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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Kommunikationsvorrichtungen und -protokolle, wie sie in
drahtlosen Alarmsystemen verwendet werden, in denen mehrere drahtlose
Vorrichtungen mit einer zentralen Steuerungseinheit kommunizieren;
und insbesondere auf solche Alarmsysteme, in denen die übertragenden
Elemente des Systems dafür
gedacht sind, Meldungen auf verschiedenen Energieniveaus zu übertragen,
so dass (i) drahtlose empfangende Vorrichtungen auf reduzierter
Energie installiert werden, um einen hinreichenden Übertragen-/Empfangen-Abstand
während
des normalen Betriebs zu gewährleisten,
und (ii) drahtlose sendende Vorrichtungen Überwachungsmeldungen mit reduzierter
Energie aussenden, um einen hinreichenden Übertragen-/Empfangen-Abstand
während
des Aussendens von Alarmmeldungen zu gewährleisten.
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Eine neue Innovation in Sicherheitsanwendungen
ist der Gebrauch von drahtlosen Zweiwege-Benutzerschnittstellenvorrichtungen,
welche Tastenfelder oder Notsender mit Systemzustandsanzeigern sind.
Dies sind tragbare Vorrichtungen, welche verwendet werden können, um
das Sicherheitssystem zu steuern und den Systemzustand abzufragen. Beispiele
solcher Vorrichtungen sind die 5827BD und 5801BD Produkte, erhältlich von
ADEMCO in Syosset, NY. Diese haben, wenn erforderlich, die Vorteile der
Tragbarkeit oder können
alternativ an einer Anlage befestigt werden, wodurch die hohen Kosten
des Verdrahtens einer herkömmlichen
verdrahteten Benutzerschnittstellenvorrichtung reduziert werden.
Zusätzlich
können
drahtlose abgesetzte Sirenen und Wähler eingesetzt werden, um
Verdrahtungs- und Arbeitskosten zu reduzieren.
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Während
einer Alarmsysteminstallation wird typischerweise eine herkömmliche
zentrale Steuerungseinheit in einen Installationsmodus versetzt
und deren Empfängerempfindlichkeit
wird reduziert (vgl. U.S. Patent Nr. 4,754,261). Dies erlaubt dem
Installierer den Übertragungssignalabstand
der Alarmvor richtungen, d. h. Fenstersensoren, Türsensoren usw., zu prüfen. Wenn
die zentrale Steuerungseinheit ein Alarmflag von der Alarmvorrichtung
bei reduzierter Empfängerempfindlichkeit
erkennt, wird ein hinreichender Signalabstand während des normalen Betriebs
existieren. Das heißt,
wenn die Funkumgebung während
des normalen Betriebs verändert
wird, durch Bewegung von Möbeln
usw., dann haben die von den Alarmvorrichtungen übertragenen Alarmsignale ausreichende
Signalstärke,
um durch den Empfänger
der zentralen Steuerungseinheit unter dieser veränderten, ungünstigen
Bedingung empfangen zu werden.
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In dem Fall, in dem eine drahtlose
Benutzerschnittstellenvonichtung mit Signalempfängerfähigkeiten installiert wird
ist es typischerweise schwieriger, einen hinreichenden Signalabstand
zwischen dem Sender der zentralen Steuerungseinheit und der drahtlosen
Benutzerschnittstellenvorrichtung zu gewährleisten, weil die drahtlosen
Benutzerschnittstellenvorrichtungen derzeit möglicherweise nicht mit einer
Tastenfeldauswahl oder einem Schalter zur Reduzierung ihrer Eingangsempfindlichkeit
ausgerüstet sind.
Es wäre
vorteilhaft, dann wenn der Empfänger der
zentralen Steuerungseinheit in den Installationsmodus (reduzierte
Empfindlichkeit) geht, gleichzeitig den Sender der zentralen Steuerungseinheit
in den Modus reduzierter Ausgangsenergie zu versetzen und somit
einen hinreichenden Signalabstand sowohl in der Aufwärtsverbindung
(Benutzerschnittstellenvorrichtung zum Empfänger der zentralen Steuerungseinheit)
als auch in der Abwärtsverbindung (Sender
der zentralen Steuerungseinheit zur Benutzerschnittstellenvorrichtung)
zu erhalten.
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Es ist ferner wünschenswert sicherzustellen, dass
die drahtlose abgesetzte Sirene und der Wähler mit hinreichendem Signalabstand
installiert werden, so dass die Meldungen von dem Sender der zentralen
Steuerungseinheit, dann wenn die Funkumgebung sich während des
normalen Betriebs ändert, ausreichende
Signalstärke
haben, um unter dieser veränderten,
ungünstigen
Bedingung von der drahtlosen abgesetzten Vorrichtung empfangen zu
werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist es daher eine Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen,
um sicherzustellen, dass ein hinreichender Signalabstand zwischen
der zentralen Steuerungseinheit und den drahtlosen Vorrichtungen während der
Installation eines Alarmsystems existiert.
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Es ist ebenso eine Aufgabe des ersten
Aspekts der vorliegenden Erfindung, ein Alarmsystem bereitzustellen,
das Mittel bereitstellt, um zwischen einer zentralen Steuerungseinheit
und einer drahtlosen Vorrichtung im Installationsmodus auf einem
reduzierten Sendeniveau zu übertragen
und auf einem normalen Sendeniveau außerhalb des Installationsmodus.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, einen gemeinsamen
Installationsmodus bereitzustellen, um die Kommunikation zwischen
der zentralen Steuerungseinheit und den drahtlosen Alarmvorrichtungen (Fenstersensoren,
Türsensoren
usw.) zu verifizieren und gleichzeitig die Kommunikation zwischen
der zentralen Steuerungseinheit und den drahtlosen Vorrichtungen
mit Empfangsfähigkeit
(Benutzerschnittstellenvorrichtungen, abgesetzte Sirene und abgesetzter
Wähler)
zu verifizieren.
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Hinsichtlich eines zweiten Aspekts
der vorliegenden Erfindung verwenden die meisten heute verfügbaren drahtlosen
Hochfrequenz-(HF)Sicherheitssysteme eine Vielzahl von Sendern in
Kommunikation mit einer zentralen Empfängersteuerungseinheit. Die übertragene
Information beschreibt typischerweise den Zustand verschiedener
mit jedem Sender in Beziehung stehender Umformer oder Sensoren,
wie z. B. Rauch-, Bewegungs-, Glasbruch-, Erschütterungsund Vibrationsdetektoren;
Tür-, Fenster-
und Bodenmattenschalter; usw. Diese Sender sind so entworfen, dass
sie kostengünstig
herzustellen sind, und sie können
generell nur senden anstatt nur empfangen oder senden und empfangen,
was die Kosten des Entwurfs deutlich erhöhen würde. Um bestimmte aufsichtsbehördliche
Anforderungen zu erfüllen, müssen die
Sender periodisch Überwachungsmeldungen
zu der zentralen Empfängersteuerungseinheit übertragen,
um mögliche
Probleme mit der Kommunikationsverbindung von jedwedem Sender in dem
Alarmsystem so bald wie möglich
zu erkennen. Die Überwachungsmeldung
(ebenso wie eine normale Alarmmeldung) umfasst einen eindeutigen
eingebetteten Identifikations-Code, welcher dazu dient, der zentralen
Empfängersteuerungseinheit
die Identität
der Quelle der jeweiligen Überwachungsmeldung
(oder Alarmmeldung) bekannt zu geben. Wenn eine Überwachungsmeldung durch die
zentrale Empfängersteuerungseinheit
ordnungsgemäß empfangen
und erkannt wurde, wird der Identifikations-Code typischerweise
dem Rest des Systems zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt.
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Für
Lebenssicherungssysteme (Safety of Life applications), bei denen
eine Alarmbedingung möglicherweise
einen Gesundheits- oder Sicherheitsnotfall bedeuten kann, muss das
drahtlose HF-System auch strikteren Vorschriften, wie z. B. der Underwriters
Laboratories Regulation UL864, entsprechen. Diese Vorschrift erfordert,
dass Überwachungsmeldungen
auf einem reduzierten Energieniveau, das wenigstens 3dB unterhalb
jenem der Alarmmeldung (d. h. normale Nicht-Überwachungssignale) liegt, übertragen
werden. Vergleichbare Mittel können
verwendet werden, solange das Übertragen von
Alarmmeldungen einen wirksamen Energieabstand gegenüber dem
periodischen Übertragen
von Überwachungsmeldungen,
die von jedem Sender in dem Alarmsystem übertragen werden, aufweist.
