NL8204001A - Inrichting voor het op afstand besturen van elektrische apparaten. - Google Patents

Description

* < IWRICHT1ITG WOff HET OP AFSTAND BESTUREN VAN ELEKTRI5CHE APPARATEN, I. Inleiding

Beschreven wordt een inrichting die gevormd wordt door een zender en een ontvanger bedoeld voor radiografische overdracht van informatie ten be-5 hoeve van het regelen van een stroomtoevoer naar electrische elementen zoals onder andere gebruikt voor verlichtingssystemen en motoren.

Hierbij is voor de ontvanger geen aparte antennevoorziening nodig, omdat de beschreven ontvanger met een hier beschreven methode, de electrische geleiders die de stroomvoorziening naar het te bedienen element en naar IQ de ontvanginstallatie verzorgen, gebruikt als antenneelementen. Oe zend-installatie zendt op commando van de gebruiker enerzijds een codewoord uit dat in de zender ingesteld kan worden, dat dan alleen door die ontvanger juist gedecodeerd kan worden als in die ontvanger de decodeer-installatie ingesteld is op een identiek codewoord, zodat dit codewoord 15 dient als een uniek adres voor de ontvanginstallatie, en anderzijds de informatiesignalen die dan alleen door deze aangesproken ontvanger verwerkt kunnen worden om hiermee de stroomvoorziening naar het electrische element te regelen. In de ontvanginstallatie zijn meerdere decodeerin-richtingen geplaatst, zodat de ontvanginstallatie door meerdere zenders 20 met elk een verschillend codewoord toch aangesproken kan worden.

Hiermee is het zodoende mogelijk geworden om meerdere ontvanginstalla-ties te laten aanspreken met een enkele zender door in die installaties tenminste een decodeer-inrichting in elke ontvanginstallatie in te stellen op een en hetzelfde codewoord. Hiermee is het dus mogelijk geworden 25 om meerdere ontvanginstallaties te laten bedienen door een enkele zender, terwijl het - omdat er in elke ontvanginstallatie tenminste twee deco-deerinrichtingen aanwezig zijn - daarnaast mogelijk is om elke ontvang-inetallatie te laten bedienen door een enkele aparte zendinstallatie door zowel in die zendinstallatie als in de ontvangstinstallatie een 30 andere decodeerinrichting te voorzien van een instelbaar afwijkend codewoord.

0e nieuwe functies die met deze meervoudige bediening verwezenlijkt kunnen worden zijn toepasbaar in gebouwen waar in een kamer een enkele zender de verlichting kan regelen via de aanwezige ontvanger zonder een 55 soortgelijke installatie in een andere kamer te beïnvloeden, terwijl het tevens mogelijk is om vanaf een centrale zendinstallatie via alle ontvanginstallaties de gehele verlichting in zo'n gebouw te regelen.

□ok kan met behulp van deze meervoudige decodeerinrichting in zo'n ontvanginstallatie een veiligheidsaspect gerealiseerd worden bij bijvoor-40 beeld een bankkluisdeur, doordat de ontvanginstallatie zo uit te voeren is dat eerst alle aanwezige decodeerinrichtingen in een enkele ontvanginstallatie, aangesproken moeten zijn - zonodig in een voorgeschreven volgorde - met behulp van verschillende zendinstallaties voordat het signaal aan de motor die de kluisdeur open of dicht moet doen wordt vrij-45 gegeven. Alle codewoorden zijn instelbaar, zowel in de zendinstallatie als in de ontvanginstallatie.

2« Stand der techniek

Op het gebied van de afstandbesturing is al veel bekend. Een belangrijk toepassingsgebied is nu de audio en videoapparatuur ten behoeve van de 50 consumentenmarkt. Echter veelal worden ultrasone geluidsgolven of infrarood licht toegepast wet als belangrijkste beperking heeft dat de te overbruggen afstand beperkt wordt door de fysieke afmetingen van de ruimte, gevormd door muren, deuren en ramen etc. Het voordeel van deze toepassingen is dat zowel zend- als ontvangantsnne verwaarloosbare af-55 metingen hebben wat de handelbaarheid van het apparaat ten goede komt.

8204001 2 » *

In deze toepassingen wordt op een draaggolfsignaal meestal binaire informatie gezet met behulp van een bekende modulatie-techniek zoals AH of FSK.

De informatie bestaat meestal uit niet meer dan een eenvoudig datapatroon waarmee de schakelinformatie wordt overgedragen, zoals de commando's 5 harder/zachter, aan/uit, open/dicht.

Speciale adresinformatie waarmee dan een zender een bepaalde ontvanger kan kiezen wordt meestal niet toegepast, omdat per ruimte toch bijna nooit meer dan een enkel apparaat met zo'n afstandbediening aanwezig is zodat interferentie ten gevolge van onbedoelde zenders uitgesloten kan 10 worden wegens de al eerder genoemde fysieke begrenzingen van de ruimte.

Er is maar^informatiedragend medium dat deze begrenzingen relatief gemakkelijk kan passeren en dat wordt gevormd door niet al te hoogfrequente electromagnetische radiogolven. Plet name in toepassingen zoals het op afstand aan- en uitdoen van verlichtingselementen in gebouwen met schei-15 dingsmuren, is dit een belangrijke eigenschap. Evenzo is het bijvoorbeeld in fabriekshallen dan mogelijk om loopkranen op afstand te bedienen, wat met behulp van ultrasone of infrarode afstandbediening niet goed mogelijk is ten gevolge van respectievelijk het hoge niveau van het omgevingslawaai (dat ten gevolge van mechanische trillingen tot in het ultrasone 20 gebied hoorbaar is) en de fysieke barrières die de infrarode lichtstralen blokkeren.

