DE102009033786A1 - Server device for use with client device in mobile device i.e. battery-operated mobile device, has two evaluation devices provided for detecting load change in server circuit, where load change is caused by client circuit - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf eine Server-Einrichtung und eine Client-Einrichtung, welche kapazitiv miteinander koppelbar sind und ausgestaltet sind, eine Datenübertragung zwischen der Client-Einrichtung und der Server-Einrichtung abzuwickeln. Schaltereignisse und/oder physikalische Messgrößen und/oder andere Daten werden dabei über die kapazitive Koppelung zwischen der Server-Einrichtung und der Client-Einrichtung an die Server-Einrichtung übertragen und dort ausgewertet.The The invention relates to a server device and a client device, which are capacitive can be coupled to each other and are configured, a data transfer between the client device and the server device. switching events and / or physical measurements and / or other data will be transferred the capacitive coupling between the server device and the Client device to the server device transmitted and evaluated there.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur kapazitiven Datenübertragung zwischen einer erfindungsgemäßen Client-Einrichtung und einer erfindungsgemäßen Server-Einrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Mobilgerät mit einer erfindungsgemäßen Server-Einrichtung und eine Eingabeeinrichtung mit einer zumindest einer erfindungsgemäßen Client-Einrichtung, wobei Schaltereignisse an der Eingabeeinrichtung bzw. eine Dateneingabe an der Eingabeeinrichtung kapazitiv an das mobile Gerät übertragbar sind.The The invention further relates to a method for capacitive data transmission between a client device according to the invention and a server device according to the invention. Furthermore, the invention relates to a mobile device with a server device according to the invention and an input device with at least one client device according to the invention, switching events on the input device or a data input to the input device capacitive transferable to the mobile device are.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Einrichtungen zur kapazitiven Datenübertragung zwischen einer Client-Einrichtung und einer Server-Einrichtung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden die Server-Einrichtung und die Client-Einrichtung derart relativ zueinander angeordnet, dass zwischen einer Elektrode der Server-Einrichtung und einer Elektrode der Client-Einrichtung eine kapazitive Koppelung herstellbar ist. Über die kapazitive Koppelung der Elektroden und dem Bediener der Client-Einrichtung, welcher beispielsweise an der Client-Einrichtung ein Schaltereignis auslöst, wird über Erde zu der geerdeten Server-Einrichtung ein Stromkreis geschlossen. Aus dem Strom wird das Betätigen eines Schalters bzw. ein Schaltereignis detektiert.facilities for capacitive data transmission between a client device and a server device are known in the art. At this time, the server device and the client device become so arranged relative to each other, that between an electrode of the Server Setup and an electrode of the client device, a capacitive coupling can be produced. about the capacitive coupling of the electrodes and the operator of the client device, which, for example, at the client device a switching event triggers, will over Earth to the grounded server facility a circuit closed. From the stream is pressing a switch or a switching event detected.
Nachteilig hierbei ist, dass diese Art der Signalübertragung bzw. der Übertragung eines Schaltereignisses von der Client-Einrichtung an die Server-Einrichtung sehr stark von der kapazitiven Koppelung des Anwenders zu Erde bzw. von der kapazitiven Koppelung der Server-Einrichtung zu Erde abhängt. Sehr schwache kapazitive Koppelungen zu Erde können dazuführen, dass ein Schaltereignis von der Server-Einrichtung nicht bzw. nicht korrekt detektiert wird. Zudem spielen auch kapazitive Umwelteinflüsse eine erhebliche Rolle, welche die Signalübertragung beeinflussen können.adversely Here is that this type of signal transmission or transmission a switching event from the client device to the server device very much of the capacitive coupling of the user to earth or depends on the capacitive coupling of the server device to earth. Very weak capacitive couplings to earth can lead to a switching event of the server device is not or not detected correctly. In addition, capacitive environmental influences also play a significant role, which the signal transmission can influence.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch die Bildung des Stromkreises über den Anwender weitere kapazitive Störgrößen die Signalübertragung beeinflussen können.One Another disadvantage is that by the formation of the circuit over the User further capacitive disturbances the signal transmission can influence.
