DE2434165C3 - Ultrasonic transmitter for remote control of radio and television receivers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen im Oberbegriff desThe invention relates to a in the preamble of

Patentanspruches 1 angegebenen Ultraschallsender. i/3 ist der Scheitelwert der Grundwellenamplitude,Claim 1 specified ultrasonic transmitter. i / 3 is the peak value of the fundamental wave amplitude,

Durch den im Hauptpatent 23 29 740 beschriebenen ₆₅ U_max der Spitzenspannungswert am akustischen Wand-Ultraschallsender wird eine rückwirkungsfreie und ler und ψ der Stromflußwinkel der Schließphase einer breitbandige Speisung eines elektrostatischen Ultra- Steuerperiode,
schallwandlers für Fernsteuerzwecke erreicht. Als Beispiel sei ein Kommandofrequenzbereich _{Due to the 65} U _max described in the main patent 23 29 740, the peak voltage value at the acoustic wall ultrasonic transmitter, a reaction-free and ler and ψ the current flow angle of the closing phase of a broadband supply of an electrostatic ultra control period,
sound converter for remote control purposes. An example is a command frequency range

zwischen 35 und 45 kHz angenommen. Wählt man den Stromflußwinkel der Schließphase des elektronischen Schalters so, daß er bei 45 kHz 180° beträgt, so sinkt er für 35 kHz auf 140°, wenn seine Dauer (vergl. das Impulsdach in Fig. 2c) konstant bleibt. Die wirksame Grundwellenamplitiide nimmt dabei nur um ca. 6% ab. Dieser Verlust ließe sich zwar durch ein entsprechendes Verlängern der Schließphase um 6% völlig kompensieren, jedoch lohnt dieser Aufwand meist nichtassumed between 35 and 45 kHz. If you choose the current flow angle of the closing phase of the electronic Switch so that it is 180 ° at 45 kHz, it drops for 35 kHz to 140 ° if its duration (cf. the pulse roof in Fig. 2c) remains constant. The effective The fundamental wave amplitude only decreases by approx. 6%. This loss could be completely compensated for by extending the closing phase accordingly by 6%, however, this effort is usually not worthwhile

Eine Anordnung, welche die geforderten Bedingungen erfülk, weist zwischen dem Oszillator bzw. dem vom Oszillator gesteuerten Teiler und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters eine Impülsformerstufe auf. Eine solche Iiwpulsformerstufe kann durch ein bekanntes Monoflop gebildet werden.An arrangement which fulfills the required conditions has between the oscillator and the from Oscillator controlled divider and the control electrode of the electronic switch a pulse shaper on. Such an Iiwpulsformerstufe can be formed by a known monoflop.

Wenn als Oszillator ein Multivibrator oder Sperrschwinger veränderbarer Frequenz benutzt wird, können auch hier die Schaltungsteile eine konstante Zeitkonstanz enthalten, welche die Teilphase positiver bzw. negativer Amplitude erzeugen.If a multivibrator or blocking oscillator with a variable frequency is used as the oscillator, Here, too, the circuit parts can contain a constant time constancy, which makes the partial phase more positive or negative amplitude.

Zwischen dem Ausgang des Rechteckgenerators und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters kann zur Impulsformung nach einer anderen Ausführung der Erfindung auch ein Differenzierglied eingefügt werden.Between the output of the square wave generator and the control electrode of the electronic switch can for pulse shaping according to another embodiment of the invention, a differentiating element can also be inserted.

Um die unerwünschte Polarität von der Steuerelektrode des elektronischen Schalters fernzuhalten, ist nach einer weiteren Ausführung der Erfindung vor die Steuerelektrode ein Entkopplungswiderstand gelegt mit einer kurzschließenden Diode für die unerwünschte Polarität parallel zu dieser Steuerelektrode. Der Entkopplungswiderstand kann auch durch eine Diode in Flußrichtung für den Steuerstrom ersetzt werden.To avoid the unwanted polarity from the control electrode to keep the electronic switch away, is according to a further embodiment of the invention before the Control electrode a decoupling resistor placed with a short-circuiting diode for the undesired Polarity parallel to this control electrode. The decoupling resistor can also be implemented by a diode in Flow direction for the control current are replaced.

