CN101523407B - 用于操作读出/写入器的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作读出/写入装置(1)的设备，包括通过通信连接(4)与识别介质(5)通信的天线(2)和读出/写入单元(17)。本发明的特征在于，在读出/写入装置供给(3)和读出/写入装置(1)之间设置可断开的连接(18)。当外部电源(6)和读出/写入装置(1)之间存在无接触有源的连接(7)时，读出/写入装置供给(3)和读出/写入装置(1)之间的连接(18)打开并且读出/写入装置(1)利用操作识别介质(5)可操作。

Description

用于操作读出/写入器的设备和方法

技术领域

本发明涉及通信领域；涉及用于操作读出/写入器的设备，包括用于经由通信链路与识别介质通信的天线和读出/写入单元。本发明还涉及用于操作该设备的方法。

背景技术

WO2004/105157A2披露了一种借助射频(RF)为能量存储仪器无接触地供给功率的方法和设备。该设备包括三个单元：基站，具有天线的接收站和能量存储仪器，其与基站相连。根据在此披露的方法，借助基站无接触地为接收站供给功率，经由天线接收的RF功率被转换成DC电压并使能量存储仪器充电。

WO2006/007418A1描述了具有第一天线和第一电源(supply)的第一仪器和具有第二天线和第二电源的第二仪器，其中这些仪器借助RF信号彼此无接触地通信。第一或第二仪器还具有用于与第三仪器通信的第三天线。第一和/或第二天线具有与其相连、用于为第一和/或第二电源供给功率的第一和/或第二功率提取(drawing)元件。在两个仪器之间的通信过程中，能够设置例如根据第一仪器的第一功率提取元件利用第一天线从第二仪器发出的RF信号提取功率，加载关于电源具有相对低的电荷状态的第一仪器。在两个仪器之间的通信以后或在两个仪器之间通信的开始时，由用户初始化功率的提取。例如，由于不同的RF频率用于通信或功率传输，与两个仪器之间的通信平行或顺序地提取功率。第一仪器的功率提取可依赖于第二仪器用户的认可或第一仪器，有可能跟随第二仪器的请求，接收来自不用于通信的第二仪器的未调制RF信号。

现有技术明白地揭示了在正常操作状态下具有与第三方仪器自主或手动独立交互作用的无线互连仪器如何相互供给功率的。无论如何，如果发生相连仪器中的一个仪器的蓄电池的电荷部分或全部损耗，则还能利用该仪器的部分或完全功能性使上述蓄电池充电。因此，第二仪器的外部电源总是接通(access)第一仪器的电源单元，为其充电并进一步产生或确保第二仪器的部分或完全功能性。

相反，不考虑下述事实：不仅仪器的供给单元能够具有低的或不充分的电荷状态-简而言之，能够具有充电状态：蓄电池耗尽(flat)-而且在供给单元中还可存在电气(electrical)故障。例如，供给单元可以是不可充电的或存在短路，电线断路或其他电气故障(在直接市电电源连接(mains connection)情况下的过电压或连线错误)。在此情况中，根据技术发展水平的常规知识还教导在不估计或考虑可能的结果(过电压，火损，其他元件的损坏)的情况下尝试为仪器充电。不考虑这些问题，常规的仪器通过为不能操作的仪器供给充电功率和可能地许可操作状态作用于该不能操作的仪器，其足够接近于操作连接。

发明内容

因此，本发明关于设备的一个目的是发展所述设备，以便在不考虑适于与第三方仪器自主相互作用的仪器的功率供给的情况下，所述仪器借助所述第三方仪器进入操作状态。

本发明关于仪器所基于的目的借助权利要求1的特征实现。本发明关于设备的有利改进是权利要求2至10的主题。

本发明的关键可在读出/写入器供给和读出/写入器之间的易断开连接中了解到，所述连接在外部电源和读出/写入器之间存在无接触(可操作(operative))的互连时打开。即使在没有其自己的读出/写入器供给的情况下，外部供电的读出/写入器现在可借助第三方仪器，即识别介质进行操作。根据本发明的观念，能够有利地利用读出/写入器，其自己的读出/写入器供给具有故障或非常低的电荷状态，或简单地需要借助外部电源至少暂时地被替换-即使该读出/写入器供给是完全可工作的-直到读出/写入器供给恢复正常的操作。

