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Verfahren und Vorrichtung zum drahtlosen Steuern von mindestens zwei
beweglichen Objekten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drahtlosen Steuern
von mindestens zwei, vorzugsweise beweglichen, Objekten, beispielsweise Lokomotiven
oder Kränen, bei dem zu jedem Objekt ein eigenes, räumlich von diesen entferntes
und von einer Bedienungsperson zu betätigendes Kommandogerät gehört, das den gewünschten
Bewegungen des Objekts zugeordnete Kommandosignale erzeugt und diese Signale über
einen allen Kommandogeräten gemeinsamen Hochfrequenzkanal an das bewegliche Objekt
sendet, in welchem durch die Kommandosignale die gewünschten Bewegungen des Objekts
ausgelöst werden, unter Anwendung einer einen Sendezyklus bildenden zeitlichen Staffelung
der Sendezeiten für die einzelnen Kommandogeräte derart, daß von einer Zentralstation
in bestimmten Zeitintervallen ausgesendete Synchronimpulse den Sendezyklus auslösen
und dabei je einem Kommandogerät zugeordnete Zeitkreise einschalten, die verschiedene
zeitlich gestaffelte Zeitkonstanten haben, und daß die Zeitkreise ihren Zeitkonstanten
entsprechend in zyklischer Reihenfolge jeweils ein Kommandogerät für eine bestimmte
Sendezeit auf den Hochfrequenzkanal schalten.
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Die drahtlose Fernsteuerung von beweglichen Objekten, zu denen unter
anderen Lokomotiven und Kräne gehören, hat sich in vielen Bereichen
Bereichen
der Technik durchgesetzt. Zum Beispiel befindet sich der Lokomotivführer bei Rangierarbeiten
in Werkbahnanlagen nicht mehr wie früher im Pührerstand der Lokomotive, sondern
er steuert sie von einem Ort aus, von dem er die beste Übersicht über die Anlage
oder einen bestimmten Anlagenteil hat, mittels eines Kommandogerätes per Funk.
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Das Kommandogerät für eine Lokomotive hat beispielsweise einen sogenannten
Fahrbremsschalter, mit dem die Fahrbefehle "Leistung auf", "Leistung konstant",
"Schnellbremse, "Betriebsbremse" und dergleichen gegeben werden können. Wird mit
dem Fahrbremsschalter einer der Fahrbefehle eingestellt, so gibt der Kommandogeber
ein entsprechendes Kommandosignal ab, das zum Beispiel aus Gründen der Sicherheit
codiert ist und aus einer Kombination von mehreren, gleichzeitig vorhandenen Tonfrequenzen
besteht. Für die Übertragung der, z. B. codierten, Kommandosignale von dem Kommando
gerät zu der Lokomotive dient ein zum Kommandogerät gehörender Hochfrequenzsender,
der die Rommandosignale als Modulation einer Trägerfrequenz über einen UKW-Sprechfunkkanal
ausstrahlt. In der Lokomotive ist ein Kommandoempfänger vorgesehen, welcher das
übertragene Hochfrequenzsignal verstärkt, demoduliert, auswertet und nach der Auswertung
an die entsprechenden Steuerungsmittel der Lokomotive weiterleitet.
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In ähnlicher Weise arbeiten auch Funkfernsteuerungen für Krananlagen.
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Damit
Damit wegen der ohnehin geringen Anzahl von
freien Hochfrequenzkanälen zwei oder mehrere bewegliche Objekte über einen einzigen
Hochfrequenzkanal ferngesteuert werden können, kann vorgesehen werden, daß die einzelnen
Kommandogeräte nach einem festen Zeitplan nacheinander für jeweils einen kurzen
Zeitabschnitt auf den Hochfrequenzkanal geschaltet und nur während dieser Zeitabschnitte
die Kommandosignale jeweils eines Kommandogerätes übertragen werden. Dabei sollen
zweckmäßigerweise alle beweglichen Objekte in bestimmten, möglichst kurzen Zeitintervallen
durch Kommandosignale steuerbar sein.