Anstelle der Kurzschlußdiode ist auch eine Zenerdiode zweckmäßig, die eine konstante Steuerspannung für die Schließphase des elektronischen Schalters erzeugt. Für dis cnt"£"£«!^CTcsstzts Polarität w'rkt ö\q ^snsrdio* de gleichzeitig als Kurzschlußdiode. Wo das nicht ausreicht, kann eine zusätzliche Kurzschlußdiode beibehalten werden.Instead of the short-circuit diode, a Zener diode is also useful, which generates a constant control voltage for the closing phase of the electronic switch. For dis cnt "£" £ «! ^CT csstzts polarity works ö \ q ^ snsrdio * de at the same time as a short-circuit diode. Where this is not sufficient, an additional short-circuit diode can be retained.

Daß die gewünschte Impulsform auch direkt aus einer Teilerschaltung ggf. mit zusätzlichen Und- bzw. Nicht-Und-Schaltungen abgeleitet werden kann, ist an sich bekannt.That the desired pulse shape can also be obtained directly from a divider circuit, if necessary with additional AND or Not-and-circuits that can be derived is on known.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawing and described in more detail below. Show it

F i g. 1 die Grundschaltung für einen erfindungsgemäßen Sender mit einer zusätzlichen Impulsformerstufe F i g. 2a eine Einzelheit (Impulsformerschaltung) F i g. 2b und 2c Diagramme der zugehörigen Impulsformen zur näheren Erläuterung der Frfindung.F i g. 1 the basic circuit for a transmitter according to the invention with an additional pulse shaper stage F i g. 2a a detail (pulse shaper circuit) F i g. 2b and 2c are diagrams of the associated pulse shapes for a more detailed explanation of the invention.

Parallel zu den Elektroden des elektroakustischen Wandlers W(Fi g. 1), dessen Wandlerkapazität mit CW bezeichnet ist, sind ein steuerbarer elektronischer Schalter in Form eines von einem Wediselspannungsgenerator OSZ gesteuerten Transistors Tl und eine Reihenschaltung angeordnet, die aus einer Gleichspannungsquelle t/2 sowie einer Spule Li und einer in Flußrichtung des Gleichstromes der Gleichspannungsquelle t/2 gepolten Diode D1 besteht. Parallel to the electrodes of the electroacoustic transducer W (Fi g. 1), whose transducer capacitance is denoted by CW , a controllable electronic switch in the form of a transistor Tl controlled by a Wediselvoltage generator OSZ and a series circuit consisting of a direct voltage source t / 2 and a coil Li and a diode D 1 polarized in the direction of flow of the direct current from the direct voltage source t / 2.

Zusätzlich zu dieser Schaltung ist zwischen dem Oszillator OSZ und der Steuerelektrode des elektronisehen Schalters T\ eine Impulsformerstufe IFvorgesehen, welche mit der Wiederholfrequenz des auf verschiedene Frequenzen umschaltbaren Oszillators oder des mit einem umschaltbaren Teiler kombinierten Oszillators an den elektronischen Schalter einen Schließimpuls konstanter Dauer abgibt. Da solche impulsformerstufen beispielsweise auch als »Monoflops« bekannt sind, kann von einer genaueren Darstellung abgesehen werden.In addition to this circuit, a pulse shaper IF is provided between the oscillator OSZ and the control electrode of the electronic switch T \ , which sends a closing pulse of constant duration to the electronic switch at the repetition frequency of the oscillator that can be switched to different frequencies or of the oscillator combined with a switchable divider. Since such pulse shaper stages are also known as "monoflops", a more precise representation can be dispensed with.

