DE69018300T2 - Überwachungsschaltung und mit einer solchen Schaltung ausgerüstete Datenübertragungseinrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung zur Überwachung des Einschaltens einer Datenübertragungsanordnung. Sie bezieht sich ebenfalls auf die Anordnung selber.
• In vielen Situationen muß der Verbrauch elektrischer Energie durch eine Datenübertragungsanordnung auf die zum Gebrauch unbedingt notwendige Zeit beschränkt werden. Außerhalb dieser Periode ist die Anordnung nicht aktiv. Deswegen ist es für eine Überwachungsschaltung notwendig, über die Möglichkeit zu verfügen, ständig zu überprüfen zu welchem Zeitpunkt die Anordnung in den aktiven Zustand zurückgebracht werden muß. Die Überwachungsschaltung muß an sich ebenfalls das wesentliche Kennzeichen aufweisen immer in dem Bereitschaftszustand zu sein und folglich eine möglichst kleine Menge Energie zu verbrauchen.
• Das dadurch entstandene Problem, über eine Überwachungsschaltung zu verfügen, die sich ständig in dem Empfangszustand befindet und sich selbst auf Empfang einer Nachricht von draußen triggern kann, soll eine große Unempfindlichkeit gegen fehlerhafte Triggerung haben und soll diese Kennzeichen haben indem eine möglichst geringe Menge Energie verbraucht wird.
• Die Notwendigkeit eines sehr niedrigen Energieverbrauchs ist insbesondere wesentlich bei Übertragungsanordnungen, die von einer unabhängigen elektrischen Energiequelle gespeist werden. Es handelt sich dabei meistens um batteriegespeiste tragbare Anordnungen. Die Notwendigkeit, einer Ferntriggerung entspricht einem anderen Aspekt beispielsweise daß die zu triggerende Anordnung nur schwer auf direkte Weise zuzugreifen ist oder daß eine Synchronisationshemmung aufgefunden wird.
• Zu dieser letzteren Kategorie gehört ein Dokument mit dem Titel: "Déclanchement photovoltaique par flash esclave" (photoelektrische Triggerung durch "slave flash") von Kleinnibbelink in Elektor 7/8-1982, Seite 86.
• Diese in diesem Dokument beschriebene Überwachungsschaltung ist gemeint für fotographische Zwecke zur Triggerung eines Hilfsblitzes synchron zu einem Hauptblitz. Die Triggerung erfolgt durch den Hauptblitz mittels des ausgestrahlten Lichtes. Eine derartige Steuerschaltung hat einen geringen Verbrauch. Sie ist vorgesehen um nur während einer sehr kurzen Periode unter Licht- und Zeitverhältnissen, bestimmt durch den Hauptblitze, zu arbeiten. Gewiß gibt es dabei Nachteile, die unten detailliert beschrieben werden und wodurch eine solche Schaltungsanordnung zum Gebrauch als Steuerschaltung, arbeitend unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen insbesondere in bezug auffehlerhafte Triggerung, ungeeignet macht.
• Weiterhin ist, angesichts der angestrebten Lebenszeit (etwa ein Jahr) und der Anzahl Kommunikationen zwischen einem Abfragesystem und der Steuerschaltung keine Rede von einer kontinuierlichen Wirkung der durch die Steuerschaltung geregelten Elektronik mit einem Verbrauch, der einige Mikroampère überschreitet (arbeitend mit einer Batterie, beispielsweise einer 6 Volt Batterie).
• Deswegen ist es notwendig, über eine steuerschaltung verfügen zu können, die nur wenig oder keine Energie verbraucht, die die gesteuerte Elektronik nur dann betätigt, wenn dies von dem überwachenden Abfragesystem erfordert wird und die diese Elektronik wieder in die Bereitschaftslage zurückbringt nach der Anforderung.
• Zu diesem Zweck weist die Erfindung das Kennzeichen auf, daß die Steuerschaltung einen Thyristor aufweist mit einer Trigger-Gate und eine Rückkopplungsschaltung mit einer Induktivität und einem Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie in antwort auf ein Lichtereignis, wobei die Rückkopplungsschaltung im Stande ist, den leitenden oder gesperrten Zustand des Thyristors zu steuern und zwar durch die Tatsache, daß die Trigger-Gate des Thyristors mit einem Anschluß des Generators verbunden ist, der eine Polarität hat, die den Thyristor abschaltet, wenn der Generator in einem statischen Beleuchtungszustand ist, wobei die Rückkopplung dazu vorgesehen ist, den Thyristor in antwort auf Energie einzuschalten, die durch die Induktivität restituiert wird, wobei die Energie durch eine plötzliche Unterbrechung des leuchtenden Ereignisses verursacht wird und die Induktivität dadurch elektrische Energie triggert mit einer Polarität, welche die umgekehrte Polarität der vorhergehenden Polarität ist und ausreicht um den Thyristor zu schalten.
