DE3805109C2 - - Google Patents
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- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
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- H03J1/00—Details of adjusting, driving, indicating, or mechanical control arrangements for resonant circuits in general
- H03J1/0008—Details of adjusting, driving, indicating, or mechanical control arrangements for resonant circuits in general using a central processing unit, e.g. a microprocessor
- H03J1/0016—Indicating arrangements
Description
Die Erfindung betrifft ein Fernsteuersystem für eine Bildwiedergabeeinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere
für eine Bildwiedergabeeinrichtung wie z. B. einen
Fernsehempfänger, einen Computer, ein Videospiel oder dergleichen.
Die Erfindung liegt auf einem ähnlichen Gebiet wie der
Gegenstand der zeitlich gleichrangigen
deutschen Patentanmeldung P 38 05 108.7.
Bildwiedergabesysteme sind in den letzten Jahren immer
komplexer geworden. Neuere Fernsehempfänger beispielsweise
haben viel mehr Funktionen, die dem Benutzer zugänglich
sind. Diese Funktionen können unter anderem die Lenkung
und Verarbeitung von Stereotonsignalen umfassen, ferner
die Auswahl verschiedener Hilfs- oder Zusatz-Videosignalquellen,
die Programmierung auf zukünftige Sendungen, usw.
Um alle diese Funktionen nutzen zu können, ist typischerweise
eine relativ große Anzahl von Funktionswählschaltern
erforderlich. Dies macht das betreffende Eingabegerät, wie den
in der Hand zu haltenden Fernsteuersender, zu einem relativ
großen Apparat, dessen Benutzung schwierig und verworren
und dessen Herstellung teuer ist.
Eine Möglichkeit zur Verminderung der Anzahl von Schaltern
am Fernsteuersender besteht darin, eine Liste von Funktionen
auf dem Bildschirm des Wiedergabesystems erscheinen zu
lassen, was manchmal auch als "Menü" bezeichnet wird, und
eine Eingabewählvorrichtung vorzusehen, um auszuwählen,
welche der dargestellten Funktionen durchgeführt werden
sollen. Solche "menügestützten" Systeme für Fernsehempfänger
sind in den US-Patentschriften 46 41 205 und 46 26 892
beschrieben.
Das Eingabegerät für ein menügestütztes System kann eine
sogenannte "Maus", ein Steuerknüppel (Joystick) oder ein
Lichtgriffel sein, die alle eine Ortsinformation mit X-
und Y-Koordinatenwert an eine Wiedergabe-Steuereinrichtung
senden, um die jeweils gewünschte Funktion zu bestimmen.
Typischerweise muß der Benutzer hierzu beide Hände
verwenden, oder er muß eine flache Unterlage haben,
auf der er das Eingabegerät bewegen kann. Die meisten dieser
Geräte sind mit der Steuereinrichtung verdrahtet und
eignen sich daher nicht für eine Fernsteuerung über Distanzen,
wie sie bei der Fernsehbildbetrachtung üblich sind.
Es ist aber wünschenswert, daß ein Eingabegerät die Vorliebe
des Menschen nutzt, auf eine gewünschte Position
einfach zielgerichtet hinzudeuten und so eine leichte Bedienung
zu bekommen. Lichtgriffel und sogenannte Berührungsbildschirme
ermöglichen eine solches Zielen, sie erfordern
jedoch, daß der Benutzer nicht weiter als eine Armeslänge
vom Bildschirm entfernt ist. Ein drahtloses Eingabegerät,
mit dem sich auf eine bestimmte auszuwählende Position
eines auf einem Bildschirm dargestellten Menüs zielen läßt,
ist in der US-Patentschrift 45 65 999 beschrieben.
Es wurde gefunden, daß es wünschenswert ist, gemeinsam mit
Daten, welche die Zielfunktion erfüllen, auch andere Daten
wie z. B. Kanalnummer- und Programmzeitinformationen zu übertragen,
denn solche numerischen Daten sind nicht so leicht aus
einem Menü auszuwählen. Ferner wurde erkannt, daß die Wahl
einer bestimmten Funktion dadurch beschleunigt werden kann, daß
man nicht nur Zielsignale allein, sondern gleichzeitig auch Informationen
über die betreffende Funktion mitsendet.
In der US-PS 45 65 999 wird ein Fernsteuersystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art für eine Bildwiedergabeeinrichtung
beschrieben, das über einen Fernsteuersender
mit einer der Erzeugung einer Vielzahl von Informationsrichtstrahlen
dienenden Anzahl von Wandlern, eine Erregungseinrichtung
zum Erregen der Wandler, damit diese die Richtstrahlen
erzeugen, und eine Empfangseinrichtung zum Empfangen der von
den Wandlern abgestrahlten Richtstrahlen, um daraus der Winkelversetzung
der Richtstrahlen gegenüber einem Sensor der
Empfangseinrichtung entsprechende Steuersignale zu erzeugen,
verfügt, womit ein positionsbezogenes Signal zur Bestimmung der
Lage eines Cursors übertragen wird.
Weiterhin ist es aus der Zeitschrift "Funkschau" 1978, Heft 8,
Seiten 323-326 bekannt, in einem Infrarotfernsteuersystem mit
einem einzigen Wandler Signale durch Pulsabstandscodierung zu
übertragen.
Bei den bekannten Einrichtungen können nur einfache Signale
übertragen werden, nämlich nur ein positionsbezogenes Signal
für die Bestimmung der Lage des Cursors bei der US-PS 45 65 999
bzw. eine dem pulsabstandscodierten Signal entsprechende Größe
bei der aus der Zeitschrift "Funkschau" bekannten Fernsteuereinrichtung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fernsteuersystem
für eine Bildwiedergabeeinrichtung zu schaffen, bei dem
unter Verwendung einer geringen Anzahl von Schaltern und
sonstigen Bauelementen ein positionsbezogenes Informationssignal
zur Auswahl einer Funktion aus einer Anzahl von möglichen
Funktionen und ein die Funktion steuerndes Informationssignal
übertragen werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Fernsteuersystem mit den im
Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Ein erfindungsgemäßes Fernsteuersystem enthält einen Fernsteuersender
mit einer Ansteuerschaltung, um Wandler des Fernsteuersenders
in einer ersten Sendeperiode mit positionsbezogenen
Informationssignalen zu beaufschlagen, welche die Richtung
anzeigen, in welche der Sender zielt, um Funktionen aus einem
Menü auszuwählen. In einer zweiten Sendeperiode beaufschlagt
die Ansteuerschaltung die Wandler des Fernsteuersenders mit anderen
Informationssignalen, die nicht auf Positionen, sondern
auf ausersehene Funktionen bezogen sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die Wandler
für die Positionsinformationen auch zum Senden der nicht-positionsbezogenen
Daten verwendet werden.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand
von Zeichnungen näher erläutert:
Fig. 1a und 1b zeigen zum einen die perspektivische
Ansicht eines Bildwiedergabegerätes und eines Fernsteuersenders,
welche die vorliegende Erfindung anwenden können, und zum
anderen eine detailliertere Draufsicht auf einen in Verbindung
mit der Erfindung verwendbaren Fernsteuersender;
Fig. 2 zeigt die Seitenansicht einen aus drei Leuchtdioden
(LED) bestehenden Wandler und dessen Richtstrahlen
zur Erläuterung des die Winkelposition in der Y-Richtung
bestimmenden Meßzyklus des Senders nach Fig. 1;
Fig. 3a, 3b und 3c sind Vektordiagramme von Signalen
der in Fig. 2 dargestellten Wandler- und Richtstrahlenanordnung
zur Erläuterung des die Winkelposition in Y-Richtung
bestimmenden Meßzyklus des Senders nach Fig. 1;
Fig. 4a und 4b zeigen von vorn bzw. von der Seite
eine vollständige Leuchtdioden-Anordnung zur Verwendung
am Sender nach Fig. 1;
Fig. 5 zeigt eine Signalsequenz, wie sie in Verbindung
mit der Leuchtdioden-Anordnung nach den Fig. 4a
und 4b benutzt werden kann;
Fig. 6 zeigt im Blockform die Schaltungsanordnung eines
Fernsteuersenders für die Leuchtdioden-Anordnung nach
den Fig. 4a und 4b;
Fig. 7 zeigt in Blockform die Schaltungsanordnung eines
Fernsteuerempfängers zur Decodierung von Fernsteuersignalen,
die vom Fernsteuersender nach Fig. 6 erzeugt werden;
Fig. 8a und 8b zeigen den Inhalt eines Speichers,
der in der Schaltung des Fernsteuersenders nach Fig. 6 verwendet
werden kann;
Fig. 9 zeigt den Inhalt eines Speichers, der in der
Empfängerschaltung nach Fig. 7 verwendet werden kann.
