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Die
Erfindung betrifft die elektronischen Vorrichtungen, welche an Bord
von Pkws verwendet werden und dazu bestimmt sind, mit einem tragbaren Telefon,
insbesondere den Vorrichtungen genannt „car kits", gekoppelt zu werden, das heißt die Autoadapter
für tragbare
Telefone, welche insbesondere ermöglichen einen „Freihand"-Betrieb dieser Letzteren,
zu gewährleisten.
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Sie
hat insbesondere zum Gegenstand ein Universalsystem zur Freihandtelefonie
vorzuschlagen, welche „bei
der Montage" in
billiger Weise in Pkws installiert werden kann. Die Erfindung bezieht sich
insbesondere auf Mobiltelefone, welche nach dem GSM-System funktionieren,
welches heute der universelle europäische Standard der Mobiltelefonie ist.
Diese Bezeichnung ist jedoch in einer Weise beschränkend und,
wie man es verstehen wird, wird die Erfindung nicht an den Telefonnetztyp
gebunden, welcher benutzt wird und kann sich auch gut auf andere
Mobiltelefonstandards beziehen, analog oder numerisch.
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Die
WO-A-98/45997 (Parrot
SA) beschreibt einen solchen Autoadapter für ein Funktelefon, dessen Ergonomie
besonders durchdacht ist, um eine Verwendung in totaler „Freihand"-Konfiguration zu ermöglichen,
insbesondere mittels Wiedererkennungsschaltkreisen und Stimmensynthesenschaltkreisen.
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Eine
solche Vorrichtung, welche in der Folge im Allgemeinen unter dem
Begriff „Adapter" bezeichnet wird,
umfasst einerseits ein „Kästchen", welches ein Motherboard
mit einbezieht, welches die große Mehrheit
der elektronischen Schaltkreise umfasst, welche über ein Kabel mit einer „Halterung" in Gestalt eines
Einschubs verbunden ist, welcher z. B. auf der Armatur des Fahrzeugs
eingerichtet ist und geeignet ist, um das Mobiltelefon aufzunehmen.
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Das
Kästchen,
welches im Allgemeinen für den
Benutzer nicht zugänglich
ist, ist mit Steuerung und Wandlern versehen. Es ist nur mit einem
Mikrofon und einer Vorrichtung zur Tonwiedergabe direkt (über einen
Lautsprecher, welcher mit dem Kästchen verbunden
ist) oder indirekt (über
das Autoradio des Fahrzeugs, wenn das Letztere darin vorgesehen
ist) verbunden. Das Kästchen
kann in dem Fahrzeug „bei der
Montage" durch den
Hersteller installiert werden, in der Fabrik oder auch später durch
den Benutzer (Kästchen „add-on").
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Die
Halterung umfasst einen Einschub, welcher das Telefon aufnehmen
kann und der in Reichweite des Benutzers installiert ist, z. B.
durch ein geeignetes Befestigungsmittel auf dem Armaturenbrett. Aus
elektrischer Sichtweise umfasst die Halterung eine Anschlusstechnik
mit einer Antennenverbindung, einer Aufladestation der Batterie
des Telefons, Eingangs-/Ausgangslinien für Audiosignale, und einem numerischen
Bus, welcher es ermöglicht,
Daten und Befehle zwischen dem Telefon und dem entfernten Kästchen auszutauschen.
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Es
existieren auch Konfigurationen, in welchen die Verbindung zwischen
dem Telefon und dem entfernten Kästchen
durch schnurlose Mittel hergestellt wird, z. B. über eine Schnittstelle vom
Typ Bluetooth.
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Der
Ausgangspunkt der Erfindung besteht darin, über ein einziges Modell des
Kästchens,
universal und undifferenziert, zu verfügen, dessen Audiowiedergabe
gewährleistet
werden kann, wie auch immer die Ausstattung des Fahrzeugs ist.