Door de afwezigheid van de genoemde fysieke barrières voor radiogolven is de kans op interferentie van ongewenste zenders uiteraard toegenomen.

Dit probleem kan opgelost worden door elke zender-ontvanger combinatie 25 een relatief ingewikkeld adres-codewoord te laten gebruiken. In deze toepassing zendt dan de zender eerst dit codewoord uit dat dient als adres voor/van de bedoelde ontvanger. Bovendien zendt de zender de informatie-data die de aangesproken ontvanger dan pas kan decoderen. Deze techniek is allang bekend - zie literatuur referenties I t/m 4 - en door het code-30 woord dat de adresinformatie bevat, complexer (dit wil zeggen meer bits) te maken, kan de kans op de ongewenste interferentie geminimaliseerd worden.

Aan de bekende toepassingen van radiografische afstandbesturing kleven een tweetal bezwaren. Ten eerste moet ten gevolge van de relatief grote 35 golflengte een ontvangantenne toegepast worden van relatief grote afmetingen. Dit is nodig om een acceptabele ontvangergevoeligheid te bereiken wat nodig is omdat de uit te zenden vermogens beperkt moeten zijn.

Deze beperking wordt meestal opgelegd door de nationale of locale overheden.

40 Het tweede bezwaar van de bekende toepassingen van radiografische afstandbesturing is dat slechts een enkele decodeerinrichting in de ontvanger is gebouwd waarmee maar een enkel van te voren ingesteld adrescodewoord gedecodeerd kan worden (zie literatuur referentie 4).

Ten behoeve van het bedienen van verlichtingen in gebouwen met meerdere 45 kamers zou het wenselijk zijn indien enerzijds de verlichting per kamer door de daar aanwezige zender-ontvanger combinatie bediend kan worden en anderzijds vanuit een centrale zender met slechts een adrescodewoord toch alle ontvangers tegelijk ook bediend kunnen worden. (Het alternatief voor slechts een adrescodewoord voor deze 'centrale functie' is dat de centrale 50 zender achtereenvolgens alle adrescodewoorden van alle ontvangers zou gaan uitzenden. Bij de aanwezigheid van vele ontvangers gaat dit echter onacceptabel lang duren.)

Plet behulp van zo'n 'centrale functie' kunnen dan ook in bijvoorbeeld bewakingssystemen waar vele deuren en hekken bediend moeten worden, in 55 geval van nood met een simpele handeling alle deuren en hekken geopend of gesloten worden.

Het is duidelijk dat zo'n ontvanger op zijn minst meerdere decodeerin-richtingen dient te bevatten. Dankzij de aanwezigheid van meerdere ...... . *0^* _ _______ 8204001 • t 3 decodeerinrichtingen is het dan ook mogelijk om de aldus uitgebreidere ontvanginrichting bijvoorbeeld pas een deur te laten openen als verschillende adrescodewoorden in een specifieke volgorde zijn ontvangen en correct gedecodeerd· l*let name bij kluisdeuren is deze multiple-key 5 toepassing gewenst.

Al deze eigenschappen zijn met de bekende afstandbesturingen niet te realiseren maar wel met de uitvinding zoals zal worden beschreven in het volgende hoofdstuk dat stapsgewijs is opgezet om de uitleg van de uitvindingdprincipes te vergemakkelijken, 10 3, Beschrijving van de uitvindlno

In deze aanvrage is gekozen voor het toepassen van radiografische overdracht om zo weinig mogelijk gehinderd te worden door fysieke barrières in de omgeving van de zender en ontvanger en daartussen. Het probleem van de te grote afmetingen van de normaal toegepaste antennes is opge-15 lost in de zender - die klein en handzaam dient te zijn - door in de zander een lusantenne te plaatsen. De afmetingen van deze antenne kiezen we klein ten opzichte van de golflengte en dientengevolge is de stroom over de lus constant en mag da antenna beschouwd worden als een zelf-inductie I zoals in figuur I. is aangegeven. De stroom die door deze 20 zelfinductia moet gaan kan in de zender dan geleverd worden door bijvoorbeeld aan stroombron 2 dia een wisselstroom met een frequentie gelijk aan da draaggolffrequentie afgeeft voorzien van de modulatie met de informatie bits, waarover al eerder gesproken is. Qm de energie die de lusantenne aan de vrije ruimte af moet leveren, maximaal te 25 maken schakelen we parallel aan da lusantenne I en condensator 3 waarmee de aldus gevormde LC-kring in resonantie wordt gebracht op de draaggolf frequentie zodat het magnetische veld binnen de lus maximaal wordt.

De oppervlakte van de lueantenn| kan in de grootte-orde liggen van een tiental of enkele tientallen cm waarbij dan toch nog vanuit een eenvou-30 dige voedingsbron els een 9-volts batterij een voldoende hoeveelheid zendenergie aan de vrije ruimte geleverd kan worden zoals zal blijken in het uitvoeringsvoorbeeld in het volgend hoofdstuk. Deze geringe zend-antenneafmetingen maken het mogelijk om de gehele zender inclusief antenne in een handzaam doosje in te bouwen.