应当强调，在任何时间和与读出/写入器相关联的读出/写入器供给的任何状态下，二者彼此分开是可以的，并且读出/写入器供给的接触与读出/写入器没有任何连接。本发明考虑到了第一时间，即当读出/写入器供给关于读出/写入器处于无接触状态时维护/修理读出/写入器供给的时间。

本发明的设备允许读出/写入器供给的限定状态是“外部地实现(attained externally)”，读出/写入器能够借助识别介质完成其操作而没有限制，例如没有不明确的或不许可的开关(switching)状态以及充电状态，其能够源于通常知晓的充电操作结果。

本发明的一个有利实施例提供与读出/写入器相关联的天线以便允许与外部电源的无接触(可操作)的互连。在不脱离本发明的观念的情况下，同样能够使用专用的馈送(feed)天线，感应线圈或适于为外部电源提供无接触互连的无接触电容耦合的装置。该实施例的一个优点是这类的馈送天线或这类的感应线圈能够可拆卸地与读出/写入器相连并由此可仅在需要时使用。

有利地，读出/写入器供给和读出/写入单元具有设置在其之间并具有“打开”开关位置和“关闭”开关位置的开关装置，其中读出/写入器供给在“关闭”开关位置(12)无连接，并且读出/写入器可借助独立于专用的读出/写入器供给的外电源实施(put into)操作。

本发明的其他优点可在从属于权利要求1的其他权利要求中发现；这些在以下的描述中得到证实。

本发明关于方法的目的是发展所述方法使得所述读出/写入器借助第三方仪器进入操作状态，而不考虑用于与所述第三方仪器自主相互作用的读出/写入器的相关的读出/写入器供给。

本发明关于仪器所基于的目的借助权利要求11的特征实现。发展本发明概念的该方法的特征是权利要求12至20的主题。

本发明方法的本质是读出/写入器供给和读出/写入器彼此隔离(isolate)而外部电源以无接触的方式与读出/写入器互连，该电源为了与识别介质通信而为读出/写入器供电并实现读出/写入器供给的通信独立。读出/写入器对读出/写入器供给的相关性的缺乏在后者具有受限制的可操作性、暂时不可操作和/或不可操作时是重要的。

有利地，本发明的一个实施例借助由外部电源本身开关的开关装置提供读出/写入器供给的隔离。

发展本发明概念的所有其他特征是从属权利要求12至20的主题，这些在以下的描述中得到证实。

附图说明

以下，正文借助示例参照附图解释了本发明，而没有限制本发明的观念于所示的不同实施例。附图中相同的参考标记表示相同的项目。在附图中：

图1示出了用于操作读出/写入器的本发明设备的框图；

图2示出了本发明设备的另一框图；

图3示出了与本发明设备的关闭设备的截面图；和

图4示出了具有负载的本发明设备的另一框图。

具体实施方式

图1示出了用于操作读出/写入器1的本发明设备的框图，所述读出/写入器包括读出/写入单元17，天线18，读出/写入器供给3，读出/写入单元17和读出/写入器供给3之间的连接18，以及具有“打开”开关位置11和“关闭”位置12的开关装置9。开关装置9插入在读出/写入单元17和读出/写入器供给3之间。天线2与读出/写入单元17相连。

另外，示出了识别介质5和外部电源6。识别介质5具有与读出/写入器1的可能的无接触通信链路4，所述链路以通信频率f1，13操作。外部电源6以供给频率f2，14展示无接触互连7。

图2示出了用于操作根据本发明的读出/写入器1的可选设备的框图。由于其他传输单元8，10，即馈送天线8或感应线圈10的可拆卸耦合，该变形实施例不同于图1所示的实施例。在此情况中，借助两个之前提及的传输单元8，10可选择地设置外部电源6的无接触互连7。

图3示出了关于进入方向Z、适于可打开门16的关闭设备15的截面图。关闭设备15包括具有读出/写入单元17的读出/写入器1，天线2，读出/写入器供给3，馈送天线8和具有“打开”开关位置11和“关闭”位置12的用于连接18的开关装置9。天线2和馈送天线8以整体(one-piece)天线单元19的形式。此外，示出了识别介质5，以通信频率f1，13的无接触通信链路14，外部电源16和以供给频率f2，14的无接触互连7。