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Die
US-A-6,134,456 und
DE-U-297 17 811 beschreiben
kombinierte „Freihand"-Ausrüstungen zur
Audioinstallation des Fahrzeugs mit Wandlern und Signalverarbeitern
geeignet gemäß der eingesetzten
Funktion zu einem gegebenen Zeitpunkt betrieben zu werden: Audiohören, Telefonkonversation, etc.
Folglich ist die allgemeine Absicht der Erfindung eine Freihandadapterkonfiguration
für ein
Autotelefon vorzuschlagen, welches ein Universalkästchen, insbesondere
ein Kästchen,
welches in das Fahrzeug integriert ist und für den Benutzer unzugänglich ist,
umfasst, welches kompatibel mit allen Autoradiotypen ist, welche
geeignet sind, um in einem Fahrzeug aufgefunden zu werden (und,
in Abwesenheit eines Autoradios, welches Tonwiedergabe ermöglicht,
indem direkt ein Lautsprecher an dem Kästchen eingesteckt wird).
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Außer diesem
universalen Charakter muss das Kästchen
selbstverständlich
sehr widerstandsfähig
für alle
elektrischen, elektromagnetischen oder anderen parasitären Quellen
sein, welche oft sehr störend
sein können.
Die Standards im automobilen Bereich verlangen insbesondere, dass
die elektronischen Ausrüstungen
Spannungsspitzen der elektromagnetischen Felder und der diversen
parasitären Quellen,
etc. widerstehen können
ohne irgendeine Fehlfunktion und ohne ein Risiko von Beschädigung.
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Genauer
ist es die Absicht der Erfindung einen Adapter vorzuschlagen, dessen
Kästchen
einen direkt anpassbaren Audioausgangsschaltkreis umfasst (das heißt, ohne
Hinzufügen
eines zusätzlichen Bauteils)
für alle
die Konfigurationen, welche geeignet sind, um in einem gegebenen
Fahrzeug angetroffen zu werden: Fehlen oder Vorhandensein von einem
Autoradio, Autoradiomono- oder stereo, eines oder mehrerer differenzieller
Eingangs- oder auch Massebezüge,
mit oder ohne „Stummeingang" zur Unterbrechung
der Radioquelle, etc.
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Des
Weiteren, wie man es sehen wird, muss dieser Audioschaltkreis einen
Widerstand aufweisen, welcher für
Kurzschlüsse
eingerichtet ist und robust beim Auftreten von allen Bedienungsfehlern
sein muss, welche im Moment der Installation begangen werden können. Außerdem,
aus elektrischer Sichtweise, wird durch das Fehlen einer Masseschleife verhindern,
dass parasitische Signale empfangen werden und folglich ein exzellentes
Verhältnis-Signal-Rauschen
gegeben ist.
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Deswegen
schlägt
die Erfindung einen „Freihandadapter" für Mobiltelefone
vom allgemeinen Typ vor, welcher durch die
US-A-6,134,456 vorgeschrieben
wird und von denen der Audioschaltkreis in der Weise konfiguriert
ist, welche in dem Anspruch 1 dargelegt wird. Die Unteransprüche legen
bevorzugte Ausführungsformen
dar.
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Man
wird nun ein Beispiel eines Pkw-Adapters für ein Mobiltelefon beschreiben,
welches in Übereinstimmung
mit verschiedenen Lehren der vorliegenden Erfindung verwirklicht
ist.
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Die 1 ist
eine schematische Ansicht, welche verschiedene in dem Fahrzeug eingesetzte Vorrichtungen
zeigt.
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Die 2 ist
eine schematische Darstellung der Klemmleiste des Universalkästchens,
welches die verschiedenen Verbindungspunkte zeigt, welche benutzt
werden um die Installation der 1 zu konfigurieren.
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Die 3 zeigt
das Schema der Audioausgangsstufe des Kästchens der Installation der 1.
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Man
wird zuerst die allgemeine Architektur des Adapters der Erfindung
darlegen, bevor der Schaltkreis genauer beschrieben werden wird.