F i g. 2a zeigt den Ersatz der Impulsformerstufe IF durch ein sehr einfaches Differenzierglied G, R\. Mit der Zeitkonstante dieses Gliedes wird die Impulsform A in Fig.2b erzeugt. Widerstand Ri und die Zenerdiode Eh begrenzen die positive Phase des Impulses A auf die Linie B (F i g. 2c). Die unerwünschten negativen Anteile werden durch die Zenerdiode selbst oder mit der zusätzlichen Diode Lh auf die Linie C begrenzt. Die Zeitachse ist mit ί und die Impulsspannung mit LJ bezeichnet.F i g. 2a shows the replacement of the pulse shaper stage IF by a very simple differentiator G, R \. The pulse shape A in Fig. 2b is generated with the time constant of this element. Resistor Ri and the Zener diode Eh limit the positive phase of pulse A to line B (FIG. 2c). The undesired negative components are limited to line C by the Zener diode itself or with the additional diode Lh. The time axis is marked with ί and the pulse voltage with LJ .

Das Impulsdach Θ (Schließphase des Schalters) ist bei allen Frequenzen praktisch konstant bzw. von gleicher Dauer. Auf diese Weise wird bei den verschiedenen Frequenzen das Tastverhältnis ebenfalls verschieden, da der Anteil der Schließphase bzw. = Dauer in bezug auf die Wiederholfrequenz oder Periode je nach Frequenz unterschiedlich ist. Daher ist das Tastverhältnis ζ. Β. bei tiefen Frequenzen kleiner, bei hohen Frequenzen jedoch größer. Die Frequenzabhängigkeit der Amplitude der Grundwelle macht jedoch nicht mehr als 6% aus. Es sei noch bemerkt, daß die Erfindung nicht nur in bezug auf das Hauptpatent P 23 29 740 sondern auch in bezug auf das Zusatzpatent (P 23 57 499.4), bei dem eine (hier nicht dargestellte) Energierückgewinnungsschaltung vorgesehen ist, anwendbar ist.The impulse roof Θ (closing phase of the switch) is at all frequencies practically constant or of the same duration. In this way, the different Frequencies the duty cycle also different, since the portion of the closing phase or = duration in relation to the repetition frequency or period differs depending on the frequency. Therefore the duty cycle is ζ. Β. at lower frequencies smaller, but larger at high frequencies. The frequency dependence of the amplitude however, the fundamental wave is no more than 6%. It should also be noted that the invention is not limited to with respect to the main patent P 23 29 740 but also with respect to the additional patent (P 23 57 499.4), in which one Energy recovery circuit (not shown here) is provided, is applicable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (9)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Ultraschallsender mit einem aus einer Gleichspannungsquelle gespeisten elektrostatischen Ultraschallwandler zur Fernbedienung von Rundfunk- und Fernsehgeräten, bei dem an die Gleichspannungsquelle in Serie mit einer Spule und einer in Stromrichtung des Gleichstromes der Gleichspannungsquelle gepolten Diode die Parallelschaltung eines von einem Wechselspannungsgenerator gesteuerten elektronischen Schalters und des Ultraschalhvandlers angeschlossen ist nach Patent 23 29 740, dadurch gekennzeichnet, daß der den elektronischen Schalter (Ti) steuernde Generator (OSZ) veränderbarer Frequenz, insbesondere Rechteckgenerator, so dimensioniert ist, daß er ein festes Zeitkonstartenglied (Θ) in dem Schaltungsteil besitzt, der die Teilphase positiver bzw. negativer Amplitude des Ausgangssignals erzeugt.1. Ultrasonic transmitter with an electrostatic ultrasonic transducer fed from a direct voltage source for remote control of radio and television sets, in which the parallel connection of an electronic switch controlled by an alternating voltage generator and the Ultrasonic transducer is connected according to patent 23 29 740, characterized in that the generator (OSZ ) controlling the electronic switch (Ti) of variable frequency, in particular a square-wave generator, is dimensioned so that it has a fixed time constant element (Θ) in the circuit part that controls the Partial phase generated positive or negative amplitude of the output signal. 