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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung mindestens eines Elements über eine Funkschnittstelle anhand eines Senders. Weiterhin werden entsprechende Vorrichtungen vorgeschlagen sowie ein Funkfernbedienungssystem oder ein Fahrzeug mit mindestens einer solchen Vorrichtung.
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Zum Ein-/Ausschalten sowie Regeln von elektrischen Geräten, beispielsweise Leuchtkörpern, werden zunehmend fernbedienbare Systeme verwendet. Der Vorteil solcher Systeme gegenüber fest installierten Schaltkreisen besteht darin, dass eine Leitung zwischen einem Steuerelement und dem bedienten Gerät entfallen kann. Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Steuerelemente an beliebigen Orten angeordnet oder portabel ausgeführt sein können, wie die Fernbedienung einer Video- oder HiFi-Anlage. Derartige Systeme bestehen aus einem oder mehreren Sendern und einem oder mehreren Empfängern.
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Es sind Fernbedienungssets bekannt, die infrarotes Licht zur Ansteuerung nutzen. Auch ist bekannt, dass anstatt des infraroten Lichts eine Ansteuerung mittels eines Funksignals erfolgen kann.
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Bekannte elektrische fernsteuerbare Anlagen sind als Komplettsysteme ausgeführt. Der Anwender kann lediglich ein fertiges, vorkonfiguriertes System erwerben, das nur für bestimmte Anwendungen einsetzbar und daher unflexibel ist. Eine Erweiterung eines solchen Komplettsystems ist wenn überhaupt nur mit großem Aufwand möglich.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen effizienten und flexiblen Ansatz zur Fernbedienung elektrischer Anlagen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren angegeben zur Ansteuerung mindestens eines Elements über eine Funkschnittstelle anhand eines Senders,
- – bei dem das mindestens eine Element anhand des Senders codiert wird anhand eines von dem Sender generierten Codes, der über ein Funksignal zu dem Element übertragen wird,
- – bei dem das codierte mindestens eine Element anhand des Senders angesteuert wird.
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Der Sender generiert einen Code gemäß einem geeigneten Auswahlverfahren, und überträgt den Code an das mindestens eine Element; dort wird der Code abgespeichert und dient als Erkennungsmerkmal für die Ansteuerung des mindestens einen Elements. Somit können eine Vielzahl von Elementen in einer gemeinsamen Umgebung mittels unterschiedlicher Codes angesteuert werden.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Funksignal um eine Trägerfrequenz, der der Code eingeprägt werden kann. Der Code kann ein digitaler Code sein, der geeignet mit der Trägerfrequenz übertragen, z. B. moduliert, wird.
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Insbesondere kann eine Bedieneinheit mehrere der hier genannten Sender umfassen. Somit kann die Bedieneinheit für die Ansteuerung unterschiedlicher Elemente, die jeweils mit verschiedenen Codes programmiert sind, eingesetzt werden.
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Der hier vorgeschlagene Ansatz eignet sich zur Steuerung von Anlagen oder Geräten im Haushalt sowie in der Industrie, von Beleuchtungen, Jalousien, Heizungen, Ventilatoren, Computern, Maschinen, Alarmanlagen. Insbesondere können Komponenten in einem Beförderungsmittel, insbesondere Fahrzeug (Zugmaschine, Anhänger), Boot oder Flugzeug entsprechend gesteuert werden.
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Eine Weiterbildung ist es, dass das mindestens eine Element mittels eines ersten Funksignals codiert wird.
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Bei dem ersten Funksignal kann es sich um eine vorgegebene Zeitdauer der Übertragung handeln. Die Zeitdauer des Funksignals kann zur Erkennung der Art des Funksignals dienen. Beispielsweise kann eine Zeitdauer von 10 Sekunden dem Empfänger anzeigen, dass eine Codierung erfolgt. Entsprechend kann die Zeitdauer in einem vorgegebenen Zeitfenster definiert sein, z. B. 8–12 Sekunden.
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Eine andere Weiterbildung ist es, dass der von dem Sender generierte Code ein Zufallscode ist.
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Bei dem Zufallscode handelt es sich um einen Code, der beispielsweise mittels einer Zufallsfunktion bei dem Sender generiert wird. Hierbei ist es nicht entscheidend, ob der generierte Code tatsächlich objektiven Kriterien an eine tatsächlich zufällige Auswahl genügt, sondern dass die Zufallsfunktion beispielsweise eine geeignete Auswahl aus einer vorzugsweise großen Menge an Codes trifft. Dabei kann es sich auch um eine pseudozufällige Auswahl handeln.
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Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Auswahl des Codes aus einer großen Anzahl möglicher Codes erfolgt. Beispielsweise kann ein entsprechend langer Code mit 32 binären Stellen eingesetzt werden, daraus resultieren 232 mögliche Codes. Die Wahrscheinlichkeit, dass der gleiche Code in einer Funkumgebung zweimal ausgewählt wird, ist daher sehr gering.
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Auch ist es möglich, dass der Zufallscode ein Auswahlverfahren betrifft, das mit (ausreichend) hoher Wahrscheinlichkeit sicherstellt, dass benachbarte Funksysteme unterschiedliche Codes erhalten.
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Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass das mindestens eine Element anhand des Senders mittels eines zweiten Funksignals verriegelt wird, wobei ein verriegeltes Element nicht codierbar ist.
