IT8322506A1 - Impianto di localizzazione elettronico per persone riceventi chiamate telefoniche - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale avente per titolo :
IMPIANTO DI LOCALIZZAZIONE ELETTRONICO PER PERSONE RICEVENTI CHIAMATE TELEFONICHE
RIASSUNTO
Sono illustrati un procedimento ed un sistema o impianto per determinare la posizione o localit? di un elemento di una classe di unit? a trasmettitore-ricevitore individuali distribuite attraverso tutto un sistema definito. Una stazione centrale stabilisce un canale di comunicazione a due vie con una o pi? stazioni di ripetizione, e trasmette un messaggio codificato identificante una unit? individuale particolare sul canale di comunicazione. Le stazioni di ripetizione o ritrasmissione rispondono al messaggio trasmettendo segnali di scia o inseguimento e segnali di domanda di energia raggiante. L'unit? individuale identificata nel segnale di domanda risponde con un segnale di riconoscimento di energia raggiante. Forme di realizzazione dell' invenzione illustrano l' impiego di energi? infrarossa o energia ultrasonica per l'energia raggiante. Segnali ultrasonici sono trasmessi su una pluralit? di frequenze, le stazioni di ripetizione trasmettono segnali di identificazione alla stazione centrale che identifica la stazione di ripetizione trasmettente e indicano se ? stato ricevuto un segnale di riconoscimento. la stazione centrale determina la posizione approssimativa della unit? individuale dai segnali di identificazione.
Secondo una caratteristica dell'invenzione, le stazioni di ripetizione sono divise in gruppi in cui ciascuna stazione di ripetizione di un gruppo copre un'area distinta dalle aree coperte dalle stazioni di ripetizione rimanenti del medesimo gruppo. In questa disposizione la stazione centrale pu? comunicare con un gruppo di stazioni di ripetizione alla volta.
DESCRIZIONE
la presente invenzione riguarda un sistema con la capacit? di individuare o localizzare una unit? a trasmettitore-ricevitore (Badge), portata da una persona mentre si trova in un impianto o luogo particolare come un ospedale, un aereoporto, un grande magazzino, un grande ufficio legale, un complesso di fabbricazione e/o molte altre organizzazioni commerciali o di servizi. Pi? particolarmente, il sistema o impianto ? in grado di determinare il numero del telefono pi? appropriato a cui instradare una chamata per la persona portante il dispositivo o unit? Badge, che ? stata localizzata.
Fra i sistemi di localizzazione attualmente oggigiorno impiegati, quello pi? frequentemente impiegato ? un sistema di numerazione utilizzante un microfono e molti altoparlanti. In tale sistema o impianto un segnale vocale solitamente richiede che la persona desiderata abbia a chiamare un numero telefonico o l'operatore, in modo tale che una chiamata dall'interno dell'impianto o localit? pu? essere collegata al telefono pi? vicino appropriato per la persona che viene chiamata. Tale tipo di sistema di numerazione o cosiddetto "paging" tende a determinare disturbi per molte altre persone non interessate nella chiamata. In aggiunta, un simile sistema ad altoparlante ? solitamente lento.
Sono stati messi a punto un gran numero di altri sistemi del tipo paging "silenziosi" i quali impiegano luci e/o simboli per indicare che vi ? un messaggio telefonico per una persona di annumero di persone molto limitato. Alternativamente, son? disponibili sistemi paging di tipo radio, che avvisano una persona specifica di portarsi ad un telefono, ma i radioricevitori e gli equipaggiamenti di trasmissione centrale sono solitamente molto costosi. Un sistema o impianto intercomunicante complesso viene talvolta impiegato per evitare di disturbare qualcuno nel sistema selezionando solo un altoparlante in una stanza particolare, per avvisare una persona per la quale ? in attesa una chiamata telefonica. Un simile sistema non prevede alcun modo per conoscere se o meno la persona desiderata udr? il messaggio. Nessuno di questi sistemi della tecnica precedente possiede una capacit? di localizzazione o la capacit? di collegare automaticamente la chiamata al telefono pi? appropriato senza conversare con una o pi? persone.
Un impianto di localizzazione ultrasonico ? stato descritto da Lester nel brevetto statunitense n. 3?696.384. Il sistema di lester prevede un ricetrasmettitore in ciascuna stanza per ricercare tutte le stanze per un?unit? tascabile particolare. la posizione dell'unit? tascabile ? determinata come corrispondente alla stanza contenente il ricetrasmettitore che riceve una risposta dall'unit? tascabile. Tuttavia, se pi? di un ricetrasmettitore riceve la risposta dall'unit? tascabile, non sono previsti mezzi nel brevetto lester per identificare la stanza o ambiente contenente l'unit? tascabile.
Ricetrasmettitcri possono captare segnali da altre stanze o altri ambienti, quando le porte di queste stanze non sono completamente chiuse.
lester impiega segnali ultrasonici verso i dispositivi ricetrasmettitori o badge e da essi. Perci?, un simile sistema ? pi? lento di un sistema impiegante energia, ad esempio infrarossa, propagantesi alla velocit? della luce invece che alla velocit? del suono, la velocit? ? importante in un impianto di grandi dimensioni che deve trattare il posizionamento o instaurazione di molte chiamate in una breve escursione di tempo, l'impiego degli ultrasuoni pu? pure avere come conseguenza il problema della deriva di frequenza Doppler provocata dal movimento dell'unit? a ricetrasmettitore tascabile ad esempio quando il portatore dell'unit? tascabile sta camminando. E' possibile che la frequenza del segnale trasmesso dell'unit? possa essere spostata all'esterno della larghezza di banda del ricevitore, in particolare quando il ricevitore ha una stretta larghezza di banda come nel caso dell'impiego di cristalli piezoelettrici in qualit? di ricetrasmettitori, come ? descritto da Lester.
21 presente sistema ? diretto ad un procedimento e ad un sistema per localizzare un membro di una grande massa di unit? individuali entro una zona o impianto definita/o le unit? potrebbero essere i cosiddetti complessi a trasmettitore/ricevitore portati da persone oppure le unit? potrebbero essere disposte in elementi come automobili di cui si desidera conoscere la posizione, la zona pu? essere costituita da un ufficio, un edificio, un garage o da una pluralit? di edifici.
Secondo la presente invenzione, una stazione centrale riceve richieste per stabilire la posizione di una delle unit?, stazioni di ripetizione sono posizionate attorno alla zona, in modo tale da poter coprire la zona con energia raggiante. Un canale di comunicazione bidirezionale viene stabilito fra la stazione centrale o una o pi? delle stazioni di ripetizione, e la stazione centrale trasmette in uscita un messaggio codificato identificante l'unit? ricercata, letta una o pi? stazioni di ripetizione trasmettono un segnale di domanda in risposta al messaggio codificato. Se l'unit? individuale identificata nel messaggio codificato riceve il segnale di domanda, allora essa trasmetter? un segnale di riconoscimento, le stazioni di ripetizione che ricevono il segnale di riconoscimento trasmetteranno segnali di identificazione alla stazione centrale identificanti le rispettive stazioni di ripetizione. La stazione centrale determina la posizione dell'unit? dalla identit? della stazione di ripetizione o delle stazioni di ripetizione che si trovavano entro l'intervallo dell'unit? per ricevere il segnale di riconoscimento e fornendo in tal modo alla stazione centrale segnali di identificazione.
Secondo una forma di realizzazione del sistema della presente invenzione, vi sono tre elementi, includenti una consolle di controllo, una pluralit? di stazioni di ripetizione ed una pluralit? di "Badge". La consolle di controllo agisce come la stazione centrale e i Badge agiscono come le unit?. Il sistema secondo la presente invenzione ha intellingenza distribuita, ossia vi ? un microprocessore o microelaboratore in ciascun elemento del sistema. Ciascun elemento del sistema ? in grado di eseguire funzioni abbastanza complesse in seguito a comando. Tale soluzione di sistema riduce la quantit? di comunicazione fra unit? ad un minimo per eseguire una funzione specifica. Un vantaggio addizionale della soluzione a intelligenza distribuita ? la capacit? di modificare le caratteristiche del sistema per ottimizzare vari modi di funzionamento.
La consolle di controllo ? esercitante controllo di tutti gli altri elementi del sistema. In una forma di realizzazione del sistema o impianto secondo la presente invenzione che impiega un pannello di commutazione telefonico manuale, un tubo a raggi catodici oppure un monitor di visualizzazione di tipo televisivo e una tastiera sono impiegati per l'interfaccia con l'operatore. L'operatore inserir? attraverso la tastiera il nome di una persona o un numero -telefonico assegnato quando una chiamata per tale persona arriva in corrispondenza del pannello di commutazione. Il microprocessore della consolle di controllo ricercher? automaticamente in una memoria relativamente a informazione suscettibile di indicare la posizione pi? probabile della persona che viene chiamata in corrispondenza di quel momento. Tale informazione sar? stata preliminarmente memorizzata nella memoria in base a disegni o configurazioni giornaliere oppure, se desiderato, in base al fatto che la persona che deve essere localizzata ha risposto o ha posto una chiamata in un telefono specifico entro gli ultimi pochi minuti, la consolle di controllo indirizzer? quindi una stazione di ripetizione nell?area "pi? probabile" e richieder? una.radiotrasmissione di un segnale di domanda contenente il numero del Badge della persona che deve essere localizzata.
Se la consolle di controllo non trova uno spazio di massima probabilit? per la localizzazione dell'accettore della chiamata, come nel caso in cui la persona che viene localizzata ? un visitatore presente nell'edificio, oppure se ha iniziato una chiamata diretta alla posizione normale dell'individuo chiamato e non ? ricevuta risposta, allora la consolle di controllo determina che ? richiesta ricerca in tutti i punti.
L'apparecchio o Badge risponder? al segnale di domanda se esso si trova enrro l'intervallo o campo della stazione di ripetizione. Quando la stazione di ripetizione riceve la risposta dal Badge essa trasmette la sua propria identificazione (ripetizione) ed una indicazione che una risposta positiva ? stata ottenuta dal Badge desiderato. In seguito alla ripetizione di una risposta positiva, la consolle di controllo ricerca nella propria memoria per trovare un telefono appropriato pi? vicino alla stazione di ripetizione rispondente e visualizza il numere di tale telefono all?operatore. Quando il Badge risponde, esso avviser? pure la persona portante l'apparecchio con un trillo o "chime" o altro segnale di allarme adatto, relativamente al fatto che vi ? una chiamata per tale persona, che sta per essere fatta sul telefono pi? avicino appropriato.
Il telefono pi? vicino appropriato dipender? dal tipo di centrale o zona. In taluni posti, esso sar? proprio il telefono pi? vicino. In altre zone, esso sar? un telefono appropriatamente contrassegnato "rosso", "blu", "bianco", o altro telefono "appropriato" identificato per tale fine. In talune aeree, come ad esempio in un ospedale, pu? essere opportuno che la persona che viene chiamata abbia a portarsi ad un telefono e formare un numero specifico. Tutte queste condizioni possono essere trattate ponendo le istruzioni corrispondenti nel programma principale della consolle'di controllo. In tutte le situazioni precedenti, il numero telefonico che deve raggiungere la persona che viene chiamata comparir? sulla visualizzazione in modo tale che l?operatore sar? in grado di completare la chiamata.
In una forma di realizzazione alternativa del sistema secondo la presente invenzione ? impiegato un sistema a pannello di commutazione automatico . In questo caso, il numero assegnato alla persona che viene chiamata sar? intercettato dall' impianto di localizzazione. La consolle di controllo proceder? come nella descrizione del sistema manuale per determinare il numero del telefono pi? appropriato per completare la chiamata in un tempo minimo. Questo numero sar? trasmesso al pannello di commutazione per il completamento del collegamento .
Il sistema secondo la presente invenzione acquisisce un vantaggio dal fatto di impiegare radiazione infrarossa. La radiazione infrarossa si propaga alla velocit? della luce, che ? molto maggiore della velocit? del suono. Ci? consente di imrpiegare il sistema o impianto per trattare forte traffico .
Nel presente sistema, quando ? impiegata energia ultrasonica, la trasmissione dei segnali viene attuata a due frequenze. Ci? evita il problema di vuoti creati da percorsi multipli. In aggiunta la larghezza di banda dei ricetrasmettitori impiegati nella presente invenzione ? resa sufficientemente grande da compensare derive di frequenze Loppler corrispondenti a velocit? degli apparecchi Badge sino a diciassette miglia all'ora rispetto alla stazione di ripetizione.
Il procedimento ed il sistema secondo La presente invenzione presentano il vantaggio di poter funzionare in una stanza o ambiente molto grande. Parecchie stazioni di ripetizione possono essere disposte nel medesimo ambiente. Quando pi?. di una stazione di ripetizione si trova entro il campo dell'unit? individuale che viene ricercata, allora una ricerca pu? essere ripetuta. Nella ricerca ripetuta, la potenza dei trasmettitori delle stazioni di ripetizioni pu? essere ridotta oppure, alternativamente pu? essere ridotta la sensibilit? dei ricevitori delle stazioni di ripetizione. In questo modo, la posizione di un Badge entro un ambiente di grandi dimensioni pu? essere ristretta o limitata alla stazione di ripetizione pi? vicina. Le stazioni di ripetizione con copertura sovrapponen esi appartengono a gruppi diversi in modo tale che esse comunicheranno con la consolle di controllo in corrispondenza di tempi diversi evitando cos? interferenza. E' pure possibile, secondo la presente invenzione, impiegare energia ultrasonica nel segnale di riconoscimento trasmesso dal badge e misurare il tempo fra il segnale di domanda e il
segnale di riconoscimento. Quando la consolle di controllo riceve l'informazione di tempo, essa pu? determinare quale stazione di ripetizione si trova pi? vicina al badge.
Secondo ancora un ulteriore vantaggio della presente invenzione, il badge ha mezzi processori in modo tale che esso pu? comprendere comandi trasmessi dalla stazione di ripetizione. Ad esempio, la stazione di ripetizione, nel trasmettere un segnale di domanda, pu? comandare il badge per trillare o non trillare.
Altri scopi e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione della forma di realizzazione attualmente preferita dell'invenzione, in unione con i disegni.