图4示出了适用于操作读出/写入器1的本发明另一变形实施例的框图。读出/写入器1具有天线2和馈送天线8。通信链路4和无接触互连7设置在相同的频率f1，13。读出/写入器1具有负载22，其在紧急供给模式中直接与馈送天线8相连或与读出/写入单元17相连(分别为虚线)。在负载22和读出/写入单元17之间具有用于控制负载22和/或适于负载22和读出/写入单元17之间通信的逻辑连接(两端具有箭头的实线)。为了简化，图4没有示出读出/写入器供给3和可中断的连接18。

图1至4示出了在正常的操作状态中，当识别介质接近读出/写入器5的天线2时，读出/写入器1利用读出/写入单元17经由通信链路4与识别介质5通信。通信以通信频率f1，13发生，优选在10MHz以上的范围内，特别是13.56MHz的标准频率。在这方面，没有自主供给(无源识别介质)的识别介质5直接或经由通信链路4从读出/写入器1(有源读出/写入器)提取用于通信的功率。

如果读出/写入器供给3为读出/写入器1供给不充足的功率，那么读出/写入器1或读出/写入单元17改变成不可操作的状态。例如，不可操作的状态由于市电电源的故障或蓄电池的下降(drop)或电池电压低于读出/写入器1操作所必须的能量状态所引起。在不可操作的状态，读出/写入器1不再能够与识别介质5通信。

经历与读出/写入器1的单向无接触互连的外部电源6，将读出/写入器1从不可操作的状态转变成暂时可操作的状态(紧急模式)。外部电源6根据读出/写入器1或读出/写入单元17经由无接触互连7的天线2提取维持操作状态所需的功率而为读出/写入器供给功率，如图1所示。单向、无接触互连7一旦施加于读出/写入器1和/或只要发生这种情况，就直接和即时地为读出/写入器1供给功率，而在读出/写入器1和外部电源6之间没有任何通信。在紧急模式中，即当与外部电源存在无接触互连7时，读出/写入器1能与识别介质5通信。对于通信或通信链路4，关于识别介质5，甚至作为无源识别介质时，在正常操作状态和暂时紧急模式之间是没有差别的。

在紧急模式中，读出/写入器供给3借助开关装置9与读出/写入单元17断开。借助外部电源6和读出/写入器1之间的无接触互连7，开关装置9转换至“关闭”开关位置12，使得外部电源6不为替代读出/写入单元17的读出/写入器供给3供给功率，而是来自外部电源6的无接触供给的功率完全用于读出/写入器1的紧急模式。与为读出/写入器从外部供给功率的常规设备相反，其中在该读出/写入器中外部供给的功率主要用作相关联的读出/写入器供给的充电功率，根据本发明的设备需要用于上述专有(exclusive)模式的非常小供给量的功率。此外，即使读出/写入器供给3具有显著的电气故障，如短路，也可操作根据本发明的设备。不同于常规设备的情况，新的设备不具有为短路供给功率的风险，其可导致相对重大的阻断。

只要无接触互连7断开，开关装置9便从“关闭”开关装置12转换成“打开”开关状态11并且恢复读出/写入单元17和读出/写入器供给3之间的连接18。

读出/写入单元17和读出/写入器供给3之间的可断开连接18可借助例如与二极管结合的MOSFET实现。

当读出/写入器1处于不可操作的状态时，读出/写入器供给3和读出/写入单元17之间的可断开连接18保持在关闭状态，即连接18没有打开。当无接触互连7和外部电源6存在时，读出/写入器1或读出/写入单元17进入操作状态，并在此情况下打开可断开连接18。用于可断开连接18的开关操作可以说通过与外部电源6的无接触互连7的存在而启动或触发。

在图2和图3中，借助附加的传输单元，例如独立于与通信链路4相关联的天线2的馈送天线8或感应线圈10提供外部互连7。传输单元在图2中是可拆卸的并且在借助外部电源6为读出/写入器1供给功率之前与读出/写入器1相连。