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Um Fehisteuerungen zu verhindern, die dadurch auftreten können, daß
die Kommandogeräte zu einem falschen Zeitpunkt auf den Hochfrequenzkanal geschaltet
werden oder daß sich die Sendezeiten einzelner Kommandogeräte überlappen, kann entsprechend
einem Aufsatz in "BBC-Nachrichten" 1969, Heft 10, Seite 570, vorgesehen sein, von
der Zentralstation Synchronimpulse an die Kommandogeräte auszusenden. Diese Synchronimpulse
schalten in jedem Kommandogerät einen Zeitkreis ein, der eine für dieses Kommandogerät
charakteristische Zeitkonstante hat, wobei entsprechend dieser Zeitkonstante das
Kommandogerät in zyklischer Reihenfolge für eine bestimmte Sendezeit auf den Hochfrequenzkanal
geschaltet wird. Die gestaffelten Sendezeiten bilden dabei jeweils einen Sendezyklus.
Nach Ablauf eines derartigen Sendezyklus werden die verschiedenen Zeitkreise der
Kommandogeräte durch einen neuen Synchronimpuls erneut eingeschaltet, eo daß ein
weiterer Sendezyklus ablaufen kann.
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Bei
Bei derartigen Einrichtungen muß aus Sicherheitsgründen
vorgesehen sein, daß jede Funkstörung zu einer Nullsetzung sämtlicher Befehle des
Kommandogerätes, d. h. zu einem Abschalten des Objekts führt. Es kommt daher vor,
daß bei kurzzeitig ausbleibenden Synchronimpulsen das Kommandogerät keine Kommandosignale
abgeben kann, so daß das zu steuernde Objekt abgeschaltet wird.
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Dies führt dazu, daß es bei kurzzeitig ausbleibenden Synchronimpulsen
zu unerwünschten ruckartigen Unterbrechungen der Bewegungen des bzw. der Objekte
kommt.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu ergreifen,
die bei kurzzeitigem Ausbleiben des Synchronimpulses verhindern, daß es zu ruckartigen
Unterbrechungen der Objekt-Bewegungen kommt, wobei aber bei längerem Ausbleiben
des Synchronimpulses eine schnelle Abschaltung des bzw. der Objekte erfolgen soll.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die einmal
durch einen Synchronimpuls eingeschalteten Zeitkreise auch beim Ausbleiben weiterer
Synchronimpulse jeweils nach Ablauf eines Sendezyklus selbsttätig erneut eingeschaltet
werden und daß nach Ablauf einer vorgegebenen, wählbaren Anzahl von Sendezyklen
die zu steuernden Objekte abgeschaltet werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus den zugehörigen Zeichnungen.
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Es
Es zeigen: Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer
Anlage zum draht losen Steuern von zwei Lokomotiven, Fig. 2 den grundsätzlichen
Aufbau eines Kommandogerätes in Blockdarstellung und Fig. 3 in Diagrammdarstellung
die Belegung des Hochfrequenzkanals durch die Sender verschiedener Kommandogeräte
und den Sender der Zentralstation.
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Die Anlage gemäß Fig. 1 enthält eine zentrale Sendestation -10, im
folgenden kurz Zentralstation genannt. Im Sendebereich der Zentralstation 10 befinden
sich zwei voneinander unabhängige ortsbewegliche Kommandogeräte 11 und 12. Die Kommandogeräte
11 und 12 sind zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß sie von einer Bedienungsperson
bequem getragen und dabei betätigt werden können.
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Zu jedem Kommandogerät gehört ein durch die Bedienungsperson aus etwa
bis 200 m Entfernung fernsteuerbares bewegliches Objekt 13, 14, zum Beispiel eine
Lokomotive in einer Werkbahnanlage. Jedes Kommandogerät 11, 12 hat, wie aus Fig.
2 ersichtlich, einen Hochfrequenzsender 15, einen Hochfrequenzempfänger 16 und eine
Sende-und Empfangsantenne 17. Mit den Sende- und Empfangsantennen 17 können in den
Kommandogeräten 11, 12 von der Zentralstation 10 über deren Sendeantenne 18 abgestrahlte
Signale empfangen und in den Kommandogeräten 11, 12 erzeugte Kommandosignale an
die zugehörige Lokomotive 13 bzw. 14 gesendet werden.
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Kommandos i gnale
Kommandosignale werden erzeugt,
wenn die Bedienungsperson ein oder mehrere Bedienungselemente ihres Kommandogerätes
11 bzw. 12 betätigt, um bestimmte Bewegungen der Lokomotive 13 bzw. 14 auszulösen
bzw. aufrechtzuerhalten. Die Lokomotiven 13 und 14 besitzen deshalb je eine Empfangsantenne
19 zum Empfang der Kommandosignale sowie je einen mit einer der Empfangsantennen
19 verbundenen, nicht weiter dargestellten Hochfrequenzempfänger.
