Fernbedienung
Als Fernbedienung bezeichnet man üblicherweise ein elektronisches Handgerät, mit dem sich über kurze bis mittlere Entfernungen (ca. 5 bis 20 m) Geräte oder Maschinen bedienen lassen. Für Steuerungen über größere Distanzen ist der Begriff Funkfernsteuerung gebräuchlich.
Geschichte
Die Fernsehfernbedienung wurde im Jahr 1948 in den USA erfunden; sie war klein und über ein Kabel mit dem Fernseher verbunden und konnte nur das Bild vergrößern oder verkleinern. 1950 brachte die Firma Zenith eine ebenfalls kabelgebundene Fernsteuerung namens „Lazy Bones“ (engl., wörtlich "faule Knochen", im übertragenen Sinn: "Faulpelze") heraus, welche die Programme umschalten konnte.
Fünf Jahre später folgte die drahtlose Fernbedienung „Flashmatic“. Sie funktionierte mit einem Lichtstrahl der auf einen lichtsensitiven Sensor gerichtet wurde. Bei ihr schaltete leider häufig das bloße Tageslicht den Fernseher ein. Ein Jahr später, 1956, ersetzte Ultraschall-Technik die Licht-Methode: Der Österreicher Robert Adler (Zenith-Entwickler) baute das Modell „Space Command“. Kurz darauf folgten vom selben Hersteller „Kadett“ (1958) und etwas später „Vector“ (1960).
In Deutschland gab es die erste Fernbedienung im Jahr 1956 von der Firma Tonfunk - die erste kabellose erschien 1959.
Bauarten
Man kann Fernbedienungen nach dem Übertragungsmedium unterscheiden:
- Drahtgebundene Fernbedienung
- Drahtlose Fernbedienung
- Schall und Ultraschall (z.B. Telefonpiepser für die Fernabfrage von Anrufbeantwortern, frühe Formen der Ultraschall-Fernbedienung für Fernseher)
- Funkwellen (z.B. zur Fernentriegelung von Autos, Garagentoröffnung)
- Infrarotstrahlung (IR) (z.B. für elektronische Geräte wie Fernseher)
Funkfernbedienungen sind im Gegensatz zu IR-Fernbedienungen nicht auf optische Sicht zum Empfänger angewiesen und können somit auch durch Wände und Decken fernsteuern. Dafür kann es je nach Bauart beim Einsatz weiterer Funkanwendungen (Drahtloses Telefon, Videoübertragung etc.) und von Mikrowellengeräten zu Störungen kommen.
Des Weiteren gibt es gerätespezifische Fernbedienungen sowie Universalfernbedienungen. Funkfernbedienungen kommen im HiFi-Bereich seltener vor.
Begriffsabgrenzung
Geräte mit höherer Reichweite werden meist als Fernsteuerung bezeichnet. Sie arbeiten mit Funkwellen.
Geräte mit nur wenigen Funktionen nennen sich Handsender.
Übertragungsarten
Ursprünglich wurden die Signale ausschließlich über ein Kabel geleitet; heute sind Fernbedienungen in der Regel drahtlos, d.h. sie benötigen keine Übertragungsleitung. Als Übertragungsverfahren können z.B. Funkwellen verwendet werden, hierzu ist manchmal eine Genehmigung der nationalen Fernmeldebehörden (in Deutschland die Bundesnetzagentur) nötig. Nicht genehmigungspflichtig sind Übertragungen mittels Infrarot, induktive Übertragung (Sendefrequenzen um 10 kHz, zum Beispiel zum Öffnen von Garagentoren) und Ultraschallfernbedienung - sie ist heute kaum noch verbreitet. Ultraschallfernbedienungen sind – wie induktive Fernbedienungen – anfällig gegen Störsignale aus der Umgebung. Außerdem können Tiere Ultraschall hören und bei Betätigung aufschrecken.
Die meisten Fernbedienungen arbeiten heute mit Infrarot (Leuchtdioden bei einer Wellenlänge von 950 nm als Sender). Zur Verbesserung der Störsicherheit wird die Strahlung mit einer Frequenz von 20…70 kHz moduliert. Die Modulation des Signals verringert den Stromverbrauch des Senders und macht die Übertragung unabhängig von Fremdlicht. Bei Infrarot-Fernbedienungen ist unmittelbarer Sichtkontakt zum zu steuernden Gerät nicht zwingend erforderlich, da die IR-Signale von vielen Flächen reflektiert werden können.
