DE69207313T2

DE69207313T2 - Verfahren zur Ladung einer aufladbaren Batterie einer tragbaren Einheit in einem Regal

Info

Publication number: DE69207313T2
Application number: DE69207313T
Authority: DE
Inventors: Fredericus Wilhelmus Ma Hulman
Original assignee: Ericsson Radio Systems BV
Current assignee: Ascom Tateco AB
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: US5367242A; NL9101590A; DE69207313D1; EP0533247B1; EP0533247A1

Description

System zum Aufladen einer wiederaufladbaren Batterie einer tragbaren Einheit in einem Gestell, wobei das System aufweist: einen Errrtittlungskreis, der die Anwesenheit der Einheit in dem Gestell ermittelt, Übertragungsmittel, die mit einem Versorgungskreis des Gestells und mit einem Ladekreis der Einheit und der Batterie verbunden sind und die nach dem Einsetzen der Einheit in das Gestell die Eatterie mittels des Ladekreises mit Energie aus dem Versorgungskreis aufladen, und einen Übertragungskreis der Einheit, wobei der Übertragungskreis mit der Eatterie verbunden ist und wobei der Übertragungskreis nach dem Einsetzen der Einheit in das Gestell eine Nachricht auf einem drahtlosen Weg an einen Steuerungskreis des Gestells übermittelt.
Ein derartiges System ist in der europäischen Patentanmeldung des Anmelders Nr. EP-A-0 489 467 offenbart. Dieses früher beschriebene System ist ein Anwesenheitsermittlungssystem zur Ermittlung der Anwesenheit einer tragbaren Übertragungseinheit in einem Gestell. Die Übertragungsmittel weisen ein mit dem Versorgungskreis verbundenes Kontaktpaar der Kammer des Gestells und ein mit dem Ladekreis verbundenes Kontaktpaar der tragbaren Einheit auf. Die Kontakte sind derart angeordnet, daß, falls die Einheit in das Gestell eingesetzt wird, ein Strom zum Zweck des Aufladens der Batterie durch die Kontakte vom Versorgunskreis zur Batterie fließt. In diesem früher beschriebenen System ist der Ermittlungskreis ein Ermittlungskreis der tragbaren Einheit, und er weist in seiner einfachsten Form einen Shcalter auf. Nachdem der Ermittlungskreis das Einsetzen der Einheit in das Gestell ermittelt hat, übermittelt der übertragungskreis der Einheit eine Nachricht an den Steuerungskreis des Gestells. Der drahtlose Übertragungsweg kann ein Induktionspfad mit einer Spule im Gestell und einer Spule in der tragbaren Einheit sein, wobei die Spulen nach dem Einsetzen der Einheit in das Gestell eine Induktionskoppelung bilden. Die Nachricht enthält eine Tdentifikationsnummer, die der tragbaren Einheit zugeordnet ist.
Ein System der im Oberbegriff genannten Art ist ebenso in der europäischen Patentanmeldung Nr. EP-A-0 461 692 des Anmelders offenbart. Dieses früher beschriebene System ist ebenso ein Anwesenheitsermittlungssystem zur Ermittlung der Anwesenheit einer tragbaren Übertragungseinheit in einer Kammer eines Gestells. Auch im Falle dieses Systems weisen die Öbertragungsmittel den gleichen Kontakttyp in einer ähnlichen Anordnung wie oben erklärt auf. Dieses früher beschriebene System ermittelt die Anwesenheit einer tragbaren Einheit in einer Kammer des Gestells, indem es von jeder Kammer durch Übertragungsmittel ein Abfrage- oder Abtastsignal aus sendet und indem es auf ein Antwortsignal wartet, das von einer tragbaren Einheit ausgeht, die in der Kammer anwesend sein kann, wobei das Antwortsignal eine Identifikationsnummer enthält, die der Einheit zugeordnet ist. Das Aussenden des Abtastsignals kann sequentiell, d.h. nacheinander für alle Kammern, stattfinden oder immer dann, wenn ein Anwesenheitsermittlungsmittel einer Kammer, zum Beispiel ein Schalter, eine Bewegung einer Einheit in der Kammer ermittelt hat. Auch hier kann der drahtlose Übertragungsweg für das Antwortsignal ein Induktionspfad sein.
Die früher beschriebenen Systeme haben den Nachteil, daß das Aufladen einer Batteire einer tragbaren Einheit über besagte Kontakte nicht immer zufriedenstellend vonstatten gehen wird, zum Beispiel weil die Kontakte schmutzig sein können und/oder die Einheit nicht ordentlich in das Gestell eingesetzt ist und sich die Kontakte nicht berühren. Weiterhin ist das Einbringen von Kontakten dieser Art, im speziellen in das Gehäuse einer tragbaren Einheit, ziemlich umständlich und teuer. Weiterhin ist die Laderate fest und somit unabhängig vom Zustand einer aufzuladenden Batterie, und daher ist es immer nötig, eine sichere, relativ langsame Laderate zu wählen. Folglich ist es möglich, daß die Batterie zu dem Zeitpunkt, wenn die tragbare Einheit aus dem Gestell herausgenommen wird, unzureichend für einen relativ langen nachfolgenden Gebrauch wiederaufgeladen ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der früher beschriebenen Systeme zu überwinden.
Im Fall des Systems von der im Oberbegriff beschriebenen Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Übertragungsmittel zum Aufladen der Batterie einen Induktionspfad mit einer Spule im Gestell und einer Spule in der tragbaren Einheit aufweisen, wobei die Spulen nach dem Einsetzen der Einheit in das Gestell eine Induktionskoppelung bilden, daß der Induktionspfad sowohl mit dem Versorgungskreis des Gestells als auch mit der Batterie der Einheit gekoppelt ist, daß die Energie zum Aufladen der Batterie über den Induktionspfad übertragen wird, daß der Steuerungskreis mit dem Versorgungskreis verbunden ist, daß das Gestell einen Ermittlungskreis hat, der mit dem Versorgungskreis und dem Steuerungskreis verbunden ist, um die Anwesenheit der Einheit in dem Gestell zu ermitteln, und dadurch, daß der Steuerungskreis, falls er von der Einheit nach dem Einsetzen der Einheit in das Gestell keine gültige Nachricht erhält, den Versorgungskreis steuert, um Energie mit einer höheren Rate als normal zur Batterie zu übertragen.
Folglich kann die Erfindung in den beiden früher beschriebenen, oben erwähnten Systemen verwendet werden, bei denen eine tragbare Einheit einen eigenen Ermittlungskreis zum Ermitteln der Anwesenheit der Einheit in dem Gestell hat oder nicht hat und die daher beim Einsetzen der Einheit in das Gestell eine Nachricht aus eigener Initiative aussendet oder nicht aussendet.
Im Fall des Systems gemäß der Erfindung mit oben erwähntem charakteristischen Hauptmerkmal kann ein einziger drahtloser Weg, nämlich der Induktionspfad, sowohl zum Aussenden der Nachricht von der tragbaren Einheit zum Gestell als auch zum Übertragen von Energie zum Zweck der Aufladung der Batterie tsder tragbaren Einheit verwendet werden. Dann sind überhaupt keine Kontakte der oben erwähnten Art nötig. Deswegen kann die Konstruktion des Gestells und der tragbaren Einheit einfacher und ihr Preis niedriger sein.
