DE4228071C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Entschlüsselung und Umsetzung von Tonfrequenzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Steuersignalen über eine stehende Fernsprechverbindung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

In der modernen Telefontechnik wird - so auch bei der Deutschen Bundespost Telekom - vermehrt ein Mehrfrequenz­ verfahren (MFV) bei der elektronischen Vermittlung von Telefongesprächen eingesetzt. Jeder Taste auf einem Zif­ ferntastenblock eines Telefones (mit den Ziffern 0, 1, 2 . . . ; *; #) werden bei diesem Mehrfrequenzverfahren zwei bestimmte - im hörbaren Bereich angeordnete - genormte Fre­ quenzen zugeordnet (siehe die Tabellen der Fig. 3). Danach besteht beispielsweise die Ziffer "3" nach ihrer Umsetzung in einen Ton aus einem tiefen Frequenzanteil von 667 Hz und einem hohen Frequenzanteil von 1477 Hz. Mit diesem Verfah­ ren ist eine sehr schnelle Wahl möglich, denn wenn eine Zifferntaste niedergedrückt wird, werden praktisch sofort die zwei zugeordneten Frequenzen auf der Telefonleitung übertragen. Wenn diese beiden Frequenzen in einer Vermitt­ lungsstelle empfangen und in eine duale bzw. digitale Form decodiert werden, gilt eine Ziffer als gewählt (siehe hier­ zu Schmitt G. "Einführung in die Vermittlungstechnik", München 1956).

Da beispielsweise bei der Deutschen Bundespost wie auch in anderen Ländern immer mehr Vermittlungsstellen digitali­ siert werden, gibt es seit mehreren Jahren Standard-Tele­ fonapparate, die sich mit wenigen Handgriffen dauerhaft oder mit einer Tastenkombination kurzzeitig von der frühe­ ren Impulswahl (IWF) auf die Mehrfrequenzwahl umschalten lassen. Seit geraumer Zeit ist es mit allen von der Deut­ schen Bundespost Telekom angebotenen Apparaten, und auch mit den meisten Telefonapparaten privater Anbieter, mög­ lich, mit Hilfe des Mehrfrequenzverfahrens zu wählen.

Nach dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der DE 40 03 091 ein Verfahren zum Übertragen von Signalen über eine Fernsprechverbindung bekannt, wobei das Verfahren lediglich zum Ferneinschalten einer Fahrzeugzusatzeinrichtung vor­ gesehen ist. Durch Anwählen der fahrzeugeigenen Telefon­ anlage wird am Empfängertelefon ein akustisches oder opti­ sches Klingel-Signal ausgelöst, das in ein Schaltsignal für eine im Fahrzeug vorgesehene Steuereinrichtung umgewandelt wird. Die eigentliche Steuerung der Fahrzeugzusatzeinrich­ tung wird durch diese Steuereinrichtung in vorbestimmter Art und Weise betrieben. Vergleichbar damit ist die in der DE 37 04 177 beschriebene Schaltungsanordnung zum elektro­ nischen Betreiben von Geräten durch eine Steuereinrichtung, die auf Telefon- und Klingelsignale anspricht und daraufhin Steuersignale zur Betätigung der Geräte erzeugt.

Ferner ist aus US 4 442 319 und DE 38 19 863 eine Vorrich­ tung zur Ferneinstellung bestimmter Stellwerte bzw. Fern­ programmierung einer zeitgesteuerten Steuereinrichtung auf Empfängerseite via Telefon bekannt. Nach Ferneinstellung bzw. Fernprogrammierung läuft der Steuervorgang in vorbe­ stimmter Art und Weise ab, - ein aktiver Steuerdialog zwi­ schen Sendertelefon und anzusteuernder Einrichtung zur unmittelbaren Steuerung derselben ist nicht möglich.

Die Erfindung zielt darauf ab, die moderne Telekommunika­ tion zu Fernsteuerzwecken via Telefon weiterzuentwickeln.

Dieses Ziel wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 3 erreicht.