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Damit beim Aussenden der Kommandosignale von den Kommandogeräten 11,
12 nicht der Fall eintritt, daß beide Sender 15 der Kommandogeräte 11, 12 senden
oder daß sich die Sendezeiten dieser beiden Sender 15 überlappen, so daß die für
die eine Lokomotive bestimmten Kommandosignale die andere Lokomotive beeinflussen,
ist in jedem der Kommandogeräte 11, 12 ein Zeitkreis mit unterschiedlicher Zeitkonstante
angeordnet, der die Sender zeitlich gestaffelt auf den Hochfrequenzkanal schaltet,
wobei das Einschalten der Zeitkreise von einem von der Zentralstation ausgesendeten
Synchronimpuls bewirkt wird.
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Der Aufbau eines Kommandogerätes soll an Hand von Fig. 2 näher erläutert
werden. Der Zeitkreis des Kommandogerätes ist als von einem Taktgeber 20 angesteuerter
Ringzähler 21 ausgebildet.
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Zwischen den Taktgeber 20 und den Ringzähler 21 ist ein-UND-Glied
22 geschaltet, mit dessen erstem Eingang der Ausgang des Taktgebers 20 und mit dessen
Ausgang der Eingang des Ringzählers 21 verbunden ist. Der zweite Eingang des UND-Gliedes
ist mit einem elektronischen Schalter 23 verbunden. Abhängig vom Schaltzustand
Schaltzustand
dieses Schalters 23 ist die UND-Schaltung 22 für die Taktsignale des Taktgebers
20 durchlässig bzw. gesperrt. Der Schalter 23 wird abhängig vom Zählerstand eines
mit dem Ringzähler 21 verbundenen Zykluszählers 24 umgeschaltet. Weiterhin ist der
Schalter 23 mit dem Hochfrequenzempfänger 16 verbunden und kann bei im Empfänger
16 eintreffenden Synchronimpulsen ausgeschaltet werden. Mit der Rückflanke der Synchronimpulse
kann der Schalter 23 über ein Differenzierglied 25 wieder eingeschaltet werden.
Der Hochfrequenzempfänger 16 ist weiterhin mit dem Zykluszähler 24 und dem Ringzähler
21 verbunden. Bei im Hochfrequenzempfänger 16 eintreffenden Synchronimpulsen wird
sowohl der Zykluszähler 24 als auch der Ringzähler 21 auf Null gesetzt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Wenn der
llochfrequenzempfänger 16 von der Zentralstation 10 einen Synchronimpuls empfängt,
dann werden der Zykluszähler 24 und der Ringzähler 21 auf Null gesetzt und der Schalter
23 ausgeschaltet, so daß die UND-Schaltung 22 für die von dem Taktgeber 20 abgegebenen
Taktimpulse gesperrt ist. Der Ringzähler 21 wird dadurch nicht weitergeschaltet,
bis mit der Rückflanke des Synchronimpulses über das Differenzierglied 25 der Schalter
23 wieder eingeschaltet wird. Dies hat zur Folge, daß die UND-Schaltung 22 für die
von dem Taktgeber -20 abgegebenen Taktimpulse durchlässig wird. Dadurch wird. der
Ringzdhler weitergeschaltet und schaltet bei Zählerstand 1 den Sender 15 auf den
Hochfrequenzkanal. Bei Zählerstand 2 ist der Sender 15 wieder vom Hochfrequenzkanal-weggeschaltet,
und ein einem anderen Kommandogerät zugeordneter Ringzähler
Ringzähler
schaltet den zu diesem Kommandogerät gehörenden Sender auf den Hochfrequenzkanal.
Bei Zählerstand 3 wird der Empfänger 16 wieder einen Synchronimpuls empfangen, und
der inzwischen bei Zählerstand 3 des Ringzählers 21 von Zählerstand 0 auf Zählerstand
1 weitergeschaltete Zykluszlhler 24 sowie der Ringzähler 21 werden auf Null gesetzt.
Anschließend wiederholt sich der beschriebene Vorgang.