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Hinsichtlich des zweiten Aspekts
der vorliegenden Erfindung wäre
es deshalb vorteilhaft, wenn das Alarmsystem Überwachungsmeldungen auf einem
Energieniveau unterhalb jenem der Alarmmeldungen übertragen
würde,
auf diese Weise sicherstellend, dass die Übertragung von Alarmmeldungen einen
wirksamen Abstand gegenüber
dem periodischen Übertragen
von Überwachungsmeldungen von
jedem Sender in dem Alarmsystem aufweist. Ein solches Merkmal wäre am rützlichsten,
wenn es ohne substantielle Modifikation existierender bereits kommerziell
verwendeter Empfänger
angewendet werden könnte.
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Weitere Überlegungen, wie z. B. Gesamtkosten
und verschiedene Systemparameter, einschließlich Meldungsformate und -protokolle
und Wiederholung von Meldungen, könnten die Implementierung eines
solchen Konzepts verhindern: Die ideale Implementierung wäre transparent
bezüglich
solcher Parameter, die sich sehr wohl von Land zu Land oder sogar
unter verschiedenen Herstellern unterscheiden könnten.
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Hinsichtlich des zweiten Aspekts
der vorliegenden Erfindung wäre
es deshalb vorteilhaft, wenn das Alarmsystem ein preiswertes Mittel
zur Reduzierung der übertragenen
Signalenergie von Überwachungsmeldungen
bereitstellen und ferner Alarmmeldungen bei voller Energie übertragen
würde,
was von Parametern wie Meldungsformat, Wiederholung von Meldungen,
usw. unabhängig
ist. Ein solches System würde
wahrscheinlich eine Unterscheidung zwischen Überwachungs- und Alarmmeldungen
im Sender vor dem Übertragen
erfordern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher ist der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zum Installieren eines Alarmsystems, folgende Schritte
umfassend: Initiieren eines Installationsmodus in einer zentralen
Steuerungseinheit; Übertragen
einer Meldung von einem Sender auf einem bezogen auf ein normales
Betriebsenergieniveau reduzierten Energieniveau; Empfangen der Minderenergie-Meldung
an einer drahtlosen Vorrichtung, wobei die drahtlose Vorrichtung
in Bezug auf den Sender verschiebbar ist; und Anzeigen, wenn die
Minderenergie-Meldung erfolgreich empfangen wurde. Optional schließt dieses
Verfahren folgende weitere Schritte ein: Verschieben der drahtlosen
Vorrichtung, dann wenn die Minderenergie-Meldung nicht erfolgreich
empfangen wurde; Übertragen einer
Meldung von dem Sender auf einem bezogen auf ein normales Betriebsenergieniveau
reduzierten Energieniveau; Empfangen der Minderenergie-Meldung an
der drahtlosen Vorrichtung, wobei die drahtlose Vorrichtung in Bezug
auf den Sender verschiebbar ist, und Anzeigen, wenn die Minderenergie-Meldung
erfolgreich empfangen wurde.
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Daher ist dieser erste Aspekt der
vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Sicherstellen, dass ein
hinreichender Signalabstand zwischen der zentralen Steuerungseinheit
eines Alarmsystems und dessen drahtlosen Vorrichtungen existiert.
Die drahtlosen Vorrichtungen schließen einen abgesetzten Wähler, eine
abgesetzte Sirene und optimalerweise eine Benutzerschnittstellenvorrichtung,
wie z. B. ein tragbares Zweiwege- (Übertragen und Empfangen) Tastenfeld,
ein. Dieses Verfahren wird typischerweise während der Installation verwendet,
welche durch Mittel zur manuellen Eingabe an der zentralen Steuerungseinheit
und/oder durch Auswählen
eines Benutzer-Eingabe-Codes an der Benutzerschnittstellenvorrichtung
initiiert wird. Das wichtige Merkmal dieses Verfahrens ist, dass
der zentrale Sender nach der Initiierung des Installationsmodus
in einen Minderenergie-Modus versetzt wird.
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Im Installationsmodus veranlasst
der Installierer den zentralen Sender, Meldungen mit niedriger Energie
zu übertragen,
und überprüft, ob die
Vorrichtungen, die installiert werden, angemessene Funktionen ausführen. Beispielsweise
würde der
Installierer während
er eine Benutzerschnittstelle installiert durch Eingeben von Benutzer-Eingabe-Codes
in die Benutzerschnittstelle den Status von dem zentralen Controller
anfordern. Der zentrale Sender würde dann
eine Zustandsmeldung bei niedriger Energie zurück zu der Benutzerschnittstelle übertragen,
welche den Zustand nach dem Empfang anzeigen würde. Wenn der Installierer
drahtlose Vorrichtungen, die den Zustand nicht anzeigen, lokalisiert,
wie z. B. eine abgesetzte Sirene, dann würde der Installierer durch Aktivieren
eines Mittels zur manuellen Eingabe, einer Sensorvorrichtung oder
einer Benutzerschnittstellenvorrichtung, wie z. B. eines Notknopfes,
eine Alarmbedingung simulieren. Dies veranlasst, dass eine Alarm-Empfangen-Meldung auf einem
reduzierten Energieniveau von dem zentralen Sender zu der drahtlosen
Vorrichtung, die installiert wird, übertragen wird, die eine angemessene
Funktion (d. h. Aktivieren der Sirene) ausführen würde.
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Wenn die drahtlose Vorrichtung nicht
anzeigt, dass sie die Minderenergie-Meldung erfolgreich empfangen hat, dann
wird die drahtlose Vorrichtung durch den Installierer verschoben
und eine Minderenergie-Meldung wird erneut an die drahtlose Vorrichtung übertragen.
Der Installierer wiederholt diesen Vorgang bis die drahtlose Vorrichtung
anzeigt, dass sie eine Minderenergie-Meldung erfolgreich empfangen
hat. Ein reduziertes Energieniveau von annähernd 12dB stellt sicher, dass
die drahtlose Vorrichtung mit einem hinreichenden Signalabstand
für normalen
Betrieb installiert wird.
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Zusätzlich kann reduzierte Ausgangsenergie des
zentralen Senders mit reduzierter Empfindlichkeit des zentralen
Empfängers
zusammenfallen. Der Installierer kann durch Auslösen oder Simulieren einer Alarmbedingung
an einer Alarmvorrichtung (d. h. Öffnen eines Fensters) und prüfen, ob
die draht losen Vorrichtungen eine Alarmbedingung anzeigen, bequem
Systemsignalabstände
sowohl in der Aufwärts- als
auch in der Abwärtsverbindung
sicherstellen.
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Wenn die Installation schließlich abgeschlossen
ist, geht der Installierer in den normalen Betriebsmodus durch Initiieren
von Mitteln zur manuellen Eingabe an der zentralen Steuerungseinheit
oder durch Auswählen
eines Benutzer-Eingabe-Codes
an einer drahtgebundenen oder drahtlosen Benutzerschnittstellenvonichtung.
Es gibt ferner ein Sicherheitsmerkmal, welches sicherstellt, dass
das Alarmsystem von dem Installierer nicht im Installationsmodus belassen
wird. Ein Installationszeitmesser, welcher nach dem Eintreten in
den Installationsmodus gesetzt wird, veranlasst das Alarmsystem
nach einer vorbestimmten Zeitdauer in den normalen Modus zurück zu gehen.
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Dieser erste Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird verwirklicht durch ein Alarmsystem, das eine zentrale
Steuerungseinheit mit einem Sender und einer Vielzahl drahtloser
Vorrichtungen mit Mitteln zum Empfangen von Meldungen von dem zentralen
Sender umfasst. Die zentrale Steuerungseinheit arbeitet sowohl in
einem normalen Modus als auch in einem Installationsmodus. Der zentrale
Sender stellt Mittel zum Übertragen
auf zwei verschiedenen Ausgangsenergieniveaus bereit, so dass die Ausgabe
während
des normalen Betriebs auf einem höheren Energieniveau übertragen
wird und die Ausgabe in einem Installationsmodus auf dem niedrigeren
Energieniveau übertragen
wird. Der zentrale Sender verbreitet elektromagnetisch, z. B. durch Hochfrequenz-
(HF) Mittel, Alarm-Empfangen-Meldungen und andere Zustands- und
Steuerungsmeldungen zu den drahtlosen Vorrichtungen. Die drahtlosen
Vorrichtungen umfassen Empfangsmittel zum Empfangen von Meldungen
von dem zentralen Sender und Anzeigemittel zum Anzeigen, wann die
Meldung erfolgreich empfangen wurde. Die Anzeigemittel können ein
hörbarer
Schall von einer abgesetzten Sirene, Aktivierung eines abgesetzten
Wählers und/oder
eine visuelle Anzeige oder hörbarer
Schall von einer Benutzer- schnittstellenvorrichtung sein. Die drahtlose
Vorrichtung ist wenigstens bis zur dauerhaften Befestigung durch
den Installierer in Bezug auf den zentralen Sender verschiebbar.
