DE4333563C1 - Drahtlose Datenübertragungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drahtlose Datenübertragungs­ vorrichtung mit wenigstens einem Datensender und einem Datenempfänger, die jeweils eine Sendevorrichtung und eine Empfangsvorrichtung aufweisen, wobei von dem Daten­ sender zu dem Datenempfänger Datensignale aussendbar sind und von dem Datenempfänger zu dem Datensender nach dem Empfang eines Datensignales jeweils ein Antwort­ signal rücksendbar ist, mit einer Erkennungsvorrichtung für Übertragungsfehler, mit der nach Ausbleiben des Antwortsignales ein erneutes Aussenden des Datensignales auslösbar ist, mit einem Wiederholungszähler, mit dem die Anzahl der ausgesendeten Datensignale zählbar ist und mit einem Zufallszahlgenerator zum Erzeugen einer Zu­ fallszeitverzögerung vor Aussenden des Datensignales bei Erkennen einer Kollision mit weiteren Datensignalen, wobei die Erkennungsvorrichtung ein Startsignal für den Zufallszahlgenerator zum Auslösen der Zufallszeit­ verzögerung liefert.

Eine derartige drahtlose Datenübertragungsvorrichtung ist aus dem Artikel "In-House Wireless Communication System Using Infrared Radiation" von Yukio Nakata, Jiro Kashio, Takeshi Kojima et al. in The New World of the Information Society, Seiten 333 bis 338, herausgegeben von J.M. Bennett und T. Pearcey, erschienen im Verlag Elsevier Science Publishers B.V. im Jahre 1985 bekannt. Die Datenübertragungsvorrichtung weist mehrere Daten­ sender und Datenempfänger auf, die über einen aktiven Reflektor miteinander in Verbindung stehen. Über­ tragungsfehler treten vor allem durch Unterbrechungen des optischen Übertragungsweges mit unterschiedlich langen Zeitdauern, fehlerhafter Datensignalübertragung sowie dem Auftreten von Kollisionen zwischen mehreren Datensignalen auf.

In der eingangs genannten Datenübertragungsvorrichtung ist ein Übertragungsfehler aufgrund einer Unterbrechung des Übertragungsweges oder eines fehlerhaft empfangenen Datensignales durch das Ausbleiben eines Antwortsignales nach Aussenden des Datensignales erkennbar. In einem solchen Fall sind mit der Erkennungsvorrichtung eine feste Anzahl von in einem zeitlichen Abstand von weniger als 10 Millisekunden aufeinanderfolgende Wiederholungen des Aussendens des Datensignales auslösbar. Führt auch die letzte Wiederholung des Aussendevorganges nicht zu dem Empfang des Antwortsignales, schaltet der Daten­ sender ab. Eine Zentraleinheit speichert die Adresse des abgeschalteten Datensenders und aktiviert diesen nach Ausführung der durch das schnell aufeinanderfolgende, wiederholte Aussenden des Datensignales zur Übertragung anstehenden, durch eine Kollisionsüberwachung zurückge­ haltenen Aussenden von Datensignalen weiterer Daten­ sender.

Kollisionen von Datensignalen sind durch die Datensender dadurch erkennbar, daß das von dem aktiven Reflektor zurückreflektierte Datensignal von dem ausgesendeten Datensignal verschieden ist. In einem solchen Fall liefert die Erkennungsvorrichtung ein Startsignal für einen Zufallszahlgenerator. Nach einer der erzeugten Zu­ fallszahl zugeordneten Zufallszeitverzögerung sendet der Datensender das kollidierte Datensignal erneut aus.

Obwohl eine derartige Datenübertragungsvorrichtung eine kleine Fehlerrate aufweist, ergibt sich durch die starre Übertragungsfehlerbehandlung bei Störungen in den Über­ tragungswegen, insbesondere bei Sendevorgängen mit einer Vielzahl von Datensendern, unerwünschte Verzögerungen durch die schnell aufeinanderfolgende Wiederholung von Sendevorgängen bei gleichzeitiger Kollisionserkennung und somit Aussendeverzögerungen der verschiedenen Daten­ sender. Weiterhin führt das Auftreten von Fremdsignalen aus externen Infrarotsendern wie Fernsteuerungen zu einem undefinierten Arbeiten der Erkennungsvorrichtung.

Aus der JP 4-212542 ist eine drahtlose Datenüber­ tragungsvorrichtung bekannt, bei der vor dem Aussenden eines Datensignales aus einer Zufallszahlentabelle eine vorbestimmte Anzahl von Zufallszahlen ausgelesen wird. Die Übertragung eines Datensignales wird mehrfach wiederholt, wobei die Anzahl und der zeitliche Abstand zwischen den Übertragungsvorgängen durch die Anzahl und die Werte der Zufallszahlen bestimmt ist. Durch das Vorsehen einer vorbestimmten Anzahl von Zufallszahlen ist die Zuverlässigkeit der Datenübertragung ins­ besondere im Hinblick auf Kollisionen mit anderen Daten­ signalen zufriedenstellend, jedoch ist die Anfälligkeit gegen Fehlübertragungen bei Störungen in den Über­ tragungswegen beispielsweise durch Fremdsignale ver­ hältnismäßig hoch, da die Sendeversuche nach Abarbeiten der Zufallszahlen zunächst beendet werden.

