DE9212176U1 - Vorrichtung zur wellenleiterlosen bidirektionalen Informationsübertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur wellenleiterlosen bidirektionalen Informationsübertragung zwischen einem Computer und diesem zugeordneten Peripheriegeräten mittels Infrarotwellen.

Drahtloses Übertragen von Signalen an sich durch Infrarot-oder Ultraschallwellen ist bekannt. Beim Betrieb von Computern und Druckern werden die für deren Verbindung erforderlichen Kabel, Umschalter u. dgl. häufig als lästig empfunden. Der zur Vermeidung dieser Nachteile denkbare Aufbau eines Netzwerks erfordert aber oft einen zu großen Aufwand, wenn nur wenige Geräte miteinander verknüpft werden sollen. Ein weiterer Nachteil der Netzwerke besteht darin, daß der Standort der anzuschließenden Geräte verhältnismäßig wenig variabel ist. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bereits vorgeschlagen worden, an die Druckerschnittstelle eines Computers einen Infrarotsender und an den Drucker einen Infrarotempfänger anzuschließen. Die vom Rechner kommenden Daten werden mittels des modulierten Infrarotlichts übertragen, vom Empfänger am Drucker demoduliert und an die Druckerschnittstelle weitergeleitet. Hierbei muß auch der Empfänger eine Sendeeinheit besitzen, damit ein bidirektionaler Betrieb wie bei einem üblichen Centronics-Anschluß realisiert werden kann. Sender und Empfänger sind funktional gleich aufgebaut, benötigen aber zum Betrieb eine Versorgungsspannung, die die Geräte aus Steckernetzteilen ziehen. Bei diesen bekannten Geräten besteht somit der Nachteil, daß zwar zwischen Computer und Drucker keine Kabel erforderlich sind, am Computer und Drucker dafür aber jeweils ein weiteres Kabel für das jeweilige Steckernetzteil vom Infrarotsender und -empfänger vorhanden sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß für die Informationsübertragung durch Infrarotwellen kein besonderer Netzanschluß mehr erforderlich ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Infrarotübertragungsmodule sind diese als Adapter ausgebildet und dienen als voller Kabelersatz zur kabellosen bidirektionalen Datenübertragung zwischen Standardschnittstellen wie Centronics - Centronics, RS-232 C - RS-232 C, Centronics - RS-232 C und RS-232 C Centronics. Jedes Infrarotübertragungsmodul weist sowohl einen Sender wie auch einen Empfänger auf und ist nicht größer als ein Standard-kabelgehäuse. Von besonderem Vorteil ist es, daß für die Infrarotübertragungsmodule keine externe Stromversorgung erforderlich ist, da diese über die jeweilige Schnittstelle erfolgt. Das kleine Gehäuse der Infrarotübertragungsmodule ist als Steckaufsatz mit der Größe eines Standardsteckers ausgebildet, so daß die Vorrichtung unauffällig und problemlos nutzbar ist. Die Übertragungsrate beträgt möglichst 2 000 Bytes/Sekunde. Das jeweils übertragene Byte wird als falsch oder richtig erkannt. Eine Bit-Korrektur wird nicht durchgeführt. Wenn das Byte fehlerhaft übertragen wurde, wird es solange wiederholt, bis es als richtig erkannt wird. Der Bitstrom wird mit einem Start-Bit synchronisiert. Die Synchronisation erfolgt über das Infrarotübertragungsmodul der Druckerseite. Da die Stromversorgung über einen Kontakt des Subminiatursteckers beim Empfänger erfolgt, ist es möglich, diesen ständig senden zu lassen. Der Bitstrom besteht aus zwei Startbits, einer Byte Nummer mit zwei Bits, acht Datenbits sowie zwei Stopp-Bits und sofern erforderlich einem Pari-

täts-Bit. In Bestätigungsrichtung ist der Bitstrom aus einem Startbit, einer Byte-Nummer, acht Datenbits und sofern erforderlich einem Paritäts-Bit und zwei Stopp-Bits gebildet. Das Übertragungsverfahren ist wie folgt. Je nachdem, ob das gerade empfangene Bit eine 1 oder 0 ist, wird nach unterschiedlichen Zeiten das Folge-Bit 1 oder 0 - ausgegeben. Dieses Verfahren gewährleistet, daß in dem Fall, in dem ein Bit kippt, das folgende Bit nicht erkannt wird und somit das Programm abgebrochen werden kann. Die Übertragung erfolgt nach folgendem Schema.

momentan empfangenes Bit

I folgendes Bit

' — Zeitraster

: i

¹ ' I

0 0 —*| 0 , 1 0 ;—

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I I I I

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Stellen, die mit . bezeichnet sind, sind die Abfragezeitpunkte der jeweiligen Flanken. Der Empfänger muß zu den bezeichneten Zeitpunkten die entsprechende Flanke empfangen. Sollte keine Flanke empfangen werden, wird sofort der Bit-Strom als fehlerhaft erkannt und entsprechend verfahren.