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Dieser erste Aspekt der vorliegenden
Erfindung basiert auf der Fähigkeit,
die abgestrahlte Energie des zentralen Senders zu steuern. Der zentrale Sender
hat zwei unterschiedliche durch einen Prozessor gesteuerte Betriebsmodi;
normale Ausgangsenergie und reduzierte Ausgangsenergie. Nach der Initiierung
des Installationsmodus gibt der Prozessor ein Steuerungssignal aus,
was ein reduziertes Ausgangsenergieniveau des zentralen Senders
bewirkt. Dieser Sender schließt
einfache, preiswerte Schaltungen ein. Der Fachmann wird erkennen,
dass eine Steuerung der Sender-Ausgangsenergie auf unterschiedliche
Weise erreicht werden kann, obwohl das beschriebene Verfahren eine
gute, billige Lösung
bietet.
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Die zentrale Steuerungseinheit kann
einen Installationsmodusschalter zum Aktivieren oder Deaktivieren
(normaler Modus) des Installationsmodus, einen Alarmschalter zum
Initiieren der Übertragung
einer Alarm-Empfangen-Meldung
und einen zentralen Empfänger
zum Empfangen von Kommandos, die durch eine Benutzerschnittstellenvorrichtung übertragen
werden, und Alarm-Aktivierungssignalen, die durch Alarmvorrichtungen übertragen
werden, umfassen. Der zentrale Empfänger kann ferner Mittel zum
Empfangen auf zwei unterschiedlichen Empfindlichkeitsniveaus bereitstellen,
wobei die Eingangsempfindlichkeit während des normalen Betriebs
höher ist
und die Eingangsempfindlichkeit im Installationsmodus niedriger
ist.
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Alarmvorrichtungen wie z. B. Rauch-,
Bewegungs-, Glasbruch-, Erschütterungs-
und Vibrationsdetektoren; Tür-,
Fenster- und Bodenmattenschalter; usw. übertragen Alarm-Aktivierungssignale,
wenn sie aktiviert werden. Der zentrale Empfänger empfängt die Alarm-Aktivierungssignale,
was den zentralen System-Controller veranlasst, mittels des zentralen Senders
eine Alarm-Empfangen-Meldung
zu den drahtlosen Vorrichtungen zu übertragen.
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Eine Benutzerschnittstellenvonichtung,
die eine wandmontierte (drahtgebunden oder drahtlos) oder eine Hand-Empfänger-Sender-Vorrichtung
sein kann, umfasst Eingabemittel zum Eingeben von Zustandsänderungen,
Zustandsanforderungen und Kommandos, wie z. B. ein Installationsmodus-Kommando
oder ein Normalmodus-Kommando. Die Benutzerschnittstellenvorrichtung
umfasst ferner Übertragungsmittel
zum Übertragen
der Meldungen und Kommandos zu dem zentralen Empfänger. Die
Benutzerschnittstellenvonichtung umfasst ferner Empfangsmittel zum
Empfangen von Zustandsmeldungen von dem zentralen Sender und Zustand-Ausgabemittel,
wie z. B. einen hörbaren
Schall und/oder eine visuelle Anzeige. Die Benutzerschnittstellenvonichtung
kann ferner Mittel zum Übertragen
eines Alarm-Aktivierungssignals zu dem zentralen Empfänger umfassen.
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Dieser erste Aspekt der vorliegenden
Erfindung stellt ein einzigartiges Verfahren zum Erreichen der dargelegten
Ziele bereit, ohne die Einfachheit der drahtlosen Vorrichtungen
zu beeinträchtigen
oder den Installationsprozess zu verkomplizieren.
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Der zweite Aspekt der vorliegenden
Erfindung verwendet ein Verfahren für , den periodischen Selbsttest
eines Kommunikationspfades in drahtlosen Alarmsystemen, welches
folgende Schritte umfasst: Einstellen einer Überwachungsperiode, um eine
Verzögerung
zwischen Übertragungen
von Überwachungsmeldungen
bereitzustellen, Erzeugen einer Überwachungsmeldung,
Erzeugen eines Sendeenergie-Steuerungssignals, welches nach Beendigung
der Überwachungsperiode
einen von wenigstens zwei Zuständen
umfasst, und Übertragen
der Überwachungsmeldung
auf einem reduzierten Energieniveau, wie durch den Zustand des Sendeenergie-Steuerungssignals
angezeigt. Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet
ferner die Schritte des Erzeugens einer Alarm-Zustandsmeldung als
Reaktion auf den Empfang eines Alarm-Zustandssignals von einem Alarm-Sensor,
des Erzeugens des Sendeenergie-Steuerungssignals als Reaktion auf
den Empfang des Alarm-Zustandssignals von
dem Alarm-Sensor und des Übertragens
der Alarm-Zustandsmeldung
auf einem normalen Energieniveau, wie durch den Zustand des Sendeenergie-Steuerungssignals
angezeigt.
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Dieser zweite Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird verwirklicht durch eine Vorrichtung für den periodischen
Selbsttest eines Kommunikationspfades in drahtlosen Alarmsystemen,
welche umfasst: Überwachungsperioden-Einstellungsmittel
zum Einstellen einer Dauer einer zwischen Übertragungen von Überwachungsmeldungen
existierenden Überwachungsperiode,
Mittel zum Ausgeben eines Überwachungsperioden-Ende-Signals
nach Beendigung der Überwachungsperiode,
Meldung-Erzeugungsmittel zum Erzeugen der Überwachungsmeldung und eines
Sendeenergie-Steuerungssignals, wobei das Sendeenergie-Steuerungssignal
einen von wenigstens zwei Zuständen
umfasst, und Sendemittel zum Übertragen
der Überwachungsmeldung
auf einem vorbestimmten reduzierten Energieniveau in Reaktion auf
einen ersten Zustand des Sendeenergie-Steuerungssignals.
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Der zweite Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist ferner charakterisiert als verwirklicht in einem Alarm-Sensor-Sender
für den
Gebrauch in einem drahtlosen Alarmsystem, welcher umfasst: einen Überwachungsperioden-Zeitmesser, welcher eine
Dauer einer zwischen Übertragungen
von Überwachungsmeldungen
existierenden Überwachungsperiode
einstellt und ein Überwachungsperioden-Ende-Signal
nach Beendigung der Überwachungsperiode
ausgibt, einen Meldungserzeuger, welcher die Überwachungsmeldung und ein
Sendeenergie-Steuerungssignal in Reaktion auf das Überwachungsperioden-Ende-Signal
erzeugt, wobei das Sendeenergie-Steuerungssignal wenigstens zwei
Zustände
umfasst und der Meldungserzeuger eine Alarm-Zustandsmeldung und das Sendeenergie-Steuerungssignal
in Reaktion auf den Empfang eines Alarm-Zustandssignals von einem
Alarm-Sensor erzeugt, einen Hochfrequenz-Sender, welcher die Überwachungsmeldung
auf einem vorbestimmten reduzierten Energieniveau in Reaktion auf
den Zustand des Sendeenergie-Steuerungssignals überträgt und die Alarm-Zustandsmeldung
auf einem vorbestimmten normalen Energieniveau in Reaktion auf den
Zustand des Sendeenergie-Steuerungssignals überträgt, wobei der Hochfrequenz-Sender das Sendesignal
mit der erzeugten Überwachungsmeldung
und der Alarm-Zustandsmeldung moduliert und das modulierte Sendesignal
ausgibt, einen Oszillator, welcher ein Daten-Taktsignal zum Synchronisieren
des Meldungserzeugers und ein Phasen-Detektions-Taktsignal zum Synchronisieren
des Hochfrequenz-Senders ausgibt, wobei das Daten-Taktsignal und
das Phasen-Detektions-Taktsignal im Wesentlichen miteinander in
Phase sind, und eine Phasenregelkreisschaltung, welche die Korrelation
zwischen der Phase des Sendesignals und der Phase des Phasen-Detektions-Taktsignals
im Wesentlichen erhält.
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Daher ist der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung
ferner verwirklicht in einem Daten-Kommunikationsverfahren und -system,
das eine Vielzahl von abgesetzten Vorrichtungen, von denen jede
Mittel zum Übertragen
von Überwachungsmeldungen und
Nicht-Überwachungsmeldungen
auf verschiedenen Energieniveaus umfasst, und einen Empfänger, der
Mittel zum Empfangen solcher Meldungen bereitstellt, umfasst.
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Der zweite Aspekt der vorliegenden
Erfindung basiert auf der Prämisse,
dass Systemzuverlässigkeit
und -integrität
verbessert werden, wenn Überwachungsmeldungen
in Relation zur Energie von Alarmübertragungen mit geringerer
Energie übertragen
werden. Diese Erfindung stellt ein einzigartiges Verfahren bereit
zum Erreichen der dargelegten Ziele ohne Erhöhung von Empfängerkosten
oder -komplexität
und ohne Verlängerung
der Sendezeit zum Bereitstellen von einzigartigen Überwachungsmeldungsformaten.