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Allgemeine Architektur des
Adapters
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1 zeigt
schematisch die verschiedenen Vorrichtungen einer „Freihand"-Autotelefonkonfiguration. Diese Ausstattung
wird mit einem Funktelefon 10 benutzt, z. B. einem Mobiltelefonmodell
GSM 2 Watt, welches der Benutzer in der spezifischen Halterung,
welche für
dieses Telefonmodell angepasst ist, ablegt, wenn er sein Fahrzeug
betritt.
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Die
Halterung umfasst einen Einschub 12, welcher das Telefon 10 aufnimmt
und z. B. am Armaturenbrett des Fahrzeugs durch jedes geeignete
Mittel befestigt ist. Die Halterung umfasst auch einen elektronischen
Schaltkreis 14, welcher mit den verschiedenen Anschlüssen des
Telefons durch eine geeignete Anschlusstechnik 16 verbunden
ist, welche es ermöglicht,
auf einen Datenbus und auf verschiedene Schaltkreise sowie den Antennenschaltkreis und
den Versorgungsschaltkreis des Telefons oder den Wiederbeladungsschaltkreis
der Batterie dieses Letzteren zuzugreifen.
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Diese
Halterung, welche also in Reichweite des Benutzers platziert ist,
ist über
einen Bus 18 mit einem Kästchen 20 verbunden,
welches es ermöglicht,
die verschiedenen „Freihand"-Funktionen zu steuern.
Das Kästchen 20 ist
an einem im Allgemeinen dem Fahrer unzugänglichen Ort installiert (z.
B. hinter dem Armaturenbrett), und umfasst keinen Unterbrecher oder
Steuerknopf. Es schließt
nur einen Universalschaltkreis (Motherboard) 22 ein, welcher über eine
Klemmleiste verbunden ist,
- – welcher genauer in Bezug
auf die 2 beschrieben werden wird – mit verschiedenen
Vorrichtungen sowie:
- – Versorgungsbatterie 24 des
Fahrzeugs, welche eine Spannung VBAT liefert,
im Allgemeinen von 12 V über
den Schlüsselwechsler
des Kontakts,
- – Mikrofon 28,
z. B. ein dem Armaturenbrett integriertes Mikrofon,
- – Autoradio 30 (wenn
das Fahrzeug damit ausgestattet ist), über eine Verbindung 32,
deren besonderer Verbindungsmodus in Abhängigkeit des Autoradiotyps
mit Bezug auf die 4 weiter unten beschrieben
werden wird,
- – gewidmeter
Lautsprecher 34, welcher direkt mit dem Schaltkreis 22 verbunden
ist, falls das Fahrzeug nicht mit einem Autoradio versehen ist oder der
Benutzer nicht wünscht,
das Letztere für
die Freihandtelefonie zu benutzen.
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Die
Grenze, welche durch die gestrichelte Linie 36 definiert
wird, gibt die Elemente an, welche einen universalen Charakter aufweisen,
d. h. welche keine Anpassung in Abhängigkeit des Funktelefonmodells
und/oder des Autoradiomodells benötigen und die also identisch
in allen Fahrzeugen integriert werden können.
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Diese
Anpassung wird verwirklicht:
- – in Abhängigkeit
des Radiotelefonmodells durch die Wahl einer spezifischen Halterung
für dieses Modell,
welcher es ausreichen wird, auf dem Armaturenbrett befestigt zu
werden und mit dem Universalkästchen
durch die Verbindung (auch universal) 18 verbunden zu werden;
- – in
Abhängigkeit
von dem Autoradio, durch eine besondere Konfiguration der Verbindung 32 zwischen
den Kontakten des Autoradios und bestimmter Kontakte des Audioausgangs
des Schaltkreises 22 (oder, wenn kein Autoradio da ist,
durch ein direktes Einstecken eines Lautsprechers 34).
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Die 2 stellt
die verschiedenen Eingangs- und Ausgangskontakte des Kästchens 20 dar.