Nei disegni:
la figura 1 ? uno schema a blocchi di un sistema o impianto di localizzazione telefonico generale ;
la figura 2 ? un diagramma illustrante il funzionamento di un apparecchio o Badge in relazione a quattro stazioni di ripetizione;
la figura 3 ? uno schema a blocchi di un sistema con trasmissione modificata dal Badge alla stazione di ripetizione impiegando energia ultrasonica;
le figure 4, 5, 6, 7 e 8 sono schemi di cablaggio logici per l?unit? a consolle di controllo;
la figura 9 ? uno schema di cablaggio di massima del trasmettitore ? corrente portante FM del tipo impiegato nella consolle di controllo e nelle stazioni di ripetizione;
la figura 10 ? uno schema di cablaggio o collegamento di massima del ricevitore a correnti portanti impiegato nella consolle di controllo e nelle stazioni di ripetizione o ritrasmissione;
le figure 11, 12 e 13 sono i diagrammi di flusso per il software della consolle di controllo;
la figura 13A illustra una forma di realizzazione attualmente preferita dei diagrammi di flusso o di lavoro delle figure 12 e 13;
le figure 14 e 15 sono schemi di cablaggio o collegamento logici per la stazione di ripetizione;
la figura 16 ? uno schema di cablaggio di massima di un trasmettitore infrarosso del tipo impiegato in una stazione di ripetizione, e include l'alimentazione di potenza o alimentatore per la stazione di ripetizione!
la figura 17 ? uno schema di cablaggio di massima del ricevitore infrarosse (IR) della stazione di ripetizione;
la figura 18 ? uno schema di collegamento di massima di un ricevitore ultrasonico per l'impiego in una stazione di ripetizione nella variante rappresentata in figura 3 in cui il Badge trasmette impiegando energia ultrasonica;
la figura 19 ? uno schema di collegamento o cablaggio logico di un decodificatore suscettibile di essere impiegato con il ricevitore ultrasonico della figura 18;
le figure da 20A a 20E rappresentano un diagramma di flusso o di lavoro delle stazioni di ripetizione;
la figura 21 rappresenta un diagramma o schema logico delle unit? Badge;
la figura 22 ? uno schema circuitale di massima per un ricevitore infrarosso del tipo impiegato nel Badge;
la figura 23 ? uno schema circuitale di massima di un trasmettitore infrarosso impiegato nel Badge;
la figura 24 ? uno schema circuitale di massima di un trasmettitore ultrasonico impiegato nel Badge|
la figura 25 ? un diagramma di flusso per il microelaboratore dell'unit? Badge;
la figura 26 rappresenta una forma di realizzazione attualmente preferita di un recetrasmettitore a correnti portanti;
la figura 27 rappresenta una forma di realizzazione attualmente preferita di un ricevitore infrarosso impiegato nell'apparecchio Badge e la figura 28 rappresenta una forma di realizzazione attualmente preferita di un ricetrasmettitore di tipo infrarosso per le stazioni di ripetizione.
Saranno ora descritte le forme di realizzazione preferite, con riferimento alla descrizione del sistema o impianto.
Il sistema secondo la presente invenzione include una consolle di controllo 10, una pluralit? di stazioni di ripetizione 11 ed una pluralit? di unit? Badge 20, illustrate nello schema a blocchi della figura 1. La consolle di controllo 10 funziona come una stazione centrale. Un trasmettitore a modulazione di frequenza di bassa potenza 14 ? incluso nella consolle di controllo per inviare comandi e interrogazioni alle stazioni di ripetizazione o ritrasmissione 11. Ciascuna stazione di ripetizione contiene un ricevitore 15 sensibile ai segnali modulati in frequenza trasmessi dal trasmettitore 14 della consolle di controllo. Un mezzo per accoppiare i segnali dal trasmettitore 14 della consolle di controllo ai ricevitori 15 delle stazioni di ripetizione ? tramite corrente portante attraverso linee di potenza 12. Un mezzo alternativo ? attraverso una coppia dedicata di fili conduttori, come quelli comunemente impiegati con apparecchiature telefoniche o cosiddette paging. Una frequenza centrale preferita della portante modulata in frequenza (FM) dal trasmettitore 14 della consolle di controllo ? di 474.048 Hz. Quando pi? di un impianto o sistema di localizzazione viene fatto funzionare su linee di potenza collegate al medesimo trasformatore di potenza 0 su detta coppia dedicata di conduttori, sono richieste frequenze centrali addizionali per le portanti FM da impiegare con i sistemi addizionali. la portante ? modulata in frequenza mediante una frequenza di sub- . portante, preferibilmente 9876 Hz, quando sono presenti dati dalla consolle di controllo rappresentanti un "uno" binario, la frequenza portante non ? modulata in frequenza quando uno "zero" binario ? presente nei dati dalla consolle di controllo.
Il ricevitore 15 nella stazione di ripetizione amplifica e rivela la trasmissione FM accoppiata ad esso tramite le linee di potenza o altra coppia adatta di conduttori dalla consolle di controllo per ottenere la subportante la subportante ? quindi amplificata e rivelata per ottenere ?uno" e "zero " dai quali possono essere estratti dati tramite un microelaboratore 16 nella stazione di ripetizione. Il microelaboratore attualmente preferito e un Intel 8051. I dati sono trasmessi tra la consolle di controllo e la stazione di ripetizione in un formato a messaggi comunemente impiegato in sistemi di comunicazione impieganti un- ricetrasmettitore asincrono universale (UART) 17, 18 in entrambe le porzioni di trasmissione e di ricezione del canale di comunicazione bidirezionale. Nella stazione di ripetizione, il complesso UART ? contenuto entro il microelaboratore 16. Perci?, l'uscita di dati dal ricevitore 15 ? collegata direttamente al porto di ingresso della UAET del microelaboratore 16. Le istruzioni contenute entro la memoria di sola lettura (ROM) nel microelaboratore 16 consentiranno ad esso di decodificare il messaggio e prendere l'azione appropriata.
le stazioni di ripetizione sono disposte entro la zona in modo da essere cumulativamente in grado di coprire sostanzialmente la zona con energia raggiante. L'energia raggiante attualmente preferita ? infrarossa. In una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, le stazioni di ripetizione sono identificate come appartenenti ad un gruppo particolare come ad esempio A, B, C, o D. Al fine di far si che le stazioni di ripetizione abbiano a coprire la zona con un minimo di punti ciechi, vi sar? una certa sovrapposizione di copertura da parte di due o pi? stazioni di ripetizione in alcune aree. Il numero massimo di stazioni di ripetizione coprenti un'area a sovrapposizione pu? essere mantenuto a quattro, le stazioni di ripetizione sono assegnate ad uno di questi quattro gruppi in maniera tale che l'area sovrapposta sar? sempre coperta dalle stazioni di ripetizione appartenenti a gruppi diversi. Nessuna coppia di stazioni di ripetizione coprenti la medesima area sar? assegnata al medesimo gruppo. In altre parole, ciascuna delle stazioni di ripetizione di un gruppo particolare copre un'area che e distinta dalle aree coperte da ciascuna delle altre stazioni di ripetizione nel medesimo gruppo. Ci? eliminer? la possibilit? di interferenza da due o pi?.stazioni di ripetizione trasmettenti nel medesimo tempo entro la medesima area.
In aggiunta a un numero di gruppo, a ciascuna stazione di ripetizione ? pure impartito un codice di posizione. Il numero di gruppo e il codice di posizione saranno cablati rigidamente tramenti collegamenti a fili conduttori, impostati tramite interruttori DIP multipli, o cablati in uno spinotto a codice permanente nella posizione della stazione di ripetizione anche se l'unit? viene sostituita con un elemento sostitutivo. Quando la consolle di controllo trasmette un messaggio codificato ad una stazione di ripetizione, il messaggio codificato contiene un campo indirizzi. L'indirizzo sar? o un numero di gruppo identificante un gruppo particolare di stazioni di ripetizione oppure un codice di posizione identificante una stazione di ripetizione particolare. Ciascuna stazione di ripetizione compara l'indirizzo trasmesso col suo proprio numero di gruppo e suo proprio co? dice di posizione. Se non vi ? adattamento del numero di gruppo o del codice di posizione, allora il microelaboratore 16 della stazione di ripetizio? ne ignora il resto del messaggio. Se o il numero di gruppo o il numero di posizione si adattano, allora il microelaboratore 16 memorizza il numero di identificazione del Badge e istruzioni nella sua memoria ad accesso casuale (RAM), quando esse vengono ricevute dalla consolle di controllo.
Il microelaboratore della stazione di ripetizione inizia la trasmissione per ricercare il Badge attraverso un trasmettitore infrarosso (IR), la ricerca viene iniziata trasmettendo un segnale di scia o pedinamento il quale, quando ricevuto dal badge eccita i suoi circuiti dalla condizione di bassa corrente di riposo normale che ? mantenuta per risparmiare l'energia della batteria. Tale caratteristica ? necessaria se ? desiderata una lunga durata della batteria poich? il ricevitore del badge deve essere alimentato per la ricezione in ogni momento. Poich? le stazioni di ripetizione di gruppi diversi possono avere copertura sovrapponentesi, la trasmissione di un segnale di scia da pi? di un gruppo di stazioni di ripetizione ? evitata per impedire interferenza. Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, la consolle di controllo istruisce le stazioni di ripetizione per trasmettere un segnale di scia o pedinamento. In seguito alla ricezione di questo comando dalla consolle di controllo, le stazioni di ripetizione attenderanno per un periodo di tempo predeterminato dopo aver ricevuto il comando. Il tempo predeterminato dipende dal numero di gruppo della stazione di ripetizione in modo tale che ciascun gruppo di stazioni di ripetizione trasmette un segnale di pedinamento in corrispondenza di mom?nti sfalsati. Quindi la consolle di controllo trasmetter? sequenzialmente a ciascuno dei gruppi di stazioni di ripetizione un messaggio codificato comandante la stazione di ripetizione per interrogare la sua area per un apparecchio o "badge particolare. Secondo una altra forma di realizzazione dell'invenzione, la consolle di controllo istruisce sequenzialmente i gruppi di stazioni di ripetizione per eseguire una domanda di badge. Questo comando di domanda di badge far? si che il gruppo indirizzato abbia a eseguire entrambe le cose, ossia trasmettere un segnale di scia o pedinamento e quindi interrogare la sua area assegnata relativamente all'apparecchio o badge.
Secondo la prima forma di realizzazione descritta precedentemente, quando tutte le stazioni di ripetizione trasmettono i loro segnali di pedinamento o scia prima della interrogazione per il badge, viene evitata ambiguit? consentendo a solo un gruppo di stazioni di ripetizione di trasmettere un segnale di domanda con dati di identificazione del badge in corrispondenza di un dato istante. Generalmente, stazioni di ripetizione del gruppo A trasmetteranno per prime dati di identificazione di badge. Il badge attender? per un periodo di tempo predeterminato dopo il segnale di scia o pedinamento prima di rispondere ad un segnale di domanda. Il periodo di tempo predeterminato consentir? a tutte e quattro le stazioni di ripetizione di trasmettere una domanda al badge le stazioni di ripetizione del Gruppo B trasmetteranno in uscita per seconde dati di identificazione del badge. Le stazioni di ripetizione dei gruppi C e D seguiranno nell'ordine in corrispondenza di momenti predeterminati. Il badge trasmetter? in uscita un riconoscimento se esso ? il badge programmato per rispondere ai dati di identificazione nei segnali di domanda e ? entro l'intervallo di una qualsiasi delle o di tutte le stazioni di ripetizione che hanno trasmesso, il segnale di domanda. Se il badge che viene ricercato dovesse capitare nel centro di quattro stazioni di ripetizione da gruppi diversi come ? illustrato nella figura 2, allora il riconoscimento dal badge sar? probabilmente rivelato da tutte e quatro le stazioni di ripetizione. In questo caso, la selezione del posto appropriato della chiamata dipender? da altri fattori, poich? il presupposto era che tutte le stazioni di ripetizione erano equidistanti dal badge. Normalmente una delle stazioni di ripetizione sar? pi? vicina al badge che non una qualsiasi altra e, per tale condizione, l'invenzione prevede un metodo per risolvere la distanza per determinare la stazione di ripetizione pi? vicina e quindi dirigere la chiamata al telefono pi? vicino associato con tale stazione di ripetizione.
Secondo una forma di realizzazione preferita alternativa dell'invenzione, ciascun gruppo di stazioni di ripetizione sar? istruito individualmente dalla consolle di controllo in sequenza per eseguire una interrogazione per il badge. Un Gruppo che ? in questo modo istruito trasmetter? per primo un segnale di scia o pedinamento seguito da un segnale di domanda con dati di identificazione. Se il badge desiderato ? entro il campo di una qualsiasi delle stazioni di ripetizione in questo gruppo allora esso trasmetter? un segnale di riconoscimento. Se un riconoscimento viene ricevuto, allora le stazioni di ripetizione riporteranno questi dati dietro alla consolle di controllo. Quindi il gruppo successivo di stazioni di ripetizione in sequenza pu? essere istruito per eseguire una domanda per il badge. Inoltre la procedura viene ripetuta per ciascuno dei gruppi delle stazioni di ripetizione.
Quando il sistema ? impiegato per coprire un grande ambiente o stanza come ? comune in una fabbrica, risulter? chiaro un vantaggio della intelligenza distribuita. Vari insiemi di stazioni di ripetizione dei Gruppi A, B, C e D sono installati nell'ambiente. Alternativamente, la consolle di controllo potrebbe essere programmata per funzionare con pi?.di quattro Gruppi delle stazioni di ripetizione. In corrispondenza del momento appropriato, tutte le stazioni di ripetizione del Gruppo A interrogheranno l'area. Quindi tutte le stazioni di ripetizione dei Gruppi, B, C e D interrogheranno l'area in corrispondenza del momento appropriato per ciascuna. Il Badge risponder? a ciascuna interrogazione di stazione di ripetizione che esso riceve- E' del tutto possibile che pi? di una stazione dei Gruppi A, B, C o D abbiano a ricevere un risposta del Badge. Il microprocessore della consolle di controllo tenter? di restringere la posizione del Badge al telefono pi? vicino in base alla posizione nota delle stazioni di ripetizione rispondenti. Se esiste ancora una ambiguit?, allora la consolle di controllo indirizzer? una o pi? stazioni di ripetizione specifiche con un comando per ridurre la sensibilit? del suo ricevitore infrarosso e quindi reinterrogare l'area. Un metodo alternativo sarebbe quello di istruire la stazione di ripetizione per ridurre la potenza del trasmettitore IR per l'interrogazione. In ogni caso il campo di comunicazione sar? ridotto e il collegamento alle stazioni di ripetizione pi? distanti sar? interrotto lasciando solo la stazione di ripetizione pi? vicina ricevente una risposta dal Badge. Dopo questa risposta del Badge, la posizione del telefono pi? vicino sar? stata probabilmente identificata, ma, tuttavia sono possibili, se ? necessario, iterazioni addizionali.
la capacit? (numero di chiamate all'ora) del sistema dipende dalla quantit? di tempo richiesta per localizzare un Badge. La discussione precedente fornisce esempi che richiedono che la consolle di controllo abbia a trasmettere pi? di un messaggio a parecchie stazioni di ripetizione per determinare la posizione di un Badge singolo in una situazione come quella descritta per un grande ambiente. In aggiunta, parecchie stazioni di ripetizione costituiscono una o pi? trasmissioni infrarosse per il Badge. E' perci? importante avere una elevata velocit? di trasmissione dei dati. Una forma di realizzazione preferita illustrata nelle figure 9, 10, 16, 17, 22 e 23 utilizza una velocit? dei dati di 4938 bit/sec fra la consolle di controllo e la stazione di ripetizione ed una velocit? di bit di 234,5 bit/sec fra la stazione di ripetizione e il Badge. la risposta dal Badge alla stazione di ripetizione impiega un trasmettitore infrarosso (IR) e ricevitore infrarosso nella forma di realizzazione preferita. Un diodo emettitore di radiazione infrarossa ? pilotato alternativamente con una prima e quindi con una seconda frequenza ad una velocit? o frequenza di 208 Hz per un tempo totale di 48 millisecondi. Un ricevitore IR nella stazione di ripetizione contiene un diodo fotosensibile che converte l'energia infrarossa in un segnale elettrico che ? amplificato, demodulato in frequenza per recuperare i 208 Hz, e ulteriormente amplificato e rivelato in ampiezza. Il segnale rivelato ? un impulso di approssimativamente 50 millisecondi che il microelaboratore della stazione di ripetizione riconosce come una risposta positiva da un Badge. La stazione di ripetizione suppone che il Badge rispondente sia quello che ? stato interrogato. La stazione di ripetizione risponde ad una richiesta dalla consolle di controllo trasmettendo un segnale di identificazione alla consolle di controlle identificante la stazione di ripetizione ed indicante che una risposta positiva ? stata ricevuta dal Badge.