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Die erste Anforderung an den Sender
ist, dass er die Fähigkeit
haben sollte, während
des Zeitraums, indem eine Überwachungsmeldung
erzeugt wird, einen bestimmten Logikpegel zu erzeugen. Dieser Logikpegel
kann dann zum Steuern analoger Schaltungen verwendet werden, die
wiederum die Ausgangsenergie steuern.
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Der in der vorliegenden Erfindung
implementierte Sender basiert auf einem einzigartigen anwendungsspezifischen
integrierten Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit,
ASIC), obwohl der Fachmann erkennen werden dass Implementierungen
mit diskreten Komponenten, wie z. B. jene, die einen Mikrocontroller
oder Mikroprozessor umfassen, ähnliche
Ergebnisse erzielen könnten.
Der ASIC schließt
logische Schaltungen zum Erzeugen der zu übertragenden Meldungen ein,
und zusätzlich schließt er die
HF-Schaltungen, die zum Erzeugen eines übertragungsfähigen modulierten
HF-Signals erforderlich sind, ein. Während der Erzeugung einer Überwachungsmeldung
gibt der ASIC einen Logikpegel an einem Ausgabe-Pin (SUPXMI) aus,
welcher zum Steuern der Ausgangsenergie verwendet wird. Es sind
verschiedene Verfahren zum Erreichen dieser Energiereduzierung verfügbar, wie
z. B. Steuerung von Verstärkerstrom,
Schalten einer Last über den
Ausgang oder Schalten von Blindelementen in abgestimmten Schaltungen.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Energiesteuerung sowohl vollständig in
dem ASIC enthalten sein als auch in externe Schaltungen verlagert
werden kann.
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Die übertragenen Signale werden
empfangen, decodiert und auf gültigen
CRC hin geprüft
usw. Da Überwachungsmeldungen
jedoch mit geringerer Energie übertragen
werden, existiert ein wirksamer eingebauter Systemabstand für Alarmmeldungen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Alarmsystems
des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockdiagramm der zentralen Steuerungseinheit aus 1.
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3 ist
ein Flussdiagramm der Verarbeitung, die von der zentralen Steuerungseinheit
aus 1 verwendet wird.
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4 ist
eine schematische Darstellung des zentralen Senders aus 1.
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5 ist
ein Blockdiagramm eines Alarmsystems, dass die Übertragung von Minderenergie-Überwachungsmeldungen
des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwendet.
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6 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das durch den Alarm-Sensor-Sender des Alarmsystems
aus Figur 5 verwendet wird, um die Sendeenergie von Überwachungsmeldungen
zu reduzieren.
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7A und 7B sind Blockdiagramme eines Alarm-Sensor-Senders
des Alarmsystems aus 5.
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8 ist
eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform
einer Oszillatorfunktion und einer HF-Verstärker-Modulator-Funktion aus
den 7A und 7B, die die Übertragung
der Minderenergie- Überwachungsmeldung
des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ausführen.
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9 ist
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der HF-Verstärker-Modulator-Funktion
aus 6.
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10 ist
ein Blockdiagramm, welches funktionale Blöcke einer alternativen Ausführungsform
eines Meldungs- und CRC-Erzeugerblocks aus den 7A und 7B veranschaulicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜH-RUNGSFORM
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
zeigt 1 ein typisches
Alarmsystem 5 einschließlich einer zentralen Steuerungseinheit 10, die
einen zentralen System-Controller 70, einen zentralen Empfänger 90 und
einen zentralen Sender 80 umfasst. Das Alarmsystem 5 umfasst
ferner eine Vielzahl von Alarmvorrichtungen 60, die sich
generisch auf alle oder irgendeinen von verschiedenen Typen von
Alarm-Detektionsvorrichtungen, wie z. B. Glasbruchdetektoren, Türöffnerdetektoren
usw., bezieht. Das Alarmsystem 5 umfasst ferner eine Benutzerschnittstellenvorrichtung
in Form eines wandmontierten Tastenfeldes 40, welches mit
dem zentralen Empfänger
und dem zentralen Sender verdrahtet sein kann. Das wandmontierte
Tastenfeld 40 kann auch drahtlos sein, wie z. B. ein ADEMCO
5827BD, und per HF-Übertragung
zu dem zentralen Sender übertragen
und von dem zentralen Empfänger
empfangen. Das wandmontierte Tastenfeld (drahtgebunden oder drahtlos)
erlaubt es dem Benutzer, Systemoptionen durch Auswahl bestimmter
Benutzer-Codes einzugeben und den Systemzustand durch visuelle oder
akustische Mittel anzusehen. Das System kann ferner eine Benutzerschnittstellenvorrichtung
in Form eines drahtlosen Hand-Tastenfeldes 50 einschließen, wie
z. B. das ADEMCO 5804BD, welches es dem Benutzer erlaubt, das Alarmsystem 5 scharf
zu machen oder zu entschärfen,
einen Alarm auszulösen,
den Alarmsystemzustand zu ermitteln und den Zustand durch visuelle
oder akustische Anzeiger anzuzeigen. Das Alarmsystem 5 schließt ferner
eine drahtlose abgesetzte Sirene 20 und einen abgesetzten
Wähler 30 ein.
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Wie auf dem Fachgebiet wohlbekannt
ist, empfängt
der zentrale Empfänger 90 während einer Alarmbedingung
Alarm-Aktivierungssignale von der Alarmvorrichtung 60 oder
dem drahtlosen Hand-Tastenfeld 50 (z. B. ein Notsignal).
Der zentrale System-Controller 70 analysiert dann die Alarm-Aktivierungssignale
und ermittelt ob tatsächlich
eine Alarmbedingung existiert. Wenn eine Alarmbedingung existiert,
verbreitet der zentrale Sender 80 eine Alarm-Empfangen-Meldung
zu der drahtlosen abgesetzten Sirene 20, dem drahtlosen
Wähler 30,
dem drahtlosen Hand-Tastenfeld 50 und dem wandmontierten
Tastenfeld 40.
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Der Empfänger 90 empfängt Zustandsanforderungen,
Installationsmodus-Kommandos
und andere Kommandos von dem wandmontierten Tastenfeld 40,
was Teil der vorliegenden Erfindung ist. Der Sender 80 überträgt Zustandsmeldungen,
wenn der Empfänger
eine Zustandsanforderung empfängt.
Details das Protokoll der Übertragung
von Kommandos und des Zustands zwischen den drahtgebundenen oder
drahtlosen Vorrichtungen und der zentralen Steuereinheit betreffend
sind dem Fachmann wohlbekannt.
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Während
der Installation montiert der Installierer die zentrale Steuereinheit 10 typischerweise
an einer versteckten abgesetzten Stelle, da es wichtig ist, den
Zugang eines Einbrechers zu beschränken und sie eher groß und unansehnlich
ist. Er installiert dann das wandmontierte Tastenfeld 40 an
der Wand des Gebäudes
nahe eines Eingangs. Um Komponenten eines Alarmsystems davon abzuhalten
mit Komponenten eines anderen Alarmsystems zu kommunizieren (z.
B. den Alarm am Nebenhaus einzustellen), ist eine Standort-ID in
die Übertragung
einer jeden Vorrichtung eingebettet. Das wandmontierte Tastenfeld 40 fordert
die zu übertragende
Standort-ID von der zentralen Steuerungseinheit 10 an. Wenn
die Abdeckung der zentralen Steuerungseinheit 10 entfernt
wurde (ein Sicherheitsmerkmal, welches das Senden der Standort-ID
nur während
der Installation erlaubt), wird die Standort-ID durch die zentrale
Steuerungseinheit 10 übertragen.
Die Standort-ID wird in der Fabrik in ein EEPROM in der zentralen
Steuerungseinheit programmiert. Zusammen mit der Standort-ID empfängt das
wandmontierte Tastenfeld 40 eine Vorrichtungsadresse, welche für die Kommunikation
mit der zentralen Steuerungsein heit 10 erforderlich ist.
Die Meldungen zu und von der zentralen Steuerungseinheit 10 enthalten
ebenfalls diese Adresse, was der zentralen Steuerungseinheit 10 zu
decodieren erlaubt, welche Alarmvorrichtung die Meldung gesendet
hat. Die Details dazu, wie eine Vorrichtung die Standort-ID und
die Vorrichtungsadresse lernt, sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt
und werden hier nicht beschrieben.
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Als nächstes gibt der Installierer
ein Kommando, wie z. B. eine Zustandsanforderung, in das wandmontierte
Tastenfeld 40 ein und prüft ob das wandmontierte Tastenfeld 40 den
Zustand anzeigt. Dies stellt die Kommunikation zwischen dem wandmontierten
Tastenfeld 40 und der zentralen Steuerungseinheit 10 sicher.