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Somit kann das Element in einen verriegelten Zustand überführt werden, indem eine Programmierung bzw. Codierung nicht mehr möglich ist. Die zuvor durchgeführte Codierung wird somit festgehalten und das Element kann gemäß dem zu der Codierung gehörenden Code angesteuert werden.
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Hierbei ist es von Vorteil, dass eine Programmierung getrennter Ansteuersysteme durchgeführt werden kann, indem diejenigen Elemente, die nicht mit dem gleichen Code aktivierbar sein sollen, für den Zeitraum der Codierung von der Stromversorgung getrennt werden.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass das mindestens eine Element anhand des Senders mittels eines dritten Funksignals entriegelt wird, wobei ein entriegeltes Element (wieder) codierbar ist.
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Beispielsweise kann das dritte Funksignal eine unterschiedliche Zeitdauer im Vergleich zu dem ersten Funksignal und zu dem zweiten Funksignal aufweisen. Das dritte Funksignal entriegelt das mindestens eine Element und erlaubt beispielsweise ein Hinzufügen eines weiteren Elements bevor das gesamte System wieder verriegelt wird.
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Ferner ist es eine Weiterbildung, dass das mindestens eine Element anhand des Senders mittels eines vierten Funksignals zurückgesetzt wird, so dass das mindestens eine Element erneut programmierbar ist.
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Beispielsweise kann das vierte Funksignal eine unterschiedliche Zeitdauer aufweisen im Vergleich zu dem ersten bis dritten Funksignal. Das vierte Funksignal kann das mindestens eine Element zurücksetzen (Reset), so dass es erneut programmierbar ist. Dies hat den Vorteil, dass auch bei Ausfall eines Senders oder bei einer Veränderung der Funkbereichsabdeckung (wenn z. B. ein Element nicht mehr erreichbar sein sollte), eine Neuprogrammierung durchgeführt werden kann.
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Insbesondere ist es eine Option, dass ein spezielles Entriegelungsgerät vorgesehen ist, das das vierte Funksignal aussendet. Insbesondere kann das Entriegelungsgerät eine einstellbare oder begrenzte Reichweite und/oder eine vorgegebene Orientierung aufweisen, in deren Richtung das vierte Funksignal emittiert wird. So ist es möglich, dass gezielt bestimmte Elemente mittels des vierten Funksignals zurückgesetzt und die noch funktionsfähigen Elemente in der Nähe nicht beeinflusst werden.
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Hierbei sei angemerkt, dass die unterschiedlichen Funksignale (erstes bis viertes Funksignal) sich in ihrer Dauer unterscheiden können. Beispielsweise kann ein bestimmter Zeitbereich für jedes Funksignal vorgegeben sein (z. B.: 8–12 Sekunden für das erste Funksignal; 18–22 Sekunden für das zweite Funksignal; 25–35 Sekunden für das dritte Funksignal; 50–70 Sekunden für das vierte Funksignal).
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Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Funksignale beispielsweise über Impulsfolgen unterschieden werden können. Beispielsweise können unterschiedliche Tasten auf dem Sender vorhanden sein, die (jeweils) unterschiedliche Funksignale aussenden. Auch können unterschiedliche Bedienkombinationen (kurze, lange Tastendrücke) unterschiedliche Funksignale (z. B. unterschiedliche Impulsfolgen) auslösen.
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Weiterhin kann der Sender über Mittel zur akustischen Rückmeldung vertilgen, die zu bestimmten Zeitpunkten (z. B. alle 10 Sekunden) ein Verstreichen eines vorgegebenen Zeitintervalls andeuten. Dies erleichtert dem Benutzer die Unterscheidung der Funksignale, wenn diese über unterschiedliche Zeitdauer (siehe obiges Beispiel) ausgelöst werden.
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Auch kann eine akustische Rückmeldung erfolgen, wenn eine der Aktionen (Codieren, Verriegeln, Entriegeln, Rücksetzen) ausgeführt wurde.
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Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung wird das codierte mindestens eine Element anhand des Senders mittels eines Schaltsignals und/oder mittels eines Steuersignals angesteuert.
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Das Schaltsignal kann ein Einschaltsignal oder ein Ausschaltsignal des Elements sein. Das Steuersignal kann z. B. einem Signal eines Dimmers entsprechen, das mittels des Senders zu dem Element übertragen wird und bei dem Element eine entsprechende Einstellung vornimmt.
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Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass der Sender umfasst mindestens
- – einen Taster,
- – einen Schalter,
- – ein Stellglied,
- – ein Proportionalgeber.
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Somit ist es möglich, dass eine Dimmerfunktion, Lautstärke, Temperatur, Position o. ä. des mindestens einen Elements gesteuert werden kann.
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Eine Ausgestaltung ist es, dass das mindestens eine Element umfasst
- – einen Verbraucher;
- – ein Leuchtelement;
- – einen Sender;
- – eine Steuereinheit;
- – einen Aktor;
- – eine Bedieneinheit.