Das Bildwiedergabesystem nach Fig. 1a enthält einen Fernsteuersender
101, der als Handgerät ausgebildet ist und
von einem Benutzer bewegt werden kann. Im aktivierten Zustand
sendet der Sender 101 Signale entlang divergenter
Wege 102a, 102b und 102c in einer Weise, die weiter unten
in Verbindung mit den Fig. 2, 3 und 4 noch näher erläutert
wird. Vorzugsweise werden diese Signale in Form einer
Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) von jeweils zugehörigen
Leuchtdioden (LED) gesendet. Der Sender 101 hat eine natürliche
Zielachse, die definiert sei als der Weg, entlang
dem das Signal nach Erwartung des Benutzers ausgesandt wird,
wenn der Sender aktiviert wird. Nominell läuft diese Zielachse
entlang der Längs-Symmetrieachse des Gehäuses, das
die Senderschaltung umschließt.
Nahe dem Bildschirm 104 des Bildwiedergabegerätes 105 ist
ein Sensor 103 angeordnet, um Signale vom Fernsteuer-Handsender
101 zu empfangen. Der Bildschirm 104 zeigt ein Menü
von Funktionen, die vom Benutzer auszuwählen sind. Abhängig
von Zielbewegungen des Handsenders wird ein Positionsmarkierer
oder "Cursor" 106 über den Bildschirm bewegt,
wie es weiter unten beschrieben wird. Wenn gefühlt wird,
daß sich der Cursor nahe dem Titel einer Funktion befindet,
kann ein Kasten 107 abgebildet werden, um die gewünschte
Funktion hervorzuheben. Ein Skalenstab 108 mit einem Positionszeiger
109 kann auf dem Bildschirm 104 aufleuchten,
um dem Benutzer bei Einstellungen der gewählten Funktion
zu helfen (z. B. Lautstärke, Helligkeit, Farbton, Farbsättigung).
Der Fernsteuer-Handsender 101′, der detaillierter in der
Fig. 1b dargestellt ist, entspricht dem Sender 101 in Fig.
1a. Der Sender 101′ enthält eine Tastatur 120 mit 15 Tasten,
über die der Benutzer 15 verschiedene 4-Bit-Schlüsselcodes
an den Empfänger senden kann. Ein 16. 4-Bit-Schlüsselcode
ist für den Zustand "keine Taste gedrückt" reserviert, wie
weiter unten erläutert. Während die weiter oben beschriebene
Wahl anhand eines Menüs akzeptabel ist, um gewisse
Funktionen auszuwählen wie etwa solche, die selten benutzt
werden (z. B. Farbsättigung, Farbton, Kontrast), sind
im vorliegenden Fall noch bestimmte spezielle Funktionstasten
vorgesehen, um häufig genutzte und numerische Funktionen
zu wählen. Eine Taste ist der Funktion des Zielens
zugeordnet, ihre Aktivierung bewirkt die Darstellung eines
Zielfunktionsmenüs auf dem Bildschirm. In bevorzugter Ausführungsform
sind zehn der Tasten den Ziffern 0 bis 9 zugeordnet,
und vier der übrigen fünf Tasten den Funktionen
"Kanalsuchlauf vorwärts", "Kanalsuchlauf rückwärts",
"Stromversorgung ein/aus" und "Ton-Stillsetzung". Somit
liefert der Fernsteuer-Handsender sowohl Zielinformationen
als auch nicht-positionsbezogene Daten für diejenigen Funktionen,
die besser durch Direkteingabe als durch Zielen
auf eine Menüauswahl gesteuert werden.
Im folgenden sei der den Zielvorgang realisierenden Betrieb
des Fernsteuersystems kurz erläutert:
Eine Winkelbewegung des Senders relativ zum Empfänger ändert die Amplitude und die Phase der resultierenden Modulationskomponenten des Infrarot-Signals (IR-Signal), die von den Leuchtdioden des Senders her in jedem von mehreren zyklischen, in einem Zeitmultiplex eingefügten Winkelpositions-Meßintervallen empfangen werden. Die Änderungen der Vektorphase in den Meßintervallen für die X- und die Y-Achse spiegeln sich in der Empfängerschaltung als Änderungen in den Beträgen der Daten für die X-Koordinate bzw. für die Y-Koordinate wieder. Ein Mikrocomputer benutzt die X- und die Y-Koordinatendaten, um einen Cursor 106 auf dem Bildschirm 104 der Fig. 1 zu positionieren. Der Cursor 106 liefert eine optische Rückkopplung zum Benutzer.
Eine Winkelbewegung des Senders relativ zum Empfänger ändert die Amplitude und die Phase der resultierenden Modulationskomponenten des Infrarot-Signals (IR-Signal), die von den Leuchtdioden des Senders her in jedem von mehreren zyklischen, in einem Zeitmultiplex eingefügten Winkelpositions-Meßintervallen empfangen werden. Die Änderungen der Vektorphase in den Meßintervallen für die X- und die Y-Achse spiegeln sich in der Empfängerschaltung als Änderungen in den Beträgen der Daten für die X-Koordinate bzw. für die Y-Koordinate wieder. Ein Mikrocomputer benutzt die X- und die Y-Koordinatendaten, um einen Cursor 106 auf dem Bildschirm 104 der Fig. 1 zu positionieren. Der Cursor 106 liefert eine optische Rückkopplung zum Benutzer.
Der Ausdruck "Phasenmodulation" bedeutet hier eine feste
Versetzung der elektrischen Phase gegenüber einer 0°-Bezugsphase.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden in
jedem Meßintervall der zyklischen Folge Leuchtdioden des
Handsenders, die jeweils in einem festen individuellen
räumlichen Winkel gegenüber der Zielachse des Handsenders
abstrahlen, gleichzeitig durch jeweils zugeordnete Signale
erregt, die entsprechende feste Phasenverschiebungen gegenüber
einer 0°-Bezugsphase haben. Die relativen Amplituden
der vom Sensor 103 empfangenen Komponenten der IR-Signale
ändern sich abhängig vom Zielwinkel des Handsenders. Der
Sensor empfängt und kombiniert die IR-Signalkomponenten zur
Erzeugung eines Signals, das eine resultierende Phasenmodulation
hat, und erzeugt ein elektrisches Signal, das dieselbe
Phasenmodulation wie das resultierende IR-Signal hat.
Die zu übertragende Information über die Winkelposition findet
sich im Phasenwinkel der Resultierenden der kombinierten
Signale, die von den erregten Leuchtdioden her empfangen
werden. Da die Information über den Zielwinkel durch den
Phasenwinkel des elektrischen Signals dargestellt wird,
braucht die Amplitude des elektrischen Signals nicht bewahrt
zu werden und kann daher verstärkt und begrenzt werden.