Weil der Steuerungskreis eine Nachricht nach dem Einsetzen der tragbaren Einheit in das Gestell erwartet, wobei die Nachricht von der Einheit aus eigener Initiative oder im Ansprechen auf ein vom Gestell ausgesandtes Abfragesignal ausgesandt worden sein kann, kann der Steuerungskreis, wenn er die erwartete Nachricht nicht empfängt oder wenn er keine gültige Nachricht empfängt, dies so interpretieren, daß die Batterie der Einheit unzureichend aufgeladen ist, um die Nachricht auszusenden, und er kann daher entscheiden, die Batterie mit der höheren Rate als normal aufzuladen. Auf diesem Weg ist es möglich, effektiver sicherzustellen, daß die Batterie so stark wie möglich aufgeladen wird, während sich die Einheit in dem Gestell befindet.
Die Batterie wird nach Empfang einer gültigen Nachricht mit der normalen Rate geladen, sofern keine andere Rate von der Einheit über die Nachricht angefordert worden ist und/oder falls der Steuerungskreis abhängig von den Umständen keine andere Rate auswählt.
Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden Erklärung mit Bezug auf die Zeichnungen von Ausführungsbeispielen des Systems gemäß der Erfindung klar werden. In den Zeichnungen zeigt:
Figur 1 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des Systems gemäß der Erfindung;
Figur 2 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Systems gemäß der Erfindung;
Figur 3 einen detaillierten Abschnitt des Diagramms der tragbaren Einheit von Figur 2;
Figur 4 einen detaillierten Abschnitt des Diagramms des Gestells von Figur 2;
Figur 5 ein detailliertes Diagramm eines Abschnittes des Diagramms des Gestells von Figur 2, das für jede einer Anzahl von Kammern des Gestells -bestimmt ist, wenn eine Mehrfachverbindung zu einem gemeinsamen Abschnitt des Restes der Kreise des Gestells verwendet wird; und
Figur 6 ein Flußdiagramm eines Betriebs eines Systems gemäß der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel des Systems gemäß der Erfindung. Das System weist ein Gestell 1 und eine tragbare Einheit 2 auf, die jeweils links und rechts von der vertikalen unterbrochenen Linie 3 gezeigt sind. Das Gestell 1 hat eine Spule 4, und die tragbare Einheit hat eine Spule 5. Wenn die tragbare Einheit 2 in das Gestell 1 eingesetzt wird, und zwar im allgemeinen in eine Kammer (nicht gezeigt) des Gestells 1, bilden die Spulen 4 und 5 eine Induktionskoppelung zur Übertragung von Energie mittels Induktion von der Spule 4 zu der Spule 5.
Das Gestell 1 hat weiterhin einen Steuerungskreis 6, der mit einem Spannungswähler 7 und einem Ermittlungskreis 8 verbunden ist. Der Spannungswähler 7 hat eine Vielzahl von Eingängen, die zumindest zwei Wechselspannungen AC1 ... ACN empfangen, und einen Ausgang, der mit der Spule 4 verbunden ist und der abhängig von einem Steuersignal, das von dem Steuerungskreis 6 an den Spannungswähler 7 geliefert wird, eine der Wechselspannungen AC1 .... ACN an die Spule 4 liefert. Die Spule 4 ist ebenso mit dem Ermittlungskreis 8 und mit einem Widerstand 9 verbunden, um die Belastung der Spule 4 zu ermitteln und um folglich die Anwesenheit der tragbaren Einheit 2 im Gestell 1 zu ermitteln, wobei die Spule 5 in der Nachbarschaft der Spule 4 gelegen ist.
Die Spule 5 der tragbaren Einheit 2 ist mit einem Gleichrichtungs-/Filter-Kreis 10 verbunden, der mit einem Modulator 11 und mit einer wiederaufladbaren Batterie 13 in Reihe mit einer Diode 14 geschaltet ist, die so angeschlossen ist, daß sie einen Gleichstrom vom Gleichrichtungs-/Filter-Kreis 10 über die Batterie 13 weitergibt. Ein Steuerungskreis 15 und ein Spannungsmeßkreis 16 sind parallel zu der Batterie 13 geschaltet. Mit dem Steuerungskreis 15 ist ein Schalter 17, zum Beispiel ein Druckknopfschalter, verbunden, dessen Funktion später erklärt werden wird. Ein Ausgang des Steuerungskreises 15 ist mit einem Eingang des Modulators 11 verbunden.
Mit den Ausgängen des Gleichrichtungs-/Filter-Kreises 10 ist ebenfalls ein Ermittlungskreis 18 verbunden. Ein Ausgang des Ermlttlungskreises 18 ist mit einem Eingang des Steuerungskreises 15 verbunden.
Die Ermittlungskreise 8 und 18 dienen dazu, die Anwesenheit der tragbaren Einheit 2 in dem Gestell 1 zu ermitteln. In einem einfachsten Ausführungsbeispiel weisen sie einen Schalter auf, der auf die Bewegung der tragbaren Einheit 2 in das Gestell 1 hinein oder aus dem Gestell 1 heraus umschaltet. Die Verbindung zwischen dem Ermittlungskreis 8 und der Spule 4 wird dann weggelassen und anstelle des Widerstandes 9 kann eine Durchverbindung verwendet werden. Die Verbindungen des Ermittlungskreises 18 mit einem Gleichrichtungs-/Filter-Kreis 10 können dann ebenfalls weggelassen werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ermitteln die Ermittlungskreise 8 und 18 eine Spannungsänderung.
Wenn sich die Spule 5 in der Nachbarschaft der Spule 4 befindet, wird die Spule 4 ein magnetisches Wechselfeld in der Spule 5 erzeugen, das eine Wechselspannung über der Spule 5 erzeugt und das dabei eine Gleichspannung über den Ausgängen des Gleichrichtungs-/Filter-Kreises 10 erzeugt. Wenn der Ermittlungskreis 18 eine Spannung ermittelt, liefert er ein Ermittlungssignal an den Steuerungskreis 15, der im Ansprechen darauf ein Modulationssignal an den Modulator 11 liefert, um die Gleichspannung zu modulieren, indem er ihn in einem größeren oder kleineren Ausmaß belastet, woraus resultiert, daß die Wechselspannung über der Spule 5 mehr oder weniger stark belastet wird und folglich die Spannung über dem Widerstand 9 in Übereinstimmung mit dem an den Modulator 11 gelieferten Modulationssignal wechselt, wobei dies von dem Ermittlungskreis 8 ermittelt wird und dem Steuerungskreis 6 signalisiert wird.
Wenn die tragbare Einheit 2 in das Gestell 1 eingesetzt wird, die Einheit 2 jedoch aus welchem Grund auch immer keine Nachricht durch Modulation der Wechselspannung über der Spule 5 übermittelt, werden die Spule 5 und der mit besagter Spule verbundene Rest des Kreises der tragbaren Einheit 2 immer noch eine Last für die Spule 4 bilden, wobei sich die Spannung über dem Widerstand 9 als Ergebnis davon verändert und wobei folglich der Ermittlungskreis 8 in der Lage ist, das Einsetzen (und das Entfernen) der tragbaren Einheit 2 im Gestell 1 zu ermitteln, und besagtes Einsetzen oder Entfernen dem Steuerungskreis 6 signalisieren kann.
Die Nachricht, die das Modulationssignal enthält, wird an einen Modulator 11 geliefert, und die über den die Spulen 4 und 5 enthaltenden Induktionspfad an den Steuerungskreis 6 geliefert wird, kann eine Identifikationsnummer enthalten, die der tragbaren Einheit zugeordnet ist, wie in dem von der oben erwähnten holländischen Patentanmeldung 9001318 offenbarten Anwesenheitsermittlungssystem. Dies ist jedoch für die Arwendung der Erfindung nicht notwendig.