35 Oe antenne voor de ontvanger mag ook geen grote fysieke afmetingen hebben hoewel dit wel gunstig zou zijn om een grote ontvangergevoeligheid te bereiken, Raar onze ontvanger moet ingebouwd kunnen worden in bijvoorbeeld de behuizing van het te regelen verlichtingselement, en dan is een externe antenne nauwelijks toelaatbaar, zeker niet als de afmetingen 40 niet zonder meer verwaarloosbaar zijn.

Nu zal worden beschreven hoe in deze uitvinding dit opgelost is.

In onze ontvanger worden de stroomvoerende draden naar het te regelen element en naar power-supply van de ontvanger gebruikt als antenne-delen zodat in het geheel geen externe antenne meer nodig is. In figuur 2 is 45 weergegeven op twee manieren hoe de hoogfrequente uitgezonden en ontvangen signalen van deze beide draden afgeleid kunnen worden.

Beide stroomvoerende draden komen vanaf de netspanning bij 6 en 7 aan en worden op verschillende wijze door een stuk ferriet 4 gevoerd en eindigen in uiteindes 5 en 8 die toegevoerd worden aan het te regelen 50 element en aan de power-supply van de ontvanginstallatie.

Verder is door het ferriet een derde metalen draad 9 gevoerd zoals in figuur 2 is aangegeven. De uiteinden van 9 worden toegevoerd aan de ontvanger-ingang die verderop zal worden besproken. In figuur 3 is hst electrische vervangschema van de schakelingen van figuur 2 gegeven.

55 In deze figuur 3 geeft de stippellijn aan hoe de metalen draad 9 electro-magnetisch gekoppeld is aan beide stroomvoerende draden in figuur 2a, 2b, en respectievelijk figuur 3a, 3b.

8204001 4 * ►

In de schakelwijze van figuur 2a en 3a verschijnt op de uitgang van 9. een hoogfrequent signaal afgeleid van het verschil-signaal tussen de draden 5, 6 en 7, 8. Deze differential-mode levert dus de verschilspanning tussen punten 6 en 7 van de beide binnenkomende draden.

5 Deze methode leent zich bijzonder goed wanneer de beide binnenkomende draden in een niet-metalen buis zitten. (Immers, zou een metalen behuizing aanwezig zijn, dan treedt er afscherming op en is de verschilspanning tussen 6 en 7 nagenoeg nul.) Tevens is in te zien voor figuur 2a en 3a dat de lengte van de draden vanaf punten 5 en 8 naar het te regelen 10 element niet relevant is, zolang voor de hoogfrequente ontvangen signalen de punten 5 en 8 maar op een of andere manier hoogfrequent doorverbonden zijn met behulp van bijvoorbeeld een condensator die voor de laagfrequen-te net-wisselspanning hoogohmig, maar voor de hoogfrequente radiosignalen laagohmig is. Dat de lengte van de draden naar het te regelen element 15 voor een goede werking niet belangrijk is, is een gunstige eigenschap voor met name die toepassingen - bijvoorbeeld in kleine staande lampen -waar de ontvanger dichtbij het te regelen element is geplaatst. Bovendien is dankzij de hoogfrequente doorverbinding tussen 5 en 8 met behulp van de voornoemde condensator, de verdere aanwezigheid van 20 een te regelen element zelfs niet meer belangrijk om toch een goede ont-vangst-gevoeligheid te verkrijgen.

Een common-mode signaal op 6 en 7 wordt in figuur 2a en 3a niet op punt 9 teruggevonden. Dit is gunstig omdat zodoende het merendeel van de storing op het lichtnet, die common-mode is, niet gedetecteerd wordt.

25 De andere methode zoals voorgesteld in figuur 2b - 3b is wel toepasbaar als de stroomvoerende draden in een metalen buis liggen. In figuur 3b is duidelijk te zien dat met deze schakeling alleen common-mode signalen gemeten worden en niet de differential-mode signalen. Voor de duidelijkheid is dit nog uitgebreider weergegeven in figuur 4 waar de metalen 30 afscherming gevormd door de voornoemde metalen pijpen weergegeven is als 10 en II (stippellijn), zijnde de metalen pijpen rondom respectievelijk de aanvoerende stroomdraden en de afvoerende stroomdraden, blaar de metalen afscherming eindigt, wordt het hoogfrequente signaal dat op de buitenkant van de afscherming staat, via de aangegeven parasitaire 35 capaciteiten tussen buitenmantel en draden overgedragen naar die draden. Dus op 6 en 7 staat een gelijk signaal en op 5 en 8 staat ook een gelijk signaal. In wezen kunnen we beide metalen pijpen beschouwen als twee dipool-helften en de stroom tussen beide dipool-helften wordt door de aangegeven koppeling met draad 9 in figuur 4 afgeleid en aan de 40 ontvanger-ingang, die verderop zal worden besproken, toegevoerd.

Het is duidelijk dat voor een goede antennewerking de metalen pijp II die de stroomdraden naar het te schakelen element bevat, enige lengte zal moeten hebben.