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Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, dass mehrere Sender zur Steuerung zur Verfügung stehen und dass beim Codieren und Verriegeln diese weiteren Sender auf Empfang geschaltet werden können, so dass durch den Codier- und Verriegelungsprozess, der von einem Sender durchgeführt wird, alle anderen Sender auch programmiert werden, so dass diese nach dem Umschalten von Empfang auf Senden am Ende des Programmiervorgangs die gleiche Ansteuerung wahrnehmen können wie der programmierende Sender. Insoweit kann ein Sender die weiteren Sender programmieren, d. h. der von dem programmierenden Sender generierte Code kann auf die weiteren Sender übertragen und von diesen abgespeichert und danach zur Ansteuerung der entsprechend codierten Empfänger genutzt werden.
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Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass das mindestens eine Element eine Komponente eines Fahrzeugs ist.
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Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst mittels einer Vorrichtung umfassend eine Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass das hierin beschriebene Verfahren ausführbar ist.
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Die Verarbeitungseinheit kann z. B. eine analoge oder digitale Verarbeitungseinheit sein, sie kann als ein Prozessor und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete Schaltungsanordnung ausgeführt sein, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben durchführbar ist.
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Der Prozessor kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, Ein-Ausgabe-Geräte, etc.) sein oder einen solchen umfassen. Weiterhin kann eine festverdrahtete Schaltungseinheit, z. B. ein FPGA oder ein ASIC oder eine sonstige integrierte Schaltung, vorgesehen sein.
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Eine Ausgestaltung ist es, dass die Vorrichtung ein Steuergerät oder Teil eines Steuergeräts eines Fahrzeugs ist.
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Eine andere Ausgestaltung besteht darin, dass die Vorrichtung ein Sender oder ein Empfänger eines Funkfernbedienungssystems ist.
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Insbesondere ist es von Vorteil, dass der Empfänger als eine Zwischenkupplung in einem Schraubgewinde oder einen Sockel einer Glühlampe oder in Zwischen- oder Mehrfachsteckdosen oder sonstigen Verbindungselemente, die insbesondere ohne Werkzeuge zum Wechsel eines angeschlossenen Gerätes bzw. Verbrauchers genutzt werden, integriert ist. Auch ist es möglich, dass die Empfänger in die Verbraucher, z. B. Leuchtelemente, insbesondere Halbleiterleuchtelemente oder Energiesparlampen, integriert sind.
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Insbesondere ist es möglich, dass sowohl Sender als auch Empfänger des Funkfernbedienungssystems in Form eines ASIC-Typs ausgeführt sind. Hierdurch lässt sich der Produktionsaufwand deutlich reduzieren: Beispielsweise kann der ASIC so ausgestaltet sein, dass nur dessen Ein- und Ausgänge unterschiedlich bestückt werden müssen, je nachdem, ob er als Sender oder als Empfänger verwendet wird.
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Weiterhin wird die vorstehend genannte Aufgabe gelöst anhand eines Funkfernbedienungssystems umfassend mindestens eine der hier beschriebenen Vorrichtung, insbesondere mindestens einen Sender und mindestens einen Empfänger.
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Auch wird die oben genannte Aufgabe gelöst mittels eines Fahrzeugs umfassend mindestens eine der hierin beschriebenen Vorrichtungen.
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Eine Weiterbildung ist es, dass zumindest ein Teil des Beleuchtungssystems des Fahrzeugs Leuchtmittel mit codierten Empfängern aufweist, die von Sendern über die Funkschnittstelle angesteuert werden.
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Hierdurch ist es möglich, dass bestehende Kabelbäume deutlich einfacher und daher kostengünstiger hergestellt werden können. Weiterhin erhöht dieser Ansatz die Wiederverwendbarkeit bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen; somit reduziert sich die Typenvielfalt der benötigten Kabelbäume, was wiederum die Kosten reduziert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine beispielhafte Anordnung eines Senders mit einem Dimmer, einmal in Form einer schematischen Bedieneinheit und andererseits in Form eines schematischen Blockschaltbilds;
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2 schematisch einen Sender basierend auf 1 jedoch ohne Verstelleinheit bzw. Dimmer;
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3 schematisch einen möglichen Aufbau eines Empfängers umfassend eine Antenne, die über eine Empfangseinheit mit einer Decodiereinheit verbunden ist, wobei die Decodiereinheit weiterhin mit einer Schalteinheit verbunden ist;
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4 eine tabellarische Übersicht betreffend unterschiedliche Zustände mit zugehörigem Programmierstatus, Schaltstellung, Energiestatus, Ansteuermöglichkeit, beispielhafter Signaldauer sowie erreichtem Ergebnis;
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5 ein schematisches Schaltbild für den Einsatz des beschriebenen Ansatzes für ein Beleuchtungssystem eines Fahrzeugs.
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Der vorliegende Ansatz umfasst insbesondere mindestens einen Sender und mindestens einen Empfänger. Vorzugsweise kann über eine für alle Geräte gemeinsame Frequenz kommuniziert werden.
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Sind mehrere unabhängige Funksysteme an einem gemeinsamen Ort vorhanden, so wird für zusammengehörende Sender und Empfänger eine eindeutige Zuordnung hergestellt.
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Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der gemeinsam genutzten (Träger-)Frequenz ein digitales Signal (auch bezeichnet als Code oder Codiersignal) eingeprägt wird. Dieser Code wird von dem Sender mittels einer vorgegebenen Auswahl (z. B. gemäß eines (Pseudo-)Zufallscodes) erzeugt und dem mindestens einen zugehörigen Empfänger übermittelt und von diesem abgespeichert.