Die Nachricht kann ebenfalls eine Diagnose enthalten, die den Zustand der Batterie 13 anzeigt, wobei zu diesem Zweck der Spannungsmeßkreis 16 die Spannung der Batterie 13 mißt und das Meßergebnis an den Steuerungskreis 15 liefert, um die Diagnose zu bestimmen. Wie unten erklärt wird, wird die Diagnose zur Auswahl einer Energietransfer-Rate zwischen den Spulen 4 und 5 verwendet. Die Diagnose kann die Form eines Spannungswertes der Batterie 13 annehmen, aber sie kann ebenfalls eine von der tragbaren Einheit 2 geforderte Energietransfer-Rate spezifizieren, wobei die Rate aus einem Bereich von Raten ausgewählt werden kann, die Bereichen von Spannungswerten der Batterie 13 zugeordnet sind.
Zusätzlich kann die Diagnose von einem Anwender der tragbaren Einheit 2 erzeugt werden, indem er einen oder mehrere Schalter, wie etwa den Druckknopfschalter 17, aktiviert, um eine Laderate für die Batterie 13 auszuwählen.
Wenn der Ermittlungskreis 8 das Einsetzen der tragbaren Einheit 2 in das Gestell 1 ermittelt, aber keine Nachricht von der Einheit 2 erhält und dies an den Steuerungskreis 6 meldet, wird der Steuerungskreis 6 dies so interpretieren, daß die Batterie 13 der Einheit 2 unzureichend geladen wurde, um einen oder mehrere der Kreise 11, 15, 16 und 18 zu aktivieren. Der Steuerungskreis 6 wird dann den Spannungswähler 7 so steuern, daS der Wähler dazu veranlaßt wird, eine höhere Spannung an seinen Ausgang zu liefern, wobei das von Spule 4 erzeugte Feld als Ergebnis davon stärker wird und wobei mehr Energie pro Zeiteinheit übertragen werden kann. Um eine Beschädigung der Batterie 13 zu verhindern, wenn sie zu lange mit einer hohen Rate aufgeladen wird, überwacht der Steuerungskreis 6 die Zeit, während der die höhere Wechselspannung an die Spule 4 geliefert worden ist. Nach einer gegebenen Zeit steuert der Steuerungskreis 6 den Spannungswähler 7 so, daß der Wähler dazu veranlaßt wird, eine niedrigere Wechselspannung an seinen Ausgang zu liefern, was auch so verstanden wird, daS die Spannung mit dem Wert 0 eingeschlossen ist. In einem praktischen Ausführungsbeispiel der tragbaren Einheit als Empfängereinheit eines Funkrufsystemes kann die gegebene Zeit zum Beispiel 14 Stunden sein.
In einem detaillierteren Ausführungsbeispiel kann der Steuerungskreis 6 den Spannungswähler 7 so steuern, daß der Wähler dazu veranlaßt wird, seine Ausgangsspannung schrittweise zu ändern, wobei jede Ausgangsspannung während einer gegebenen Zeit aufrechterhalten wird.
Wenn der Ermittlungskreis 8 das Einsetzen der tragbaren Einheit 2 in das Gestell 1 ermittelt hat, nachfolgend eine Nachricht von der Einheit 2 erhalten hat und besagte Nachricht an den Steuerungskreis 6 weitergegeben hat, steuert der Steuerungskreis 6 den Spannungswähler 7 so, daß der Wähler dazu veranlaßt wird, an seinen Ausgang eine Wechselspannung zu liefern, die eine Amplitude hat, die so gewählt ist, daß die Batterie 13 mit einer "normalen" Rate aufgeladen wird.
Wie vorher erklärt, ist es gemäß des Hauptmerkmals der Erfindung nicht notwendig, daß die Nachricht eine Diagnose des Zustands der Batterie 13 und/oder eine erforderliche Laderate enthält. Wenn die Nachricht eine solche Diagnose enthält, steuert der Steuerungskreis 6 den Spannungswähler 7 entsprechend, und zwar möglicherweise, indem er die Größe der von dem Wähler 7 gelieferten Wechselspannung in Schritten ändert, wobei jede Spannung für eine vorbestlmmte Zeitlänge angewendet wird.
Die tragbare Einheit 2 kann ausgerüstet werden, um die Nachricht mehr als einmal nach dem Einsetzen der Einheit 2 in das Gestell 1 zu übertragen.
Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Systems gemäß der Erfindung, das dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sehr ähnlich ist.
Im System der Figur 2 sind die Spulen 4 und 5 jeweils eine Spule eines jeweiligen Reihenresonanzkreises 20 und 21 mit einem jeweiligen Kondensator 22 und 23. In diesem Fall empfängt der Spannungswähler 7 an seinem Eingang eine Vielzahl von Gleichspannungen DC1 ... DCN und liefert eine ausgewählte Gleichspannung an einen Stromtreiber 24, der auch ein hochfrequentes Versorgungssignal HF erhält, dessen Amplitude von der vom Wähler 7 empfangenen Gleichspannung begrenzt wird. Ein Ausgang des Stromtreibers 24 versorgt den Resonanzkreis 20. Die Resonanzkreise 20 und 21 sind beide auf die Frequenz des hochfrequenten Versorgungssignal HF abgestimmt, zum Beispiel 138 kMz. Das hochfrequente Versorgungssignal HF kann eine Rechteckform haben.
Die Verwendung der Resonanzkreise 20 und 21 anstelle der jeweiligen einzelnen Spulen 4 und 5 hat den Vorteil, daß der Induktionspfad, der die Spulen 4 und 5 enthält, viel unempfindlicher gegenüber Interferenzsignalen ist, die Frequenzen haben, die von derjenigen Frequenz abweichen, auf die die Resonanzkreise 20 und 21 abgestimmt sind.
Wenn die Resonanzkreise 20 und 21 verwendet werden, ist der sogenannte kQ-Faktor wichtig, wobei k die Koppelung zwischen den Spulen 4 und 5 darstellt und wobei Q den Qualitätsfaktor des Kreises darstellt. Wenn keine tragbare Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt ist, ist die Koppelung k = 0, wobei als Ergebnis davon der Strom durch die Spule 4 höher sein wird als in dem Fall, in dem die Einheit 2' tatsächlich in das Gestell 1' eingesetzt worden ist, wobei die Koppelung k ungleich 0 ist. Wenn die Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt ist, nimmt die Spannung über dem Widerstand 9 ab.
Wenn der Resonanzkreis 21 durch den Modulator 11 in einem gröseren Ausmaß kurzgeschlossen wird als in dem Fall, in dem der Modulator 11 kein Modulationssignal empfängt, wird die Qualität Q des Resonanzkreises 21 zunehmen, was in einem größeren kQ-Faktor des Resonanzkreises 21 resultiert, und dies resultiert darin, daß die Qualität Q des Resonanzkreises 20 abnimmt, wobei als Ergebnis davon der Strom durch die Spule 4 folglich abnehmen wird, was in einem Abfall der Spannung über dem Widerstand 9 resultiert. Das Gestell 1' hat auch einen Modulator 25, der von dem Steuerungskreis 6' zum Zweck der Modulation des Stromes gesteuert wird, der vom Stromtreiber 24 an den Resonanzkreis 20 geliefert wird. Wie später erklärt wird, kann der Modulator 25 einen Transistor aufweisen, der abhängig von einem vom Steuerungskreis 6' empfangenen Modulationssignal den Ausgang des Stromtreibers 24 kurzschließen kann oder nicht kurzschließen kann.