Eine Grundidee der Erfindung besteht somit darin, die nach einer Entschlüsselung und Umsetzung der Tonfrequenzen ent­ stehenden digitalen Signale zur Simulation von Schaltvor­ gängen einer Steuerungseinrichtung, insbesondere eines Computer-Joysticks, zu verwenden.

Dies ermöglicht besonders unkomplizierte Möglichkeiten der Fernsteuerung verschiedenster Geräte via Telefon. Zwar sind aus dem Stand der Technik beispielsweise Telefonanrufbe­ antworter und zugehörige Abfrageeinrichtungen bekannt, die ebenfalls die angesprochenen Tonfrequenzen als Steuersigna­ le verwenden - beispielsweise zum Rückspulen des Anrufbe­ antworters. Die Verwendung der beim Niederdrücken von Zif­ ferntasten eines speziellen Anrufbeantworter-Abhörteiles, das auf den Telefonhörer gesetzt wird, entstehenden Ton­ frequenzen beschränkt sich jedoch auf den Bereich der Tele­ fontechnik an sich. Die Verwendung eines Telefones zur Fernsteuerung ganz anderer Geräte - beispielsweise von Telespielen oder aber von Maschinen und ähnlichen Dingen ist dagegen neu. Auch ist die Möglichkeit der Verwendung der Zifferntasten des Telefonapparates (ohne ein Zusatz­ gerät) zur Fernsteuerung während eines Telefongespräches bisher nicht erkannt worden. Das Niederdrücken von Ziffern­ tasten eines Sendertelefones ist nämlich auch während eines Telefongespräches hörbar. Damit ist durch die Erfindung ein direktes Mitspielen von Zuschauern (ob einzeln oder zu mehreren) bei TV-Computerspielen über eine Telefonsteuerung möglich.

Eine Störung dieses Vorganges durch menschliche Sprache, Musik oder starke Störgeräusche wird dadurch ausgeschlos­ sen, daß die zwei bestimmten Tonfrequenzen gleichzeitig und für wenigstens 40 msec übermittelt werden müssen.

Die Erfindung weist einen der Verarbeitungs-Einrichtung vorgeschalteten Decoder zur Umsetzung der Tone in die digi­ talen Signale auf. Der Decoder ist bereits als Standardbau­ stein erhältlich und gibt beispielsweise leicht weiterver­ arbeitbare Digigitalimpulse aus, welche die Darstellung eines Hexadezimal-Codes ermöglichen. Mit dem Decoder kann man sich besonders einfach die Tatsache zu nutzen machen, daß die bei einem Niederdrücken von Tasten des Nummernwahl­ blockes des Telefonapparates entstehenden Tonfrequenzen auch während eines Telefongespräches hörbar sind. Der Deco­ der erkennt also eine gedrückte Zifferntaste auch während einer bestehenden Telefonverbindung und stellt diese Infor­ mation in digitaler Form bei einem "Empfänger" zur Weiter­ verarbeitung zur Verfügung.

Erfindungsgemäß weist die dem Decoder nachgeschaltete Ver­ arbeitungseinrichtung einen Demultiplexer auf. Der Demulti­ plexer verteilt die digitalen Signale der digitalen Aus­ gänge des Decoders auf üblicherweise zwölf (entsprechend einer gedrückten Taste "0, 1, 2, *, #") oder sechzehn (ent­ sprechend einer gedrückten Taste "0, 1, 2, *, #, A, B, C, D") Leitungen. Die jeweils abgegebenen Schaltimpulse dann als Simulations-Schaltimpulse für ein zu steuerndes Gerät - z. B. einen mit einem Telespiel versehenen Computer - nach Art einer Joysticksteuerung verwendbar.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind dem Demultiplexer Optokoppler nachgeschaltet. Opto­ koppler sind mit potentialfreien Ausgängen versehen, die es nach einer Erkenntnis der Erfindung ermöglichen, besonders unkompliziert Schalter und/oder Lichtschranken zu simulie­ ren, wie sie in Joysticks, Tastaturen und ähnlichen Steue­ rungseinrichtungen üblicherweise zu finden sind. Im End­ effekt kann durch Erfindung jede Eingabe sowohl direkt über ein Eingabegerät (eben z. B. den bereits erwähnten Joystick) oder aber codiert über die Telefonleitung erfolgen.