Besonders nachteilig wirkt sich die aus dem Stand der Technik bekannte Art der Signalübertragung bei Batterie- oder Akkumulator-betriebenen Server-Einrichtungen aus, da bei diesen die kapazitive Koppelung zu Erde sehr gering sein kann, so dass die Spannung an den Elektroden der Server- bzw. Client-Einrichtung erhöht werden muss, damit eine Signalübertragung zwischen der Client-Einrichtung und der Server-Einrichtung sicher gewährleistet werden kann. Die erhöhte Spannung wirkt sich einerseits nachteilig auf den Stromverbrauch der Batterie- bzw. der Akkumulator-betriebenen Server-Einrichtung aus. Andererseits sind die EMV-Eigenschaften deutlich schlechter als bei niedrigeren Spannungen.Especially adversely affects the known from the prior art Art the signal transmission for battery or accumulator-powered server devices, because in these the capacitive coupling to earth be very low so that the voltage at the electrodes of the server or client device can be increased must, thus a signal transmission between the client device and the server device securely guaranteed can be. The raised On the one hand, voltage has a disadvantageous effect on the power consumption the battery or the accumulator-powered server device. On the other hand, the EMC properties are significantly worse than at lower voltages.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Server-Einrichtung und eine Client-Einrichtung bereitzustellen, wobei eine Signal- bzw. Datenübertragung zwischen der Server-Einrichtung und zumindest einer Client-Einrichtung auch bei schlechten kapazitiven Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen sicher abwickelbar ist. Dabei soll auch der Energieverbrauch, welcher für die Abwicklung der Signal- bzw. Datenübertragung notwendig ist, so gering wie möglich gehalten werden.task The invention therefore is to provide a server device and a client device, wherein a signal or data transmission between the Server device and at least one client device also at poor environmental or environmental conditions is. It should also the energy consumption, which for the settlement the signal or data transmission necessary, as low as possible being held.
Erfindungsgemäße LösungInventive solution
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Server-Einrichtung, eine Client-Einrichtung und ein Verfahren zur kapazitiven Datenübertragung zwischen einer Server-Einrichtung und zumindest einer Client-Einrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Is solved this task by a server device, a client device and a method for capacitive data transmission between a server device and at least a client device according to the independent claims. advantageous Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Demnach wird eine Server-Einrichtung bereitgestellt, aufweisend eine Server-Schaltung mit einer ersten Server-Elektrode und einer zweiten Server-Elektrode, wobei die erste Server-Elektrode mit einer ersten Client-Elektrode zumindest einer Client-Einrichtung kapazitiv koppelbar ist und die zweite Server-Elektrode mit einer zweiten Client-Elektrode der zumindest einen Client-Einrichtung kapazitiv koppelbar ist, wobei die Server-Schaltung Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Wechselfeldes aufweist, welches an der ersten Server-Elektrode abstrahlbar ist und in die erste Client-Elektrode einkoppelbar ist, sodass sich zwischen Server-Einrichtung und Client-Einrichtung ein Stromkreis bildet, welcher durch die kapazitive Koppelung zwischen der zweiten Client-Elektrode und der zweiten Server-Elektrode geschlossen wird, wobei eine Client-Schaltung der zumindest einen Client-Einrichtung ausgestaltet ist, eine Impedanz in dem Stromkreis zwischen der ersten Client-Elektrode und der zweiten Client-Elektrode verändern, was eine Lastveränderung für die Server-Schaltung bewirkt, und wobei die Server-Schaltung Mittel zum Detektieren der von der zumindest einen Client-Schaltung bewirkten Lastveränderung in der Server-Schaltung aufweist.Accordingly, a server device is provided, comprising a server circuit having a first server electrode and a second server electrode, wherein the first server electrode is capacitively coupled to a first client electrode of at least one client device and the second server Electrode with a second client electrode of the at least one client device is capacitively coupled, wherein the server circuit comprises means for generating an alternating electric field, which is radiatable at the first server electrode and can be coupled into the first client electrode, such that a circuit is formed between the server device and the client device, which is closed by the capacitive coupling between the second client electrode and the second server electrode, wherein a client circuit of the at least one client device is configured, an impedance in the circuit between the ers the client electrode and the second client electrode, which causes a load change for the server circuit, and wherein the server circuit comprises means for detecting the load change in the server circuit caused by the at least one client circuit.