• Auf vorteilhafte Weise kann die Anordnung nach der Erfindung arbeiten ohne daß die Umgebungsbeleuchtung zerstört wird sogar wenn sie intens ist und sie kann auf diese Weise arbeiten, indem sie in dem Bereitschaftszustand nahezu keine Energie verbraucht.
• Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ist insbesondere dazu gemeint, die elektrische Speiseenergie eines Abzeichens mit einer Übertragungsanordnung zu überprüfen. Das Abzeichen wird benutzt zu Überprüfung einer Person und um diese Person zu erlauben, durch einen bestimmten Perimeter hindurchzugehen.
• Der Generator erzeugt elektrische Energie in antwort auf einen Lichtimpuls. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise eine sehr schnelle Abfrage der Steuerschaltung, wodurch eine Reihe von Vorgängen mit hoher Geschwindigkeit möglich sind, wenn mehrere Steuerschaltungen abgefragt werden müssen. Der Impuls kann im Infrarot-Bereich liegen. Auf vorteilhafte Weise vermeidet dies daß der Abzeichenträger verwirrt wird und schirmt ab gegen andere Lichtimpulse, wenn beispielsweise die Steuerschaltung in einer Umgebung abgefragt werden muß, wo beispielsweise Fotokamerablitze wirksam sind.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist äußerst zuverlässig, empfindlich und hat einen vernachlässigbaren Verbrauch in der Bereitschaftslage (weniger als 1 uA). Die Steuerschaltung wird von einem Lichtimpuls getriggert, der von einem elektronischen Blitz erzeugt wird, der durch das überwachende Abfragesystem getriggert wird, wenn die Person nähert. Die Person an sich wird durch ein passives Infrarot-System oder durch eine optische Sperre detektiert, um das Abfragesystem einzuschalten. Dieser Lichtimpuls wird von dem Abzeichen aufgenommen und zwar durch photoelektrische Zellen. Zusätzlich zu der geschriebenen Information, wie der Name der Person und mehrere Kennzeichen, kann das Abzeichen eine Übertragungsanordnung aufweisen zur Kommunikation mit der Umgebung. Diese Anordnung wird im Stande sein, den Lichtimpuls mittels der Steuerschaltung zu detektieren zu empfangen und die Abfragedaten von dem Abfrageüberwachungssystem zu decodieren und zu codieren und ihrerseits Daten zurückzuschicken, wodurch es möglich ist, daß der Abzeichenträger identifiziert wird. Diese Daten werden in einer Speichereinheit gespeichert. Ein entfernbares Gehäuse kann die Speichereinheit allein oder zusammen mit der Decodierungs/Codierungseinheit enthalten. Diese kann Identifikationsinformation liefern. Das entfernbare Gehäuse kann ein flacher Träger für eine elektronische Speicherplatte sein. Das Gehäuse kann ebenfalls die komplette Übertragungsanordnung enthalten, wodurch das Abfragen, das Auslesen und das Übertragen der in der Speichereinheit gespeicherten codierten Daten möglich ist.
• Die Anordnung enthält:
• einen Lichtempfanger/Sender, der Information empfängt/codierte Eingangs-/Ausgangslichtlnformation aussendet,
• einen Verarbeitungsprozessor, der die folgenden Elemente aufweist:
• eine Einheit zum Decodieren/Codieren von Eingangs-/Ausgangsdaten,
• eine Einheit zur Speicherung von Daten, die codiert und danach durch die Decodierungs/Codierungseinheit übertragen sind,
• Mittel zur Speisung des Empfängers/Senders und des Verarbeitungsprozessors,
• und eine Steuerschaltung, welche die Wirkung der genannten Speisemittel steuert.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in folgende Nähe beschrieben. Es zeigen
• Figur 1 ein Schaltbild einer Triggerschaltung zum Gebrauch im Bereich der Fotografie nach dem Stand der Technik,
• Figur 2a, 2b, 2c und 2d ein Schaltbild der Stromänderung in der Rückkopplungsschaltung mit oder ohne induktivität,
• Figur 3 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung,
• Figur 4 eine Darstellung der Stromänderung in der Rückkopplungsschaltung nach der Erfindung,
• Figur 5 eine Darstellung des elektrischen Schaltplans der erfindungsgemäßen Steuerschaltung mit den Mitteln zum Abschalten des Thyristors nach einer vorbestimmten Periode,
• Figur 6 ein Blockschaltbild einer erfindungemäßen Anordnung.