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Außer den
Verbindungskontakten zu Batterie 24 und zum Mikrofon 28 umfasst
die Anschlusstechnik des Kästchens
im Wesentlichen:
- a) Kontrollkontakte des Telefons,
d. h. Kontakte, welche es ermöglichen
logische Steuerungssignale und Daten mit dem Telefon auszutauschen. Genauer
sind die Kontrollkontakte des Telefons, Verbindungskontakte Serie „TX1", „RX1", „TX2" und „RX2", welche es ermöglichen,
logische Signale mit allen Radiotelefonen, z. B. konform mit dem
Kommunikationsprotokoll, welche durch die ETSI-GSM 0707-Empfehlung
verordnet wird, auszutauschen.
- b) Eingangs-/Ausgangskontakte von Audiosignalen mit dem Telefon
(im Allgemeinen mit einer gewidmeten analogen Masse);
- c) Steuerungskontakte der Halterung, d. h. Kontakte, welche
es ermöglichen,
logische Steuersignale mit dem Schaltkreis, welcher in die Halterung integriert
ist, auszutauschen, welche umfassen:
– einen allgemeinen Versorgungskontakt „+12 V", welcher ausgehend
von der Spannung der Batterie des Fahrzeugs erhalten wird, um einen
Schaltkreis versorgen zu können,
welcher in die Halterung für
das Wiederbeladen der Batterie des Telefons integriert ist,
– einen
Massekontakt „GND", welcher gleichzeitig als
Referenz für
die Versorgung und die logischen Signale dient,
– einen
Eingang „GSM-Detekt", welcher von der Halterung
ein logisches Signal empfängt,
welches angibt, dass ein Telefon gerade in den Einschub eingesetzt
wurde (diese Detektion wird weiter unten in Bezug auf die 3 beschrieben);
dieses Signal hat insbesondere als Aufgabe, das Kästchen 20 aus
einem Zustand geringen Verbrauchs zu bringen, um es umgehend ab
dem Einsetzen eines Telefons funktionsbereit zu machen,
– einen
Ausgang „RST-Support" für das Zurücksetzen
auf Null der Erweiterungsschaltkreise, nachdem das Kästchen seinen
Schlummerzustand verlassen hat,
– einen Ausgang „STBY-Support", welcher es ermöglicht,
der Halterung einen Befehl zum in den Schlummerzustand setzen zu
schicken infolge auf die Detektion des Herausnehmens des Telefons aus
seiner Halterung,
– einen
Serieneingang „BOOT", welcher dazu bestimmt
ist, um bei deren ersten Einsetzen eines Funktelefons eines gegebenen
Modells in die Halterung die Übertragung
eines Programmmoduls zur Personalisierung, welches in dem Schaltkreis 14 der
Halterung gespeichert ist, zu dem Kästchen auszulösen, z.
B. in einem Flashspeicher dieses Schaltkreises. Wenn die Übertragung
ausgeführt
ist, wird dieses Modul ein für
alle Mal durch die Mikrosteuerung des Kästchens 20 aufbewahrt
werden. In dieser Weise ist das spezifische Programmmodul, welches
die Steuerung des entsprechenden Telefonmodells ermöglicht, in
der für
dieses Modell spezifischen Halterung integriert und die Programmpersonalisierung
des Kästchens
wird das erste Mal, dass der Benutzer das Telefon in der Halterung
ablegt, in total durchsichtiger Weise für den Benutzer ausgeführt. Diese
Funktion ist selbst schon bekannt und z. B. in dem „chipset" des Autoadapters
Parrot 3 implementiert, welcher seit 1998 von der Anmelderin betrieben
wird.
- c) und Eingangs-/Ausgangskontakte, welche es ermöglichen,
das Autoradio oder einen Lautsprecher zu steuern und welche umfassen:
– zwei Linieneingänge „L1–" und „L2–",
– zwei Linienausgänge „L1+" und „L2+",
– zwei Leistungsausgänge „HP+" und „HP-" für das direkte
Anschließen
eines Lautsprechers,
– ein
Ausgang „MUTE",
– ein „Audio-GND"-Massenkontakt, welcher
der Audiostufe eigen ist.