在图3中，天线2和馈送天线8形成天线单元19。天线单元19为集成印刷电路板的形式，在此没有更详细地示出，在天线2和馈送天线8上具有单独的转动和分接(tap)或连接。例如，天线2位于馈送天线8内(天线2的最外侧转动的最大直径小于馈送天线8的最内侧转动的最小直径)，反之亦然。

无接触互连7以供给频率f2，14提供。供给频率f2，14可以精确地相应于并近似于通信频率f1，13，或可以彼此不同。利用大于20MHz的供给频率f2，14，它优选是通信频率f1，13的倍数，例如27.12MHz或40.68MHz。利用小于10MHz的供给频率f2，14，通信频率f1，13优选是供给频率f2，14例如6.78MHz的倍数。

当分别存在同时发生的无接触互连7或通过外部电源6对读出/写入器1供给功率时，对于通信和供给的不同频率的选择简化了读出/写入器1和识别介质5之间的通信链路4。

在作为便携式手机(这里未示出)的非常简单的设计中，外部电源6包括无接触互连到天线2或读出/写入器1的馈送天线8的第三天线或包括互连到感应线圈10的第二感应线圈，手机电源(supply)和操作器控制元件。

在紧急模式中，例如在供给频率f2，14下的无接触互连7通过二极管整流以产生类似于DC的电压，并减小，以便后者用于直接将功率提供给读出/写入单元17和操作读出/写入器1。该整流和减小还可以发生在连接在读出/写入单元17的上游的单独电路中。

图4示出了当读出/写入器1具有到外部电源6的无接触互连7时，紧急模式中负载22的供给和操作。对于供给多个负载也是可能的。在该情况下，供给可以经由馈送天线8直接提供或经由读出/写入单元17间接提供。负载22的操作通过读出/写入单元17和负载22之间的逻辑连接控制。例如，负载22仅在外部电源6确保读出/写入单元17优选供给的条件下，即当对于供给和/或操作读出/写入单元17和负载22存在可用的足够功率时提供。可替换地，也可能对于负载22直接提供和直接操作-不在读出/写入单元17的控制下。这种操作的例子是如果读出/写入器供给3出现错误，以电驱动关闭设备未锁定的形式，对于负载22的紧急模式。

负载22特别是布置在读出/写入器1中的外围器件或远程器件，例如：

-电机，其通过读出/写入器1操作即致动和提供功率，用于打开或关闭门锁上的门闩；

-输入设备，例如膜键盘，用于输入数据如授权码；

-可视化显示设备，例如LED或LCD面板；

-声频指示器设备，例如作为声频信号器的蜂鸣器。

例如当到外部电源6的互连7存在时读出/写入器供给3被充电的情况下，读出/写入器供给3本身还可以作为负载22。

图3示出了根据本发明的设备和根据本发明的方法的应用的例子。门16上的关闭设备15具有从外部区域20进入内部区域21的进入的介质连接方向Z。进入内部区域21有可能仅在与授权进入的识别介质5成功的通信后，而在没有识别介质5的情况下有可能在任何时间退出到外部区域20。此外，关闭设备15不配备无供给关闭器件，其用于与进入介质机械相互作用，例如机械锁和相关的钥匙。如果关闭设备15或读出/写入器1不再运行(不能工作状态)，例如因为以读出/写入器供给3的形式的电池已耗尽，并且仅在进入内部区域21后，即从内部才可以更换，那么更换电池而不损坏门16是不再可能的。当读出/写入单元17和读出/写入器供给3之间的连接18损坏时，通过经由馈送天线8的无接触互连7，外部电源6允许读出/写入单元17或读出/写入器1的暂时紧急模式，并允许进入。在暂时紧急模式中，读出/写入器1至少一次与识别介质5通信，关闭设备15释放门16，有可能进入内部区域21以便更换以读出/写入器供给3的形式的电池。当电池已经被更换时，读出/写入器1或读出/写入器供给3的不能工作的状态被补救，不再需要外部电源6。当外部电源6从读出/写入器1中去除时，读出/写入器1和读出/写入器供给3之间的连接18恢复，读出/写入器1通过读出/写入器供给3供给功率(正常的操作状态)。根据本发明的设备和根据本发明的方法消除了每个单个的关闭设备15连接到无供给关闭器件，紧急电源或连接到可替换的、持久供给例如紧急电源系统的必要。作为更简单的设计和关闭设备15的简化的安装和维护的结果，这导致经济成本优点。由于在外部区域20中在关闭设备15上不存在进一步的连接，其是攻击的潜在点和安全风险，因此安全性增加。这种连接例如是附加的无供给关闭器件中的开口(锁眼)和/或布置在关闭设备15中的可拆卸馈送天线8。

