortes insgesamt dreimal betätigt, ohne daß sich die beiden
ersten Male funktionell an der Leuchte auswirken.
Nach Einschalten der maximalen Helligkeit können mit den Bedien
wortteilen Max und Maxiss, die Relais 1 und 2, d. h. die Hellig
keit der Lichtquelle zwischen 100 und 50% und 50 und 25% um
geschaltet werden.
Entsprechend der Wahl der Lichtquellen-Gesamtleistung, kann mit
der niedrigsten Helligkeitsstufe auch "Dimmern" (schwaches Leuch
ten) erzeugt werden.
Die vom Mikrofon (M, beispielsweise mit eingebauten Impedanz
wandler) über einen Kondensator (Ck) ausgekoppelten, am Eingang
(1) des integrierten Audioverstärkers anliegenden Spannungen,
durchlaufen einen handelsüblichen Operationsverstärker (OP,
8 Anschlüsse), werden über einen Kopplungskondensator, den Ein
gang (2), einem nachfolgenden Gleichspannungsverstärker (T4-T6)
zugeleitet und stehen mit rechteckförmig begrenzten Amplituden
am Ausgang (5) zur Verfügung.
Dabei läßt die Tiefpaßwirkung der Verstärkerschaltkreise, die
bestimmt wird durch den mittels des Widerstandes (Rkss) einge
stellten Arbeitspunkt der Ausgangsverstärkerstufe (T6) nahe der
Sättigungsschwelle, der Wahl des Gegenkopplungskondensators (Cf)
und des Auskopplungskondensators (Ckss), zwischen dem Eingang
(1) und dem Ausgang (5) eine konstante Verstärkung der Tonfre
quenzen nur bis zur oberen Grenzfrequenz des Bedienspektrums
zu und fällt darüberhinaus stark ab (Fig. 4, I, B).
In der Lautstärkemeßanordnung (T1-T3) werden, gegeben durch
die Wahl des Siebkondensators (Cs), Tonfrequenzen oberhalb der
unteren Grenzfrequenz des Bedienspektrums (Fig. 4, I, A) nach
Masse abgeleitet. Weiter sperren über einen Kopplungskonden
sator mit nachgeschalteter Gleichrichteanordnung (D1, Rn, Cn)
unter dieser Grenzfrequenz liegende Tonfrequenzen, deren Laut
stärkepegel eine im wesentlichen durch den Widerstand (Rs) fest
gelegte Schwelle überschreiten, die Schalttransistoren (T2-T3) und
unterbrechen damit die Stromversorgung der gesamten Auswertelogik
(4).
Nach Unterschreiten dieses Lautstärkepegels und Abbau der ne
gativen Spannung am Kondensator (Cn), nach einer im wesentli
chen durch die Ladekonstante (RnCn) bestimmten Zeit, wird die
Stromversorgung der Auswertelogik wieder zugeschaltet.
Die am Eingang (1) rechteckförmig anliegenden Positivamplituden
von Tonfrequenzen durchlaufen einen Zeitamplitudenwandler (T1-T4).
Sie durchlaufen damit einen Nulldurchgangsdetektor (T1), eine
Verstärkerstufe (T2) und erzeugen, aufgrund der gesperrten Diode
(D1) am Kondensator (Css) des RC-Filters (Rsscss) bzw. an dem
der ebenfalls gesperrten Schaltdiode (D2) nachgeschalteten Kon
densator (Csi) des RC-Filters (Rsicsi), zwischen den Spannungs
nulldurchgängen, zeitproportionale Spannungen, die, bei am Ein
gang (1) anliegenden Negativamplituden, mittels des schaltenden
T2 und den zwischengeschalteten, leitenden Dioden (D1, D2), kurzschlußartig
abgebaut werden.
Dies gilt auch bei mit Überzimmerlautstärke einwirkenden Umge
bungsgeräuschen, da die diesbezügliche Durchdringungswirkung
der Bedienspektren nicht nur amplitudenbezogen, sondern auch
zwischen den spektralen Schallpegeln (Intensitätspausen) typischer
Störfrequenzen (Musik, Sprache, Lärm usw., gegeben ist.
Die Höhe der maximalen Spannung an Css wird durch die Addition
der Öffnungsspannungen der Transistoren (T3-T4) bzw. an Csi
durch die der Diode (D7) und des T6 bestimmt. Dabei bewirkt das
Erreichen der Maximalspannung am Css, am Kollektor des T4 einen
negativen Spannungssprung, während es am Csi über den T6, die
Entladung des Ci nachsichzieht.