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Audioausgangsschaltkreis
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Man
wird nun mit Bezug auf die 3 den Audioausgangsschaltkreis 56,
welcher dem Kästchen 20 eingebaut
ist, beschreiben.
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Dieser
Schaltkreis ermöglicht
es insbesondere, sich an eine sehr große Anzahl von Fahrzeugkonfigurationen
und insbesondere an die eingebauten Autoradiotypen anzupassen.
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Man
kann die sieben typischen folgenden Situationen zählen:
- – Fehlen
eines Autoradios (oder der Benutzer will kein Autoradio für den Schaltkreis
der Freihandtelefonie verwenden): Der Audioschaltkreis muss direkt
einen gewidmeten Lautsprecher versorgen können;
- – Vorhandensein
eines einfachen Autoradios, welches es notwendig macht, die Lautsprecher
des Fahrzeugs zwischen dem Autoradio und dem Käst chen zu teilen. Es ist notwendig,
dass das Kästchen
ein Relais steuert, um den Lautsprecher entweder auf das Autoradio
oder auf den Audioausgang des Kästchens
zu schalten, wenn dieser Letztere ein Signal liefert;
- – Identischer
Fall wie vorhergehend und das Autoradio verfügt außerdem über einen Eingang in „MUTE", welcher es ermöglicht,
den Verstärker des
Autoradios abzuschalten: Dieser Eingang ist also aktiviert, um einen Übergang
zwischen den beiden Audioquellen zu gewährleisten;
- – Das
Autoradio besitzt einen Eingang vom Typ „auxiliary", welcher Signale in geringerer Höhe empfangen
kann, welche durch den Schaltkreis des Autoradios verstärkt werden.
Vier Möglichkeiten
können
sich präsentieren:
– Das Autoradio
ist mit einem Monoeingang ausgestattet, welcher auf die Masse des
Autoradios referenziert ist,
– Das Autoradio ist mit zwei
Stereoeingängen ausgestattet,
welche sich auf die Masse des Autoradios referenzieren,
– Das Autoradio
ist mit einem differenziellen Monoeingang ausgestattet (Monosignal,
welches zwischen zwei Kontakten angelegt wird),
– Das Autoradio
ist mit zwei differenziellen Stereoeingängen ausgestattet (also über vier
Kontakte).
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Der
Schaltkreis, welchen man beschreiben wird, ermöglicht es, alle diese Möglichkeiten
abzudecken, einfach indem eine spezielle Verkabelung für die Verbindung
zwischen dem Kästchen
und dem Autoradio und dem Lautsprecher gewählt wird.
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Wie
man es sehen wird, deckt der Schaltkreis 56 die Konfiguration
gleichgültig
ab, wo das Autoradio eine Audiomasse entweder liefert oder nicht liefert;
in diesem letzten Fall ist es die Masse des Kästchens, welche benutzt werden
wird.
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Dieser
Schaltkreis 56 umfasst am Ausgang eines numerisch analogen
Konverters 58, welcher ein differenzielles Audiosignal
von niedrigem Niveau des „Freihand"- Telefons liefert, einen differenziellen Leistungsverstärker 60,
welcher am Ausgang, immer im differenziellen Modus, auf die Kontakte
HP+ und HP– zugreift.
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Er
umfasst auch zwei symmetrische und identische Niedrigniveauschaltkreise,
welche differenzielle Verstärker 62 und 62' einsetzen.