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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die Infrarotübertragungsmodule auch als Einsteckkarten oder Platinen ausgebildet bzw. auf solchen angeordnet sein, die in Computer einschließlich Taschencomputer sowie Drucker als Peripheriegeräte für die Computer einsetzbar sind. Hierbei ist es möglich, die Einsteckkarten oder Platinen an die Gerätecharakteristik der jeweiligen Computer und Drucker anzupassen, so daß stets eine störungsfreie Signalübertragung möglich ist·

Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Vorrichtung sowie der ergänzenden Darstellungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Verbindung eines Computers mit einem Drucker mittels Infrarotübertragungsmodulen,

Fig. 2 das Blockschaltbild eines als Adapter ausgebildeten Infrarotübertragungsmoduls,

Fig. 3 den Datenflußplan der Infrarotübertragungsmodule nach Fig. 1,

Fig. 4 das Blockschaltbild der Sender- und Empfängerschaltung eines weiteren Infrarotübertragungsmoduls.

Wie in Fig. 1 dargestellt erfolgt der Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen einem Computer 3 und einem Drucker 4 mittels einer Vorrichtung 1, die aus zwei Infrarotübertragungsmodulen 2R und 2D besteht. Bei dieser Vorrichtung 1 sind die Infrarotübertragungsmodule 2R, 2D als Adapter mit einem Subminiaturstecker 5 ausgebildet, der auf die entsprechenden Anschlußstücke des Computers 3 bzw. Druckers 4 steckbar ist. Das Infrarotübertragungsmodul 2R ist lösbar aber fest mit dem Com-

puter 3 verbunden. Das Infrarotübertragungsmodul 2D ist ebenfalls lösbar aber fest mit dem Drucker 4 verbunden. Zwischen den Infrarotübertragungsmodulen 2R, 2D ist zur Datenübertragung die Infrarotübertragungsstrecke 27 vorgesehen. Die Infrarotübertragungsmodule 2R, 2D sind schaltungstechnisch identisch aufgebaut, wobei lediglich ihre Subminiaturstecker die an den Computer 3 bzw. Drucker 4 angepaßte Konfiguration aufweisen.

Fig. 2 zeigt einen Schaltplan eines Infrarotübertragungsmoduls 2R, 2D. Ein Subminiaturstecker 5 mit Steckerkontakten 6 ist mit der Schaltung eines Controllers 7 verbunden, der eine Sendeschaltung 10 mit einer Sendediode 9 bzw. einer Empfängerschaltung 11 mit einer Empfangsdiode 19 steuert. Hierzu ist am Baustein 28 des Controllers 7 ein Steuerquarz 8 vorgesehen. An den Kontakt 3 5 ist eine Spannung von 0 V und an den Kontakt 3 6 eine Spannung vom z. B. + 5 V angelegt. Ein weiterer Kontakt 37 dient als serieller Datenausgang. Der Kontakt

38 ist auf der Druckerseite mit dem Signal STROBE und auf der Rechnerseite mit einer LED belegt. Der Kontakt

39 ist mit dem Signal BUSY und der Kontakt 40 auf der Rechnerseite mit dem Signal ACKNOWLEDGE belegt. Auf der Druckerseite bleibt dieses Pin frei. An weitere Kontakte des Bausteins 28 sind Datenleitungen 41 angeschlossen. Der Kontakt 42 ist auf der Rechnerseite mit dem Signal STROBE belegt.Auf der Druckerseite wird dieses PIN an Plus angeschlossen.