Im folgenden sei eine ausführlichere Erläuterung der Zielfunktion
des Fernsteuersystems gegeben:
Gemäß der Fig. 2 sind Infrarot-Leuchtdioden 202, 204 und 206 an einem Fernsteuer-Handsender (nicht dargestellt) befestigt. Jede der Leuchtdioden 202, 204 und 206 hat eine eigene Zielachse 208 bzw. 210 bzw. 212, entlang der das Infrarotlicht mit der größten Intensität übertragen wird. Die Zielachsen 208, 210 und 212 entsprechen den Zielachsen 102a, 102b und 102c in Fig. 1. Die Leuchtdioden sind in divergierenden Richtungen gegenüber der Zielachse des Handsenders orientiert, so daß ein Empfänger die Winkelposition des Handsenders feststellen und den Cursor entsprechend bewegen kann. Das Infrarotlicht von den Leuchtdioden 202, 204 und 206 wird gemäß den Strahlungsdiagrammen 220, 222 und 224 ausgesendet, wobei die Strahlungsenergie in monotoner Weise mit zunehmendem Abstrahlwinkel gegenüber der Zielachse der jeweiligen Leuchtdiode abnimmt. Die nach oben zielende Leuchtdiode 202 wird durch Anlegen eines Signals erregt, das eine Phasenverschiebung von +90° gegenüber einem Bezugsphasensignal hat. Die horizontal zielende Leuchtdiode 204 wird durch Anlegen eines Signals erregt, das eine 0°-Phasenverschiebung gegenüber dem Bezugsphasensignal hat. Die nach unten zielende Leuchtdiode 206 wird durch Anlegen eines Signals erregt, das eine Phasenverschiebung von -90° gegenüber einem Bezugsphasensignal hat. Das heißt, entgegengesetzt orientierte Leuchtdioden werden durch Signale mit einander entgegengesetzter Phasenverschiebung erregt. Die vorstehend erwähnten Erregungssignale werden z. B. während eines die Y-Achse oder -Koordinate bestimmenden Meßintervalls (Y-Meßintervall) der zyklischen Folge angelegt, wenn der Benutzer einen Zielfunktionsknopf am Handsender drückt.
Gemäß der Fig. 2 sind Infrarot-Leuchtdioden 202, 204 und 206 an einem Fernsteuer-Handsender (nicht dargestellt) befestigt. Jede der Leuchtdioden 202, 204 und 206 hat eine eigene Zielachse 208 bzw. 210 bzw. 212, entlang der das Infrarotlicht mit der größten Intensität übertragen wird. Die Zielachsen 208, 210 und 212 entsprechen den Zielachsen 102a, 102b und 102c in Fig. 1. Die Leuchtdioden sind in divergierenden Richtungen gegenüber der Zielachse des Handsenders orientiert, so daß ein Empfänger die Winkelposition des Handsenders feststellen und den Cursor entsprechend bewegen kann. Das Infrarotlicht von den Leuchtdioden 202, 204 und 206 wird gemäß den Strahlungsdiagrammen 220, 222 und 224 ausgesendet, wobei die Strahlungsenergie in monotoner Weise mit zunehmendem Abstrahlwinkel gegenüber der Zielachse der jeweiligen Leuchtdiode abnimmt. Die nach oben zielende Leuchtdiode 202 wird durch Anlegen eines Signals erregt, das eine Phasenverschiebung von +90° gegenüber einem Bezugsphasensignal hat. Die horizontal zielende Leuchtdiode 204 wird durch Anlegen eines Signals erregt, das eine 0°-Phasenverschiebung gegenüber dem Bezugsphasensignal hat. Die nach unten zielende Leuchtdiode 206 wird durch Anlegen eines Signals erregt, das eine Phasenverschiebung von -90° gegenüber einem Bezugsphasensignal hat. Das heißt, entgegengesetzt orientierte Leuchtdioden werden durch Signale mit einander entgegengesetzter Phasenverschiebung erregt. Die vorstehend erwähnten Erregungssignale werden z. B. während eines die Y-Achse oder -Koordinate bestimmenden Meßintervalls (Y-Meßintervall) der zyklischen Folge angelegt, wenn der Benutzer einen Zielfunktionsknopf am Handsender drückt.
Die drei Leuchtdioden-Erregungssignale (+90°, 0°, -90°)
sind gleichgerichtete Rechteckwellen, welche die Leuchtdioden
zum Abstrahlen von Infrarot-Bursts konstanter Amplitude
bringen. Der Empfängersensor wandelt die empfangenen
Bursts des Infrarotlichts zurück in gleichgerichtete
Rechteckwellen. Wie allgemein bekannt, läßt sich
eine Rechteckwelle als lineare Summe einer Gleichstromkomponente,
einer Grundwelle und Oberwellen ansehen. Ein
innerhalb des Sensormoduls untergebrachtes Bandpaßfilter
unterdrückt den Gleichstromanteil und die Oberwellen und
läßt nur die Grundwellen der drei Signale durch. Diese
Grundwellensignale sind Sinuswellen mit gleicher Modulationsfrequenz,
jedoch unterschiedlichen Phasen und unterschiedlichen
Amplituden. Die Bandpaßfilterung sollte erfolgen,
wenn die Signale noch auf niedrigem Pegel sind,
so daß die Linearität gewahrt bleibt. Da die drei sinusförmigen
Komponenten dieselbe Frequenz haben, können sie
als Vektoren betrachtet werden, die sich zu einem einzigen
resultierenden Vektor summieren, wie es in den Fig.
3a, 3b und 3c veranschaulicht ist. Das resultierende
Signal kann verstärkt und begrenzt (d.h. amplitudenbeschnitten)
werden, weil die zu bewahrende Information in
der Phase des resultierenden Signals und nicht in dessen
Amplitude ist. Wie weiter unten noch erklärt, wird diese
Information von Phasendetektorschaltungen extrahiert, welche
die Phase des resultierenden Signals mit einer bekannten
Bezugsphase vergleichen.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen die IR-Modulationskomponenten
des am Empfänger empfangenen Signals und sind nützlich
zum Verständnis des Betriebs des Systems. Das Vektordiagramm
3a zeigt die Beziehung der drei Signale am Empfänger,
wenn der Handsender direkt auf den Empfänger zielt,
d. h. wenn die Zielachse des Handsenders parallel zur Sichtlinie
zwischen Handsender und Empfänger ist. Weil der
Beitrag des aus der aufwärts zielenden Leuchtdiode 202
(Phasenmodulation von +90°, dargestellt durch den Vektor
302) betragsmäßig gleich und richtungsmäßig entgegengesetzt
dem Beitrag aus der abwärts zielenden Leuchtdiode
206 ist (Phasenmodulation von -90°, dargestellt durch den
Vektor 306), löschen sich diese Komponenten einander aus,
und der resultierende Vektor ist gleich der "Horizontal"-Komponente
304, die aus der "horizontal" zielenden Leuchtdiode
204 kommt (Phasenmodulation von 0°). Der Vektor 308
ist nur aus Gründen der Übersichtlichkeit unterhalb des
Vektors 304 gezeichnet, in Wirklichkeit verläuft er natürlich
entlang dem Vektor 304. An einem resultierenden
Vektor, der in Phase mit der Bezugsphase ist, kann also
die Empfängerschaltung erkennen, daß der Fernsteuer-Handsender
in die Horizontalrichtung zielt.
Das Vektordiagramm 3b zeigt die Beziehung der drei Signale
am Empfänger, wenn der Handsender gegenüber der Sichtlinie
zwischen Handsender und Empfänger nach oben gerichtet ist.