Aus der JP 62-59426 ist eine drahtlose Datenüber­ tragungsvorrichtung mit einer Verteilervorrichtung und mehreren Arbeitsstationen bekannt, wobei eine Arbeits­ station jeweils eine Sendevorrichtung und eine Empfangs­ vorrichtung aufweist und über die Verteilervorrichtung Datensignale zwischen den Arbeitsstationen übertragbar sind. Bei dieser Datenübertragungsvorrichtung ist die von der Verteilervorrichtung emittierte Signalstärke eines ausgesendeten Datensignales durch die der aus­ sendenden Arbeitsstation zugeordnete Empfangsvorrichtung detektierbar und mit einem vorbestimmten Wert vergleich­ bar. Bei einer Abweichung der Signalstärke des von einer Arbeitsstation ausgesendeten und über die Verteilervor­ richtung wieder empfangenen Datensignales ist die Sendersignalstärke bei einem darauffolgenden Sendevor­ gang veränderbar, so daß schließlich das wieder empfangene Signal die dem voreingestellten Wert ent­ sprechende durch die Empfangsvorrichtung aufgenommene Höhe aufweist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die von den Arbeitsstationen empfangenen Datensignale jeweils die gleiche Signalstärke aufweisen und somit das Feststellen von gegenseitigen Kollisionen vereinfacht ist. Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß Fremdsignale mit beispielsweise einer dem vorein­ gestellten Wert entsprechenden Signalstärke die Zuver­ lässigkeit der Datenübertragung herabsetzen können, da durch das Einstellen der Signalstärke auf den vor­ bestimmten Wert Störungen durch Kollisionen mit Fremd­ signalen gleicher Stärke nicht vermeidbar sind. Durch die der Datenübertragungsvorrichtung eigene maximale Signalstärke der Datensignale ist es außerdem nicht in jedem Falle möglich, in Übertragungsmedien mit starken Fremdsignalen zuverlässig Datensignale von Störsignalen allein aufgrund der Signalstärke zu diskriminieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Datenübertragungsvorrichtung zu schaffen, die ein defi­ niertes Verhalten bei verschiedensten Übertragungs­ störungen bei unvollständiger Kenntnis sämtlicher Fremd­ signale aufweist und im Falle von Übertragungsstörungen eine Entzerrung von Übertragungsvorgängen schafft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Erkennungsvorrichtung einen Schwellwertgeber und einen Schwellwertkomparator aufweist, daß der Ausgang des Wiederholungszählers einen Bereichswahleingang des Zufallszahlgenerators und einen Schwellwertrücksetz­ eingang des Schwellwertgebers ansteuert, wobei über den Bereichswahleingang ein Zufallszahlenbereich setzbar und über den Schwellwertrücksetzeingang der Schwellwert rücksetzbar sind, daß der Schwellwertgeber und die Empfangsvorrichtung die Eingänge des Schwellwert­ komparators beaufschlagen und daß über einen Ausgang des Schwellwertkomparators dem Zufallszahlgenerator ein Startsignal zum Erzeugen einer Zufallszeitverzögerung sowie dem Schwellwertgeber über einen Eingang ein Signal zum Erhöhen des Schwellwertes zuführbar ist.

Durch die Weiterverarbeitung des Wertes des Wieder­ holungszählers an den Zufallszahlgenerator erfolgt nunmehr ein auf die spezifische Störsituation angepaßtes Aussenden des Datensignales. Der Zufallszahlgenerator erzeugt in einem der Wiederholungszahl zugeordneten Zufallszahlenbereich- eine Zufallszeitverzögerung. Dadurch findet eine zuverlässige Entzerrung bei einer mit einer großen Kollisionswahrscheinlichkeit behafteten hohen zeitlichen Aussenderate von Datensignalen statt.

Durch das Erhöhen des Schwellwertes bei Feststellen eines für eine fehlerfreie Übertragung zu hohen Stör­ signalanteiles ist mit zunehmender Zahl von unter­ bundenen Sendeversuchen ein zunehmend höherer Anteil an Störsignalen toleriert, so daß das Aussenden eines Datensignales auch bei verhältnismäßig ungünstigen Überragungsverhältnissen durchführbar ist. Somit ist eine flexible Anpassung auf schwierige Übertragungs­ verhältnisse erreicht.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen - und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Übersichtsdarstellung eine Datenübertragungsvorrichtung mit mehreren Datensendern und Datenempfängern sowie mit einem Fremdsender,

Fig. 2 in einer schematischen Blockschaltung den Aufbau eines Datensenders mit einem Sendedatenprozessor und einer Sendesteuerschaltung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des in Fig. 2 dargestellten Sendedatenprozessors und der Sendesteuer­ schaltung,

Fig. 4 in einem schematischen Blockschaltbild den Auf­ bau eines Datenempfängers mit einem Empfangs­ datenprozessor und einer Empfangssteuer­ schaltung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild des in Fig. 4 dargestellten Empfangsdatenprozessors und der Empfangssteuer­ schaltung,

Fig. 6 in einem Zeitdiagramm die Darstellung von vier verschiedenen Einzelbits zur Bildung eines Datensignales,

Fig. 7 verschiedene Belegungen eines Schieberegisters zur Bestimmung von Bitwerten und

Fig. 8 das Format eines Datensignales.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Datenübertragungsvorrichtung, die zwei Datensender 1, 2 und zwei Datenempfänger 3, 4 aufweist. Der Datensender 1 ist an einem Fenster 5 angebracht und sendet nach einem Öffnen oder Schließen des Fensters 5 ein Datensignal mit dem neuen Zustand entlang des optischen Weges 6 zu dem Datenempfänger 4 und über diffuse Streuung an einer Wand 7 entlang eines optischen Weges 8 zu dem Datenempfänger 3. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Datensignale und Antwortsignale mittels eines modulierten Infrarot­ strahles übertragbar. In einem abgewandelten Aus­ führungsbeispiel ist das Trägersignal eine Ultraschall­ welle.