进一步的应用例子在读出/写入器1的辅助下示出，其中读出/写入器供给3通过外部市电电源和紧急电源提供。根据本发明的设备和根据本发明的方法允许如果发生外部市电电源和紧急电源同时损坏，例如发生建筑物火灾时，营救者操作读出/写入器1。

作为进一步变形的实施例，天线2和/或读出/写入器供给3可拆卸或不可拆卸地布置在读出/写入器1的外部或与读出/写入器1远程连接；传输单元8，10布置在读出/写入器1的内部；示出为电池的读出/写入器供给3以蓄电池或市电电源的形式。

根据本发明的设备和根据本发明的方法还适合于利用至识别介质5的基于接触通信链路4的读出/写入器1的操作。

附图标记

1.读出/写入器

2.天线

3.读出/写入器供给

4.通信链路

5.识别介质

6.外部电源

7.无接触互连

8.馈送天线

9.开关装置

10.感应线圈

11.“打开”开关位置

12.“关闭”开关位置

13.通信频率f1

14.供给频率f2，

15.关闭设备

16.门

17.读出/写入单元

18.连接

19.天线单元

20.外部区域

22.负载

Z进入方向

Claims (15)

1.一种用于操作包括天线(2)和读出/写入单元(17)的读出/写入器(1)的设备，该读出/写入器用于经由通信链路(4)与识别介质(5)通信，其特征在于：开关装置(9)设置成断开或关闭读出/写入器供给(3)和读出/写入器(1)之间的连接(18)，并且开关装置(9)设置成在外部电源(6)和读出/写入器(1)之间存在无接触互连(7)时断开读出/写入器供给(3)和读出/写入器(1)之间的连接(18)，使得为了与识别介质(5)通信，读出/写入器(1)由独立于读出/写入器供给(3)的外部电源供电。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：无接触互连(7)存在于天线(2)和外部电源(6)之间。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于读出/写入器(1)包括与外部电源(6)具有无接触互连(7)的馈送天线(8)和/或感应线圈。

4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：至识别介质(5)的通信链路(4)存在于通信频率f1(13)，并且无接触互连(7)存在于供给频率f2(14)。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：供给频率f2(14)是整数倍的通信频率f1(13)。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：通信频率f1(13)是整数倍的供给频率f2(14)。

7.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：外部电源(6)能操作读出/写入器(1)的负载(22)。

8.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：读出/写入器供给(3)包括以下供给装置：即电池或市电电源。

9.一种用于操作包括天线(2)和读出/写入单元(17)的读出/写入器(1)的方法，该读出/写入器用于经由通信链路(4)与识别介质(5)通信，其特征在于：在外部电源(6)和读出/写入器(1)之间存在无接触互连(7)的情况中，读出/写入器供给(3)和读出/写入器(1)之间的连接(18)借助开关装置(9)断开，使得对于与识别介质(5)的通信，读出/写入器(1)借助独立于读出/写入器供给(3)的外部电源(6)供电。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：天线(2)和外部电源(6)彼此无接触互连。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：外部电源(6)借助馈送天线(8)和/或感应线圈(10)以无接触的方式互连。

12.根据权利要求9至11之一所述的方法，其特征在于：至识别介质(5)的通信链路(4)形成在通信频率f1(13)，并且无接触互连(7)形成在供给频率f2(14)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所选择的供给频率f2(14)是整数倍的通信频率f1(13)。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：通信频率f1(13)是整数倍的供给频率f2(14)。

15.根据权利要求9至11之一所述的方法，其特征在于：外部电源操作读出/写入器(1)的负载(22)。