DE19905508A1 - Voice-activated control system e.g. for room lighting on/off switching - Google Patents
Voice-activated control system e.g. for room lighting on/off switchingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern eines Energieverbrauchers mit einem Detektor für ein akusti sches Signal, einer Signalverarbeitungseinheit zur Auswertung des akustischen Signals und einer Steuereinheit, die in Ab hängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung den Energiever braucher so steuert, daß er bei einem bestimmten akustischen Signal einen festgelegten Zustand einnimmt.The invention relates to a control device of an energy consumer with a detector for an acousti cal signal, a signal processing unit for evaluation the acoustic signal and a control unit, which in Ab dependent on the result of the evaluation the energy ver controls the user so that he is at a certain acoustic Signal assumes a defined state.
Bekannte Sprachsteuerungssysteme sind aus aufeinander abge stimmte Einzelkomponenten aufgebaut. Ein Mikrofon wandelt den Schalldruck, der zu dem System von einer Schallquelle über tragen wird, in elektrische Signale. In einem Sprachprozessor werden die elektrischen Signale einer Signalverarbeitung un terworfen. Im einfachsten Fall werden die elektrischen Signa le lediglich daraufhin ausgewertet, ob der empfangene Schall druck einen bestimmten Pegel und/oder eine bestimmte Zeitdau er aufweist. Mit einer weitergehenden Signalverarbeitung ist auch die Detektion bestimmter Klangmuster im akustischen Si gnal der Signalquelle möglich. Ein Beispiel für Spracherken nungssysteme sind akustische Schalter, mit denen durch Zuru fen Beleuchtungen geschaltet werden und durch die sich mecha nische Schalteinrichtungen ersetzen lassen. Der Preis für diese Systeme ist jedoch hoch, weil die Einzelkomponenten an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden müssen. Aufgrund des diskreten Aufbaus entstehen für die Einzelkomponenten je weils Montagekosten.Known voice control systems are based on one another agreed individual components. A microphone changes that Sound pressure going to the system from a sound source will carry in electrical signals. In a speech processor the electrical signals of a signal processing un thrown. In the simplest case, the electrical signals le only evaluated whether the received sound print a certain level and / or a certain time he has. With further signal processing also the detection of certain sound patterns in acoustic Si Signal source possible. An example of speech recognition systems are acoustic switches that can be fen lights are switched and through which mecha Have African switchgear replaced. The price for However, these systems are high because of the individual components the respective application must be adapted. Because of of the discrete structure arise for the individual components because assembly costs.
Um ein funktionsfähiges System zu erhalten, müssen die Ein zelkomponenten aufeinander abgestimmt werden. Üblicherweise entwickeln Experten mit Spezialkenntnissen der Sprachverar beitung diese Systeme.To get a functioning system, the On individual components can be coordinated. Usually develop experts with special knowledge of language processing processing these systems.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spracherken nungssystem anzugeben, das universell und mit geringem Ent wicklungsaufwand für verschiedene Anwendungsfälle einsetzbar ist. Die Kosten des Spracherkennungssystems sollen unterhalb derjenigen bekannter Spracherkennungssysteme liegen.The object of the present invention is to recognize speech system that is universal and with low ent development effort can be used for different applications is. The cost of the speech recognition system is said to be below those of known speech recognition systems.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zum Steuern eines Energieverbrauchers mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1.This task is solved with a control device an energy consumer with the features of the patent saying 1.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Vorrichtung zum Steuern des Energieverbrauchers wie ein einziges Bauteil durch Bestückungsautomaten verarbeitet werden kann. Dadurch sind kurze Zeiten für die Fertigstellung einer bedruckten Schaltung, die die Vorrichtung enthält, möglich.The advantage of the invention is that the device to control the energy consumer like a single component can be processed by pick and place machines. Thereby are short times for the completion of a printed Circuit that contains the device possible.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die Vorrichtung in einem einzi gen Gehäuse untergebracht werden kann. Die Anpassung von Ge häusen an die jeweiligen Einzelkomponenten entfällt damit.Another advantage is that the device in one gen housing can be accommodated. The adaptation of Ge houses on the individual components are no longer necessary.