Anstelle des Ermittlungskreises 18 der tragbaren Einheit 2 der Figur 1 hat die tragbare Einheit 2' einen Demodulator 26, dessen Konstruktion nicht sehr unterschiedlich von der des Ermittlungskreises 18 sein muß. Wenn das Gestell 1' auf den Empfang eines Modulationssignals durch den Modulator 25 eine Nachricht über den Induktionspfad, der die Spulen 4 und 5 enthält, an eine eingesetzte Einheit 2' übermittelt, kann dies vom Demodulator 26 ermittelt werden und an den Steuerungskreis 15' geliefert werden. Die Nachricht, die von dem Gestell 1' an die tragbare Einheit 2' geliefert wird, kann eine beliebige Art von Information enthalten und muß nicht mit der Funktion des Systems gemäß der Erfindung in Beziehung stehen. Abgesehen von der Fähigkeit, eine Nachricht von dem Gestell 1' an die tragbare Einheit 2' zu übertragen, karnn das System gemäß Figur 2 daher in der gleichen Weise funktionieren wie das System gemäß Figur 1. Der Steuerungskreis 15' der tragbaren Einheit 2' kann jedoch dafür ausgerüstet sein, im Ansprechen auf den Empfang einer Nachricht von dem Gestell 1' eine Nachricht auszusenden, indem er ein Modulationssignal an den Modulator 11 liefert. Der Steuerungskreis 6' kann dafür ausgerüstet sein, im Ansprechen auf eine vom Gestell 1' ausgesendete Nachricht eine Nachricht von der tragbaren Einheit 2' zu erwarten, und wenn die von der Einheit 2' erwartete Nachricht nicht empfangen wird, den Spannungswähler 7 derart zu steuern, daß eine höhere Gleichspannung am Wählerausgang geliefert wird, wobei als Ergebnis davon das hochfrequente Signal im Resonanzkreis 20 mit höherem Strom laufen kann, um ein stärkeres Hochfrequenzfeld zu erzeugen, um die Batterie 13 schneller zu laden, als wenn eine Nachricht von der Einheit 2' tatsächlich zurückempfangen wurde.
Die Stromstärke durch die Spule 4 des Gestells 1' des Systems von Figur 2 kann in der gleichen Weise ausgewählt werden wie in dem System der Figur 1, unter anderem durch den möglichen Einschluß besagter Diagnose in eine Nachricht, die die Einheit 2' an das Gestell 1' aussendet.
In den beiden Systemen der Figuren 1 und 2 kann das Gestell 1 bzw. 1' derart konstruiert sein, daß, wenn keine tragbare Einheit 2 bzw. 2' eingesetzt worden ist, ein niedrigerer Strom durch die Spule 4 geleitet wird als der, der durch Spule 4 fließt wenn die Batterie 13 mit einer "normalen" Rate geladen wird. Dies begrenzt den Energieverbrauch des Gestells, insbesondere wenn das Gestell eine Vielzahl ähnlicher Kammern hat, in die jeweils eine tragbare Einheit eingesetzt werden kann, und wenn die tragbaren Einheiten für lange Zeitperioden nicht in das Gestell eingesetzt werden. Zusätzlich werden unerwünschtes Erwärmen der Spule 4 und unnötiges Abstrahlen von hochfrequenter Energie in die Umwelt und jegliche daraus folgende Wechselwirkung mit anderen Ausrüstungsgegenständen verhindert.
Anstatt eine Minimalspannung, zum Beispiel DC1, zu wählen, um einen Minimalstrom durch die Spule 4 zu schicken, wenn keine Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt ist, kann der Ermittlungskreis 8 mit dem Modulator 25 verbunden sein, um den Stromtreiber 24 derart zu steuern, daß der Strom durch den Resonanzkreis 20 begrenzt wird, aber weniger begrenzt wird als auf den Empfang eines Modulationssignals vom Steuerungskreis 6'.
Es ist in dem System von Figur 2 besonders wichtig, den Strom durch die Spule 4 zu begrenzen, weil wie erklärt der Strom durch die Spule 4 am höchsten ist, wenn keine Einheit 2' eingesetzt worden ist, und weil daher die unerwünschte Abstrahlung und Erwärmung der Spule 4 höher sein wird als in dem System von Figur 1.
Es wird herausgestellt, daß die Steuerungskreise 6, 6', 15 und 15' für sich bekannte Steuerungskreise sind, die zum Beispiel einen Mikroprozessor aufweisen und die lediglich passend für den Zweck der bei der Anwendung der Erfindung benötigten Funktionen programmiert werden müssen. Die erforderlichen Programmierschritte werden als im Bereich der Fähigkeiten eines Fachmanns angesehen, der das Obige gelesen hat. Nichtsdestoweniger wird die Funktion des Systems gemäß der Erfindung unten gesondert unter Bezugnahme auf ein in Figur 6 gezeigtes Flußdiagramm erklärt werden.
Figur 3 zeigt ein detaillierteres Diagramm eines Abschnitts der tragbaren Einheit 2' von Figur 2. Ein Gleichrichtungs/Filter-Kreis 10 wird von einem Brückengleichrichter 30 gebildet, der aus vier Dioden besteht, deren Wechselspannungsanschlüsse mit den Anschlüssen des Resonanzkreises 21 verbunden sind und deren Gleichspannungsanschlüsse mit einem Tiefpaßfilter 31 verbunden sind, der parallel zu besagtem Widerstand einen Widerstand 32 und einen Kondensator 33 aufweist. Die Zeitkonstante des Filters 31 ist größer als die Periode des Hochfrequenzsignals HF, aber kleiner als die Bitzeit einer Nachricht, die über den Induktionspfad übertragen werden muß. Wenn, wie oben als ein Beispiel erwähnt wurde, die Frequenz des Signals HF 138 kHz ist (Periode 7,2 us), ist die Bit-Zeit 417 us (2400 Baud), die Zeitkonstante des Filters 31 ist zum Beispiel 38 us, und der Widerstand 32 kann einen Wert von 56 kΩ haben und der Kondensator 33 einen Wert von 680 pF.
Der Modulator 11 wird von einem pnp-Transistor 34 repräsentiert, dessen Emitter und Kollektor mit den Gleichspannungsanschlüssen der Brücke 30 verbunden sind und dessen Basis über einen Widerstand 35 ein Modulationssignal vom Steuerungskreis 15' empfangen kann.
Der Demodulator 26 wird von einem Reihenkreis repräsentiert, der einen Kondensator 37 und einen Widerstand 38 aufweist, der mit den Gleichspannungsanschlüssen der Brücke 30 verbunden ist, dessen zentraler Verbindungspunkt mit einem Eingang des Steuerungskreises 15' verbunden ist und an dem die Daten einer Nachricht verfügbar sind, die vom Gestell 1' empfangen worden sein können.
Die oben erwähnte Diode 14 ist vorzugsweise eine Schottky- Diode, die eine niedrige Schwellenspannung (0,3 V) hat, was ermöglicht, daß ein möglichst großer Anteil der über den die Spulen 4 und 5 enthaltenden Induktionspfad übertragenen Energie in der Batterie 13 gespeichert werden kann.
Figur 4 zeigt ein detaillierteres Diagramm eines Abschnitts des Gestells 1' von Figur 2. Das Diagramm von Figur 4 weist einen Class-C-Verstärker 40 auf, der einen pnp-Transistor 41 und Widerstände 42 bis einschließlich 45 aufweist. Der Emitter des Transistors 41 ist über einen Widerstand 42 mit einer Gleichspannung Vcc verbunden. Der Kollektor des Transistors 41 ist über einen Widerstand 43 geerdet. Die Basis des Transistors 41 ist über Widerstände 44 und 45 jeweils mit Vcc und Erde und über einen Kondensator 46 mit dem Verbindungspunkt der Spule 4 und des Widerstands 9 verbunden. Der Verstärker 40 bildet einen Gleichrichter für das Wechselspannungssignal am Widerstand 9, Das gleichgerichtete Signal wird von einem Filter 47 gefiltert, der den Widerstand 43 und einen Kondensator 48 parallel zum Widerstand 43 aufweist. Die Zeitkonstante des Filters 47 ist größer als die Periode des Hochfrequenzsignals HF, aber kleiner als die Bit-Zeit einer über den die Spulen 4 und 5 enthaltenden Induktionspfad übertragenen Nachricht, Die Zeitkonstante des Filters 47 kann daher