Der Installierer gibt dann das Installationskommando in das wandmontierte
Tastenfeld 40 ein oder aktiviert den Installationsmodus-Schalter S1, um dem
zentralen System-Controller 10 anzuzeigen, dass ein Energie-Steuerungssignal 120 auf
einem Logikpegel 0 sein sollte. Das Energie-Steuerungssignal ist über Leitungen
von dem zentralen System-Controller 70 sowohl mit dem zentralen
Empfänger 90 als
auch dem zentralen Sender 80 verbunden und veranlasst sowohl
den zentralen Empfänger 90 als
auch den zentralen Sender 80 in einen Minderenergie-Installationsmodus
zu gehen. Der Minderenergie-Installationsmodus veranlasst den zentralen
Empfänger 90 durch
Reduzierung seiner Empfindlichkeit Signale auf einem Energieniveau annähernd 12dB
unterhalb dessen normalem Niveau zu empfangen und den zentralen
Sender 80 Meldungen auf einem Energieniveau ebenfalls annähernd 12dB
unterhalb dessen normalem Niveau zu übertragen.
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Das Energie-Steuerungssignal stellt
ferner einen Zeitmesser in dem zentralen System-Controller ein.
Der Zeitmesser ist ein Sicherheitsmerkmal, welches das Alarmsystem
veranlasst, nach einer vorbestimmten Zeitdauer in den normalen Modus
zurück zu
gehen, wenn der Installierer vergisst, das Alarmsystem manuell in
den normalen Modus zurück
zu bringen.
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Wenn das wandmontierte Tastenfeld 40 drahtlos
ist, wird der Installierer dessen Kommunikation mit der zentralen
Steuerungseinheit 10, durch Eingeben eines Zustand-Anforderungs-Benutzer-Codes,
welcher zu dem zentralen Empfänger 90 übertragen
wird, an dem wandmontierten Tastenfeld 40, erneut prüfen. Wenn
die Zustand-Anforderungsmeldung durch den Empfänger empfangen wird, jetzt mit
niedriger Energie, wird der zentrale Sender 80 ebenfalls
mit niedriger Energie eine Zustandsmeldung zu dem wandmontierten
Tastenfeld 40 übertragen.
Der Installierer wird dann prüfen,
ob die Zustandsmeldung durch das wandmontierte Tastenfeld 40 empfangen
und angezeigt wird. Wenn nicht, dann verschiebt der Installierer
das wandmontierte Tastenfeld 40 und prüft dessen Kommunikation in
der selben Weise erneut.
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Der Installierer montiert dann eine
drahtlose Vorrichtung, wie z. B. eine abgesetzte Sirene 20,
an der Außenseite
des Gebäudes
(oder in einem Untergeschoss). Die Standort-ID und die Vorrichtungsadresse
werden von der drahtlosen Vorrichtung in derselben Weise gelernt
wie von dem wandmontierten Tastenfeld. Ein bequemer Weg im Hinblick
auf hinreichenden Signalabstand zwischen der zentralen Steuerungseinheit 10 und
der drahtlosen Vorrichtung zu testen, ist das Vorliegen einer Alarmbedingung
zu simulieren und zu prüfen,
ob die drahtlose Vorrichtung angemessene Funktionen ausführt. Um
das Vorliegen einer Alarmbedingung zu simulieren, aktiviert der
Installierer den Schalter S2, was den zentralen System-Controller 70 veranlasst,
eine Alarm-Empfangen-Meldung zu erzeugen. Die Alarm-Empfangen-Meldung
wird durch den zentralen Sender 80 mit reduzierter Energie
zu der abgesetzten Sirene 20 übertragen. Wenn die abgesetzte
Sirene 20 die Meldung empfängt und ihre Funktion ausführt (d.
h. einen hörbaren
Ton ertönen
lässt),
dann weiß der
Installierer, dass die abgesetzte Sirene 20 mit hinreichendem
Signalabstand installiert wurde. Wenn die abgesetzte Sirene 20 ihre
Funktion nicht ausführt,
wird der Installierer die abgesetzte Sirene 20 verschieben
(d. h. sie näher
heran bewegen) und durch Aktivieren des Alarmschalters S2 erneut
testen. Der Vorgang kann wiederholt werden bis die Sirene erfolgreich
gehört
wird und somit ein hinreichender Signalabstand während des normalen Betriebs sichergestellt
ist. Schließlich
wird der Installierer die abgesetzte Sirene 20 unter Verwendung
von Tasten-Codes an dem wandmontierten Tastenfeld 40 ausschalten.
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Sobald der Installierer die richtige
Position der ersten drahtlosen Vorrichtung gefunden hat, führt er das
ganze Verfahren für
jede drahtlose Vorrichtung, d. h. den abgesetzten Wähler 30 und/oder
das drahtlose Hand-Tastenfeld 50, erneut durch. Das Verfahren
wäre dasselbe
für jede
drahtlose Vorrichtung, mit der Ausnahme, dass der Installierer verschiedene
Ausgaben erwarten würde.
Beispielsweise wäre
die Ausgabe des abgesetzten Wählers 30 eine
Telefonübertragung
von Alarminformationen zu einer Sicherheitsstation, und die Ausgabe
des drahtlosen Hand-Tastenfeldes 50 wäre ferner ein Anzeigen eines
Alarm-Codes und/oder ein Ertönen
Lassen eines hörbaren
Alarmsignals.
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Der Installierer installiert dann
die Alarmvorrichtung 60 und prüft den Betrieb des gesamten
Systems durch Auslösen
eines Alarms an der Vorrichtung 60, z. B. durch Öffnen eines
Fensters. Die Alarmvorrichtung 60 überträgt das Alarm-Aktivierungssignal,
welches bei reduzierter Energie durch den zentralen Empfänger 90 empfangen
wird. Die Eingabedaten von dem zentralen Empfänger werden durch den zentralen
System-Controller verarbeitet. Der zentrale System-Controller 70 sendet
Ausgabedaten 140 zu dem zentralen Sender 80. Der
zentrale Sender 80 verbreitet die Alarm-Empfangen-Meldung mit
reduzierter Energie an die drahtlosen Vorrichtungen. Zuletzt führen die
drahtlosen Vorrichtungen angemessene Funktionen aus und zeigen durch
visuelle oder hörbare
Mittel an, dass sie eine Alarm-Empfangen-Meldung empfangen haben.
An dieser Stelle weiß der
Installierer, dass hinreichender Signalabstand sowohl in den Aufwärts- als
auch in den Abwärtsverbindungen
existiert.
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Der Installierer verlässt dann
den Installationsmodus mittels eines getasteten Kommandos von dem
wandmontierten Tastenfeld 40. Der zentrale System-Controller 70 stellt
das Energie-Steuerungssignal 120 auf einen Logikpege 1
ein. Dies veranlasst den zentralen Empfänger 90 bei normaler
Energie zu empfangen und den zentralen Sender 80 mit normaler
Energie zu senden. Daher werden alle Meldungen während des normalen Betriebs
mit einem Signalabstand oberhalb des während der Installation verwendeten übertragen.
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Der Fachmann wird erkennen, dass
es viele Variationen der Installation eines Alarmsystems gibt und
die hier Beschriebene kann in anderer Weise ausge-führt werden: beispielsweise
Verwenden der Alarmvorrichtung 60 oder des drahtlosen Hand-Tastenfeldes 50 zum Übertragen
eines Alarm-Aktivierungssignals,
so dass die Alarm-Empfangen-Meldung durch den zentralen System-Controller 70 statt des
Alarmschalters S2 erzeugt wird.
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Die Bedeutung der vorliegenden Erfindung liegt
in der Fähigkeit,
die Ausgabeenergie des zentralen Senders 80 während der
Installation des Alarmsystems zu reduzieren, um sicherzustellen,
dass hinreichender Signalabstand im normalen Betriebsmodus existiert.
Es wird für
den Fachmann offensichtlich sein, dass die übertragenen Meldungen auf viele
verschiedene Weisen formatiert werden können und dass die Erfindung
nicht von einem bestimmten Format abhängt. Ferner ist der Entwurf
der abgesetzten Sirene 20, des abgesetzten Wählers 30,
des drahtlosen Hand-Tastenfeldes 50, des wandmontierten
Tastenfeldes 40 und der Alarmvorrichtungen 60 auf
dem Fachgebiet wohlbekannt und braucht nicht beschrieben zu werden.
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2 zeigt
das Blockdiagramm der zentralen Steuerungseinheit 10. Gezeigt
sind der Sender 80, der Empfänger 90, der Installationsmodusschalter
S1, der Alarmschalter S2 und der zentrale System-Controller 70.
Der zentrale System-Controller 70 schließt einen
Prozessor 200 und dessen unterstützende digitale Logik ein,
welche Speicher 310 (RAM und ROM), ein Interrupt-Register 305,
ein Zustandsregister 220, ein Steuerregister 210 und
Datenregister einschließt.