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Der Zufallscode dient somit als ein Erkennungsmerkmal für ein Funksystem umfassend z. B. einen Sender und mehrere Empfänger. Ist der Zahlenraum für den Zufallscode ausreichend groß gewählt, so sind Überschneidungen, d. h. eine Auswahl desselben Zufallscodes für mehrere Funksysteme, nahezu ausgeschlossen.
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Die eindeutige Zuordnung des Zufallscodes zu dem Funksystem wird nachfolgend gesichert; dieser Vorgang wird auch als Verriegelung bezeichnet.
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Die Verriegelung stellt sicher, dass die durch die Codierung hergestellte Zuordnung durch andere Funksysteme bzw. deren Sender nicht gestört werden kann. Die Verriegelung kann innerhalb des Funksystems wieder gelöst werden. Allerdings kann von außerhalb des Funksystems diese Zuordnung nur über ein besonderes Verfahren entriegelt werden, bei dem andere bestehende Systeme nicht gestört werden. Nach der Entriegelung nehmen die betroffenen Sender und Empfänger des Funksystems einen neutralen Status ein, d. h. sie können erneut codiert werden.
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Am Beispiel einer Beleuchtungsanlage werden nachfolgend Aufbau und Wirkungsweise des Funksystems beispielhaft beschrieben. Anstelle der genannten Leuchtelemente oder Lampen können beliebige andere elektrische Komponenten oder Verbraucher entsprechend angesteuert werden.
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Ein Sender umfasst eine Übertragungseinheit (z. B. einen Transceiver als Sende- und Empfangseinheit), einen Taster oder Schalter zum Ein-/Ausschalten des Leuchtelements (als Beispiel einer fernbedienten Komponente), ein Bedienelement zum Einstellen der Helligkeit des Leuchtelements, eine Regeleinheit anhand derer die Einstellung des Bedienelements in ein digitales Sendesignal umwandelt wird, eine Codiereinheit zum Erzeugen, Speichern und Einprägen des Codes und eine Stromquelle (z. B. in Form einer Batterie, eines Kondensators oder Akkumulators) zum Betrieb des (portablen) Senders.
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Insbesondere umfasst der Sender eine Empfangseinheit, so dass der Sender, z. B. mittels eines Umschalters, auf Empfang geschaltet werden kann. So können mehrere Sender auf einen Code zur Ansteuerung mindestens eines Leuchtelements programmiert werden. Folglich können die mehreren Sender an verschiedenen Orten angebracht werden, wobei das mindestens eine Leuchtelement von jedem der Sender aus ansteuerbar ist.
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1 zeigt eine beispielhafte Anordnung eines Senders mit einem Dimmer, einmal in Form einer schematischen Bedieneinheit 101 umfassend einen Taster 103 sowie eine Verstelleinheit 104 zur Dimmung des Leuchtelements und andererseits in Form eines schematischen Blockschaltbilds 102.
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Hierbei sei erwähnt, dass der Taster 103 auch als Schalter ausgeführt sein kann. Grundsätzlich kann von einem Taster eine Tastfunktion als auch eine Schaltfunktion ausgeführt werden (z. B. mittels eines nachgeschalteten Flipflops). Entsprechend kann auch ein physikalischer (Um-)Schalter statt des Tasters eingesetzt werden.
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Eine Stromquelle 105, z. B. in Form einer Batterie oder eines Akkumulators, versorgt den Sender mit elektrischer Energie und ist insbesondere mit dem Taster 103 oder der Verstelleinheit 104 verbunden. Die Verstelleinheit 104 umfasst hier symbolisch eine Dimmfunktionalität zur Veränderung der Helligkeit eines angesteuerten Leuchtelements (nicht in 1 dargestellt). Dies kann z. B. über eine Phasenanschnittsteuerung (und/oder eine Phasenabschnittssteuerung) erfolgen, wobei das Steuersignal geeignet codiert über die Funkschnittstelle zu dem Leuchtelement übertragen wird. Entsprechend können mittels des Senders eine Vielzahl von Leuchtelementen angesteuert werden.
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Der Taster 103 sowie die Verstelleinheit 104 sind mit einer Codier-/Dekodiereinheit 106 verbunden, die über einen Transceiver 107 mit einer Antenne 111 verbunden ist.
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Der Transceiver 107 umfasst einen Umschalter 108, eine Empfangseinheit 109 sowie eine Sendeeinheit 110. Entsprechend kann der Sender in einem Sendebetrieb oder in einem Empfangsbetrieb aktiv sein.
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Entsprechend zeigt 2 schematisch einen Sender basierend auf 1 jedoch ohne Verstelleinheit bzw. Dimmer sowohl als Bedieneinheit 201 als auch als symbolisches Blockschaltbild 202. Die einzelnen Komponenten sind bereits im Hinblick auf 1 beschrieben und in 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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3 zeigt schematisch einen möglichen Aufbau eines Empfängers 301 umfassend eine Antenne 302, die über eine Empfangseinheit 303 mit einer Decodiereinheit 304 verbunden ist. Die Decodiereinheit 304 ist weiterhin mit einer Schalteinheit 305 verbunden.
