DE102005020006A1 - Line-free self-powered switching element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein leitungsfreies energieautarkes Schaltelement für eine vorzugsweise Nutzung im Innenraum von Kraftfahrzeugen. DOLLAR A Das leitungsfreie energieautarke Schaltelement mit einem Funksendermodul, welches vorzugsweise in einem ISM-Frequenzband arbeitet und dessen benötigte Energie vorzugsweise durch einen Piezo-Energiewandler bereitgestellt wird, besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse mit einem Betätigungselement, in dem in Baueinheit ein Energiewandler, eine Auswerteschaltung und ein Mikrocontroller angeordnet sind, wobei der Mikrocontroller (3) mit nur einem Reset-Pin und mindestens einem Datenspeicher bestückt ist und dabei nur einen Ein- und einen Ausgang aufweist.The invention relates to a line-free energy self-sufficient switching element for preferably use in the interior of motor vehicles. DOLLAR A The lead-free energy self-switching element with a radio transmitter module, which preferably operates in an ISM frequency band and the energy required is preferably provided by a piezoelectric energy converter, consists essentially of a housing with an actuator in which an energy converter in construction, an evaluation circuit and a microcontroller are arranged, wherein the microcontroller (3) is equipped with only one reset pin and at least one data memory and has only one input and one output.
Description
Die Erfindung betrifft ein leitungsfreies energieautarkes Schaltelement für eine vorzugsweise Nutzung im Innenraum von Kraftfahrzeugen.The The invention relates to a line-free energy self-sufficient switching element for one preferably use in the interior of motor vehicles.
Aus
der
Der Nachteil besteht hierbei darin, daß zusätzliche Sensoren (mechanische Taster) zur Erkennung des Schaltbefehls erforderlich sind bzw. zur Auswertung der Betätigungsrichtung benötigt werden.Of the Disadvantage here is that additional sensors (mechanical Button) are required for the detection of the switching command or for evaluation the direction of actuation needed become.
In
der
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Verbesserung für ein leitungsfreies energieautarkes Schaltelement zu schaffen.Of the The present invention is therefore based on the object, an improvement for a to create a line-free energy self-sufficient switching element.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem leitungsfreien energieautarken Schaltelement mit einem Funksendermodul, im Gehäuse des Schaltelements mit einem Betätigungselement in Baueinheit ein Energiewandler, eine Auswerteschaltung und ein Mikrocontroller angeordnet sind, wobei der Mikrocontroller mit nur einem Reset-Pin und mindestens einem Datenspeicher bestückt ist und dabei nur einen Ein- und einen Ausgang aufweist. Die Startauslösung des Programmablaufes im Mikrocontroller erfolgt durch die infolge der Betätigung des Energiewandlers anliegende Betriebsspannung.According to the invention this Task solved by that at a cable-free energy self-sufficient switching element with a radio transmitter module, in the case of the switching element with an actuating element in unit an energy converter, an evaluation circuit and a Microcontrollers are arranged, the microcontroller with only a reset pin and at least one data memory is populated and has only one input and one output. The start release of the Program sequence in the microcontroller takes place due to the activity the operating voltage applied to the energy converter.
Die Auswerteschaltung zur Ermittlung der Betätigungsrichtung des Betätigungselements besteht vorzugsweise aus einem Vorwiderstand und einer Z-Diode, wobei in einem Schaltzustand ein Einschaltsignal und im anderen Schaltzustand ein Ausschaltsignal generiert wird und dem Eingang (IN) des Mikrocontrollers zugeführt wird.The Evaluation circuit for determining the actuation direction of the actuating element preferably consists of a series resistor and a Zener diode, wherein in one Switching on a switch-on and in the other switching state Off signal is generated and the input (IN) of the microcontroller supplied becomes.
Als einer der wesentlichen Vorteile dieser erfindungsgemäßen Lösung ist zu nennen, daß der Energiewandler nicht nur, wie bei den bekannten Produkten, der Energieerzeugung dient, sondern auch zur Schaltsignalgenerierung und zur Statusbestimmung ob das Schaltelement gedrückt oder losgelassen ist.When one of the main advantages of this solution according to the invention to call that the Energy converter not only, as with the known products, the energy production serves, but also for switching signal generation and status determination whether the switching element is pressed or let go.
Von Vorteil ist weiterhin, daß auf Grund der gleichzeitigen Nutzung des Energiewandlers zur Spannungsversorgung und zur Generierung des Schaltsignals auf die Verwendung weiterer mechanischer Taster zur Detektion des Schaltzustandes verzichtet werden kann und damit die den mechanisch betätigten Taster eigenen Nachteile ausgeschlossen werden können.From Another advantage is that on Reason for the simultaneous use of the energy converter for power supply and for generating the switching signal to the use of further mechanical button for detecting the switching state omitted can be and thus the mechanically operated button own disadvantages can be excluded.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend an Hand der Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel ersichtlich.advantageous Further developments and refinements of the invention are evident from the remaining subclaims and from the principle described below with reference to the drawings embodiment seen.