Die Datenregister schließen
ein Empfängerregister 225 und
ein Senderregister 230 ein. Das Empfängerregister 225 nimmt
Daten von dem Eingabedatenformatierer 270 entgegen. Die
Eingabedaten in den Eingabedatenformatierer 270 sind von
dem Empfänger 90.
Der Eingabedatenformatierer 270 umfasst digitale Logik,
welche auch ein Daten-Bereit-Signal zu dem Empfängenegister 225 und dem
Interrupt-Register 305 bereitstellt. Das Senderregister 230 gibt
seine Daten zu dem Ausgabedatenformatierer 235 aus, welcher
digitale Logik umfasst, die die Ausgabedaten 140 und das
OSC-Freigabe-Signal 130 an den Sender 80 liefert.
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Das Interrupt-Register 305 empfängt vier
Interrupts: Daten-Bereit, Installationsmodus, Alarm und Normalmodus.
Der Daten-Bereit-Interrupt signalisiert dem Prozessor 200;
Eingabedaten von dem Empfängenegister 225 zu
lesen. Der Installationsmodusschalter S1 signalisiert dem Prozessor 200 per
Interrupt, in den Installationsmodus zu gehen. Der Alarmschalter
S2 signalisiert dem Prozessor 200 per Interrupt, durch
das Senderregister 230 eine Alarm-Empfangen-Meldung auszugeben. Zuletzt
signalisiert der Normalmodus- Interrupt
von dem Installations-Zeitmesser 300 dem Prozessor 200,
aus dem Installationsmodus in den normalen Modus zu gehen.
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Die Speicherung im Zustandsregister 220 schließt den Zustand
der drahtlosen Vorrichtungen, den Zustand der Alarmfreigabe und
den Modus, normal oder Installation ein. Zuletzt steuert das Steuerregister 210 das
Ein- und Ausgabe-Energieniveau des
Empfängers 90 und
des Senders 80 über
das Energie-Steuerungssignal 120.
Dieses Signal initiiert ferner den Installationszeitmesser 300.
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Details den Betrieb jeder speziellen
Schaltung betreffend sind dem Fachmann wohlbekannt und werden nicht
beschrieben.
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3 zeigt
das Flussdiagramm des zentralen System-Controllers 70.
Nach dem Rücksetzen bei
der Einschaltung führt
der Prozessor, 200 in 2,
eine typische Einschaltroutine aus, wie z. B. Laden des Prozessorprogramms,
Rücksetzen
der Hardware und Laden des Steuerregisters. Dies ist dem Fachmann
wohlbekannt. Der Prozessor 200 überträgt ferner eine Zustandsanforderung
zu den drahtlosen Vorrichtungen und geht in den Leerlaufmodus, um
auf einen Interrupt zu warten. Nach einer Interrupt-Anforderung
führt der
Prozessor 200 eine Interrupt-Routine aus, welche das Lesen
des Interrupt-Registers 305 einschließt. Wenn der Prozessor 200 ermittelt,
dass der Interrupt von dem Installationsmodusschalter S1 war, schreibt
er in das Steuerregister 210, um den Logikpegel des Energie-Steuerungssignals 120 von
einer logischen 1 auf eine logische 0 zu ändern. Wenn der Prozessor 200 ermittelt, dass
der Interrupt von dem Alarmschalter S2 war, überträgt er eine Alarm-Empfangen-Meldung
zu den drahtlosen Vorrichtungen über
das Sendenegister 230. Wenn der Prozessor 200 ermittelt,
dass der Interrupt von dem Zeitmesser war, schreibt er in das Steuerregister 210,
um den Logikpegel des Energie-Steuerungssignals 120 von
einer logischen 0 auf eine logische 1 zu ändern. Wenn der Prozessor 200 zuletzt
ermittelt, dass der Interrupt von dem Daten-Bereit-Interrupt war,
liest er die Daten von dem Empfängenegister 225.
Die Eingabedaten werden decodiert und der Prozessor 200 ermittelt,
ob eine Änderung
der im Zustandsregister 220 gespeicherten Optionen vorgenommen
werden sollte, ob der Alarmmodus freigegeben oder gesperrt werden
sollte, ob der Sender und der Empfänger im Minderenergie-Installationsmodus
oder im Normalenergie-Modus
sein sollten oder ob die Eingabedaten ein Alarmsignal sind. Wenn
die Eingabedaten ein Alarmsignal sind, wird das Zustandsregister 220 gelesen,
um zu ermitteln, ob der Alarmmodus freigegeben ist. Wenn er nicht
freigegeben ist, wird die Übertragung
ignoriert. Wenn er freigegeben ist, überträgt der Prozessor 200 eine
Alarm-Empfangen-Meldung über
das Sendenegister 230 zu den drahtlosen Vorrichtungen. Wenn
die Eingabedaten fehlerhaft sind, wird ein Fehler in dem Zustandsregister 220 gespeichert
und eine Meldung wird zu den drahtlosen Vorrichtungen übertragen.
Das Zustandsregister 220 wird auch aktualisiert, nachdem
irgendwelche Änderungen
an dem Alarmsystem ausgeführt
wurden, und Zustandsmeldungen werden zu den Vorrichtungen gesendet.
Die Details zu jedem Verarbeitungsschritt sind dem Fachmann wohlbekannt.
Dieses Flussdiagramm schließt
nicht alle Verfahren ein, die für
den gesamten Betrieb eines Alarmsystems notwendig sind, sondern
nur Verfahren mit einem Bezug zur vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
eine detaillierte Implementierung des Energiesteuerungsmerkmals
des zentralen Senders 80. Der Ausgang des zentralen Senders 80,
von der Antenne 400, wird durch einen Leistungsverstärker Q3
gesteuert. Verminderter Strom durch Q3 verursacht verminderte Ausgangsübertragungsenergie. Der
Strom durch Q3 wird durch drei Quellen gesteuert: Stromquelle 440,
Datensignal 430 und HF-Signal 410. Die Stromquelle 440,
welche dem Strom durch R1 gleich ist, wird durch das Energie-Steuerungssignal 120 gesteuert.
Wenn das Energie-Steuerungssignal 120 auf einem Logikpegel 1 ist,
ist R2 aktiv und der Strom durch R1 wird erhöht. Wenn das Energie-Steuerungssignal 120 auf
einem Logikpegel 0 ist, ist R2 mittels T1 aus der Schaltung herausgeschaltet und
der Strom durch R1 wird vermindert.
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Das Datensignal 430 moduliert
Q3 entsprechend dem Logikpegel des Datenausgabesignals 140 und
das HF-Signal 410 wird durch Q3 verstärkt. Die HF ist von dem HF-Oszillator 420,
welcher durch das USC-Freigabe-Signal 130 freigegeben wird. HF-Modulation
von Datensignalen und die elektrischen Komponenten dieser Schaltung
sind dem Fachmann wohlbekannt.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung veranschaulicht 5 ein Blockdiagramm eines Alarmsystems 11,
welches eine zentrale Empfänger-Steuerungseinheit 12,
eine Vielzahl von Alarm-Sensor-Sendern 14 und eine Konsole 16 umfasst.
Die zentrale Empfänger-Steuerungseinheit 12 steht
in Kommunikation mit der Vielzahl von Alarm-Sensor-Sendern 14,
von denen jeder einen Alarmsensor und einen Sender umfasst. Die Alarm-Sensor-Sender 14 sind
auf dem Fachgebiet wohlbekannt und umfassen beispielsweise Bewegungsdetektoren,
Feuer- oder Rauchsensoren, Glasbruchdetektoren, Tür- oder
Fensterzugangssensoren und ähnliche
Sensoren. In der bevorzugten Ausführungsform arbeitet das Alarmsystem 11 in
drahtloser Form durch Übertragung
elektromagnetischer Wellen (z. B. Hochfrequenzwellen) zwischen den Alarm-Sensor-Sendern 14 und
der zentralen Empfänger-Steuerungseinheit 12.
Die Sender innerhalb jedes Alarm-Sensor-Senders 14 sind
auf dem Fachgebiet ebenfalls wohlbekannt und übertragen Überwachungsmeldungen und Alarmmeldungen,
welche ein Hochfrequenzsignal (z. B. 345 MHz) modulieren. Das modulierte
Hochfrequenzsignal wird durch die zentrale Empfänger-Steuerungseinheit 12 empfangen,
verarbeitet und decodiert, was der zentralen Empfänger-Steuerungseinheit 12 ermöglicht,
auf die in der Überwachungsoder
Alarmmeldung enthaltene Information zuzugreifen und entsprechend
zu handeln (z. B. durch Ertönen
Lassen eines Alarmlautsprechers, Anwählen der Polizei oder der Feuerwehrwache
usw.). Weitere Details bezüglich
drahtloser Alarmsysteme sind zu finden im U.S. Patent Nr. 4,754,261
erteilt an Marino, welches dem Berechtigten der vorliegenden Erfindung
gehört
und hiermit per Referenz einbezogen wird.