Deze methode van common-mode signalen meten is ook toepasbaar wanneer 45 geen metalen pijpen zijn toegepast, maar waar door een vaste koppeling van de stroomaanvoerende draden 6 en 7 en een vaste koppeling van de stroomafvoerende draden 5 en 8 er op 6 en 7 behalve een differential-mode signaal toch ook enige common-mode signaal staat. De differential made kan met de schakeling in figuur 4 niet gemeten worden.

5D Alvorens nu de ontvanger verder te beschrijven, volgt nu eerst een verdere uiteenzetting van de zender. Als er nu een commando overgezonden moet worden van zender naar ontvanger, gaat de zender een bepaald codewoord herhaald uitzenden zolang de zender geactiveerd is. Gekozen is voor herhaald uitzenden omdat in de ontvanger dan toch met betrekkelijk een-55 voudige middelen zelfs in een omgeving met radiostoring, een acceptabele kans op het detecteren van de voor hem bedoelde boodschap gerealiseerd kan worden. Op zich is deze methode niet nieuw. In zijn meest eenvoudige vorm schetsen we daarom voor de gedachtengang de zender zoals in figuur 5.

8204001 * t 5

Als door de gebruiker de voeding zo aangesloten wordt aan de zender bouwstenen 12, 13, 14, 15, 17 met behulp van een schakelaar 19, wekt de klokoscillator 12 een kloksignaal op en dit wordt toegevoerd aan een codeerschakeling 13 die bovendien verbonden is aan een groep 5 schakelaars 16· Plet deze schakelaars kan de opbouw van het uit te zenden codewoord worden ingesteld* De codeerschakeling 13 zendt dan herhaald het codewoord uit eventueel voorzien van synchronisatiewoorden of pauzes om de op elkaar volgende codewoorden in de ontvanger te kunnen onderscheiden. Oeze techniek is allang bekend en de codeerschakeling is nu 10 zelfs in de vorm van een geïntegreerd circuit, zie literatuurreferentie 5, beschikbaar* Als de groep schakelaars 16 bestaat uit N schakelaars zijn dus 2 verschillende codewoorden instelbaar, in principe.

Het datasignaal wordt vervolgens door de codegenerator toegevoerd aan een modulator 14, waarin hiermee een draaggolfsignaal van een hoogfre-15 quent oscillator 15 gemoduleerd wordt* Gekozen kan worden voor bekende modulatiesoorten zoals API, FSK of PSK en dergelijke. Tenslotte wordt het modulator-uitgangssignaal toegevoerd via een versterker 17 aan de al' eerder beschreven lusantenne 18. Tot zover is dus een bekend zender-principe beschreven.

20 In de ontvanger zoals aangegeven in figuur 6 wordt het ontvangen signaal, dat is afgeleid van de stroomvoerende draden 6 en 7 met behulp van wikkeling 9 zoals was aangegeven in figuur 2 en 3, toegevoerd aan een gewoon ontvangerged88lts 21. Oit bevat de bekende bouwstenen zoals filters, versterkers, demodulator etc., waarmee een gewone ontvanger voor radio-25 signalen samengesteld is. Het gedemoduleerde signaal uit module 21 is een replica van het uitgezonden codesignaal voorzien echter van wat vervorming ten gevolge van filters en van wat storing veroorzaakt door bijvoorbeeld een te geringe veldsterkte of door externe stoorbronnen zoals vonkstoring van collector-motoren. Ook zal de amplitude van het 30 gedemoduleerde signaal in de meeste gevallen niet de juiste sterkte hebben voor een verdere behandeling door 'logische' bouwstenen.

Via een laagdoorlaatfilter 22 wordt de storing zoveel mogelijk verwijderd en met een clampschakeling 23 wordt er een binair signaal van gemaakt met een vaste amplitude. Vervolgens wordt het binaire signaal 35 toegevoerd aan een decodeerschakeling 24 die - net als de codeerschakeling in de zender - ook voorzien is van een groep schakelaars 27.

Het aantal schakelaars is bij voorkeur ook gelijk aan N. Een decodeerschakeling kan gebruikt worden, zie literatuurreferentie 5, die van het ontvangen en gedemoduleerde codewoord de aanwezigheid kan detecteren 40 als de N schakelaars op identieke wijze geschakeld zijn als in de zender. Doordat het codewoord herhaald werd uitgezonden is zo'n decodeerschakeling zélfs in staat om het codewoord te detecteren als er storing aanwezig is· Voor de werking hiervan verwijzen we naar literatuurreferentie 5· Zodra de decodeerschakeling 24 een betrouwbare matching vindt tus-45 sen het binnenkomende signaal en zijn voorgeprogrammeerde kopie - ingesteld met de schakelaars - dan geeft hij een signaal af aan regelaar 25 (bijv. een relais) waarmee dan element 26 (bijv. een lamp) van stroom wordt voorzien. Qmdat dit signaal wegvalt als het ontvanger-ingangssig-naal verdwijnt, zal een houdschakeling nodig zijn tussen 24 en 25.

50 Dit zal echter verderop worden besproken. Tot zover is een beschrijving gegeven van een eenvoudige zender/ontvanger kombinatie volgens een bekende stand van de techniek. Deze eenvoudige start is nodig voor de verdere beschrijving van de rest van de uitvinding in dit hoofdstuk.