gleich der Zeitkonstante des Filters 31 aus Figur 3 sein. Der Ausgang des Filters 47 (der Kollektor des Transistors 41) ist mit dem invertierenden Eingang eines ersten Komparators 50 und über einen Kondensator 51 mit dem nicht-invertierenden Eingang eines zweiten Komparators 52 verbunden, Der invertierende Eingang des Komparators 50 ist über einen Widerstand 53 auch mit dem Modulator 25 verbunden, um den Strom durch die Spule 4 zu begrenzen, wenn, wie oben erklärt und wie unten unter Bezugnahme auf Figur 5 erklärt werden wird, keine Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt ist, Der nicht-invertierende Eingang des Komparators 52 ist über einen Widerstand 54 mit Vcc und über einen Widerstand 55 mit Erde verbunden, um diesen Eingang zu setzen. Zwischen Vcc und Erde ist ein Spannungsteiler geschaltet, der die seriell in Richtung von Vcc nach Erde geschalteten Widerstände 56, 57 und 58 aufweist. Der Verbindungspunkt der Widerstände 56 und 57 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 50 verbunden. Der Verbindungspunkt der Widerstände 57 und 58 ist mit dem invertierenden Eingang des Komparators 52 verbunden.
Die Reihenschaltung der Widerstände 56, 57 und 58 liefert Referenzspannungen zu den Komparatoren 50 und 52.
Die Ausgänge der Komparatoren 50 und 52 sind mit dem Steuerungskreis 6' verbunden
Wenn keine tragbare Einheit 2' im Gestell 1' anwesend ist, wird ein größerer hochfrequenter Strom durch den Widerstand 9 fließen, die Basis des Transistors 41 wird eine größere Wechselspannung empfangen, und es wird eine höhere Gleichspannung am Kollektor des Transistors 41 erzeugt werden, als wenn eine Einheit 2' tatsächlich in das Gestell 1' eingesetzt worden ist, wobei in diesem Fall die Spannung an dem Kollektor des Transistors 41 niedriger ist. Die Referenzspannung an dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 50 liegt zwischen diesen zwei Spannungen am Kollektor des Transistors 41 an. Folglich wird der Ausgang des Komparators 50 niedrig sein, wenn keine tragbare Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt worden ist, und der Ausgang des Komparators 50 wird hoch sein, wenn eine tragbare Einheit 2' tatsächlich in das Gestell 1' eingesetzt worden ist.
Das Datensignal&sub1; das der Spannung am Kollektor des Transistors 41 aufgeschaltet wird, wenn eine Nachricht von einer in das Gestell 1 eingesetzten Einheit 2' empfangen wird, wird vom Kondensator 51 ausgekoppelt, auf eine vorbestimmte Gleichspannung aufgeschaltet und nachfolgend über den Komparator 52 mit einer Referenzspannung verglichen. Der Ausgang des Komparators 52 liefert ein Datensignal in Rechteckform.
Figur 5 zeigt ein detaillierteres Diagramm eines Abschnitts des Gestells 1' der Figur 2. Der in Figur 5 gezeigte Abschnitt kann für jede Kammer verwendet werden, wenn das Gestell 1' eine Vielzahl von ähnlichen Kammern aufweist.
Der in Figur 5 gezeigte Kreis erhält zwei Gleichspannungen DCi für den Spannungswähler 7, speziell eine relativ hohe Gleichspannung DCH und eine niedrigere Gleichspannung DCL. Der Spannungswähler 7 weist einen npn-Transistor 60 und einen pnp-Transistor 61, einen Widerstand 62, der zwischen den Kollektor des Transistors 60 und die Basis des Transistors 61 geschaltet ist, und eine Diode 63 zwischen dem DCL-Anschluß und dem Kollektor des Transistors 61 auf, wobei die Diode einen Strom davon abhält, in Richtung des DCL-Anschlusses zu fließen. Der Emitter des Transistors 60 ist geerdet, und der Emitter des Transistors 61 ist mit dem DCH-Anschluß verbunden. Der Kollektor des Transistors 61 liefert die durch DCH oder DCL begrenzte Versorgungsspannung und ist mit einem Eingang des Stromtreibers 24, speziell mit dem Emitter eines pnp-Transistors 64, verbunden.
Der Stromtreiber weist zusätzlich zum Transistor 64 einen npn-Transistor 65 auf, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 64 und mit dem Kondensator 22 des Resonanzkreises 20 verbunden ist. Der Kondensator 22 in Figur 5 ist ein zusammengesetzter Kondensator, der zwei Kondensatoren 66 und 67 die eine festen Wert haben, und einen einstellbaren Kondensator 68 aufweist, der verwendet wird, um den Resonanzkreis 20 auf die Frequenz des Hochfrequenzsignals HF einzustellen, das über einen Widerstand 69 in Reihe mit einem Kondensator 70 an die Basis des Transistors 64 geliefert wird und das über einen Widerstand 71 in Reihe mit einem Kondensator 72 an die Basis des Transistors 65 geliefert wird. Die Kondensatoren 70 und 72 verhindern, daß sowohl der Transistor 64 als auch der Transistor 65 während eines Null- Durchgangs des Signals MF gleichzeitig leiten, indem sie die Basis-Emitter-Verbindung der Transistoren 64 und 65 negativ vorspannen.
Parallel zur Basis-Emitter-Verbindung eines jeden Transistors 64 und 65 sind normalerweise jeweils nicht-leitende Dioden 73 und 74 geschaltet, die die negativen Spannungen an den Basen der Transistoren 64 und 65 begrenzen.
Parallel zu den Basis-Kollektor-Verbindungen der Transistoren 64 und 65 befinden sich jeweils Schottky-Dioden 75 und 76, die jeweils Transistoren 64 und 65 davon abhalten, sich zu sättigen und sie so befähigen, schneller zu schalten.
Der Modulator 25 weist einen npn-Transistor 80 auf, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 65 verbunden ist und dessen Emitter geerdet ist. Die Basis des Transistors 80 ist über einen Widerstand 81 geerdet und über den Widerstand 53 mit dem Ermittlungskreis 47 verbunden, der in der Erklärung von Figur 4 erwähnt wurde.
Der Kreis von Figur 5 weist auch einen transparenten Puffer ("transparent latch") 82 auf, der einer der Puffer eines integrierten Schaltkreises des Typs 74RC75 sein kann. Ein Clock-Eingang C des Puffers 82 empfängt vom Steuerungskreis 6' ein Enable-Signal EN insbesondere über einen vom Steuerungskreis 6' adressierten Decoder (nicht gezeigt) Andere Ausgänge von besagtem Decoder können mit anderen Puffern 82 von Kreisen verbunden sein, die dem von Figur 5 ähnlich sind, wobei jeder Kreis, wie in Figur 5 gezeigt, einer abgeschlossenen Kammer einer Vielzahl von ähnlichen Kammern eines Gestells 1' zugeordnet ist, in das eine tragbare Einheit 2' eingesetzt werden kann.
Eine Zelle 83 des Puffers 82 empfängt ein Signal HS, das anzeigt, ob die Batterie 13 einer eingesetzten Einheit 2' mit einer hohen Rate geladen werden muß oder nicht.
Ein Dateneingang einer weiteren Zelle 84 des Puffers 82 empfängt ein Modulationssignal MOD vom Modulator 25.
Ein nicht-invertierender Ausgang der Zelle 83 des Puffers 82 ist über einen Widerstand 85 mit der Basis des Transistors 60 des Spannungswählers 7 verbunden.
Ein invertierender Ausgang der Zelle 84 ist über einen Widerstand 86 mit der Basis des Transistors 80 des Modulators 25 verbunden.