Bei Empfang von Bedienspektren bleiben die Sägezahnspannungen
an Css bzw. Csi unter ihren maximalen Werten (Fig. 4, II, B) und
sperren die Transistoren (T3-T4 bzw. T6).
Es wird nun durch die ebenfalls gesperrte Diode (D3), die
Aufladung des Cd des bereits, durch einen am Kollektor des T4
entstandenen negativen Spannungssprungs, ausgelösten Fehlimpulsde
tektors MPD (Detektor für ausbleibende Impulse), freigegeben (Lade
konstante RdCd) und an diesem zeitproportional eine Spannung er
zeugt, die bei Überschreiten der im MPD (integrierter handelsüb
licher "Timer"-Baustein mit 8 Anschlüssen) festgelegten Schwelle
(Kippspannung s. Fig. 5, D), kurzschlußartig abgebaut wird, der
vorbestimmten Dauer des Bedienspektrums entspricht (Fig. 5, E)
und am Ausgang des MPD (Anschluß 3) einen Spannungssprung, auf
Massepotential und zurück, erzeugt, dessen positive Rückflanke
(Fig. 5, C), sowohl über den Ausgang (4), als auch über einen
Kopplungskondensator und den Ausgang (6), nachgeschalteten
Flip-Flop und Transistoren, als Steuerbefehl für das Relais 1
und ggf. das Relais 3 verwendet wird.
Das gewählte Frequenzauswerteprinzip (Frequenzselektionsprinzip)
beruht somit zusammengefaßt darauf, daß für eine vorgegebene
Zeit das Unterdrücken der in die festgelegte Bandbreite des Audio
empfängers fallenden und in der Auswertelogik am Kondensator Css
zeitamplitudengewandelt auftretenden Tonhalbwellen, am Ausgang des
nachgeschalteten Detektors für ausbleibende Impulse MPD einen
Spannungssprung erzeugt, der unter den beschriebenen Bedingungen
einen Schaltvorgang auslöst.
Dabei ist das durch Spannungssubtraktion bewirkte vollständige
Unterdrücken der in die Bandbreite fallenden Tonfrequenzen nur
durch Empfang der oberen Bandbreitengrenzfrequenz (SS-Spektren)
bewirkbar, d. h. nur dann bleiben die Sägezahnspannungen am Css
unter ihrem Maximalwert (Fig. 4, II., B) und lösen auch nur dann,
nach einer durch die Ladekonstante (Cd Rd) vorgegebenen Dauer,
am Ausgang des nachgeschalteten MPD einen Spannungssprung aus.
Wird vom Audioverstärker kein Tonsignal bzw. andere Tonsignale
als das Bedienspektrum empfangen, entsteht am Css eine maximale
Gleichspannung (Fig. 4, II, siehe "ohne Empfangssignal") bzw. eine
intermittierende Maximalspannung (Fig. 4, II, A), die am nachge
schalteten MPD keine Ausgangsspannungsveränderung nachsichziehen.
Weiter werden bei Bedienspektrenempfang am Ladekondensator (Ci)
über den Ladewiderstand (Ri) proportional eine Spannung er
zeugt, die, bei Erreichen des maximalen Wertes (Addition der Öff
nungsspannungen von D8, D9 und T7), einer Dauer entspricht, die
einem Falschbediensignal (zu lang gesendetes Bedienspektrum) zu
geordnet wird und über die leitend werdenden Schalttransistoren
(T7-T8), den Ladekondensator (Cdm) des monostabilen Multivibrators
(MR, "Timer"-Baustein wie MPD) über den Ladewiderstand (Rm) bis
zur im MR vorgegebenen Kippspannung, sprungartig auflädt und, im
Gegensatz zum MPD, die Ausgangsspannung des MR (Anschluß 3) auf
Massepotential schaltet, d. h. die Spannungsversorgung der nach
geschalteten Kreise abschaltet.
Das gewählte Auswerteprinzip beruht somit im wesentlichen darauf,
daß ab einer bestimmten Umgebungslautstärke nur noch zeitlich be
grenzte Fragmente der eigentlichen Bedienspektren empfangen werden
können und Fragmente deren Dauer größer als festgelegt registriert
werden, als Falschbediensignale gewertet werden.