Der Datensender 2 ist an der Achse eines Rolladens 9 angebracht, mit dem ein Fenster 10 verschließbar ist. Der Datensender 2 sendet mit dem Datensignal eine Infor­ mation über die Stellung des Rolladens 9 entlang des optischen Weges 11 an den Datenempfänger 3.

Der Datenempfänger 3 ist über eine Schnittstelle 12 an einen Bus 13 angeschlossen. Der Bus 13 ist an ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Übertragungsnetz angeschlos­ sen, in dem die empfangenen Datensignale weiterver­ arbeitbar sind.

Der Datenempfänger 4 ist an einem Heizkörper 14 ange­ bracht und schaltet mit einem elektromagnetischen Ventil bei einem von dem Datensender 1 ausgesendeten Daten­ signal, das ein geöffnetes Fenster 5 anzeigt, den Heiz­ körper 14 ab.

Nach Empfang eines fehlerfreien Datensignales sendet der Datenempfänger 3 entlang eines optischen Weges 15 ein Antwortsignal über die Wand 7 zu dem Datensender 1 und über einen optischen Weg 16 ein Antwortsignal zu dem Datensender 2. Der Datenempfänger 4 sendet nach einem fehlerfreien Datensignal aus dem Datensender 1 entlang eines optischen Weges 17 ein Antwortsignal zu dem Daten­ sender 1 zurück.

Die optischen Wege 6, 8, 11, 15, 16, 17 zeigen selbst­ verständlich nur die direkten Laufstrecken der Daten­ signale und Antwortsignale, wobei die den Infrarotstrahl erzeugenden Sendedioden tatsächlich mit einer kegel­ förmigen Abstrahlungscharakteristik aussenden.

Als ein im häuslichen Bereich typischerweise anzutref­ fenden Fremdsender ist in Fig. 1 schematisch eine Fern­ steuerung 18 dargestellt, die über eine Vielzahl von Ausrichtungen 19 in den Übertragungsbereich 20 der Datenübertragungsvorrichtung einstrahlt und sowohl die Datensender 1, 2 als auch die Datenempfänger 3, 4 mit Infrarotlicht von im wesentlichen gleicher optischer Wellenlänge und vergleichbarer Intensität wie die Daten­ signale und Antwortsignale beaufschlagt.

Fig. 2 zeigt den Datensenders 1 in einer schematischen Blockschaltung. Der Datensender 1 ist über eine Batterie 21 mit Spannung versorgt. Weiterhin weist der Daten­ sender 1 einen Schaltsensor 22 auf, der mit zwei Schalt­ werten den geöffneten und geschlossenen Zustand des in Fig. 1 dargestellten Fensters 5 anzeigt. Das Ausgangs­ signal des Schaltsensors 22 ist über eine Leitung 23 und die Spannung der Batterien 21 über eine Leitung 24 einer Sendesteuerschaltung 25 zugeführt. Die Sendesteuer­ schaltung 25 weist einen Taktgeber 26 und einen Batteriespannungsprüfer 27 auf.

Die Sendesteuerschaltung 25 ist über Leitungen 28, 29 mit einem Sendedatenprozessor 30 verbunden. Weiterhin ist an die Sendesteuerschaltung 25 über eine Leitung 31 eine Sendevorrichtung 32 mit einer Ansteuerschaltung 33 sowie einer im nahen infraroten Spektralbereich emit­ tierende Sendediode 34 angeschlossen. Ein langer Pfeil stellt ein von der Sendediode 34 ausgesendetes Daten­ signal 35 dar.

Ein kurzer Pfeil stellt ein rückgesendetes Antwortsignal 36 dar, welches über ein Infrarotfilter 37 eine im nahen infraroten Spektralbereich empfindliche Empfangsdiode 38 beaufschlagt, die über einen Vorverstärker 39 und eine Leitung 40 an der Sendesteuerschaltung 25 angeschlossen ist. Das Infrarotfilter 37, die Empfangsdiode 38 und der Vorverstärker 39 bilden eine Empfangsvorrichtung 41.

Fig. 3 stellt in einem Blockschaltbild die einzelnen Elemente der Sendesteuerschaltung 25 und des Sendedaten­ prozessors 30 sowie den daran angeschlossenen Schalt­ sensor 22, die Sendevorrichtung 32 und die Empfangs­ vorrichtung 41 dar. Der Schaltsensor 22 übergibt ein Spannungssignal auf einen Pegelwandler 43. Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel mit beispielsweise einem Positionssensor ist ein Analogsignal einem Analog/Digital-Wandler zugeführt.

Das digitale Ausgangssignal des Pegelwandlers 43 beauf­ schlagt einen Meßwerteingang eines Meßwertkomparators 44 und ein einstufiges Schieberegister 45, das mit einem von dem Taktgeber 26 gelieferten Takt von etwa 1 Kilo­ hertz das Ausgangssignal des Pegelwandlers 43 an einen Vergleichseingang des Meßwertkomparators 44 liefert. Liegen an den Eingängen des Meßwertkomparators 44 zwei verschiedene Signale an, schaltet der Meßwertkomparator 44 das von dem Pegelwandler 43 gelieferte Signal auf einen Meßdateneingang eines Datensignalgenerators 46 durch.

Weiterhin beaufschlagt über eine Rücksetzleitung 47 ein Rücksetzsignal aus dem Meßwertkomparator 44 einen Schwellwertgeber 48, einen Wiederholungszähler 49, einen Ereignisspeicher 50 und einen Wiederholungsspeicher 51. Das Rücksetzsignal setzt die Werte in dem Schwellwert­ geber 48, dem Wiederholungszähler 49 und dem Wieder­ holungsspeicher 51 auf Null. Der Wert des Ereignis­ speichers 50 ist mittels des Rücksetzsignales auf Eins setzbar.