Bench? sia teoricamente possibile, non ? molto pratico misurare il tempo che ? richiesto perch? il segnale IR abbia ad essere trasmesso dalla stazione di ripetizione al Badge o dal Badge alla stazione di ripetizione. Di conseguenza, la esatta precisione della posizione sar? limitata ad una distanza approssimativamente uguale alla met? della distanza fra stazioni di ripetizione. In un ufficio con presenza di molte persone, vi potrebbero essere molti telefoni entro l'area fra stazioni di ripetizione. Quando una risposta di Badge ? stata localizzata all'area di una particolare stazione d? ripetizione, il microprocessore della consolle di controllo esaminer? informazione memorizzata nella memoria di sola lettura (ROM) per determinare se o meno il Badge appartiene ad una persona che ha un telefono assegnato in quella area. Se ? cos?, allora la coneolie di controllo visualizzer? il numero del telefono assegnato o istruir? un pannello di commutazione automatica per far squillare il telefono assegnato. Se il Badge appartiene ad una persona che non ha un telefono assegnato nell'area, allora la chiamata sar? posta su un telefono "Appropriato? in detta area. Telefoni "Appropriati" saranno contrassegnati o colorati per risultare facilmente identificabili, come i telefoni che dovranno essere impiegati quando una chiamata viene ricevuta da una persona che ? lontana dal suo telefono assegnato.
In una forma di realizzazione preferita alternativa, il collegamento di ritorno dal Badge alla stazione di ripetizione ? realizzato con un trasmettitore ed un ricevitore ultrasonici. Poich? la energia ultrasonica si propaga alla velocit? del suono invece che alla velocit? della luce, ? pratico realizzare circuiti misuranti il tempo impiegato dalla risposta a passare dal Badge alla stazione di ripetizione. La figura 3 rappresenta un trasmettitore ultrasonico nel Badge ed un ricevitore ultrasonico nella stazione di ripetizione. L'elaboratore nella stazione di ripetizione misura la distanza dal Badge. Se due o pi? stazioni di ripetizione ricevono la risposta del Badge, allora la consolle di controllo pu? determinare la posizione del Badge con una precisione che ? entro pochi metri.
Una quantit? di tempo tipica per la trasmissione di una interrogazione dalla consolle di controllo al Badge e per la trasmissione di informazione dal Badge indietro alla consolle di controllo impiegando l'attuazione a Badge infrarosso per stazione di ripetizione ? di circa 3/4 secondi. Ci? include la possibilit? che stazioni di ripetizione da tutti e quattro i gruppi (A, B, C e D) siano impiegate nella procedura di localizzazione. l'implementazione di Badge ultrasonico per stazione di ripetizione aumenta la quantit? di tempo a localizzazione completa di approssimativamente 1/4 secondi.
Messaggi e interrogazioni per un Badge particolare non hanno lo scopo di completare una chiamata telefonica. Un esempio di un altro impiego ? quello di mantenere traccia di un visitatore entro una zona. Il visitatore viene dotato di un badge del visitatore quando egli arriva, e viene attuato una entrata nella consolle di controllo con il nome del visitatore ed il numero del Badge. Frequentemente, il Badge dato al visitatore indica che il visitatore deve essere scortato. Il sistema descritto dalla presente invenzione ? in grado di mantenere traccia del visitatore. Il sistema pu? pure determinare se il visitatore ? con scorta. In tale impiego, la consolle di controllo trasmetter? istruzioni attraverso la stazione di ripetizione al Badge informante il Badge che la funzione di trillo o di "chime" deve essere ammutolita, mentre viene eseguito solo pedinamento. Se vi ? una chiamata per il visitatore, allora il suo Badge emetter? un suono, o trillo, o "chime", e la chiamata sar? posta sul telefono appropriato pi? vicino. Dalla discussione precedente, si pu? notare che il sistema pu? pure determinare quando la persona portante il Badge entra in un'area in cui tale persona non deve entrare, e il sistema o impianto avviser? personale di sicurezza in modo da poter prendere l'azione appropriata. In questo caso il "chime" del Badge sar? disattivato tramite codificazione della trasmissione per omettere il passo di "commutazione allarme in accensione o allo stato on" (Turn Alert On) nel programma .
Consolle di controllo
Descrizione dell'Hardware
la consolle di controllo ? un sistema basato su microprocessore con una visualizzazione a tubo a raggi catodici o CRT, una tastiera, ed una interfaccia seriale completamente duplex con le stazioni di ripetizione, la consolle pu? includere opzionalmente un circuito di interfaccia del pannello di commutazione.
I componenti principali del sistema sono:
1. Unit? di elaborazione centrale (CPU) 2. Generatore d' orologio
3. Memoria di sola lettura (ROM) e memoria ad accesso casuale (RAM)
4. Agganci di indirizzo e codificatore 5? Dispositivo di controllo delle interruzioni
6. Dispositivo di controllo, ad accesso diretto in memoria (DMA)
7. Temporizzatore
8. Dispositivo di controllo di interfaccia di comunicazione
9- Dispositivo di controllo di CRT, generatore di caratteri, e dispositivo di controllo di sincronismo del tubo a raggi catodici
10. Interfaccia di tastiera
11. Elementi di pilotaggio di uscita discreti 12. Generatore di subportante 13? Trasmettitore di corrente portante 14? Ricevitore della corrente portante le figure da 4 a 8 isono diagrammi logici della consolle di controllo che sono tracciati impiegando le convenzioni di tali diagrammi o schemi logici. In tal modo, linee di segnale comparenti in corrispondenza della porzione superiore o della porzione di sinistra rappresentano generalmente segnali entranti e quelle in corrispondenza del fondo della destra del disegno sono segnali uscenti. Alcune delle linee di segnale sono bidirezionali. Ciascuna linea di segnale ? identificata con una leggenda alfanumerica appropriata che pu? essere descritta come segue. Ad esempio, in figura 4. un aggancio U24 ? rappresentato sottoforma di un circuito integrato indicato da LS373? Sul piedino 6 di U24, la linea di segnale ha la designazione 5,5,6,A2(P). Tale designazione indica che questo segnale compare due volte in figura 5 ed una volta in figura 6. Il resto della designazione A2 ? arbitraria, ma pu? indicare, ad esempio, il bit di indirizzo 2. Il (P) indica che il segnale ? vero quando il livello ? positivo. Una (N) indicherebbe che il segnale ? vero quando negativo.
Il sistema illustrato negli schemi logici impiega componenti di circuiti integrati standard, include designazione della Intel, ma si deve tenere presente che possono essere impiegati equivalenti.
1. Unit? di elaborazione centrale (CPU) (si faccia riferimento alla figura 4)
L'unit? di elaborazione centrale (CPU) ? un microprocessore a otto bit a velocit? media con una struttura interna a 16 bit come ad esempio il tipo 8088 della Intel. Pu? essere impiegata una CPU di prestazioni inferiori o superiori, come richiesto dal sistema particolare la struttura del sistema pu? essere modificata a seconda di quanto necessario per adattarsi alla CPU.
2. Generatore d'orologio (si faccia riferimento alla figura 4) Intel 8284
Questa unit? genera l'orologio del sistema CLK, l'orolorio periferico PCLK, segnali di ripristino e di stato pronto richiesti per la CPU e il resto del sistema.
3. Memoria (si faccia riferimento alla figura 6) Vi sono tre tipi di memoria impiegati in tale sistema, ossia memoria di sola lettura (BOM), in cui sono memorizzati il programma del sistema e dati permanenti e semipermanenti, memoria ad accesso casuale (RAM) impiegata dal programma come una memoria di lavoro, memoria temporanea di dati e memoria di controllo di programma e non-volatile, in cui sar? immesso qualsiasi aggiornamento sui dati permanenti.
la ROM impiegata nel sistema pu? essere una ROM programmabile o programmata a maschera. Il programma standard del sistema, si vedano le figure 11, 12 e 13 ? normalmente memorizzato nella ROM mascherata, mentre programma d?utente specializzato e relativi dati sono memorizzati nella ROM programmabile.
La memoria non volatile pu? essere una ROM alterabile elettricamente (EAROM), una ROM cancellabile elettricamente (EEROM), una RAM del tipo CMOS con una integrazione di batteria.
4? Agganci di indirizzo LS373 e decodificatori 1S42, 1S138, 1S155 (si faccia riferimento alle figure 4, 5 e 6)
Tale circuiteria aggancia l'indirizzo di memoria e I/O e lo decodifica per abilitare la memoria appropriata o l'appropriato circuito I/O per l'accesso da parte della CPU. Vi sono linee decodificate in numero sufficiente a far si che la memoria addizionale e I/O addizionai) possano essere facilmente implementati aggiungendo l'hardware richiesto.
5- Dispositivo di controllo delle interruzioni (si faccia riferimento alla figura 4) Intel 8259
Il dispositivo di controllo delle interruzioni ? un dispositivo programmabile e pu? essere riconfigurato dalla CPU per variare la priorit?, abilitare e disabilitare linee di interruzione individuali, e rilevare lo stato delle linee di interruzione. Il dispositivo genera il segnale di stato di interruzione alla CPU e instrada il programma ad una locazione di memoria appropriata in base ai dati programmati.
6. Dispositivo di controllo ad accesso in memoria diretto (si faccia riferimento alla figura 5) Intel 8237 A-5
Il dispositivo di controllo DMA interrompe la sequenza di programma normale e accede alla memoria quando richiesto dal dispositivo collegato al dispositivo di controllo. Il dispositivo ? pure programmabile in modo tale che in aggiunta a tutti i parametri richiesti per le attivit? del DMA, sono solezionabili vari modi di funzionamento.
7? Temporizzatore (si faccia riferimento alla figura 7) Intel 8253
Vi sono tre temporizzatori/contatori a-16 bit nel temporizzatore 8253 della Intel. Il temporizzatore ? impiegato per generare l'orologio OUT 0 richiesto per il dispositivo di comunicazione seriale e l'orologio OUT 2 richiesto per la temrporizzazione del software. L'uscita del temporizzatore impiegata per l'orologio OUT 2 di temporizzazione del software ? collegata al dispositivo di controllo delle interruzioni, in maniera tale che una interruzione pu? essere generata quando il programma richiede attenzione in corrispondenza di un certo tempo.
8. Dispositivo di controllo di interfaccia di comunicazione (si faccia riferimento alla figura 7) Intel 8251 A
Il dispositivo di controllo di interfaccia di comunicazione ? impiegato per il collegamento di comunicazione seriale con le stazioni di ripetizione. Il dispositivo di controllo converte un byte di dati parallelo dalla CPU in un formato seriale a 10 bit con un bit di parit? pari e lo trasferisce al trasmettitore di corrente portante per essere trasmesso alle stazioni di ripetizione.
Esso accetta pure i dati seriali dal ricevitore di corrente portante e li converte in un byte parallelo a 8 bit per il trasferimento alla CPU. Il dispositivo di controllo attua controllo per determinare errori di parit?, errori di formato e errori di eccedenza quando riceve i dati.
9. Dispositivo di controllo del CRT e interfaccia (si faccia riferimento alla figura 8) Intel 8275
Il dispositivo di controllo del CRT o tubo a raggi catodici genera i segnali di sincronismo verticale e sincronismo orizzontale per il monitor di visualizzazione a CRT. Il segnale video viene generato leggendo il contenuto della memoria dove l'informazione di visualizzazione ? memorizzata attraverso il dispositivo di controllo di DMA, figura 8, Intel 8275, e convertendo il codice in una matrice 5 x 7 impiegando il generatore di caratteri. Il generatore di carattere ? una ROM programmabile 2716 della Intel, in modo tale che la polizza di caratteri pu? essere variata per adattarsi ai requisiti di un qualsiasi utente. Il formato dello schermo pu? essere variato con cavallotti e tramite software per dimensioni diverse dello schermo e diversa visualizzazione di informazione.
10. Interfaccia di tastiera (si faccia riferimento alla figura 7)
I dati di tastiera sono campionati e trasferiti alla CPU attraverso un insieme di porte a tre stati. I segnali di selezione della tastiera confermano la presenza di dati di tastiera validi.
11. Elementi di pilotaggio d'uscita discreti (si faccia riferimento alla figura 7) 1S374
Un registro a 8 bit viene impostato e/o ripristinato dalla CPU per segnali discreti di scopo generale per l'impiego da parte del sistema. 12. Generatore di subportante (si faccia riferimento alla figura 7)
Il segnale si subportante impiegato per il trasmettitore della corrente portante viene generato dal circuito per sincronizzare i dati e la subportante.
13. Trasmettitore di corrente portante (si faccia riferimento alle figure 9 e 26)
la figura 9 illustra uno schema di massima di una forma di realizzazione preferita di un trasmettitore di correnti portanti. Un circuito filtro/amplificatore 921 di subportante, modulatore di frequenza 922, oscillatore 923, amplificatore di potenza 924 e filtro di uscita 925 sono le parti componenti del trasmettitore della corrente portante.
la frequenza di subportante (0,876 KHz) viene generata dal generatore di subportante (figura 7) ed in forma di onda quadra quando applicata al circuito di filtro/amplificatore 921 di subportante. l'amplificazione viene attuata tramite l'amplificatore buffer U1A e i transistor Q1, Q2, Q6 e Q7? Reti a resistenza e capacit? R1C1, R2R3C2 e R4-C3 servono per modificare la forma della forma d'onda di subportante per renderla approssimativamente una onda sinusoidale.
Dati digitali che devono essere trasmessi dalla consolle di controllo alle stazioni di ripetizione sono generati dall'interfaccia di comunicazione (figura 7) e sono bloccati in fase sulla frequenza della subportante. Il modulatore di frequenza 922 accetta la corrente di dati, bufferizza e sposta in livello detta corrente tramite comparatori U1B e UIC, e la impiega per commutare allo stato on e allo stato off la sinusoide di subportante. Interruttori bilaterali analogici U2AB e U2CD, sotto il controllo dello stato di dati o da U1B o da UIC, o collegano massa logica (0 logico) o la forma d'onda di subportante (1 logico) alla presa centrale primaria del trasformatore Tl. Il risultato ? una forma d'onda di subportante modulata in ampiezza al 100%.
Dopo essere stata innalzata di un fattore di due tramite azione del trasformatore Tl, la subportante modulata nei dati viene applicata ad un diodo varactor, CHI. Facendo in modo che la completa tensione di polarizzazione inversa applicata al CRI abbia a variare, la forma d'onda di modulazione varia la capacit? effettiva del CRI.
Un oscillatore a retroazione a funzionamento libero ? formato da Q3, dal trasformatore T2 e dalla capacit? risonante combinata di C4, C5 e CRI? I valori relativi di capacit? e la sensibilit? della capacit? di CRI relativamente alla tensione di polarizzazione (modulazione) sono stati scelti per produrre una deviazione di frequenza della frequenza dell'oscillatore di portante di 474,048 KHz corrispondente a i 16 KHz, alla frequenza di subportante di 9,876 Hz ogni qualvolta un 1 logico si verifica nella corrente di dati che deve essere trasmessa Livelli di 0 logico non influenzano la frequenza dell'oscillatore, e in tal modo si traducono nella trasmissione della portante a 474,048 KHz senza nessuna deviazione di frequenza.
L'amplificazione di potenza del segnale dell'oscillatore modulato in frequenza viene attuata tramite Q4, Q5, Q9 e Q10. Due circuiti a induttori/condensatori sintonizzati in serie L1, C6 e L2, C7 sono impiegati per l'accoppiamento nel trasformatore di uscita T3? Il trasformatore T3 ? fatto risonare dal condensatore C8 per ridurre il contenuto di armoniche del segnale di uscita. Due circuiti sintonizzati in serie sono sintonizzati su 490 KHz e 458 KHz, che sono molto vicini ai punti di 474,048 KHz 16 KHz e 474,048 KHz - 16 KHz.