Wegen des nach oben weisenden Handsenders ist der Beitrag
des Vektors 322 aus der nach oben zielenden Leuchtdiode
202 kleiner als beim vorangegangenen Beispiel. Da jedoch
die abwärts weisende Leuchtdiode 206 nun direkter auf den
Empfänger zielt, ist der Beitrag des Vektors 326 größer als
beim vorangegangenen Beispiel. Diese Amplitudenänderungen
sind im Einklang mit den oben beschriebenen Strahlungsdiagrammen
220, 222 und 224. Der Beitrag aus der horizontal
zielenden Leuchtdiode 204, dargestellt durch den Vektor
324, bleibt etwa der gleiche wie beim vorangegangenen Beispiel.
Da der Vektor 322 einen geringeren Betrag als der
Vektor 326 hat, zeigt der resultierende Vektor 328 einen
negativen Ausschlag. Somit kann aus einem resultierenden
Signal, das einen negativen Phasenwinkel hat, auf ein Aufwärtszielen
des Handsenders geschlossen werden, und das
Maß der nach oben gerichteten Winkelbewegung des Handsenders
gegenüber der horizontalen Orientierung stellt sich dar
durch das Maß der negativen Phasenverschiebung gegenüber
der Bezugsphase.
Das Vektordiagramm 3c zeigt die Beziehung der drei Signale
am Empfänger, wenn der Handsender bezüglich der Sichtlinie
zwischen ihm und dem Empfänger nach unten zielt. Da der
Handsender abwärts weist, ist der Beitrag des Vektors 346
aus der nach unten weisenden Leuchtdiode 206 kleiner als
beim ersten Beispiel. Die nach oben weisende Leuchtdiode
202 zielt nun direkter auf den Empfänger, und der Beitrag
des Vektors 242 ist größer als beim ersten Beispiel. Der
Beitrag aus der "horizontalen" Leuchtdiode 204 bleibt etwa
der gleiche wie beim ersten Beispiel. Da der Vektor
346 einen kleineren Betrag als der Vektor 342 hat, zeigt
die Resultierende 348 einen positiven Ausschlag. Somit
läßt sich aus einem resultierenden Signal, das einen positiven
Phasenwinkel hat, auf ein Abwärtszielen des Handsenders
schließen, und der Betrag der Winkelbewegung des
Handsenders nach unten gegenüber seiner horizontalen Orientierung
stellt sich dar durch das Maß der positiven Phasenverschiebung
gegenüber der Bezugsphase (0°). Die Messung
in Richtung der X-Achse (X-Koordinatenmessung) erfolgt in
praktisch der gleichen Weise wie oben beschrieben, nur daß
am Handsender dann Leuchtdioden erregt werden, die nach
links, in die Mitte und nach rechts zielen.
Zwei Meßintervalle sind in einem wiederkehrenden Zyklus
enthalten, während dem die Leuchtdioden individuell mit
verschiedenen Phasen der Trägerfrequenz angesteuert werden.
Jedes Meßintervall erlaubt der Empfängerschaltung, für jeweils
eine Achse zu bestimmen, in welche Richtung der Handsender
relativ zur Sichtlinie zwischen ihm und dem IR-Sensor
am Empfänger zielt. Ein Meßintervall wird zu Bestimmung
der seitlichen Zielrichtung (X-Achse) und das zweite
Meßintervall zur Bestimmung der vertikalen Zielrichtung
(Y-Achse) benutzt.
Die Fig. 4a und 4b zeigen eine Vorderansicht 400 bzw.
eine Seitenansicht 420 der bevorzugten Ausführungsform einer
Leuchtdioden-Anordnung, die sich zur Verwendung am
Fernsteuer-Handsender nach Fig. 1 eignet. Es sind auch
andere Gestaltungen der Leuchtdioden-Anordnung im Rahmen
der Erfindung möglich. Wichtig bei der Wahl der Anordnung
ist, daß die Zielachsen der einzelnen Leuchtdioden voneinander
und von der Zielachse des Handsenders divergieren,
so daß ein "Übersprechen" zwischen den Achsen möglichst
gering ist. Für einen guten Betrieb über eine relativ
weite Entfernung (etwa 9 bis 10 Meter) zwischen dem
Handsender und dem Empfänger ist es zweckmäßig, daß die
Amplitude des resultierenden IR-Signals über den interessierenden
Bereich von Zielwinkeln relativ gleichmäßig ist.
Ein typischer Divergenzwinkel zwischen den Elementen 401
und 405 ist z. B. 30°. Wenn der Handsender z. B. um mehr
als 30° nach unten geschwenkt wird, vermindert sich die
Stärke des aus einer abwärts zielenden Leuchtdiode empfangenen
IR-Signals schnell. Daher entspricht der interessierende
Zielwinkelbereich von ±30° einem Leuchtdioden-Divergenzwinkel
von 30°. Wenn der erfindungsgemäße Handsender
jedoch innerhalb des interessierenden Winkelbereichs
geschwenkt wird, bleibt die Amplitude des resultierenden IR-Signals
am Empfängersensor im wesentlichen konstant, weil
einerseits das aus einer winkelversetzten Leuchtdiode empfangene
IR-Signal zwar abnimmt, andererseits das aus der entgegengesetzt
orientierten Leuchtdiode empfangene IR-Signal
aber zunimmt. Wie oben erwähnt, ist die Stärke des aus der
mittig zielenden Leuchtdiode empfangenen IR-Signals innerhalb
des interessierenden Winkelbereichs etwa die gleiche.
Die vier an der Ecke befindlichen Leuchtdioden 401, 402,
403 und 404 zielen jeweils in Richtungen, deren Winkelabweichungen
gegenüber der Zielachse 410 des Handsenders
entlang der X-Achse und entlang der Y-Achse jeweils gleich
sind. Jede der vier seitlichen Leuchtdioden 405, 406, 407
und 408 hat eine Winkelabweichung entweder entlang der X-Achse
oder entlang der Y-Achse, ist jedoch zentriert, was
die jeweils andere Achse betrifft. Die Fig. 5 zeigt, daß
die IR-Sendung des Handsenders in vier Hauptintervalle unterteilt
ist: eines für die Synchronisierung und Bezugsphaseneinstellung,
eines für die Messung der Y-Koordinate,
eines für die Datenübertragung und eines für die Messung
der X-Koordinate. Die Signale, die während des Synchronisierungs-
und Bezugsphasenintervalls gesendet werden, synchronisieren
die Zeitsteuerung des Empfängers mit derjenigen
des Handsenders und stellen eine 0°-Bezugsphase im
Empfänger ein, um eine Referenzgröße für die Messung der
die Modulation darstellenden Phasenwinkelversetzung zu
haben. Im Intervall für die Messung der Y-Koordinate werden
die horizontal zielenden Leuchtdioden 405 und 406
gleichzeitig erregt, und die aufwärts zielenden Leuchtdioden
401 und 402 und die abwärts zielenden Leuchtdioden
403 und 404 werden mit den jeweils zugeordneten phasenmodulierten
Signalen erregt. Während des Intervalls der Datenübertragung
wird gleichzeitig von allen Leuchtdioden
unter Verwendung desselben Erregungssignals ein Signal
übertragen, das repräsentativ für den Ausgang einer Matrix
von Drucktastenschaltern ist. Im Intervall für die Messung
der X-Koordinate werden die mittig zielenden Leuchdioden
407 und 408 gleichzeitig erregt, und die nach links zielenden
Leuchtdioden 401 und 403 und die nach rechts zielenden
Leuchtdioden 404 und 402 werden mit den jeweils
zugeordneten phasenmodulierten Signalen erregt. Während
der Intervalle für die X- und die Y-Koordinatenmessung
werden die Leuchtdioden 401 bis 408 mit Signalen angesteuert,
die vorbestimmte unterschiedliche Phasen haben.