In einer Leitung 42 ist eine Frequenz von im wesent­ lichen 12,5 Kilohertz aus dem Taktgeber 26 einem Impuls­ zähler 52, einem Zufallszahlgenerator 53, einem Ver­ zögerungsglied 54 und einem Speicher 55 zugeführt. Der Speicher 55 ist an die Empfangsvorrichtung 41 ange­ schlossen. Der Speicher 55 ist als ein Schieberegister vorgesehen, welches von dem Taktgeber 26 mit 12,5 Kilo­ hertz gesteuert Signale aus der Empfangsvorrichtung 41 einliest.

Der Impulszähler 52 zählt nach dem über die Leitung 47 aus dem Meßwertkomparator 44 einlaufenden Rücksetzsignal während zweier Takte des Taktgebers 26 mit 1 Kilohertz die Anzahl von Lichteinfall darstellenden Signalen aus der Empfangsvorrichtung 41 aus. Der detektierte Licht­ einfall stammt entweder von sich zum Zeitpunkt der Messung in der Übertragung befindlichen Datensignalen, von Antwortsignalen oder von Fremdsignalen.

Die Anzahl dieser Hellsignale ist über eine Leitung 57 einem Meßwerteingang 58 eines Schwellwertkomparators 59 zuführbar. Ein Vergleichseingang 60 des Schwellwert­ komparators 59 ist über eine Leitung 61 mit in dem Schwellwertgeber 48 abgelegten Schwellwert beaufschlag­ bar. Ist der Wert an dem Meßwerteingang 58 kleiner oder gleich dem Schwellwert an dem Vergleichseingang 60, schaltet der Schwellwertkomparator 59 über eine Leitung 62 den Datensignalgenerator 46 zur Erzeugung eines auszusendenden Datensignales 35 frei. Ist der an dem Meßwerteingang 58 anliegende Wert größer als der an dem Vergleichseingang 60 anliegende Schwellwert, ist über eine Leitung 63 der Zufallsgenerator 53 zum Erzeugen einer Zufallszahl ansteuerbar und der Schwellwert des Schwellwertgebers 48 über einen Zähleingang 94 erhöhbar.

Nach Ablauf einer der erzeugten Zufallszahl zugeordneten Anzahl von Taktperioden ist der Impulszähler 52 mit einem Signal von dem Zufallszahlgenerator 53 über eine Leitung 64 zum erneuten Bestimmen der einen Lichteinfall repräsentierenden Hellsignale aus der Empfangs­ vorrichtung 41 ansteuerbar. Dadurch ist gewährleistet, daß auch bei verhältnismäßig risikoreichen Übertragungs­ verhältnissen wie beispielsweise bei einer hohen Dichte von ausgesendeten Datensignalen oder Fremdsignalen der Datensender aktiv bleibt und sich an die schlechten Datenübertragungsverhältnisse anpaßt, indem er wieder­ holte Übertragungsversuche mit unterschiedlichen, über eine Zufallszahl nicht vorherbestimmbaren Zeitabständen unternimmt und damit die Wahrscheinlichkeit einer Über­ tragung erhöht.

An den Datensignalgenerator 46 sind ein Adreßspeicher 65, ein Batteriespeicher 66 und ein Datenworttypspeicher 67 angeschlossen. In dem Adreßspeicher 65 ist eine Binäradresse für den zugeordneten Datensender und Daten­ empfänger abgelegt. Der Batteriespeicher 66 ist an dem in Fig. 3 nicht dargestellten Batteriespannungsprüfer 27 angeschlossen und hat bei ausreichender Batteriespannung einen Speicherwert Eins, der bei Unterschreiten eines Grenzwertes einen Wert Null aufweist. In dem Datenwort­ typspeicher 67 ist für den Schaltsensor 22 ein Wert Null gespeichert. Ein Wert Eins ist für beispielsweise den zur vollständigen Informationsweitergabe mehrere Bit beanspruchenden Positionssensor des Datensenders 2 vor­ gesehen. Die Bitsignale sind, wie weiter unten näher erläutert, mit einer von dem Taktgeber 26 dem Daten­ wortgenerator 46 eingespeisten Modulationsfrequenz von etwa 32 Kilohertz moduliert.

Nach dem Freischalten des Datensignalgenerators 46 über den Schwellwertkomparator 59 ist das erzeugte Daten­ signal auf die Sendevorrichtung 32 zum Aussenden zuführ­ bar und das Verzögerungsglied 54 mit einem Startsignal zum Erzeugen eines zeitverzögerten Ausgangssignales beaufschlagbar. Nach Ablauf der durch das Verzögerungs­ glied 54 festgelegten Taktzahl des Taktgebers 26 nach Eingang des Startsignales ist mit einem Antwortsignal­ decodierer 68 der Speicherinhalt des Speichers 55 dahin­ gehend überprüfbar, ob von der Empfangsvorrichtung 41 ein rückgesendetes Antwortsignal zeitrichtig und fehler­ frei eingetroffen ist.

Ist von dem Antwortsignaldecodierer 68 kein korrektes Antwortsignal bestimmbar, sendet der Antwortsignaldeco­ dierer 68 über eine Leitung 69 einen Impuls an den Wiederholungszähler 49, dessen Wert dadurch um Eins erhöhbar ist, und an den Wiederholungsspeicher 51, dessen Wert auf Eins umschaltbar ist.