Ein Kondensator 87 zwischen Erde und der Verbindung zwischen dem Spannungswähler 7 und dem Stromtreiber 24 sorgt für jegliche erforderliche Verminderung der Gleichspannung, die an den Stromtreiber 24 geliefert wird, wenn der Transistor 61 schaltet.
Der Ausgang des Filters 47 (der Kollektor des Transistors 41), der schon unter Bezugnahme auf Figur 4 erklärt worden ist, liefert ein Signal DAT-P, das über einen vom Steuerungskreis 6' adressierten Demultiplexer (nicht gezeigt) an den Rest des Kreises 50 bis einschließlich 58 aus Figur 4 geliefert wird. Dieser Abschnitt 50 bis einschließlich 58 von Figur 4 kann daher besagter Anzahl von Kammern des Gestells 1' gemein sein.
Wenn der Puffer 82 über den besagten Decoder (nicht gezeigt) vom Steuerungskreis 6' als Ergebnis davon, daß das Signal EN groß wird, adressiert wird, werden die Pegel der Signale HS und MOD an den Dateneingängen der Zellen 83 und 84 an die Ausgänge der besagten Zellen übertragen. Wenn das Signal EN auf einen niedrigen Wert zurückkehrt, werden die Pegel, die übertragen worden sind, an den Ausgängen des Puffers 82 aufrechterhalten.
Wenn der nicht-invertierende Ausgang der Zelle 83 hoch ist, weil HS während besagter Übertragung der Pegel groß war, wird der Transistor 60 leiten, wobei als Ergebnis davon der Transistor 61 ebenfalls leiten wird und wobei die Spannung am Emitter des Transistors 64 von der Gleichspannung DCH bestimmt und begrenzt wird. Wenn der nicht-invertierende Ausgang der Zelle 83 niedrig ist, wird weder der Transistor 60 noch der Transistor 61 leiten, wobei als Ergebnis davon die Spannung am Emitter des Transistor 64 von der Gleichspannung DCL bestimmt und begrenzt wird. Die Anordnung des Spannungsbegrenzers 7 mit dem Transistor 60 und 61 ist in dieser Weise konstruiert, weil die Spannung DCM in einem praktischen Ausführungsbeispiel ungefähr 11 V ist, was höher ist als die Spannung von 5 V, die für den hohen logischen Pegel benutzt wird. Die Spannung DCL war im praktischen Ausführungsbeispiel ungefähr 6 V.
Die Transistoren 64 und 65 werden mit der Frequenz des Signals HF abwechselnd leiten und nicht leiten, wobei der Strom, der in jedem Fall durch einen Transistor 64, 65 fließt von der Spannung begrenzt wird, die beim Emitter des Transistors 64 gewählt wird. Dieser Strom fließt auch durch den Resonanzkreis 20, so daß die Stärke des in der Spule 4 erzeugten Feldes gewählt werden kann, indem die Spannung am Emitter des Transistors 64 gewählt wird.
Wenn der invertierende Ausgang der Zelle 84 des Puffers 82 hoch ist, weil MOD während besagter Übertragung der Pegel niedrig war, wird der Transistor 80 leiten, wobei als Ergebnis davon die Basis des Transistors 65 niedrig werden und der Transistor 65 nicht leiten wird, so daß Resonanzen im Kreis 20 unmöglich gemacht werden.
Wenn, wie unter Bezugnahme auf Figur 4 erklärt, keine tragbare Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt worden ist, wird die gleichgerichtete Spannung am Kollektor des Transistors 41 relativ hoch sein, wobei als Ergebnis davon der Transistor 80 zu einem vorbestimmten Grad leiten wird, der niedriger ist, als wenn der invertierende Ausgang der Zelle 84 von Puffer 82 während der Modulation hoch ist, mit dem Ergebnis, daß der Transistor 65 weniger leitend sein wird und daß der Strom durch die Spule 4 begrenzt ist. Wie schon unter Bezugnahme auf Figur 4 gesagt worden ist, verhindert 1sdies, daß die Spule 4 ein unerwünscht starkes Feld erzeugt, das mit Apparaten außerhalb des Systems wechselwirken könnte, und dies verhindert ebenfalls, daß eine unnötig große Energiemenge verbraucht wird, wenn keine Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt ist, und dies verhindert, daß die Spule 4 unerwünscht hohe Temperaturen erreicht.
Selbst wenn nach Lesen des Obigen eine praktische Durchführung durch einen Fachmann nicht als schwierig erachtet wird, folgt eine zusätzliche Erklärung einer Funktion eines Systems gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf ein in Figur 6 gezeigtes Flußdiagramm. Das Diagramm zeigt die Arbeitsweise des Steuerungskreises 6' des Gestells 1' des Systems von Figur 2, soweit sie sich auf die Erfindung bezieht. Die Spannung DCi gibt die Ausgangsspannung des Spannungswählers 7 an, die aus den verschiedenen Spannungen DC1 bis einschließlich DCN ausgewählt worden ist. Jedoch läßt sich das Diagramm auch auf das System der Figur 1 anwenden, wobei es in diesem Fall lediglich erforderlich ist, die Buchstaben DC durch die Buchstaben AC zu ersetzen, und die Spannung ACi wird dann offensichtlicherweise nicht an den Spannungstreiber 20, sondern direkt an die Spule 4 geliefert.
In dem Flußdiagramm der Figur 6 repräsentiert "J" eine Antwort "JA" auf eine Frage, die in einem benachbarten Kasten gestellt wurde, und "N" repräsentiert eine Antwort "NEIN" auf diese Frage.
Nach Initialisierung des Gestells 1', angezeigt durch das Wort "START" im Kasten 100, führt der Steuerungskreis 6 zuerst die Aufgaben aus, die im Kasten 101 aufgeführt sind. Diese Aufgaben beinhalten die Initialisierung einer Anzahl von Variablen, Eine Variable P wird auf 0 gesetzt, wenn der Steuerungskreis 6 keine tragbare Einheit 2' in dem Gestell 1' (oder in einer ausgewählten Kammer des besagten Gestells) ermittelt hat. Wenn P den Wert 1 hat, zeigt dies an, daß der Steuerungskreis 6 eine tragbare Einheit 2' in dem Gestell 1' (oder in der ausgewählten Kammer) ermittelt hat.
Weiterhin wird gemäß dem Kasten 101 die Zeitzählervariable td auf 0 gesetzt. Wenn eine Uhr für diese Variable gestartet worden ist, zeigt diese Variable die Zeit an, die von dem Zeitpunkt der Ermittlung einer tragbaren Einheit 2' in dem Gestell 1' bis zu dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem eine gültige Nachricht von der Einheit 2' empfangen worden ist.
Gemäß dem Kasten 101 wird eine Zeitzählervariable tDC ebenfalls auf 0 gesetzt. Wenn eine Uhr für diese Variable gestartet worden ist, zeigt letztere die Zeit an, während der eine gewählte Spannung DC vom Spannungswähler 7 an den Stromtreiber 24 geliefert worden ist.
Gemäß dem Kasten 101 wählt der Steuerungskreis 6 weiterhin einen Wert für eine Auswahlvariable i aus, die verwendet wird, um den Spannungswähler 7 zu adressieren, und die so ist, daß der Spannungswähler 7 eine vorbestimmte Ruhespannung DCi an den Stromtreiber 24 liefert. Wie oben erklärt, kann die Ruhespannung DCi die kleinste mögliche Spannung der Spannungen DCi bis einschließlich DCN sein. Wie ebenfalls erklärt worden ist, kann die gewählte Spannung DCi jedoch auch eine höhere Spannung als die niedrigste Spannung sein.