Adattamento ad una impedenza di carico prevista di approssimativamente 10 ohm (cio? della linea di potenza) ? fornito dal rapporto di riduzione di 3,3:1 del trasformatore T3? Un livello di potenza di uscita di apporssimativamente 75 mW viene fornito ad un carico da 10 ohm. L'isolamento dalla linea di distribuzione di energia o potenza elettrica a 60 Hz ? funzione di C9?
Poich? la medesima linea di potenza o distribuzione di energia elettrica o connessione a coppia di fili conduttori dedicata pu? essere impiegata per la trasmissione e la ricezione, ? poich? le frequenze trasmesse e ricevute possono essere diverse l'una dall 'altra (474,048 KHz e 316,032 KHz, rispettivamente, ad esempio) ? previsto un mezzo per pedire che un segnale di uscita del trasmettitore abbia a oscurare il segnale ricevuto. Il metodo scelto per tale implementazione impiega un segnale di porta di trasmissione/ricezione dal processore ed una coppia di diodi di commutazione, CR2 e CR3?
Quando ? desiderata trasmissione dei dati, il processore forza a basso il segnale di porta T/R, facendo commutare in spegnimento il transistor Q8 e consentendo all'amplificatore di potenrza di funzionare come ? stato precedentemente descritto. Poich? l'ampiezza di segnale picco-a-picco dalla rete 11, C6, 12, C7 ? molto maggiore della caduta di tensione diretta di CR2 e CR3, si verifica una piccola attenuazione, pressoch? tutto il segnale dell'amplificatore raggiunge T3 ed ? trasmesso.
Quando ? attesa ricezione di un segnale entrante da una stazione di ripetizione, il processore eleva il livello del segnale di porta T/R. Ci? fa commutare in accensione il transistor Q8 e rimuove il segnale dell'oscillatore dall'ingresso dell'amplificatore di potenza (base di Q4). Un segnale entrante e accoppiato attraverso C9 e T3? Il livello del segnale picco-a-pieco ricevuto sar? molto probabilmente inferiore alla caduta di tensione diretta di CR2 e CR3, per cui il completo segnale comparir? fra i punti X e Y per l?applicazione ai terminali di ingresso del ricevitore.
Una forma di realizzazione attualmente preferita del trasmettitore di.corrente portante sar? illustrata successivamente facendo riferimento alla figura 26.
14? Ricevitore di corrente portante (si faccia riferimento alle figure 10 e 26).
Facendo ora riferimento alla figura 10, il segnale di ingresso al ricevitore di corrente portante viene prelevato dalla linea di potenza o distribuzione di energia elettrica (o altra coppia di fili conduttori) attraverso una connessione (terminali X e Y, figura 9) dal filtro di uscita 25 e applicato ad un doppio circuito di filtro sintonizzato (LI, C1, L2, C2, C5)? Questo filtro ha una caratteristica di banda passante centrata su 316,032 KHz, con picchi di risposta massima in corrispondenza di 305 KHz e 327 KHz, il transistor preamplificatore Q1 essendo impiegato per fornire un carico di alta impedenza per il circuito sintonizzato doppio per adattare l?impedenza di ingresso dell'amplificatore a radiofrequenza U1A. Un circuito applificatore operazionale U2A, (AUTO BIAS) viene impiegato per mantenere il preamplificatore entro il suo intervallo di funzionamento dinamico relativamente stretto.
Un secondo circuito di filtro a passa-banda sintonizzato doppio (L3, C3, L4, C4, C6) con una frequenza centrale di 316,032 KHz e frequenze di picco di 305 KHz, 327 KHz segue l'amplificatore di radiofrequenza e alimenta l'amplificatore limitatore U1B. Dopo la limitazione, il segnale viene applicato sia direttamente che in quadratura (via C8, C7, 15) ad un discriminatore di frequenza UIC. Il discriminatore di frequenza estrae la subportante modulata in ampiezza a 9,876 KHz dai due ingressi.
Successivamente, un circuito di pulitura della linea di base (CRI, CR2), fornisce una soglia per rimuovere parte del rumore della linea di base (livello basso). Questo ? seguito da un circuito di filtro (FILTRO DI SUBPORTANTE) U1D sintonizzato sulla frequenza della subportante. Un amplificatore limitatore (LIMITATORE DI SUBPORTAN-TE) U2B fornisce guadagno addizionale per pilotare il transistor rivelatore Q2 (RIVELATORE DI POTENZA) . Questo rivelatore e il filtro passa-basso associato (RI, R2, C9, CIO, C11) rimuovono l?informazione d'ampiezza (dati) dalla subportante. Il transistor Q3 agisce come un amplificatore intermedio o buffer (il cosiddetto amplificatore SQUELCH) per impedire caricamento del filtro paspa-basso mediante il trigger di Schmitt UIE. Immunit? a rumore addizionale e conversione dei dati da forma analogica a forma logica compatibile (a impulsi) ? attuata tramite il trigger di Schmitt U1E (AMPLIFICATORE di SCHMITT).
Segnali di rumore di grande ampiezza, che sono spesso presenti quando il livello della corrente portante ricevuta ? troppo debole per pilotare l'amplificatore limitatore DIB nel suo intervallo di limitazione, sono rimossi tramite uno stadio invertitore di rumore Q4 . Comparando l'uscita del discrimitare con un livello di soglia fisso impostato da R3, R4 e CR3, pu? essere generato un segnale di cancellazione ogni qualvolta un picco di rumore supera il livello di soglia. Il condensatore di accoppiamento C12 fornisce il percorso per far si che il segnale di cancellazione o annullamento abbia a raggiungere l'amplificatore limitatore (D2B) e impedire che il segnale di rumore abbia ad essere erroneamente interpretato comee un elemento di dati.
Se segnali di rumore di grande ampiezza sono presenti per un periodo esteso - come determinato dalla costante di tempo della rete R3, R4, R5, C13, C14- allora il transistor di squelch Q5 sar? commutato in accensione per mantenere ad un livello alto l?ingresso del trigger di Schmitt (U1E). Di conseguenza la linea di uscita dei dati sar? mantenuta bassa (0 logico).
Facendo ora riferimento alla figura 26, uno schema a blocchi illustra una forma di realizzazione attualmente preferita del ricetrasmettitore della co.rrente portante come sarebbe impiegato o in una stazione di ripetizione o di ritrasmissione pure nella consolle di controllo. I perfezionamenti illustrati nella figura 26 prevedono caratteristiche migliorate dei segnali sia nel trasmettitore che nel ricevitore la figura 26 corrisponde per funzione al trasmettitore di corrente portante che ? stato precedentemente descritto con riferimento alla figura 9 e al ricevitore di corrente portante descritto facendo riferimento alla figura 10. La frequenza di ingresso di subportante, come ? stato precedentemente descritto, in figura 26 ? fatta passare attraverso un filtro passa--basso 2601, che funziona come un doppio integratore per convertire l'onda quadra di ingresso in un'onda sinusoidale approssimativa. In questa variante, frequenze leggermente diverse di figura 26 sono state impiegate per convenienza e disponibilit? di frequenze di cristalli standard. L'uscita del filtro 2601 viene applicata al modulatore 2602 il quale riceve pure un ingresso dalla linea di dati per lasciar passare l'uscita del modulatore in modo on e off in conformit? con i dati binari sulla linea dei dati- Invece dell'oscillatore modulato in frequenza rappresentato nella figura 9, la variante della figura 26 riceve una frequenza di riferimento sulla linea 2603 dalla logica che ? impiegata sia come la frequenza di riferimento di portante del trasmettitore che come la frequenza dell'oscillatore locale per il ricevitore. Tale frequenza sulla linea 2603 ? applicata ad un comparatore di frequenza 2604, la cui uscita passa attraverso il filtro passa-basso 2605, ed ? applicata ad una giunzione di somma 2606 a cui ? pure applicata l'uscita del modulatore 2602. L'uscita della giunzione di somma 2606 ? il segnale d'errore applicato all'oscillatore 2607 controllato in tensione, l'uscita del quale ? applicata per comparazione al comparatore di frequenza 2604 e alimenta pure l'uscita di frequenza portante che passa attraverso la porta 2608. L'ingresso di tensione di errore all'oscillatore 2607 controllato in tensione viene deviato dall'uscita del modulatore 2602 per far si che l'uscita dell'oscillatore abbia a deviare al disopra e al disotto della frequenza portante centrale di 12 KHz. Questa portante modulata in frequenza, quando essa passa attraverso la porta 2608, viene amplificata in potenza nell'amplificatore di potenza 2609 e fatta passare attraverso il filtro passa-banda 2611 per alimentare la coppia di fili conduttori di uscita dopo passaggio attraverso l'unit? a trasformatore di isolamento e condensatore 2612.
La porta 2608 agisce per cortociruitare qualsiasi ingresso di segnale portante all'amplificatore di potenza 2609 quando l'ingresso sulla linea 2613 non abilita la porta 2608. Lo scopo dell'abilitazione e disabilitazione di trasmissione sulla linea 2613 ? quello di garantire che non vi sia dispersione del segnale del trasmettitore attraverso l'amplificatore di potenza e alla coppia di fili conduttori di uscita quando l'unit? ? nel modo di ricezione ed un segnale di livello basso entrante viene ricevuto.
Un segnale entrante sulla coppia di fili conduttori passa attraverso il trasformatore di isolamento e condenzatore 2612 ed ? applicato ad un limitatore a diodo 2614 per limitare segnali di alto livello o transitori, l?uscita del limitatore 2614 ? amplificata in un amplificatore di.radiofrequenza sintonizzato doppio 2615, la cui uscita ? applicata ad un miscelatore 2616. L?uscita del miscelatore 2616 ? demodulata in frequenza dopo essere passata attraverso un amplificatore di radiofrequenza limitatore 2617? Il discriminatore di frequenza 2619 che riceve due ingressi, uno dall'amplificatore limitatore 2617 e uno attraverso lo sfasatore 2618. Lo sfasatore 2618 fornisce la relazione di quadratura fra i segnali di ingresso al discriminatore di frequenza 2619 richiesto per velare la modulazione di frequenza sulla portante. L'uscita del discriminatore di frequenza 2619 passa attraverso un filtro passa-basso 2621 che consente alla modulazione ricevuta sul segnale entrante di passare mentre rumore di frequenza pi?.alta viene attenuato. L'uscita del filtro passa-basso 2621 viene applicata ad un filtro passa-banda 2622 che funziona rispetto ad una frequenza centrale alla frequenza di subportante per attuare discriminazione rispetto a tutti i segnali tranne il segnale di dati di subportante che ? quindi applicato ad un rivelatore ad onda intera e filtro 2624? l'uscita del rivelatore ad onda intera 2624 passa attraverso un circuito di soglia 2625 che digitizza il segnale per fornire un segnale binario alla porta 2626 che, quando abilitato,, lascia passare i dati alla linea di uscita 2627? la porta 2626 viene abilitata solo quando ? ricevuta una portante sufficientemente intensa e, per questo scopo la uscita dell'amplificatore 2515 passa attraverso un filtro di frequenza portante passa-banda 2628 ed ? ulteriormente amplificata nell'amplificatore 2629 e rivelata nel rivelatore 2631? l'uscita del rivelatore 2631 fornisce il segnale di comando di porta per la porta 2626 in maniera tale che essa lascia passare dati alla linea di uscita 2627 solo quando ? stato ricevuto un segnale di frequenza portante sufficientemente intenso.
Descrizione del Software
Il software della consolle di controllo ? organizzato per operare in risposta a compiti selezionati dall'operatore o a segnali esterni come ad esempio chiamate telefoniche entranti la consolle ? pilotata da interruzioni in modo tale che i compiti di fondo saranno eseguiti continuamente quando non sono richieste altre funzioni, come ? rappresentato nella figura 11.
Dopo l'inizializzazione di inserimento potenza, il programma eseguir? diagnosi di autocontrollo, e controller? lo stato del sistema interrogando tutte le stazioni di ripetizione per ottenere la loro condizione corrente. Il risultato di queste prove e lo stato corrente del sistema sono quindi visualizzati sul CRT assieme alle istruzioni dell'operatore e alle opzioni disponibili. la consolle proceder? a eseguire l'autocontrollo e il controllo dello stato del sistema aggiornante i parametri di prestazioni del sistema, finch? non sono richiesti altri compiti.
Quando l'operatore oppure un segnale esterno seleziona un compito, il programma viene interrotto e il compito selezionato sar? eseguito. Nuovi compiti possono essere aggiunti alla consolle di controllo e compiti vecchi possono essere modificati senza cambiare il programma principale della consolle e gli altri processori dei compiti. Dopo il completamento del compito selezionato, il programma ritorner? alla routine di sfondo (autocontrollo e controllo dello stato del sistema) finche un altro compito non interrompe il programma.
Nel software illustrato nella figura 11, la selezione di vari compiti ? indicata sotto l'intestazione "Controllo modo selezionato" (Check Selected Mode) nel diagramma di flusso. In questa maniera, un modo di paging, un modo di sicurezza, un modo di monitoraggio del sistema e un modo di visualizzazione ed aggiornamento dati sono indicati come opzioni selezionabili. Solo il modo di paging ? ulteriormente implementato nella descrizione come ? illustrato dai diagrammi di flusso di paging delle figure 12 e 13? Le altre opzioni richiederebbero l'aggiunta di moduli e software, come ? indicato sotto B, C e D in figura 11.
Facendo ora riferimento al processore del compito di paging rappresentato nelle figure 12 e 13, una delle funzioni primarie del sistema ? quella di localizzare l'unit? Badge identificata dall'operatore o dalla chiamata telefonica entrante. Il processore dei compiti viene inizializzato dall'operatore, oppure da una chiamata telefonica entrante se il sistema ? collegato direttamente al pannello di commutazione. Il diagramma di flusso o di lavoro illustra l'operazione manuale. Quando un pannello di commutazione automatico viene impiegato per eseguire il collegamento, invece che un operatore, processi di visualizzazione e entrata di tastiera manuale saranno bipassati.