• Figur 1 zeigt nach dem Stand der Technik einen Thyristor 110, der das Einschalten einer elektrischen Energiequelle 120 steuert. Die Trigger-Gate 111 des Thyristors ist mit einer Rückkopplungsschaltung verbunden, die durch eine Induktivität 130 und eine Anzahl Lichtzellen 140 gebildet wird. In diesem Schaltbild ist der Thyristor vom PNPN-Typ und die Trigger-Gate ist mit dem positiven Pol der Lichtzellen 140 verbunden. Diese erzeugen unter dem Ein fluß einer Lichtstrahlung 150 elektrische Energie, die ausreicht um die Triggerschwelle des Thyristors zu überschreiten und diesen Thyristor in den leitenden Zustand zu bringen. Die elektrische Energiequelle 120 wird dazu eingeschaltet und kann zu diesem Zweck eine Last speisen.
• Der Operationsmechanismus ist in Figur 2a bis 2b dargestellt.
• Die Figuren 2a und 2b beziehen sich auf dasjenige, was erzeugt wird, wenn die Steuerschaltung keine Induktivität 130 hätte. In Figur 2a für eine schwache Umgebungsbeleuchtung E&sub1; ist der in die Rückkopplungsschaltung fließende Strom I&sub0; sehr gering (Zustand 211). Wenn die Umgebungsbeleuchtung steigt (Zustand E&sub2;) steigt der Strom (Zustand 212) und kann die Schwelle It überschreiten, wodurch der Punkt A an der Trigger-Gate (Figur 1) eine Spannung erreicht, die ausreicht um den Thyristor in den leitenden Zustand zu bringen. Wenn die Beleuchtung durch einen Lichtimpuls (Figur 2a) erzeugt wird, wird die Stromschwelle It für eine Dauer überschritten, die von der Länge des Lichtimpulses abhängig ist.
• Die Figuren 2c und 2d beziehen sich auf den Fall, in dem die Induktivität 130 in der Steuerschaltung (Figur 1) vorgesehen ist.
• Diese Induktivität hat notwendigerweise einen nicht-Null-Widerstand R. In diesem Fall beziehen sich für dieselbe Umgebungsbeleuchtung E&sub1; und E&sub2; die Zustande 211 und 212 auf einen niedrigeren Rückkopplungsstrom. Die Schwelle It kann dennoch überschritten werden. Beim Vorhanden sein eines Lichtimpulses wird die Dauer des leitenden Zustandes des Thyristors kürzer, die Schwelle It wird überschritten und zwar für eine Zeit, die viel kürzer ist als bevor und die vorübergehende Position der Triggerung wird viel genauer bestimmt und zwar wegen des Filtervorgangs der Induktivität. Dies ist der Grund, weshalb die Schaltungsanordnung nach Figur 1 auf vorteilhafte Weise für fotographische Zwecke benutzt wird, wobei es die zeitliche Genauigkeit und die Synchronisation der jeweiligen Blitze sind, die von Bedeutung sind.
• In dieser Schaltungsanordnung wird der Thyristor leitend sobald eine ausreichende, sogar kontinuierliche Lichtschwelle von dem Empfänger erreicht ist. Um dieses Risiko zu beschränken wurde bisher vorgeschlagen, in einer niedrigen Lichtumgebung mit der Induktivität zu arbeiten die parallel zu der Lichtzelle geschaltet ist. Mit einer derartigen Schaltungsanordnung kann bei einer natürlichen Lichtumgebung, in der der Abzeichenträger sich oft befinden kann, eine Restspannung auftreten, die ausreicht für eine fehlerhafte Triggerung des Thyristors. Diese Schaltungsanordnung wird unter solchen Umständen nutzlos eingeschaltet.
• Figur 3 zeigt nach der Erfindung einen pnpn-Thyristor 310, beispielsweise einen 2N5062, dessen Trigger-Gate mit dem negativen Pol des elektrischen Energiegenerators 340 verbunden ist, der den Lichtimpuls 350 erhält. Eine Induktivität 330, beispielsweise mit dem Wert 10 mH, liegt zwischen den Klemmen dieses elektrischen Generators. Der Thyristor 310 ist über die Last Z mit der Speisequelle verbunden.
• Das Funktionieren dieser Steuerschaltung ist in Figur 4 dargestellt. Für eine Umgebungsbeleuchtung (Zustand 411) ist die Richtung des elektrischen Stromes in der Rückkopplungsschleife entgegen gesetzt zu der des vorhergehenden Falles. Beim Vorhandensein des Lichtimpulses nimmt die Spannung zu in absolutem Wert aber hat die Polarität, welche das Triggern des Thyristors sogar mehr abschneidet. Wenn der Lichtimpuls beendet ist, stellt die Induktivität 330 die während des genannten Lichtimpulses in Form eines Wiederherstellungsstromes die elektrische Energie wieder her, die umgekehrt ist zu dem vorhergehenden Strom. Ein Strom It erscheint deswegen mit der einwandfreien Polarität und ausreichend um an den Klemmen der Induktivität eine Spannung zu erzeugen, die ausreicht um die Schwellenspannung zu überschreiten und folglich den Thyristor zu triggern. Deswegen liegt es nicht an der Zeit des Lichtimpulses, daß der Transistor eingeschaltet wird, sondern nachher, während der Energieherstellung. Die Schaltungsanordnung wird empfindlicher je nachdem die Änderung in dem Lichtereignis schneller wird. Ein einwandfreies Wirken wurde erzielt mit einer Induktivität von 10 mH, mit einem Widerstand von R = 100 Ohm mit einer Diskontinuitätsdauer des Lichtereignisses von etwa 1 us Auf diese Weise wird eine große Immunität gegen das Umgebungslicht erhalten, das von dem natürlichen Licht oder von Kunstlicht ausgestrahlt durch Hilfsquellen, herrührt.
• Es ist möglich, die Kennzeichen der Lichtimpulse zu selektieren, beispielsweise die Wellenlänge oder die Dauer. Im Betrieb im Infrarot-Bereich ist es also möglich die Wirkung der Steuerschaltung selektiver zu machen.
• Wenn die Steuerschaltung durch einen derartigen Lichtimpuls aktiviert worden ist, um das Abzeichen oder jede beliebige Schaltungsanordnung die sie steuern kann, einzuschalten, ist es notwendig, daß die Schaltungsanordnung so schnell wie möglich in die Bereitschaftslage zurückkehrt, damit der Verbrauch von Energie aus der Quelle, welche das Abzeichen oder die Schaltungsanordnung speist, minimalisiert wird. Dies kann dadurch erfolgen, daß codierte Daten benutzt werden, die dem Abzeichen zugeführt werden. Dies kann ebenfalls erfolgen unter Verwendung einer Zeitgeberschaltung beispielsweise der Schaltung 50 aus Figur 5.
• Figur 5 ist ein elektrischer Schaltplan der Steuerschaltung 51 und der Zeitgeberschaltung 50, die mit einer Last Z arbeitet. Die Zeitgeberschaltung ist beispielsweise eine monostabile Flipflopschaltung 502 von dem EXARL555-Typ. Die Zeitkonstante ist durch einen Widerstand 504 und einen Kondensator 506 einstellbar. Die Schaltungsanordnung ist (Klemmen 4 und 8) mit dem positiven Pol VP der Batterie verbunden und mit dem negativen Pol der Batterie und zwar über den Thyristor der Steuerschaltung 51. Ein Widerstand 508 und eine Leuchtdiode LED 510 ermöglichen die Signalisierung des Zeitzustandes und das Warnen des Gebrauchers über die Bereitschaftslage. Die Schaltungsanordnung kann beispielsweise eine Sekunde nach Triggerung des Thyristors die Intensität des fließenden Stromes verringern und folglich den Thyristor ausschalten.
• Die Erfindung wurde anhand eines pnpn-Thyristors beschrieben. Es ist selbstverständlich möglich, Thyristoren vom NPNP-Typ zu benutzen durch Umkehrung der beschriebenen Polaritäten.
• Figur 6 ist ein Blockschaltbild des Abzeichenbildes. Es enthält eine Steuerschaltung 51, die durch die Zeitgeberschaltung 50 mit einer Batterie 60 verbunden ist. Die Zeitgeberschaltung ermöglicht die Steuerung der Speisung:
• eines Lichtempfängers 61, der codierte Daten empfängt, vorzugsweise in Form eines IR-Strahles 62,
• einen Lichtsender 63, der codierte Daten aussendet, vorzugsweise in Form eines IR-Strahles 64,
• eine Decodierungs-/Codierungseinheit 66, die die Daten verarbeitet in bezug auf den Sender und den Empfänger (Bus 70 und 71),
• eine Datenspeichereinheit 67, welche die Daten am Bus 65 zu der Einheit 66 überträgt und zwar unter Ansteuerung des Befehls 68.
• Die Empfindlichkeit der Anordnung ist sehr gut. Triggerung durch einen Lichtimpuls ist möglich in einem Abstand von einigen Metern. Die Empfindlichkeit kann weiterhin durch den Wert der Induktivität oder durch die Anzahl Lichtzellen eingestellt werden. Es ist also möglich, insbesondere den Arbeitsradius auf den gewünschten Abstand zu beschränken und eine fehlerhafte Triggerung zu vermeiden (Photoblitze, Untersuchung von jeweils nur einer Person gleichzeitig). Um den Abzeichenträger nicht zu verwirren ist am Blitzsender ein Infrarot-Filter vorgesehen, wodurch der Lichtimpuls für das Auge unsichtbare ist. Die Speichereinheit 67 allein oder die Speichereinheit 67 und die Codierungs-/Decodierungseinheit 66 können in einem entfernbaren Gehäuse untergebracht werden. Dieses Gehäuse kann weiterhin mehrere geschriebene Zeichen oder Identifikationsmittel (Bild) enthalten, wodurch das Gehäuse einfacher persongebunden gemacht werden kann. Dieses Gehäuse kann beispielsweise ein flacher Träger für eine elektronische Speicherplatte sein.