Alternativ ist es im Sinne der Erfindung auch möglich - beispielsweise für eine sehr große Serienfertigung - einen Prozessorbaustein vorzusehen, in dem die Funktionen des Decoders, des Demultiplexers und ggf. des Optokopplers in­ tegriert sind.

Weitere bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Diese Ausführungsbeispiele sind sche­ matisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, die auch den Unterschied zwischen erfindungsgemäßen Vorrichtun­ gen und dem bereits geschilderten Stand der Technik veran­ schaulichen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm, welches das Prinzip der Erfin­ dung veranschaulicht;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 3 zwei Tabellen, die dem Verständnis des bereits erwähnten Mehrfrequenzverfahrens dienen.

Zunächst sei das Grundprinzip der Erfindung anhand der Fig. 1 erläutert.

Mit einem (nicht dargestellten Sendertelefon ruft bei­ spielsweise ein Teilnehmer A - der Sender - einen Teilneh­ mer B - den Empfänger mit einem Telefon 1 - an. Sobald die Verbindung zwischen dem Sendertelefon und dem Empfängerte­ lefon 1 zustande gekommen ist, wird der Teilnehmer A dazu aufgefordert, sein Telefon mittels eines Schalters oder einer Tastenkombination auf das bereits erwähnte Mehrfre­ quenzverfahren MFV umzuschalten. Für jede Zifferntaste, die A jetzt drückt, werden entsprechende Töne bzw. Tonfrequen­ zen über eine Telefonleitung zu B gesendet, wo sie ein dem Telefon 1 nachgeschalteter Decoder 2 in weiterverarbeitbare Digitalsignale umsetzt. Im Prinzip können diese Digitalsi­ gnale bereits im Sinne der Erfindung zur Simulation von Schaltvorgängen einer Steuerungseinrichtung verwendet wer­ den. Mit einem dem Decoder 2 nachgeschalteten Demultiplexer 3 wird das den Decoder 2 verlassende Signalbündel auf je­ weils einen von mehreren Ausgängen verteilt. Damit wird ein Digitalsignal jeweils einer bestimmten Leitung zugeordnet. In diese Leitungen ist jeweils ein Optokoppler 4 geschal­ tet. Die Ausgangssignale der Optokoppler 4 sind direkt oder über eine weitere Zwischenschaltung zur Simulation einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung eines Gerätes nutzbar. Derart werden z. B. Schalter bzw. Lichtschranken eines Joy­ sticks simuliert. Damit ist über ein Telefon ein Gerät 5 - beispielsweise ein Computer bzw. ein Computerprogramm - ansteuerbar bzw. bedienbar.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung nach Art des Block­ schaltbildes aus Fig. 1. Die Spannungsversorgung der gesamten Schaltung kann beispielsweise über ein separates Steckernetzteil erfolgen, das zumindest weitgehend stö­ rungsfrei ca. 9-15 V und wenigstens ca. 300 mA liefert.

Zentrales Element der Schaltung ist zunächst der Decoder 2 (in der Zeichnung mit "IC1" bezeichnet). Verwendbar ist beispielsweise ein für die Digitalvermittlung entworfener integrierter Baustein der Firma Telefone namens "M957-1". Dieser Baustein hat folgende Funktionen:

• - einen Empfang verwertbarer Signale auf der Telefonlei­ tung;
• - Ausfiltern der Starkstromfrequenz von ca. 50-60 Hz;
• - Aussondern der verschiedenen Wahlfrequenzen;
• - Decodierung der jeweils gedrückten Taste;
• - Ausgabe der Informationen als Binärcode.

An eine Telefonleitung bzw. das Telefon 2 ist zunächst in Reihe ein 1/1-Übertrager 6 geschaltet. Ein auf der Sekun­ därseite des Übertragers 6 erzeugtes Signal wird über einen Schutzkondensator C1 dem Frequenzdecoder IC1 übergeben, der mit einer einstellbaren (Schalter A und B) Eingangsempfind­ lichkeit von -24 bis -38dBm einen großen Spielraum selbst bei schlechten Verbindungen aufweist.