Il programma visualizza le istruzioni e le opzioni per l'operatore e attende il completamento dell'entrata di tastiera che sar? una entrata o del nome, oppure del parametro ID o del numero del telefono. Se il numero telefonico immesso ? elencato per pi? di una persona, allora tutte le persone elencate con il numero saranno visualizzate sul CRT (pi? persone elencate). L'operatore sar? diretto dalla visualizzazione a eseguire una selezione appropriata (visualizzazione persona elencata sul telefono). Se la persona o il numero immesso non ? elencata/o nella guida, allora il CRT visualizzer? persona non elencata e l'operatore sar? guidato a tentare nuovamente. L'operatore pu? uscire a questo punto dal processore dei compiti di pagina o paging, se non pu? essere intrapresa nessuna azione (No Paging Required). Se l'entrata ? valida ("identificazione persona" ? vera) allora la stazione di ripetizione pi? vicina al numero telefonico elencato viene interrogata (localizzazione stazione di ripetizione per la persona elencata) per localizzare l?unit? Badge identificata. Il programma di consolle genera un messaggio di domanda di Badge codificato ("trasmissione domanda alla stazione di ripetizione") indirizzato alla stazione di ripetizione pi? vicina chiedente che la stazione di ripetizione abbia a rispondere con il messaggio ( "localizzato", "non localizzato" "nessuna risposta") se o no il badge ? stato localizzato. Il programma attende la risposta per un periodo di tempo predeterminato (ad esempio approssimativamente 120 msec dopo che ? stato trasmesso il messaggio di domanda). Se non ? ricevuta nessuna risposta ("nessuna risposta") dalla stazione di ripetizione, allora il messaggio di domanda codificato sar? trasmesso nuovamente, la domanda sar? quindi tentata sino a tre tentativi (terzo tentativo) se non ? ricevuta risposta. Se la risposta ha indicato che la persona ? stata localizzata ("localizzato") dalla stazione di ripetizione, allora il numero telefonico assegnato sar? visualizzato ("visualizzazione numero telefonico") sullo scherno e il programma uscir? dal processore. Se esso non pu? essere localizzato, oppure se nessuna risposta ? stata ricevuta dopo tre tentativi, allora tutte le stazioni di ripetizione sono richieste di ricercare l'unit? badge, "trasmissione comando a tutte le stazioni di ripetizione per inserire la potenza del badge". Il programma di consolle trasmette dapprima il messaggio di eccitazione o inserimento potenza dell'unit? badge a tutte le stazioni di ripetizione, che, a sua volta, trasmettono il segnale di scia o pedinamento Wake Up a tutti i badge. Il programma quindi si bloccher?, e prender? azione per tutte le stazioni di ripetizione suddivise nei diversi gruppi. Nella forma di realizzazione attualmente preferita della figura 13A, invece che trasmettere un messaggio di potenza inserita nei badge a tutte le stazioni di ripetizione, tale compito ? lasciato alle stazioni di ripetizione stesse. Le stazioni di ripetizione sono responsabili relativamente al trasmettere un segnale di scia o pedinamento prima di eseguire una interrogazione delle unit? badge?
La consolle genera il messaggio ID dei badge e lo trasmette a tutte le stazioni di ripetizione del gruppo A. "Trasmissione ID dei badge alle stazioni di ripetizione del gruppo A"? Dopo aver consentito alla stazione di ripetizione del gruppo A un ritardo sufficiente a completare la trasmissione del messaggio ai badge, l'indirizzo del messaggio viene variato al gruppo B e le stazioni di ripetizione del gruppo B saranno guidate a interrogare i badge, "trasmissione ID dei badge alle stazioni di ripetizione del gruppo B". la sequenza viene ripetuta per il gruppo C e il gruppo D consentendo sufficiente ritardo fra ciascuna sequenza. Dopo che il gruppo D ha completato la trasmissione di ID al badge, la consolle trasmette il messaggio di richiesta risposta alle stazioni di ripetizione del gruppo A, cio? "richiedi stazioni di ripetizione del gruppo A per la risposta dei badge". Se viene ricevuta una risposta, ossia "risposta dei badge", allora ID della stazione di ripetizione rispondente e il tempo richiesto dalla stazione di ripetizione per ricevere la risposta dal badge sono estratti dal segnale di identificazione e memorizzati nella memoria, "conserva ID di stazione di ripetizione e tempo di risposta". Se non ? ricevuta nessuna risposta ("nessuna risposta") da nessuna delle stazioni di ripetizione del gruppo A, allora viene impostato l'identificatore di "nessuna risposta". La richiesta di risposta viene ripetuta separatamente per i Gruppi B, C e D creando cos? periodi di tempo separati per ciascun gruppo per fornire un segnale di identificazione. Poich? le stazioni di ripetizione in un qualsiasi gruppo non coprono aree sovrapponentisi, vi pu? essere al massimo una sola stazione di ripetizione in un gruppo che ? entro l'intervallo del segnale di riconoscimento. Nella forma di realizzazione attualmente preferita della figura 13A, impiegata quando la comunicazione fra i badge e le stazioni di ripetizione ? limitata all'infrarosso, la consolle di controllo non trasmette una richiesta di risposta Le stazioni di ripetizione sono programmate per rispondere automaticamente alla consolle di controllo dopo aver eseguito una domanda di badge se esse ricevono una risposta dal badge. Poich? ciascun gruppo viene interrogato relativamente ad una domanda di badge in corrispondenza di un tempo separato, i segnali di identificazione da ciascun gruppo saranno trasmessi in corrispondenza dei periodi di tempo separati corrispondenti alla consolle di controllo, l'algoritmo attualmente preferito per le stazioni di ripetizione ? illustrato nelle figure 2A A-E.
Dopo completamento del ciclo attraverso tutti i gruppi di stazioni di ripetizione, le risposte da tutti i gruppi vengono controllate cio? "controllo di tutte le risposte". Se nessuna risposta viene ricevuta da nessuna stazione di ripetizione ("nessuna risposta") oppure se la risposta non ? identificabile ("risposta non identificata"), allora la sequenza viene ripetuta ritornando a AE che inizia trasmettendo il messaggio di inserimento potenza nelle unit? badge? Se una o pi? risposte sono ricevute, "risposta identificata", allora la posizione pi? probabile sar? calcolata in conformit? con le posizioni di ripetizione memorizzate nella memoria. Il programma seleziona una stazione di ripetizione come essere la pi? visina all?unit? badge. Il numero telefonico assegnato alla stazione di ripetizione assieme alla posizione della stazione sono visualizzati sul tubo a raggi catodici, "visualizzazione numero telefonico pi? vicino" ed il programma esce dal processore del compito di paging o di numerazione. Se nessuna risposta pu? essere ottenuta dopo tre tentativi, "terzo tentativo", il programma visualizzer? il numero telefonico elencato, ed un messaggio indicante che la persona non ? stata localizzata, "visualizzazione numero telefonico elencato" e esce dal processore del compito di numerazione o paging. Se il badge non ? localizzato ed il sistema ? collegato ad un pannello di commutazione automatica, allora la chiamata entrante viene diretta automaticamente al numero appropriato come ad esempio tavolo messaggi, macchina di registrazione o numero elencato.
Vi sono molti cambiamenti e molte modifiche che possono essere apportate in questo programma tali da aggiungere caratteristiche miglioranti la presente invenzione. Una variet? di configurazioni di interrogazioni diverse possono essere impiegate per raffinare la procedura per localizzare l ' unit? badge . Il programma potrebbe pure essere modificato in maniera tale che l 'unit? badge potrebbe essere localizzata senza far si che detta unit? badge abbia a emettere un suono a trillo.
Sarebbe pure possibile rendere il programma auto adattativo per i diversi badge (tipo ultrasonico o infrarosso).
Stazione di ripetizione
Descrizione dell'hardware
La stazione di ripetizione ? un sistema basato su microelaboratore con una interfaccia completamente duplex seriale, con la consolle di controllo e con il trasmettitore e ricevitore infrarossi (e/o il ricevitore ultrasonico in una forma
di realizzazione alternativa preferita)?
I componenti principali del sistema o impianto sono i seguenti
1. Unit? a microelaboratore e ROM (figura 14) 2. Generatore di infrarossi e di subportante (figura 15)
3. Ingressi ID di stazione
4. Trasmettitore infrarosso e alimentazione di potenza (si vedano le figure 16 e 18) 5. Ricevitore infrarosso (figure 17 e 28) 6. Trasmettitore di corrente portante (figura 9)
7. Ricevitore di corrente portante (figura 10) 8. Ricevitore ultrasonico (figura 18)
9. Decodificatore ultrasonico (figura 19) 1. Unit? a microelaboratore e ROM (si faccia riferimento alla figura 14).
l'unit? a microelaboratore impiegata nella stazione di ripetizione ? un elaboratore a 8-bit di prestazioni medie, preferibilmente il tipo 8031 della Intel, avente una memoria ad accesso casuale o RAM, due temporizzatori, un trasmettitore seriale ed un ricevitore, un dispositivo di controllo delle interruzione realizzati in una unica unit?. L'elaboratore 8031 ? collegato ad un aggancio LS373, e ad una ROM 2716, come ? illustrato. L'orologio del sistema elaboratore 803I ? fornito da un oscillatore controllato da cristallo su pannello, il cui cristallo ? collegato all'elaboratore 8031, come ? mostrato. Il cristallo produce una uscita di 12 MHz. 2. Gen?ratore infrarosso e di subportante (si faccia riferimento alla figura 15)?
Un contatore comprendente circuiti integrati SL161 ? previsto per contare all'indietro dalla frequenza dell'oscillatore controllato a cristallo di 12 MHz ricevuta dall'elaboratore 8031 per ottenere le frequenze desiderate di 39,504 KHz e per il trasmettitore infrar?sso di 9876 Hz per la subportante di radiofrequenza che ? impiegata per modulare in frequenza il trasmettitore di corrente portante.
3. Ingressi ID di stazione (si faccia riferimento alla figura 15)?
Vi ? un gruppo di porte di ingresso 1501 (interfaccia di inserimento di codice) per leggere il numero ID della stazione di ripetizione dagli interruttori o commutatori esterni, o dall'elemento a inserimento di codice 1502. Tale ID ? unico per la posizione della stazione di ripetizione e qualsiasi stazione disposta in corrispondenza della medesima posizione avr? il medesimo numero ID.
Trasmettitore infrarosso e alimentatore (si faccia riferimento alle figure 16 e 28).
I segnali infrarossi che "pedinano" e quindi convogliano informazione ai badge sono irradiati da una stazione di ripetizione tramite il trasmettitore infrarosso rappresentato in forma schematica nella figura 16? Energia per il funzionamento di questo trasmettitore, come pure di tutta l'altra elettronica entro la stazione di ripetizione ? ottenuta dall'alimentatore della stazione di ripetizione, rappresentato schematicamente nella figura 16.
Segnali di dati che devono essere trasmessi sono alimentati sulla linea 1601 dei dati IR rappresentata in figura 14, al trasmettitore IR o infrarosso della stazione di ripetizione rappresentato nella figura 16. I segnali di dati sono sottoforma di impulsi o treni comandati di impulsi ad una frequenza di approssimativamente 40 KHz. Nella forma di realizzazione preferita, l'esatta frequenza impiegata e di 39,504 KHz-I transistor Q7 e Q8 collegati in una configurazione Darlington, forzano corrente attraverso nove diodi emettitori di infrarossi 1602. Un modello preferito per i diodi emettitori di infrarossi ? costituito dai diodi TIL 38 frabbicati dalla Texas Instruments. Il numero di diodi ? scelto per consentire copertura di un'area semisferica considerando la configurazione di radiazione del tipo particolare di diodi selezionato e montando i diodi in una circonferenza su un pannello secondo angoli inclinati per ricoprire la semisferali resistore di campionatura R3 ed il transistore di retroazione Q9 sono impiegati per regolare l'ampiezza degli impulsi di corrente dei diodi. Un condensatore di immagazzinamento di energia, C5, ed un resistore di disaccoppiamento, RI, agiscono per integrare la corrente dei diodi al fine di evitare di richiedere forti livelli di corrente di picco dall'alimentatore o alimentazione di potenza o energia.
Energia primaria (117 volt efficaci, alla frequenza di 60 Hz, nella forma di realizzazione preferita) per il funzionamento dell'alimentatore ? ridotta in tensione dal trasformatore Tl (figura 16). Tre livelli di tensione stabilizzati 5VDC, 6VDC e -6VDC sono prodotti da tre circuiti regolatori similari.
Dopo raddrizzamento e filtraggio (CRI ? CR6, CI - C4), i livelli di tensione risultanti sono regolati tramite transistor a elementi di passaggio in serie (Q1, Q3, Q5) sotto il controllo di anelli di retroazione impiegando i diodi di riferimento (CR7 - CR9) e transistor di controllo in derivazione (Q2, Q4, Q6).
l'energia per il funzionamento del trasmettitore IR ? ottenuta tramite un moltiplicatore di tensione (C5, C6, CR10 - CR13) il quale somma al livello raddrizzato prodotto da CR3, CR4? la stabilizzazione della tensione di alimentazione per il trasmettitore IR non ? richiesta poich? il trasmettitore ha una caratteristica di stabilizzazione di corrente interna, come sar? descritto.
Facendo ora riferimento ad una forma di realizzazione attualmente preferita del circuito trasmettitore rappresentato con schem-a blocchi in figura 28, il circuito trasmettitore ? attoa fornire riduzione successiva nella potenza trasmessa infrarossa in qualit? di un modo per provare il campo ad un badge rispondente.
Fondamentalmente, il sistema pilota l?emettitore di energia infrarossa ad alta potenza e riduce successivamente la potenza per determinare quale stazione di ripetizione rimane in contatto con il badge rispondente con i livelli di potenza ridotti determinando in tal modo quale stazione di ripetizione ? pi? vicina o sta ricevendo il segnale pi? forte dal badge rispondente.
Il segnale che deve essere trasmesso ai badge arriva sulla linea 2809 e, dopo essere passato attraverso le porte 2811, eccita inizialmente un primo elemento di pilotaggio 2812 ed un secondo elemento di pilotaggio 2813. Quando entrambi gli elementi di pilotaggio sono eccitati, le loro uscite di potenza sono sommate in una giunzione di somma 2814 per alimentare la somma delle potenze per eccitare un emettitore infrarosso 2815?
Per controllare il livello della potenza di uscita dell'emettitore di infrarosso 2815 , un segnale di codice di livello di potenza d'energia sulla linea 2816 ? applicato ad una unit? decodificatrice 2817. L'uscita dell'unit? decodificatrice 2817 diseccita selettivamente un elemento di pilotaggio e quindi l'altro elemento di pilotaggio della coppia di elementi di pilotaggio 2812 e 2813, e quindi la potenza viene trasmessa con tre livelli diversi rappresentati dal fatto che entrambi gli elementi di pilotaggio sono eccitati e uno o l'altro degli elementi di pilotaggio ? eccitato individualmente. Gli elementi di pilotaggio 2812 e 2813 non attuano pilotaggio al medesimo livello per cui una variazione di livello di potenza discreta ? ottenuta pilotando dapprina uno degli elementi di pilotaggio e quindi l'altro elemento di pilotaggio. In questa maniera, pu6 essere determinata selezione di campo per il badge rispondente rispetto ad un'altra stazione di ripetizione ricevente. Ricevitore infrarosso (si faccia riferimento alle figure 17 e 28).
La ricezione di un segnale infrarosso (IR) trasmesso da un Badge ? la funzione del ricevitore rappresentato schematicamente nella figura 17.
Un gruppo di diodi ricevitori infrarossi 1702, preferibilmente costituiti da diodi TU 100, dono disposti in modo da accettare radiazione infrarossa da badge entro lo spazio controllato dalla stazione di ripetizione. Tipicamente, lo spazio controllato si estender? per da 20 a 50 piedi (da 6 a 15 metri) dalla stazione di ripetizione, bench? siano possibili distanze maggiori o minori. In una forma di realizzazione preferita, nove diodi riceventi infrarossi 1702 sono impiegati in un gruppo per fornire una copertura semisferica. Il numero di diodi ? determinato dai loro angoli di accettazione della radiazione.
la corrente generata dai diodi ricevitori IR in risposta alla radiazione IR incidente viene applicata a un circuito di filtro sintonizzato doppio (L1, C1, L2, C2, C6). Questo filtro ha una caratteristica di passabanda centrata a 138 kHz con picchi di risposta massima in corrispondenza di 133,3 kHz e 142,8 kHz. Il transistor Q1 viene impiegato per fornire un carico di alta impedenza per il circuito sintonizzato doppio per adattare l'impedenza di ingresso del preamplificatore U1A. Un circuto amplificatore operazionale U2A. ? impiegato per mantenere il preamplificatore entro il suo intervallo di funzionamento dinamico relativamente stretto.