In het nu volgende wordt de uitvinding uitgelegd uitgaande van het al 55 beschrevene. De zender in figuur 5 is voorzien van een groep van N

schakelaars (16). In de gedachtengang van de verdere beschrijving laten we de eerste N-I schakelaars staan, maar wijzigen de stand van de N-de schakelaar, als we Het commando 'uit' willen versturen.

8204001 6 I *

Om te bereiken dat in de ontvanger ook dit gewijzigde codewoord wordt herkend, wordt een tweede decodeerechakeling 28 toegevoegd zoals in figuur 7 is aangegeven. Deze decodeerschakeling is dan voorzien van een groep schakelaars 29 die staan in de positie zoals overeenkomt met 5 het codewoord voor 'uit'. Beide uitgangssignalen van 24 en 28 worden toegevoerd aan een flipflop 30 waarvan de uitgang de schakelaar 25 kan bedienen. Uiordt het codewoord ontvangen dat overeenkomt met het commando 'aan', dan brengt het uitgangssignaal van 24 de flipflop-uitgang in zo'n toestand dat de schakelaar 25 gesloten wordt.

10 De schakelaar kan nu alleen geopend worden door het uitzenden en juist decoderen van het codewoord dat overeenkomt met het commando 'uit'. Immers, dan dwingt het uitgangssignaal van 28 de flipflop-uitgang van toestand te veranderen.

Het is uiteraard mogelijk om de parallelschakeling van twee decodeer-15 inrichtingen zoals in figuur 7 te vervangen door een sequentiBle schakeling zoals in figuur 8. Een laagfrequente oscillator 32 verbindt met behulp van de multiplexer 33 achtereenvolgens schakelaarsgroepen 34 en 35 aan een decodeerschakeling 31. Deze groepen schakelaars 34 en 35 staan ingesteld net als respectievelijk 27 en 29. Als nu de uitgang 20 van 31 aangeeft dat een binnengekomen codewoord van 23, herkend uërd terwijl 34 was doorverbonden door de multiplexer 33, dan gaat de uitgang van flipflop 36 in zo'n toestand staan dat de schakelaar 25 gesloten wordt. Pas als een codewoord herkend wordt wanneer 35 was aangesloten aan 31 - blijkbaar is dan het commando 'uit' verzonden - dan 25 kan flipflop 36 de schakelaar 25 weer openen.

In de beschrijving tot zover is uitgegaan van een codewoord met een adresgedeelte bepaald door de eerste N-I schakelaars in zender en ontvanger, en een informatiegedeelte bepaald door de N-de schakelaar.

In zijn algemeenheid kunnen we Cl schakelaars reserveren voor het adres-30 gedeelte - zowel in zender als in ontvanger - en P schakelaars voor het informatiegedeelte, waarbij dan steeds geldt N a 1*1 + P. In dat geval zendt een zender steeds hetzelfde adresgedeelte uit - bedoeld voor de ontvanger waarmee een combinatie gevormd dient te worden - maar een variabele inhoud van het informatie gedeelte. Dit laatste gedeelte kan 35 dus meer informatie bevatten dan het eenvoudige commando 'aan/uit', namelijk als P>I. De ontvanger is dan zo in te richten met de beschreven bouwstenen dat zodra het adresgedeelte herkend wordt door de deco-deerinrichting, het informatiegedeelte, dat meerdere bits bevat, doorgeschakeld wordt, zodat proportionele regelingen te bedienen zijn in plaats 40 van de eenvoudige schakelaar 25.

In de meest eenvoudige vorm is dit te realiseren zoals is aangegeven in figuur 9. Nu is een decodeerschakeling 31 verbonden aan een groep 39 bevattende PI schakelaars die het adresgedeelte bepalen en aan een groep 40 bevattende P signaaldraden (in deze tekening is Ps2) die de plaats 45 innemen van P schakelaars in de vorige voorbeelden.

In figuur 10 is een nadere verduidelijking van module 38 die opgebouwd is uit P tweedelers (in dit voorbeeld is P weer gelijk aan twee) die in cascade geschakeld het oscillator-signaal uit 37 in frequentie delen. De uitgangen van de tweedelers zijn dan aan de decodeerschakeling toe-50 gevoepd zoals in figuur 9 was besproken. Deze P signaaldraden krijgen dus 2P verschillende toestanden, net zoveel combinaties als er met P schakelaars in plaats van de signaaldraden, te realiseren is.

Als nu de decodeerschakeling 31 een ontvangen, codewoord herkent, dat wil- zeggen dat van dit woord zowel het adresgedeelte als het informa-55 tiegedeèlte overeenkomstig zijn aan de stand van de schakelaars 39 en dus aan de signaalniveaus (I of 0) op de draden 40, dan geeft de decodeerschakeling 31 een commando aan de flipflop-schakeling 41 om nu de niveaus op de P signaaldraden in te nemen en vast te zetten op de uit-gangsdraden 42.

8204001 7

Op deze manier hebben we op 42 dus een betrouwbare copie van het informa-tiegedeelte in het gezonden codewoord·

In het nu volgende wordt de decodeerinstallatie nog verder uitgebreid om meerdere en nieuwe functies te kunnen realiseren. Tot zover is steeds 5 gesproken over een combinatie van één zender en één ontvanger. Zoals al in de inleiding was vermeld zijn nieuwe toepassingen te realiseren als een ontvanger zou kunnen reageren op zendsignalen van verschillende zenders met verschillende adresinhoud in hun codewoorden die uitgezonden worden. Daartoe is in figuur II nog een extra inrichting zoals in figuur 10 9 was aangeduid als 43, toegevoegd als inrichting 44. De decodeerinrich- ting in 43 is voorzien van Π adresschakelaars en P informatieingangen, terwijl de decodeerinrichting in 44 is voorzien van Q adresingangen en R informatieingangen. In het algemeen hoeft PI + P niet gelijk te zijn aan Q + R. Evenzo hoeft PI niet gelijk aan q, en P niet gelijk aan R te 15 zijn.