Ein ankommendes Signal wird intern (im Decoder IC1) durch je vier Diskriminatoren für eine jeweils tiefere und eine höhere Frequenz (siehe die Tabellen der Fig. 3) mit einer genormten Frequenzbasis verglichen. Diese wird mit Hilfe eines externen TV-Standardquarzes Q1 (3,579545 MHz) er­ zeugt.

Werden bei dem Vergleich beide Frequenzen erkannt und liegt ein auswertbares Signal von wenigstens 40 ms Dauer an, wird ein entsprechender Binärcode über einen Datenbus zusammen mit einem Strobesignal (Leitungsbündel 7) an den Demulti­ plexer 3 bzw. IC2 (beispielsweise ein 1-aus-16 Demultiple­ xer CD4097) ausgegeben. Das Strobesignal meldet die Aus­ gabebereitschaft an. Solange dieses Signal anliegt, verläßt der Demultiplexer IC2 seinen Tri-State-Zustand, und der vom Decoder IC1 ausgegebene Binärcode wird so umgesetzt, daß von 12 (oder 16 oder vielleicht in Zukunft noch mehr) Aus­ gängen je ein Ausgang (pins der rechten Seite: 9, 8, 7, . . ) entsprechend den Ziffern 0, 1, 2, . . . , * und # aktiv wird. Hinter die Ausgänge des Demultiplexers IC2 sind über Wider­ stände R1 bis R12 jeweils Optokoppler 4 (hier IC3 bis IC14) geschaltet (beispielsweise vom Typ CNY17 mit einer max. Schutzspannung von 4000V, einer max. Schaltspannung von 100V und einem max. Schaltstrom von 70mA).

Wenn an einem Ausgang des Demultiplexers IC2 ein Signal an­ liegt, schaltet der entsprechende Optokoppler IC3 . . . IC14 durch. Wird beim Sendertelefon die entsprechende Ziffernta­ ste losgelassen, liegt kein auswertbares Signal mehr am Decoder IC1 an. Daher wird nach 40 msec das Strobesignal wieder inaktiv, worauf der Demultiplexer IC2 in den Tri- State-Zustand zurückschaltet. Als Folge davon gehen alle Optokoppler IC3, . . . , IC14 wieder in ihren hochohmigen Zu­ stand über und ein weiteres Signal kann empfangen werden.

Mit den potentialfreien Ausgängen der Optokoppler IC3, . . , IC14 lassen sich unkompliziert Schalter bzw. Lichtschranken simulieren, wie sie in Computer-Joysticks und Tastaturen zu finden sind. Im Endeffekt können durch die Erfindung die verschiedensten Steuervorgänge entweder direkt oder auch codiert bzw. in Simulation via Telefonleitung durchgeführt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Übertragen von Steuersignalen über eine stehende Fernsprechverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Telefon in einem Mehrfrequenzver­ fahren ausgesendeten Tonfrequenzen am Empfangsort mittels einer Verarbeitungseinrichtung in digitale Signale nach Art einer Computer-Joysticksteuerung für eine zu steuernde Einrichtung (5) umgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonfrequenzen zur Digitalisierung zunächst deko­ diert, dann einem Demultiplexvorgang unterworfen wer­ den und schließlich vor ihrer Eingabe in die zu steu­ ernde Einrichtung (5) eine Optokoppler-Normierung passieren.

3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung versehen ist mit:

• - einem Decoder (2) zur Umsetzung der Tonfrequenzen in die digitalen Signale und
• - einem nachgeschalteten Demultiplexer (3) zur Aus­ gabe der Steuersignale für die zu steuernde Ein­ richtung (5).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Demultiplexer (3) wenigstens ein Optokoppler (4) nachgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen Prozessorbaustein, in dem die Funktionen eines Decoders, eines Demultiplexers und eines Opto­ kopplers integriert sind.