Nach Erhöhen des Wertes in dem Wiederholungszähler 49 ist der Zählerwert über eine Leitung 70 einem Bereichs­ wahlanschluß 71 des Zufallszahlgenerators 53 zuführbar. Bei steigendem Wert des Wiederholungszählers 49 ist der Zufallszahlenbereich, aus dem der Zufallszahlgenerator 53 eine Zufallszahl bestimmt, bis zu einem Maximalwert vergrößerbar. Dadurch ist jegliche Kopplung an möglicherweise periodische wiederkehrende Übertragungs­ fehler unterbunden. Das Signal in der Leitung 70 beauf­ schlagt weiterhin einen Schwellwertrücksetzeingang 72 des Schwellwertgebers 48 und setzt den Schwellwert auf einen Anfangswert zurück.

Die an den Ausgang des Wiederholungszählers 49 an­ geschlossene Leitung 70 ist weiterhin einem Meßwert­ eingang eines Wiederholungskomparators 73 zugeführt, dessen Vergleichseingang mit einem Wiederholungsanzahl­ speicher 74 verbunden ist. Liegt der Wert des Wieder­ holungszählers 49 über dem Wert der in dem Wieder­ holungsanzahlspeicher 74 abgelegten maximalen Wiederho­ lungszahl, schaltet der Wiederholungskomparator 73 zu einem Stummschalter 75 durch. Der Stummschalter 75 ist weiterhin über eine Leitung 76 von dem Antwortsignalde­ codierer 68 bei dem Detektieren eines fehlerfreien Antwortsignales aktivierbar.

An den Taktgeber 26 ist ein Ruhezeitzähler 77 ange­ schlossen, dessen Ausgang einem Meßwerteingang eines Ruhezeitkomparators 78 zugeführt ist. Ein Vergleichs­ eingang des Ruhezeitkomparators 78 ist mit dem Wert eines Ruhezeitspeichers 79 gespeist. Der Ruhezeitzähler 77 zählt die seit dem letzten Aussenden eines Daten­ signales verstrichenen Takte und ist nach einem Aus­ gangssignal des Verzögerungsglieds 54 rücksetzbar. Über­ steigt die Anzahl der Takte seit dem letzten Aussenden eines Datensignales den in dem Ruhezeitspeicher 79 abgelegten Wert, schaltet der Ruhezeitkomparator 78 über eine Leitung 80 den Wert des Ereignisspeichers 50 auf den Wert Null, setzt den Ruhezeitzähler 77 zurück und schaltet den Datensignalgenerator 46 zum Erzeugen eines Datensignales frei. Somit ist sichergestellt, daß nach einer vorbestimmbaren Zeitdauer ohne ein Signal aus dem Meßwertkomparator 44 ein Datensignal zur Überprüfung der Übertragungsverbindung aussendbar ist.

Mit dem Stummschalter 75 ist bis auf die durch den Schaltsensor 22, den Pegelwandler 43, den Meßwert­ komparator 44, das einstufige Schieberegister 45 ge­ bildete Detektionseinheit und dem an den Taktgeber 26 angeschlossenen, aus dem Ruhezeitzähler 77, dem Ruhe­ zeitkomparator 78 und dem Ruhezeitspeicher 79 gebildeten Überwachungsteil durch eine Leitung 81 angedeutet von der in Fig. 3 nicht dargestellten Batterie 21 abkoppel­ bar, so daß der Stromverbrauch auf ein zur Aufrecht­ erhaltung der Detektions- und Überwachungsfunktionen notwendiges Minimum reduziert ist. Vor dem Aussenden eines Datensignales ist der Stummschalter 75 über ein Signal in der Leitung 47 oder 80 zur Inbetriebnahme der oben genannten abgeschaltbaren Bauelemente beaufschlag­ bar.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen Blockschaltung den Datenempfänger 3 der Fig. 1. Der Datenempfänger 3 ist über eine Stromversorgungsleitung 82 an eine in Fig. 4 nicht dargestellte Stromversorgungsvorrichtung an­ geschlossen. Weiterhin ist der Datenempfänger 3 über Busdatenleitungen 83, 84 an die in Fig. 4 nicht dar­ gestellte Schnittstelle 12 angeschlossen. Die Strom­ versorgungsleitung 82 und die Busdatenleitungen 83, 84 sind einer Empfangssteuerschaltung 85 zugeführt. Die Sendevorrichtung 32 sowie die Empfangsvorrichtung 41 sind wie bei Fig. 2 beschrieben aufgebaut und ebenfalls an die Empfangssteuerschaltung 85 angeschlossen. Im Gegensatz zu den Datensendern 1, 2 sendet bei einem Datenempfänger 3, 4 die Sendevorrichtung 32 das durch einen kurzen Pfeil dargestellte Antwortsignal 36 aus, während die Empfangsvorrichtung 41 das von Datensendern 1, 2 ausgesendete, durch einen langen Pfeil dargestellte Datensignal 35 empfängt. Schließlich ist über Leitungen 28, 29 ein Empfangsdatenprozessor 86 an die Empfangs­ steuerschaltung 85 angeschlossen.

Fig. 5 zeigt in einem Blockschaltbild die einzelnen Elemente der Empfangssteuerschaltung 85 und des Empfangsdatenprozessors 86 sowie die angeschlossene Sendevorrichtung 32, die Empfangsvorrichtung 41 und die Schnittstelle 12. Die von der Empfangsvorrichtung 41 aufgenommenen Signale und die Takte des Empfängertakt­ gebers 96 sind einem Startdecodierer 87 zugeführt, der das empfangene Signal auf einen weiter unten näher erläuterten Startcode überprüft. Weist das empfangene Signal den Startcode auf, ist es als ein Datensignal erkannt, und die nachfolgenden Bits sind einem Daten­ signalspeicher 88 abspeicherbar.

