DE2217560A1

DE2217560A1 - Fernsteuersystem

Info

Publication number: DE2217560A1
Application number: DE19722217560
Authority: DE
Inventors: Cornells Jozef; Nederlof Dirk; Eindhoven Hulsbosch (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1972-04-12
Publication date: 1972-10-26
Also published as: DE2217560C3; YU106372A; BR7202459D0; CH555114A; SE392178B; GB1376208A; CA971265A; BE782340A; AU472523B2; FR2136561A5; IT953664B; NL7105352A; ES401910A1; ZA722537B; AT340153B; ATA339072A; YU34748B; DE2217560B2; BR7202259D0; AU4131272A

Description

FHN. 5572. S)r. Hcr&ett Schol« '

Patentanwalt

üsn K. V. Philips' Gloeitampenfabrieken

Akte No. PPN- 557?
Anmeldung vom, 6. April 1972

"Fernsteuersystem".

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ferns teuer sy stein mit Ultraschall-Impulsdauerinformationsübertragung von einem Sender nach einem Empfänger für- mindestens eine teilweise Fernsteuerung einer mit dem Empfänger gekoppelten⁰ fernzusteuernden Anordnung und auf einen Sender und einen Empfänger dafür.

Aus der U.S. Patentschrift J.098.212 ist ein Fernsteuersystem der obengenannten Art bekannt, wobei ein auf einer bestimmten Frequenz vom Sender ausgestrahltes Ultraschallsignal mit einer bestimmten Impulsdauer einen entsprechenden Funktionswahlschalter im Empfänger :ansprechen-! laßt.

Infolge in den meisten Räumen auftretender Reflexionen stellt es sich jedoch heraus, dass die Impulsdauer des durch den Empfänger zu verarbeitenden Signals vom betreffenden Raum stark abhängig

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ist, so dass eine eindeutige Funktionswahl schwer zu verwirklichen ist.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden weist ein Fernsteuersystem der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung das Kennzeichen

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auf, dass das Fernsteuersystem Mittel zur Übertragung der Impulsdauer-

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information mittels des Zeitunterschiedes zwischen der übertragung eines ersten Ultraschallsignals einer ersten Frequenz und eines zweiten Ultraschallsignals einer zweiten Frequenz enthalt.

Ein Sender für ein Fernsteuersystem nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass er eine mit der Generatorschaltung gekoppelte Frequenzumschaltanordnung enthält, die mit einer die Impulsdauerinformation bestimmenden Zeitverzögerungsschaltung gekoppelt ist und ein Empfänger weist das Kennzeichen auf, dass er eine erste mit dem Eingang des Empfängers gekoppelte Signalstrecke mit einem ersten auf die erste Frequenz abgestimmten Filter und eine zweite mit dem Eingang des Empfängers gekoppelte Signalstrecke mit einem zweiten auf die zweite Frequenz abgestimmten Filter enthält, während die erste Signalstrecke weiter eine Torschaltung enthält, deren Bedienungssignaleingang mit einem Ausgang einer ersten Detektionsschaltung gekoppelt ist, von welcher ersten Detektionsschaltung ein Eingang mit einem Ausgang der zweiten Signalstrecke gekoppelt ist. Der Anfang der Impulsdauer wird nun durch den Anfang des Auftritts eines Signals mit der ersten Frequenz und das Ende der Impulsdauer durch den Anfang des Auftritts eines Signals mit der zweiten Frequenz bestimmt. Weil beispielsweise, die Anfangsperioden dieser Signale am Empfängereingang entsprechende Eigenschaften aufweisen werden, die auch beim Auftreten von Reflexionen einander nach wie vor entsprechen, ist mit einem System nach der Erfindung eine sehr bestimmte Impulsdauerübertragung möglich.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird iifi folgenden naher "beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild eines Senders für ein erfindungsgemässes Pernsteuersystem,

Pig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild eines Empfängers für ein erfindungsgemässes Pernsteuersystem.

Pig. 1 zeigt eine Generatorschaltung 1, die zum Erzeugen eines Signals mit einer Ultraschallfrequenz, beispielsweise in der Grossenordnung von 40 kHz geeignet ist. Die Generatorschaltung 1 enthält einen pnp-Transistor 3» dessen Emitter an eine positive Klemme + einer Speisequelle gelegt ist und dessen Kollektor über eine angezapfte Wicklung 4 eines Transformators 5 an einem anderen Anschluss 0 der Speisequelle liegt. Das andere Ende der Wicklung 4 ist über eine Kapazität 7 wechselspannungsmässig mit der Basis des Transistors 3 verbunden und bildet mit dem Transistor 3 eine sogenannte Dreipunktoszillatorschaltung. Eine zweite Wicklung 9 des Transformators 5 bildet mit einer parallelgeschalteten Kapazität 11 einen abgestimmten Kreis, der eine Generatorfrequenz bestimmt. Diese zweite Wicklung ist einerseits mit dem O-Anschluss verbunden und andererseits mit einer Anzapfung an einen Ausgang 13 der Generatorschaltung 1 gelegt.

Der Ausgang 13 ist mit einer Ultraschallwiedergabeanordnung 15 und weiter mit einem Anschluss 17 einer Prequenzumschaltanordnung 19 verbunden.

Der Anschluss 17 der Prequenzumschaltanordnung 19 ist über eine Reihenschaltung aus einer zusätzlichen Abstimmkapazität 21 und der Kollektor-Emitterstrecke eines npn-Transistors 23 an den O-Anschluss gelegt.

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Die Basis des Transistors 23 liegt an einem Ausgang 25 einer Zeitverzögerungsschaltung 27.

Die Zeitverzögerungsschaltung 27 enthält ein durch Funktionswahlelemente 29» 31» 33 umschaltbares Zeitkonstantennetzwerk, das durch eine Reihenschaltung aus vier Widerständen 35» 37» 39 und 41 und einer Kapazität 43 gebildet wird. Diese Reihenschaltung ist einerseits an die positive Speisespannung + gelegt und andererseits mit einem Anschluss 45 der Generatorschaltung verbunden.

Die Verbindung des Widerstandes 41 mit dem Kondensator 43 liegt über einen Widerstand 47 B.n der Steuerelektrode eines Thyristors 49» dessen Anode über einen Widerstand 51 mit der positiven Speisespannung und unmittelbar mit der Basis eines npn-Transistors 53 verbunden ist und dessen Kathode am O-Anschluss liegt. Vom Transistor 53 liegt der Kollektor an der positiven Speisespannung und der Emitter an der Basis des Transistors 23, der über eine Kapazität 55 gegen Störspannungen entkoppelt ist.

Mit dem Anschluss 45 der Generatorschaltung ist einerseits eine durch die Funktionswahlelemente 29» 31> 33 betätigbare Gruppe parallelgeschalteter Kontakte 57 verbunden und andererseits ein mit der Basis des Transistors 3 verbundener Widerstand 59 verbunden.

Die Gruppe parallelgeschalteter Kontakte 57 liegt über eine für Speisespannungsausgleich dienende Parallelschaltung eines Widerstandes 61 und einer Diode 63 am O-Anschluss.

Die Wirkungsweise des Senders ist nun wie folgt:

Im dargestellten Zustand der Funktionswähler 29» 31» 33 und der damit gekoppelten Kontakte kann der Emitter des Transistors 3 keinen Strom führen. Der Anschluss 45 der Generatorschaltung liegt dann über

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den Emitter-Basis-Ubergang des Transistors 3 und den Widerstand 59 an einer positiven Spannung und die Generatorschaltung funktioniert nicht. Der Thyristor 49 ist wegen der hohen Spannung, die an der Steuerelektrode vorhanden ist, leitend. Die Basis des Transistors 53 hat eine niedrige Spannung, der Transistor 23 ist dann gesperrt.

Wird ein Punktionswahleleraent 29, 31» 33 betätigt, so wird einer der Kontakte der Gruppe 57 geschlossen, der Transistor 3 kann Strom ziehen und die Generatorschaltung 1 wird oszillieren. Gleichzeitig sinkt das Potential am Verbindungspunkt der Kap^ität 43» des Widerstandes 41 und des Widerstandes 47 plötzlich mit einem Spannungssprung, der dem Spannungsfall am Anschluss 45» der infolge des Schliessens eines der Kontakte der Gruppe 57 auftritt, entspricht. Der Thyristor sperrt dann und die Spannung an der Basis des Transistors 53 steigt, wodurch dieser leitend wird und den Transistor 23 leitend macht, wodurch die Kapazität 21 die Resonanzfrequenz des Kreises 9 »11 erniedrigt und die Generatorschaltung 1 ihre erste Frequenz f. abgibt.

Infolge eines Stromes durch den Widerstand 41> wobei die Grosse dieses Stromes davon abhängig ist, welcher der Funktionswahlelemente 29, 31 oder 33 betätigt wurde, lädt sich die Kapazität 43 und die Spannung an der Steuerelektrode des Thyristors 49 steigt, so dass dieser leitend wird und über die Transistoren 53 und 23 die Kapazität 21 ausschaltet, so dass die Resonanzfrequenz des Kreises 9» 11 erhöht wird und die Generatorschaltung 1 ihre zweite Frequenz f abgibt, und zwar solange einer der Funktionswähler betätigt bleibt.

Die Zeitdauer, die zwischen dem Auftreten der ersten und der zweiten Frequenz vergeht, ist davon abhängig, welcher der Funktionswahlelemente 29, 31 oder 33 betätigt wird und ist folglich eine Infor-

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mation, die sich darauf bezieht. Diese Zeitdauer ist infolge der Parallelschaltung der Diode 63 und des Widerstandes 61 weiter von Speisespanrmngsschwankungen praktisch unabhängig.

Eine zweite Information, die ausgestrahlt wird, ist die Auftrittsdauer der zweiten Frequenz, die durch die Zeit bestimmt wird, in der der betreffende Punktionswahlelement in betätigtem Zustand bleibt.

Obschon im Obenstehenden eine äusserst einfache Kombination von Generatorschaltung, Zeitverzögerungsschaltung und Frequenzumschaltanordnung beschrieben wurde, dürfte es einleuchten, dass eine Vielzahl anderer Kombinationen, welche die beschriebenen Funktionen erfüllen können, anwendbar sind. Auch kann gewünschtenfalls zunächst eine hohe und danach eine niedrige Frequenz ausgestrahlt werden.

Gewünschtenfalls können weiter beispielsweise mechanische Zeitverzögerungsschaltungen verwendet oder gegebenenfalls mehr Frequenzen nacheinander ausgestrahlt werden.

In Fig. 2 ist ein Ultraschallaufnehmer 65 mit einem Eingang 67 eines Verstärkers und Begrenzers 69 verbunden, der eine Ausgangsschaltung mit zwei angezapften reihengeschalteten auf unterschiedliche Frequenzen f. und f_? abgestimmten Kreisen ^rJ^J\ und 73 hat. Eine Sekundärwicklung des ersten Kreises 71 ist einerseits über einen Widerstand mit der Basis eines npn-Transistors 77 verbunden und andererseits an einen Nullanschluss 0 gelegt. Eine Sekundärwicklung des zweiten Kreises 73 liegt einerseits über einen Widerstand 79 an der Basis eines npn-Transistors 81 und andererseits ebenfalls am Nullanschluss.

Die Signalstrecke vom Eingang 67 des Verstärkers 69 zur Basis des Transistors 77 wird als erste Signalstrecke bezeichnet, die

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vom Eingang 67 zur Basis des Transistors 81 als zweite.

An die Verbindung des Widerstandes 75 mit der Basis des Transistors 77 ist die Anode einer Diode 83 gelegt, die mit dem Widerstand 75 eine Torschaltung bildet und deren Kathode am Kollektor des Transistors 81 liegt, der weiter über einen Widerstand 85 mit einer positiven Speisespannung + und über eine Detektionskapazität 87 für Ultraschallwechselspannungen am Nullanschluss 0 liegt. Die Verbindung des Kollektors des Transistors 81 mit der Kathode der Diode 83 bildet den Bedienungssignaleingang der Torschaltung. Der Transistor 81 bildet mit dem Widerstand 85 und der Kapazität 87 eine Detektionsschaltung.

Der Kollektor des Transistors 77 liegt über einen Widerstand 89 an der positiven Speisespannung + und über eine Detektionskapazität 91 für Ultraschallfrequenzen am Nullanschluss. Der Transistor 77» der Widerstand 89 und die Kapazität 91 bilden eine zweite Detektionsschaltung.

Der Kollektor des Transistors 81 liegt über einen Widerstand 91 &ⁿ eier Basis eines npn-Transistors 93» dessen Emitter am Nullanschluss 0 und dessen Kollektor über einen Widerstand 95 an der Speisespannung + liegt.

Der Kollektor des Transistors 93 liegt weiter an einem

Eingang dreier Tore 97> 99 und 101 und über eine Kapazität 103 an einem Rückstelleingang IO5 einer ersten Zählerschaltung 107, die wieder über einen Widerstand IO9 am Nullanschluss 0 liegt. Die Kapazität 103 bildet mit dem Widerstand 109 einen Differentiator.

Der Kollektor des Transistors 77 liegt an einem Bedienungssignaleingang 111 eines ersten Taktimpulsgenerators 113» von dem ein Ausgang mit einem Eingang 115 der ersten Zählerschaltung 107 verbunden ist.

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Der Kollektor des Transistors 77 ist weiter über eine Kapazität 117 mit dem Rückstelleingang der ersten Zahlerschaltung 107 verbunden. Die Kapazität 107 bildet mit dem Widerstand 109 ebenfalls einen Differentiator.

Die Torschaltungen 97, 99 und 101 bilden eine Dekodierschaltung und sind weiter mit der ersten Zählerschaltung 107 und mit einem zweiten Taktimpulsgenerator 119 gekoppelt und sind weiter mit ihren Ausgängen mit zwei zweiten Zählerschaltungen 121 und 123 verbunden, die je eine Punktionseinstellung eines fernzusteuernden Gerätes versorgen. So kann beispielsweise die Zählerschaltung 121 eine Lautstärke-, Kontrast- oder Leuchtdichteeinstellung eines Fernsehempfängers versorgen und die Zählerschaltung 123 beispielsweise eine Abstimmung eines derartigen Empfängers.

Die Wirkungsweise des Empfängers ist wie folgt.

Wenn vorausgesetzt wird, dass ein von einem Sender herrührendes Signal, das am Ausgang des Senders von einen Zeitpunkt t„ bis zu einem Zeitpunkt t.. eine Frequenz f. und vom Zeitpunkt t. bis zum Zeitpunkt t eine Frequenz f„ hat, durch den Aufnehmer 65 des Empfängers empfangen wird. Abgesehen von der Zeitverzögerung infolge der endlichen

Ubertragungsweglänge wird dann im Zeitpunkt t ein Signal mit der Frequenz f am Ausgang des ersten Kreises 71 auftreten, während am Ausgang des zweiten Kreises 73 keine Ausgangsspannung auftreten wird. Der Transistor 81 wird nicht leitend sein, seine Kollektorspannung ist hoch und die Diode 83 gesperrt. Der Transistor 77 bekommt an der Basis über den Kreis 71 eine Wechselspannung zugeführt, die infolge der gleichrichtenden Wirkung des Transistors 77 die Kollektorspannung senkt. Im Zeitpunkt t , in dem ein Signal mit der Frequenz f_o empfangen wird,

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wird der Transistor 81 eine Wechselspannung zugeführt bekommen, wodurch aeine Kollektorspannung sinkt, so dass nun die Diode 83 leitend wird, wenn nach dem Zeitpunkt t gegebenenfalls noch Echos.mit der Frequenz f₁ nach wie vor eintreffen. Der Transistor 77 kann dann nach dem Zeitpunkt t. nicht mehr leitend sein und die Spannung am Kollektor des Transistors 77 wird deswegen im Zeitpunkt t wieder ansteigen. Am Kollektor des Transistors 77 entsteht also ein Impuls, dessen Zeitdauer T₁ durch den Zeitunterschied zwischen dem Ausstrahlen der ersten und der zweiten Frequenz durch den Sender bestimmt ist, wobei diese Zeitdauer T. nicht von etwaigen Echos, die zwischen dem Sender und dem Empfänger entstehen, abhängig ist. Dieser Impuls wird dem Bedienungssignaleingang 111 des Taktimpulsgenerators 113 zugeführt, der dadurch der ersten Zählerschaltung 107 eine Anzahl Impulse abgibt, die der Zeitdauer T proportional ist. Infolge der Wirkung dieser ersten Zählerschaltung 107 wird eines der Tore 87» 89, 101 abhängig von der Anzahl gezählter Impulse vorbereitet.

In dem Augenblick, in dem die erste Zählerschaltung 107 keine Impulse mehr zugeführt bekommt, öffnet sich das durch die erste Zählerschaltung 107 vorbereitete Tor der Gruppe von Toren 97, 99» 101» weil das Ausgangssignal des Transistors 93 diesem Tor zugeführt wird, und wird solange ein von dem zweiten Taktimpulsgenerator 119 herrührender Taktimpuls dem durch die Torschaltungen selektierten Eingang der Zählerschaltungen 121, 123 zugeführt, bis der Empfänger kein Signal mehr empfängt. Letzteres wird kurz nach dem Zeitpunkt t_ sein und zwar wegen des Auftretens von Echos der Frequenz f„.

Die Zählerschaltungen 121, 123 versorgen die Einstellung einer bestimmten Funktion, beispielsweise die Lautstärkeregelung, Abstimmung, Leuchtdichteeinstellung usw., die im allgemeinen nicht sehr

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kritisch ist, so dass eine einigermassen ungenaue T -Bestimmung nicht von Bedeutung ist. Dies gilt umsomehr, da meistens der Impulsabstand der vom zweiten Taktimpulsgenerator abgegebenen Impulse viel grosser ist als die genannte Ungenauigkeit. lie Wahl der Punktion, die kritisch ist, erfolgt, wie mit Hilfe der sehr genau übertragenen Zeitdauer T beschrieben worden ist.

Durch die Differentiatoren 103, 109 und 117, 109 wird jeweils am Anfang und am Ende eines Ausstrahlungszyklus dem Rückstelleingang der ersten Zählerschaltung 107 ein negativ verlaufender Rückstellimpuls zugeführt, so dass dieser immer genau die Anzahl pro Zyklus eintreffender Impulse zählen kann. Selbstverständlich kann gewünschtenfalls der Rückstellimpuls am Ende des Ausstrahlungszyklus unterdrückt werden.

Die zweiten Zählerschaltungen 121 und 125 bleiben immer im zuletzt eingenommenen Stand um den eingestellten Funktionswert beibehal-

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ten zu können bis die Fernsteuerung eine Änderung herbeiführt.

Es dürfte einleuchten, dass die Funktionswahl und Funktionswerteinstellung gewünschtenfalls auch auf eine andere Art und Weise ale mit Zählschaltungen erfolgen können.