Neuere Entwicklungen verwenden Radiofrequenzen um 2,4 GHz. U. a. lassen sich Geräte per Mobiltelefon oder Computer über Bluetooth fernsteuern. Diese Methode erfordert keinen Sichtkontakt.
Infrarot-Fernbedienung
IR-Modulation
IR-Fernbedienungen senden ein Lichtsignal aus, das mit einer Frequenz um 40 kHz aus- und eingeschaltet wird. Dadurch erhöht sich die Störsicherheit des Empfängers. Ein Bandpassfilter lässt nur diese Frequenzen passieren und schirmt zufällige Signale ab. Durch Austastung des Sendesignals werden Informationen zum Empfänger übertragen.
Das linke Bild zeigt ein Beispiel eines IR-Trägersignals von 38kHz. Die Signalfolge (Burst) hat eine Sendedauer von ca. 560µs, dass sind ca. 21 Wellenzüge des Trägersignals. Durch zeitlich versetztes Senden der Signalfolgen lassen sich Daten übermitteln. Die Bursts und die Pausen zwischen ihnen kodieren die Information, die an den Empfänger übermittelt werden soll. Das Trägersignal ist im rechten Bild wegen der geringen Auflösung nicht zu erkennen.
Die Kodierung erfolgt nach unterschiedlichen Verfahren durch Variation der Burst- und Pausendauer. Dem Beispiel könnte eine Pulsweitencodierung zu Grunde liegen: ein Burst, gefolgt von einer gleichlangen Pause entspricht einem gesetzten Bit 1, ein Burst, gefolgt von einer Pause doppelter Länge dem Bit 0.
Häufig verbreitet sind die Verfahren RC-5 und RC-6, die auf die Firma Philips zurückgehen. Sie verwenden einen Träger von 36 kHz. Die Bursts und Pausen haben jeweils eine Dauer von 900 µs. Der Kodierung liegt eine Phasenmodulation nach Manchester zu Grunde. Dadurch treten Pausen und Bursts von einfacher und maximal doppelter Dauer auf. Ein Signalpaket überträgt 14 Bit, so dass pro Sekunde ein Sendebefehl mindestens zehnmal wiederholt ausgestrahlt wird.
Technische Realisierung
Handgerät
Im Handgerät bzw. der Fernbedienung befindet sich eine Batterie, ein Steuerschaltkreis, das Tastenfeld und eine Galliumarsenid-Leuchdiode. Der Steuerschaltkreis erzeugt für jede Taste einen spezifischen Code und liefert diesen mit der Trägerfrequenz (z. B. 36 kHz) geschaltet an die Leuchtdiode. Oft ist ein Treibertransistor zur Verstärkung dazwischengeschaltet. Der Steuerschaltkreis gewinnt die Modulationsfrequenz bzw. seinen Systemtakt aus einem Oszillator, der mit einem Keramikresonator arbeitet.
Empfänger
Der Empfänger, z. B. im Fernsehempfänger, ist hinter einem Tageslicht-Sperrfilter verborgen und besteht aus einer Silizium-Fotodiode, einem bei 36 kHz selektiv arbeitenden Verstärker und einem Demodulator, der das digital codierte Signal an den Steuerschaltkreis des Gerätes liefert. Während solche Empfänger früher aus diskreten Bauteilen aufgebaut waren, sind heute integrierte Schaltkreise verfügbar, die alle diese Funktionen enthalten. Die Fotodiode bzw. der Empfängerschaltkreis ist in einem für sichtbares Licht undurchlässigen Kunststoffgehäuse untergebracht, um Störungen z. B. von Energiesparlampen (deren Licht ist mit ähnlichen Frequenzen moduliert) zu vermeiden.
Anwendungen
IR-Fernbedienungen werden für Haushaltsgeräte und vor allem im Bereich der Unterhaltungselektronik verwendet.
Funk-Fernbedienungen finden u.a. zum Öffnen/Schließen von Garagentoren oder zum Ver-/Entriegeln von Automobilen (seit den 1990er Jahren) Verwendung.