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Mittels der Schalteinheit 305 wird ein empfangenes Signal (z. B. ein Helligkeitssignal für das Leuchtelement) in eine Stellgröße umgewandelt. Die Schalteinheit 305 kann einen Speicher sowie eine Steuer-/Regeleinheit umfassen.
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Optional kann der Empfänger eine eigene Stromversorgung aufweisen (in 3 nicht dargestellt).
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Beispielsweise kann der Empfänger in einem Sockel des Leuchtelements (z. B. der Lampe) integriert sein. Auch kann der Empfänger in einem Zwischenstück zwischen der Fassung der Lampe und der Lampe selbst oder zwischen einem Stecker und dem Netzanschluss angeordnet sein.
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Auch ist es möglich, dass der Empfänger über eine Sendeeinheit (z. B. in Form eines Transceivers entsprechend den obigen Ausführungen zum Sender) verfügt. So kann bei einem Defekt des angeschlossenen Verbrauchers, z. B. der angeschlossenen Lampe, eine Rückmeldung (z. B. eine Warnmeldung) an den Sender erfolgen. Beispielsweise kann pro Verbraucher ein entsprechender Sender vorgesehen sein oder es kann eine Überwachungseinheit vorhanden sein, die für mehrere Lampen Warnsignale an den bzw. die Sender weiterleitet.
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Zusammengehörige Sender und Empfänger können vor dem Einbau in ein Fahrzeug auf einen gemeinsamen Code programmiert werden. Für die Reparatur bzw. den Austausch eines Senders oder Empfängers kann die Werkstatt über einen Universalsender und einen Universalempfänger verfügen, mit dem der aktuelle Code ermittelt werden kann. Anschließend wird der neue Sender oder Empfänger mit diesem Code programmiert und verriegelt.
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Im Folgenden wird die vorgestellte Lösung anhand mehrerer beispielhafter Szenarien erläutert:
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Szenario 1:
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In einem Raum werden mehrere Sender und mehrere Empfänger bzw. Leuchtkörper zu einer funkgestützten Beleuchtungsanlage zusammengefasst. Dabei können die Empfänger in der Leitung, in der Fassung oder in dem Sockel des jeweiligen Leuchtkörpers (z. B. Lampe) integriert sein.
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Die Lampen sind in die Fassungen eingesetzt und mit dem Stromnetz verbunden. Das Stromnetz ist aktiv. Die Empfänger sind empfangsbereit, die Lampen selbst sind nicht eingeschaltet. In diesem ”neutralen” Zustand ist kein Code gespeichert, die Lampen können über die Sender noch nicht eingeschaltet werden.
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Die Sender werden bis auf einen einzelnen Sender mit Hilfe des Schalters auf Empfang geschaltet. Die Einschalttaste des verbleibenden, nicht auf Empfang geschalteten Senders wird für eine vorgegebene Zeitdauer, z. B. 8 bis 12 Sekunden, betätigt (vergleiche Vorgang Nr. 2 in 4). Während dieser Zeitdauer erzeugt dieser Sender einen zufälligen (oder pseudo-zufälligen) Code und überträgt diesen Code an die Lampen sowie an die auf Empfang geschalteten anderen Sender.
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Nun können mit diesem einzelnen Sender die Lampen gesteuert werden. Die auf Empfang geschalteten anderen Sender werden mit Hilfe des Schalters in den Betriebsmodus ”senden” versetzt und können daraufhin ebenfalls die Lampen ansteuern. Die funkgestützte Beleuchtungsanlage befindet sich in einem Status ”codiert”.
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Falls sich mehrere unterschiedliche funkgestützte Beleuchtungsanlagen in einer gemeinsamen Umgebung, z. B. in einem Raum, befinden, kann die Beleuchtungsanlage verriegeln werden. Befindet sich die funkgestützte Beleuchtungsanlage nicht in einem verriegelten Zustand, so kann sie von jedem beliebigen Sender aus neu programmiert werden, indem ein neuer Code von einem Sender generiert und an die weiteren Sender und/oder die Lampen übertragen wird. Die Verriegelung kann durch Drücken der Einschalttaste des Senders für eine vorgegebene Zeitdauer, die z. B. deutlich länger ist als die Zeitdauer der Codierung, z. B. 18 bis 22 Sekunden, erfolgen (vergleiche Vorgang Nr. 4 in 4). Die funkgestützte Beleuchtungsanlage befindet sich anschließend in dem Status ”verriegelt”.
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Eine Aufhebung der Verriegelung ist nur durch einen der Sender der codierten funkgestützten Beleuchtungsanlage möglich. Auch kann eine Entriegelung durch nicht-codierte Sender erfolgen (vergleiche hierzu auch Szenario 3).
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Szenario 2:
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In einem Raum mit mehreren funkgestützten Beleuchtungsanlagen soll an eine Beleuchtungsanlage eine zusätzliche Lampe angeschlossen werden. Es wird beispielhaft davon ausgegangen, dass alle Beleuchtungsanlagen verriegelt sind.
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Die zusätzliche Lampe wird elektrisch verbunden und mittels eines Entriegelungssignals von einem der Sender der funkgestützten Beleuchtungsanlage, zu der die Lampe hinzugefügt werden soll, wird diese funkgestützte Beleuchtungsanlage entriegelt. Anschließend kann mittels dieses Senders eine Codierung erfolgen (Übertragung des Codes) und die funkgestützte Beleuchtungsanlage wird wieder verriegelt. Somit ist die funkgestützte Beleuchtungsanlage wieder vor ungewünschter Codierung gesichert.