Stellt ein Datensignalprüfer 89 mittels Paritäts­ überprüfung an jedem Bit sowie an den übertragenen Paritätsbits einen Fehler in dem Datensignal fest, ist ein Zählsignal an einen Datensignalfehlerzähler 93 aussendbar. Der Wert des Datensignalfehlerzählers 93 ist somit um Eins erhöht.

Der Ausgang des Datensignalzählers 93 ist einem Meßwert­ eingang eines Datensignalfehlerkomparators 102 zu­ geführt, dessen Vergleichseingang an einen Datensignal­ fehlerspeicher 104 angeschlossen ist. Übersteigt der Wert des Datensignalfehlerzählers 93 den in dem Daten­ signalfehlerspeicher 104 abgelegten Wert, schaltet der Datensignalfehlerkomparator 102 auf eine Anzeigevor­ richtung 105 durch, die einen sich wiederholenden Fehler in der Übertragung der Datensignale anzeigt und den Datensignalfehlerzähler 93 zurücksetzt.

Findet der Datensignalprüfer 89 keinen Fehler, wird der Inhalt des Datensignalspeichers 88 einem Adreßprüfer 92 zugeführt, der das Datensignal mit dem Inhalt des Adreß­ speichers 106 vergleicht, in dem eine oder mehrere Adressen von Datensendern gespeichert sind, von denen Datensignale zu empfangen sind. Bei Auffinden einer zutreffenden Adresse wird ein dem Datensender zu­ geordneter Meldezeitzähler 90, 91 zurückgesetzt.

An die Meldefehlerzähler 90, 91 ist das Taktsignal aus dem Empfängertaktgeber 96 angeschlossen. Die Melde­ fehlerzähler 90, 91 zählen nach einer vorbestimmten Anzahl von Takten um eine Zähleinheit hoch.

Die Ausgänge der in diesem Ausführungsbeispiel zwei Meldezeitzähler 90, 91 liegen jeweils an Meßwert­ eingängen von zwei Meldezeitkomparatoren 97, 98 an, deren Vergleichseingänge mit einem Meldezeitspeicher 99 verbunden sind. Ist der Wert eines Meldezeitzählers 90, 91 größer als der in dem Meldezeitspeicher 99 abgelegte Wert, schaltet der zugehörige Meldezeitkomparator 97, 98 eine zugeordnete Anzeigevorrichtung 100, 101 an, die einen Überlauf des zugehörigen Meldezeitzählers 90, 91 anzeigt und diesen zurücksetzt. So wird das Fehlen von Datensignalen aus den den Meldezeitzählern 90, 91 zu­ geordneten Datensendern über einen vorbestimmten Zeit­ raum feststellbar.

Nach Anzeigen eines Fehlers durch die Anzeigevor­ richtungen 100, 101, 105 ist nunmehr eine gezielte Fehlersuche durchführbar. Nach Beheben des Fehlers ist durch Eingabe der zugeordneten Datensenderadresse über einen Rücksetzer 107 der zugehörige Zähler 90, 91, 93 rücksetzbar.

Stellt der Adreßprüfer 92 eine zutreffende Adresse in dem Datensignal fest, ist das Datensignal der Schnitt­ stelle 12 zuführbar. Weiterhin liefert der Adreßprüfer 92 einem Verzögerungsglied 95 ein Startsignal, welches nach Ablauf einer vorgegebenen Anzahl von durch einen Empfängertaktgeber 96 gelieferten Taktsignalen nach Verarbeitung des Datensignales die Sendevorrichtung 32 mit einem Freigabesignal zum Aussenden des Antwort­ signales beaufschlagt. Das in einem Antwortsignal­ generator 125 gespeicherte und mit einer dem Datensignal entsprechenden Frequenz modulierte Antwortsignal ist nunmehr aussendbar. Die Zeitdauer des Verzögerungs­ gliedes 95 entspricht im wesentlichen der des Verzöge­ rungsgliedes 54 des Datensenders, der das Datensignal ausgesendet hat, so daß durch das zeitrichtige Empfangen eines Antwortsignales auf ein Datensignal durch den zugehörigen Datensender eine fehlerfreie Übertragung feststellbar ist.

Die anhand der Fig. 3 und Fig. 5 beschriebenen Funktionsabläufe sind auch mittels eines Daten­ verarbeitungsprogrammes ausführbar. Bei einem derartigen Datenverarbeitungsprogramm sind die Speicher und Zähler durch Variablen ersetzt. Der Zufallszahlgenerator ist durch eine Funktion zur Erzeugung von Zufallszahlen ausgeführt. Änderungen in den Zählern und Speichern sind durch Variablenzuweisungen ausgeführt. Die Komparatoren sind durch Vergleichsabfragen mit Verzweigungs­ anweisungen ausgeführt.

Fig. 6 zeigt die Darstellung von vier verschiedenen in Datensignalen auftretenden Bits in einem Zeitdiagramm. Auf einer Zeitachse 108 ist eine volle Taktperiode 109 von etwa einer Millisekunde Dauer abgetragen. Auf der Abszisse 110 sind die in der Fig. 6 zur übersicht­ licheren Darstellung gegenüber dem Nullwert versetzte Intensitäten abgetragen. Die Bits sind in einem Bi­ phasencode dargestellt, der eine erste Halbperiode 111 bis zu der halben Taktperiodenzeit 112 und eine zweite Halbperiode 113 bis zu der vollen Taktperiode 109 auf­ weist. Der Spannungsverlauf der Bits ist von der Modula­ tionsfrequenz des Modulators 124 überlagert, die größer als die Taktfrequenz ist.