Die bei der Ausführungsform nach Fig. 5 verwendeten Phasen
der Leuchtdioden für die Intervalle der X- und Y-Koordinatenmessungen
sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt:
Wenn die Empfängerschaltung des Vorhandensein der modulierten
IR-Strahlung fühlt, signalisiert sie dem Mikrocomputer,
die Bildwiedergabeeinrichtung zur Darstellung
eines Menüs von Funktionen zu veranlassen, Verschiedene
bekannte Menü-Wiedergabeprogramme können für diesen Zweck
verwendet werden. So läßt sich beispielsweise ein Menü-Wiedergabeprogramm
ähnlich dem "Control Panel" des "Macintosh
Finder" verwenden, wie es in Apple Macintosh Computer
benutzt wird. Wenn die Werte der X- und der Y-Koordinatenmessung
von der Empfängerschaltung zum Mikrocomputer
gelangt sind, veranlaßt der Mikrocomputer die Wiedergabe-Steuereinrichtung,
auf dem Bildschirm einen Cursor
gemeinsam mit dem Menü darzustellen. Auf diese Weise erhält
der Benutzer eine optische Rückkopplung, die ihn befähigt,
den Cursor bis in die Nähe desjenigen Bereichs auf
dem Bildschirm zu manövrieren, wo die gewünschte Funktion
wiedergegeben ist. Der Cursor wird positioniert, indem der
Handsender bewegt wird, wie oben beschrieben.
Um die Wahl der gewünschten Funktion zu veranlassen, kann
die Wiedergabe-Steuereinrichtung so programmiert werden,
daß sie es als Wählzeichen auffaßt, wenn das Signal verschwindet,
nachdem der Cursor für eine vorbestimmte Zeit
innerhalb des Wiedergabebereichs gewesen ist und die Zielfunktionstaste
losgelassen wird. Alternativ kann man auch
die Funktion der Tonstillsetzung weglassen und die betreffende
Taste zur Wählbefehlstaste machen. Das Drücken dieser
Wählbefehlstaste kann zur Durchführung der Wahl dienen,
wenn der Cursor nahe der gewünschten Funktion im wiedergegebenen
Menü steht. Dieser alternative Wahlmodus verhindert es,
daß bei einem vorübergehenden Verlust des Signals,
z. B. wenn sich zwischen dem Empfänger und dem Sender
ein Objekt hindurchbewegt, unbeabsichtigt eine Wahl durchgeführt wird.
Die Arbeitsweise des Fernsteuer-Handsenders sei nachstehend
anhand der Fig. 6 erläutert. Im Betrieb, wenn der Benutzer
eine bestimmte Funktion zu wählen wünscht, wird eine der
Drucktasten 601 bis 615 gedrückt. Hierdurch wird ein Signal
über ODER-Glieder 622-628 und 630, einen 10-Sekunden-Univibrator
632 und ein ODER-Glied 634 gesendet, um einen
Leistungsschalter 636 einzuschalten. Es gelangt somit
Leistung von einer Batterie 640 zur Senderschaltung, womit
die Abstrahlung von Infrarotlicht (IR) in Gang gesetzt
wird. Das Anlegen der Leistung veranlaßt einen Oszillator
642, ein 3,58-MHz-Signal zu erzeugen, das dem Eingang eines
Zählers 644 zugeführt wird, der eine Frequenzteilung
durch 8 bewirkt. Dieser "1 : 8-Untersetzer" 644 liefert ein
447-KHz-Signal, das an den Eingang eines 12stufigen Binärzählers
646 gelegt wird. Die Ausgangsleitungen des Binärzählers
646 besorgen den größten Teil der Adressierung
eines Festwertspeichers (ROM) 648. Der ROM-Speicher 648
hat 4096 Speicherplätze für jeweils 8 Bits. Jedes der 8
Bits ist einer bestimmten Leuchtdiode zugeordnet. Wie in
der Fig. 6 dargestellt, ist das Bit 0₁ mit einem Treiberverstärker
651 verbunden, der eine Leuchtdiode 641 ansteuert.
In ähnlicher Weise sind die Bits 0₂ bis 0₈ mit
jeweils einem zugeordneten Exemplar von Treiberverstärkern
652 bis 658 verbunden, deren jeder ein ihm zugeordnetes
Exemplar von Leuchtdioden 662 bis 668 ansteuert.
Die Adressenleitungen A₀-A₁₁ des ROM-Speichers sind in
drei verschiedene Gruppen aufgeteilt. Die erste Gruppe besteht
aus Adressenleitungen A₀ und A₁, die durch den Zähler
646 zyklisch durch vier aufeinanderfolgend Zustände geschaltet
werden, so daß Bit-Ausgänge erhalten werden können,
die eine Rechteckwelle mit einer bestimmten Phase der IR-Trägerfrequenz
sind (46 KHz im Falle der oben genannten
Oszillatorfrequenz). Die Fig. 8b zeigt, daß eine individuelle
Leuchtdiode mit einer von vier möglichen Phasen
des mit 56 KHz schwingenden IR-Trägersignals erregt werden
kann oder ausgeschaltet sein kann. Wenn eine bestimmte
Leuchtdiode z. B. mit der "-90°-Phase" erregt werden soll,
muß für das dieser Leuchtdiode zugeordnete Bit ein "niedriger"
Pegel ("aus") in denjenigen Speicherplätzen gespeichert
sein, die adressiert sind, wenn die Adressenleitungen A₁
und A₀ mit Binärsignalen 00 und 11 beaufschlagt sind, und
für das betreffende Bit muß ein "hoher" Pegel ("ein") in
denjenigen Speicherplätzen gespeichert sein, die adressiert
sind, wenn die Adressenleitungen A₁ und A₀ mit Binärsignalen
01 und 10 beaufschlagt sind.
Die zweite Gruppe von Adressenleitungen besteht aus den
Adressenleitung A₂-A₇, die 64 Gruppen von Speicherplätzen
definieren, deren jede vier Speicherplätze umfaßt. Der Zähler
646 schaltet den ROM-Speicher 648 in zyklischer Wiederholung
durch diese 64 Gruppen. Da zwischen den die Trägerphase
definierenden Stufen und den die 64 aufeinanderfolgenden
Gruppen definierenden Stufen des Binärzählers 646 noch
Zwischenstufen Q₄ bis Q₆ liegen, wird jede Gruppe achtmal
hintereinander durchlaufen, bevor der höherwertige Adressenabschnitt
(Q₇-Q₁₂) den ROM-Speicher 648 auf die nächste
Gruppe weiterschaltet. Die Sequenz über die 64 Gruppen
dauert etwa 9,2 Millisekunden (beim hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel).
In der Fig. 8a sind die durch die Adressenleitungen A₂-A₇
definierten neun Sequenzintervalle und die Gruppen innerhalb
jedes Sequenzintervalls aufgelistet, sowie die erforderlichen
Ausgangsphasen zur Erregung der individuellen
Leuchtdioden für jede Gruppe. Die neun Sequenzintervalle
sind in der weiter unten beschriebenen Fig. 5 dargestellt.
In der Fig. 8a bedeutet das Symbol X jeweils einen "gleichgültigen"
Zustand ("don't oare" oder tristabiler Zustand).
Das heißt, die weiter rechts eingetragenen Ausgänge werden
bei jedem Wert des mit dem X gekennzeichneten Adressenbits
erzeugt. Wenn man die Adressenbits 8-11 für den Augenblick
außer Acht läßt, erkennt man z. B., daß sich das Intervall
für die Synchronisierung und Einstellung der Träger-Bezugsphase
zusammensetzt aus drei Grupen, in denen alle Leuchtdioden
Signalen der Phase 0° angesteuert werden, gefolgt
von zwei Gruppen mit Signalen der 180°-Phase und drei weiteren
Gruppen mit Signalen der 0°-Phase. Dem Sychronisierungs-
und Trägerbezugsphasenintervall folgen ein reguläres
und ein invertiertes Y-Meßintervall, reguläre und invertierte
Datenintervalle und dann ein reguläres und ein
invertiertes X-Meßintervall.