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Bei Ausbleiben eines oder mehrerer Synchronimpulse verhält sich die
Schaltung folgendermaßen: Der Ringzähler 21 wird vom Zählerstand 3 selbsttätig wieder
auf Zählerstand 0 zurückgeschaltet, und der oben beschriebene Vorgang läuft auch
ohne Eintreffen eines Synchronimpulses wieder ab. Dabei schaltet jedoch nach jedem
Sendezyklus, der ohne Eintreffen eines Synchronimpulses abläuft, der Zykluszähler
24 um eine Zähler stelle weiter. Bei einem bestimmten Zählerstand des Zykluszählers
24 gibt dieser jedoch ein Signal an den Schalter 23, der dadurch ausgeschaltet wird
und die UND-Schaltung 22 sperrt, so daß der Ringzähler nicht weiterzählt und der
entsprechende Sender nicht mehr mit dem Hochfrequenzkanal verbunden wird. Dies hat
jedoch zur Folge, daß das zu steuernde Objekt zur Vermeidung von Schäden irgendwelcher
Art augenblicklich abgeschaltet wird.
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Beim nächsten eintreffenden Synchronimpuls wird durch Nullsetzen des
Zyklus zählers 24 und des Ringzählers 21 sowie durch Ausschalten und darauffolgendes
Wiedereinschalten des Schalters 23 die Einrichtung wieder in ihre Ausgangslage gebracht,
so daß der oben beschriebene Vorgang erneut ablaufen kann.
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Durch
Durch die beschriebene Schaltanordnung ist
es möglich, bei kurszeitig ausbleibenden Synchronimpulsen ein Abschalten der zu
steuernden Objekte zu vermeiden. Dies ist insbesondere in Fabrikhallen mit unberechenbaren
und schwierigen Funkversorgungsproblemen von großer Bedeutung. Die Zeit, die der
bzw. die Ringzähler ohne Synchronimpuls weiterlaufen können, bzw. die Anzahl der
sich selbsttätig wiederholenden Sendezyklen und damit der Zählerstand, bei dem der
Zykluszähler 24 den Schalter 23 unterbricht, ist grundsätzlich dadurch bestimmt,
wie lange die Ringzähler in den einzelnen Kommandogeräten synchronlaufen können,
ohne daß es infolge des unterschiedlichen Temperaturganges der einzelnen Zähler
oder durch Toleranzen der Bauelemente zu Überlappungen der gestaffelten Sendezeiten
kommt.
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In Fig. 3 ist ein Impulsdiagramm dargestellt, das für eine Fernsteueranlage
mit zehn Kommandogeräten und dementsprechend zehn zu steuernden Objekten gilt. In
diesem Diagramm ist gezeigt, wie sich die einzelnen Sendezeiten tl bis t10 aneinanderreihen.
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Während der Sendezeit tl wird in einem ersten Kommandogerät der Sender
dieses Kommandogerätes auf den Hochfrequenzkanal geschaltet, während der Sendezeit
t2 in einem zweiten Kommandogerät der Sender dieses zweiten Kommandogerätes usw.
Bei Zählerstand 11, der der Zeit t5 entspricht, wird in allen zehn Kommandogeräten
der Hochfrequenzempfänger zum Empfang des von der Zentralstation ausgesendeten Synchroniapulses
auf den Hochfrequenzkanal geschaltet.
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Eine
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung
ist bei einer derartigen Fernsteueranlage dadurch gegeben, daß die Betriebsspannung
der einzelnen Sender und Empfänger tatsächlich nur dann eingeschaltet wird, wenn
sie benötigt wird, d. h., wenn der jeweilige Sender bzw die Empfänger auf den Hochfrequenzkanal
geschaltet werden sollen. In zweckmäßiger Weise kann diese Schalt funktion durch
den ohnehin vorhandenen Ringzähler 21 wahrgenommen werden. So schaltet der Ringzähler
bei Zählerstand 1 die Betriebsspannung für den bei Zählerstand 2 auf den Hochfrequenzkanal
geschalteten Sender ein und bei Zählerstand 3 wieder aus.
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Bei Zählerstand 10 wird dann die Betriebs spannung für alle Hochfrequenzempfänger
eingeschaltet und bei Zählerstand 0 wieder ausgeschaltet. Um die Betriebsspannung
des Senders einzuschalten, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, eine sogenannte
Vorlaufzeit während eines Sendezyklus einzuführen, während der die Betriebsspannung
dieses Senders eingeschaltet werden kann.