Darüber hinaus wird bei Bedienspektrenempfang der am Kollektor des
T4 entstehende positive Spannungssprung über einen Kopplungskon
densator dem Transistor (T9) zugeleitet und erzeugt an seinem
Kollektor einen negativen Spannungsimpuls, der den MR auslöst
und, gegeben durch die Ladekonstante (RdmCdm), bis zum Eintref
fen des vorbestimmten 2. Bedienspektrums, am Ausgang des MR die
Versorgungsspannung für die nachgeschalteten Kreise erzeugt.
Der bei Empfang des 1. Bedienspektrums mit vorbestimmter Dauer am
Ausgang (3) des MPD entstehende Spannungssprung, löst mit seiner
negativen Vorderflanke, über einen Kopplungskondensator den mono
stabilen Multivibrator Mono 1 ("Timer"-Baustein wie MPD) für die
Dauer des I-Intervalls (Zeit zwischen dem 1. und 2. Bedienungsspek
trum), aus, der, mittels der nach Beendigung des I-Intervalls
an seinem Ausgang (3) entstehenden negativen Rückkippflanke,
über einen Kopplungskondensator den Mono 2 (Baustein wie Mono 1)
für die Dauer des vorbestimmten 2. Bedienspektrums auslöst und
dessen Ausgangsspannung, einerseits über die Diode (D6) verhin
dert, daß das 2. Bedienspektrum im Bedienwort den Mono 1 noch
mals auslöst, andererseits über einen Arbeitswiderstand dem Kol
lektor der Koinzidenzstufe (T5) zugeführt wird und bei Empfang
des 2. vorbestimmten Bedienspektrums, mittels des am MPD (Anschluß
3) entstehenden positiven Spannungssprungs, an diesem einen
negativen Spannungssprung entstehen läßt, der über einen Kopp
lungskondensator geleitet, den Mono 3 (wie Mono 1) für die Dauer
des IMU-Intervalles (Zeit zwischen dem 2. und 3. Bedienspektrum)
auslöst, dessen dabei an seinem Ausgang entstehende positive Span
nungsflanke, über den Ausgang (5), ein Flip-Flop mit nachge
schalteten Transistor, das Steuerrelais (R2, Fig. 1) ein-
oder ausschaltet und dessen, bei Beendigung des IMU-Inter
valles entstehende, negative Rückkippflanke über einen Kopp
lungskondensator den Mono 4 (wie Mono 1) für die Dauer des
3. vorbestimmten Bedienspektrum auslöst, dessen Ausgangspan
nung, einerseits über die Diode (D5) verhindert, daß bei Empfang
des im Bedienwort enthaltenen 3. Bedienspektrums der Mono 1 aber
mals ausgelöst wird, andererseits durch die gesperrte Diode (D4)
den Ausgang (6) freigibt, so daß einerseits, die positive Rück
flanke des 3. am Ausgang des MPD entstehenden Schaltbefehls über
ein Flip-Flop mit nachgeschalteten Transistor, das Steuerrelais
(R3, Fig. 1) ein- oder ausgeschaltet und andererseits, vom Ausgang
(6) über einen Kopplungskondensator dem Eingang (3) zugeführt
wird und über die leitend werdende Diode (D9), den durchgeschal
tenden Transistoren (T7-T8), der Ausgang (3) des MR, wie be
schrieben (Seite 14), auf Massepotential gelegt wird.
Der mit Beginn des 1. empfangenen Bedienspektrums ausgelöste MR,
schaltet ohne Empfang des vorbestimmten 2. Bedienspektrums kurz
vor Ablauf der Kippzeit des Mono 2 zurück und damit die Versor
gungsspannung für die nachgeschalteten Kreise ab. Andererseits
wird mit Empfang des vorbestimmten 2. Bedienspektrums die Kipp
zeit des MR verlängert und seine Ausgangsspannung entsprechend
aufrechterhalten, da die Aufladung seines Ladekondensators
(Cdm), mittels des ausgelösten Mono 3 und des über den Wi
derstand (Rh) leitend gemachten Transistors (T9), verhindert
und erst mit Zurückkippen des Mono 3 und hochohmig werdenden T9
freigegeben wird.
Wird kein 3. Bedienspektrum in der vorbestimmten Zeit empfangen,
schaltet der MR, kurz nach Ablauf der Kippzeit des Mono 4 die
Versorgungsspannung der nachgeschalteten Kreise ab. Bei Empfang
des vorbestimmten 3. Bedienspektrums, schaltet der am Ausgang (6)
entstehende, positive Steuerimpuls, über einen Kopplungskondensa
tor, den Eingang (3), die Diode (D9), die Schalttransistoren (T7-
T8) durch und der MR, wie beschrieben (Seite 14), seine Ausgangs
spannung, vor Ablauf der Kippzeit des Mono 4, auf Massepotential.