Vorzugsweise sind der Detektor für das akustische Signal und die Signalverarbeitungseinheit auf einem gemeinsamen Schal tungsträger aufgebracht und mit der Steuereinheit in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Als gemeinsamer Schal tungsträger bietet sich eine Platine an, bei der die An schlüsse des Detektors und der Bauelemente der Signalverar beitungseinheit durch vorgegebene Bohrungen der Platine ge führt und mit Lötzinn elektrisch verbunden und mechanisch fi xiert sind. Gehäuse, wie sie bei den Einzelkomponenten vor handen sind, sind nicht notwendig.Preferably, the detector for the acoustic signal and the signal processing unit on a common scarf tion carrier applied and with the control unit in one shared housing. As a common scarf A circuit board is the ideal choice circuits of the detector and the components of the signal processing processing unit through predetermined holes in the board leads and electrically connected with solder and mechanically fi are fixed. Housing, as in the individual components are not necessary.
Zwecks weiterer Verringerung der Abmaße der Vorrichtung kön nen der Detektor und die Signalverarbeitungseinheit oder die Signalverarbeitungseinheit und die Steuereinheit oder der De tektor und die Signalverarbeitungseinheit und die Steuerein heit als integrierter Schaltkreis auf einem Halbleitermateri al vorgesehen sein. Als Steuereinheit eignet sich hierbei ein integrierbarer Leistungshalbleiter. In order to further reduce the dimensions of the device NEN the detector and the signal processing unit or the Signal processing unit and the control unit or the De tector and the signal processing unit and the control unit unit as an integrated circuit on a semiconductor material al be provided. Suitable as a control unit an integrable power semiconductor.
Diese Eintrittsöffnungen können mit einer schalldurchlässigen Membrane abgedeckt sein. Eine solche Membrane kann selbst ei ne Mikrofonmembrane darstellen.These entry openings can be sound-permeable Membrane must be covered. Such a membrane can itself Represent a microphone diaphragm.
Bei Mitintegration des Detektors erleichtern Eintrittsöffnun gen im Gehäuse die Übertragung des akustischen Signals zum Detektor.When the detector is integrated, the entry openings make it easier conditions in the housing the transmission of the acoustic signal to Detector.
Als Detektor läßt sich ein mikromechanisches Siliziummikrofon integrieren.A micromechanical silicon microphone can be used as the detector integrate.
Typischerweise enthält die Signalverarbeitungseinheit einen Analog-Digital-Umsetzer, der die digitalen Signale des Mikro fons in digitale elektrische Signale umwandelt, einen Sprach prozessor und als Steuereinheit einen Halbleiterleistungs schalter. Zu dem Sprachprozessor gehören zweckmäßigerweise ein Programmspeicher und ein Datenspeicher, deren Speicherin halte mit dem Sprachprozessor kommunizieren.The signal processing unit typically contains one Analog-to-digital converter that uses the digital signals of the micro converts fons into digital electrical signals, a voice processor and as a control unit a semiconductor power switch. Expediently belong to the speech processor a program memory and a data memory, the memory of which keep communicating with the speech processor.
Die Vorrichtung kann insbesondere zur Steuerung von Lampen für die Raumbeleuchtung verwendet werden. Die Steuereinheit kann dabei so programmiert werden, daß beim Empfang eines er sten akustischen Befehls die Lampe eingeschaltet wird, wobei sie nicht unmittelbar ihre größtmögliche Helligkeit annimmt, sondern von nur einer geringen Helligkeit ausgehend, diese kontinuierlich oder in kleinen Schritten bis zum Empfang ei nes zweiten akustischen Befehls erhöht. Damit ist ein sprach gesteuerter Dimmvorgang der Lampe möglich.The device can in particular be used to control lamps can be used for room lighting. The control unit can be programmed so that when receiving a he Most acoustic command the lamp is turned on, whereby it does not immediately assume its greatest possible brightness, but based on only a low brightness, this continuously or in small steps until receipt nes second acoustic command increased. With that is a spoke controlled dimming of the lamp possible.
Ferner kann vorgesehen werden, daß die akustischen Befehle in mehreren Gruppen, die jeweils Befehle gleicher Art enthalten, aufgeteilt sind. In einem Ausführungsbeispiel werden drei Gruppen verwendet, nämlich eine Gruppe von Befehlen zur Akti vierung aller Vorrichtungen, die das akustische Signal emp fangen haben, eine zur Adressierung einer oder mehrerer Vor richtungen von allen aktivierten Vorrichtungen und eine zur Auslösung des mit dem Befehl beschriebenen Zustandes. It can also be provided that the acoustic commands in several groups, each containing commands of the same type, are divided. In one embodiment, three Groups used, namely a group of commands to act vation of all devices that emp the acoustic signal have to catch one to address one or more pre directions from all activated devices and one to Triggering of the state described with the command.
Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Un teransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous training and further education are in Un marked claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzelnen Figur nä her erläutert.The invention is based on the individual figure ago explained.
Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Energieverbrauches.The figure shows a control device according to the invention of energy consumption.
Gemäß der Figur enthält die Vorrichtung 1 einen Detektor 2 für ein akustisches Signal, wie beispielsweise ein Mikrofon oder einen piezoelektrischen Schallaufnehmer, und einen Ana log-Digital-Umsetzer 3. Der Detektor 2 nimmt die mechanischen Druckschwankungen aufgrund des akustischen Signals auf und wandelt es in ein elektrisches Signal um. Das akustische Si gnal kann ein mechanischer Schallgeber, z. B. eine Pfeife, ein elektrischer Schallgeber, z. B. ein Tongenerator, oder die menschliche Stimme sein.According to the figure, the device 1 contains a detector 2 for an acoustic signal, such as a microphone or a piezoelectric sound pickup, and an analog-to-digital converter 3 . The detector 2 picks up the mechanical pressure fluctuations on the basis of the acoustic signal and converts it into an electrical signal. The acoustic signal can be a mechanical sounder, e.g. B. a whistle, an electric sound generator, e.g. B. a tone generator, or the human voice.
Der Analog-Digital-Umsetzer 3 ist mit einer Steuereinheit 4, 5, 6 verbunden, der das elektrische Signal zugeführt wird. Die Signalverarbeitungseinheit enthält einen Sprachprozessor 4, der das elektrische Signal verarbeitet. Der Verarbeitungs ablauf des Sprachprozessors 4 wird von einem Programm, das sich in einem Programmspeicher 5 befindet, gesteuert. Durch Anpassung des Programms kann der Sprachprozessor 4 auf unter schiedliche Signalverarbeitungsprozesse eingestellt werden. Der Programmspeicher 5 und der Datenspeicher 6 sind über ge eignete Schnittstellen mit dem Sprachprozessor 4 verbunden.The analog-digital converter 3 is connected to a control unit 4 , 5 , 6 , to which the electrical signal is supplied. The signal processing unit contains a speech processor 4 , which processes the electrical signal. The processing sequence of the speech processor 4 is controlled by a program that is located in a program memory 5 . By adapting the program, the speech processor 4 can be set to different signal processing processes. The program memory 5 and the data memory 6 are connected to the speech processor 4 via suitable interfaces.
Ein Datenspeicher 6 erlaubt den Austausch von Vergleichs- und Zwischendaten mit dem Sprachprozessor 4. Die Vergleichsdaten sind vorgegebene Daten, mit denen die vom Sprachprozessor 4 erzeugten Daten verglichen werden können. Bei Übereinstimmung eines vom elektrischen, und damit vom akustischen Signal ab geleiteten Datenmusters der erzeugten Daten mit einem Muster der Vergleichsdaten kann ein bestimmter Vorgang ausgelöst werden. Ein solcher Vorgang kann beispielsweise die Auslösung eines festgelegten Zustandes einer Steuereinheit 7 sein. Als Steuereinheit 7 eignet sich ein Aktor, der aufgrund eines Prozessorbefehls einen Arbeitsstrom des Energieverbrauchers kontrolliert. Eine einfache Ausführung eines Aktors ist ein Halbleiterschaltelement, wie beispielsweise ein Thyristor oder ein Leistungs-MOSFET.A data memory 6 allows the exchange of comparison and intermediate data with the speech processor 4 . The comparison data are predetermined data with which the data generated by the speech processor 4 can be compared. If a data pattern of the generated data derived from the electrical, and thus from the acoustic signal, matches a pattern of the comparison data, a specific process can be triggered. Such a process can, for example, trigger a defined state of a control unit 7 . An actuator is suitable as the control unit 7 , which controls a working current of the energy consumer on the basis of a processor command. A simple embodiment of an actuator is a semiconductor switching element, such as a thyristor or a power MOSFET.
Die Steuereinheit 7 kann in den Versorgungsspannungskreis ei nes Energieverbrauchers geschaltet sein und in Abhängigkeit vom durch den Sprachprozessor 4 ausgewerteten Signal den Energieverbraucher steuern. Der elektrische Verbraucher ist in der Figur nicht eingetragen.The control unit 7 can be connected to the supply voltage circuit of an energy consumer and control the energy consumer as a function of the signal evaluated by the speech processor 4 . The electrical consumer is not shown in the figure.