2. Ultraschallsender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Oszillator (OSZ) bzw. dem vom Oszillator gesteuerten Teiler und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters (Tt) eine Impulsformerstufe (IF) eingefügt ist2. Ultrasonic transmitter according to claim 1, characterized in that a pulse shaper stage (IF) is inserted between the oscillator (OSZ) or the divider controlled by the oscillator and the control electrode of the electronic switch (Tt) 3. Ultraschallsender nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformerstufe (IF) ein Monoflop ist.3. Ultrasonic transmitter according to claim 1 and 2, characterized in that the pulse shaper stage (IF) is a monoflop. 4. Ultraschallsender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckgenerator ein Multivibrator oder Sperrschwinger ist.4. Ultrasonic transmitter according to claim 1, characterized in that the square wave generator is a Multivibrator or blocking oscillator is. 5. Ultraschallsender nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Rechteckgenerators und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters (Ti) ein Differenzierglied (C 1, R 1) eingefügt ist.5. Ultrasonic transmitter according to one of claims 1 to 4, characterized in that a differentiating element (C 1, R 1) is inserted between the output of the square-wave generator and the control electrode of the electronic switch (Ti). 6. Ultraschallsender nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Differenziergliedes (Ci, R 1) und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters (Tl) ein Serienwiderstand (R 2) eingefügt ist.6. Ultrasonic transmitter according to claim 5, characterized in that a series resistor (R 2) is inserted between the output of the differentiating element (Ci, R 1) and the control electrode of the electronic switch (Tl). 7. Ultraschallsender nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Differenzierglieder (Ci, R 1) und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters (Ti) außer dem Serienwiderstand (R 2) noch eine die unerwünschte Polarität des Steuerimpulses kurzschließende Diode (D 2) vorgesehen ist.7. Ultrasonic transmitter according to claim 6, characterized in that between the output of the differentiating elements (Ci, R 1) and the control electrode of the electronic switch (Ti), in addition to the series resistor (R 2) , a diode (D 2 short-circuiting the undesired polarity of the control pulse ) is provided. 8. Abänderung des Ultraschallsenders nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Diode (D2) oder zusätzlich antiparallel oder parallel eine Zenerdiode (D 3) vorgesehen ist.8. Modification of the ultrasonic transmitter according to claim 7, characterized in that instead of the diode (D2) or in addition, a Zener diode (D 3) is provided in antiparallel or parallel. 9. Ultraschallsender nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Serienwiderstandes (R 2) oder zusätzlich eine Diode in Flußrichtung für den die Schließphase erzeugenden Steuerstrom des elektronischen Schalters (Ti) eingefügt ist.9. Ultrasonic transmitter according to one of claims 6 to 8, characterized in that instead of the series resistor (R 2) or in addition a diode is inserted in the flow direction for the control current of the electronic switch (Ti) which generates the closing phase. Gleichzeitig wird dadurch eine polarisierende Gleichspannung an die Kapazität des Ultraschallwandlers gelegt, die mit dem parallelliegenden elektronischen Schalter periodisch kurzgeschlossen wird. Die Frequenz der Steuerspannung des elektronischen Schalters entspricht der abzustrahlenden Ultraschallfrequenz. Die Polarisationsspannung kann auf folgende Art gewonnen werden: Während der Kurzschlußphase wird Strom in einer Induktivität gespeichert, der beim Sperren desAt the same time, a polarizing DC voltage is applied to the capacitance of the ultrasonic transducer placed, which is periodically short-circuited with the parallel electronic switch. The frequency the control voltage of the electronic switch corresponds to the ultrasonic frequency to be emitted. the Polarization voltage can be obtained in the following way: During the short-circuit phase, current is in an inductance stored when the ίο elektronischen Schalters eine Spannung induziert, die über eine Entkopplungsdiode an die Elektroden des Ultraschallwandlers gelangt Infolge der periodisch auftretenden Sperrphase des elektronischen Schalters