Während der Datenintervalle des Zyklus werden die Leuchtdioden
unisono mit einer von zwei verschiedenen Phasen
der Trägerfrequenz angesteuert. In jedem der Datenintervalle
liefert die Wahl der gesendeten Phase ein Informationsbit
an den Empfänger. Die Phase in der Datenübertragung
beruht auf dem Zustand der Schalter 601-605 und wird
benutzt, um numerische Daten wie z. B. eine Kanalnummer
oder andere zugeordnete Daten wie Tonstillsetzung. Ein/Aus
oder Wahl eines anderen Menüs direkt an den Empfänger zu
senden, anstatt solche Daten über den Zielfunktionsbetrieb
durch Anwahl einer Position in einem dargestellten Menü
einzugeben. Wie aus Fig. 6 zu entnehmen ist, sind alle
Adressenleitungen A₈-A₁₁ der dritten Gruppe mit den Ausgängen
zugeordneter ODER-Glieder 622-628 verbunden und
sprechen somit auf Zustandskombinationen der Schalter 601-615
an. Die Inhalte des ROM-Speichers für zwei Zustände
der Adressenleitungen A₈-A₁₁ sind in der Fig. 8a angegeben
(die durch den geschlosssenen Zustand des Schalters 615
adressierten Speicherinhalte sind unterhalb des Hauptteils
der Figur angegeben).
Wie sich der Fig. 6 ferner entnehmen läßt, wird der Handsender
nur dann aktiv, wenn eine Drucktaste gedrückt ist.
Um ein Signal "keine Taste gedrückt" zu senden, muß eine
Taste kurz gedrückt und dann schnell losgelassen werden.
Dieser Vorgang führt zu einer Übertragung des Schlüsselcodes
der betreffenden Taste, gefolgt von der Übertragung des
Codes "keine Taste gedrückt". Falls das Signal "keine
Taste gedrückt" zur Durchführung der Zielfunktion benutzt
wird, sollte zur Aktivierung des Senders eine bestimmte
Taste benutzt werden, die eine unschädliche Funktion wie
z. B. "Cursor ein" hat, damit die Übertragung des Codes der
gedrückten Taste keine unerwünschten Folgen hat. Es ist
jedoch zu empfehlen, einen der 15 möglichen Tastencodes
und die betreffende Taste extra für die Funktion "Zielen"
zu reservieren, um Verwirrungen zu vermeiden und es dem
Benutzer zu erlauben, während der Zieloperation ständig
die betreffende Taste gedrückt zu halten. In der Fig. 1b
ist diese Ausführungsform dargestellt.
Gemäß der Fig. 5 müssen im System Vorkehrungen getroffen
sein, um die Zeitsteuerung der Empfangsschaltungen im
Empfänger mit der Sequenz im Sendezyklus zu synchronisieren
und um eine Bezugsphase der Trägerfrequenz einzustellen.
In einer Ausführungsform benutzt das System eine Schaltung
mit phasensynchronisierter Schleife (PLL), die so ausgelegt
ist, daß sie mit der Frequenz des gesendeten Trägers
schwingt und mit dem gesendeten Träger phasenstarr ist.
Es wurde erkannt, daß wenn man neben der Zielinformation
für die Auswahl einer Funktion auch die näheren Daten für
die Durchführung der auserwählten Funktion in einer einzigen
IR-Sendung überträgt, gemeinsame Empfangs- und Synchronisierschaltungen
verwendet werden können und dadurch
die Anzahl von Bauteilen, die Kosten und die Kompliziertheit
viel geringer werden. Würde man die Zieldaten unabhängig
von den Funktionsdaten übertragen, müßte der Empfänger
komplizierter sein, weil er zusätzliche Schaltungen benötigen
würde, um festzustellen, welcher Typ von Daten jeweils
empfangen wird. Bei dem System nach der vorliegenden Erfindung
sind jedoch solche Schaltungen nicht notwendig,
weil das Intervall der Funktionsdaten einen vorbestimmten
Zeitschlitz in jeder Übertragung belegt.
Die Zeitkonstante der PLL-Schaltung wird genügend groß gewählt,
um eine ausreichende Stabilität zu erhalten und
Rauscheinflüsse zu unterdrücken. Der Sendezyklus wird so
durchgeführt, daß sich ein Phasenwinkel-Mittelwert von
0 ergibt. Hierzu wird jedes Meßintervall (X- und Y-Meßintervalle
und Datenintervalle) in zwei gleiche Hälften
unterteilt. Zur Erläuterung sei das Y-Meßintervall
512 (für die Messung der Y-Zielkoordinate) beschrieben.
Diese Beschreibung gilt genausogut für das X-Meßintervall
517 und die Datenintervalle 513, 514, 515, 516, deren jedes
eine erste und eine zweite Hälfte 517a, 517b bzw. 513a,
513b bzw. 514a, 514b bzw. 515a, 515b bzw. 516a, 516b hat.
Während der ersten Hälfte 512a werden die Leuchtdioden verschiedenartig
mit Phasen +90°, 0° und -90° angesteuert,
wie oben beschrieben. Während der zweiten Hälfte 512b werden
die Ansteuerphasen der Leuchtdioden umgekehrt, so daß
diejenigen Leuchtdioden, die in der ersten Hälfte mit +90°
angesteuert wurden, in der zweiten Hälfte mit -90° angesteuert
werden, und umgekehrt. Die mit der 0°-Phase angesteuerten
Leuchtdioden bleiben über beide Hälften des Meßintervalls
bei dieser Ansteuerung. Der Phasenwinkel des
resultierenden Signals am Empfänger hat somit in den beiden
Hälften gleichen Betrag, aber entgegengesetzte Richtung,
so daß sich ein mittlerer Phasenwinkel von 0° ergibt.
Sobald die PLL-Schaltung Zeit gehabt hat, sich auf die
mittlere Phase (0°-Bezugsphase) zu stabilisieren, wird in
der Mitte des Synchronisierungs- und Bezugsphasenintervalls
511 ein Burst 511b mit 180°-Phase gefühlt und dazu verwendet,
die Zeitsteuerung des Empfängers mit derjenigen des
Senders zu synchronisieren. Falls dieses Synchronburst-Intervall
511b relativ kurz gehalten wird, zieht es die
PLL-Schaltung nicht merklich von der Bezugsphase weg. Die
in den Fig. 8a, 8b und 9 wiedergegebenen Inhalte der
PROM-Speicher reflektieren das in Fig. 5 gezeigte System.
Die Arbeitsweise der IR-Empfängerschaltung gemäß der Erfindung
sei nun anhand der Fig. 7 erläutert. Eine vom Handsender
kommende IR-Welle wird in einer IR-Sensor- und Vorverstärkereinheit
702 in ein elektrisches Signal umgesetzt,
zur Selektion der gewünschten Modulationsfrequenz gefiltert
und verstärkt. Das Ausgangssignal der IR-Sensor- und Vorverstärkereinheit
702 wird in einem Verstärker 704 weiterverstärkt
und dann dem Eingang eines Amplitudenmodulators
(Amplitudendetektor) 706 angelegt, der einen Gleichstrompegel
liefert, welcher repräsentativ für die Amplitude
des empfangenen modulierten IR-Signals ist. Dieser Gleichstrompegel
wird in einem Vergleicher 710 mit einem Referenzpegel
verglichen, der durch Einstellung eines Potentiometers
708 bestimmt werden kann. Falls die Amplitude
des empfangenen IR-Signals hoch genug ist, erzeugt der
Vergleicher 710 ein Signal "IR ein", das an eine Schnittstellenschaltung
770 gelegt wird und zur Durchführung verschiedener
Funktionen wie z. B. der Einschaltung der Menü-Wiedergabe
über den Mikrocomputer 780 dient. Das Signal
"IR ein" geht außerdem an einen Eingang eines UND-Gliedes
712 und an den Triggereingang eines 500 ms-Univibrators
714. Der Univibrator (monostabiler Multivibrator) 714 erzeugt
ein Signal "Anpassung", das über ein ODER-Glied 716
an den anderen Eingang des UND-Gliedes 712 gelegt wird.