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Als Entriegelungssignal kann ein Signal einer vorgegebenen Zeitdauer, z. B. zwischen 28 bis 32 Sekunden, gewählt werden, das unterschiedlich lang zu dem Signal der Codierung und dem Signal der Verriegelung ist.
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Szenario 3:
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Im einem Raum mit mehreren funkgestützten Beleuchtungsanlagen soll eine Lampe von einer Beleuchtungsanlage auf eine andere Beleuchtungsanlage umgelegt werden. Dazu werden die Lampen der ersten Beleuchtungsanlage entriegelt. Die betreffende Lampe wird vom Stromnetz getrennt; ohne Verbindung zum Stromnetz ist die Lampe nicht programmierbar. Die erste Beleuchtungsanlage wird wieder verriegelt. Die von dem Stromnetz getrennte Lampe ist demnach ”entriegelt” und kann neu zugeordnet werden.
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Die Integration in den zweiten Schaltkreis entspricht dem Vorgehen gemäß vorstehend beschriebenem Szenario 1.
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Ebenso kann auch ein Sender aus einem Schaltkreis entfernt und/oder in einen anderen Schaltkreis integriert werden.
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Szenario 4:
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Weiterhin ist es möglich, dass ein Sender ausfällt oder dass eine (kodierte und verriegelte) Lampe aus einem Funkbereich eines Senders entfernt wird.
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In diesem Fall muss die Lampe entriegelt und entweder in den Zustand ”neutral” oder in den Zustand ”codiert” versetzt werden können. Dies kann z. B. mittels eines speziellen Entriegelungsmechanismus erreicht werden, der z. B. von einer geeigneten Vorrichtung bereitgestellt wird, die den Sender bzw. die Lampe in einen der beiden Zustände ”neutral” oder ”codiert” versetzt.
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Auch kann dies erreicht werden, wenn ein beliebiger Sender ein Funksignal an die angeschlossene Lampe mit einer vorgegebenen Dauer (z. B. ca. 60 Sekunden) überträgt. Dieses Funksignal hebt die Entriegelung auf und versetzt die Lampe in den ”neutralen” Zustand (vergleiche Nr. 8 in 4). Allerdings werden sämtliche von dem Funksignal erreichte Lampen in den ”neutralen” Zustand versetzt und müssen anschließend neu codiert und verriegelt werden. Daher ist es von Vorteil, das Funksignal nur an die betroffenen bzw. eine begrenzte Anzahl von Lampen zu senden; dies kann z. B. in einer abgeschlossenen Umgebung und/oder mit einem Funksignal geringer Reichweite (emittiert z. B. mittels eines speziellen Senders) erfolgen.
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Szenario 5:
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Anstelle der Lampen oder Leuchtelemente können beliebige elektrische Komponenten oder Verbraucher funkgestützt angesteuert werden. Somit kann ein bestehendes leitungsgesteuerten System durch ein Funksystem der geschilderten Art ersetzt werden.
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Insbesondere kann ein leitungsgesteuertes System ersetzt werden, indem ein Originalschalter des leitungsgesteuerten Systems eingeschaltet bzw. die unterbrochene Leitung kurzgeschlossen wird. Anschließend werden die funkgestützten Elemente eingesetzt und mit Szenario 1 programmiert.
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Insbesondere können die Sender derart ausgeführt sein, dass diese dem Originalschalter des leitungsgesteuerten Systems entsprechen und somit Optik, Haptik und Position des Schaltelements erhalten bleiben.
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Anstelle der erwähnten Beleuchtungsanlage können beispielweise Jalousien oder Ventilatoren oder beliebige Kombinationen von Leuchtkörpern mit anderen Geräten funkgesteuert werden.
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Szenario 6:
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5 zeigt den Einsatz des hier beschriebenen Ansatzes für ein Beleuchtungssystem eines Fahrzeugs. Hierdurch kann die Komplexität eines Kabelbaums zum Betrieb der serienmäßigen Beleuchtungsanlage des Fahrzeugs deutlich vereinfacht werden.
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Leuchtelemente des Fahrzeugs (Blinker, Standlicht, Abblendlicht, Fernlicht, Nebelscheinwerfer, Bremslicht und Rückfahrscheinwerfer) erhalten je einen Empfänger. Die Bedienelemente zur Einschalten des jeweiligen Leuchtelements umfassen je einen Sender. Durch die hier beschriebene Codierung ist es möglich, die Schaltlogik geeignet zu implementieren, die Aktivierung bzw. Deaktivierung der einzelnen Leuchtelemente erfolgt über die Funkschnittstelle.