Der Sendeschaltung 10 werden von dem Baustein 28 des Controllers 7 rechteckförmige Impulse zugeführt, wobei das O-Signal einer Spannung von 5 V entspricht und das 1-Signal einer Spannung von 0 V. In der Sendeschaltung 10 sind zwei gegeneinander geschaltete Transistoren 12, 13 angeordnet, zwischen denen die Sendediode 9 angeordnet ist. Die Basis der Transistoren 12, 13 ist an dem Controller angeschlossen. Hierbei ist der Basis des Transistors 12 ein Widerstand 14 vorgeschaltet. Der Basis

des Transistors 13 ist ein Widerstand 15 vorgeschaltet, zu dem parallel ein Kondensator 16 angeordnet ist. Parallel zur Sendediode 9 und zum Transistor 13 ist ein Kondensator 17 geschaltet, zu dem ein Widerstand in Reihe geschaltet ist. Ferner ist parallel zu den Transistoren 12, 13 ein Kondensator 18 geschaltet, der als Filter dient. Der Kondensator 18 filtert Störungen heraus, die durch den Impulsbetrieb entstehen und auf das Gesamtsystem Einfluß nehmen könnten. Der Transistor

12 ist als NPN-Transistor ausgebildet und der Transistor

13 als PNP-Transistor.

Die Funktion der Sendeschaltung 10 ist wie folgt. Soll ein O-Signal übertragen werden, liegen an den Basen der Transistoren 12, 13 jeweils + 5 V an. Der NPN-Transistor 12 ist durchgeschaltet, so daß sich der Kondensator 17 über die Collektor-Emitter Strecke aufladen kann. Gleichzeitig sperrt der PNP-Transistor 13. Soll dagegen ein 1-Signal übertragen werden, liegen an den Basen der Transistoren 12, 13 jeweils 0 V an. Dies bedeutet, daß der Transistor 12 sperrt und der Transistor 13 durchgeschaltet wird. Der Kondensator 17 entlädt sich nun über die als IR-Diode ausgebildete Sendediode 9 und die Emitter-Collektor Strecke des Transistors 13. Der durch die Sendediode 9 fließende Strom verursacht einen IR-Impuls, der abgegeben wird. Durch den Widerstand 14 an der Basis des Transistors 12 wird der Basisstrom begrenzt. Der Widerstand 15 bewirkt in Verbindung mit dem Kondensator 16 ein schnelleres Schalten des Transistors 13. Außerdem hat der Widerstand 15 die Aufgabe, den Kondensator 16 schneller zu entladen.

Die Empfängerschaltung 11 ist aus drei Stufen 21, 22, 23 mit jeweils einem Transistor 20, 24, 25 gebildet. Die Empfangsdiode 19 ist in der ersten Stufe 21 vorgesehen. Der in dieser Stufe vorhandene Transistor 20 ist als PNP-Transistor ausgebildet. Die zweite Stufe 22 ist als Verstärkerstufe ausgebildet. Der Transistor 25 der

dritten Stufe 2 3 ist mit dem Baustein 8 des Controllers 7 verbunden. Die Funktion der Empfängerschaltung 11 ist wie folgt.

Um ein schnelles Arbeiten der Empfangsdiode 19 zu ermöglichen, ist an der Empfangsdiode 19 eine hohe Vorspannung erforderlich. Eine hohe Spannung entspricht einer niedrigen Sperrschichtkapazität. Deshalb wird der Arbeitspunkt des PNP-Transistors 2 0 so niedrig eingestellt, daß er fast durchgeschaltet ist. Hierzu dient eine Spannung von etwa 1 V. Wenn ein IR-Impuls von der Empfangsdiode 19 aufgenommen wird, entsteht ein Impuls, der über den Kondensator 26 an die Basis des Transistors 20 gelangt. Dieser Impuls wird am Emitter des Transistors 20 ausgekoppelt. Der Transistor 20 arbeitet als Impedanzwandler. Die zweite Stufe 22 arbeitet als Verstärkerstufe mit Spannungsrückkopplung. Der Arbeitspunkt des Transistors 24 wird z. B. auf ca. 4 V bis 5 V eingestellt. Falls die Betriebsspannung von 6 V auf z. B. 3 V absinkt, ist gewährleistet, daß die Schaltung weiter arbeitet.

In der dritten Stufe 2 3 wird die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 2 5 mit ca. 0,3 V vorgespannt, so daß der Transistor 25 nicht durchgeschaltet ist. Gelangen jetzt analoge Signale mit einer Amplitude > 0,2 V an die dritte Stufe 23 schaltet der Transistor 25 durch und es gelangen saubere Ausgangssignale an den Timer-Kontakt des Bausteins 28 des Controllers 7. Alle anderen Signale mit einer Amplitude < 0,2 V wie z. B. Störungen sind nicht in der Lage den Transistor 25 durchzuschalten und gelangen somit nicht an den Ausgang der Empfangsschaltung.