Un secondo circuito di filtro passabanda sintonizzato doppio (13, C3, 14, C4, C7) con frequenza centrale di 138 kHz e frequenze di picco di 133,3 kHz, 142,8 kHz segue il preamplificatore e ? collegato all'amplificatore limitatore U1B. Dopo limitazione nel limitatore U1B, il segnale viene applicato sia direttamente che in quadratura (attraverso C8, C5, 15) ad un discriminatore di frequenza UIC? Il discriminatore di frequenza estrae la frequenza di modulazione di 208 Hz dai due ingressi. Un circuito di filtro di passa-banda 208 Hz, che include l'amplificatore U1D seguito da un amplificatore di alto guadagno U2B e da un altro filtro passa-banda di 208 Hz, quest'ultimo includendo l'amplificatore U3, agisce sull'uscita del discriminatore per innalzare il livello del segnale a 208 Hz attenuando al tempo stesso il rumore. Il trigger di Schmitt U12 converte l'uscita sinusoidale a 208 Hz da U3 in un treno di impulsi sulla linea 1701 che pub essere impiegato dal processore della stazione di ripetizione.
Facendo ora riferimento alla figura 28, sar? descritta una forma di realizzazione attualmente preferita del circuito modificato per il ricetrasmettitore infrarosso della stazione di ripetizione, la sezione ricevitore di figura 28 fornisce funzionamento del ricevitore di tipo super eterodina per avere prestazioni nei confronti dei segnali migliorate e il trasmettitore rappresentato in figura 28 fornisce un modo diverso per valutare le distanze fra un badge ed una stazione di ripetizione in comunicazione con un badge particolare nel medesimo tempo in cui una stazione di ripetizione ? in comunicazione con tale badge. La porzione ricevitore di figura 28 fornisce le funzioni e impiega i segnali precedentemente descritti con riferimento alla figura 17, mentre la porzione trasmettitore di figura 28 ? una variante per eseguire funzioni simili a quelle che sono state descritte per la porzione del trasmettitore infrarosso di figura 16.
la porzione.ricevitore di figura 28 funziona con un trasduttore di ricezione infrarosso 2801, ricevente il segnale luminoso infrarosso modulato in modo on/off entrante. Il trasduttore 2802 produce un segnale elettrico alla modulazione di 32,768 KHz ad un amplificatore sintonizzato 2802, la cui uscita ? applicata ad un miscelatore 2803. Il miscelatore 2803 riceve un segnale dell'oscillatore locale sulla linea 2804 e produce una frequenza differenza di uscita di 223 Hz. Il segnale di 223 Hz passa attraverso un filtro passa-basso 2805 ed un amplificatore 2806 per alimentare l?ingresso ad un filtro a elevato Q centrato sulla frequenza di 223 Hz. l?uscita del filtro 2807 ? digitizzata nel circuito a soglia 2808 per fornire un segnale di uscita di "dati ricevuti in uscita".
6. Trasmettitore di corrente portante (si faccia riferimento, alle figure 9 e 26).
Facendo riferimento allafigura 9, la struttura del trasmettitore di correnti portanti nelle stazioni di ripetizione della forma di realizzazione preferita ? identica a quella del trasmettitore delle correnti portanti della consolle di controllo, con le seguenti eccezioni:
1. Quando viene trasmesso un "1" logico, viene prodotta una portante da 316,032 KHz ottenuta sintonizzando la frequenza centrale di FMOSC con una deviazione modulata in frequenza ?11 KHz.
2. Quando viene trasmesso uno "0" logico, la portante da 316,032 kHz non ? modulata in frequenza.
3? I componenti C4, C5, C6, C7 e C8 devono essere variati a valori nuovi al fine di risintonizzare l?amplificatore FMOSC sulla frequenza portante indicata per la stazione di ripetizione.
Una forma di realizzazione attualmente preferita del trasmettitore di corrente portante ? stata descritta precedentemente relativamente alla descrizione dell'hardware della consolle di controllo, facendo riferimento alla figura 26.
Ricevitore di corrente portante (si faccia riferimento alle figure 10 e 26).
Tranne per qualche valore di componenti e differenze di frequenze, il ricevitore delle correnti portanti delle stazioni di ripetizione impiegato nella forma di realizzazione preferita ? identico al ricevitore delle correnti portanti della consolle di controllo. Facendo riferimento alla figura 10, le differenze sono:
1. le frequenze centrali dei due filtri passa- anda sintonizzati doppi sono di 474,04 474,048 KHz, con picchi di risposta massima a 458 KHz e 490 KHz.
2? I componenti L1, L2, L3, L4, L5 e/o Cl, C2, C3, C4, C5, C6, C7 e C8 devono essere cambiati di valore per ottenere questi requisiti di frequenza.
Una forma di realizzazione attualmente preferita del ricevitore di corrente portante ? stata descritta precedentemente con riferimento alla descrizione dell'hardware della consolle di controllo, facendo riferimento alla figura 26.
8. Ricevitore ultrasonico (si faccia riferimento alla figura 18).
Lo schema di massima di una forma di realizzazione preferita alterna di figura 3 impiega il ricevitore ultrasonico delle stazioni di ripetizione rappresentato nella figura 18.
Energia ultrasonica incidente sull'elemento sensore MT1 viene convertita in una tensione di segnale. Un potenziale di polarizzazione (da 290 a 320 volt continui) viene impiegato per aumentare la sensibilit? dell'elemento ricevente che funziona alquanto come un microfono a condensatore? Seguono due stadi di amplificazione identici, gli amplificatori a guadagno unitario U1A, U1B bufferizzando il segnale prima della applicazione rispettivamente agli amplificatori sintonizzati Ql, LI, C1, Q2, 12, C2. Scegliendo il fattore di bont? (Q) dei circuiti sintonizzati (tramite i valori di RI, R2), ? ottenuta risposta piatta da 38 a 42 KHz. Questa larghezza di banda consente al ricevitore di essere sensibile alle frequenze trasmesse dai badge di 39 e 41 KHz anche se esse sono spostate di sino - 1 kHz a causa dell'effetto Doppler quando il badge si sta muovendo a velocit? sino a 17 miglia all'ora (circa 30 chilometri all'ora). I medesimi dati sono trasmessi su una pluralit? di frequenza (39 e 41 KHz) per evitare vuoti o zeri,(annullamento del segnale provocato da percorsi di trasmissione/ricezione multipli) comunemente incontrati in sistemi ultrasonici?
Un circuito limitatore
CR2, R2 - R5, C3, C4) ? impiegato per impedire sovrapilotaggio dell'amplificatore limitatore dello stadio successivo fornendo al tempo stesso un segnale per il rivelatore di squelch, U2A. In assenza di un segnale forte, USA ha una uscita tassa, commutando in spegnimento l'amplificatore di uscita U2B, Q3, Q4. Livelli di segnale sufficientemente forti da forzare conduzione di CRI, CR2 rimuoveranno il pilotaggio di squelch ?, dopo che ? trascorsa la costante di tempo (R6 C5) dell'amplificatore, consentiranno all'amplificatore di uscita di funzionare.
L'amplificatore limitatore U2B pilota l'amplificatore a transistor Q3, Q4, CR3 per produrre livelli di segnali logici compatibili per l'applicazione al decodificatore ultrasonico attraverso la linea contrassegnata da "uscita decodificatore".
9. Decodificatore ultrasonico (si faccia riferimento alla figura 19)?
La linea di uscita al decodificatore del ricevitore ultrasonico della figura 18 ? alimentata nella linea di risposta dei badge del decodificatore nella figura 19? Il segnale di uscita ? costituito da un treno di impulsi digitizzati con frequenze variabile da 38 KHz a 42 KHz. Il circuito decodificatore della figura 19 misura ciascun periodo di impulso e riporta la variazione da 40 kHz (frequenza centrale). Il programma nel microelaboratore (figura 14) analizza (attraverso i segnali da DO a D7) il treno di impulsi per determinare se il segnale ha un formato di frequenze uniforma previsto nel segnale di risposta dall'unit? badge. Una risposta valida dei badge ? riportata dalla stazione di ripetizione alla consolle di controllo quando interrogata dalla consolle di controllo stessa. Software (si faccia riferimento alla figura 20)
Il software delle stazioni di ripetizione ? organizzato per rispondere al segnale di consolle "interruzione del ricevitore di consolle abilitato" mentre esso sta eseguendo continuamente la routine di autocontrollo "AUTOCONTROLLO" ed il controllo di sicurezza se attivato "CONTROLLO DI SICUREZZA SE ATTIVATO" in corrispondenza di tale momento. Il controllo di sicurezza ? un'opzione tramite la quale unit? badge specificatamente progettate possono essere disposte in corrispondenza di porte oppure di finestre per controllare se esse sono aperte oppure chiuse. Il controllo di sicurezza potrebbe essere impiegato per una pluralit? di altre opzioni incluso controllo per determinare se un visitatore portante un badge si trova in un'area limitata della zona.
Facendo ora riferimento alla figura 20A, dopo l'inizializzazione di inserimento potenza, il programma eseguir? la diagnosi di autocontrollo "AUTOCONTROLLO" e interrogher? dispositivi di sicurezza "Controllo Di Sicurezza Attivato" finch? non ? ricevuto un messaggio dalla consolle di controllo. Il messaggio della consolle sar? indirizzato a tutte le stazioni di ripetizione (trasmissione) a uno dei quattro gruppi di stazioni di ripetizione (trasmissione limitata) oppure ad una stazione di ripetizione particolare. Il pr?gramma di stazione decodifica l'indirizzo e decide se il messaggio ? per la stazione. Il messaggio viene quindi decodificato, ed il programma avvier? il modulo con l'azione richiesta, "Interruzione Dei Messaggi Di Consolle". Per completare l'elaborazione di questo messaggio senza ulteriore interruzione dalla consolle, l'interruzione del ricevitore viene disabilitata, cio? "Disabilitazione Interruzione Ricevitore".
Vi sono sei moduli diversi nel programma delle stazioni di ripetizione. Moduli addizionali possono essere aggiunti al sistema senza interferire con il programma esistente.
I moduli per il programma della forma di realizzazione attualmente preferita sono:
1. "Programma di eccitazione in potenza dei Badge" (si faccia riferimento alla figura 20C), questo programma genera il segnale di eccitazione in potenza per tutte le unit? badge.
2. Programma dei "ID dei Badge" (si faccia rirerimento alla figura 20D).
Questo programma codifica il codice ID dei Badge ricevuto dalla consolle nella forma compatibile con l'unit? Badge e assiema il codice in un messaggio "Generazione Messaggio ID". Il messaggio viene quindi trasmesso nel segnale di domanda a tutte-le unit? Badge, "Trasmissione Messaggio ID a tutti i Badge". Quindi il ricevitore infrarosso o ultrasonico viene selezionato in base al codice ID e il programma attende la risposta dei Badge "Ricercare Risposta Badge". Se la risposta viene ricevuta nel periodo di tempo predeterminato, "Risposta Ricevuta", allora l'identificatore di risposta sar? impostato assieme al tempo che egli ha impiegato per ricevere la risposta dal Badge ("Impostazione Identificatore Tempo Risposta"). Quando viene impiegata una risposta infrarossa il tempo non viene misurato e perci? il tempo ? impostato a 0. Se nessuna risposta viene ricevuta durante questo tempo, "Nessuna Risposta nel Tempo", allora l'identificatore di risposta viene ripristinato, "Ripristino Identificatore Risposta". Quindi il programma ritorna alla routine chiamante.
"Programma di Richiesta Risposta" (figura 20E>
Questo programma,controlla l'identificatore di risposta, cio? "Controllo Identificatore Risposta" e se un segnale di riconoscimento ? stato ricevuto dal Badge, allora esso "imposter? il messaggio di risposta localizzato". Dopo che il messaggio di risposta ? stato impostato, il programma "trasmetter? messaggio risposta a consolle" in cui un segnale di identificazione identificante la stazione di ripetizione trasmettente e indicante che un segnale di riconoscimento ? stato ricevuto viene trasmesso alla consolle. Se il badge non ? stato localizzato, allora il programma "controller? se ? richiesta risposta consolle". Se non ? richiesta una risposta, allora non viene intrapresa nessuna azione ed il programma ritorna alla routine del programma chiamante. In caso contrario il programma "imposter? messaggio risposta non localizzato". Un segnale sar? quindi trasmesso alla consolle indicante che non ? stato ricevuto un segnale di riconoscimento. Il programma ritorna alla routine chiamante dopo che un segnale ? stato trasmesso alla consolle
4. Programma di "Richiesta Badge" (figura 20B) Questo programma richiede tutti e tre i programma precedenti e li esegue in sequenza. Botando la stazione di ripetizione di capacit? di elaborazione, la stazione centrale viene liberata dal compito di richiedere ciascuno di questi programmi, la presente invenzione consente alla stazio'ne centrale di eseguire una richiesta singola la quale far? si che le stazioni di ripetizione abbiano a eccitare in potenza i Badge, a eseguire una domanda o ricerca di Badge, e a fornire una risposta Ila stazione centrale se il Badge ? stato localizzato.
5. Programma di "Richiesta di Stato" (figura 20B)
Questo programma ricerca l'informazione di stato di stazione corrente disponibile nella memoria, "Ottieni Stato Stazione Corrente" e lo trasmette indietro alla consolle, ossia "Trasmissione Stato a Consolle". L'informazione di stato corrente includer? elementi come ad esempio se la stazione ? in stato on oppure in stato off, se il Badge ? stato trovato e se entro l'intervallo della stazione di ripetizione tutti i punti di sicurezza non sono in allarme,
6. Programma di "Attivazione di Sicurezza" (figura 20B)
Questo programma ricerca il codice ricevuto dalla consolle, "Controllo Codice Attivazione" e attiva o disattiva il programma di sicurezza "Attivazione Controllo di Sicurezza" "Disattivazione Controllo di Sicurezza". Esso pu? attivare per area limitata, tempo, eccetera.
Unit? Badge
Descrizione dell'hardware
l'unit? a trasmettitore-ricevitore Badge contiene un microelaboratore, un ricevitore infrarosso, ed un trasmettitore infrarosso e/o un trasmettitore ultrasonico.
I componenti principali del sistema o impianto sono i seguenti:
1. Unit? a microelaboratore (figura 21)
2. Ricevitore infrarosso (figura 22)
3a. Trasmettitore infrarosso (figura 23)
3b. Trasmettitore ultrasonico (figura 24)
4. Generatore di frequenza infrarossa/ultrasonico
1. Sistema a microelaboratore (si faccia riferimento alla figura 21) Intel 80 C48
l'unit? a microelaboratore 80 C48 con il generatore di frequenza di risposta U4 e U5 decodifica e genera un segnale di risposta RESP quando l'unit? Badge ? stata indirizzata. l'unit? genera pure segnali audio per segnalare che porta l'unit? badge se essa ? comandalaa far ci? dalla stazione di ripetizione.
Il microelaboratore contiene tutti i componenti richiesti per comportarsi da elaboratore fra cui una RAM, una ROM, due temporizzatori, un dispositivo di controllo delle interruzioni e 27 porti I/O. Sedici porti di ingresso sono impiegati per identificare l'unit? Badge che ? preimpostata in corrispondenza del momento del montaggio ed ? unica per ogni unit? individuale. Gli altri porti sono impiegati per controllare la frequenza di risposta e il tempo di trasmissione.
2. Ricevitore infrarosso (figura 22 e figura 27) Trasmissioni infrarosse dalle stazioni di ripetizione sono ricevute dal ricevitore IR del Badge in corrispondenza del diodo CRI che pu? essere un diodo TIU.00 della Texas Instruments ? Una forma di realizzazione preferita di questo ricevitore, in forma schematica, ? rappresentata nella figura 22. Poich? il ricevitore ? un carico continuo per la batteria dei Badge, esso ? stato progettato per un basso consumo di potenza.