Aan de uitgangen van 43 en 44 kunnen zodoende respectievelijk P informa-tiesymbolen en R informatiesymbolen verschijnen. Deze P en R symbolen worden dan in module 45 verwerkt en aan de uitgang van 45 doorgegeven als S symbolen. In deze uitvinding is het doel van 45 om de P en R in-20 formatiesymbolen zo te verwerken dat aan de uitgang van module 45 een combinatie van de P en R symbolen, als S symbolen tevoorschijn komt. Stellen we de informatie, die door de P symbolen uit 43 vertegenwoordigd wordt, voor als p en voor de R symbolen evenzo variabele r, en evenzo voor de S symbolen de variabele s, dan geldt voor module 45 dat 25 8 = F (p, r, ρ^Γ*) ofwel s a G (p, r, s~* ).

In woorden : de nieuwe uitgangswaarde s wordt na het binnenkomen van een nieuwe p of r bepaald door een functie ofwel combinatie van de nieuwe en van de oude waarden van p en r. In plaats van de oude waarde van p en r kan met behulp van een andere functie ofwel combinatie de oude 30 waarde van s, namelijk S'*genomen, worden.

Nu zullen een viertal voorbeelden gegeven worden om de werking van module 45 en dus van de zojuist beschreven formules toe te lichten.

In figuur 12 bevat de module P and-poorten. Aan de uitgangen S verschijnen allemaal 'o' als het niveau van de R signaaldraad 'o' is (Rs I draad). 35 Hiermee kunnen we dan bijvoorbeeld een dimschakeling uitzetten. De niveaus op de P ingangsdraden verschijnen op de uitgang als het niveau van de R signaaldraad hoog is. Deze implementatie is bijzonder toepasbaar waar een centrale zender in staat moet zijn om centraal alle regel-schakelingen, die door de S uitgangen in de diverse ontvangers bediend 40 worden, uit te schakelen. In figuur 13 is een andere mogelijke implementatie gegeven voor module 45. Hier is de informatie voor te stellen met behulp van een enkele signaaldraad voor P en ook voor R en voor S en de combinatiefunctie wordt gevormd door een enkel or-poort. Hiervoor zijn twee zinvolle toepassingen te geven.

45 Als een persoon in een keuken (bijv.) aan het koken is en via zijn zender de keukenverlichting heeft aangedaan dan kan niet een ander met behulp van een centrale zender die weer uitdoen. Dit voorkomt ongelukken.

In de tweede toepassing kan, als alle verlichting in een woonhuis uit is, vanuit een centraal punt (bijv. slaapkamer) wel alle verlichting 50 aangeschakeld worden (als er bijv. onraad vermoed wordt) terwijl iemand die dan toevallig in een kamer is niet zelf het licht met de daar aanwezige zender uit kan doen omdat die zender niet het adres uitzendt van de centrale zender.

Voor de derde realisatie van module 45 wordt verwezen naar figuur 14, 55 waar module 45 is opgebouwd uit een monostabiele multivibrator mmv die een smalle puls geeft wanneer het ingangssignaal op P omhoog of omlaag gaat, dus van polariteit wisselt. Deze puls dient als kloksignaal voor een D-flipflop 46 waarmee het ingangssignaal R wordt overgezet en vast- 8204001 # 8 gezet op uitgang S. De toepassing ligt nu meer in de bewakingssystemen maar gebruik gemaakt wordt van meerdere sleutels die in een bepaalde volgorde gebruikt dienen te worden. Hier gaat uitgang S alleen hoog als eerst R hoog is gemaakt en pas daarna P van polariteit wisselt.

5 Evenzo kan S alleen laag gemaakt worden als eerst R laag is, waarna P een polariteitwisseling moet geven.

In de vierde toepassing bestaat module 45 uit een digitale vermenig-vuldigschakeling waarin de waarde p, vertegenwoordigd door de P ingangs-symbolen, wordt vermenigvuldigd met de waarde r, vertegenwoordigd door 10 de R overige ingangssymbolen, wat als resultaat geeft de uitgangswaarde s, vertegenwoordigd door de 5 uitgangssymbolen. Dit is bijzonder toepasbaar in de proces-controle in een fabricage-omgeving waar op deze manier bijvoorbeeld motoren met dezelfde factor in snelheid geregeld kunnen worden door een centrale zender terwijl toch de snelheid per motor apart 15 geregeld kan worden.

(Hoewel in figuur II de uitbreiding is gegeven door er een tweede deco-deerinrichting 44 toe te voegen kan er zelfs nog een derde aan toegevoegd worden waarmee module 45 dan ook voorzien dient te worden van een derde ingang, wat vanzelfsprekend weer nieuwe functierealisaties kan 20 oplaveren.) 4. Uitvoerinqsvoorbeeld

Hierna volgen de uitvoeringsvoorbeelden van de hiervoor beschreven uitvindingen. In figuur 16 wordt de zender tot in detail weergegeven.