Der beim Betrieb zweier Infrarotübertragungsmodule 2R, 2D erfolgende Datenfluß ist in Fig. 3 dargestellt. Dieser ist zu entnehmen, daß innerhalb der Infrarotübertragungsmodule 2R, 2D die einzelnen Baugruppen mitein-

ander kommunizieren, während zwischen den Infrarot-Übertragungsmodulen 2R, 2D die Kommunikation jeweils zwischen einer Sende-Routine und einer Empfangs-Routine erfolgt.

Die beschriebene Sendeschaltung 10, Empfängerschaltung 11 und der Controller 7 können auch auf einer Platine oder Einsteckkarte angeordnet werden, die in den Computer 3 bzw. Drucker 4 direkt eingesetzt werden. In diesen Fällen sind naturgemäß keine Subminiaturstecker 5 erforderlich.

In Fig. 4 ist das Blockschaltbild der Sendeschaltung 10a und Empfängerschaltung 11a einer weiteren Ausbildung eines Infrarotübertragungsmoduls dargestellt. In der Sendeschaltung 10a ist der Widerstand 15 gemäß der Sendeschaltung 10 durch eine Diode 42 ersetzt. Diese ist eingangsseitig zwischen dem Kondensator 16 und der Basis des Transistors 13 angeschlossen, parallel zur Sendediode 9 geführt und ausgangsseitig zwischen dem Transistor 12 und der Sendediode 9 angeschlossen. Die Empfängerschaltung 11a weist eine weitere Stufe 43 mit einem Kondensator 46 und einem Transistor 47 als Verstärkerstufe auf. In der Stufe 43 ist nach dem Kondensator 46 zusätzlich eine Diode 48 vorgesehen. Hierdurch begrenzt diese Verstärkerstufe das Signal, so daß die folgende Stufe 23 nicht so stark übersteuert wird. Dies bewirkt, daß bei großen Eingangssignalen die Schaltungseigenschaften verbessert werden. Die Empfängerschaltung 11a ermöglicht gegenüber der Empfängerschaltung 11 eine größere Reichweite, da die Gesamtverstärkung größer ist.

Claims (10)

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur wellenleiterlosen bidirektionalen Informationsübertragung zwischen einem Computer und diesem zugeordneten Peripheriegeräten mittels Infrarotwellen, gekennzeichnet durch ein rechnerseitiges und ein druckerseitiges Infrarotübertragungsmodul (2R, 2D) mit jeweils mindestens einem Controller (7) der mit einer Sendeschaltung (10, 10a) mit Sendediode (9) und mit einer Empfängerschaltung (11, lla) mit Empfangsdiode (19) verbunden ist, wobei die Sendediode (9) zwischen zwei gegeneinander geschalteten Transistoren (12, 13) angeordnet ist, von denen der eine Transistor (12) als NPN-Transistor und der andere Transistor (13) als PNP-Transistor ausgebildet und deren Basis jeweils an den Controller (7) angeschlossen ist, und wobei die Empfangsdiode (19) mit einem PNP-Transistor (20) verbunden ist, der nach Durchschaltung über eine Verstärkerstufe mit einem Transistor (24) mindestens einen weiteren Transistor (25) durchschaltet, der mit dem Controller (7) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotübertragungsmodule (2R, 2D) auf einer Platine oder einer Einsteckkarte ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotübertragungsmodule (2R, 2D) jeweils in einem Modulgehäuse angeordnet sind, an dem jeweils ein der Schnittstelle des Computers (3) oder des Druckers (4) angepaßter Subminiaturstecker (5) ausgebildet ist, dessen Steckerkontakt (6) mit dem Controller (7) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Transistors (13) und dem Controller (7) ein Widerstand (15) angeordnet ist, zu dem ein Kondensator (16) parallel geschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des Transistors (12) ein Widerstand (14) vorgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Sendediode (9) und zum Transistor (13) ein Kondensator (17) geschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Transistoren (12, 13) ein Kondensator (18) als Filter geschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und 5 bis I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Transistors (13) und dem Controller (7) ein Kondensator (16) und parallel zur Sendediode (9) eine Diode (42) angeordnet ist, die eingangsseitig zwischen dem Kondensator (16) und der Basis des Transistors (13) und ausgangsseitig zwischen dem Transistor (12) und der Sendediode (19) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Transistor (20) und dem Transistor (24) eine weitere Verstärkerstufe angeordnet ist, die einen Kondensator (46) und einen Transistor (47) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Controller (7) ein Steuerquarz (8) aufweist.