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Beispielsweise kann ein mehrstufiges Bremslicht implementiert werden, indem ein erster Schalter eine normale Bremsleuchte aktiviert und ein zweiter Schalter zusätzlich eine weitere Bremsleuchte, ggf. mit gesteigerter Helligkeit, aktiviert. Alternativ kann der zweite Schalter auch bewirken, dass die normale Bremsleuchte mit gesteigerter Helligkeit betrieben wird und/oder dass die normale Bremsleuchte (und ggf. die weitere Bremsleuchte) mit einer vorgegebenen Frequenz blinkt. Der erste Schalter kann über das Bremspedal aktiviert werden, wobei der zweite Schalter durch unterschiedliche Komponenten der Fahrzeugelektronik aktivierbar ist: Beispielsweise kann ein Steuergerät des Fahrzeugs einen Bremsvorgang mit vorgegebener negativer Verzögerung (z. B. anhand eines Beschleunigungssensors) ermitteln oder es kann festgestellt werden (z. B. mittels eines ABS-Steuergeräts), dass die Räder bei der Verzögerung zu rutschen beginnen; in beiden Fällen kann der zweite Schalter geschlossen und die zusätzliche Warnfunktion des mehrstufigen Bremslichts aktiviert werden. Der jeweilige Schalter kann als Sender realisiert sein.
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Allgemein ist es möglich, dass mindestens ein Leuchtelement (oder Verbraucher) von unterschiedlichen Sendern angesteuert werden kann.
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Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass die komplexen und fahrzeugspezifischen Kabelbäume deutlich vereinfacht werden können und universeller einsetzbar sind. Auch können Ergänzungen anzusteuernder Elemente oder ansteuernder Elemente einfach und flexibel vorgenommen werden.
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Programmierung:
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4 zeigt eine tabellarische Übersicht betreffend unterschiedliche Zustände (vergleiche Zeilen Nr. 1 bis Nr. 8) mit zugehörigem Programmierstatus, Schaltstellung, Energiestatus, Ansteuermöglichkeit, beispielhafter Signaldauer sowie erreichtem Ergebnis.
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Bei dem beschriebenen Element kann es sich um eine programmierbare elektrische Komponente, z. B. ein Leuchtelement oder einer Lampe, einen elektrischen Verbraucher oder um einen Sender handeln.
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In Zeile Nr. 1 ist das Element in einem neutralen Zustand, ausgeschaltet und ohne Stromversorgung. Es kann nicht angesteuert werden, eine Programmierung ist nicht möglich.
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In Zeile Nr. 2 ist das Element in einem neutralen Zustand, es ist mit Strom versorgt, die Schalterstellung (ein/aus) ist beliebig. Das Element kann codiert werden über ein vorgegebenes Funksignal mit einer Dauer von 10 Sekunden. Danach ist das Element in einem codierten Status.
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In Zeile Nr. 3 befindet sich das Element in dem codierten Zustand, ist ausgeschaltet und nicht mit Strom versorgt. Es kann nicht angesteuert werden, eine Zustandsänderung ist nicht möglich.
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In Zeile Nr. 4 ist das Element in dem codierten Zustand und mit Strom versorgt. Unabhängig von der Schalterstellung kann es mit einem Verriegelungssignal verriegelt werden. Es wechselt dann in den Zustand ”codiert und verriegelt”. Das Verriegelungssignal ist ein vorgegebenes Funksignal mit einer Dauer von 20 Sekunden.
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In Zeile Nr. 5 ist das Element in dem codierten Zustand und mit Strom versorgt. Unabhängig von der Schalterstellung kann es mit einem Neutralisierungssignal zurückgesetzt werden (Reset). Das Neutralisierungssignal ist ein vorgegebenes Funksignal mit einer Dauer von 60 Sekunden. Danach befindet sich das Element wieder in dem neutralen Zustand.
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In Zeile Nr. 6 befindet sich das Element in dem Zustand ”codiert und verriegelt”, ist ausgeschaltet und nicht mit Strom versorgt. Es kann nicht angesteuert werden, eine Zustandsänderung ist nicht möglich.
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In Zeile Nr. 7 ist das Element in dem Zustand ”codiert und verriegelt” und mit Strom versorgt. Unabhängig von der Schalterstellung kann es mit einem Entriegelungssignal entriegelt werden. Es wechselt dann in den Zustand ”codiert”. Das Entriegelungssignal ist ein vorgegebenes Funksignal mit einer Dauer von 30 Sekunden.
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In Zeile Nr. 8 ist das Element in dem Zustand ”codiert und verriegelt” und mit Strom versorgt. Unabhängig von der Schalterstellung kann es mit einem Neutralisierungssignal zurückgesetzt werden (Reset). Danach befindet sich das Element wieder in dem neutralen Zustand.
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Hierbei sei erwähnt, dass die erwähnten Signale Funksignale unterschiedlicher Zeitdauern sein können. Die hier angegebenen Zeiten sind lediglich Beispiele, andere Zeiten oder Zeitintervalle sind entsprechend anwendbar. Auch ist es möglich, dass die Funksignale gleich sind und sich nur durch ihre Dauer unterscheiden. Alternativ können unterschiedliche Funksignale verwendet werden, wobei dann unterschiedliche Zeitdauern zur weiteren Unterscheidung der Funksignale optional sind.
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Weiterhin ist es möglich, dass anstatt der Ansteuerung über fest vorgegebene Zeitdauern bestimmte Tastmuster verwendet werden. Hierzu kann ein Sender mit einer Taste oder mit mehreren Tasten vorgesehen sein.