Es zeigenIt demonstrate
Die
Für die konstruktive
Gestaltung eines leitungsfreien Schaltelements, welches im Innenraum eines
Kraftfahrzeuges zum Einsatz kommen soll, wird eine Kombination aus
einem Energiewandler
Der über einen
Betätigungselement
betätigte piezoelektrische
Wandler
Nach
erfolgter Betätigung
des Betätigungselements
und der damit verbundenen Energieversorgung und Erzeugung des Ein-
oder Ausschaltsignals generiert der Mikrocontroller
Dieses
Sendetelegramm wird anschließend im
HF-Modul
Um die Übertragungssicherheit zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, das Sendetelegramm mehrmals in sehr kurzen Zeitabständen hintereinander auszusenden.Around the transmission security to increase exists the possibility, Send the transmission telegram several times in very short time intervals in succession.
Die Nutzung des 868 MHz SRD-Bandes zur Datenübertragung bietet einen Vorteil gegenüber anderen zur öffentlichen Nutzung freigegebenen Frequenzbändern. Der Vorteil besteht in einem festgelegten Duty Cycle von 1 %, d.h. bei einer angenommenen Telegram-Übertragungsdauer von ca. 3 bis 4 ms, inklusive 2maliger Wiederholung, kann das Schaltelement pro Stunde bis zu 9000mal betätigt werden.The Use of the 868 MHz SRD band for data transmission offers an advantage across from others to the public Use shared frequency bands. The advantage is a fixed duty cycle of 1%, i. with an assumed telegram transmission duration from approx. 3 to 4 ms, including 2 repetitions, the switching element can operated up to 9000 times per hour.
Durch den Duty Cycle werden gegenseitige Störungen auf ein Minimum reduziert. Auf Grund der sehr kurzen Sendetelegramme können viele Sender in einer Funkzelle betrieben werden, ohne daß die Kollisionswahrscheinlichkeit ansteigt.By The duty cycle reduces mutual interference to a minimum. Due to the very short transmission telegrams, many stations in one Cell are operated without the probability of collision increases.
Der Einsatz, zum Beispiel, eines 32 Bit Identifiers erlaubt den Empfangsmodulen eine Differenzierung zwischen 232 Sendern, d.h. 4.295 Milliarden Sender können unterschieden werden. Das bedeutet, daß bei etwa 20 Schaltelementen pro Kraftfahrzeug, über 214 Millionen Fahrzeuge mit leitungsfreien Schaltelementen im selben Frequenzband betrieben werden können.The use, for example, of a 32-bit identifier allows the receiving modules to differentiate between 2 32 transmitters, ie 4,295 billion transmitters can be distinguished. This means that with about 20 switching elements per motor vehicle, over 214 million vehicles can be operated with circuit-free switching elements in the same frequency band.
Den Informationen des Sendetelegramms werden in einem nachgeordneten Steuergerät, das sich außerhalb des erfindungsgemäßen Schaltelements befindet, verschiedene Schaltfunktionen zugeordnet. Möglich sind beispielsweise die Ein-/Ausschaltfunktion oder eine zeitabhängige Schaltfunktion.The Information of the send telegram is in a downstream Controller, that is outside of the switching element according to the invention located, assigned to various switching functions. Possible are for example, the on / off function or a time-dependent one Switching function.
Die
Realisierung der vorgenannten konstruktiven Lösung eines leitungsfreien Schaltelements
für den
Innenraum von Kraftfahrzeugen erfolgt nach dem Blockschaltbild gemäß
Durch
Drücken
des Betätigungselements wird
der Piezo-Wandler
Nach
Bereitstellung der Betriebsspannung führt der Mikrocontroller
Der
vom Piezo-Wandler
Der
Mikrocontroller
Darauf
gibt der Mikrocontroller
Das
HF-Modul
Beim Loslassen des Betätigungselements erfolgen die vorbeschriebenen Prozesse analog.At the Let go of the actuator the above-described processes analog.
Das
Programm des Mikrocontrollers
- • Initialisierung von Ein- und Ausgang, sowie des Reset-Pins;
- • Pegelabfrage des Eingangs IN;
- • Generierung des Sendetelegramms, bestehend aus einem im Datenspeicher abgelegten 32 Bit Identifier und dem Ein-/Ausschalt-Status;
- • Ausgabe
des Sendetelegramms an das HF-Modul
4 , inklusive einer zweimaligen Wiederholung.
- • Initialization of input and output, as well as the reset pin;
- • Level query of input IN;
- • Generation of the send telegram, consisting of a 32-bit identifier stored in the data memory and the on / off status;
- • Output of the send telegram to the HF-Mo dul
4 , including a two-time repetition.
Die
Gestaltung der Antenne
- 11
- Energiewandlerenergy converters
- 22
- SpannungswandlerDC converter
- 33
- Prozessorprocessor
- 44
- HF-ModulRF module
- 55
- Antenneantenna
- 66
- Vorwiderstanddropping resistor
- 77
- Z-DiodeZener diode
- 88th
- Kondensatorcapacitor
- 99
- Spannungsreglervoltage regulators
- 1010
- Gleichrichterrectifier
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