Claims (9)

1. Steuerschaltung mit einem Thyristor mit einer Trigger-Gate und einer Rückkopplungsschaltung mit einer Induktivität und einem Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie in Antwort auf ein Lichtereignis, wobei die Rückkopplungsschaltung imstande ist, den leitenden oder gesperrten Zustand des Thyristors zu steuern und zwar durch die Tatsache, daß die Trigger-Gate des Thyristors mit einem Anschluß des Generators verbunden ist, der eine Polarität hat, die den Thyristor abschaltet, wenn der Generator in einem statischen Beleuchtungszustand ist, wobei die Rückkopplungsschaltung dazu vorgesehen ist, den Thyristor in Antwort auf diejenige Energie einzuschalten, die durch die Induktivität restituiert wird, wobei die Energie durch eine plötzliche Unterbrechung des leuchtenden Ereignisses verursacht wird und die Induktivität dadurch elektrische Energie triggert mit einer Polarität, welche die umgekehrte Polarität der vorhergehenden Polarität ist und ausreicht um den Thyristor zu einzuschalten.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator in Antwort auf einen Lichtimpuls elektrische Energie erzeugt.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator in Antwort auf einen Lichtimpuls innerhalb des IR-Bereiches elektrische Energie erzeugt.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, den Thyristor nach der vorbestimmten Periode abzuschalten.

5. Datenübertragungsanordnung , dadurch gekennzeichnet, daß diese die nachfolgenden Elemente aufweist:

einen Lichtempfänger/Sender, der Information empfängt/codierte Eingangs-/Ausgangslichtinformation aussendet,

einen Verarbeitungsprozessor, der die folgenden Elemente aufweist:

eine Einheit zum Decodieren/Codieren von Eingangs-/Ausgangsdaten,

eine Einheit zur Speicherung von Daten, die codiert und danach durch die Decodierungs/Codierungseinheit übertragen sind,

Mittel zur Speisung des Empfängers/Senders und des Verarbeitungsprozessors,

und eine Steuerschaltung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, welche die Wirkung der genannten Speisemittel steuert.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierungs-/Decodierungsanordnung aufgrund der empfangenen codierten Daten den Thyristor abschaltet.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit in einem entfernbaren Gehäuse untergebracht ist.

8. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit und die Decodierungs-/Codierungseinheit in einem entfernbaren Gehäuse untergebracht sind.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das entfernbare Gehäuse ein flacher Träger für eine elektronische Speicherplatte ist.