Damit ist für zeitrichtig (synchron mit der vorgegebenen ablaufen
den Zeittorkette Mono 1-4) empfangene Bedienspektren, die Span
nungsversorgung der Schaltkreise, zur Erzielung der jeweils ge
wünschten Steuer-/Schaltfunktion, sichergestellt.
Andererseits schaltet der MR, wie bereits auf Seite 14 ausgeführt,
bei Empfang von Falschbedienspektren, die nachfolgenden Schaltkrei
se sofort, bei während des I-Intervalles ausbleibendem 2. Be
dienspektrum, mit Ablauf der Kippzeit des Mono 2 und bei ausblei
bendem 3. Bedienspektrum, unmittelbar nach Ablauf der Kippzeit
des Mono 4 (Zeittor des 3. Bedienspektrums), ab. Ein neuer voll
ständiger Bedienvorgang kann damit ohne Wartezeit zu jedem Zeit
punkt eingeleitet werden.
Es werden somit bei dem vorliegenden Funktionsprinzip zeitgleich
mit den zwischen den zeitrichtig empfangenen Bedienspektren liegen
den Tonfrequenzen (Zwischenspektren), entsprechende Mono′s ausge
löst, deren Rückkippflanke jeweils dem zeitlichen Ende dieser Ton
spektren entspricht und die auch zu Steuer-/Schaltbefehlbildungen
(Unterfunktionen) weiter verwendet werden können. Die von den Rück
kippflanken abgeleiteten Impulse sind als intern erzeugte Signale
zu bezeichnen, weil das entsprechend zugeordnete Tonspektrum fre
quenzmäßig nicht von der dargestellten Auswertelogik erkannt
werden kann. Darüber hinaus legt die Summierung der Monokippzeiten
den Eintreffzeitpunkt des einem Bedienspektrum nachfolgenden fest.
Bei Ausbleiben eines entscheidungsauslösenden Bedienspektrums
werden sämtliche bis dahin durch Zwischenspektren ausgelöste
Unterfunktionen automatisch neutralisiert.
Die entsprechenden Monokippzeiten können erforderlichenfalls
auch unterteilt werden (z. B. in µs-Pulse) und liefern folglich
für ein bestimmtes Spektrum ein Vielfaches an Steuerimpulsen.
Der erfindungsgemäße Spracherkennungsschalter gestattet damit auch zusätz
lich erforderlich werdende Steuer-/Schaltbefehle durch Verwen
dung anderer zwischen den Bedienspektren ausgesprochener Spektren
in Echtzeit zu generieren.
Damit können z. B. auch die in EDV-Anlagen von vielen Nutzern als
Hindernis gewerteten langen Eingabefolgen in Kommando-orientier
ten Anwenderprogrammen, fehlerfrei und mit geringem Zeitaufwand
überwunden werden.
Abschließend sei noch darauf aufmerksam gemacht, daß, wenn die
Individualität der mit einem Fingerabdruck vergleichbaren Sprach
spektren einer Person genutzt werden sollen, z. B. zur Sicherung
von Tresoren, gespeicherten Daten, der Spracherkennungsschalter
bei Beibehaltung seines Funktionsprinzips, lediglich aufwendiger,
z. B. unter Verwendung marktgängiger, geeigneter High-Tech-Kompo
nenten (Lautstärke-Frequenz-Multiplexing), gestaltet werden muß.
Claims (8)
1. Spracherkennungsschalter, benutzbar in Wohn- und Arbeitsräumen, der
durch ein durch die menschliche Stimme gebildetes, international
verwendbares Bedienwort (Bedienkommando) bis zu Umgebungslautstär
ken in Zimmerlautstärke ein-/ausgeschaltet und durch andere Ton
frequenzen in seiner jeweiligen Schaltstellung nicht beeinflußt
werden kann, mit einem Mikrofon, einem nachgeschalteten Audiover
stärker, einer diesem nachgeschalteten Auswertelogik und einer von
dieser gesteuerten Einrichtung zur Ein-/Ausschaltung daran ange
schlossener Verbraucher, dadurch gekennzeichnet,
daß bis zu Umgebungslautstärken, die erheblich über der Zimmer
lautstärke liegen, die Einrichtung durch betont scharf ausgespro
chene SS-Spektren (Bedienspektren) z. B. im Bedienwort "Maxissimuss"
in Echtzeit betätigt wird, dieses Bedienwort durch Vor-/Nachstellen
oder Weglassen zugehöriger, Bedienspektren beinhaltender Sprach
silben verlängert oder verkürzt werden kann und auch mit zwischen
den Bedienspektren ausgesprochenen Spektren in der integrierten
Auswertelogik zugeordnete, aufeinanderfolgende Schalt-/Steuersi
gnale in Echtzeit generiert werden können, weiter in der Auswerte
logik verwendete Schaltkreise nur bei Empfang eines Bedienspektrums
aktiviert werden und bei Empfang von Tonfrequenzen, die einen fest
gelegten Umgebungslautstärkepegel überschreiten, die Stromversorgung
der gesamten Auswertelogik im intergrierten Audioverstärker
abgeschaltet wird und die Einrichtung in ihrer jeweiligen Schalt
stellung verharrt.
2. Spracherkennungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tiefpaßwirkung des Audioverstärkers, gegeben durch die
Festlegung des Arbeitspunktes der Ausgangsverstärkerstufe (T6)
nahe der Sättigungsschwelle, der Wahl des Gegenkopplungskonden
sators (Cf) sowie des Kopplungskondensators (Ckss), zwischen dem
Eingang (1) und dem Ausgang (5), eine konstante Verstärkung der
Tonfrequenzen nur bis zur oberen Grenzfrequenz des Bedienspek
trums zuläßt und darüber hinaus die Verstärkung stark abfällt.
3. Spracherkennungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß im Audioverstärker mittels der Lautstärkemeßanordnung (T1-
T3), gegeben durch die Wahl des Siebkondensators (Cs), am Eingang
(3) oberhalb der unteren Grenzfrequenz des Bedienspektrums anlie
gende Tonfrequenzen nach Masse abgeleitet werden und Tonfrequenzen
unterhalb der unteren Grenzfrequenz, deren Lautstärkepegel eine im
wesentlichen durch den Widerstand (Rs) festgelegte Schwelle über
schreiten, die Schalttransistoren (T2-T3) über einen Kopplungskon
densator und eine Gleichrichteanordnung (D1, Rn, Cn) sperren und die
Stromversorgung der gesamten Auswertelogik abschalten (4) und nach
Unterschreiten dieses Lautstärkepegels und Abbau der negativen
Spannung am Kondensator (Cn), nach einer durch die Ladekonstante
(RnCn) bestimmten Zeit, diese wieder zuschalten.
4. Spracherkennungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Auswertelogik, mittels des der Schaltdiode (D1) nach
geschalteten RC-Filters (RssCss), am Eingang (1) anliegende
Positivamplituden von Tonfrequenzen, die unterhalb der unteren
Grenzfrequenz des Bedienspektrums liegen, am Kondensator (Css) die
maximale Spannungsamplitude und oberhalb dieser Grenzfrequenz lie
gende Tonfrequenzen daran eine Spannungssubtraktion (Sägezahnver
kürzung) bewirken, die die Transistoren (T3-T4) sperren und durch
die dadurch ebenfalls gesperrte Diode (D3), die Aufladung des Lade
kondensators (Cd) des Fehlimpulsdetektors (MPD) freigeben.
5. Spracherkennungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Auswertelogik Bedienspektren, gegeben durch die Lade
konstante (RdCd), zeitproportional am Ladekondensator (Cd) des
MPD eine Spannung erzeugen, die bei Überschreiten einer im MPD
festgelegten Schwelle, kurzschlußartig abgebaut wird, der vorbe
stimmten Bedienspektrumsdauer entspricht und am Ausgang des MPD
einen Spannungssprung bewirkt, dessen positive Rückflanke am Aus
gang (4) als Steuer-/Schaltbefehl zur Verfügung steht.
6. Spracherkennungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Auswertelogik das 1. Bedienspektrum der vorbestimmten
Dauer am Ausgang des MPD einen Spannungssprung erzeugt, dessen po
sitive Rückflanke, über den Ausgang (4) ein extern spannungsver
sorgtes 1. Flip-Flop und zwischengeschalteten Transistor, das nach
geschaltete Steuerrelais (R1) ein- oder ausschaltet und dessen
negative Vorderflanke den Mono 1 über einen Kopplungskondensator
für die Dauer des I-Intervalls (Ladekonstante Rd1Cd1) auslöst,
der, mittels der bei Beendigung des I-Intervalls an seinem
Ausgang (3) entstehenden negativen Rückkippflanke, über einen
Kopplungskondensator den Mono 2 für die Dauer des 2. Bedien
spektrums (Ladekonstante Rd2Cd2) auslöst, dessen Ausgangs
spannung, einerseits über die Diode (D6) verhindert, daß im
Bedienwort das 2. Bedienspektrum den Mono 1 nochmals auslöst,
andererseits über einen Arbeitswiderstand dem Kollektor der
Koinzidenzstufe (T5) zugeführt wird und mittels der am Aus
gang des MPD bei Empfang des 2. Bedienspektrums entstehenden po
sitiven Spannungsflanke, an diesem ein negativer Spannungsimpuls
entsteht, der über einen Kopplungskondensator den Mono 3 für die
Dauer des IMU-Intervalles (Ladekonstandte Rd3Cd3) auslöst, dessen
dabei am Ausgang entstehende positive Spannungsvorderflanke, über
den Ausgang (5) ein extern spannungsversorgtes 2. Flip-Flop und
zwischengeschalteten Transistor, das nachgeschaltete Steuerre
lais (R2) ein- oder ausschaltet und dessen negative Rück
kippflanke über einen Kopplungskondensator den Mono 4 für die
Dauer des 3. Bedienspektrums (Ladekonstante Rd4Cd4) auslöst
und dessen Ausgangsspannung, einerseits über die Diode (D5)
verhindert, daß im Bedienwort das 3. Bedienspektrum den Mono 1
abermals auslöst, andererseits über die gesperrte Diode (D4)
den Ausgang (6) freigibt, so daß die positive Rückflanke des
durch das 3. Bedienspektrum am Ausgang des MPD erzeugten Spannungs
sprungs, über ein extern spannungsversorgtes 3. Flip-Flop und
zwischengeschalteten Transistor, das nachgeschaltete Steuerre
lais (R3) ein- oder ausschaltet.
7. Spracherkennungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Auswertelogik mit Beginn des empfangenen 1. Bedienspek
trums der Transistor (T4) gesperrt wird, der an seinem Kollektor
entstehende positive Spannungssprung über einen Kopplungskondensa
tor am Kollektor des Transistors (T9) einen negativen Spannungs
impuls entstehen läßt, der den monostabilen Multivibrator (MR)
auslöst und, gegeben durch die Ladekonstante (RdmCdm), bis Be
ginn des vorbestimmten 2. Bedienspektrums am Ausgang des MR die
Stromversorgung für die nachgeschalteten Kreise erzeugt, weiter
mittels des bei Empfang des 2. Bedienspektrums ausgelösten Mono 3,
der Transistor (T9) über den Widerstand (Rh) leitend wird und
die Ausgangsspannung des MR auch nach Zurückkippen des Mono 3
bis zum Empfang des 3. vorbestimmten Bedienspektrums erhalten
bleibt und erst bei Empfang des 3. Bedienspektrums, mittels
des über den Ausgang (6), einen Kopplungskondensator, den
Eingang (3), die Diode (D9), den Schalttransistoren (T7-T8)
zugeführten positiven Spannungsimpulses, diese leitend werden
läßt und bei Überschreiten der sich dadurch über den Lade
widerstand (Rm) am Ladekondensator (Cdm) sprungartig aufbauen
den und im MR festgelegten Kippspannung, die Ausgangsspannung
des MR auf Massepotential zurückschaltet.
8. Spracherkennungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Auswertelogik, mittels des der Schaltdiode (D2) nachge
schalteten RC-Filters (RsiCsi), nur am Eingang (1) anliegende Po
sitivamplituden von Tonfrequenzen, die oberhalb der unteren Grenz
frequenz des Bedienspektrums liegen, am Kondensator (Csi) eine Span
nungssubtraktion bewirken, den Transistor (T6) und die zur Konden
satorspannungserhöhung vorgeschaltete Diode (D7) sperren und am
Ladekondensator (Ci) über den Ladewiderstand (Ri) zeitproportional
eine Spannung erzeugen, die bei Erreichen eines bestimmten Wertes,
einem zu lang gesendeten Bedienspektrum entspricht, die Schalt
transistoren (T7-T8) leitend werden läßt und die Ausgangsspannung
des MR, sprungartig auf Massepotential zurückschaltet.
Priority Applications (1)
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