Dem Kasten 101 folgt ein Entscheidungskasten 102. Wenn der Steuerungskreis 6 vorher eine Einheit 2' in dem Gestell 1' (oder in der gewählten Kammer des besagten Gestells) ermittelt hat, d.h. wenn P = 1, geht der Prozeß gemäß Kasten 102 mit Kasten 103 weiter, oder sonst kehrt er zum Kasten 104 zurück. Wenn die Anwesenheit einer Einheit 2' nach Ermittlung des Einsetzens einer Einheit 2' in das Gestell 1' gemäß Kasten 104 noch nicht ermittelt worden ist, geht der Prozeß mit Kasten 105 weiter, oder er kehrt zum Kasten 104 zurück, was bedeutet, daß der Steuerungskreis 6' weiter auf eine solche Ermittlung wartet, wozu er ein Signal vom Ermittlungskreis 8 empfangen wird.
Gemäß Kasten 105 wird die Einsetzungsermittlungsvariable P auf 1 gesetzt und ein Wert für i wird entsprechend dem Ereignis der Ermittlung des Einsetzens ausgewählt. Der gewählte Wert für i muß für die Auswahl einer Spannung DCi für den Stromtreiber 24 zum Zwecke der Aufladung einer Batterie 13 der Einheit 2' mit einer "normalen" Rate verwendet werden. Wie vorher und ebenfalls während der Erklärung des Kastens 101 erwähnt, kann die Spannung DC zum Zwecke der Aufladung mit "normaler" Rate im Kontext der Erfindung entweder höher oder niedriger als die in Kasten 101 gewählte Spannung Dci sein. Der Prozeß geht nachfolgend mit Kasten 106 weiter.
Gemäß Kasten 106 liefert der Spannungswähler 7 eine Spannung DCi an den Stromtreiber 24, die Zeitzählervariable tDC wird auf 0 gesetzt, und die Uhr für diese Variable wird gestartet. Im folgenden geht der Prozeß mit dem Entscheidungskasten 103 weiter, obwohl er mit demselben Effekt ebenfalls zu Kasten 102 gehen könnte.
Wenn gemäß Kasten 103 von der in das Gestell 1' eingesetzten tragbaren Einheit 2' eine gültige Nachricht empfangen worden ist, geht der Prozeß mit dem Entscheidungskasten 107 weiter oder ansonsten mit dem Entscheidungskasten 108. Wenn gemäß Kasten 107 die empfangene Nachricht die erste Nachricht der Einheit 2' ist, nachdem besagte Einheit eingesetzt worden ist, geht der Prozeß mit Kasten 10 weiter oder ansonsten mit Kasten 110. Gemäß Kasten 109 stoppt der Steuerungskreis 6' die Uhr für die Zeitzählervariable td. Nachfolgend geht der Prozeß wieder zu Kasten 110.
Wie zuvor erklärt, kann die empfangene Nachricht einen Wechsel der Rate einleiten, mit der die Batterie 13 geladen wird, wobei dieser Wechsel durchgeführt wird, indem eine andere Spannung DC an den Stromtreiber 24 geliefert wird, d.h. indem ein anderer Wert für i ausgewählt wird. Wie zuvor erklärt, kann die Wahl in der erhaltenen Nachricht kodiert sein, und sie kann in diesem Fall von einem Benutzer der Einheit 2' bestimmt worden sein, indem er Schalter wie etwa den Druckknopfschalter 17 aktiviert, oder sie kann von einer Spannung der Batterie 13 bestimmt worden sein, die von dem Spannungsmeßkreis 16 gemessen wurde.
Wenn gemäß Kasten 108 die Zeitzählervariable tDC größer als ein vorbestimmter Maximalwert Ti ist, der für jedes ausgewählte i unterschiedlich sein kann, geht der Prozeß mit Kasten 111 weiter oder ansonsten mit dem Entscheidungskasten 112.
Wenn die Antwort auf die Frage tDC größer/gleich Ti "J" (JA) war, bedeutet dies, daß die Batterie 13 während der Periode Ti mit einer von der Spannung DCi bestimmten geeigneten Rate geladen worden war. Um eine Beschädigung der Batterie 13 zu vermeiden, kann im folgenden gemäß Kasten 111 eine niedrigere Laderate gewählt werden, indem ein niedrigeres DCi gewählt wird. Abhängig von der Situation kann die Spannung DCi 0 V sein. Die Laderate kann dieser Prozedur folgend schrittweise über die Zeit verteilt erniedrigt werden.
Wenn gemäß Kasten 112 nach Ermittlung des Einsetzens einer Einheit 2' in das Gestell 1' die Zeitvariable td größer oder gleich einer Maximalzeit Td geworden ist, ohne daß eine Nachricht empfangen worden ist, wird dies vom Steuerungskreis 6' so interpretiert, daß die Batterie 13 der Einheit 2' nicht so ausreichend geladen worden ist, daß die Einheit 2' in der Lage wäre, eine Nachricht auszusenden. In dieser Situation wählt der Steuerungskreis 6' gemäß Kasten 113 eine höhere Spannung DCi für den Stromtreiber 24 und folglich eine höhere Laderate.
Nach jedem der Kästen 111 und 113 geht der Prozeß mit Kasten 106 weiter, was schon erklärt worden ist.
Wenn die Antwort auf jede der Fragen der Kästen 103, 108 und 112 "N" (NEIN) war, geht der Prozeß mit Kasten 114 weiter. Wenn der Steuerungskreis 6' gemäß Kasten 114 ermittelt, daß die in das Gestell 1' eingesetzte Einheit 2' entfernt wird oder entfernt worden ist, während der Wert von P immer noch 1 ist, kehrt der Prozeß zum Initialisierungskasten 101 zurück. Andernfalls kehrt der Prozeß zum Kasten 103 zurück, was bedeutet, daß die Situation statisch ist, wobei eine Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt worden ist und wobei nur die Uhr oder Uhren für die Zeitvariablen tDC und/oder td laufen. In dem anderen statischen Zustand, wenn keine Einheit 2' in das Gestell 1' eingesetzt worden ist, wird nur die Frage in Kasten 104 überwacht, wie vorher dargelegt.
Obwohl die Erfindung bis hierher für Ausführungen beschrieben wird, in denen ein einziger Induktionspfad als drahtloser Übertragungsweg verwendet wird, um sowohl eine Nachricht zwischen der tragbaren Einheit und dem Gestell zu übermitteln als auch um Energie zum Laden der Batterie der tragbaren Einheit zu übertragen, können mehrere Induktionspfade für jegliche Übertragung einer Nachricht in jeglicher Richtung wischen der tragbaren Einheit und dem Gestell und für besagten Energietransfer verwendet werden. Darüber hinaus können andere Arten von drahtlosen Wegen wie etwa ein optischer Übertragungspfad verwendet werden, und zwar insbesondere zur Übertragung einer Nachricht von der tragbaren Einheit zum Gestell. Unter Bezugnahme auf Figur 1 erfordert dies lediglich, daß anstelle des Modulators 11 eine lichtaussendende Vorrichtung verwendet wird, die ein Modulationssignal vom Steuerungskreis 15 empfängt und die so in Richtung der Außenseite der tragbaren Einheit angeordnet ist, das das von besagter lichtaussendender Vorrichtung ausgesandte Licht, wenn die tragbare Einheit in das Gestell eingesetzt wird, von einer lichtempfindlichen Vorrichtung des Gestells empfangen wird, indem ein von besagter lichtempfindlicher Vorrichtung empfangenes Signal in wohlbekannter Weise demoduliert werden kann und das im folgenden in der gleichen Weise wie eine von dem Gestell von der tragbaren Einheit 2 in dem System der Figur 1 empfangene Nachricht verwendet werden kann. Eine Nachricht, die, wie unter Bezugnahme auf Figur 2 beschrieben, von dem Gestell 1' an die tragbare Einheit 2' gesendet werden muß, kann in ähnlicher Weise eingerichtet werden, indem ein zweiter optischer Weg mit einer lichtübermittelnden Vorrichtung im Gestell 1' und einer lichtempfindlichen Vorrichtung in der tragbaren Einheit 2' anstelle des Demodulators 26 vorgesehen wird.

