DE4127295C2 - - Google Patents

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).

Fig. 1, Halogenleuchte

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.

Fig. 2, Audioverstärker

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.

Fig. 3, Auswertelogik

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.