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Beispielweise kann mindestens ein Sender einen zeitproportionalen akustischen Signalgeber aufweisen, so dass ein Tonsignal die zeitlichen Intervallgrenzen für die verschiedenen Ansteuerungsfunktionen von 10 Sekunden (Kodieren), 20 Sekunden (Verriegeln), 30 Sekunden (Entriegeln) und 60 Sekunden (Reset) andeutet.
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Ergänzende Ausführungsformen, weitere Vorteile:
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Der vorliegende Ansatz ist auch einsetzbar, um funkgesteuert Verbraucher von einem Stromnetz zu trennen anstatt diese in einen stromverbrauchenden Standby-Modus zu schalten. So können mehrere Verbraucher per Funkadapter mit dem Stromnetz verbunden und mit einem Sender auf den gleichen Code programmiert und verriegelt werden. In ausgeschalteter Position ist die Stromzufuhr zu den Geräten unterbrochen, sodass ein Standby- oder Ruhestromverbrauch verhindert wird.
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Häufig sind mehrere elektrische Geräte an einer Steckerleiste mit Kippschalter angeschlossen: Mit Umlegen des Kippschalters werden alle angeschlossenen Geräte von dem Stromnetz getrennt oder mit diesem verbunden. Diese Steckerleisten müssen zur bequemen Bedienung an leicht zugänglichen Stellen angeordnet sein. Dort sind sie meist auch gut sichtbar und optisch störend. Der vorliegende Ansatz ermöglicht den Einsatz einer flexiblen Steckerleiste mit Funkbedienung, wobei die Steckerleiste an nicht sichtbaren und schwer zugänglichen Stellen angebracht sein kann. Beispielsweise kann der Empfänger Teil der Steckerleiste sein oder die Steckerleiste ist mit dem Empfänger verbunden. Ein Hinzufügen weiterer Verbraucher kann gemäß Szenario 3 durchgeführt werden.
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Der Energieverbrauch des Funksystems ist vernachlässigbar, da ein Ruhestrom des Empfängers im Bereich von nur wenigen Milliampere liegt. Der Energiebedarf der Sender ist ebenfalls äußerst gering, da Energie ausschließlich beim Senden benötigt wird und diese Energie wegen der begrenzten Reichweite und der kurzen Sendezeiten sehr gering ist. Entsprechend kann auch bei der Verwendung von Batterien eine lange Betriebsdauer erreicht werden.
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Das Ein- und Ausschalten der Elemente erfolgt anhand des Senders vorzugsweise durch Antippen des Tasters. Bei verriegelten Elementen kann auch durch ein Signal, das länger ist als 30 Sekunden und kürzer als 60 Sekunden keine Statusänderung erfolgen.
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Eine kontinuierliche, quasi-kontinuierliche oder diskrete Verstellung der Gerätefunktion, z. B. eine Dimmfunktion bei Leuchtelemente bzw. Lampen, erfolgt bei eingeschaltetem Element durch den bereits erwähnten Regler des Senders. Eine entsprechende regelnde Information kann der Funkfrequenz als Trägerfrequenz aufgeprägt werden. Beispielsweise können kombinierte Drück-/Drehschalter beim Sender eingesetzt werden vergleichbar mit einem Ein-/Ausschalter eines Autoradios, der auch die Lautstärkeregelung umfasst.
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Der hier vorgestellte Ansatz eignet sich auch zur Ansteuerung von Elementen (Verbrauchern), die eine eigene Energieversorgung aufweisen. Beispielsweise können Verbraucher eines Anhängers von einer Zugmaschine aus angesteuert werden. Somit kann eine separate physikalische Steuerleitung entfallen. Sofern der Anhänger über eine eigene Energieversorgung verfügt wird keine Versorgungsleitung zwischen Zugmaschine und Anhänger benötigt.
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Als Leuchtelemente können beispielsweise Halbleiterleuchtelemente (z. B. Leuchtdioden, LEDs) oder Energiesparlampen eingesetzt werden. Derartige Leuchtelemente umfassen eine Steuer- oder Zündelektronik, in die die benötigten Bauteile zur Funksteuerung problemlos integriert werden können.
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Auch konventionelle Glühlampen können mit der vorgestellten Funktechnologie kombiniert werden. Beispielsweise kann die benötigte Elektronik in den Sockel oder die Fassung integriert werden und der Einschaltstrom kann gesteuert aufgebaut werden. Dies steigert die Lebensdauer der Glühlampe.
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Auch ist es möglich, mechanische Relais einzusetzen, die sich zum Schalten hoher Ströme eignen. Beispielsweise können auch elektronische Schalter, insbesondere Halbleiterschalter eingesetzt werden. Dies ermöglicht ein kontaktloses und damit funkenloses Ein- und Ausschalten. Damit können sichere Schaltvorgänge in Räumen oder Medien mit Explosionsgefahr durchgeführt werden.
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Weiterhin können mit Hilfe unterschiedlicher Codierungen nur Teile der verfügbaren Lampen geschaltet werden. Anwendungen sind z. B. Beleuchtungseinrichtungen wie Flutlichtanlagen oder Theaterbeleuchtungen. Hierbei kann ein einzelner Sender mit mehreren unterschiedlichen Codes (Codiermodul) kombiniert werden, wobei jeder Code über einen eigenen Taster aktiviert werden kann. Diese Lösung ist einfacher und preiswerter als für jede Gruppe von Lampen einen separaten Sender zu verwenden.