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Die Alarm-Sensor-Sender 14 sind
dafür gedacht, Überwachungsmeldungen
und Alarmmeldungen, die den Zustand der Alarmsensoren anzeigen, in Übereinstimmung
mit auf dem Fachgebiet wohlbekannter Protokolle zu übertragen.
Die Überwachungsmeldung
dient dazu, eine Fähigkeit
zum periodischen und kontinuierlichen integrierten Test (Built-in-Test,
BIT) bereitzustellen, welche sicherstellt, dass die Kommunikation
zwischen jedem Alarm-Sensor-Sender 14 und
der zentralen Empfänger-Steuerungseinheit 12 wirksam
ist. Da es in einem derartigen System möglich ist, dass ein Alarm-Sensor-Sender 14 ein
Alarmsignal nur während
eines Gesundheits-, Sicherheits- oder Schutznotfalls (z. B. wenn
ein mit dem Sensor assoziiertes Fenster zerstört wird) überträgt, ist es unumgänglich,
dass das Alarmsystem 11 ein periodi- sches Verfahren unterhält, zum
Sicherstellen, dass die Kommunikationsverbindung zwischen jedem
Alarm-Sensor-Sender 14 und der zentralen Empfänger-Steuerungseinheit 12 wirksam
ist, so dass mögliche
Probleme zu unkritischen Zeitpunkten sofort behandelt werden können.
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6 veranschaulicht
ein Verfahren, dass von den Alarm-Sensor-Sendern 14 verwendet
wird, um zu ermitteln, wann die übertragene
Energie zu reduzieren ist (d. h. nach Beendigung eines Überwachungssignals).
Nach Beendigung der Überwachungsperiode
(nachstehend definiert) in Schritt 18 wird ein Überwachungsperioden-Ende-Signal
erzeugt, welches wiederum die Erzeugung der Überwachungsmeldung in Schritt
21 veranlasst. Ein Sendeenergie-Steuerungssignal
wird gleichzeitig 'High' (d. h. logisch 1) gesetzt, was anzeigt,
dass die Überwachungsmeldung
auf einem Minderenergie-Niveau übertragen
werden sollte. Wenn jedoch die Überwachungsperiode
noch nicht beendet ist und es eine Änderung des Zustands eines
oder mehrerer Alarm-Sensor-Sender 14 (d. h. eine Nicht-Überwachungsbedingung)
in Schritt 22 gegeben hat, wird eine Nicht-Überwachungsmeldung (eine Alarmmeldung)
in Schritt 24 erzeugt und das Sendeenergie-Steuerungssignal wird
'Low' (d. h. logisch 0) gesetzt. Natürlich ist die Bedeutung des
Sendeenergie-Steuerungssignals willkürlich, solange sie im Vorhinein
definiert wird und die beabsichtigten Verarbeitungsvorgänge in Reaktion
auf eine gegebene Bedeutung stattfinden. Unmittelbar vor einer Übertragung
wird der Sender in Entscheidung 26 das Sendeenergie-Steuerungssignal
untersuchen, und wenn es 'High' ist (was anzeigt, dass die Meldung
eine Überwachungsmeldung
ist), wird der Sender die Meldung in Schritt 28 auf einem vorbestimmten
reduzierten Energieniveau übertragen.
Wenn jedoch das Sendeenergie-Steuerungssignal 'Low' ist (was anzeigt, dass
die Meldung eine Nicht-Überwachungsmeldung ist),
wird der Sender die Meldung in Schritt 31 auf einem vorbestimmten
normalen oder maximalen Energieniveau übertragen.
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7A und 7B veranschaulichen auf höchster Ebene
(Top-Level) detaillierte Blockdiagramme einiger der wesentlichen
Funktionen des Alarm-Sensor-Senders 14,
welche eine Überwachungsperioden-Zeitmesser-Funktion 32,
eine Oszillator-Funktion 34, eine Meldungserzeuger-Funktion 36,
eine Phasenregelkreis-Funktion 38, eine Hochfrequenz- (HF)
Verstärker-Modulator-Funktion 41 und
eine Gleichstromversorgungssteuerung 42 umfassen. Der Überwachungsperioden-Zeitmesser 32 umfasst
einen Aufweck-Oszillator
und Zähler 44,
der kontinuierlich in Betrieb ist und den Ablauf der Zeit misst.
Immer dann, wenn ein Zeitraum, der einer Überwachungsperiode entspricht,
verstrichen ist, wird der Aufweck-Oszillator und Zähler 44 ein Überwachungsperioden-Ende-Signal 46 zu
der Meldungserzeuger-Funktion 36 ausgeben. Die Zeitdauer,
die einer Überwachungsperiode
entspricht, ist durch eine Zeitkonstante 48 festgelegt,
die eine Schaltung umfassen kann, welche Widerstände und Kondensatoren, einen
Quarz, einen Resonator oder andere auf dem Fachgebiet wohlbekannte
alternative Komponenten umfassen kann. Die Dauer einer Überwachungsperiode
ist geltenden nationalen Vorschriften entsprechend typischerweise
in der Größenordnung von
einer Stunde oder weniger.
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Nach dem Empfang des Überwachungsperioden-Ende-Signals
durch die Meldungserzeuger-Funktion 36 wird die Überwachungsmeldung synthetisiert
aus einem einzigartigen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten
Kennwort 48, einer Sequenz einer zyklischen Blockprüfung (Cyclic Redundancy
Check, CRC) und einem Zustandsbyte, das aus verschiedenen externen
Zustandseingängen einschließlich Alarmsensoreingängen 51 gebildet wird.
Das einzigartige Kennwort 48 kennzeichnet die Quelle der Überwachungsmeldung
als von einem bestimmten Alarm-Sensor-Sender 14 stammend.
Die CRC-Sequenz wird zur Fehlererkennung bereitgestellt und ist
auf dem Fachgebiet wohlbekannt (siehe beispielsweise W. Stallings
Data and Computer Communications 101–110 (1985), was hiermit
per Referenz einbezogen wird). Da die Überwachungsmeldung übertragen
wird, geht zusätzlich
das Sendeenergie-Steuerungssignal 52 in einen 'High'-Zustand über, welcher
dann verwendet wird, um die Sendeenergie, die in der HF-Verstärker-Modulator-Funktion 41 eingestellt
wird, zu steuern. Umgekehrt, wenn eine Nicht-Überwachungsmeldung"
(eine Alarmmeldung) in Reaktion auf eine Änderung des Zustands eines
oder mehrerer Alarmsensoreingänge 51 erzeugt
wird, würde
das Sendeenergie-Steuerungssignal 52 einen 'Low'-Zustand
beibehalten oder in einen solchen übergehen, was die HF-Verstärker-Modulator-Funktion
41 veranlassen
wird, die Nicht-Überwachungsmeldung
auf dem vorbestimmten normalen oder maximalen Energieniveau zu übertragen.
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Vor dem Ausgeben der erzeugten Meldung wird
die Meldungserzeuger-Funktion 36 die
Phasenregelkreis-Funktion 38 unter Verwendung eines PLL-Freigabe-Signals 54 freigeben.
Konzeptionell verwenden Phasenregelkreisschaltungen Rückkopplung
um ein Ausgangssignal in einer bestimmten Phasenbeziehung zu einem
Referenzsignal zu halten. Hier dient die Phasenregelkreis-Funktion 38 dazu,
die Phasendifferenz zwischen der Oszillator-Funktion 34 und dem Signal,
das durch das Meldungsdatensignal 76 moduliert wird, zu
erhalten. Das modulierte Signal des VCO-Ausgangssignals 71 liegt typischerweise
zwischen 417 MHz und 433 MHz. Die Phasenregelkreis-Funktion 38 umfasst
einen spannungsgesteuerten Oszillator (Voltage-Controlled Oscillator, VCO) 58,
ein Schleifenfilter 61, einen Phasendetektor 62 und
einen Teiler 64. Der Phasendetektor 62 umfasst
eine Vorrichtung, die eine zur Phasendifferenz zwischen einem Phasen-Detektions-Takt 66 und
einem Teilerausgangssignal 68 proportionale Ausgangsspannung
erzeugt. Der VCO 58 ist eine Schaltung, die ein VCO-Ausgangssignal 71 erzeugt,
dessen Frequenz proportional zu der Schleifenfilterspannung an Knoten
A ist. Der Teiler 64 ist eine Vorrichtung, die ein Teilerausgangssignal 68 erzeugt,
dessen Frequenz eine ganzzahlige Teilung des VCO-Ausgangssignals 71 ist.