Die Kurve 114 zeigt die Darstellung einer logischen Null, die durch ein Nullsignal in der ersten Halbperiode 111 und einem mit der Modulationsfrequenz, die in diesem Ausführungsbeispiel das 32fache der zu der vollen Takt­ periode 109 gehörigen Taktfrequenz beträgt, alternieren­ den hohen Pegel Eins in der zweiten Halbperiode 113 auf­ weist. Die Kurve 115 zeigt die Darstellung einer logi­ schen Eins, die sich durch ein mit der Modulationsfre­ quenz Alternieren des Signalanteiles mit einem hohen Pegel in der ersten Halbperiode 111 und einem Nullsignal in der zweiten Halbperiode 113 auszeichnet. Die Kurve 116 zeigt über die erste Halbperiode 111 und die zweite Halbperiode 113 einen Nullpegel und stellt ein Pausen­ signal dar. Die Kurve 117 repräsentiert mit einem modu­ lierten Signalanteil hohen Pegels über die erste Halb­ periode 111 und die zweite Halbperiode 113 ein Weck­ signal, während dessen Zeitdauer sich die Empfangs­ vorrichtung auf einen Empfangspegel einstellt.

Fig. 7 zeigt beispielhaft, wie in einem Schieberegister 118, der ein Teil des Startdecodierers 87 ist, den modulierten Biphasencodesignalen Einzelbits des Daten­ signales zuweisbar sind. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Abtastfrequenz das Achtfache der der Takt­ periode 109 zugeordneten Taktfrequenz. Die Speicher­ belegung 119 des Schieberegisters 118 zeigt an den in der Darstellung der Fig. 7 von links gezählten ersten vier Plätzen jeweils einen durch ein Pluszeichen dar­ gestellten hohen Signalpegel und an den sich rechts anschließenden vier Speicherelementen einen durch Minus­ zeichen dargestellten Nullpegel. Die Belegung 119 stellt somit den Idealfall einer logischen Eins dar. Die Speicherbelegung 120 zeigt die Darstellung einer idealen logischen Null, bei der die von links gezählten ersten vier Speicherelemente einen durch Minuszeichen dar­ gestellten Nullpegel und die sich rechts anschließenden vier Speicherelemente einen durch Pluszeichen repräsen­ tierten hohen Pegel aufweisen.

Die Speicherbelegung 121 weist von links gezählt an dem ersten Speicherelement ein Nullpegel, an den sich an­ schließenden vier Speicherelementen einen hohen Pegel und weitere drei Speicherelemente mit einem Nullpegel auf. Diese Speicherbelegung stellt eine nicht ideale logische Eins dar, die durch die Abweichung der Belegung jeweils eines Speicherelementes in den zwei Hälften des Schieberegisters mit einer hohen Wahrscheinlichkeit als eine logische Eins festlegbar ist. Es handelt sich bei der Speicherbelegung 121 um eine einen Schiebetakt zu früh ausgezählte ideale logische Eins. Die Speicher­ belegung 122 zeigt dagegen eine durch eine Fehlüber­ tragung gestörte, aber noch als eine logische Eins festlegbare Impulsfolge. In den von rechts gezählten vier Speicherelementen ist lediglich das dritte und in den von rechts gezählten vier Speicherelementen das zweite fehlerhaft belegt.

In der Speicherbelegung 123 ist hingegen keine sinnvolle Zuweisung zu einem logischen Wert möglich, da die vier linken Speicherelemente jeweils zwei hohe Pegel und zwei Nullpegel aufweisen. Eine derartige Speicherbelegung führt zu der Ausgabe eines Übertragungsfehlers. Bei einer höheren Abtastfrequenz ist die Anzahl von Fehl­ belegungen von Speicherelementen zur Tolerierung von größeren Übertragungsfehlern erhöhbar.

Fig. 8 stellt ein Datensignal 35 dar, das von dem Daten­ sender 2 aussendbar ist. Die Bits sind in dem in Fig. 6 erläuterten Biphasencode dargestellt. Die ersten drei Bits S1, S2, S3 bilden einen Startcode. Das Bit S1 weist ein Wecksignal mit einem hohen Signalpegel über die volle Taktperiode 109 gemäß der Kurve 117 der Fig. 6 auf. Das Bit S2 weist über eine volle Taktperiode 109 ein Pausensignal mit einem Nullpegel gemäß der Kurve 116 der Fig. 6 auf, in dem Störsignale erkennbar sind. Das dritte Bit S3 ist ein Startsignal als eine logische Eins vorgesehen.

An den Startcode schließt sich ein aus acht Bit A7, A6, A5, A4, A3, A2, A1 und A0 gebildeter Adreßcode an, der Informationen zu dem Datensender und angesprochenen Datenempfänger aufweist. Die Bits A7 bis A0 des Adreß­ codes weisen jeweils eine logische Eins oder eine logi­ sche Null auf.

An den Adreßcode schließt sich mit den Bits M, E, W, B ein Zustandscode und mit den Bits D7, D6, D5, D4, D3, D2, D1 und D0 ein Datencode an. Das Bit M hat bei einem Datencode von mehr als einem Bit Länge den Wert Eins und bei einem Datencode mit einem einzigen Bit den Wert Null. Das Ereignisbit E hat einen Wert Eins, wenn der Datensender aufgrund einer Änderung des Sensorausgangs­ signales das Datensignal 35 ausgesendet hat. Bei einem Aussenden aufgrund eines übergelaufenen Ruhezeitzählers 77 hat das Ereignisbit E den Wert Null. Das Wieder­ holungsbit W hat bei einem ersten Aussenden des Daten­ signales 35 den Wert Null und ist ab dem zweiten Sende­ versuch auf den Wert Eins gesetzt. Das Batteriebit B hat den Wert Eins, wenn die Batteriespannung des Daten­ senders 1, 2 einen vorbestimmten Spannungsschwellwert unterschritten hat und ist bei einer Batteriespannung über dem Spannungsschwellwert auf Null gesetzt.