Claims

1. System zum Aufladen einer wiederaufladbaren Batterie (13) einer tragbaren Einheit (2, 2') in einem Gestell (1, 1'), wobei das System aufweist:

einen Ermittlungskreis (8; 50), der die Anwesenheit der Einheit (2, 2') in dem Gestell (1, 1') ermittelt, Übertragungsmittel, die mit einem Versorgungskreis (7, 24) des Gestells (1, 1') und mit einem Ladekreis (10, 30, 31, 14) der Einheit (2, 2') verbunden sind, wobei der Ladekreis (10, 30, 31, 14) mit der Batterie (13) verbunden ist und wobei die Übertragungsmittel nach dem Einsetzen der Einheit (2, 2') in das Gestell (1, 1') die Batterie (13) mittels des Ladekreises (10, 14, 30, 31) mit Energie aus dem Versorgungskreis (7, 24) aufladen, und einen Übermittlungskreis der Einheit (2, 2'), der mit der Batterie (13) verbunden ist und der nach dem Einsetzen der Einheit in das Gestell eine Nachricht auf einem drahtlosen Weg an einen Steuerungskreis (6, 6') des Gestells (1' 1') übermittelt, dadurch gekennzeichnet,

das die Übertragungsmittel zum Aufladen der Batterie (13) einen Induktionspfad mit einer Spule (4) im Gestell (1, 1') und einer Spule (5) in der tragbaren Einheit (2, 2') vorsehen, wobei die Spulen (4, 5) nach dem Einsetzen der Einheit (2, 2') in das Gestell (1, 1') eine Induktionskoppelung bilden, das der Induktionspfad sowohl mit dem Versorgungskreis (7, 24) des Gestells (1, 1') als auch mit der Batterie (13) der Einheit (2, 2') gekoppelt ist, daS die Energie zum Aufladen der Batterie (13) über den Induktionspfad übertragen wird, das der Steuerungskreis (6, 6') mit dem Versorgungskreis (7, 24) verbunden ist, daß der Ermittlungskreis (8, 50) mit dem Versorgungskreis (7, 24) und dem Steuerungskreis (6, 6') verbunden ist, und dadurch, daS der Steuerungskreis (6, 6'), falls er von der Einheit (2, 2') nach dem Einsetzen der Einheit (2, 2') in das Gestell (1, 1') keine gültige Nachricht erhält, den Versorgungskreis (7, 24) steuert, um Energie mit einer höheren Rate als normal zur Batterie (13) zu übertragen.

2. System gemäS Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS der Induktionspfad sowohl zur Übermittlung einer Nachricht zwischen der tragbaren Einheit (2, 2') und dem Gestell (1, 1'), ais auch zur Übertragung von Energie zum Aufladen der Batterie (13) der tragbaren Einheit (2, 2') verwendet wird.

3, System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Einheit (2, 2') Mittel (11, 15, 15', 34) hat, um in eine Nachricht, die von der Einheit (2' 2') zum Gestell (1, 1') ausgesendet werden soll, eine Diagnose einzubinden, der eine erforderliche Energietransferrate zugewiesen worden ist, und dadurch, das der Steuerungskreis (6, 6') des Gestells (1, 1'), sobald er eine derartige Diagnose empfängt, den Versorgungskreis (7, 24) des Gestells (1, 1') so steuert, daß, der Versorgungskreis (7, 24) dazu veranlaSt wird, die Energietransferrate auszuwählen, die der Anzeige zugewiesen ist.

4. System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (2, 2') eine Nachricht, die eine neue Diagnose beinhaltet, an das Gestell (1, 1') aussendet, wenn sich ein Wechsel der Anzeige in der Einheit (2, 2') ergibt.

5. System gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das die Anzeige durch einen Meßkreis (16) zugeführt wird, der den Zustand der Batterie (13) mißt und der die Diagnose entsprechend dem gemessenen Zustand bestimmt.

6. System gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand der Batterie (13) durch die Spannung der Batterie (13) repräsentiert wird.

7. System gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet das die Mittel (11, 15, 15', 34) zum Einbinden einer Diagnose einer erforderlichen Energietransferrate in eine auszusendende Nachricht Schaltmittel (17) aufweisen, die von einem Benutzer aktiviert werden können.

8. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Steuerungskreis (6, 6') des Gestells (1, 1') die Energiemenge überwacht, die vom Versorgungskreis (7, 24) zu der im Gestell (1, 1') eingesetzten Einheit (2, 2') vom Zeitpunkt der Wahl einer Transferrate an übertragen worden ist, und das der Steuerungskreis (6, 6'), wenn die Energiemenge, die vom Zeitpunkt der Wahl an übertragen worden ist, größer ist als eine vorbestimmte Menge, den Versorguiigskreis (7, 24) so steuert, daS der Versorgungskreis (7, 24) dazu veranlaßt wird, eine niedrigere Energieübertragungsrate zu wählen.

9. System gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragene Energiemenge durch die Zeit repräsentiert wird, während der sich eine Übertragung bei einer gewählten Übertragungsrate ergeben hat, und das der Steuerungskreis (6, 6') diese Zeit zu diesem Zweck mißt.

10. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Ermittlungskreis (8, 50) des Gestells (1, 1') die Belastung des Induktionspfades überwacht und abhängig von der Belastung feststellt, ob die Einheit (2, 2') in das Gestell (1, 1') eingesetzt worden ist.

11. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Steuerungskreis (6, 6') den Versorgungskreis (7, 24) so steuert, daß der Versorgungskreis (7, 24) dazu veranlaßt wird, eine Energietransferrate zu wählen&sub1; die niedriger als die höhere Energietransferrate ist, wenn der Ermittlungskreis (8) des Gestells (1, 1') nicht die Anwesenheit der Einheit (2, 2') im Gestell (1, 1') ermittelt.

12. System gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigere Rate niedriger als die normale Rate ist.

13. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis einschließlich 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungskreis (7, 24) 1sMittel (8, 40, 53, 65, 80) hat, die den Strom durch die Spule (4) des Gestells (1, 1') begrenzen, wenn der Ermittlungskreis (8) nicht eine Anwesenheit der Einheit (2, 2') im Gestell (1, 1') ermittelt.

14. System gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionspfad sowohl zur Übermittlung einer Nachricht zwischen der tragbaren Einheit (2, 2') und dem Gestell (1, 1') als auch zur Übertragung von Energ£e zum Aufladen der Batterie (13) der tragbaren Einheit (2' 2') verwendet wird, das ein Modulationskreis (25, 65, 80 - 84, 86) , der mit der Spule (4) des Gestells (1, 1') verbunden ist, gemäß einem empfangenen Modulationssignal den Strom durch die Spule (4) des Gestells (1, 1') moduliert, und daß die Strombegrenzungsmittel (8, 40, 53, 65, 80) den Modulationskreis (25, 65, 80 - 84, 86) des Gestells (1, 1') aufweisen.

15. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Versorgungskreis (7, 24) der Spule (4) des Gestells (1, 1') eine Wechselspannung liefert, deren Amplitude umso größer ist, je größer eine gewählte Energietransferrate ist, die der Steuerungskreis (6, 6') dem Versorgungskreis (7, 24) auferlegt hat.

16. System gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungskreis (7, 24) einen Generator (24) und einen mit besagtem Generator (24) verbundenen Pegelbegrenzungskreis (7) hat, und dadurch, daß der Generator (24) eine Wechselspannung an einen Begrenzungskreis (53, 65, 80) liefert, der in Abhängigkeit von einem vom Steuerungskreis (6, 6') empfangenen Steuerungssignal die Amplitude der der Spule (4) des Gestells (1, 1') zugeführten Wechselspannung begrenzt.

17. System gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, das die Spulen (4, 5) Spulen von jeweiligen Resonanzkreisen (20, 21) sind, die auf die Frequenz der Wechselspannung abgestimmt sind, und dadurch, das der Resonanzkreis (20) des Gestells (1, 1') die Wechselspannung empfängt.

18. System gemäß einem der Ansprüche 15, 16 oder 17, in dem die tragbare Einheit (2, 2') einen mit dem Induktionspfad verbundenen Modulationskreis (11, 34) hat, dadurch gekennzeichnet, das der Modulationskreis (11, 34) einen elektronischen Schalter (34) aufweist, der über den Induktionspfad verbunden ist und der gemäß einem empfangenen Modulationssignal leitet oder nicht leitet, um den Induktionspfad in Übereinstimmung damit unterschiedlich zu belasten, daß der Ladekreis (10, 14, 30, 31) Mittel (14) aufweist, die verhindern, das die Batterie (13) Strom an den Induktionspfad liefert, und daß der Ermittlungskreis (8) des Gestells (1, 1') die Belastung des Induktionspfades überwacht und ein Datensignal in Übereinstimmung damit liefert.