Das Schleifenfilter 72 ist eine Schaltung, die verwendet
wird, um die Gesamtantwort der Phasenregelkreis-Funktion 38 zu formen.
Das in den 3 und 3B veranschaulichte Schleifenfilter ist
ein aktives Schleifenfilter, das einen Operationsverstärker PA1
und zusätzliche
diskrete Widerstände
und Kondensatoren umfasst. Wenn der Phasenregelkreis 38 eingerastet
ist, gibt er ein Daten-Freigabe-Signal 74 an die Meldungserzeuger-Funktion 36 heraus,
was die Übertragung
der erzeugten Meldung oder des Meldungsdatensignals 76 zu
der HF-Verstärker-Modulator-Funktion 41 freigibt.
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Die HF-Verstärker-Modulator-Funktion 41 moduliert
das VCO-Ausgangssignal 71 mit
dem Meldungsdatensignal 76 und gibt das resultierende modulierte
Signal an eine Antenne aus. In der in den 3A und 3B veranschaulichten Ausführungsform wird
angenommen, dass Ein-Aus-Umtastung
verwendet würde,
was im wesentlichen die Amplitude des Trägers in Reaktion auf das Meldungsdatensignal 76 zwischen
Null und einer vorbestimmten Amplitude variiert. Alternative Verfahren
der Modulation, wie z. B. Frequenzumtastung und Phasenumtastung könnten jedoch
angewendet werden, was dennoch im Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung liegt.
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Die Oszillator-Funktion 34 stellt
der Meldungserzeuger-Funktion 36 über einen Datentaktpuffer 78 und
einen Quarzoszillator 84, welcher sowohl für einen
allgemeinen Systemtakt als auch zur Synchronisation des Ausgangsdatenstroms
auf dem Meldungsdatensignal 76 verwendet wird, einen Datentakt
bereit. Die Oszillator-Funktion 34 stellt ferner der Phasenregelkreis-Funktion 38 den
Phasen-Detektions-Takt 66 bereit, nach einer Frequenzteilungs-Funktion 81,
die durch ein Frequenzteilungs-Steuerungssignal 82 von
der Meldungserzeuger-Funktion 36 gesteuert wird. Der Oszillator-Referenz-Ausgangstakt wird
als Phasenreferenz verwendet, auf die die Phasenregelkreis-Funktion 38 die Phase
des VCO-Ausgangssignals 71 bezieht.
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Die Gleichstromversorgungssteuerung 42 umfasst
eine Einschaltungsrücksetz-Funktion 84 und eine
Batterie-Überwachungs-Funktion 86.
Die Einschaltungsrücksetz-Funktion 84 stellt
der Meldungserzeuger-Funktion 36 ein stabiles Rücksetzsignal
bereit, um die ordentliche Initialisierung von Registern, Takten
und Spannungsniveaus nach dem Unter-Strom-Setzen verschiedener Schaltungen
des Alarm-Sensor-Senders 14 zu erlauben. Die Batterie-Überwachungs-Funktion 86 stellt
sicher, dass die Spannung einer als primäre Energiequelle vorwendeten
Batterie die Betriebsspezifikatinnen einhält, und informiert andernfalls
die Meldungserzeuger-Funktion 36 über diese Tatsache mittels
des Zustandsabschnitts der Meldung oder vergleichbarer auf dem Fachgebiet
wohlbekannter Mittel.
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8 veranschaulicht
eine alternative Ausführungsform
der Oszillator-Funktion 34 und
der HF-Verstärker-Funktion 41.
Das Senderenergie-Steuerungssignal 52 wird
verwendet, um den Widerstand R21 in die Schaltung hinein oder heraus
zu schalten. Das Hineinschalten des Widerstands R1 in die Schaltung
erhöht
den Strom durch eine aus den Transistoren Q1 und Q2 gebildete Stromquelle.
Q1 and Q2 arbeiten derart, dass annähernd 0,6V über dem Widerstand R1 erhalten
werden, und daher bestimmt der Wert des Wider- standes R21 den Strom durch die HF-Verstärker-Modulator-Funktion 88.
Die Transistoren Q1 und Q2 arbeiten als Regler, da der durch den
Transistor Q3 und die Widerstände
R22 und R23 gebildete Leistungsverstärker sowie die Antenne 89 auf
konstanter Gleichstromlast (DC Load) sind. Wenn der Widerstand R1
in die Schaltung hinein oder heraus geschaltet wird, erhöht oder
erniedrigt sich daher die Spannung über dem Leistungsverstärker, um
die Ausgangsenergie zu variieren. Die Oszillator-Funktion 34 stellt
ein HF-Signal 91 (ähnlich dem
VCO-Ausgangssignal 71 aus den 7A und 7B)
bereit, welches durch ein Oszillator-Freigabesignal 92 freigegeben
und durch das Meldungsdatensignal 76 moduliert wird, in
einer im Wesentlichen ähnlichen
Weise, wie mit Bezug auf die 7A und 7B beschrieben. Daher können durch
Variieren des Sendeenergie-Steuerungssignals 52 Alarmmeldungen (Nicht-Überwachungsmeldungen)
mit voller Systemenergie übertragen,
empfangen und verarbeitet werden, und alle Überwachungsmeldungen sind Gegenstand
einer Reduzierung der wirksamen abgestrahlten Senderenergie um somit
hinreichenden Systemabstand sicherzustellen.
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9 veranschaulicht
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der HF-Verstärker-Modulator-Funktion
aus 6. Zusätzlich zu
den Bezugszeichen wurden die einzelnen Komponenten mit Informationen
bezüglich
Teilenummern und Werten beschriftet. In dieser Ausführungsform
wird das Sendeenergie-Steuerungssignal 52 verwendet, um
die Ausgangsenergie durch wechselweises Verbinden und Trennen der
Transistoren Q13 und Q17 zu steuern. Um eine Minderenergie-Übertragung
während
der Überwachungsmeldungen
zu erreichen, werden sowohl Q13 als auch Q17 abgetrennt, mittels
auf dem Fachgebiet wohlbekannter Schaltungen, die in einem Ausgangsleistungssteuerungsblock
enthalten sind.
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10 veranschaulicht
ein hierarchisches funktionelles Blockdiagramm einer alternativen
Ausführungsform
des Meldungs- und CRC-Erzeugerblocks 36 aus den 7A und 7B. Jeder der Blöcke repräsentiert zusätzliche
Schaltungen (nicht gezeigt), die die spezifischen Funktionen dieses
Blocks ausführen.
Diese zusätzlichen
Schaltungen nehmen typischerweise die Gestalt von diskreten analogen
und digitalen Komponenten, von Grundelementen in einem ASIC oder
vergleichbaren auf dem Fachgebiet wohlbekannten Mitteln an. Ein
EDG-Block 94 ist zuständig
für das
Zusammensetzen von Zustandsbits, um die Alarm-Zustandsmeldung zu
konstruieren. Ein SUPTIM-Block 96 überwacht die Ausgabe des in
den 7A und 7B gezeigten Überwachungsperioden-Zeitmessers 32.
Ein TETCLK-Block 98 stellt Takt-, Zeiteinstellungs-/Zeitmessungs-
(Timing-) und Steuerungssignale für den Meldungs- und CRC-Erzeuger
bereit. Ein PREAMB-Block 100 setzt die Präambel der
verschiedenen durch den Meldungs- und CRC-Erzeuger erzeugten Überwachungs-
und Nicht-Überwachungsmeldungen
zusammen. Ein MAINREG-Block 102 stellt
das für
jeden Alarm-Sensor-Sender eindeutige und in die Überwachungsmeldung eingebettete
Kennwort bereit. Ein CRC-Block 104 stellt Fehlerüberprüfung der
Meldungen bereit.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stützt seinen
Erfolg weder auf das Senden mehrfacher Überwachungs- oder Alarmmeldungen
bei jedem Alarmereignis, noch wird dieses Verfahren durch mehrfache Übertragungen
ungünstig
beeinflusst. Zusätzlich
benötigt
dieses Verfahren kein spezielles Überwachungsbit in den übertragenen
Daten. Die mit Bezug auf 6 beschriebene
Ausführungsform
kann in einem voll integrierten anwendungsspezifischen Schalkreis
(ASIC), der alle in 6 veranschaulichten
Funktionen enthält,
realisiert werden. Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Erfindung
auch unter Verwendung von diskreten Schaltungsbauteilen implementiert
werden könnte, mit
den damit verbundenen Nachteilen bezüglich Kosten und Schaltungsgesamtfläche.
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Während
spezielle Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, werden
daher für
den Fachmann verschiedene Modifikationen offensichtlich sein, und
deshalb ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die veröffentlichte
Ausführungsform
oder Details davon zu beschränken,
und Abweichungen davon können
im Rahmen der vorliegenden Ansprüche
vorgenommen werden.