Eine dieser Eingänge,
z. B. des Verstärkers 62,
ist mit einem dem Konverter 58 entsprechenden Ausgang verbunden, während sein
anderer Eingang mit einem der Eingangskontakte L1 über den
Mittelpunkt einer Teilerbrücke,
welche durch Widerstände 64 und 66 dargestellt
wird, verbunden ist, wobei der Widerstand 64 typischer
Weise einen Wert der Größenordnung
1% des Widerstands 66 hat. Der kalte Punkt des Teilers (Widerstand 64)
ist mit der Masse verbunden und sein heißer Punkt (Widerstand 66)
ist mit dem Eingang des Verstärkers 62 verbunden,
ein Eingang, an welchem folglich eine Referenzspannung Vref gelegt wird, z. B. von 6 V, durch das
Zwischenmittel eines Widerstands 68. Der Ausgang des Verstärkers 62 ist einerseits
mit dem Kontakt L1+ über
einen Widerstand 70 und andererseits über den Kontakt HP+ über einen
Widerstand 72 verbunden.
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Der
andere Verstärker 62' umfasst dieselben Elemente,
welche in exakt symmetrischer Weise verbunden sind.
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Die
Aufgabe des Widerstands 64 ist es, eine Verbindung des
Kontaktes L1– mit
der Masse des Schaltkreises des Kästchens zu gewährleisten,
in dem Fall, wo das Autoradio keine eigene Masse liefert. Im Gegensatz
dazu, wenn das Autoradio eine Masse liefert, weist der Draht, welcher
diesen Massenkontakt des Autoradios mit dem Kontakt L1– des Schaltkreises
des Kästchens
verbindet, eine sehr schwache Impedanz (typischer Weise kleiner
als 1 Ω)
in Bezug auf den Wert des Widerstandes 64 (typischerweise
der Größenordnung
von 100 Ω)
auf, was es ermöglicht,
auf der Linie ein Signal aufzunehmen, welches ein konformes Niveau
aufweist.
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Das
Einstecken wird in der folgenden Weise für die verschiedenen weiter
oben verzeichneten Möglichkeiten
ausgeführt:
- – Fehlen
eines Autoradios: Direkter Anschluss des gewidmeten Lautsprechers
zwischen den Kontakten HP+ und HP–,
- – Autoradio,
welches nicht mit einem Auxiliary-Eingang versehen ist: Zwischen
HP+ und HP– über ein
externes Wechselrelais; in dem speziellen Fall eines Autoradios
mit einem externen Verstärker
ist einer der Kanäle
mit L1+ und Li– verbunden,
der andere Kanal mit L2+ und L2–,
- – Autoradio,
welches nicht mit einem Auxiliary-Eingang versehen ist und außerdem mit
einem „MUTE"-Eingang versehen
ist: Dieses Letztere wird aktiviert, wenn der Freihandschaltkreis
in Betrieb ist (abgenommenes Telefon),
- – Autoradio
mit „Auxiliary"-Eingang:
– Monoeingang,
welcher auf die Masse referenziert ist: Anzuschließen zwischen
L1+ und L1–,
– Stereoeingänge, welche
auf die Masse referenziert sind: Ein Kanal anzuschließen zwischen
L1+ und L1–,
der andere zwischen L2+ und L2–,
– Differenzieller
Monoeingang: Anzuschließen zwischen
L1+ und L2+,
– Differenzieller
Stereoeingang: Ein Kanal anzuschließen zwischen L1+ und L2+, der
andere zwischen HP+ und HP–;
in dem letzten Fall wird der Verstärker 60 auf hohe Impedanz
durch die Aktivierung eines HZ-Zapfens
gelegt.
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Man
stelle fest, dass verschiedene Varianten des Audioschaltkreises
in Betracht gezogen werden können,
insbesondere mit einem Schaltkreis 58, welcher am Ausgang
ein nicht differenzielles Audiosignal liefert: In diesem Fall wird
das Signal auf einen einzigen Eingang gelegt (oder auf zwei vereinte
Eingänge)
des Verstärkers 60 und
einer dieser Verstärker 62 oder 62' wird in der
Weise montiert, um seine positiven und negativen Eingänge zu vertauschen,
um am Ausgang gegensätzliche
Phasen auf den Anschlüssen
L1+ und L2+ liefern zu können.