Sonderformen
Universalfernbedienung
Universalfernbedienungen sind Fernbedienungen, die verschiedene Geräte bedienen können. Es ist zu unterscheiden zwischen lernfähigen Fernbedienungen, die mittels der original Fernbedienung angelernt werden und programmierbaren Fernbedienungen, die mittels eines Zahlencodes auf die zu bedienenden Geräte eingestellt werden.
Programmierbare Fernbedienungen sind technisch einfacher zu gestalten, so dass sie mittlerweile die lernfähigen Fernbedienungen fast völlig vom Markt verdrängt haben.
Universalfernbedienungen können mehrere Geräte steuern: im Allgemeinen stellt man über so genannte Gerätetasten die Bedienung auf ein Gerät um - und kann alle Geräte mit einer einzigen Fernbedienung steuern. Um die auf die Geräte anzupassen, müssen geräteherstellerspezifische Codes ausgewählt und in sie eingegeben werden. Dies ist bei vielen Modellen durchaus umständlich. Außerdem werden häufig nicht alle Funktionen der Geräte unterstützt. LIRC (und damit auch der VDR) kann zwar fast alle Codes lernen. Oft haben die Fernbedienungen aber keine Codes, die alle Tasten ansprechen. Es gibt auch Universalfernbedienungen, die mithilfe der Originalfernbedienung der Geräte anzulernen sind: man hält diese bei gedrückter Taste auf beiden Fernbedienungen vor das Lern-Fenster.
Interaktive Fernbedienung
Die Betty TV AG bewirbt ihr Produkt "Betty" als interaktive Fernbedienung. In der Schweiz ist sie seit Längerem auf dem Markt, in Deutschland seit Anfang 2007. Begleitend zum Fernsehprogramm bietet sie auf dem Display der Fernbedienung verschiedene Spiele, Hintergrundinformationen zur laufenden Sendung oder den Akteuren und Werbung. Zum Teil sind diese Spiele kostenpflichtig. Die Teilnahme daran muss der Zuschauer aber ausdrücklich bestätigen.
Zur Teilnahme an Spielen werden Betty-Zuschauer mit Bonuspunkten, sogenannte Sofameilen, animiert. Diese können gegen Prämien eingetauscht werden und sind in HappyDigits umtauschbar. Die Gewinne für Betty-Nutzer sind vergleichsweise klein: Bei einem Einsatz von 50 Eurocent können 750 Sofameilen erspielt werden, die gegen gerundet 53 Digits mit einem Gegenwert von 53 Eurocent eingetauscht werden könnten. Es gibt allerdings auch Sachpreise mit einem größeren Gegenwert zu gewinnen.
Das System erfasst die Antworten, Ausgaben und mögliche Bestellungen über den Tag und überträgt diese in der Nacht per Telefon mittels eines eingebauten Analog-Modems an den Server des Anbieters. Bei Aktionen, die eine sofortige Übermittlung der Daten erfordern (z. B. Abstimmungen), werden die Daten sofort übermittelt. Die Telefon-Verbindungen sind für den Nutzer kostenfrei, die Bezahlung von kostenpflichtigen Spielen und Bestellungen erfolgt per Lastschrift, Kreditkarte oder Telefonrechnung. Der Aufbau des Systems ermöglicht es dem Anbieter das Seh- und Nutzungsverhalten des Zuschauers zu protokollieren. Die so erfassten Daten können dann Werbetreibenden, z. B. für Direktmarketing-Zwecke, bereitgestellt werden oder über entsprechende Datenbanken mit personenbezogenen Daten des Benutzers verknüpft werden, sofern dieses Angaben freiwillig gemacht wurden. Diese Nutzungsdaten werden von Betty TV, laut deren Angabe, nicht ausgewertet und nur dann weitergegeben, wenn der Zuschauer dazu explizit sein Einverständnis gibt oder entsprechend dem Inhalt der Aktion geben muss, wenn er daran teilnehmen möchte. Eine eingeschränkte Nutzbarkeit bietet das System auch, wenn der Nutzer keine persönlichen Daten angibt, da dann keine Gewinne, Kataloge oder Bestellungen ausgeliefert werden können.