Die Datenbits D7 bis D0 beinhalten die zu übersendenden Daten. Im Falle des Datensenders 1 besteht der Datencode aus lediglich einem einzigen Datenbit D0, da der Zustand des Schaltsensors 22 zu übertragen ist. Im Falle des Datensenders 2 weist der Datencode mehrere Bits in Abhängigkeit von dem Auflösungsvermögen des Positions­ sensors auf.

Die sich an den Datencode anschließenden Paritätsbits P, P beinhalten die Parität und Gegenparität des Adreß­ codes, des Zustandscodes und des Datencodes zur Konsistenzprüfung. Das Datensignal 35 ist durch die Abschlußbits F1, F2 beendet, die entsprechend der Kurve 116 der Fig. 6 als jeweils ein Pausensignal gebildet sind.

Das Antwortsignal ist aus vier Bits gebildet, wobei das erste und letzte Bit entsprechend der Kurve 116 der Fig. 6 als Pausensignale gebildet sind und die beiden mittleren Bits jeweils eine logische Eins darstellen. Das kurze Antwortsignal ist nicht spezifisch aus­ gebildet, sondern durch das Erfordernis eines zeit­ richtigen Empfanges durch den zugeordneten Datensender eindeutig als Quittung auf ein Datensignal auswertbar. Weiterhin ist dadurch gewährleistet, daß Übertragungen nicht unnötig durch lange Antwortsignale und damit eine hohe Kollisionswahrscheinlichkeit hinausgezögert werden.

Claims (7)

1. Drahtlose Datenübertragungsvorrichtung mit wenig­ stens einem Datensender (1, 2) und einem Daten­ empfänger (3, 4), die jeweils eine Sendevorrichtung (32) und eine Empfangsvorrichtung (41) aufweisen, wobei von dem Datensender (1, 2) zu dem Daten­ empfänger (3, 4) Datensignale (35) aussendbar sind und von dem Datenempfänger (3, 4) zu dem Datensender (1, 2) nach dem Empfang eines Datensignales (35) jeweils ein Antwortsignal (36) rücksendbar ist, mit einer Erkennungsvorrichtung für Übertragungsfehler, mit der nach Ausbleiben des Antwortsignales (36) ein erneutes Aussenden des Datensignales (35) auslösbar ist, mit einem Wiederholungszähler (49), mit dem die Anzahl der ausgesendeten Datensignale (35) zählbar ist und mit einem Zufallszahlgenerator (53) zum Erzeugen einer Zufallszeitverzögerung vor Aussenden des Datensignales (35) bei Erkennen einer Kollision mit weiteren Datensignalen (35), wobei die Er­ kennungsvorrichtung ein Startsignal für den Zufalls­ zahlgenerator (53) zum Auslösen der Zufallszeit­ verzögerung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungsvorrichtung einen Schwellwertgeber (48) und einen Schwellwertkomparator (59) aufweist, daß der Ausgang des Wiederholungszählers (49) einen Bereichswahleingang (71) des Zufallszahlgenerators (53) und einen Schwellwertrücksetzeingang (72) des Schwellwertgebers (48) ansteuert, wobei über den Be­ reichswahleingang (71) ein Zufallszahlenbereich setzbar und über den Schwellwertrücksetzeingang (72) der Schwellwert rücksetzbar sind, daß der Schwell­ wertgeber (48) und die Empfangsvorrichtung (41) die Eingänge des Schwellwertkomparators (59) beauf­ schlagen und daß über einen Ausgang (63) des Schwellwertkomparators (59) dem Zufallszahlgenerator (53) ein Startsignal zum Erzeugen einer Zufallszeit­ verzögerung sowie dem Schwellwertgeber (48) über einen Eingang (94) ein Signal zum Erhöhen des Schwellwertes zuführbar ist.

2. Drahtlose Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufallszahlen­ bereich mit steigendem Wert des Wiederholungszählers (49) bis zu einem vorbestimmten größten Endwert zunimmt.

3. Drahtlose Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Empfangsvorrichtung (41) und den Schwellwert­ komparator (59) eine Auswerteeinheit (52) geschaltet ist, die in einer von einem Taktgeber (26) geliefer­ ten Anzahl von Takten die Helligkeit darstellende Signale der Empfangsvorrichtung (41) zählt.

4. Drahtlose Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktdauer klein gegen die Länge des Datensignales (35) ist.

5. Drahtlose Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Takt­ geber (26) ein Ruhezeitzähler (77) angeschlossen ist, mit dem die Takte des Taktgebers (26) seit Aussenden eines Datensignales (35) zählbar sind.

6. Drahtlose Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Ruhe­ zeitzählers (77) mittels eines Komparators (78) mit dem Wert aus einem Speicher (79) vergleichbar ist, wobei nach einem Überschreiten des Wertes des Speichers (79) durch den Wert des Ruhezeitzählers (77) ein Datensignal (35) aussendbar ist, das eine Information (E) über das Überlaufen des Ruhezeit­ zählers (73) aufweist.

7. Drahtlose Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der an den Zufallszahlgenerator (53) angeschlossene Ausgang des Wiederholungszählers (49) mit einem Wiederholungsanzahlspeicher (74) an einen Wieder­ holungskomparator (73) angeschlossen ist, der nach Überschreiten des Wertes des Wiederholungsanzahl­ speichers (74) durch den Wert des Wiederholungs­ zählers (49) über einen Stummschalter (75) das Aussenden von weiteren Datensignalen (35) bis zu der Anforderung eines neuen Datensignales (35) unter­ bricht.