Un diodo ricevitore infrarosso CRI, converte l'energia infrarossa incidente in corrente, la quale ? applicata a un filtro passabanda sintonizzato doppio (LI, L2, Cl, C2, C3, C4)? In questa forma di realizzazione, la frequenza centrale del filtro ? 39,5 kHz con picchi di risposta massima in corrispondenza di 38,8 kHz e 40,2 kHz. Dopo il il filtro, un amplificatore cascode (U1A, U1B) e uno stadio a inseguitore di emettitore (U1D) forniscono guadagno e cambiamento di livello di impedenza. Un secondo stadio cascode (U2A, U2B) aumenta ulteriormente il guadagno e pilota un amplificatore sintonizzato (U2C, U2D, L3. C5)?
Controllo automatico del guadagno dei primi due stadi amplificatori ? ottenuto rivelando nel diodo CR2 l'uscita dall'amplificatore sintonizzato U2D (attraverso CR2, C6) impiegando il livello di tensione risultante per controllare il pilotaggio ai transistor UIC e U1E.
Questi transistor modificano la corrente di polarizzazione, e quindi la transconduttanza dei transistor e perci? il guadagno dei due stadi amplificatori cascode.
l'uscita dell'amplificatore sintonizzato ? pure applicata al rivelatore a transistor U2E? Filtraggio passa-basso di questo segnale rivelato, attraverso C7 e l'integratore U3, RI, CIO estrae l'inviluppo (dati) dalla portante. U3 fornisce uscita di dati digitali sull'uscita dati che ritorna all'ingresso IR in figura gl. Rivelazione di picco e integrazione addizionale e addizionale amplificazione dei dati (CR3, R2, C88, C9, U4) sono impiegate per rivelare il comando di pedinamento o scia (15 cicli di una onda quadra a 617,25 Hz di modulazione d'ampiezza della portante IR a frequenza di 39,5 KHz) trasmesso dalle stazioni di ripetizione. Un comando di scia o pedinamento fa commutare in accensione o eccita il microelaboratore del badge e consente al codice di identificazione del badge trasmesso successivamente nel segnale di domanda o ricerca di essere esaminato dal microelaboratore per determinare se il codice si adatta con il codice di identificazione per il quale il Badge ? stato programmato per rispondere.
Facendo ora riferimento alla figura 27, sar? descritta una forma di realizzazione attualmente preferita del ricevitore IR del Badge. Il circuito di figura 27 ? un'alternativa del circuito descritto facendo riferimento alla figura 22 e funziona generalmente col medesimo ingresso e con la medesima uscita. La figu figura 27 illustra un circuito di tipo ricevitore supereterodina che fornisce sensibilit? migliorata.
Il segnale infrarosso modulato viene ricevuto su un trasduttore di ricezione infrarosso 2701 che converte il segnale IR entrante in un segnale elettrico il quale ? applicato al filtro passa-banda 2702 avente una frequenza centrale in corrispondenza di 39,3 KHz con larghezza di banda 2 KHz. Il filtro 2702 lascia cosi passare un segnale di uscita che ? modulato in modo on e off con la frequenza di 39.3 KHz per rappresentare i dati binari. Questo segnale viene applicato ad un amplificatore 2703 da 54db che alimenta un ingresso ad un miscelatore 2704. L'altro ingresso del miscelatore 2704 proviene da un oscillatore locale controllato a cristallo 2705 funzionante ad una frequenza tale da fornire una uscita di frequenza intermedia di 6,568 KHz. Questo segnale passa attraverso il filtro passa-banda 2706 e gli amplificatori 2707 e 2708 per alimentare il segnale dal quale viene sviluppato un controllo automatico di guadagno attraverso l'amplificatore 2709 a controllo automatico di guadagno e il rivelatore filtro passa-basso 2711? L'uscita del rivelatore di controllo automatico di guadagno 2711 e/o filtro passa-basso ? applicata per controllare il guadagno nell'amplificatore 2703 e 2707.
L'uscita dell'amplificatore 2708 ? inoltre amplificata nell'amplificatore 2712, l'uscita del quale ? rivelata in ampiezza nell'unit? a rivelatore e filtro passa-basso 2713? L'uscita rivelata del filtro passa-basso in 2713 viene applicata ad un rivelatore di soglia 2714 che digitizza i dati e applica il segnale di uscita digitale sulla linea 2715 di dati ricevuti. L'uscita digitizzata ? pure applicata al rivelatore e integratore 2716 e ad un secondo rivelatore di soglia 2717 per fornire il segnale di scia o pedinamento sulla linea 2718-Il rivelatore e integratore 2716 funziona come un rivelatore di picco per produrre un segnale di scia o pedinamento sulla linea 2718 solo quando un segnale di ampiezza sufficiente ? stato ricevuto per un periodo di tempo sufficiente, i quali parametri sono selezionati per garantire che il sistema abbia a attuare pedinamento su un segnale vero invece che su segnali spuri.
Il circuito ricevitore di figura 27 rappresenta la porzione del Badge che ? eccitata in ogni momento al fine di risultare pronta per ricevere e avviare le risposte appropriate quando sono presenti segnali. Per questa ragione tutte le unit? di figura 27 sono concepite per avere il pi?.basso consumo di corrente possibile al fine di conservare la durata della batteriza nell'unit? Badge. Grazie alla caratteristica del segnale di scia o pedinamento, il resto dei circuiti nell'unit? badge ? posto in una condizione di consumo di corrente nulla o con corrente di dispersione minima al fine di fornire la durata pi? lunga possibile per la batteria dei Badge. Il circuito di figura 27 funziona cos? in associazione con ed esegue le funzioni che sono state precedentemente descritte con riferimento al circuito ricevitore dei Badge IR rappresentato nella figura 22? Trasmettitore infrarosso (si faccia riferimento alla figura 23)
Il trasmettitore infrarosso (IR) del Badge produce un segnale infrarosso di alta intensit? quasi modulato in frequenza controllato dal processore del Badge. Quando non ? desiderata nessuna trasmissione, allora il segnale RESP del processore mantiene basso il livello del segnale in corrispondenza del porto di ingresso del trasmettitore (livello di 0 logico).
In una forma di realizzazione preferita (figura 23), una sequenza di trasmissione di livelli di segnali logici RESP applicata al porto di ingresso A dal processore sar? costituita da dieci ripetizioni di un ciclo costituito da un treno di 2 millisecondi di un'onda quadra di 133,3 KHz seguita da un tempo morto di 402 microsecondi (0 logico) seguito da un impulso di 2 millisecondi di un'onda quadra di 142,8 KHz seguita da un altro tempo morto di 402 microsecondi. L'alternanza fra le due frequenze 133,3 KHz, 142,8 KHz) con una frequenza di 208 Hz determina una forma d'onda che ? simile ad una portante da 138,1 kHz, modulata in frequenza da un segnale di 208 Hz con una deviazione di frequenza di ?4,75 kHz. Tuttavia, in realt? non vi ?nessuna portante. Dieci cicli del segnale a 208 Hz producono un tempo di trasmissione totale di approssimativamente 48 ms.
Quando il livello del segnale in corrispondenza del porto A ? alto (1 logico) come ad esempio durante uno degli impulsi da 133,3 KHz o 142,8 KHz, i transistor Q1, Q2 e Q3 sono commutati inaccensione, il che fa si che il transistor di potenza Q5 abbia a assorbire un livello di corrente di 2 ampere attraverso il diodo trasmettitore CRI. Il transistor Q1 si comporta da amplificatore buffer, mentre Q2 e Q3 sono impiegati per l'amplificazione di tensione e corrente al fine di fornire pilotaggio per Q5. Un resistore campionatore di corrente, RI, ? impiegato per controllare il livello di conduzione del transistor Q6, e fornisce perci? un mezzo per shuntare via pilotaggio di base eccessivo da Q5. Questo percorso di controreazione chiuso determina il livello di corrente (2 ampere) che sar? assorbito da Q5 attraverso CRI. Quando il segnale in corrispondenza del porto A scende ad un livello basso (0 logico), i transistor Q1 e Q2 commutano rapidamente in spegnimento poich? essi sono stati fissati fuori di saturazione tramite i diodi CR2, CR3 al fine di minimizzare il tempo di immagazzinamento. Il transistor Q4 commuta in accensione con il pilotaggio di base fornito attraverso R2 arrestando la conduzione di Q5 e CRI. Il condensatore CI fornisce immagazzinamento locale di energia.
Luce infrarossa viene prodotta tramite CRI, che ? un diodo emettitore di luce infrarossa all?arseniuro di gallio come ad esempio il tipo TIL 38 della Texas Instruments. Bench? la forma di realizzazione preferita impieghi un diodo che emette luce infrarossa non coerente, livelli di potenza di uscita di picco superiori potrebbero facilmente essere ottenuti impiegando un diodo laser infrarosso per produrre radiazione coerente con efficienza molto superiore.
In una forma di realizzazione attualmente preferita del trasmettitore IR del badge, un segnale ad onda quadra di 32,768 KHz ? prelevato dall'oscillatore locale 2705 del ricevitore controllato a cristallo dell'unit? Badge, come ? rappresentato nella figura 27. Per la trasmissione, questo segnale ? comandato allo stato on per 56 millisencondi mediante il microprocessore. L'impulso risultante di onde quadre aventi la frequenza di 3212,768 KHz ? applicato al porto di ingresso A di figura 23 e in tal modo produce un impulso di radiazione infrarossa modulata dalle onde quadre aventi la frequenza di 32,768 KHz.
b. Trasmettitore Ultrasonico (si faccia riferimento alla figura 24)
La figura 24 illustra lo schema di una forma di realizzazione preferita del trasmettitore ultrasonico dell'unit? Badge. Tale struttura opera da segnali ad onda quadra prodotti dal microelaboratore delle unit? Badge come uscita di risposta RESP in figura 21. Questo segnale ? costituito da onde quadre aventi la frequenza di 39 KHz seguite da un tempo morto di 50 ms seguito da un impulso di 50 ms di onde quadre aventi la frequenza di 41 KHz.
Il segnale RESP applica gli impulsi di frequenze di onda quadra di da 39 a 41 KHz in corrispondenza dell'ingresso di un divisore di fase e quindi a transistor amplificatori di impulsi Q1, Q2. Un insieme di transistor di pilotaggio (Q3, Q4) ? disposto in successione e agisce con il transformatore elevatore TI per formare un amplificatore di potenza ad onda qua-- dra in controfase o push-pull. Il condensatore CI fornisce sintonizzazione di banda intermedia ad approssimativamente 40 KHz.
Un circuito moltiplicatore di tensione convenzionale (C2, C3, CRI, CR2) sviluppa un potenziale di polarizzazione di approssimativamente 340VDC dal segnale per un funzionamento efficiente del trasduttore di uscita ultrasoninico a larga banda MT1. Il condensatore di accoppiamento C4 e il diodo di bloccaggio CR3 consentono all'uscita di 170 volt picco-picco di TI di essere sommata al potenziale di polarizzazione.
4. Generatore Infrarosso/di frequenza ultrasonica (mostrato a sinistra del circuito di ingresso di identificazione del badge in figura 21)
L'unit? Badge pu? avere o un generatore di segnali di radiazione infrarosso oppure un generatore di segnali di radiazione ultrasonica. Il circuito generatore per controllare i segnali trasmessi ? un contatore di frequenza programmabile che ? controllato o comandato tramite il microelaboratore. Il calcolatore imposta le frequenze richieste e controlla la generazione della risposta in base al circuito trasmettit?re previsto nell'unit? badge.
Descrizione del Software (si faccia riferimento alfigura 25)
L'unit? Badge ? normalmente mantenuta ripristinata quando essa non ? attiva. Il programma inizia quando il segnale di ripristino viene rimosso e si ripristina di per se stesso quando il programma ? stato completato o il tempo preimpostato ? trascorso. Il programma, dopo inizializzazione, "Inizializzazione" avvia il temporizzatore o "Avvio Temporizzatore" e ricerca il segnale di domanda o "Ricezione ID" dalle stazioni di ripetizione. Se un segnale di domanda con ID del Badge non viene ricevuto allora "Controlla se ID si adatta: No" prima che il temporizzatore abbia ad andare in eccedenza "Attesa fine Tempo", il programma si ripristiner? di per se stesso e diverr? inattivo "Si commuter? da se stesso allo stato off". Dopo che ? stato ricevuto un ID ad adattamento, il programma attende l'eccedenza del temporizzatore e riavvia il -temporizzatore stesso. In primo luogo, informazione nel segnale di domanda viene controllata, "Controllo Codice", per determinare se o no l?allarme deve essere commutato allo stato on, "Commutazione Allarme allo Stato On", il che consente l'emissione di un suono. Quindi il segnale di domanda viene controllato, "Controllo Codice", per determinare se deve essere impiegato il trasmettitore infrarosso, "Impostazione Trasmettitore Infrarosso" oppure se deve essere impiegato il trasmettitore ultrasonico, "Impostaziene Trasmettitore Ultrasonico". Con l'impostazione di trasmettitore appropriata, il segnale di risposta viene generato dal programma "Trasmissione Risposta" ed esso si ripristina di per s? stesso dopo che la trasmissione ? stata completata, "Commuta spontaneamente allo stato off". Se, per una qualsiasi ragione, il programma non ? eseguito normalmente, il temporizzatore andr? in eccedenza e si ripristiner? di per s? stesso in maniera tale che l'unit? ritorner? ad lino stato inattivo, "Attesa finetempo o bloccaggio"; "Autocommutazione allo stato off".
Naturalmente si deve tener presente che vari cambiamenti e varie modifiche alle forme di realizzazione preferite precedentemente descritte risulteranno evidenti agli esperti del ramo. Ad esempio, le stazioni di ripetizione possono essere suddivise in un numero di gruppi diverso da quattro. Sar? pure possibile impiegare variazioni dei programmi preferiti per la consolle di controllo, stazioni di ripetizione e Badge, e mantenere ancora le medesime funzioni. Questi ed altri cambiamenti possono essere attuati senza allontanarsi dallo spirito e dall'ambito dell'invenzione e senza ridurne i vantaggi relativi. E' perci? inteso che tali cambiamenti e queste modifiche abbiano ad essere coperti dalle rivendicazioni seguenti.
Claims (32)
1. Metodo per determinare la posizione del momento di un elemento di una classe definita di unit? individuali da fra una grande popolazione di unit? individuali che sono normalmente distribuite attraverso tutta una zona definita, comprendente le fasi di:
ricevere in corrispondenza di'una stazione centrale una richiesta di stabilire la posizione del momento o istantanea diuna di dette unit? individuali;
stabilire un canale di comunicazione bidirezionale fra detta stazione centrale e una o pi? di una pluralit? di stazioni di ripetizione distanziate, ciascuna stazione di ripetizione includendo un trasmettitore ed un ricevitore,dette stazioni di ripetizione essendo disposte in modo tale da risultare cumulativamente in grado di coprire sostanzialmente detta zona con energia infrarossa;
comunicare selettivamente mediante un messaggio codificato su detto canale con una o pi? di detta pluralit? di stazioni di ripetizione;
far si che detta una o pi? stazioni di ripetizione abbiano a trasmettere un segnale di domanda tramite detta energia infrarossa e abilitare il ricevitore di detta una o pi? stazioni di ripetizione per un periodo di tempo predeterminato dopo ciascuna tale trasmissione|
ricevere il segnale di domanda in corrispondenza di ciascuna di dette unit? individuali che ? posizionata entro la copertura di dette una o pi? stazioni di ripetizione;
trasmettere un segnale di riconoscimento di energia raggiante da una qualsiasi unit? individuale che riconosce il segnale di domanda ricevuto da una stazione di ripetizione come un segnale per il quale essa ? programmata per rispondere;
ricevere detto segnale di riconoscimento in corrispondenza di una qualsiasi di dette una o pi? stazioni di ripetizione entro il campo della trasmissione del segnale di riconoscimento di energia raggiante;
trasmettere a detta stazione centrale su detto canale da una qualsiasi stazione di ripetizione che riceve detto segnale di riconoscimento un segnale di identificazione che identifica tale stazione di ripetizione; e
utilizzare in corrispondenza di detta stazione centrale un qualsiasi segnale di identificazione ricevuto da una stazione di ripetizione per determinare la posizione di detta stazione di ripetizione e quindi la posizione approssimativa dell?unit? individuale che ha trasmesso detto segnale di riconoscimento.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto segnale di riconoscimento di energia raggiante comprende un segnale di riconoscimento infrarosso.
3- Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto segnale di riconoscimento di energia raggiante comprende un segnale di riconoscimento ultrasonico.
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui detto segnale di riconoscimento ultrasonico ? trasmesso su una pluralit? di frequenze.
5 Metodo secondo la rivendicazione 3 , in cui segnali includono dati corrispondenti al periodo di tempo che ? trascorso fra la trasmissione del segnale di domanda e la ricezione del segnale di riconoscimento.
6. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto segnale di domanda contiene informazione per indicare se l'emissione di un suono ? desiderata e comprendente inoltre la fase di emettere un suono da una qualsiasi unit? individuale che riconosce il segnale di domanda ricevuto da una stazione di ripetizione come un segnale per il quale essa ? programmata per rispondere e che indica che l'emissione di un suono ? desiderata.
7 Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui, dopo che detta stazione centrale ha ricevuto un segnale di identificazione da una pluralit? di stazioni di ripetizione, il metodo per determinare la posizione di una unit? individuale viene ripetuto aggiungendo le ulteriori fasi di modificare il messaggio codificato trasmesso su detto canale includendo entro il messaggio un comando per ridurre la sensibilit? del ricevitore della stazione di ripetizione e far si che una o pi? di dette stazioni di ripetizione abbiano a ridurre la sensibilit? dei loro ricevitori rispettivi.
8. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui, dopo che detta stazione centrale ha ricevuto un segnale di identificazione da una pluralit? di stazioni di ripetizione, il metodo per determinare la posizione di una unit? individuale viene ripetuto aggiungendo le ulteriori fasi di modificare il messaggio codificato trasmesso su detto canale includendo entro il messaggio un comando per ridurre la potenza del trasmettitore della stazione di ripetizione e far si che una o pi? di dette stazioni di ripetizione abbiano a ridurre la potenza dei loro trasmettitori rispettivi.
9- Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto canale di comunicazione bidirezionale ? stabilito su una linea di trasmissione di energia o potenza elettrica.
10. Metodo per determinare la posizione del momento o istantanea di un elemento di una classe definita di unit? individuali da fra una grande popolazione di unit? individuali che sono normalmente distribuite attraverso tutta una zona definita comprendente le fasi di:
ricevere in corrispondenza di una stazione centrale una richiesta di stabilire la posizione istantanea di una di dette unit? individuali;
stabilire un canale di comunicazione bidirezionale fra detta stazione centrale ed una pluralit? di gruppi di stazioni di ripetizione distanziate, ciascuna stazione di ripetizione includendo un trasmettitore ed un ricevitore e dette stazioni di ripetizione essendo disposte in modo da essere cumulativamente in grado di coprire sostanzialmente detta zona con energia raggiante in cui ciascuna stazione di ripetizione di un gruppo di stazioni di ripetizione distanziate copre un'area che ? distinta dalle aree coperte da ciascuna delle altre stazioni di ripetizione nel medesimo gruppo;
trasmettere tramite un messaggio codificato su detto canale sequenzialmente con ciascuno di detti gruppi di stazioni di ripetizione;
far si che le stazioni di ripetizione di ciascuno di detti gruppi di stazioni di ripetizione abbiano a trasmettere un segnale di domanda mediante detta energia raggiante e abilitare i ricevitori delle rispettive stazioni di ripetizione per un periodo di tempo predeterminato dopo ciascuna tale trasmissione;
ricevere il segnale di domanda in corrispondenza di ciascuna di dette unit? individuali che ? disposta entro la copertura di una qualsiasi delle stazioni di ripetizione di ciascuno di detti gruppi di stazioni di ripetizione;
trasmettere un segnale di riconoscimento di energia raggiante da una qualsiasi unit? individuale che riconosce il segnale di domanda ricevuto da una stazione di ripetizione come un segnale a cui essa ? programmata per rispondere;
ricevere detto segnale di riconoscimento in corrispondenza del ricevitore di una qualsiasi di dette stazioni di ripetizione che ? abilitata ed ? entro il campo di trasmissione del segnale di riconoscimento dell'energia raggiante;
trasmettere a detta stazione centrale su detto canale da una qualsiasi stazione di ripetizione che riceve detto segnale di riconoscimento un segnale di identificazione che identifica tale stazione di ripetizione; e
utilizzare in corrispondenza di detta stazione centrale qualsiasi segnale di identificazione ricevuto da una stazione di ripetizione per determinare la posizione di detta stazione di ripetizione e quindi la posizione approssimativa dell'unit? individuale che ha trasmesso detto segnale di riconoscimento.
11. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui dopo che detta stazione centrale ha ricevuto un segnale di identificazione da una pluralit? di stazioni di ripetizione, il metodo per determinare la posizione di una unit? individuale viene ripetuto aggiungendo le ulteriori fasi di includere entro il messaggio codificato trasmesso su detto canale un comando per ridurre la sensibilit? del ricevitore della stazione di ripetizione e far si che una o pi? di dette stazioni di ripetizione abbiano a ridurre la sensibilit? dei loro ricevitori rispettivi.
12. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui dopo che detta stazione centrale ha ricevuto un segnale di identificazione da una pluralit? di stazioni di ripetizione, il metodo per determinare la posizione di una unit? individuale viene ripetuto aggiungendo le ulteriori fasi di includere entro il messaggio codificato trasmesso su detto canale un comando per ridurre la potenza del trasmettitore della stazione di ripetizione e far si che una o pi? di dette stazione di ripetizione abbiano a ridurre la potenza dei loro trasmettitori rispettivi.
13. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui ciascuno di detti gruppi di stazioni di ripetizione esegue la fase di trasmettere un segnale di identificazione in un periodo di tempo separato.
14. Impianto 0 sistema di comunicazione e localizzazione funzionante entro una zona definita comprendente:
una pluralit? di unit? a trasmettitorericevitore individuali funzionanti normalmente in una condizione di bassa corrente, ciascuna di dette unit? includendo mezzi rispondenti a un segnale di pedinamento o scia di energia raggiante per portare dette unit? a piena potenza e ciascuna di dette unit? a piena potenza includendo mezzi per trasmettere un segnale di riconoscimento di energia raggiante in risposta alla ricezione di un segnale di domanda per il quale essa ? programmata per rispondere;
una pluralit? di stazioni di ripetizione disposte in modo da essere,cumulativamente in grado di coprire sostanzialmente detta zona con trasmissione di energia raggiante, ciascuna stazione di ripetizione includendo mezzi per formare e trasmettere i segnali di pedinamento o scia di energia raggiante e segnali di domanda di energia raggiante a dette unit? individuali in risposta a messaggi codificati, detti segnali di domanda contenendo informazion? identificante una particolare unit? individuale;
una stazione centrale includente mezzi per stabilire un canale di comunicazione bidirezionale fra detta stazione centrale e una o pi? di una pluralit? di dette stazioni di ripetizione e per comunicare mediante un messaggio codificato con una o pi? di dette stazioni di ripetizione su detto canale, detto messaggio codificato identificando la particolare unit? individuale che deve essere identificata nel segnale di domanda}
ciascuna di dette stazioni di ripetizione includendo mezzi per ricevere un segnale di riconoscimento da dette unit? individuali e trasmettere un segnale di identificazione su detto canale di comunicazione a detta stazione centrale, detto segnale di identificazione identificando la stazione di ripetizione trasmettente e indicando Be un segnale di riconoscimento ? stato ricevuto da detta stazione di ripetizione trasmittente; e detta stazione centrale includendo inoltre mezzi per ricevere qualsiasi segnale di identificazione e determinare da essi la posizione approssimativa della particolare unit? individuale identificata in detto messaggio codificato.
15. Sistema o impianto secondo la rivendicazione 14, in cui detta energia raggiante per trasmettere detto segnale di domanda ? energia infrarossa.
16. Sistema secondo la rivendicazione 15, in cui detto segnale di riconoscimento della energia raggiante comprende un.segnale di riconoscimento ultrasonico
17. Sistema secondo la rivendicazione 16, in cui detto segnale di riconoscimento ultrasonico viene trasmesso su una pluralit? di frequenze.
18. Sistema secondo la rivendicazione 16, in cui ciascuna di dette stazioni di ripetizione include mezzi p?r misurare il tempo che trascorre fra la trasmissione di un segnale di domanda e la ricezione di un segnale di riconoscimento e mezzi per includere detti dati di tempo entro il segnale di identificazione.
19. Sistema secondo la rivendicazione 14, in cui detto segnale di riconoscimento dell'energia raggiante e detto segnale di domanda di energia raggiante sono entrambi segnali infrarossi.
20. Sistema secondo la rivendicazione 14, in cui detta stazione centrale include mezzi per codificare detto messaggio codificato per richiedere che l'unit? individuale particolare identificata in detto messaggio,abbia a emettere un suono, in cui dette stazioni di ripetizione formano detto segnale di domanda per richiedere l'emissione di un suono in conformit? con detto messaggio codificato e in cui ciascuna di dette unit? individuali include mezzi per emettere un suono in risposta alla ricezione di un segnale di domanda a cui detta unit? rispettiva ? programmata per rispondere, che richiede l'emissione di un suono.
21. Sistema secondo la rivendicazione 14, in cui dette stazioni di ripetizione sono suddivise in gruppi in cui ciascuna stazione di ripetizione di un gruppo copre un'area che ? distinta dalle aree coperte da ciascuna delle altre stazioni di ripetizione nel medesimo gruppo e in cui detta stazione centrale include mezzi per indirizzare detto messaggio codificato alle stazioni di ripetizione di un gruppo.
22. Sistema secondo la rivendicazione 21, in cui ciascuno di detti gruppi di stazioni di ripetizione ha un periodo di tempo separato in cui una stazione di ripetizione in tale gruppo pu? trasmettere un segnale di identificazione a detta stazione centrale.
23. Sistema secondo la rivendicazione 21, in cui detta stazione centrale include mezzi, sensibili alla ricezione di una pluralit? di segnali di identificazione, per comandare una o pi? di dette stazioni di ripetizione per ridurre la sensibilit? dei loro ricevitori rispettivi.
24. Sistema secondo la rivendicazione 21, in cui detta stazione centrale include mezzi, sensibili alla ricezione di una pluralit? di segnali di identificazione, per comandare una o pi? di dette stazioni di ripetizione per ridurre la potenza dei loro trasmettitori rispettivi.
25. Sistema di comunicazione o trasmissione e localizzazione comprendente:
una stazione di controllo;
una pluralit? di stazioni di ripetizione ciascuna coprente uno spazio identificato entro la area coperta da detto sistema; e
una stazione badge per ciascun individuo che deve essere localizzato dal sistema;
detta stazione di controllo comprendente mezzi per immettere informazione codificata identificante una persona ricevente una chiamata entrante;
una memoria memorizzante dati identificanti posizioni probabili delle persone che devono essere localizzate mediante il sistema;
mezzi sensibili all'entrata di dati di identificazione di persone per ricercare in detta memoria la posizione probabile della persona identificata da detta entrata di dati;
mezzi per comunicare una richiesta di trasmissione a una o pi? di dette stazioni di ripetizione selezionate per essere in comunicazione con le posizioni probabili della persona identificata e mezzi ricevitori per ricevere un segnale di identificazione da una stazione di ripetizione che ha ricevuto un segnale di riconoscimento da una stazione badge, detto segnale di identificazione identificando la posizione della particolare stazione di ripetizione che ha ricevuto il segnale di riconoscimento;
ciascuna di dette stazioni di ripetizione comprendendo;
mezzi per ricevere detta richiesta di trasmissione da detta stazione della consolle;
mezzi rispondenti o sensibili alla ricezione di detta richiesta di trasmissione per irraggiare un segnale di domanda codificata nello spazio codificato particolare coperto da detta stazione di ripetizione;
mezzi per ricevere un segnale di riconoscimento irradiato da una stazione badge entro detto spazio identificato e sviluppare una risposta localizzata indicante se ? stato ricevuto un segnale di riconoscimento; e mezzi per trasmettere detta risposta localizzata in detti segnali di identificazione a detti mezzi di ricezione in detta stazione di controllo;
dette stazioni badge comprendendo ciascuna:
mezzi ricevitori di radiazione sensibili a codice per rivelare detto segnale di domanda codificato individuale per un apparecchio di ricetrasmissione o badge particolare da una stazione di ripetizione locale; e
mezzi trasmettitori di radiazione sensibili al segnale di domanda codificato e rivelato per originare un segnale di radiazione di riconoscimento indietro alla stazione di ripetizione locale;
detta stazione di controllo essendo atta a identificare il numero per porre una chiamata telefonica ad un apparecchio telefonico disposto vicino alla posizione della stazione badge che ha originato detto segnale di riconoscimento.
26. Sistema secondo la rivendicazione 25, in cui detti segnali irradiati sono energia infrarossa.
27. Sistema secondo la rivendicazione 26, in cui la comunicazione fra detta stazione di controllo e dette stazioni di ripetizione ? attuata tramite corrente portante attraverso circuiti a fili conduttori.
28. Sistema secondo la rivendicazione 25, in cui detto segnale irradiato da detta stazione di ripetizione ? energia infrarossa e detta radiazione da detta stazione badge ? energia ultrasonica.
29. Sistema secondo la rivendicazione 28, in cui detta stazione di ripetizione include mezzi per rivelare il campo ad una stazione badge rispondente.
30. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 25, in cui detta stazione badge ? azionata o alimentata da batterie e include mezzi facenti funzionare normalmente detta stazione badge in una condizione a bassa corrente di riposo e mezzi sensibili ad un segnale di scia o pedinamento da una o pi?.di dette stazioni di ripetizione per alimentare detta stazione badge per il funzionamento a piena potenza.
31. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 25, in cui detti spazi identificati coperti da detto sistema includono spazi aventi una pluralit? di stazioni di ripetizione con copertura parzialmente sovrapponentesi e detta stazione di controllo include mezzi sensibili a una risposta multipla dalla medesima stazione badge attraverso una pluralit? di stazioni di ripetizione di posizioni diverse per ridurre la sensibilit? di rivelazione del segnale di detta pluralit? di stazioni di ripetizione per selezionare la stazione di ripetizione ricevente il segnale originato dal badge pi? intenso
32. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 29, in cui detta stazione di controllo ? sensibile ad una pluralit? di dati di campo od intervallo da una pluralit? di stazioni di ripetizione originantisi dalla medesima stazione di badge per determinare la posizione di detta stazione o apparecchio badge rispetto a detta pluralit? di stazioni di ripetizione.
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