wird die Polarisationsspannung in jeder Periode neu erzeugtίο electronic switch induces a voltage that The periodic arrives at the electrodes of the ultrasonic transducer via a decoupling diode Occurring blocking phase of the electronic switch, the polarization voltage is new in each period generated Die Frequenz der den elektronischen Schalter steuernden (Rechteck)-impulse ist innerhalb des Bereiches der abzustrahlenden Kommandofrequenzen zwar frei wählbar, die am Wandler auftretende Amplitude ist jedoch dieser Frequenz umgekehrt proportional. Wenn der Frequenzgang auch zur Kompensation der frequenzabhängigen Leistungsabgabe des Wandlers herangezogen werden kann, ist jedoch häufig eine andere Frequenzgangkompensation der Amplitude zweckmäßiger. The frequency of the (square) pulses controlling the electronic switch is within the range the command frequencies to be emitted are freely selectable, the amplitude occurring at the converter is however, this frequency is inversely proportional. If the frequency response also compensates for the frequency-dependent Power output of the converter can be used, but is often a different one Frequency response compensation of the amplitude is more useful. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den frequenzabhängigen Amplitudengang der Grundschaltung für die breitbandige Speisung elektrostatischer Wandler zu beseitigen.The invention is therefore based on the object of providing the frequency-dependent amplitude response of the basic circuit for the broadband supply of electrostatic converters. Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöstThis object is achieved by the invention specified in claim 1 Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of the invention are given in the subclaims. Die Frequenzkompensation der Amplitude ist durch die Wahl eines entsprechend frequenzabhängigen Tastverhältnisses der den elektronischen Schalter steuernden Rechteckspannung erreicht. Wird somit für die Schließphase des elektronischen Schalters unabhängig von der Frequenz der Rechteckspannung eine konstante Dauer Θ gewählt, so bleibt die in der Spule gespeicherte Energie unabhängig von der Periodendauer der den elektronischen Schalter steuernden Rechteckspannung. Die dann an der akustischen Wandlerkapazität erzeugte Spannungsamplitude ist in diesem Fall unabhängig von der steuernden Frequenz konstant.The frequency compensation of the amplitude is through the choice of a corresponding frequency-dependent Duty cycle of the square-wave voltage controlling the electronic switch is reached. Is thus used for the closing phase of the electronic switch regardless of the frequency of the square wave voltage If a constant duration Θ is selected, the energy stored in the coil remains independent of the period duration the square-wave voltage controlling the electronic switch. The then on the acoustic transducer capacity The voltage amplitude generated is constant in this case, regardless of the controlling frequency. Eine solche Anordnung hat insbesondere den großen Vorteil, daß die maximale Spannungsfestigkeit der Bauelemente, wie z. B. die zulässige Betriebsspannung der als elektronische Schalter benutzten Bauelemente (Transistor, Thyristor oder Ovonic), der Gleichrichterdioden oder des akustischen Wandlers im gesamten Betriebsfrequenzbereich voll ausgenutzt werden können. Wie bereits früher erwähnt, werden Oberwellen der Rechteckspannung dabei nicht wirksam, weil der akustische Wandler sie praktisch nicht abstrahlt.Such an arrangement has the particular advantage that the maximum dielectric strength of the Components such as B. the permissible operating voltage of the components used as electronic switches (Transistor, thyristor or Ovonic), the rectifier diodes or the acoustic transducer in the whole Operating frequency range can be fully utilized. As mentioned earlier, harmonics the square wave voltage is not effective because the acoustic transducer practically does not radiate it. Der für die Grundwellenamplitude zu beobachtende Frequenzgang ist mittels der Fourieranalyse für Rechteckschwingungen abzuschätzen:The frequency response to be observed for the fundamental wave amplitude is by means of the Fourier analysis for Estimate square waves: