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Drahtlose Personensuchanlage mit mehreren, von einem Sender gespeisten
induktiven Schleifen Es sind drahtlose Personensuchanlagen bekannt, die mit mehreren,
von einem Sender gespeisten induktiven Schleifen, die je ein Empfangsgebiet umschließen,
ausgestattet sind. Normalerweise sind den Schleifen Verstärker einzeln zugeordnet,
die während des Sendebetriebes der Anlage alle mit einem gemeinsamen Sender verbundenen
Schleifen gleichzeitig erregen. Bei der Projektierung einer derartigen Anlage ist
auf die Anordnung der Schleifen besondere Sorgfalt zu verwenden, um eine gegenseitige
Beeinflussung der durch die verschiedenen, gleichzeitig erregten Schleifen erzeugten
Magnetfelder, insbesondere die Entstehung von Nullstellen zu vermeiden.
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Diese Schwierigkeit ist bei .der drahtlosen Personensuchanlage, die
nachstehend beschrieben ist, erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die induktiven
Schleifen während des Sendebetriebes der Anlage über einen selbsttätigen Umschalter
in einer bestimmten Reihenfolge nacheinander gespeist werden. Diese Betriebsweise
hat zudem .den Vorteil, daß .die Gesamtleistung zum Betrieb der Schleifen b:zw.
die Zahl der hierzu erforderlichen Verstärker herabgesetzt werden kann.
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Grundsätzlich wird die Sendedauer für einen bestimmten Rufzyklus,
der das gesamte Empfangsgebiet erreichen soll, durch die zeitlich aufeinanderfolgen@de
Speisung der Schleifen verlängert. Dieser Umstand fällt allerdings dann nicht stark
ins Gewicht, wenn ein vorgeschlagenes Selektivrufverfahren angewandt wird, bei dem
ein Rufzyklus aus einer Serie von periodisch sich wiederholenden Rufsignalen in
Form von Impulsgruppen besteht, die sich in größeren Abständen folgen. In diesem
Fall lassen: sich nämlich mehrere Rufzyklen derart zeitlich verschachteln, daß die
Sendedauer nur unbedeutend verlängert wird. Außerdem werden die Verstärker besser
ausgenützt, wenn man weiter in Betracht zieht, daß heute die Verstärker meist mit
Transistoren bestückt sind und demzufolge auch bei intermittierendem Betrieb für
die Spitzenleistung dimensioniert werden müssen.
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Je nach der Art des zu erfassenden Empfangsgebietes, das sich aus
einzelnen Aufenthaltsräumen, Gebäuden und/oder ganzen Gebäudekomplexen zusammensetzen
kann, erweisen sich aus den im Rahmen der Erfindung möglichen Anordnungen .bestimmte
Ausführungsformen als besonders zweckmäßig. Beispielsweise lassen sich die Schleifen
in Gruppen einteilen, wobei gegebenenfalls jeder Schleifengruppe ein Umschalter
zugeordnet wird, der in der Weise gesteuert werden kann, daß die Schleifen verschiedener
Gruppen gleichzeitig gespeist werden. Auf diese Weise gelingt es, einerseits, die
Sendedauer auf ein Minimum zu beschränken und andererseits Nullstellen zu vermeiden,
wenn man für die gleichzeitige Speisung jeweils Schleifen zusammenfaßt, die genügend
weit auseinanderliegen.
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Nachstehend wird an Hand der beigefügten Zeichnung eine beispielsweise
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Dem Ausführungsbeispiel
liegt das obenerwähnte Selektivrufverfahren zugrunde. In der Zeichnung bedeutet
Fig.l Blockschema der Endstufe und der Umschaltmittel einer Personensuchanlage mit
drei Schleifen, Fig. 2 Impulsdiagramme zur Erläuterung des Schalt-Programms, Fig.3
Schaltungsschema der zur Umschaltung der Schleifen verwendeten elektronischen Schalter,
Fig. 4 Schaltungsschema der Einrichtung zur Steuerung der elektronischen Schalter.
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Bei dem erwähnten Selektivrufverfahren erfolgt die Auswahl eines bestimmten
Empfängers durch eine Gruppe von Wahlimpulsen, deren gegenseitige Abstände als Wahlkriterien
benutzt werden. Eine derartige Impulsgruppe, deren zeitliche Ausdehnung im Maximum
etwa 30 ms beträgt, wird im folgenden als Rufsignal bezeichnet. Ein Rufzyklus besteht
aus einer Serie von z. B. zehn mit einer Folgefrequenz von
10 Hz
periodisch sich wiederholenden gleichartigen Rufsignalen. Zwischen den einzelnen
Rufzyklen sind Pausen von etwa 4 Sek. Dauer vorgesehen. Das Impulsdiagramm a in
Fig. 2 stellt zwei.aufeinanderfolgende Rufsignale eines Rufzyklus dar.
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Im vorliegenden - Beispiel werden- nun drei Rufzyklen mit unter sich
gleichartigen Rufsignalen zeitlich derart verschachtelt, daß gemäß dem Impulsdiagramm
bin Fig: 2 -auf ein. Rufsignal 1 eines ersten Rufzyklus, ein Rufsigna12 eines zweiten
und ein Rufsignal 3 eines dritten Rufzyklus in kurzen Pausen folgen, bevor das nächste
Rufsignal 4 des ersten Rufzyklus auftritt. Dementsprechend ist bei der in Fig. 1
schematisch dargestellten, Anlage. die Anordnung so getroffen, daß die Umschaltfrequenz
dreimal so groß ist wie die Folgefrequenz der Rufsignale, so daß aufeinanderfolgende
Rufsignale verschiedenen Schleifen zugeführt werden.
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Gemäß Fig. 1 werden die drei einzeln abgestimmten Schleifen S1, S2
und -S3 aus einem gemeinsamen Endverstärker 10 über je einen elektronischen Schalter
11,--12 hzw. 13 gespeist. Die zur Umschaltung dienenden elektronischen Schalter
11, 12 und 13 werden durch eine multistabile elektronische Ringschaltung 14 mit
drei Stufen, I, II, III gesteuert. Das Steuersignal. zum Betrieb der Ringschaltung
wird von den ausgesandten Rufsignalen abgeleitet. Hierzu sind die hintereinandergeschalteten
Stufen 15, 16 und 17 vorgesehen. Die Stufe 15 enthält einen Demodulator mit Integrierglied,
die Stufe 16 einen Schmitt-Trigger und die Stufe 17 ein Differenzierglied mit anschließendem
Verstärker. Die an den. Ausgängen dieser drei Stufen auftretenden Signale werden
durch die Impulsdiagramme c, d und e in Fig. 2 veranschaulicht.
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Der AusgangstransformatorAT des Endverstärkers 10 -besitzt nach Fig.
3 drei Sekundärwicklungen W1, W2 und W3, an die über je einen elektronischen Schalter
und einen Übertrager U1, U2 bzw. U3 die SchleifenS1, S2 -und S3 ,angeschlossen
-sind. Im Prinzip würde eine gemeinsame Sekundärwicklung für alle drei Ausgänge
genügen. Die unter sich gleich ausgebildeten elektronischen, Schalter enthalten
je zwei Gleichrichter G1, G2, die in. den Wechselstrom führenden Adern -liegen,
sowie einen Schalttransistor Ts, der an zwei bezüglich der genannten Adern symmetrischen
Punkten angeschlossen: ist. Diese Punkte werden durch Mittelabgriffe einerseits
der Sekundärwicklungen des Ausgangstransformators AT und anderseits der Primärwicklungen
der übertrager U1, U2, U3 gebildet. Der Schalttransistor Ts schließt im Durchlaßzustan,d
einen für beide Gleichrichter G1, G2 gemeinsamen Gleichstromkreis, so daß sich die
durch Gleichrichtung- entstandenen Halbwellen im Ausgangskreis, d. h. an der Primärwicklung
des Übertragers wieder zur vollen Wechselstromwelle ergänzen. Im Sperrzustand des
Schalttransistors Ts liegen die beiden Gleichrichter G1, G2 mit einander entgegengesetzter
Durchlaßrichtung in Reihe, womit der Durchgang beider Wechselstromhalbwellen verhindert
ist. Die Steuerklemmen X, Y und Z der drei elektronischen Schalter sind mit
den gleich bezeichneten Klemmen in der Schaltung nach Fig. 4 verbunden. Der Kondensator
C dient zum Abstimmen der Schleifen.
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Die beschriebene Ausführungsform der elektronischen Schalter hat gegenüber
dei- bekannten Anordnung mit vorgespannten Dioden erhebliche Vorteile. Die Steuerleistung
ist wegen der Stromverstärkung des Schalttransistors verhältnismäßig gering, im
Gegensatz zum Steuerstrom für die Vorspannung der Dioden, der normalerweise in der
Größenordnung des zu schaltenden Stromes liegt. An die Gleichrichter werden keine
hohen Anforderungen hinsichtlich der Symmetrie gestellt. Im Sperrzustand spielt
die Symmetrie überhaupt keine Rolle. Im Durchlaßzustand ist deren Einfuß nur gering,
wenn der Durchlaßwiderstand der Gleichrichter gegenüber dem restlichen Widerstand
des Kreises klein ist.
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Die Steuereinrichtung zum Betrieb der elektronischen Schalter gemäß
Fig. 4 ist ebenfalls an den Ausgan'gstransformator AT des Endverstärkers 10 angeschlossen,
und zwar an eine weitere Sekundärwicklung W4 desselben. Die erste Stufe 15 der Steuereinrichtung
.enthält einen Gleichrichter G3 und ein Integrierglied, bestehend aus dem WiderstandR1
und dem Kondensator C1. Die nächste Stufe 16 mit den beiden Transistoren
T 1 und T 2 ist ein Schmitt-Tri;gger, der hinsichtlich seines Aufbaues
und seiner Wirkungsweise hinreichend bekannt ist, so daß sich eine nähere Erläuterung
desselben erübrigt. Das Differenzierglied der folgenden Stufe 17 wird durch den:
Kondensator C2 und den Eingangswiderstand des Transistors T3 gebildet. Der Transistor
T3 verstärkt nur die negativen Impulse. Die positiven. Impulse werden abgeschnitten.
Am Kollektor des Transistors T3 erscheinen infolge der Phasendrehung positive Impulse,
mit denen die Ringschaltung angesteuert wird.
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Die multistabile elektronische Ringschaltung 14 ist aus drei, durch
j e einen Transistor T4, T 5 bzw. T 6
gebildeten Stufen aufgebaut, denen,
das Steuersignal über Kondensatoren C3, C4, C5 gleichzeitig zugeführt wird. Die
Basis jedes Transistors ist mit den Kollektoren der übrigen Transistoren durch Widerstände
R2 bis R7 statisch gekoppelt, wobei diese Widerstände so bemessen. sind, daß sich
stets nur einer der drei Transistoren im Durchlaßzustand befindet. Zur Gewährleistung
einer bestimmten Schaltfolge ist außerdem die Basis jedes Transistors mit dem Kollektor
des in der Schaltfolge vorangehenden Transistors durch je einen Kondensator C6,
C7 bzw. C8 wechselspannungs- bzw. strommäßig gekoppelt. Alle drei Stufen der Ringschaltung
sind somit gleich aufgebaut.
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Die Ringschaltung nach Fig.4 besitzt drei stabile Zustände, in denen
jeweils einer der drei Transistoren leitend ist, während die beiden übrigen Transistoren
sperren.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Ringschaltung ist folgende: Es
wird angenommen, daß im Ruhezustand der Schaltung der Transistor T4 leitend ist
und die Transistoren T 5 und T 6 sperren. Ein allen drei Transistoren
gemeinsam zugeführter Steuerimpuls führt den Transistor T4 in den Sperrzustand über.
In den übrigen Stufen bleibt dieser Steuerimpuls ohne Wirkung, da die Transistoren
T5 und T6 bereits positiv vorgespannt sind. Am Kollektor des Transistors T4 erscheint
der verstärkte Impuls mit negativem Vorzeichen. Dieser negative Impuls gelangt über
den Kondensator C6 zur Basis des Transistors T5. Da seine Amplitude größer ist als
diejenige des positiven Steuerimpulses und ferner die Kapazität des Kondensators
C6 größer ist als diejenige des Kondensators C4, überwiegt der Einfluß des negativen
Impulses, wodurch der Transistor T5 in: den Durchlaßzustand übergeht. Infolge der
Rückkopplung durch den Widerstand R2 wird die Basis des Transistors T4 noch positiver
und damit dessen Kollektor noch negativer, so daß die Schaltung kippt. Nun befindet
sich also der Transistor T5 im Durchlaßzustand, während die Transistoren T4
und T 6 sperren. Beim nächsten
Steuerimpuls wiederholt sich
dieses Spiel zwischen den Transistoren T 5 und T6. Am Ende desselben
verbleibt derTransistorT6 im Durchilaßzustand, wählend die TransistorenT4 und
T5 sperren. Ein weiterer Steuerimpuls führt die Ringschaltung wieder in ihren
Ruhezustand zurück.
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Die multistabile elektronische Ringschaltung der beschriebenen Art
läßt sich auch auf mehr als drei Stufen ausdehnen, wobei die Stufenzahl gerade oder
ungerade sein kann. In jedem Fall wird pro Stufe r:ur ein Verstärkungselement benötigt.
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An die rnit den Emittern der Transistoren T4, T5 und T6 verbundenen
Klemmen X, Y und Z ist je die Basis eines der Schalttransistoren Ts (Fig. 2) angeschlossen,
so daß stets nur der mit einer im Durchlaßzustand befindlichen Stufe der Ringschaltung
verbundene elektronische Schalter geschlossen ist.
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Um beim Vorhandensein mehrerer Schleifengruppen mit unter Umständen
unterschiedlicher Anzahl Schleifen zu gewährleisten, daß in jedem Fall stets die
gleichen vorbestimmten Schleifen verschiedener Gruppen gleichzeitig erregt werden,
können Mittel vorgesehen werden, die bewirken, daß nach Ablauf eines bestimmten
Zeitintervalls in der auf den letzten Rufzyklus folgenden Sendepause sämtliche Umschalter
in einen bestimmten Anfangszustand zurückgeführt werden. Zu diesem Zwecke enthält
die Steuereinrichtung nach Fig. 4 eine weitere Stufe 18 (die in Fig. 1 weggelassen
ist), die der Basis des Transistors T4, der im Ruhezustand der Ringschaltung leiten
soll, ein Rückstellsignal zuführt. Dieses Rückstellsignal wird von einer weiteren
Seltundärwickung g'5 des Ausgangstransformators <1T über einen Gleichrichter
G4 abgeleitet. Es wird jedoch erst mit einer durch die Zeitkonstante eines Integriergliedes
R8/C9 bestimmten Verzögerung wirksam. Die Basis des Transistors T7 wird während
der Sendedauer durch den Kondensator C9 auf Sperrpotential gehalten. Erst wenn sich
der Kondensator nach Ablauf der Sendedauer in einem gewissen Maß entladen hat, gelangt
der Transistor T7 in den Durchlaßzustand, wodurch an die Basis des Transistors T4
negatives Potential gelegt wird. Die Zeitkonstante des Integriergliedes wird zweckmäßigerweise
so bemessen, daß die genannte Verzögerung größer ist als die Dauer einer Pause zwischen
zwei Rufzyklen.
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Die übrigen, in Fig.4 nicht näher bezeichneten Schaltungselemente
der Steuereinrichtung dienen lediglich zur Einstellung der Arbeitspunkte der Transistoren.
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Mitunter ist eine drahtlose Person.ensuchanlage der beschriebenen
Art derart auszubilden, daß mehrere Personen praktisch gleichzeitig angerufen werden
können. Die Umschaltung des Senders von einem Rufsignal auf ein anderes kann zu
diesem Zweck im vorliegenden Ausführungsbeispiel während der Pausen zwischen zwei
Rufzyklen vorgenommen werden. Sofern diese Pausen länger als ein Rufzyklus dauern,
können in diesen Pausen Rufzyklen mit anderen Rufsign,alen zur Aussendung gelangen.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Rufumschaltung in den Pausen zwischen
aufeinanderfolgenden Rufsignalen und die Schleifenumschaltung im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel
in den Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Rufzyklen vorzunehmen.
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Schließlich können an Stelle der elektronischen Schalter mit der zu
ihrer Steuerung vorgesehenen multistabilen elektronischen Ringschaltung auch andere
Schaltmittel (z.B. Relais) zur Schleifenumschaltung benutzt werden. Hinsichtlich
Schaltgeschwindigkeit und Betriebssicherheit ist jedoch eine Lösung mit elektronischen
Mitteln vorzuziehen.