Der Detektor 2, der Analog-Digital-Umsetzer 3, die Signalver arbeitungseinheit 4, 5, 6 und die Steuereinheit 7 bilden eine bauliche und schaltungstechnische Einheit.The detector 2 , the analog-to-digital converter 3 , the signal processing unit 4 , 5 , 6 and the control unit 7 form a structural and circuitry unit.
Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß die einzelnen Elemente Detektor 2, Analog-Digital-Umsetzer 3, Sprachprozes sor 4, Programmspeicher 5 und Datenspeicher 6 auf einem ge meinsamen Halbleitersubstrat als integrierte Schaltung ausge führt sind und einen Halbleiterchip bilden. Die Integration eines mikromechanischen Siliziummikrofons als Detektor 2 mit dem Analog-Digital-Umsetzer 3, dem Sprachprozessor 4, dem Programmspeicher 5 und dem Datenspeicher 6 ist ohne Weiteres möglich.This is achieved, for example, in that the individual elements detector 2 , analog-to-digital converter 3 , speech processor 4 , program memory 5 and data memory 6 are implemented on a common semiconductor substrate as an integrated circuit and form a semiconductor chip. The integration of a micromechanical silicon microphone as a detector 2 with the analog-to-digital converter 3 , the speech processor 4 , the program memory 5 and the data memory 6 is easily possible.
Auch der Aktor 7 kann auf demselben Halbleitersubstrat inte griert werden, wenn die vom Aktor 7 zu schaltende Leistung, die der angesprochene Energieverbraucher aufnimmt, so klein ist, daß die thermische Verlustleistung nicht zur Zerstörung der übrigen Strukturen führt. The actuator 7 can be inte grated on the same semiconductor substrate if the power to be switched by the actuator 7 , which the addressed energy consumer consumes, is so small that the thermal power loss does not lead to the destruction of the other structures.
Der Halbleiterchip mit den Elementen 2, 3, 4, 5 und 6 kann daher eine Steckvorrichtung aufweisen zur Aufnahme eines dis kreten Leistungshalbleiters als Steuereinheit 7.The semiconductor chip with the elements 2 , 3 , 4 , 5 and 6 can therefore have a plug device for receiving a discrete power semiconductor as a control unit 7 .
Wird dieser Halbleiterchip mit der aufgesetzten Steuereinheit 7 mit einem gemeinsamen Gehäuse versehen, das sowohl den Halbleiterchip als auch den Leistungshalbleiter umschließt und aus dem lediglich die weiteren Anschlüsse des Halbleiter chips herausgeführt sind, so läßt sich diese Anordnung wie ein einziges Bauteil handhaben. In Bestückungsautomaten ist damit eine rationelle Verarbeitung möglich. Das Gehäuse weist vorzugsweise Öffnungen auf, die die zu empfangenden akusti schen Signale in das Gehäuse zum Detektor 2 eindringen las sen.If this semiconductor chip with the attached control unit 7 is provided with a common housing which encloses both the semiconductor chip and the power semiconductor and from which only the further connections of the semiconductor chips are led out, this arrangement can be handled as a single component. Efficient processing is possible in automatic placement machines. The housing preferably has openings which allow the acoustic signals to be received to penetrate into the housing to the detector 2 .
Um mehreren Anordnungen oder integrierte Schaltkreise mit den Elementen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 zur Steuerung verschiedener Energieverbraucher, die beispielsweise aufgrund der räumli chen Nähe alle das gleiche akustische Signal empfangen kön nen, gezielt und unabhängig voneinander aktivieren zu können, kann der Sprachprozessor 4 so ausgelegt sein, daß er unter schiedliche Befehlsgruppen auswertet.In order to be able to activate several arrangements or integrated circuits with the elements 2 , 3 , 4 , 5 , 6 and 7 for controlling different energy consumers, which can all receive the same acoustic signal, for example because of their spatial proximity, in a targeted and independent manner the speech processor 4 can be designed so that it evaluates under different command groups.
Die erste Gruppe enthält beispielsweise Befehle, die aus schließlich der Aktivierung der Anordnungen und integrierten Schaltkreise dienen. Für einen solchen Befehl eignet sich ein Schlüsselword, das in der alltäglichen verbalen Kommunikation nicht oder nur selten vorkommt (z. B. "SISRS"). Um aus einer Vielzahl von aktivierten Sprachsteuerungssystemen eines aus zuwählen, können Befehle der zweiten Gruppe zur Adressierung verwendet werden. Mit einem ersten Wort aus der zweiten Grup pe wird die Kategorie der anzusteuernden Energieverbraucher ausgewählt (z. B. "Lampe"). Ein zweites Wort aus der zweiten Gruppe wird anschließend zur Auswahl innerhalb dieser Katego rie verwendet (z. B. "eins"). Von mehreren Lampen in einem Zimmer wird damit diejenige ausgewählt, der das Wort "eins" zugeordnet ist. For example, the first group contains commands that are made up of finally the activation of the arrays and integrated Circuits. A command is suitable for such a command Keyword that is used in everyday verbal communication does not occur or occurs only rarely (e.g. "SISRS"). To get out of a A variety of activated voice control systems commands of the second group for addressing can be selected be used. With a first word from the second group pe becomes the category of the energy consumers to be controlled selected (e.g. "lamp"). A second word from the second Group will then be available for selection within this category used (e.g. "one"). Of several lamps in one Zimmer will be the one who uses the word "one" assigned.