Da nun beide Eingänge des UND-Gliedes 712 aktiviert sind,
liefert es an seinem Ausgang ein Signal "PLL und Sync ein",
das an einen PLL-Phasendetektor 730 und an einen 9-Mikrosekunden-Univibrator
746 gelegt wird.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 704 wird außerdem auf
einen Begrenzer/Verstärker 718 gegeben, der dieses Signal
weiterverstärkt und begrenzt, um ein rechteckwellenförmiges
Signal zu erzeugen, das dieselbe Frequenz und Phase hat wie
die Modulation des an der IR-Sensor- und Vorverstärkereinheit
702 gefühlten Signals. Dieses begrenzte Signal wird
einem Vektor-Phasendetektor 720, dem PLL-Phasendetektor
730 und einem Synchron-Phasendetektor 738 zugeführt.
Die Zeitgabe und Steuerung für die meisten Funktionen der
Empfängerschaltung erfolgt durch einen phasensynchronisierten
spannungsgesteuerten 3,58-MHz-Kristalloszillator 736,
dessen Ausgangssignal aufeinanderfolgende Frequenzteilungen
durch einen 6stufigen Binärzähler 748 und einen 9stufigen
Binärzähler 750 erfährt. Neun bestimmte Ausgänge dieser
Zähler werden dazu benutzt, einen in integrierter
Schaltungstechnik ausgeführten ROM-Speicher 760 zu adressieren,
der 512 Wörter zu je 8 Bits speichern kann und dessen
Inhalt in der Fig. 9 dargestellt ist. Die Adressenbits
des niedrigsten Stellenwertes (niedrigstwertige Bits)
werden von den drei Stufen höchsten Stellenwertes des
6stufigen Zählers 748 geliefert. Diese Bits durchlaufen
zyklisch acht Zustände mit einer Geschwindigkeit, die mit
dem empfangenen IR-Träger übereinstimmt (ungefähr 56 KHz).
Das höchstwertige Ausgangsbit des 6stufigen Zählers 748,
auch als "PLL-Nullreferenz" bezeichnet, wird im PLL-Phasendetektor
730 mit dem 56-KHz-Ausgangssignal des Begrenzers
verglichen. Die resultierenden Phasenfehlerimpulse
werden durch ein PLL-Verstärkungspotentiometer 732 eingestellt,
durch ein Tiefpaßfilter 734 gefiltert und dann
zur Steuerung des Oszillators 736 verwendet, womit die
Schleife geschlossen ist. Dem PLL-Phasendetektor 730 wird
außerdem ein PLL-90°-Referenzsignal angelegt, um den Phasendetektor
während des Erwerbens des Synchronzustandes
der Schleife zu steuern.
Die sechs höchstwertigen Adressenbits des ROM-Speichers
werden von den sechs "höchstwertigen" Stufen des 9stufigen
Zählers 750 geliefert. Diese Bits durchlaufen zyklisch
eine Folge (etwa 9,2 Millisekunden Dauer), die der Sendesequenz
entspricht.
Wenn des IR-Signal aus dem Fernsteuer-Handsender erstmalig
empfangen wird, triggert die Vorderflanke des Signals "IR
ein" den Univibrator 714, der daraufhin das Signal "Anpassung"
für ein festes Intervall (z. B. 500 Millisekunden) abgibt.
Dieses Signal schaltet den PLL-Phasendetektor 730 ein,
so daß er die Schleife so schnell wie möglich auf die Frequenz
und die Phase des empfangenen 56-KHz-Signals zieht.
Sobald die PLL auf die richtige 56-KHz-Phase synchronisiert
ist, kann der Synchron-Phasendetektor 738 die PLL-Nullreferenz
verwenden, um den kurzen Burst der 180°-Phase zu
fühlen, der innerhalb des Synchronisierungsintervalls (vgl.
Fig. 8a) gesendet wird. Dieser erfaßte Synchronimpuls erfährt
eine Tiefpaßfilterung in einem Tiefpaßfilter 740
und wird dann in einem Vergleicher 744 mit einem Schwellenwert
verglichen. Das Resultat dieses Vergleichs wird
zur Triggerung eines 9-Mikrosekunden-Univibrators 746
benutzt, der seinerseits den 9stufigen Zähler 750 zurücksetzt,
wodurch dieser in passender Weise relativ zu dem
gesendeten 9,2-Millisekunden-Zyklus synchronisiert wird.
Nach Ablauf von 500 Millisekunden (genügend Zeit, um die
richtige Synchronisierung auf die Trägerphase und den
Sendezyklus zu erreichen) wird das Signal "Anpassung" beendet.
Der PLL-Phasendetektor 730 und der Rücksetz-Univibrator
746 werden dann abgeschaltet, mit Ausnahme während
des Signals "Synchronisierung", das eines der ROM-Ausgangssignale
ist (vgl. Fig. 9). Diese Änderung verringert
die Empfindlichkeit der Synchronisierschaltungen gegenüber
Rauschbursts und verbessert die Genauigkeit der
PLL-Schaltung, indem sie den Betrieb der Schaltung nur
auf diejenige Zeit beschränkt, in der eine bekannte Trägerphase
unisono von allen Leuchtdioden des Fernsteuer-Handsenders
gesendet wird.
Die anderen Ausgänge des ROM-Speichers 760 werden dazu
benutzt, die Phase des empfangenen Trägers während derjenigen
Intervalle zu messen, in denen die differentiellen Phasen
für die X- und Y-Koordinatenbestimmung gesendet werden
(vgl. Fig. 5). Das dem Vektor-Phasendetektor 720 zugeführte
Bezugsphasensignal ist eine Rechteckwelle, die während
der "regulären" Intervalle der X- und Y-Koordinatenmessung
und Datenübertragung (erste Hälfte) eine Phase von +90° hat
und während der "invertierten" Intervalle (zweite Hälfte)
eine Phase von -90° hat. Der Vektor-Phasendetektor 720 ist
ein Exklusiv-ODER-Glied, und sein Ausgangssignal ist eine
Wellenform verdoppelter Frequenz (112 KHz) mit einem Tastverhältnis,
das proportional zur Phasendifferenz zwischen
dem empfangenen Signal und der Bezugsphase ist. Dieses Signal
veränderlichen Tastverhältnisses erfährt in einem UND-Glied
722 eine UND-Verknüpfung mit einem Fenstersignal und
einem Signal fester hoher Frequenz (19,6 MHz), das aus
einem 19,6-MHz-Oszillator 724 kommt. Durch die besagte
UND-Verknüpfung wird das Signal veränderlichen Tastverhältnisses
in Impulsbursts umgewandelt, wobei die Anzahl
von Impulsen je Burst proportional zum Tastverhältnis des
Detektorausgangssignals ist. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes
722 wird dazu verwendet, einen 15stufigen Binärzähler
728 zu takten. Der Zähler 728 wird vor dem Beginn
jedes Meß- oder Datenintervalls (X- und Y-Meßintervalle
und Datenübertragungsintervalle) durch einen Impuls vom
ROM-Speicher 760 zurückgesetzt. Der während des jeweiligen
Intervalls aufgelaufene Gesamtzählwert ist proportional
dem Ausgangssignal des Vektor-Phasendetektors, gemittelt
über das ganze Intervall. Das Fenstersignal soll das
Auflaufen überhoher Zählwerte im Zähler 728 verhindern,
indem es das Zählintervall auf denjenigen Teil der 112-KHz-Wellenform
beschränkt, in dem die Änderung im Zählwert
stattfinden wird. Außerdem kann das Fenstersignal dazu
verwendet werden, die Ausgangssignale des Zählers 728 am
Ende des betreffenden Meß- oder Datenintervalls "einzufrieren".