25 De codeerinrichting IC-I, bestaande uit de National chip PIPI 53200, is voorzien van II adresschakelaars waarvan de schakelaar aan aansluit-pin II in de centrale zender een andere positie heeft dan in de locale zender. Plet behulp van de dubbele schakelaar aan de 9-volt voeding wordt zowel de zender aangezet als wordt het.informatie-bit hoog of 30 laag gemaakt, naar gelang het commando uit of aan dient te worden gegeven. Het binaire codewoord verlaat het IC via verbinding A en schakelt met behulp van transistoren T3, T4 en T5 de emitteringang van de versterkertrap T6 beurtelings aan de oscillatoren die gerealiseerd worden met transistoren TI en T2. Deze crystaloscillatoren oscilleren 35 op twee verschillende frequenties 30.070 PIHZ en 30.250 PIHZ. Op deze manier wordt frequency-shift-keying als modulatievorm gerealiseerd.

De lusantenne L aan de uitgang van de versterker schakeling T6 wordt gevoed door een stroombron, de collectoruitgang. De lu| is een geprinte dubbele winding met een oppervlakte van ongeveer 12 cm. (Dankzij de 40 keuze van deze afmetingen en de waarde van de condensator waarmee de L resoneert op de zendfrequentie, zijn de 'handeffecten' gering.)

In de ontvanger in figuur 17 wordt de 'antennekoppeling' volgens figuur 2a toegepast. Via een hoogfrequente band-doorlaat versterker ΤΙ0 wordt in de mengtrap CA3028 het RF signaal gemengd met behulp van een 45 crystaloscillator naar het middenfrequentgebied rond 10,7 PIHZ, waar met selectieve schakelingen het signaal gefilterd en versterkt wordt.

De FP1 demodulator is gerealiseerd met de TBA-I20, waarna het gedemo-duleerde uitgangssignaal wordt aangeboden aan de versterker 0ΡΑ-Ι, die op zijn andere ingang voorzien van de gemiddelde waarde van het 50 gedemoduleerde signaal. De versterking is zo groot dat aan de uitgang van 0ΡΑ-Ι nagenoeg altijd een binair signaal ontstaat.

(Voor de verdere implementatie is uitgegaan van het principe in figuur II.) Dit signaal wordt toegevoerd aan twee decodeerschakelingen PIP! 53200 waarvan het adres van de bovenste overeenkomt met dat van de centrale 55 zender. Voor dit 'centrale' adres zijn dus met de schakelaars aan de aansluitpinnen I t/m 9 en 12 een 1024 verschillende adressen te kiezen voor de centrale functie, terwijl pin II dan hoog moet zijn.

8204001 ♦ 9

Voor de locale zenders zijn ook 1024 verschillende adressen te kiezen terwijl pin II laag moet zijn zoals is gerealiseerd in de onderste 1*11*1 53200. 0e locale functie wordt dus gekenmerkt door pin II aan aarde te leggen. Of het binnenkomende codewoord als informatie bevat 'aan' 5 dan wel 'uit1 (d.i. 'i* of ’o’) wordt op de sequentiSle manier, zoals was beschreven rondom figuur 43, onderzocht door een klokoscillator rond poort P-I met een lage frequentie (circa 2 HZ) te verbinden aan pin 10 van beide IC's. Het een tweetal D-flipflops van het IC 4013 (CH0S) wordt deze aan/uit informatie dan vastgehouden op de uitgangen 10 van de flipflops als het bijbehorende herkenningssignaal op de uitgang van een decodeerchip verschijnt. Door de hier aangegeven combinatie van de uitgangssignalen van deze flipflops, is gerealiseerd dat het relais bekrachtigd wordt - schakelaar dicht - als voldaan is aan de voorwaarde Ql . Q2 a o. Het relais valt weer af, pas als Q1 . (J2 = I.

15 Hier is dus gekozen voor de toepassing dat het licht aan gaat als of de locale zender of de centrale zender het commando 'aan' heeft verzonden, terwijl het pas uit kan als beide het commando 'uit' hebben verzonden. Het toepassen van deze implementatie leidt dus tot een identiek resultaat als was beschreven voor figuur 13.

20 Als de power-supply voor de gehele ontvanger met de decodeerschakelingen uitvalt en na enige tijd weer opkomt, dan zorgt het netwerk aan pin 4 en 10 van de D-flipflops ervoor dat het relais afgevallen blijft en dient dus als auto-reset schakeling bij inschakelen van de power-supply. Indien gekozen dient te worden voor een automatisch opkomend relais na 25 het inschakelen van de power-supply, dan kan dit netwerkje eenvoudig veranderd worden in een auto-set schakeling.

De power-supply is gerealiseerd volgens figuur I7-c met een transformator, een gelijkrichter, en een spanningsregelaar 78L08. Voor de voeding van de relaisspoel wordt de ongeregelde spanning gebruikt om de dissi-30 patie en dus warmte—ontwikkeling in de regelaar te minimaliseren»

De gevoeligheid van de ontvanger is ongeveer I-microvolt gemeten op de uitgang van de antenne-aankoppeling. Bij dit ingangsniveau, net boven de eigen ruis van de ontvanger, begint de hard-limiter in de TBA-I20T te begrenzen en is het gedemoduleerde uitgangssignaal van een 35 vaste amplitude en nagenoeg vrij van storing ten gevolge van de eigen ruis van de ontvanger. Gemeten is dat met de beschreven zender en ontvanger die gekoppeld is aan het lichtnet een afstandbereik tot zo'n 40 meter te overbruggen is, mits geen al te grote metalen opstakels tussen zender en ontvanger staan zoals metalen scheidingswanden en 40 plafonds die kunnen gaan fungeren als een kooi van Faraday.

5. Literatuur referenties.

/1/ Priciples of Data Communication R.W. Lucky, J. Salz, E.3. Weldon, jr.

He Graw-Hill Book Company 1968, ISBN 07-038960-8 45 /2/ Data Transmission W.R. Bennet, 3.R. Davsy.

He Graw-Hill Book Company 1965, ISBN 07-004677-8 /3/ Spread Spectrum Systems R.C. Dixon 50 3ohn Wiley & Sons 1976, ISBN 0-481-21620-1 /4/ Inrichting voor het op afstand besturen ven deuren, resp. poorten. Octrooiaanvrage nr 8005595 /5/ HH53200 Encoder/Decoder

Engineering report 16, July 1980, National Semiconductor.

8204001

Claims (9)

9

1. Inrichting voor het op afstand besturen van elektrische apparaten, bestaande uit een zender met een instelbare codeerinrichting en een bestaande uit een ontvanger met meerdere instelbare decodeerinrichtingen 5 die samengesteld zijn uit een cascade van onder andere een decoder en een houdschakeling die het uitgangssignaal van de decoder vasthoudt, en verder bestaande uit een mechanisme om de besturingsinformatie uit de decodeerinrichtingen aan te menden voor de besturing, met het kenmerk dat de stroomgeleiders naar de ontvanger en het te besturen elektrische 10 apparaat via het besturingsmechanisme, met behulp van een koppelmechnis-me aangewend zijn als antenne, en verder met het kenmerk dat een zender een codewoord uitzendt dat bestaat uit een adresdeel en een informatiedeel en verder met het kenmerk dat elk van de decodeerinrichtingen is in te stellen op een verschillend adresdeel, en verder met 15 het kenmerk dat de informatiedelen uit de decodeerinrichtingen via een combinatienetwerk aan het besturingsmechnisme wordt doorgegeven.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat beide ingaande stroomdraden elektromagnetisch gekoppeld zijn aan een geleider (fig. 2a) zodat de verschilstroom tussen beide draden gedetecteerd wordt, zoals 20 die door het uitgezonden elektromagnetische veld uit de zender is opgewekt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat beide stroomdraden elektomagnetisch gekoppeld zijn (fig. 2b) zodanig dat de verschilstroom tussen het inkomende paar en het uitgaande paar stroomdraden gedetec- 25 teerd wordt door een elektromagnetisch gekoppelde geleider, zoals die door het uitgezonden elktromagnetische veld uit de zender is opgewekt.

4. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat in de ontvanginrich-ting meerdere decodeerinrichtingen zijn geplaatst die elk in te stellen zijn op een afzonderlijk adresdeel van P-bits van het codewoord,- dat 30 bovendien een afzonderlijk informatiedeel van Q-bits bevat, met het kenmerk dat de decodeerinrichting pas het ontvangen informatiedeel kan doorgeven als het adresdeel juist is gedetecteerd, verder met het kenmerk dat P en Q verschillend kunnen zijn voor elke decoder.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de 35 informatiesignalen op de uitgangen van de decodeerimrichtingen in een netwerk worden gecombineerd tot een uitgaand informatiesignaal naar de ingang van het besturingsmechanisme.

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat voor een tweetal decodeerinrichtingen de informatiesignalen, weer te 40 geven op een enkele geleider, combinatorisch) gekoppeld zijn in een logische bouwsteen (and, nand, or, nor, exor).

7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusjBe met het kenmerk dat voor een tweetal decodeerinrichtingen de informatiesignalen op P-draden voor de ene decodeerinrichting, en op een enkele draad voor de andere 45 zijn toegevoegd aan een combinatorische schakeling (zie fig. 12) waarin de eerstgenoemde informatie al. dan niet doorgelaten wordt als die informatie op de enkele draad hoog dan wel laag is (1,0).

8. Inrichting volgens een der voorgande conclusies met het kenmerk dat voor een tweetal decodeerinrichtingen de informatiesignalen van beide 5Q decodeerinrichtingen, gerepresenteerd met elk een enkele signaaldraad 8204001 * worden toegevoegd aan een netwerk opgebouwd uit logische bouwstenen met het kenmerk dat het besturingsmechanisme allen voorzien wordt van nieuwe informatie als beide informatiesignalen aan de uitgangen van de beide decodeerinrichtingen in een voorgeschreven volgorde ontvangen en 5 gedetecteerd zijn (zie fig· 14),

9)Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat voor een tweetal decodeerinrichtingen de informatiesignalen voorgesteld met behulp van P en Q signaaldraden, worden toegevoerd worden aan een inrichting die een aritmetrische bewerking op beide ingangsinformatie 10 signalen bewerkstelligt en de resulterende informatiesignalen ten behoeve van proportionele besturing aan het besturingsmechanisme doorgeeft. 8204001