Die dritte Gruppe enthält die eigentlichen Befehle. Im ein fachsten Fall gibt es zwei Möglichkeiten für diese eigentli chen Befehle, beispielsweise "an" und "aus" oder "hell" und "dunkel".The third group contains the actual commands. In one In the most technical case there are two options for this Chen commands, for example "on" and "off" or "bright" and "dark".
Ein weitergehender Befehl könnte beispielsweise "dimm" sein, der die Helligkeit der zunächst ausgeschalteten Lampe langsam ansteigen läßt, bis beispielsweise der Befehl "stop" gegeben wird.Another command could be "dimm" the brightness of the lamp that was initially switched off slowly increases until, for example, the command "stop" is given becomes.
Einen weiteren möglichen Sprachverarbeitungsprozeß stellt die Erkennung spezifischer Charakteristika der Stimme eines Spre chers dar. Beispielsweise kann der Sprecher durch den Satz "Sesam öffne dich" in der Sprachverarbeitungseinheit zum ei nen eine Überprüfung des Inhalts des Satzes auslösen, also ob die Worte "Sesam", "öffne" und "dich" in der richtigen Rei henfolge unmittelbar hintereinander von einem beliebigen Sprecher gesagt wurde. Zum anderen kann in der Sprachverar beitungseinheit ein Prozeß ausgelöst werden, der die Charak teristika der Stimme des Sprechers feststellt. Stimmen die Ergebnisse beider Analysen mit den Sollwerten überein (glei cher Text und gleicher Sprecher), so können Zugangsbeschrän kungen aufgehoben werden. Beispielsweise kann durch den Aktor 7 ein elektrisches Türschloß betätigt werden.Another possible speech processing process is the recognition of specific characteristics of the voice of a speaker. For example, the speaker can use the sentence "open sesame" in the speech processing unit to initiate a check of the content of the sentence, ie whether the words "sesame", "Open" and "you" in the correct order was said in succession by any speaker. On the other hand, a process can be triggered in the speech processing unit, which determines the characteristics of the speaker's voice. If the results of both analyzes agree with the target values (same text and same speaker), access restrictions can be lifted. For example, an electric door lock can be actuated by the actuator 7 .
Das angegebenen Beispiele können ohne Weiteres auf andere elektrische Verbraucher wie beispielsweise Geräte der Unter haltungselektronik oder Maschinen übertragen werden.The given examples can easily be applied to others electrical consumers such as devices of the sub electronics or machines can be transferred.
Claims (8)
- - mit einem Detektor (2) für ein akustisches Signal,
- - mit einer Signalverarbeitungseinheit (3, 4, 5, 6) zur Aus wertung des akustischen Signals
- - und einer Steuereinheit (7), die in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung den Energieverbraucher so steuert, daß er bei einem bestimmten akustischen Signal einen fest gelegten Zustand einnimmt,dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (2), die Signalverarbeitungseinheit (3, 4, 5, 6) und die Steuereinheit (7) eine bauliche und schaltungstechnische Einheit bilden.
- - With a detector ( 2 ) for an acoustic signal,
- - With a signal processing unit ( 3 , 4 , 5 , 6 ) for evaluating the acoustic signal
- - And a control unit ( 7 ) which, depending on the result of the evaluation, controls the energy consumer in such a way that it assumes a defined state in the case of a specific acoustic signal, characterized in that the detector ( 2 ), the signal processing unit ( 3 , 4 , 5 , 6 ) and the control unit ( 7 ) form a structural and circuitry unit.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10314712A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-14 | A1, Light And More Lichttechnik Gmbh | Interior lighting device and container, e.g. bag or box, includes clip, battery and switch with lamp covered by diffuser lens |
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1999
- 1999-02-10 DE DE19905508A patent/DE19905508A1/en not_active Ceased
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |