DE202017007731U1

DE202017007731U1 - Drahtloses Steuersystem zur Steuerung elektromechanischer Komponenten für ein Fahrrad

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Publication number: DE202017007731U1
Application number: DE202017007731.0U
Authority: DE
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2025-07-10
Anticipated expiration: 2027-08-02
Also published as: TWI640450B; TW201806815A; DE102017007258A1

Abstract

Drahtloses Steuersystem für ein Fahrrad, umfassend:
- wenigstens einen Aktuator, der wenigstens einen gedrückten Zustand und einen losgelassenen Zustand aufweist;
- eine erste Steuereinheit;
- eine zweite Steuereinheit; und
- eine elektromechanische Komponente,
wobei die erste Steuereinheit dazu konfiguriert ist
- ein erstes Steuersignal, das auf den gedrückten Zustand reagiert und ein zweites Steuersignal, dass auf den losgelassenen Zustand reagiert, zu erzeugen und
- das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal an wenigstens eine Fahrradkomponente zu übertragen;
wobei die zweite Steuereinheit dazu konfiguriert ist, einen Elektromotor zu betreiben, der die elektromechanische Komponente betreibt,
wobei die zweite Steuereinheit einen drahtlosen Empfänger aufweist, der dazu konfiguriert ist, das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal zu erhalten;
wobei die elektromechanische Komponente mit der zweiten Steuereinheit verbunden ist, die elektromechanische Komponente umfassend:
- ein an einem Fahrrad anbringbares Basisteil,
- ein bewegliches Teil,
- ein Elektromotor;
wobei das drahtlose Steuersystem ferner umfasst:
- einen Wecksensor, der dazu konfiguriert ist, die zweite Steuereinheit und den drahtlosen Empfänger als Reaktion auf erfasste Vibrationen des Fahrrads betriebsbereit zu machen, und
- eine Weckeinheit, die mit der zweiten Steuereinheit verbunden ist, wobei die Weckeinheit dazu konfiguriert ist, ein Wecksignal an die zweite Steuereinheit zu kommunizieren, wobei die zweite Steuereinheit dazu konfiguriert ist, in einen Ruhemodus überzugehen, wenn das Wecksignal für eine bestimmte Zeitperiode, die den vorbestimmten Ruhemodus-Timeout-Wert überschreitet, nicht empfangen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein drahtloses Steuersystem für ein Fahrrad zur Steuerung elektromechanischer Komponenten für ein Fahrrad. Insbesondere betrifft die Erfindung Systeme mit drahtlos betätigten elektromechanischen Fahrradkomponenten. Die Systeme umfassen elektromechanische Fahrradkomponenten, die durch ein drahtloses Steuersignal gesteuert werden, wobei das drahtlose Steuersignal durch eine Fahrrad-Steuerkomponente erzeugt wird.
Elektromechanische Fahrradkomponenten aus dem Stand der Technik, wie z.B. Schaltsysteme, erforderten, dass ein drahtloser Sender und Empfänger ständig eingeschaltet waren. Um Energie zu sparen, wurden ein sehr leistungsarmer Transceiver mit geringer Reichweite verwendet. Der leistungsarme Transceiver litt allerdings an einer schlechten drahtlosen Übertragungsleistung. Ein neueres System erfordert ein periodisches Peilsignal, das ebenfalls ständig Batteriestrom verbraucht.
Es besteht Bedarf für ein hochzuverlässiges und sichereres drahtloses Steuersystem für Fahrräder. Die Erfindung erfüllt diesen Bedarf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung verwendet einen relativ leistungsstarken Sender und Empfänger, wobei Strom gespart wird, indem der Sender und der Empfänger ausgeschaltet werden, wenn sie nicht in Gebrauch sind, und indem der Sender und der Empfänger einen Lastwechsel zwischen einem Funk-Hörmodus und einem Funk-aus-Modus durchführt, wenn das Fahrrad aktiv ist. Sobald eine vorbestimmte Rauschschwelle erreicht ist, die eine gestörte Umgebung definiert, sieht das erfindungsgemäße System einen verlängerten Funk-Hörmodus vor, um Übertragungsverluste zu vermeiden.
Ein Aspekt der Erfindung stellt ein drahtloses Steuersystem für ein Fahrrad bereit, umfassend eine erste Schaltsteuereinheit für eine Komponente eines Fahrrads, wobei die erste Steuereinheit ein Funkgerät umfasst, das dazu konfiguriert ist, Steuersignale zu empfangen, die von einer zweiten Steuereinheit des Fahrrads drahtlos gesendet werden. Dieser Aspekt sieht außerdem vor, dass das Funkgerät betreibbar ist, um das Steuersignal nur zu empfangen, wenn das Funkgerät in einem Hörmodus betrieben wird; und umfasst einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist: den Hörmodus des Funkgeräts für eine erste Zeitdauer zu aktivieren; mit dem Funkgerät einen Rauschpegel während der ersten Zeitdauer zu erkennen; und die Aktivierung des Hörmodus für eine erste verlängerte Zeitperiode zu verlängern, wenn der Rauschpegel einen Rauschpegelschwellenwert erreicht.
Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt ein System zum Senden und Empfangen von drahtlosen Steuersignalen auf einem Fahrrad bereit, wobei das System Mittel zum Durchführen der folgenden Schritte umfasst: Senden drahtloser Steuersignale an ein Funkgerät; periodisches Hören, mit dem Funkgerät für eine erste Zeitdauer, nach Steuersignalen, die von einer Steuereinheit eines Fahrrads auf einem Kommunikationsfrequenzkanal gesendet werden; Bestimmen, mit einem Prozessor, eines Rauschpegels auf dem Frequenzkanal während der ersten Zeitdauer; und Hören, mit dem Funkgerät, nach Steuersignalen für eine verlängerte Zeitdauer, wenn der Rauschpegel einen Rauschpegelschwellenwert erreicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt ein Fahrradsteuersystem bereit, das dazu konfiguriert ist, eine erste Schaltsteuereinheit aufzunehmen, wobei die erste Schaltsteuereinheit umfasst: ein Funkgerät, das dazu konfiguriert ist, ein Steuersignal zu empfangen, das von einer zweiten Steuereinheit des Fahrrads drahtlos gesendet wird, wobei das Funkgerät betreibbar ist, um das Steuersignal nur zu empfangen, wenn das Funkgerät in einem Hörmodus betrieben wird. Die erste Schaltsteuereinheit umfasst außerdem einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, den Hörmodus des Funkgeräts periodisch für eine Vielzahl von Hörzeitperioden zu aktivieren; mit dem Funkgerät während der Hörzeitperioden periodisch einen Rauschpegel zu erkennen; den Hörmodus des Funkgeräts zu deaktivieren, wenn der erkannte Rauschpegel während der Hörzeitperioden einen Rauschpegelschwellenwert nicht erreicht hat; die Aktivierung des Hörmodus für eine verlängerte Zeitperiode zu verlängern, wenn das Funkgerät erkennt, das der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert während einer von der Vielzahl von Hörzeitperioden erreicht hat; und den Hörmodus des Funkgeräts zu deaktivieren, wenn der erkannte Rauschpegel während der verlängerten Zeitperioden den Rauschpegelschwellenwert nicht erreicht hat.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt ein drahtloses Steuersystem für ein Fahrrad bereit. Das drahtlose Steuersystem umfasst eine erste Steuereinheit für eine Komponente eines Fahrrads, die erste Steuereinheit. Die erste Steuereinheit umfasst mindestens ein Rausch-Funkgerät, das dazu konfiguriert ist, einen Rauschpegel einer drahtlosen Umgebung zu erkennen, die Signale umfasst, die von einer zweiten Steuereinheit des Fahrrads drahtlos gesendet werden, und mindestens ein Empfangsfunkgerät, das dazu konfiguriert ist, Steuersignale zu empfangen, die von der zweiten Steuereinheit des Fahrrads drahtlos gesendet werden, wobei das mindestens eine Empfangsfunkgerät betreibbar ist, um das Steuersignal nur zu empfangen, wenn das Funkgerät in einem Hörmodus betrieben wird, und einen Prozessor. Der Prozessor ist dazu konfiguriert, den Hörmodus des mindestens einen Empfangsfunkgeräts für eine erste Zeitdauer zu aktivieren, den Rauschpegel mit dem mindestens einen Rausch-Funkgerät zu erkennen und die Aktivierung des Hörmodus für eine erste verlängerte Zeitperiode zu verlängern, wenn der Rauschpegel einen Rauschpegelschwellenwert erreicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrads mit Rennlenker und drahtlosen Komponenten, die daran installiert sind;
2 ist eine Ansicht einer Schalt-/Bremshebelanordnung mit einer integrierten Master-Steuereinheit (MCU);
3 ist ein gerader Lenker mit Schalthebeleinheiten, die mit einer diskreten Steuereinheit verdrahtet sind;
4 ist eine hintere Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine vordere Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6-9 sind schematische Darstellungen eines drahtlosen Kommunikations-/Steuersystems;
10 ist eine Wach/Schlaf-Zeitlinie einer Schaltvorrichtungssteuereinheit (SCU);
11A ist eine Zeitlinie des SCU-Senders und -Empfängers und des MCU-Sender- und Empfängers;
11B ist eine Zeitlinie des SCU-Senders und -Empfängers und des MCU-Sender- und Empfängers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11C ist eine Zeitlinie des SCU-Senders und -Empfängers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
12 ist eine Wach/Schlaf/TX-Zeitlinie der MCUs; und
13 ist ein Ablaufdiagramm, das das drahtlose Senden und Empfangen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung werden hier Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die Zeichnungen und Beschreibungen, die hier dargelegt sind, lediglich der Veranschaulichung dienen und die Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird, nicht einschränken. So werden beispielsweise die Begriffe „erste/r“ und „zweite/r“, „vorne“ und „hinten“, „links“ und „rechts“ nur der Klarheit halber und nicht einschränkend verwendet. Darüber hinaus beziehen sich die Begriffe auf Fahrradmechanismen, die üblicherweise an einem Fahrrad montiert sind und bei denen das Fahrrad in einer Standardausrichtung verwendet wird, sofern nicht anders angegeben.
Wie in 1 dargestellt, wird ein Fahrrad 20 mit einem Rennlenker und einem drahtlosen Kommunikation-/Steuersystem 22 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das drahtlose Steuersystem 22 umfasst mindestens eine Schalthebeleinheit 24 (Schalthebel), die an einen Fahrradlenker 26 montiert sein kann, der am Fahrrad befestigt ist. Das drahtlose Steuersystem 22 des Fahrrads 20 kann auch eines oder beides von einer vorderen elektromechanischen Schaltvorrichtung 28 und einer hinteren elektromechanischen Schaltvorrichtung 30 aufweisen, die am Fahrradrahmen 32 des Fahrrads 20 montiert sind. Die Schaltvorrichtungen 28, 30 können zum Beispiel Umwerfer oder Nabenschaltungen sein. Das Steuersystem 22 kann zusätzlich zu Schaltvorrichtungen oder alternativ dazu mit anderen Systemen und/oder Komponenten des Fahrrads 20 verwendbar sein, wie z.B. mit Federungskomponenten und -systemen, regelbaren Sattelstützen, Leistungsmessern, Trittfrequenzmessern, Beleuchtung, Fahrradcomputern usw. Das Fahrrad 20 weist typischerweise eine Antriebsanordnung 33 mit einem oder mehreren vorderen Kettenringen 35 auf, die durch eine Kette 39 mit einer Vielzahl von hinteren Zahnkränzen 37 verbunden sind, wie im Stand der Technik bekannt.
2 zeigt eine Rennlenker-Schalthebeleinheit 24 auf detailliertere Weise. Die Schalthebeleinheit 24 kann eine an einen Lenker montierbare Bremshebelhalterung 34, einen Bremshebel 36, einen Schalthebel 38 (der eine Form eines Schaltaktuator wie z.B. einem Knopf oder dergleichen aufweist), der funktionsfähig mit einem Schaltschalter 40 gekoppelt ist, einem Umschaltknopf 42 für die vordere Schaltvorrichtung, eine Master-Steuereinheit 44 und eine Stromquelle wie z.B. eine Batterie 46 umfassen. Der Schaltschalter 40 kann durch jedes geeignete Betätigungsaktuator/-gerät betätigt werden, wie zum Beispiel einen Kontaktknopf.
Auch auf die Ausführungsform von 6 Bezug nehmend, kann die Master-Steuereinheit 44 Eingangssignale vom Schaltschalter 40 und vom Umschaltknopf 42 für die vordere Schaltvorrichtung (FD) empfangen, und umfasst auch einen Prozessor, die Zentraleinheit 48, die mit dem Schaltschalter in Verbindung ist, um die Eingangssignale zu verarbeiten, eine Speicherkomponente 50, die mit der Zentraleinheit in Verbindung ist, eine optionale Anzeige wie eine LED 52 zur Anzeige von Statussignalen, die von der Zentraleinheit erzeugt werden, und einen drahtlosen Sender und Empfänger 54. Es ist anzumerken, dass die Begriffe „Sender und Empfänger“, wie sie hier verwendet werden, einen Transceiver, einen Sender-Empfänger oder mindestens ein Funkgerät einschließen können und jede Vorrichtung oder Vorrichtungen beinhaltet, die einzeln oder in Kombination in der Lage sind, drahtlose Signale, einschließlich Schaltsignale oder Steuersignale, Befehle oder anderer Signale, die eine Funktion der zu steuernden Komponente betreffen, zu messen, zu senden und/oder zu empfangen. Funktionen des mindestens einen Funkgeräts können zum Beispiel in Bezug auf bestimmte Funkgeräte (z.B. ein Rausch-Funkgerät und/oder ein Empfangsfunkgerät) beschrieben sein. Daher können hier mehrere separate Funkgeräte beschrieben werden, welche die jeweilige Funktion erfüllen (z.B. ein separates Rausch-Funkgerät, um das Rauschen zu „hören“, und/oder ein separates Empfangsfunkgerät, um nach Kommunikationssignalen einer Steuereinheit zu hören), oder es kann ein einzelnes Funkgerät beschrieben werden, das für mehrere Betriebsmodi und/oder die Leistung mehrerer Funktionen betreibbar oder konfiguriert ist. Es wird in Betracht gezogen, dass der Sender und der Empfänger 54, die Master-Steuereinheit 44 und die Zentraleinheit 48 jeweils integrale Bestandteile einer Schaltsteuereinheit 24 sein können.
Schalthebeleinheiten 24 können paarweise 24a, 24b vorgesehen sein und sind üblicherweise auf der Lenkstange 26 oder einer ähnlichen Komponente angeordnet, wobei die eine Schalthebeleinheit angeordnet ist, um mit der rechten Hand betätigt zu werden, und die andere, um mit der linken Hand betätigt zu werden. Wenn zwei separate Schalthebeleinheiten verwendet werden, kann im System 22 ein Paar Master-Steuereinheiten (MCU) 44 vorhanden sein, jeweils eine in jeder der zwei Einheiten 24a, 24b. Schalthebeleinheiten 24 können überall in Reichweite des Benutzers positioniert sein, und mehrere Einheiten und/oder Schaltschalter 40 oder dergleichen können daran angeordnet sein, wie bei dem Fahrrad-Typ, der als Zeitfahrrad bekannt ist, und sowohl auf der Stange als auch an deren Verlängerungen Schalthebeleinheiten aufweisen kann.
In einer Ausführungsform kann die verwendete Zentraleinheit 48 zum Beispiel ein Atmel® ATmega324PA-Mikrocontroller mit einem internen EEPROM-Speicher sein, und der verwendete Sender und Empfänger 54 kann ein Atmel® AT86RF231 2,4GHz-Sender und Empfänger sein, der AES-Verschlüsselung und eine DSS-Streuspektrum-Technologie verwendet, die 16 Frequenzkanäle und das IEEE 802.15.4-Kommunikationsprotokoll unterstützt. Andere geeignete Zentraleinheiten und drahtlose Sender und Empfänger kommen in Betracht.
In einer Ausführungsform des drahtloses Steuersystems 22 bewirkt der Schalthebel 38 auf der rechten Schalthebeleinheit 24a, wenn er betätigt wird, die Erzeugung eines Schaltsignals, das einem Hochschalten entspricht und von der hinteren Schaltvorrichtung 30 ausführbar ist. Der Schalthebel auf der rechten Schalthebeleinheit 24a bewirkt, wenn er betätigt wird, die Erzeugung eines Schaltsignals, das einem Herunterschalten entspricht und von der hinteren Schaltvorrichtung 30 ausführbar ist. Ein Hochschalten entspricht einem Umschalten in einen höheren Gang (z.B. auf einen kleineren hinteren Zahnkranz 37), und ein Herunterschalten entspricht einem Umschalten in einen niedrigeren Gang (z.B. auf einen größeren hinteren Zahnkranz 37). Ein vorderer Schaltaktuator 42, der die Form eines Knopfs aufweisen kann und ein optionales Element ist, kann auf beiden Schalthebeleinheiten 24 vorgesehen sein und überträgt ein Signal zum Umschalten der vorderen Schaltvorrichtung 28, wenn er betätigt wird. Daher kann jede MCU 44 jeder Schalthebeleinheit 24 drahtlos Schaltsignale senden, die von jeder Schaltvorrichtung empfangen und ausgeführt werden können.
Es kann auch wünschenswert sein, einen Modifikator 56 zur Schalthebeleinheit 24 hinzuzufügen. Ein Modifikator-Aktuator 56, der in Form eines Knopfs vorliegen kann, tut nichts, wenn er allein betätigt wird, bewirkt jedoch die Erzeugung eines anderen Signaltyps (d.h., kein Schaltsignal), wenn er in Kombination mit einem anderen Aktuator betätigt wird. Wenn der Schalthebel 38 der Einheit 24a in Kombination mit dem Modifikator-Aktuator 56 gedrückt wird, kann zum Beispiel statt eines Befehls „Hochschalten“ ein Befehl „nach innen ausrichten“ oder ein Anpassungsbefehl oder dergleichen ausgegeben werden. Der Modifikator 56 kann auf dem Schalthebel 38 liegen und mit der MCU 44 in Verbindung sein.
3 zeigt eine andere Ausführungsform mit dem System 22, das für eine Anwendung mit geradem Lenker angepasst ist. In dieser Ausführungsform sind eine rechte und eine linke Schalthebeleinheit 124a, 124b vorgesehen. Ein Schaltverbindungskasten 58 kann durch Signalleitungen 60 mit der rechten und linken Schalthebeleinheit 124a, 124b verbunden sein. Im Schaltverbindungskasten 58 kann eine einzelne Master-Steuereinheit 144 liegen, die Signale von der linken und der rechten Steuereinheit 124a, 124b empfängt (8). Die einzelne Master-Steuereinheit 144 umfasst Komponenten, die denen der MCU 44 in den Schalthebeleinheiten 24 gleichen. Das heißt, die MCU 144 umfasst eine Zentraleinheit 148, die mit der linken und der rechten Steuereinheit 124a, 124b in Verbindung steht, eine Speicherkomponente 150, die mit der Zentraleinheit in Verbindung steht, eine Sender- und Empfängerkomponente 154 und eine LED 152, um Betriebszustände der MCU 144 anzuzeigen. Eine Batterie 146 versorgt die MCU 144 mit Strom, und ein Modifikator 156 ist vorgesehen, um den Betrieb der MCU zu modifizieren.
Auch wenn diese Ausführungsform mit geradem Lenker mit einer gemeinsam benutzten einzelnen Master-Steuereinheit 144 gezeigt wird, könnten zwei Master-Steuereinheit verwendet werden. Alternativ dazu könnten der Verbindungskasten 58 und die gemeinsam benutzte Master-Steuereinheit 144 in der oben beschriebenen Version mit Rennlenker verwendet werden. Jede der Schalthebeleinheiten 124a, 124b kann einen Schaltschalter 140 aufweisen, der auf die Schalthebel 38 der oben beschriebenen Schalthebeleinheit 24 reagiert.
Eine Ausführungsform einer hinteren elektromagnetischen Schaltvorrichtung 30 (RD) wird in 4 gezeigt. Im Allgemeinen sind elektromagnetische Schaltvorrichtungen im Stand der Technik bekannt. Die vorliegende hintere Schaltvorrichtung umfasst eine Stromquelle 62 (Batterie), eine Motoreinheit 64 und eine Schaltvorrichtungssteuereinheit 66 (SCU oder „Slave-Steuereinheit“). Die Schaltvorrichtungssteuereinheit 66 (7) kann eine Zentraleinheit 68, um Signale/Befehle und dergleichen zu verarbeiten, einen funktionsfähig damit verbundenen Wecksensor 70, eine Speicherkomponente 72, eine Funktionstaste 74, eine Anzeige wie z.B. eine LED 76, einen Ausgang 78, um Steuersignale an die Motoreinheit 64 zu senden, und einen Sender und einen Empfänger 80 zum Senden und Empfangen von drahtlosen Signalen umfassen. Die Motoreinheit 64 empfängt und führt Positionsanpassungsbefehle und/oder Gangwechselbefehle der Schaltvorrichtungssteuereinheit 66 aus.
Eine Ausführungsform einer vorderen elektromagnetischen Schaltvorrichtung 28 (FD) wird in 5 gezeigt. Wie die oben beschriebene hintere Schaltvorrichtung weist die vordere Schaltvorrichtung eine Stromquelle 82 (Batterie), eine Motoreinheit 84 und eine Schaltvorrichtungssteuereinheit 86 (SCU) auf. Die Schaltvorrichtungssteuereinheit 86 (7) kann eine Zentraleinheit 88, um Signale/Befehle und dergleichen zu verarbeiten, einen funktionsfähig damit verbundenen Wecksensor 90, eine Speicherkomponente 92, einen Funktionsknopf 94, eine Anzeige wie z.B. eine LED 96, einen Ausgang 98, um Steuersignale an die Motoreinheit 84 zu senden, und einen Sender und einen Empfänger 100 zum Senden und Empfangen von drahtlosen Signalen umfassen, der auch als Schaltvorrichtungssender und -empfänger bezeichnet werden kann. Die Motoreinheit 84 empfängt und führt Positions- und/oder Gangwechselbefehle von der Schaltvorrichtungssteuereinheit 86 aus. In der dargestellten Ausführungsform schaltet die vordere Schaltvorrichtung zwischen zwei Kettenringen um. Alternativ dazu können mehr als zwei Kettenringe in Betracht gezogen werden. Die Zentraleinheit 88 kann auch dazu konfiguriert sein, die vordere Schaltvorrichtung 28 zwischen zwei Kettenringen hin und her zu schalten, wenn der Funktionsknopf 94 gedrückt und dann losgelassen wird.
Auch wenn die hintere Schaltvorrichtung 30 und die vordere Schaltvorrichtung 28 mit einer jeweiligen Schaltvorrichtungssteuereinheit beschrieben werden, kann auch eine gemeinsam benutzte einzelne Schaltvorrichtungssteuereinheit 102 verwendet werden, wie in 9 gezeigt. Die gemeinsam benutzte Schaltvorrichtungssteuereinheit 102 befindet sich in einem Schaltvorrichtungsverbindungskasten 104, kann sich aber auch in der hinteren Schaltvorrichtung 30 oder der vorderen Schaltvorrichtung 28 befinden. Die gemeinsam benutzte Schaltvorrichtungssteuereinheit 102 kann eine Stromquelle 184 (Batterie) aufweisen. Die Schaltvorrichtungssteuereinheit 102 kann eine Zentraleinheit 188 aufweisen, um Signale von der MCU 144 zu verarbeiten, einen Wecksensor 190, eine mit der Zentraleinheit verbundene Speicherkomponente 192, einen Funktionsschalter 194, eine LED 196 und einen Sender und Empfänger 200 umfassen, der dazu konfiguriert ist, drahtlose Signale zu senden und zu empfangen.
In einer Ausführungsform kann die Zentraleinheit 88 oder 188 ein Atmel® ATmega324PA 8-Bit RISC-Mikrocontroller mit einem internen EEPROM-Speicher sein. Der Sender und der Empfänger 100, 200 können ein Atmel® AT86RF231 2.4GHz-Transceiver sein, der AES-Verschlüsselung und DSS-Streuspektrum-Technologie verwendet, die 16 Frequenzkanäle und das IEEE 802.15.4-Kommunikationsprotokoll unterstützt.
KANALWAHL
Es ist möglich, das System 22 auf einen von mehreren verschiedenen wählbaren Sende- und Empfänger-Frequenzkanälen einzustellen, um ein Nebensprechen mit anderen Systemen in der Nähe zu vermeiden. Ein Gerät kann im System 22 als Kanal-Master bestimmt werden. Das Kanal-Master-Gerät kann die hintere Schaltvorrichtung 30 sein. Vor dem Koppeln von Geräten (d.h., der Schalthebeleinheit(en) mit der oder den Schaltvorrichtung(en)) würde die hintere Schaltvorrichtung 30 dann auf einen bestimmten Sender- und Empfänger-Frequenzkanal eingestellt werden. Dies kann durch Drücken des Funktionsknopfes 74 in einer bestimmten Sequenz erfolgen, oder mit einem Wahlschalter, oder durch drahtlose Kommunikation mit einem für diese Aufgabe vorgesehenen Gerät. Es wird davon ausgegangen, dass der Durchschnittsfachmann in der Lage ist, diese Aufgabe zu bewerkstelligen.
KOPPLUNG
Die Komponenten des drahtlosen Steuersystems 22 werden gekoppelt, um die drahtlose Kommunikation zwischen ihnen zu ermöglichen. Bezugnehmend auf 2 und 4 - 7 hat jede Master-Steuereinheit 44 einen einmaligen Gerätekennungswert („Geräte-ID“-Wert) und einen „Geräte-Typ“-Wert, die dauerhaft in der MCU-Speicherkomponente 50 gespeichert sind. Der „Geräte-Typ“-Wert gibt den Typ des Geräts an, zum Beispiel „rechte Schalthebeleinheit“ oder „linke Schalthebeleinheit“.
Zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Kopplungsvorgangs wird ein Beispiel mit einer vorderen Schaltvorrichtung dargestellt. Es versteht sich, dass die grundlegenden Schritte für eine hintere Schaltvorrichtung gleich sind. Die vordere Schaltvorrichtung 28, die eine Schaltvorrichtungssteuereinheit 86 (SCU) enthält, wird wie folgt mit einem Schalthebel 24 gekoppelt, die eine MCU 44 enthält. Wenn ein Modusänderungsmechanismus, der die Form eines Funktionsknopfs 94 auf der Schaltvorrichtung aufweisen kann, eine vorbestimmte Zeitperiode lang gedrückt wird, geht die SCU 86 der Schaltvorrichtung in einen Kopplungsmodus über oder wird in diesen umgewandelt. Die SCU 86 kann die LED 96 auf der hinteren Schaltvorrichtung 28 langsam aufblinken lassen, um anzuzeigen, dass sie sich im Kopplungsmodus befindet, und den SCU-Sender und Empfänger 100 einschalten. Dabei tastet der Empfängerteil des Senders und des Empfängers 100 in der SCU 86 Sende- und Empfängerkanäle ab, hört nach gesendeten Signalen, wobei das Hören auch als Überwachen bezeichnet werden kann Als Nächstes wird ein Schalthebel/-knopf 38 auf der Schalthebeleinheit 24, der eine MCU 44 aufweist, gedrückt und gehalten, wodurch die MCU dazu veranlasst wird, ein sich wiederholendes Schaltsignal zu senden, das die „Geräte-ID“ und den „Geräte-Typ“ als Teil des Signals enthält. Wenn die SCU 86 in der Schaltvorrichtung 28 das sich wiederholende Schaltsignal von einer MCU 44 erkennt, kann die SCU die LED 96 dauerhaft eingeschaltet lassen. Der SCU-Empfängerteil des Senders und Empfängers 100 fährt für eine vorbestimmte Zeitperiode, die etwa zwei Sekunden betragen kann, fort, auf ein sich wiederholendes Schaltsignal von einer MCU 44 der Schalthebeleinheit zu hören. Sobald die SCU 86 der Schaltvorrichtung 28 bestimmt hat, dass es die erforderliche Zeit lang ein Schaltsignal von der MCU 44 empfangen hat, beendet die SCU den Kopplungsmodus und speichert die „Geräte-ID“ in der SCU-Speicherkomponente 92 an einem Speicherplatz, der für diesen „Geräte-Typ“ vorbehalten ist. Wenn die SCU 86 der Kanal-Master im System 22 ist, sendet sie auch ein Signal, um die MCU 44 in der gekoppelten Schalthebeleinheit 24 anzuweisen, auf einem bestimmten Kanal betrieben zu werden. Der Schalthebel 24 und die Schaltvorrichtung 28 sind nun gekoppelt, und die SCU 86 der Schaltvorrichtung wird nun auf Befehle von der MCU 44 des gekoppelten Schalthebels reagieren.
Der Speicher 92 der SCU 86 der Schaltvorrichtung 28 speichert für jeden Geräte-Typ nur eine Geräte-ID. Wenn ein Schalthebel 24 mit einer Geräte-ID „234“ mit einer hinteren Schaltvorrichtung 30 gekoppelt wurde und später ein anderer Schalthebel 24 mit der Geräte-ID „154“ mit der hinteren Schaltvorrichtung gekoppelt wird, wird der SCU 72 -Speicherwert „234“ im „Geräte-Typ“-Speicherplatz mit dem neuen Wert „154“ über-schrieben, und die hintere Schaltvorrichtung 30 wird nicht mehr auf den Schalthebel 24 mit der Geräte-ID „234“ reagieren.
Eine Ausführungsform des drahtlosen Systems 22 weist einen rechten und einen linken Schalthebel 24a, 24b auf; jeder mit einer MCU 44, und eine vordere Schaltvorrichtung 28 und eine hintere Schaltvorrichtung 30, jede mit einer SCU 86, 66 (6 und 7). Daher versteht es sich, dass der Kopplungsvorgang für diese Ausführungsform vier (4) Mal wiederholt werden muss. Die hintere Schaltvorrichtung 30 wird jeweils mit vom rechten und dem linken Schalthebel 24a, 24b gekoppelt, und die vordere Schaltvorrichtung 28 wird jeweils mit dem rechten und dem linken Schalthebel gekoppelt. Dies ergibt ein sehr sicheres System, da zur Kopplung der Geräte ein physischer Zugriff erforderlich ist, um die Knöpfe der Komponenten drücken zu können. Ferner reagiert jede Schaltvorrichtung 28, 30 nur auf den Schalthebel, mit dem sie gekoppelt wurde. Wenn der Benutzer überprüft, dass jeder Schalthebel 24a, 24b jede der Schaltvorrichtungen 28, 30 steuert, kann sichergestellt werden, dass keine nicht autorisierten Schalthebel gekoppelt wurden. In einer alternativen Ausführungsform, in welcher ein Paar Schalthebel 124a, 124b eine MCU 144 gemeinsam benutzen oder die vordere und die hintere Schaltvorrichtung 28, 30 eine SCU gemeinsam benutzen, kann die Zahl der Kopplungsschritte reduziert werden.
WECKSENSOR
Das Sparen von Strom bei batteriebetriebenen drahtlosen Geräten ist eine Designanforderung, die von Ausführungsformen der Erfindung berücksichtigt wird. Wenn elektronische Geräte ständig an gelassen werden, neigen Batterien dazu, sich schnell zu entladen. Deshalb können verschiedene Strategien implementiert werden, um Batteriestrom zu sparen. Die mit der oder den Schalthebeleinheit(en) 24 verbundene MCU 44 kann dazu konfiguriert sein, in einen Ruhemodus zu schalten, d.h., in einem Zustand mit relativ geringem Energieverbrauch zu sein, wenn das Fahrrad/System inaktiv ist. Während dieser Zeit befindet sich die Zentraleinheit 48 im Energiesparmodus (manchmal als Standby- oder Ruhemodus bezeichnet), und der Sender und der Empfänger 54 sind ausgeschaltet. Die MCU 44 fährt nur hoch (wird voll bestromt und betriebsbereit) und sendet Signale, wenn ein Schalter oder Knopf aktiviert wird, andernfalls befindet sie sich im Ruhemodus.
Die SCU 66 in der Schaltvorrichtung 30 kann zum Beispiel Steuersignale von der MCU 44 oder, in einigen Fällen, von anderen SCUs empfangen. Wenn der Sender und der Empfänger 80 ständig an gelassen würden, wäre die Batterie 62 schnell leer. Die SCU 66 kann eine Weckeinheit 70 umfassen, um zu bestimmen und zu signalisieren, wenn das Fahrrad in Gebrauch ist. In einer Ausführungsform kann zum Beispiel ein SignalQuest™ SQ-MIN-200- oder ein Freescale™ Semiconductor MMA8451Q-Vibrationssensor als Sensor für die Weckeinheit verwendet werden. Wenn ein Fahrrad betrieben wird, werden durch unebene Straßenoberflächen oder die Antriebsstrangbewegung Vibrationen erzeugt, die leicht durch Sensoren (nicht dargestellt) erkannt werden. Andere Sensoren können für die Weckeinheit 70 verwendet werden, wie z.B. Beschleunigungsmesser oder magnetische Reedschalter, die dazu konfiguriert sind, Magnete zu erkennen, die an bewegliche Elemente des Fahrrads 20 angebracht sind. Wenn das Fahrrad 20 in Betrieb ist, wird die Vibration oder Bewegung erkannt, und die Weckeinheit 70 sendet ein Wecksignal, um die SCU 66 zu aktivieren (10). Nachdem sie durch ein Wecksignal vom Vibrationssensor voll bestromt und betriebsbereit gemacht wurde, bleibt die SCU 66 aktiv, solange sie Wecksignale von der Weckeinheit 70 empfängt. Wenn für eine Periode, die einen vorbestimmten Ruhemodus-Timeout-Wert übersteigt, keine Wecksignale empfangen werden, wird die SCU 66 wieder in den Ruhemodus versetzt. Die Dauer des Ruhemodus-Timeouts kann etwa 30 Sekunden betragen.
ZEITSTEUERUNG DES SENDERS UND DES EMPFÄNGERS
Der Stromverbrauch kann ferner reduziert werden, indem der Sender und der Empfänger 80, 100 einer vorbestimmten oder gegebenen Periode oder einem Zyklus gemäß häufig ein- und ausgeschaltet wird, wenn die SCU 66, 86 aktiv ist. Wenn die SCU 66, 86 ein Signal vom Wecksensor 70, 90 empfängt, tritt sie in einen Wachmodus ein, wodurch sie voll bestromt und betriebsbereit wird. Während des Wachmodus schaltet die SCU 66, 86 den Sender und den Empfänger 80, 100 „ein“, um eine Hörzeit A lang Schaltsignale zu überwachen, was als Hörmodus bezeichnet werden kann, und schaltet ihn dann eine Wartezeit B lang „aus“, was als Nicht-Hörmodus bezeichnet werden kann, um Energie zu sparen, wie auf der SCU-Zeitlinie im Diagramm gezeigt. Die Gesamtheit eines Zyklus der Zeit A und B definiert eine Wachmodus-Zyklusperiode oder Wachmodus-Zykluszeit. Typischerweise kann die Hörmodus-Zeit A etwa 5 ms sein, und die Wartezeit oder der Nicht-Hörmodus B kann etwa 45 ms sein. In diesem Zustand ist der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 nur etwa 10 % der Wachmodus-Zykluszeit lang eingeschaltet (im Hörmodus).
11A zeigt die Sende- und Empfängerzeitsteuerung, wenn Steuersignale von der MCU 44 zur SCU 66, 86 übertragen werden. Die Steuersignale können Signale jeder Art sein, die verwendet werden, um die Steuerung eines Fahrrads und/oder einer Fahrradkomponente zu erleichtern. Zum Beispiel können die Steuersignale Signale zur Einstellung der Sattelstütze, Signale zur Einstellung der Federung oder Schaltsignale sein. Nachdem ein Schaltknopf 38 auf der Schalthebeleinheit 24 gedrückt wurde, tritt die MCU 44 in einen Wachmodus oder -zustand ein, wartet, bis der Kanal frei wird, und sendet eine Reihe duplizierter Steuer-/Schaltsignale, wenn keine anderen Signale oder Rauschen erkannt werden. Jedes der duplizierten Schaltsignale hat eine Zeitdauer C (etwa 1 ms), gefolgt von einer Restzeitperiode D (etwa 2 ms), und wird für eine Zeitdauer, d.h., eine Übertragungszeitdauer F (etwa 100 ms) wiederholt. Die Übertragungszeitdauer F ist so gewählt, dass das Schaltsignal von der MCU 44 mindestens ein Mal damit zusammenfällt, wenn der Sender und der Empfänger 80, 100 der SCU 66, 86 aktiv überwachen oder hören, d.h., sich in einem Hörmodus befinden. In dem Beispiel, das in 11A gezeigt wird, fallen vier Steuersignale mit der Zeit zusammen, in der sicher der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 im Hörmodus befinden, wie durch die gestrichelten Linien dargestellt. Mit anderen Worten, der Sender und der Empfänger der Schaltvorrichtung hören während eines Teils, d.h., einer Hörzeitperiode einer Wachmodus-Zykluszeit aktiv nach Umschaltsignale vom Sendeempfänger der Schalthebeleinheit, und der Sender und der Empfänger der Schalthebeleinheit sind dazu konfiguriert, die Schaltsignale für eine Zeitdauer zu senden, die länger ist als die Wachmodus-Zykluszeit, um sicherzustellen, dass der Sender und der Empfänger der Schaltvorrichtung in einem aktiven Hörzustand sind, wenn ein Schaltsignal gesendet wird, wobei das Hören auch als Überwachen bezeichnet werden kann.
11B zeigt die Sender- und Empfängerzeitsteuerung, wenn Steuersignale 11 in einer gestörten Umgebung gesendet werden. In dieser Ausführungsform erkennt der Empfänger 80, 100 der SCU 66, 86 einen Rauschpegel N und/oder misst ihn auf andere Weise. Der Rauschpegel N ist eine Umgebungsvariable, die von der Anwesenheit nahe gelegener elektrischer Übertragungen abhängig ist. Diese lokalen elektrischen Übertragungen erzeugen ein Hintergrundrauschen, das durch einen proportionalen Wert bezeichnet werden kann. Der Wert kann zum Beispiel eine Messung der spektralen Energiedichte bezeichnen. In dieser Ausführungsform können der SCU-Sender und - Empfänger 80, 100 den Rauschpegel N überwachen und messen, wann immer der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 sich im Hörmodus befinden, um eine Bestimmung des Rauschpegelschwellenwerts durchzuführen. Der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 können dazu konfiguriert sein, das Rauschen nur auf einem Einzelfrequenzkanal zu erkennen, sodass nur das Rauschen gemessen wird, das den zum Senden und Empfangen gewählten Frequenzkanal betrifft.
Die Bestimmung des Rauschpegelschwellenwerts kann durch Vergleich eines gemessenen Rauschpegelwerts mit einem Rauschpegelschwellenwert erfolgen. Ein Rauschpegelschwellenwert kann ein Wert sein, der als geeignet ausgewählt ist, um eine Wahrscheinlichkeit des zuverlässigen Empfangs eines Steuersignals zu bestimmen. Ein Rauschpegelschwellenwert I kann zum Beispiel ein Wert sein, der aus einem Bereich zwischen -70 Dezibel mit der Bezugsgröße 1 Milliwatt oder „dBm“ bis -40 dBm ausgewählt ist. In einer Ausführungsform kann der Rauschpegelschwellenwert I - 50 dBm, -55 dBm, -60 dBm oder -65 dBm sein. Wenn der SCU-Sender und - Empfänger 80, 100 bestimmen, dass der erkannte Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert I erreicht hat, bleibt die SCU für eine erste verlängerte Zeitperiode H1 im Hörmodus. Die erste verlängerte Zeitperiode H1 kann eine beliebige Zeitdauer sein. Die Zeitperiode kann zum Beispiel kleiner als eine („1“) Sekunde sein, wie z.B. 250, 500, oder 750 Millisekunden. Die Vorrichtung kann auch dazu konfiguriert sein, die Aktivierung des Hörmodus für eine zweite verlängerte Zeitperiode zu verlängern, wenn der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 bestimmen, dass der Rauschpegelschwellenwert I während der ersten verlängerten Zeitperiode H1 erreicht wurde. Auch die zweite verlängerte Zeitperiode H2 kann eine beliebige Zeitdauer sein. Die zweite verlängerte Zeitperiode kann zum Beispiel kleiner als eine („1“) Sekunde sein, wie z.B. 250, 500, oder 750 Millisekunden. Die erste verlängerte Zeitperiode H1 und die zweite verlängerte Zeitperiode H2 können gleiche oder verschiedene Zeitdauern sein. In einer Ausführungsform sind die erste verlängerte Zeitperiode H und die zweite verlängerte Zeitperiode gleich.
In einer Ausführungsform beginnt jedes Mal, wenn der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 den Rauschpegel periodisch misst und bestimmt, dass der Rauschpegelschwellenwert I erreicht worden ist, vom Bestimmungszeitpunkt an eine verlängerte Zeitperiode H. Da die verlängerte Zeitperiode H in dieser Ausführungsform größer ist als die Zeit zwischen der Erkennung bzw. die Abtastrate des SCU-Senders und -Empfängers 80, 100, wird die Aktivierung des Hörmodus effektiv fortgesetzt, bis der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 bestimmen, dass der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert I nicht mehr erreicht hat, und wird dann vor der Deaktivierung des Hörmodus eine weitere verlängerte Zeitperiode H lang fortgesetzt. Gemäß dieser Ausführungsform beginnt der SCU-Sender und Empfänger 80, 100 den Hörmodus zu dem Zeitpunkt, an dem der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 bestimmen, dass der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert I erreicht hat; bleibt solange im Hörmodus bis der der Rauschpegelschwellenwert I in der verlängerten Zeitperiode H erreicht wird; und beendet den Hörmodus eine verlängerte Zeitperiode H nach dem Zeitpunkt, an dem der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 bestimmen, dass der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert I nicht erreicht hat.
Der Rauschpegelschwellenwert I kann dazu konfiguriert sein, ein Rauschpegel zu sein, bei dem Steuersignale 11 nicht mehr zuverlässig empfangen werden. Wenn während der Hörmodus-Zeit A ein Steuersignal 11 gesendet wird, ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Signal vom SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 empfangen wird, vom Rauschpegel N abhängig. Allgemein ist die Konzentration von Übertragungen in Umgebungen mit hohem Rauschpegel erhöht. Die geringere Wahrscheinlichkeit des Empfangs von Steuersignalen in Umgebungen mit hohem Rauschpegel ist darauf zurückzuführen, dass Übertragungen dazu neigen, andere Übertragungen zu stören. Wenn eine hohe Konzentration von Übertagungen vorhanden ist, was in Umgebungen mit hohem Rauschpegel allgemein der Fall ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass Steuersignale empfangen werden, relativ gering. Die Wahrscheinlichkeit, dass der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 in einer gegebenen Zeitperiode eines von mehreren Steuersignalen empfangen, wenn der Rauschpegel N den Rauschpegelschwellenwert I erreicht, ist geringer. Durch Verlängern der Hörzeitdauer um eine verlängerte Zeitperiode H, wenn der Rauschpegel N den Rauschpegelschwellenwert I erreicht, wird die Länge der Hörzeitdauer erhöht, und dadurch nimmt die Wahrscheinlichkeit, dass der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 Steuersignale 11 empfangen, zu. Wenn der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 ein Schalt- oder Steuersignal hören, hält die SCU 66, 86 den Sender und den Empfänger im Hörmodus, selbst wenn die erkannten Signale für ein anderes Gerät bestimmt sind.
Der SCU-Sender und -Empfänger 80, 100 bleiben nach dem Empfang des letzten Signals für eine Hörzeitdauer G im Hörmodus, bevor sie wieder in den Ruhemodus, d.h. Nicht-Hörmodus versetzt werden, um Strom zu sparen. Die Hörzeitdauer G kann eine beliebige Zeitdauer sein. Die Hörzeitdauer G kann in einer Ausführungsform zum Beispiel kleiner als eine (1) Sekunde sein, wie z.B. 20 Millisekunden, 40 Millisekunden, oder 80 Millisekunden. Es versteht sich, dass die verschiedenen Zeitsteuerungen, die hier dargestellt werden, beispielhaft sind.
11C zeigt eine Zeitlinie der möglichen verlängerten Zeitperiode, für welche das Funkgerät in einer Ausführungsform hört. Der Beginn der verlängerten Zeitperiode H1 entspricht der anfänglichen Erkennung eines Rauschpegels, der den Rauschpegelschwellenwert I erreicht hat. Wenn das Funkgerät während der verlängerten Zeitperiode H1 einen Rauschpegel erkennt, der den Rauschpegelschwellenwert I erreicht, beginnt das Funkgerät, vom Erkennungszeitpunkt an für eine verlängerte Zeitperiode H2 zu hören. Das Funkgerät kann während der verlängerten Zeitperiode H1 eine Vielzahl von Rauschpegelerkennungen durchführen. In einer Ausführungsform beginnt das Funkgerät, für eine verlängerte Zeitperiode H2 zu hören, selbst wenn nur eine begrenzte Zahl, z.B. nur eine („1“) von der Vielzahl von Rauschpegelerkennungen den Rauschpegelschwellenwert I erreicht. Da störende Signale allgemein mit Unterbrechungen paketweise übertragen werden, kann es sein, dass in einer gestörten Umgebung, in der Signale leicht verloren gehen, nur einige von der Vielzahl von Rauschpegelerkennungen den Rauschpegelschwellenwert I erreichen.
11C veranschaulicht eine Kaskade solcher Rauschpegelerkennungen, die alle eine verlängerte Zeitperiode auslösen. Die Kaskade weist Übergänge auf, in 11C durch Pfeile dargestellt, an welchen eine neue verlängerte Zeitperiode beginnt. Wie oben hört das Funkgerät vom Erkennungszeitpunkt für eine verlängerte Zeitperiode H3, wenn das Funkgerät einen Rauschpegel erkennt, der während der verlängerten Zeitperiode H2 den Rauschpegelschwellenwert I erreicht. Wenn während der verlängerten Zeitperiode H3 eine Rauschpegelerkennung den Rauschpegelschwellenwert I erreicht, hört das Funkgerät für eine verlängerte Zeit H4. Diese Kaskade setzt sich bis zum Ende einer verlängerten Zeit nach der letztmaligen Rauschpegelerkennung, die den Rauschpegelschwellenwert I erreicht hat, fort, durch H(x) dargestellt.
Bei Rennen oder Fahrten in großen Gruppen ist es unvermeidlich, dass Radfahrer in erkennbarer unmittelbarer Nähe eine Anzahl von Systemen verwenden. Sowohl die MCU 44 als auch die SCU 66 bzw. 86 können spezielle Funktionen aufweisen, die eine Koexistenz ermöglichen und bei massenhaftem Gebrauch eine hohe Zuverlässigkeit gewährleisten. Der MCU-Sender und -Empfänger 54 sind in der Lage, Signale sowohl zu senden als auch zu empfangen. Vor dem Senden eines drahtlosen Signals hört die MCU 44, um zu bestimmen, ob andere Transceiver oder Sendegeräte senden. Diese anderen Sendeempfänger können zum betreffenden System gehören oder nicht. Wenn die MCU 44 andere Transceiver hört, wird sie vor dem Senden die Geräte-ID(s) des anderen Signals bzw. der anderen Signale beobachten und diese Geräte zählen, bis sie ein wiederholtes Gerät erkennt. Wenn die MCU 44 nach dem Hören anderer Übertragungen (d.h. jeder Übertragung, die nicht von einer Master-Steuereinheit ist, mit der eine der SCUs 66, 86 gekoppelt ist, wobei die anderen Übertragungen als Rauschen betrachtet werden können) bestimmt, dass der Kanal frei ist, beginnt sie, ein Signal zu senden, kann das Wiederholungsintervall jedoch anpassen, indem sie die Zeit zwischen dem Senden der duplizierten Signale erhöht, um Kollisionen mit anderen Übertragungen/Rauschen zu vermeiden.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Schritte zum Senden und Empfangen drahtloser Steuersignale auf einem Fahrrad darstellt. Wie in den folgenden Abschnitten dargestellt, können die Schritte mit jeder Kombination der Komponenten durchgeführt werden, die in 6 - 9 angegeben sind. Zum Beispiel können die folgenden Schritte durch ein Funkgerät 80, 100, 200 und/oder eine CPU 68, 88, 192 sowie zusätzliche oder andere Komponenten durchgeführt werden. Zusätzliche, andere oder weniger Schritte können vorgesehen sein. Zum Beispiel kann Schritt 301 ausgelassen werden. Die Schritte werden in der dargestellten oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt. Die Schritte können auch wiederholt werden.
Das System kann Mittel zum Senden drahtloser Steuersignale umfassen (Schritt 301). Das Senden kann durch eine oder mehrere Schalthebeleinheiten 24A, 24B erfolgen. Das Senden kann an ein Funkgerät wie z.B. das Funkgerät 100, 80 des vorderen und/oder hinteren Umwerfers 28, 30 gerichtet sein.
Das System umfasst außerdem Mittel zum Hören nach Steuersignalen für eine erste Zeitdauer (Schritt 302). Die Steuersignale können von einer Steuereinheit eines Fahrrads auf einem Kommunikationsfrequenzkanal gesendet werden. Das Hören kann durch ein Funkgerät wie z.B. das Funkgerät 100, 80 des vorderen und/oder hinteren Umwerfers 28, 30 durchgeführt werden.
Das System bestimmt während der ersten Zeitdauer einen Rauschpegel (Schritt 303). Der Rauschpegel kann der gleiche wie der auf einem Frequenzkanal gemessene Rauschpegel N sein. In einer Ausführungsform wird die Bestimmung des Rauschpegels durch ein Funkgerät wie z.B. das Funkgerät 100, 80 des vorderen und/oder hinteren Umwerfers 28, 30 durchgeführt. Das Funkgerät 100, 80 kann dazu konfiguriert sein, zur Durchführung der Bestimmung des Rauschpegels N einen Prozessor wie z.B. die CPU 88, 68 zu verwenden. Die Bestimmung des Rauschpegels stellt dem Prozessor Informationen bereit, die nützlich sind, um ein Gleichgewicht zwischen der erfolgreichen Übertragung von Signalen und einem niedrigen Stromverbrauch herzustellen.
In Schritt 304 wird bestimmt, ob der Rauschpegel einen Rauschpegelschwellenwert erreicht (304). Die Bestimmung des Rauschpegels N aus dem vorherigen Schritt wird dann angewandt, um außerdem zu bestimmen, ob der Rauschpegel N einen Rauschpegelschwellenwert I erreicht hat.
Wenn der Schwellenwert erreicht worden ist, hört das System für eine verlängerte Zeitdauer weiter nach Steuersignalen (305). Wie das Hören nach Steuersignalen für eine erste Zeitdauer kann das Hören nach Steuersignalen für eine verlängerte Zeitdauer durch ein Funkgerät wie z.B. das Funkgerät 100, 80 des vorderen und/oder hinteren Umwerfers 28, 30 durchgeführt werden. Der Rauschpegelschwellenwert kann erreicht sein, wenn eine relative Messung des erkannten Rauschpegels einer Umgebung entspricht, die rauschiger als der Rauschpegelschwellenwert ist. Zum Beispiel kann der Rauschpegelschwellenwert auf -50 dBm eingestellt sein, sodass ein erkannter Rauschpegel, der kleiner ist als -50 dBm, wie z.B. -55 dBm, den Rauschpegelschwellenwert erreicht. Alternativ dazu kann der Rauschpegel in absoluten Einheiten gemessen werden, sodass ein erkannter Rauschpegel, der größer ist als der Rauschpegelschwellenwert, den Rauschpegelschwellenwert erreicht. Mit anderen Worten, ein Rauschpegel mit einer größeren absoluten Größe als der Rauschpegelschwellenwert erreicht den Rauschpegelschwellenwert. In einer Ausführungsform kehrt das System zum Start zurück (301), wenn der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert nicht erreicht.
Obwohl das Senden drahtloser Steuersignale an ein Funkgerät (301) nur einmal aufgeführt ist, versteht es sich, dass dieses Senden zu jedem Zeitpunkt, während den verschiedenen vom System ausgeführten Schritten erfolgen kann. Zum Beispiel kann ein zweites Senden drahtloser Steuersignale an ein Funkgerät gleichzeitig oder nach einem ersten Senden drahtloser Steuersignale an das Funkgerät erfolgen.
Das System kann außerdem Mittel zur Bestimmung des Rauschpegels mit dem Prozessor während der verlängerten Zeitdauer umfassen (306). In solch einer Ausführungsform kann das System fortfahren, wieder für eine verlängerte Zeitdauer mit einem Funkgerät nach Steuersignalen zu hören (305), wenn der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert (307) erreicht. Dementsprechend kann der Schritt 301 des Sendens drahtloser Steuersignale an ein Funkgerät wiederholt werden, wenn der Rauschpegelschwellenwert nicht erreicht worden ist (307).
Das System, das die in 13 veranschaulichen Schritte durchführt, stellt eine spezielle Möglichkeit dar, das drahtlose Sendeverhalten in Reaktion auf Rauschpegel anzupassen. Das Hören für eine erste Zeitdauer (Schritt 302) in einer ungestörten Umgebung und das Hören für eine verlängerte Zeitdauer (Schritt 305) in einer gestörten Umgebung kann ein Gleichgewicht zwischen der effektiven drahtlosen Kommunikation und dem Batterieverbrauch herstellen. Die Rauschpegelschwellenwerte können anpassbare Größen sein, die manuell oder in Reaktion auf andere Messungen der Wahrscheinlichkeit erfolgreicher oder nicht erfolgreicher Kommunikation geändert werden können. Eine derartige reaktive Änderung kann der Vergleich von Steuersignal-Zählwerten sein, wie weiter unten in der Erläuterung der Behandlung mehrfacher Schaltbefehle. Wenn der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert zum Beispiel zu einem gegebenen Moment nicht erreicht, jedoch ein Steuersignal einen Zählwert hat, der mehr als einen Zählwert vom zuletzt empfangenen Steuersignal entfernt ist, kann der Rauschpegelschwellenwert auf einen Pegel angepasst werden, der dem aktuellen Rauschpegel entspricht. Eine derartige Anpassung würde zu einem Hören für eine verlängerte Zeitdauer führen, wodurch die des Empfangs eines Steuersignals erhöht wird. Optional kann der Rauschpegelschwellenwert angepasst werden, wenn der Rauschpegel an einem gegebenen Moment den Rauschpegelschwellenwert erreicht, doch aufeinanderfolgende Steuersignale empfangen werden.
12 zeigt die Interaktion von drei MCUs, die versuchen, gleichzeitig zu senden. Die Zeitlinie MCU1 zeigt den Ruhezustand (Energiesparmodus), Wachzustand (voll bestromt und mit aktivem Überwachungsmodus) und Sendezustand (TX) der ersten MCU. Wenn ein Schaltaktuator betätigt wird, wird die MCU aktiviert und wartet, um nach einer ungestörten Zeit (J) zu hören, bevor sie Signale (S11 - S14) sendet. Da in diesem Beispiel während der ungestörten Zeit (J) keine anderen Signale oder Rauschen gehört wurden, werden S11 - S14 mit einer minimalen Wiederholungsrate E (etwa 3 Millisekunden) wiederholt. Wenn die MCU wach ist, hört sie zwischen dem Senden von Signalen nach Signalen von anderen Sendern.
MCU2 erwacht auf eine TX-Befehlsanforderung hin und beginnt am Zeitpunkt T2 zu hören. Dann empfängt MCU2 Signale S13 und S14, beide von einer gemeinsamen MCU, bestimmt, dass zwei Geräte senden und beginnt am Zeitpunkt T3, Signale S21- S25 mit einer Wiederholungsrate E2 von etwa 6 Millisekunden zu senden. MCU2 sendet vor S15 von MCU1 am Zeitpunkt T3 ein Signal S21, wodurch sie mit S15 „kollidiert“. MCU1 hat zwischen S14 und dem geplanten Signal S15 gehört und das Signal S21 von MCU2 gehört. MCU1 storniert dann S15 und beginnt vom Zeitpunkt T4 an, ein neues Signal S15'- S18 mit einer Wiederholungsrate E2 zu senden. MCU1 entscheidet, das Signal S15' von T3 an etwa 3 Millisekunden lang zu senden, wobei sie ein Intervall zwischen duplizierten Signalen auf ein erstes Intervall oder eine umgebungsbedingte Signalwiederholungsrate von etwa 3 Millisekunden beibehält.
MCU3 wird auf eine TX-Befehlsaufforderung (Schaltsignal) hin aktiviert und beginnt, am Zeitpunkt T5 zu hören. Dann empfängt MCU3 Signale S24, S18 und S25, wobei S24 und S25 beide von einer gemeinsamen MCU stammen, bestimmt, dass drei Geräte senden und beginnt am Zeitpunkt T6, Signale S31-S35 mit einer Wiederholungsrate E3 von etwa 9 Millisekunden zu senden. Signal S31 wurde vor dem geplanten Signal S19 von MCU1 gesendet. MCU1 hat zwischen dem Signal S18 und dem geplanten Signal S19 gehört und S25 von MCU2 und S31 von MCU3 empfangen. MCU1 storniert dann S19 und beginnt vom Zeitpunkt T7 an, ein neues Signal S19'-S1B mit einer Wiederholungsrate E3 zu senden. MCU1 entscheidet, das Signal S19' von T6 an etwa 3 Millisekunden zu senden, wobei sie eine umgebungsbedingte Signalwiederholungsrate von etwa 3 Millisekunden beibehält. Signal S19' wurde vor dem geplanten Signal S26 von MCU2 gesendet, wodurch es mit diesem Signal kollidiert. MCU2 hat zwischen dem Signal S25 und dem geplanten Signal S26 gehört und S31 von MCU3 und S19' von MCU1 empfangen. MCU2 storniert dann S26 und beginnt vom Zeitpunkt T8 an, ein neues Signal S26'-S2A mit einer Wiederholungsrate E3 zu senden. MCU2 entscheidet, das Signal S26' von T7 an etwa 3 Millisekunden zu senden, wobei sie eine umgebungsbedingte Signalwiederholungsrate von etwa 3 Millisekunden beibehält.
Zwischen S28 und S29 hat MCU2 beobachtet, dass nur S34 von MCU3 empfangen wurde, und bestimmt, dass nun nur zwei Geräte kommunizieren. Nach S29 sendet MCU2 Signale S2A-S2B mit der erhöhten Wiederholungsrate E2. Zwischen S34 und S35 hat MCU3 beobachtet, dass nur S29 von MCU2 empfangen wurde, und bestimmt, dass nun nur zwei Geräte kommunizieren. Nach S35 sendet MCU3 Signale S35-S38 mit der erhöhten Wiederholungsrate E2. Zwischen S37 und S38 hat MCU3 beobachtet, dass keine Signale empfangen wurden und sie alleine kommuniziert. Nach S38 sendet MCU3 Signale S38-S3A mit der erhöhten Wiederholungsrate E.
Auch wenn das obige Beispiel beschreibt, dass die Sender ihre Wiederholungsintervalle im nächsten Sendezyklus anpassen, kann es wünschenswert sein, vor dem Anpassen der Wiederholungsrate mehr als einen Zyklus zu warten. Dies gibt den Sendern mehr Chancen, andere Sender zu bemerken, die nicht auf ihrer anfänglichen Strichliste vermerkt waren.
Es besteht die Gefahr, dass zwei Geräte versuchen, an genau demselben Zeitpunkt Signale zu senden. Um die Möglichkeit von Kollisionen zu verringern, kann die Signalwiederholungsrate E zum Beispiel zufällig um plus/minus 1 Millisekunde variiert werden.
Die Erfindung kann auch ein System einschließen, um ihre Zuverlässigkeit durch Maximieren der Zahl der gesendeten duplizierten Schaltsignale, die dem Eingangssignal entsprechen, in einer gegebenen Übertragungszeitdauer zu maximieren. Wenn das Wiederholungsintervall der Vielzahl duplizierter Schaltsignale eine Situation erzeugt, in der nur eine kleine Zahl duplizierter Schaltsignale übertragen werden können, kann das System die Länge der Übertragungszeitdauer erhöhen, um bei der erhöhten Intervallrate eine ausreichende Zahl an duplizierten Signalen zu übertragen.
BEHANDLUNG DUPLIZIERTER SCHALTBEFEHLE
Da die MCU 44 der Schalthebeleinheit 24 das Schaltsignal mehrmals sendet, benötigt die SCU 66, 86 der Schaltvorrichtungen 30, 28 ein System, das Schritte ausführt, um duplizierte empfangene Schaltsignale von neuen Schaltsignalen zu unterscheiden. Wenn die MCU 44 ein Schaltsignal erzeugt, erzeugt sie auch einen „Zählwert“, der zusammen mit der Geräte-ID und dem Geräte-Typ gesendet wird. Der Zählwert kann verwendet werden, um duplizierte, aufeinanderfolgende oder nicht aufeinanderfolgende Schaltsignale zu bezeichnen. Jedes Mal, wenn ein nachfolgendes Schaltsignal von der MCU 44 erzeugt wird, wird ein neuer Zählwert erzeugt, indem dem vorherige Zählwert aus dem Speicher abgerufen wird und der Wert um eins (1) erhöht wird oder der Zählwert auf andere Weise fortlaufend inkrementiert wird, um einen neuen Zählwert zu ergeben. Wenn die SCU 66, 86 ein Schaltsignal empfängt, vergleicht sie den empfangenen Zählwert mit dem vorher empfangenen Zählwert, der im SCU-Speicher 72, 92 für diesen Signaltyp (z.B. Hochschalten/Herunterschalten) und Gerätetyp (rechter Schalthebel, linker Schalthebel) gespeichert ist. Wenn der Zählwert, der Signaltyp und der Gerätetyp mit den im Speicher gespeicherten Werten übereinstimmen, wird der Befehl ignoriert, da es ein dupliziertes Signal ist, das bereits verarbeitet wurde. Wenn der Zählwert anders als der im Speicher gespeicherte Wert ist, berechnet die SCU 66, 86 einen Wert „anstehend“, indem sie den Zählwert im Speicher vom empfangenen Zählwert subtrahiert. Wenn der Benutzer den Hochschalthebel einmal drückt und keine drahtlosen Übertragungen verloren gegangen sind, berechnet die SCU 66 einen Wert anstehend=1 und führt einen Befehl an die Motoreinheit 64 aus, einmal hochzuschalten. Die SCU 66 zeichnet den neuen Zählwert für diesen Signal- und Gerätetyp dann im Speicher auf. Wenn der Benutzer den Hochschalthebel 38 jedoch schnell drückt und sich das System 22 in einer gestörten drahtlosen Umgebung befindet, in der drahtlose Signale oft unterbrochen werden, kann die SCU 66 einen anstehenden Wert größer als eins berechnen. In diesem Fall ist ein Schaltsignal verloren gegangen, oder der Benutzer hat den Hebel 38 mehr als ein Mal gedrückt, bevor die SCU 66 ihren Sender und Empfänger eingeschaltet hat. Wenn die SCU 66 ein Schaltsignal empfängt, das einem Eingangssignal „Hochschalten“ entspricht, und einen anstehenden Wert von 3 berechnet, ist bekannt, dass der Hochschalthebel 38 seit dem Empfang des letzten Schaltsignals, das einem Eingangssignal „Hochschalten“ entspricht, drei (3) Mal betätigt wurde, und sie sendet einen Befehl an die Motoreinheit 64, drei (3) Mal hochzuschalten. Die SCU 66 zeichnet den neuen Zählwert für diesen Signal- und Gerätetyp dann im Speicher auf. Die SCU 66 wird auch Signale ignorieren, die Eingangssignalen „Hochschalten“ oder „Herunterschalten“ entsprechen, wenn die Schaltvorrichtung 30 die Grenze ihres Schaltbereichs erreicht hat. Zu diesem Zweck wird die SCU 66 deren Position verfolgen.
Der Rauschpegelschwellenwert I ist vorzugsweise abstimmbar, um sich ändernde Rauschumgebungen zu berücksichtigen. Eine geeignete Abstimmung des Rauschpegelschwellenwerts I kann verwendet werden, um maximal Batteriestrom zu sparen, während eine gute drahtlose Leistung in gestörten Umgebungen beibehalten wird. Optional kann die SCU 66 dazu konfiguriert sein, den Rauschpegelschwellenwert I zu reduzieren, wenn sie eine Anzahl von Steuersignalen mit nicht aufeinanderfolgenden oder besonders weit auseinanderliegenden Zählwerten empfängt, was anzeigt, dass nicht aufeinanderfolgende oder besonders weit auseinanderliegende Steuersignale empfangen wurden, und dass die SCU 66 die dazwischenliegenden Steuersignale aufgrund des Rauschens nicht empfangen hat.
In einer Ausführungsform kann die SCU 66 dazu konfiguriert sein, den Rauschpegelschwellenwert I zu erhöhen, wenn der Schwellenwert bereits erreicht wurde, die SCU 66 aber dennoch Steuersignale mit im Wesentlichen fortlaufenden Zählwerten empfangen hat, was anzeigt, dass der aktuelle Rauschpegel das Senden und Empfangen von Steuersignalen im Wesentlichen nicht stört. Eine ähnliche Metrik mit nicht fortlaufenden Zählwerten, die von der SCU 66 empfangen wurden, kann verwendet werden, um die Aktivierung des Hörmodus des SCU-Sendeempfängers 80, 100, um eine verlängerte Zeitperiode zu verlängern. Diese Metrik kann als indirekter Rauschsensor fungieren, indem sie statt oder in Verbindung mit einem anderen Typ von Rauschsensor und/oder Rauschmessung anstelle des Rauschens die erfolgreiche Übertragung misst.
ANDERE SCHALTSCHRITTE, DIE OPTIONAL VOM SYSTEM AUSGEFÜHRT WERDEN
Die MCU 44 kann auch Steuersignale bezüglich des Zustands der Schaltknöpfe 38 (Hochschalten & Herunterschalten) erzeugen. Wenn zum Beispiel ein Hochschaltknopf 38 einer Einheit 24a gedrückt wird, sendet die MCU ein Signal „Hochschaltknopf gedrückt“, und wenn der Hochschaltknopf losgelassen wird, sendet sie ein Signal „Hochschaltknopf losgelassen“. Diese Funktion ist nützlich in einem System 22, in dem kein spezieller Schaltknopf 42 für die vordere Schaltvorrichtung an den Schalthebeleinheiten vorgesehen ist und die vordere Schaltvorrichtung 28 durch gleichzeitiges Drücken der Hochschalt- und Hochschaltknöpfe 38 beider Einheiten 24a, 24b umgeschaltet wird. Im Falle eines vorderen Schaltvorgangs werden die SCUs 66, 86 beide zuerst ein Signal „Hochschalt- & Herunterschaltknopf gedrückt“ empfangen, bevor sie ein Signal „Hochschalt- oder Herunterschaltknopf losgelassen“ empfangen, was anzeigt, dass beide Knöpfe gedrückt wurden, bevor sie beide losgelassen wurden. Wenn die SCU 86 der vorderen Schaltvorrichtung 28 diese Signalfolge empfängt, führt sich eine Umschaltung der vorderen Schaltvorrichtung durch. Wenn die hintere Schaltvorrichtung 30 diese Signalfolge empfängt, ignoriert sie diese.
Wenn die SCU 66 der hinteren Schaltvorrichtung ein Signal „Hochschalt- oder Herunterschaltknopf losgelassen“ empfängt, ohne zuvor ein Signal „Hochschalt- oder Herunterschaltknopf gedrückt“ empfangen zu haben, kann sie daraus schließen, dass das Signal „Knopf gedrückt“ verloren oder von der MCU 44 nicht gesendet wurde, weil der Knopf 38 schnell gedrückt und losgelassen wurde. In diesem Fall wird die SCU 66 der hinteren Schaltvorrichtung fortfahren und das Hoch- oder Herunterschalten durchführen.
Obwohl nur von der MCU 44 gesendete Signale beschrieben wurden, können auch die SCU 86, 66 in der vorderen Schaltvorrichtung 28 und hinteren Schaltvorrichtung 30 Signale an andere Geräte senden. Zum Beispiel kann die hintere Schaltvorrichtung 30 eine Nachricht an die vordere Schaltvorrichtung 28 senden, die die aktuelle Gangposition der hinteren Schaltvorrichtung angibt. Dies würde der vorderen Schaltvorrichtung 28 erlauben, die Trimmstellung der vorderen Schaltvorrichtung auf der Basis der Position der hinteren Schaltvorrichtung 30 zu optimieren. Andere Datentypen, die von der SCU 66, 86 eines Geräts gesendet werden könnten, schließen den Batteriestand, die Anzahl der Schaltvorgänge, Geräte-ID, Temperatur, Fehlercodes, Firmware-Version usw. ein.
ANT/BTLE-BRÜCKE
Das vorliegende System 22 kann auch unter Verwendung von Standardprotokollen wie ANT oder Bluetooth® Smart (BTLE) mit anderen Fremdgeräten kommunizieren. Eines der Geräte im System kann Daten von den anderen Geräten wie z.B. den Batteriestand, die Gangposition, die Firmware-Version usw. sammeln und die Daten mit einem Fremdgerät, das ein anderes Kommunikationsprotokoll verwendet, gemeinsam nutzen, wodurch es praktisch als Informationsbrücke dient.
Auch wenn diese Erfindung Bezug nehmend auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass zahlreiche Änderungen im Wesen und Umfang der beschriebenen erfinderischen Konzepte vorgenommen werden können. Daher ist beabsichtigt, dass die Erfindung sich nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern den vollen Umfang hat, der durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche abgedeckt wird.
ASPEKTE DER ERFINDUNG

Aspekt 1. Drahtloses Steuersystem für ein Fahrrad, umfassend:
- eine erste Steuereinheit für eine Komponente eines Fahrrads, die erste Steuereinheit umfassend:
  - ein Funkgerät, das dazu konfiguriert ist, Steuersignale zu empfangen, die von einer zweiten Steuereinheit des Fahrrads drahtlos gesendet werden, wobei das Funkgerät betreibbar ist, um das Steuersignal nur zu empfangen, wenn das Funkgerät in einem Hörmodus betrieben wird; und
  - einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist:
    - den Hörmodus des Funkgeräts für eine erste Zeitdauer zu aktivieren;
    - mit dem Funkgerät einen Rauschpegel während der ersten Zeitdauer zu erkennen; und
    - die Aktivierung des Hörmodus für eine erste verlängerte Zeitperiode zu verlängern, wenn der Rauschpegel einen Rauschpegelschwellenwert erreicht.
Aspekt 2. Drahtloses Steuersystem nach Aspekt 1, wobei die erste verlängerte Zeitperiode mindestens eine von 250, 500 oder 750 Millisekunden ist.
Aspekt 3. Drahtloses Steuersystem nach Aspekt 1 oder 2, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist, den Hörmodus des Funkgeräts für die erste Zeitdauer periodisch zu aktivieren.
Aspekt 4. Drahtloses Steuersystem nach Aspekt 3, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist, den Hörmodus nach Ablauf der ersten Zeitdauer zu deaktivieren, wenn der erkannte Rauschpegel während der ersten Zeitdauer den Schwellenwert nicht erreicht hat.
Aspekt 5. Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist:
- den Rauschpegel mit dem Funkgerät periodisch während der ersten verlängerten Zeitperiode zu erkennen, und
- den Hörmodus zu deaktivieren, wenn der erkannte Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert während der ersten verlängerten Zeitperiode nicht erreicht.
Aspekt 6. Drahtloses Steuersystem nach Aspekt 5, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist:
- den Rauschpegel mit dem Funkgerät während der ersten verlängerten Zeitperiode zu erkennen; und
- die Aktivierung des Hörmodus für eine zweite verlängerte Zeitperiode zu verlängern, wenn der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert während der ersten verlängerten Zeitperiode erreicht.
Aspekt 7. Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Rauschpegel als eine Messung der spektralen Energiedichte erkannt wird.
Aspekt 8. Drahtloses Steuersystem nach Aspekt 7, wobei der Rauschpegelschwellenwert als ein Wert in einem Bereich von etwa -70 dB bis -40 dBm festgelegt ist.
Aspekt 9. Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist, den Rauschpegel nur auf einem Einzelfrequenzkanal zu erkennen.
Aspekt 10. Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei die Steuersignale eine Geräteidentifikation enthalten, die einem Sendegerät zugeordnet ist.
Aspekt 11. Drahtloses Steuersystem nach Aspekt 10, wobei die Steuersignale, die dem Sendegerät zugeordnet sind, einen Zählwert aufweisen, wobei der Zählwert bei jeder aufeinanderfolgenden Steuersignalübertragung vom selben Sendegerät fortlaufend inkrementiert wird.
Aspekt 12. Drahtloses Steuersystem nach Aspekt 11, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist:
- die Aktivierung des Hörmodus für eine zweite verlängerte Zeitperiode zu verlängern,
- wenn das Funkgerät aufeinanderfolgende Steuersignale mit derselben Gerätekennung und nicht fortlaufenden Zählwerten empfängt.
Aspekt 13. Drahtloses Steuersystem nach Aspekt 11 oder 12, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist:
- den Wert des Rauschpegelschwellenwerts anzupassen, wenn der Rauschpegelschwellenwert nicht erreicht wurde, wenn das Funkgerät aufeinanderfolgende Steuersignale mit derselben Gerätekennung und nicht fortlaufenden Zählwerten empfängt.
Aspekt 14. Drahtloses Steuersystem nach einem der Aspekte 11 bis 13, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist:
- den Wert des Rauschpegelschwellenwerts anzupassen, wenn das Funkgerät während der verlängerten Zeit keine aufeinanderfolgenden Steuersignale mit derselben Gerätekennung und nicht fortlaufenden Zählwerten empfängt.
Aspekt 15. System zum Senden und Empfangen von drahtlosen Steuersignalen auf einem Fahrrad, wobei das System die folgenden Schritte ausführt:
- Senden drahtloser Steuersignale an ein Funkgerät; periodisches Hören, mit dem Funkgerät für eine erste Zeitdauer, nach Steuersignalen, die von einer Steuereinheit eines Fahrrads auf einem Kommunikationsfrequenzkanal gesendet werden;
- Bestimmen, mit einem Prozessor, eines Rauschpegels auf dem Frequenzkanal während der ersten Zeitdauer; und
- Hören, mit dem Funkgerät, nach Steuersignalen für eine verlängerte Zeitdauer, wenn der Rauschpegel einen Rauschpegelschwellenwert erreicht.
Aspekt 16. System nach Aspekt 15, wobei die Bestimmung des Rauschpegels mit dem Prozessor anhand von Werten durchgeführt wird, die mit dem Funkgerät während der ersten Zeitdauer gemessen werden.
Aspekt 17. System nach Anspruch 15 oder 16, die drahtlosen Steuersignale umfassend:
- einen Schaltbefehl, der einem Hochschalten entspricht, das durch eine elektromechanische Schaltvorrichtung ausführbar ist; oder
- einen Schaltbefehl, der einem Herunterschalten entspricht, das durch die elektromechanische Schaltvorrichtung ausführbar ist.
Aspekt 18. System nach einem der Aspekte 15 bis 17, wobei der Prozessor und das Funkgerät integrale Bestandteile einer Schaltsteuereinheit für ein Fahrrad sind.
Aspekt 19. System nach einem der Aspekte 15 bis 18, das ferner folgenden Schritt ausführt:
- Erkennen von Rauschen mit einem Rauschsensor, um mit dem Prozessor während der ersten Zeitdauer den Rauschpegel zu bestimmen.
Aspekt 20. Fahrradsteuersystem, das dazu konfiguriert ist, eine erste Steuereinheit aufzuweisen, die erste Steuereinheit umfassend:
- ein Funkgerät, das dazu konfiguriert ist, ein Steuersignal zu empfangen, das von einer zweiten Steuereinheit des Fahrrads drahtlos gesendet wird, wobei das Funkgerät betreibbar ist, um das Steuersignal nur zu empfangen, wenn das Funkgerät in einem Hörmodus betrieben wird, und
- einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist:
  - den Hörmodus des Funkgeräts periodisch für eine Vielzahl von Hörzeitperioden zu aktivieren;
  - mit dem Funkgerät während der Hörzeitperioden periodisch einen Rauschpegel zu erkennen;
- den Hörmodus des Funkgeräts zu deaktivieren, wenn der Rauschpegel während der Hörzeitperioden einen Rauschpegelschwellenwert nicht erreicht hat;
  - die Aktivierung des Hörmodus für eine verlängerte Zeitperiode zu verlängern, wenn das Funkgerät erkennt, das der Rauschpegel den Rauschpegelschwellenwert während einer von der Vielzahl von Hörzeitperioden erreicht hat; und
- den Hörmodus des Funkgeräts zu deaktivieren, wenn der Rauschpegel während der verlängerten Zeitperioden den Rauschpegelschwellenwert nicht erreicht hat.
Aspekt 21. Drahtloses Steuersystem für ein Fahrrad, umfassend:
- eine erste Steuereinheit für eine Komponente eines Fahrrads, die erste Steuereinheit umfassend:
  - mindestens ein Rausch-Funkgerät, das dazu konfiguriert ist, einen Rauschpegel einer drahtlosen Umgebung zu erkennen, die Signale umfasst, die von einer zweiten Steuereinheit des Fahrrads drahtlos gesendet werden, und mindestens ein Empfangsfunkgerät, das dazu konfiguriert ist, Steuersignale zu empfangen, die von der zweiten Steuereinheit des Fahrrads drahtlos gesendet werden, wobei das mindestens eine Empfangsfunkgerät betreibbar ist, um das Steuersignal nur zu empfangen, wenn das Funkgerät in einem Hörmodus betrieben wird; und
  - einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist:
    - den Hörmodus des mindestens einen Empfangsfunkgeräts für eine erste Zeitdauer zu aktivieren;
    - mit dem mindestens einen Rausch-Funkgerät den Rauschpegel zu erkennen; und
    - die Aktivierung des Hörmodus für eine verlängerte Zeitperiode zu verlängern, wenn der Rauschpegel einen Rauschpegelschwellenwert erreicht.

Claims

Drahtloses Steuersystem für ein Fahrrad, umfassend: - wenigstens einen Aktuator, der wenigstens einen gedrückten Zustand und einen losgelassenen Zustand aufweist; - eine erste Steuereinheit; - eine zweite Steuereinheit; und - eine elektromechanische Komponente, wobei die erste Steuereinheit dazu konfiguriert ist - ein erstes Steuersignal, das auf den gedrückten Zustand reagiert und ein zweites Steuersignal, dass auf den losgelassenen Zustand reagiert, zu erzeugen und - das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal an wenigstens eine Fahrradkomponente zu übertragen; wobei die zweite Steuereinheit dazu konfiguriert ist, einen Elektromotor zu betreiben, der die elektromechanische Komponente betreibt, wobei die zweite Steuereinheit einen drahtlosen Empfänger aufweist, der dazu konfiguriert ist, das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal zu erhalten; wobei die elektromechanische Komponente mit der zweiten Steuereinheit verbunden ist, die elektromechanische Komponente umfassend: - ein an einem Fahrrad anbringbares Basisteil, - ein bewegliches Teil, - ein Elektromotor; wobei das drahtlose Steuersystem ferner umfasst: - einen Wecksensor, der dazu konfiguriert ist, die zweite Steuereinheit und den drahtlosen Empfänger als Reaktion auf erfasste Vibrationen des Fahrrads betriebsbereit zu machen, und - eine Weckeinheit, die mit der zweiten Steuereinheit verbunden ist, wobei die Weckeinheit dazu konfiguriert ist, ein Wecksignal an die zweite Steuereinheit zu kommunizieren, wobei die zweite Steuereinheit dazu konfiguriert ist, in einen Ruhemodus überzugehen, wenn das Wecksignal für eine bestimmte Zeitperiode, die den vorbestimmten Ruhemodus-Timeout-Wert überschreitet, nicht empfangen wird.
Drahtloses Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der Wecksensor auf der elektromechanischen Komponente angeordnet ist.
Drahtloses Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Stromquelle.
Drahtloses Steuersystem nach Anspruch 3, wobei die Stromquelle auf der elektromechanischen Komponente angeordnet ist.
Drahtloses Steuersystem nach Anspruch 4, wobei die Stromquelle auf dem Basisteil angeordnet ist.
Drahtlos Steuersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Steuereinheit mit Energie von der Stromquelle eingeschaltet wird, wenn diese betriebsbereit ist.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der drahtlose Empfänger als Reaktion auf vom Wecksensor erfasste Vibrationen in einen Wachmodus übergeht, wobei der Wachmodus einen Hörmodus aufweist.
Drahtloses Steuersystem nach Anspruch 7, wobei der Wachmodus ferner einen Nicht-Hörmodus aufweist.
Drahtloses Steuersystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Hörmodus zehn Prozent („10%“) oder weniger einer Wachmoduszykluszeit ausmacht.
Drahtloses Steuersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der drahtlose Empfänger dazu konfiguriert ist, ein drahtloses Befehlssignal zu empfangen, das von einer Master-Steuereinheit gesendet wurde.
Drahtloses Steuersystem nach Anspruch 10, wobei die zweite Steuereinheit dazu konfiguriert ist, den drahtlosen Empfänger im Hörmodus zu halten, wenn das drahtlos Befehlssignal vom Empfänger empfangen wird.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wecksensor dazu konfiguriert ist, ein Wecksignal als Reaktion auf die erfassten Vibrationen zu erzeugen.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wecksensor dazu konfiguriert ist, das Wecksignal an die Steuereinheit zu kommunizieren.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Steuereinheit dazu konfiguriert ist, in einen Ruhemodus überzugehen, wenn ein Wecksignal nicht innerhalb eines vorbestimmten Ruhemodus-Timeout-Werts empfangen wird.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der drahtlose Empfänger dazu konfiguriert ist, ein drahtloses Befehlssignal zu empfangen, das von einer gekoppelten Master-Steuereinheit gesendet wurde.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor dazu konfiguriert ist, den beweglichen Teil dazu zu veranlassen, sich zu bewegen.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektromechanische Komponente eine Federungskomponente ist.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektromechanische Komponente eine regelbaren Sattelstütze ist.
Drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektromechanische Komponente eine Schaltvorrichtung ist.
Elektromechanische Komponente für ein drahtloses Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Elektromechanische Komponente nach Anspruch 20, wobei die elektromechanische Komponente eine Wecksensor umfasst.
Elektromechanische Komponente nach Anspruch 20 oder 21, wobei die elektromechanische Komponente eine Stromquelle umfasst.
Elektromechanische Komponente nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die elektromechanische Komponente eine Federungskomponente ist.
Elektromechanische Komponente nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die elektromechanische Komponente eine regelbaren Sattelstütze ist.
Elektromechanische Komponente nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die elektromechanische Komponente eine Schaltvorrichtung ist.