Die 12 höchstwertigen Bits des binären Zählwertes des Zählers
728 werden an die Eingänge zweier 12-Bit-Zwischenspeicher
(Latch-Schaltungen) 762 und 764 gelegt. Der Zwischenspeicher
762 wird durch einen Impuls vom ROM-Speicher 760
nach dem X-Meßintervall abgetastet, und der Zwischenspeicher
764 wird in ähnlicher Weise nach dem Y-Meßintervall abgetastet.
Nach jedem Datenübertragungsintervall sollte der
Zählwert des Zählers 728 entweder sehr hoch oder sehr niedrig
sein, entsprechend den vom Handsender gesendeten Phasen.
Der Betrag des Zählwertes des Zählers 728 wird in einem Betragsvergleicher
766 mit einem festen Schwellenwert verglichen,
um als Antwort auf die in jedem der Datenmeßintervalle
durchgeführten Messung einen Binärwert "1" oder "0" zu
liefern. Das binäre Ergebnis wird dann mittels eines Impulses
vom ROM-Speicher 760 in eine Stufe eines vierstufigen
Schieberegisters 768 eingegeben. Somit enthält das vierstufige
Schieberegister 768 eine Darstellung des vom Fernsteuer-Handsender
gesendeten 4-Bit-Tastencodes. Schließlich
werden die Ausgangssignale des Zwischenspeichers 762,
des Zwischenspeichers 764 und des 4-Bit-Schieberegisters
768 sowie das Signal "IR ein" in der Schnittstellenschaltung
770 durch an sich bekannte Digitaltechniken in eine
für den Mikrocomputer 780 annehmbare Form gebracht und dem
Mikrocomputer zugeführt. Der Mikrocomputer 780 kann eine
gegenüber dem Bildwiedergabegerät externe Einrichtung sein,
z. B. eine Einrichtung des Typs IBM PCjr. Bei einer solchen
Anordnung können die X- und Y-Koordinatensignale denjenigen
Eingängen zugeführt werden, die sonst den Joystick-Anschlüssen
für die X- und die Y-Koordinate zugewiesen
sind. In diesem Fall kann ein Steuerprogramm in IBM-Basic
geschrieben werden, welches Anweisungen hat, die direkt
von den Joystick-Anschlüssen ausgelesen werden. Andere Anweisungen
können dazu benutzt werden, einen leuchtenden
Zeiger abhängig von den an den Joystick-Anschlüssen ausgelesenen
Daten zu bewegen. Der Mikrocomputer 780 kann die
numerischen oder nicht-positionsbezogenen Daten z. B. dazu
verwenden, einen Tuner 790 auf gewünschte Kanäle abzustimmen.
Die numerischen Daten können außerdem dazu benutzt werden,
eine Echtzeituhr einzustellen, die sich innerhalb des Mikrocomputers
780 befinden kann. Andere nicht-positionsbezogene
Daten können z. B. benutzt werden, eine Zeitwiedergabe abzurufen,
den Empfänger ein- oder auszuschalten, eine Tonstillsetzung
zu wählen oder rückgängig zu machen oder die Darstellung
eines oder mehrerer Menüs aufzurufen, die in Verbindung
mit dem Zielbetrieb benutzt werden sollen.
Während die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen
mit Leuchtdioden zur Infrarotübertragung arbeiten, können
auch andere geeignete Übertragungsmedien Verwendung finden,
z. B. Ultraschall, Mikrowellen oder sichtbares Licht.
Die hier beschriebene Ausführungsform der Erfindung benutzt
zur Positionsbestimmung ein phasencodiertes System, es
können aber auch andere Systeme verwendet werden. Bei dem
hier beschriebenen phasencodierten Wandlersystem werden
die gesendeten Signale, die in ihrer Phase relativ zueinander
versetzt sind, an einem Empfänger kombiniert, um ein
resultierendes Signal zu erzeugen, dessen Phasenwinkel
repräsentativ für die Winkelorientierung des Handsteuersenders
gegenüber dem Empfänger ist. Ein System dieses
Typs ist Gegenstand der eingangs erwähnten Patentanmeldung
derselben Anmelderin.
Claims (10)
1. Fernsteuersystem für eine Bildwiedergabeeinrichtung, mit
- - einem Fernsteuersender (101′), der eine Anordnung aus einer Vielzahl von Wandlern (401-408; 661-668) enhält, die bei Erregung eine Vielzahl von Informations-Richtstrahlen (208, 210, 212) in Richtungen mit vorbestimmten Winkelabständen abstrahlen;
- - einer Erregungseinrichtung, um die Wandler während einer ersten Sendeperiode mit Erregungssignalen, die den einzelnen Richtstrahlen zugeordnet sind, einzeln zu erregen;
- - einer Empfangseinrichtung (702-770), welche die während der ersten Sendeperiode gesendete Vielzahl der Richtstrahlen empfängt und auf Beziehungen zwischen Signalen, die aus der Vielzahl der Richtstrahlen abgeleitet sind, anspricht, um Steuersignale zu erzeugen, die die Winkelversetzung der Richtstrahlen gegenüber dem Sensor (702) der Empfangseinrichtung anzeigen,
gekennzeichnet durch
- - eine Dateneingabevorrichtung (601-615), die am Fernsteuersender angeordnet ist und vom Benutzer betätigbar ist, um ein Datensignal zu liefern, das einer ausgewählten Funktion zugeordnet ist;
- - eine mit der Dateneingabevorrichtung und mit der Vielzahl der Wandler gekoppelte Codiereinrichtung (622-628; 648) um das Datensignal zu codieren und das codierte Signal während einer zweiten Sendeperiode an die Vielzahl der Wandler gleichzeitig anzulegen;
- - und daß die Empfangseinrichtung (702-770) die während der zweiten Sendeperiode gesendeten Signale empfängt, das Datensignal decodiert und als der ausgewählten Funktion zugeordnete Daten verarbeitet.
2. Fernsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dateneingabevorrichtung eine Tastatur (120) mit
mehreren Tasten aufweist.
3. Fernsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Tasten gleich 15 ist.
4. Fernsteuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Datensignal aus einer vorbestimmten Anzahl von
Binärziffern besteht.
5. Fernsteuersystem, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte
Anzahl gleich 4 ist.
6. Fernsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wandler (401-408; 461-468) mit Signalen erregt werden, die
zueinander phasenverschoben sind, derart, daß entgegengesetzt
orientierte Wandler mit Signalen entgegengesetzter Phasenverschiebung
erregt werden.
7. Fernsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung eine phasensynchronisierte Schleife
(730) enthält, um den Phasenwinkel eines Synchronisierungsteils
des gesendeten Signals zu ermitteln, und daß der
Synchronisierungsteil des gesendeten Signals zum Synchronisieren
von Schaltungen der Empfangseinrichtung genutzt wird.
8. Fernsteuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung (702) ferner eine Speichereinrichtung
(760) enthält, um Referenzsignale zum Vergleich mit
dem gesendeten Signal für dessen Decodierung zu erzeugen.
9. Fernsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandler (401-408; 661-668) nacheinander mit Signalen
derselben Phase erregt werden, so daß die relative
Winkelorientierung des Fernsteuersenders (101′) aus den relativen
Amplituden der aus den nacheinander erregten Wandlern
empfangenen Signals abgeleitet werden kann.
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