Es ist weiter möglich, auf einfache Art und Weise eine Erweiterung der Anzahl fernzusteuernder Funktionen zu erhalten. Ee kann dann im Sender beispielsweise für eine weitere Gruppe von Funktionen für die zweite Frequenz f„ auch noch ein anderer Wert f ' gewählt werden. Im Empfänger muss dann eine zusätzliche mit der zweiten Detektionsschaltung vergleichbare Detektionsschaltung dieser Frequenz f' vorgesehen werden, die eine mit den Ausgängen der ersten Zählerschaltung 107 gekoppelte, mit der Dekodierschaltung 97» 99» 101 vergleichbare weitere Dekodierschaltung betätigt. Mit den Ausgängen dieser weiteren Dekodier-

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schaltung kann dann eine weitere Gruppe von Zählschaltungen für weitere zu steuernde Funktionen gekoppelt werden. Durch eine andere Erweiterung der Anzahl vom Sender zu erzeugender Frequenzen f_? und durch Hinzufügung von mehr Detektions-, Dekodier- und Zählschaltungen kann die Anzahl fernzusteuernder Funktionen noch erweitert werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE :

1 .J Fernsteuersystem mij; Ultraschall-Impulsdauerinformationsübertragung von einem Sender nach einem Empfänger für mindestens eine teilweise Fernsteuerung einer mit dem Empfänger gekoppelten fernzusteuernden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernsteuersystem

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Mittel zur übertragung der Impulsdauerinformation mittels des Zeitunter-

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schiedes zwischen der übertragung eines ersten Ultraschallsignals einer ersten Frequenz und eines zweiten Ultraschallsignals einer zweiten Frequenz enthält.
2. Sender für ein Fernsteuersystem nach Anspruch 1, mit einer Generatorschaltung für Ultraschallsignale der ersten und der zweiten Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender eine mit der Generatorschaltung (1) gekoppelte Frequenzumschaltanordnung (19) enthält, welche Frequenzumschaltanordnung (19) mit einer die Impulsdauerinformation bestimmenden Zeitverzögerungsschaltung (27) gekoppelt ist.
3. Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem einer Anzahl Funktionswahlelemente (29, 31» 33) des Senders eine andere Zeitverzögerung der Zeitverzögerungsschaltung (27) übereinstimmt.
4. Sender nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem der genannten Funtktionswahlelementen ein Speiseschalter (57) für die Generatorschaltung gekoppelt ist.
5. Empfänger für ein Fernsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger eine erste mit dem Eingang des Empfängers gekoppelte Signalstrecke mit einem ersten auf die erste Frequenz abgestimmten Filter (71) und eine zweite mit dem Eingang des Empfängers gekoppelte Signalstrecke mit einem zweite auf die zweite Frequenz abgestimmten Filter (73) enthält, während die erste Signalstrecke weiter

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eine Torschaltung (75» 83) enthält, deren Bedienungssignaleingang (Kathode 83) mit einem Ausgang einer ersten Detektionsschaltung (81, 85» 87) gekoppelt ist, von welcher ersten Detektionsschaltung ein Eingang (Basis 81) mit einem Ausgang der zweiten Signalstrecke gekoppelt ist.
6, Empfänger nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang der Detektionsschaltung (81, 85, 87) weiter mit einem Rückstelleingang (105) eines Zählers (107) gekoppelt ist, von dem ein Zählimpulseingang (115) mit einem Ausgang eines Taktimpulsgenerators (II3) gekoppelt ist, von welchem Taktimpulsgenerator (II3) ein Bedienungssignaleingang (Hl) mit einem Ausgang einer mit einem Ausgang der ersten Signalstrecke gekoppelten zweiten Detektionsschaltung (77» ⁸9, 91) gekoppelt ist.
7. Empfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge des Zählers (107) mit Torschaltungen (97» 99» 101) gekoppelt sind, die weiter mit Funktionswahlschaltungen (121, I23) gekoppelt sind, während ein Eingang der Torschaltungen (97» 99» 101) mit einem Ausgang der ersten Detektionsschaltung (81, 85» 87) gekoppelt ist.

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