Indem der Stromkreis über die zweite Client-Elektrode und die zweite Serverelektrode geschlossen wird, kann die kapazitive Signal- bzw. Datenübertragung abgewickelt werden, ohne dass kapazitive Koppelung der Client-Einrichtung und/oder der Servereinrichtung gegen Erde notwendig sind. Kapazitive Störeinflüsse aufgrund der Koppelungen gegen Erde werden so effizient vermieden.By doing the circuit over the second client electrode and the second server electrode are closed is, the capacitive signal or data transmission can be handled, without capacitive coupling of the client device and / or the Server device against earth are necessary. Capacitive interference due to Couplings to earth are avoided so efficiently.
Die erste Server-Elektrode und die zweite Server-Elektrode können eine im Wesentlichen identische Elektrodengeometrie aufweisen, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Server-Einrichtung nur sehr schwach mit Erde gekoppelt ist.The first server electrode and the second server electrode can be a have substantially identical electrode geometry, which in particular then advantageous if the server device is very weak coupled with earth.
Die Mittel zum Detektieren der Lastveränderung können ein erstes Mittel zum Detektieren einer Lastveränderung an der ersten Server-Elektrode und/oder ein zweites Mittel zum Detektieren einer Lastveränderung an der zweiten Server-Elektrode umfassen. Damit kann die Qualität der kapazitiven Koppelung zwischen der Server-Einrichtung und einer Client-Einrichtung detektiert werden, etwa durch Auswerten der Amplituden des Stromes an der ersten Server-Elektrode und an der zweiten Server-Elektrode.The Means for detecting the load change may be a first means for Detecting a load change at the first server electrode and / or a second means for detecting a load change at the second server electrode. This can be the quality the capacitive coupling between the server device and a Client device can be detected, for example by evaluating the amplitudes of the current at the first server electrode and at the second server electrode.
Die Mittel zum Erzeugen des elektrischen Wechselfeldes können einen Schwingkreis, vorzugsweise einen LC-Serienschwingkreis mit einem Generator (G) zum Beaufschlagen des Schwingkreises mit einer elektrischen Wechselgröße oder einen freilaufenden Oszillator umfassen.The Means for generating the alternating electric field can a Oscillating circuit, preferably an LC series resonant circuit with a Generator (G) for applying to the resonant circuit with an electrical Exchange size or comprise a free-running oscillator.
Die von dem Generator erzeugte Wechselgröße kann hinsichtlich der Frequenz und/oder der Amplitude einstellbar sein.The The amount of alternation generated by the generator may be in terms of frequency and / or the amplitude to be adjustable.
Die Amplitude der Wechselgröße kann in Abhängigkeit des Stromes an der zweiten Server-Elektrode regelbar sein.The Amplitude of the change size can dependent on the current at the second server electrode be controllable.
Vorteilhaft ist es, die Mittel zum Detektieren einer Lastveränderung in der Server-Schaltung so auszugestalten, dass Lastveränderungen, welche von unterschiedlichen Clientschaltungen bewirkt werden, detektiert werden können.Advantageous is to design the means for detecting a load change in the server circuit in such a way that load changes, which are caused by different client circuits, detected can be.
Die Lastveränderung kann eine Amplitudenmodulation und/oder eine Frequenzmodulation und/oder eine Phasenmodulation des Stromes in dem Stromkreis bewirken. Die Mittel zum Detektieren einer Lastveränderung in der Server-Schaltung sind dabei vorzugsweise so ausgestaltet, dass die Amplitudenmodulation und/oder die Frequenzmodulation und/oder die Phasenmodulation des Stromes zu detektiert werden kann.The Last change may be an amplitude modulation and / or a frequency modulation and / or cause a phase modulation of the current in the circuit. The Means for detecting a load change in the server circuit are included Preferably designed such that the amplitude modulation and / or the frequency modulation and / or the phase modulation of the current can be detected.
Bereitgestellt wird auch eine Client-Einrichtung, welche zum Zusammenwirken mit einer erfindungsgemäßen Server-Einrichtung ausgestaltet ist, aufweisend eine Client-Schaltung mit einer ersten Client-Elektrode und einer zweiten Client-Elektrode, wobei die erste Client-Elektrode mit der ersten Server-Elektrode kapazitiv koppelbar ist und die zweite Client-Elektrode mit der zweiten Server-Elektrode kapazitiv koppelbar ist, wobei ein von der ersten Server-Elektrode abgestrahltes elektrisches Wechselfeld in die erste Client-Elektrode einkoppelbar ist, sodass sich zwischen Server-Einrichtung und Client-Einrichtung ein Stromkreis bildet, welcher durch die kapazitive Koppelung zwischen der zweiten Client-Elektrode und der zweiten Server-Elektrode geschlossen wird, und wobei die Client-Schaltung Mittel zum Verändern einer Impedanz in dem Stromkreis zwischen der ersten Client-Elektrode und der zweiten Client-Elektrode aufweist, was eine Lastveränderung für die Server-Schaltung bewirkt.Provided will also have a client facility which interacts with a server device according to the invention comprising a client circuit having a first client electrode and a second client electrode, wherein the first client electrode capacitive with the first server electrode can be coupled and the second client electrode with the second server electrode capacitive is coupled, wherein a radiated from the first server electrode alternating electric field can be coupled into the first client electrode is, so between server setup and client setup forms a circuit, which by the capacitive coupling between the second client electrode and the second server electrode is closed, and wherein the Client circuit means for changing an impedance in the circuit between the first client electrode and the second client electrode, which is a load change for the server circuit causes.
Die erste Client-Elektrode und die zweite Client-Elektrode weisen vorzugsweise eine im Wesentlichen identische Elektrodengeometrie auf.The first client electrode and the second client electrode preferably have a substantially identical electrode geometry.
Vorteilhaft ist es, die Client-Schaltung mit dem in die erste Client-Elektrode eingekoppelten elektrischen Wechselfeld mit Energie zu versorgen.Advantageous is it, the client circuit with the in the first client electrode energized coupled alternating electric field.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, eine Modulationseinrichtung zum Verändern der Impedanz in dem Stromkreis zwischen der ersten Client-Elektrode und der zweiten Client-Elektrode bereitzustellen, welche ausgestaltet ist die Impedanz mit einer Frequenz zu ändern. Dies hat den Vorteil, dass Impedanzänderungen zwischen der ersten Client-Elektrode und der zweiten Client-Elektrode besonders gut in der Server-Einrichtung detektierbar sind.It has been found to be particularly advantageous, a modulation device to change the Impedance in the circuit between the first client electrode and the provide a second client electrode, which is designed to change the impedance with a frequency. This has the advantage that impedance changes between the first client electrode and the second client electrode in particular are well detectable in the server device.
Die Frequenz kann indikativ für eine Client-Einrichtung sein, um die Client-Einrichtung für die Server-Einrichtung von weiteren Client-Einrichtungen unterscheidbar zu machen.The Frequency may be indicative of a client device to be the client device for the server setup of different client devices distinguishable.
Die Client-Einrichtung kann einen Frequenzteiler aufweisen, wobei die Frequenz, mit welcher die Impedanz verändert wird, von dem Frequenzteiler, welcher die Frequenz des eingekoppelten elektrischen Wechselfeldes teilt, bereitgestellt wird.The Client device may include a frequency divider, wherein the Frequency with which the impedance is changed, from the frequency divider, which Shares the frequency of the coupled alternating electric field, provided.
Vorteilhaft ist auch, die Mittel zum Verändern der Impedanz in dem Stromkreis zwischen der ersten Client-Elektrode und der zweiten Client-Elektrode so auszugestalten, dass die Impedanz mit einer Frequenz geändert wird, welche indikativ für eine Annäherung der Client-Einrichtung an die Server-Einrichtung ist, sobald die Client-Schaltung mit Energie aus dem eingekoppelten elektrischen Wechselfeld versorgt wird. Damit kann auf besonders einfache Weise eine Annäherungsdetektion der Client-Einrichtung an die Servereinrichtung realisiert werden, selbst wenn der Stromkreis nicht über Erde geschlossen werden kann.It is also advantageous to configure the means for varying the impedance in the circuit between the first client electrode and the second client electrode in such a way that the impedance with a Fre is changed, which is indicative of an approach of the client device to the server device as soon as the client circuit is supplied with energy from the coupled alternating electric field. This can be realized in a particularly simple manner an approach detection of the client device to the server device, even if the circuit can not be closed via ground.
Mit unterschiedlichen Frequenzen, mit welchen die Impedanz verändert wird, können an die Server-Einrichtung zu übertragenden Daten codiert werden.With different frequencies with which the impedance is changed, can to be transmitted to the server device Data are encoded.
Die Modulationseinrichtung kann einen Schalter, vorzugsweise einen elektronischen Schalter umfassen, welcher mit einer Frequenz schaltbar ist, sodass die Impedanz zwischen der ersten Client-Elektrode und der zweiten Client-Elektrode im geschlossen Zustand des Schalters verschieden zur Impedanz zwischen der ersten Client-Elektrode und der zweiten – Client-Elektrode im geöffneten Zustand des Schalters ist.The Modulation device may be a switch, preferably an electronic Include switches, which is switchable with a frequency, so that the impedance between the first client electrode and the second Client electrode in the closed state of the switch different to the impedance between the first client electrode and the second client electrode in the open State of the switch is.
Bereitgestellt wird auch eine Client-Einrichtung, welche zum Zusammenwirken mit einer erfindungsgemäßen Server-Einrichtung ausgestaltet ist, aufweisend eine Client-Schaltung mit einer Client-Elektrode, wobei die Client-Elektrode mit der ersten Server-Elektrode der Server-Einrichtung kapazitiv koppelbar ist, wobei ein von der ersten Server-Elektrode abgestrahltes elektrisches Wechselfeld in die Client-Elektrode einkoppelbar ist, sodass sich zwischen Server-Einrichtung und Client-Einrichtung ein Stromkreis bildet, welcher durch die kapazitive Koppelung zwischen der zweiten Server-Elektrode und einer Auskoppel-Elektrode der Client-Einrichtung über Erde geschlossen wird, wobei die Client-Schaltung Mittel zum Verändern einer Impedanz in dem Stromkreis zwischen der Client-Elektrode und der Auskoppel-Elektrode aufweist, was eine Lastveränderung für die Server-Schaltung bewirkt.Provided will also have a client facility which interacts with a server device according to the invention comprising a client circuit with a client electrode, wherein the client electrode is connected to the first server electrode of the server device capacitively coupled, with one from the first server electrode radiated alternating electric field in the client electrode einkoppelbar is, so between server setup and client setup forms a circuit, which by the capacitive coupling between the second server electrode and a decoupling electrode of the client device via ground is closed, wherein the client circuit means for changing a Impedance in the circuit between the client electrode and the Out coupling electrode, which causes a load change for the server circuit.
Die zweite Server-Elektrode der Server-Einrichtung kann durch die Server-Einrichtung selbst, etwa durch ein elektrisch leitfähiges Gehäuse oder durch die Leiterplatte gebildet werden.The second server electrode of the server device can by the server device itself, about through an electrically conductive casing or formed by the circuit board.
Ferner wird ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer Server-Einrichtung und zumindest einer Client-Einrichtung bereitgestellt, wobei die zumindest eine Client-Einrichtung relativ zur Server-Einrichtung derart anordenbar ist, dass eine erste Server-Elektrode der Server-Einrichtung mit einer ersten Client-Elektrode der Client-Einrichtung und eine zweite Server-Elektrode der Server-Einrichtung mit einer zweiten Client-Elektrode der Client-Einrichtung kapazitiv koppelbar sind, wobei das verfahren umfasst:
- – Erzeugen eines elektrischen Wechselfeldes und Abstrahlen des elektrischen Wechselfeldes an der ersten Server-Elektrode, sodass es in die erste Client-Elektrode eingekoppelt wird und sich zwischen Server-Einrichtung und Client-Einrichtung ein Stromkreis bildet, welcher durch die kapazitive Koppelung zwischen der zweiten Client-Elektrode und der zweiten Server-Elektrode geschlossen wird, wobei die Impedanz in dem Stromkreis zwischen der ersten Client-Elektrode und der zweiten Client-Elektrode durch die Client-Einrichtung entsprechend der zu übertragenden Daten veränderbar ist, und
- – Erfassen der Lastveränderung in dem Stromkreis an der ersten Server-Elektrode und/oder an der zweiten Server-Elektrode, wobei die erfassten Lastveränderungen repräsentativ für die übertragenen Daten sind.
- Generating an alternating electric field and emitting the alternating electric field at the first server electrode, so that it is coupled into the first client electrode and forms a circuit between the server device and client device, which by the capacitive coupling between the second client And the second server electrode, wherein the impedance in the circuit between the first client electrode and the second client electrode is changeable by the client device according to the data to be transmitted, and
- - Detecting the load change in the circuit at the first server electrode and / or at the second server electrode, wherein the detected load changes are representative of the transmitted data.
Das Erfassen der Lastveränderung kann eine Detektion einer Amplitudenmodulation und/oder einer Frequenzmodulation und/oder einer Phasenmodulation des Stromes umfassen.The Detecting the load change may be a detection of an amplitude modulation and / or a frequency modulation and / or a phase modulation of the current.
Durch die Erfindung bereitgestellt wird auch ein Mobilgerät, insbesondere ein batteriebetriebenes Mobilgerät, aufweisend eine erfindungsgemäße Server-Einrichtung, sowie eine Eingabevorrichtung, insbesondere eine Tastatur für das genannte Mobilgerät, wobei die Eingabevorrichtung eine erfindungsgemäße Client-Einrichtung aufweist. Die Eingabevorrichtung kann batterie- und kabellos ausgestaltet sein.By the invention is also provided a mobile device, in particular a battery-powered mobile device, comprising a server device according to the invention, and an input device, in particular a keyboard for the said Mobile device, wherein the input device comprises a client device according to the invention. The input device can be designed battery and wireless.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigtFurther Details and features of the invention will become apparent from the following Description in connection with the drawing. It shows
Ausführungsbeispieleembodiments
Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip der Signal- bzw. Datenübertragung zwischen einer Server-Einrichtung und einer Client-Einrichtung liegt darin, dass die Server-Einrichtung S eine erste Server-Elektrode S1 und eine zweite Server-Elektrode S2 aufweist, und dass die Client-Einrichtung C eine erste Client-Elektrode C1 und eine zweite Client-Elektrode C2 aufweist. Die erste Server-Elektrode S1 der Server-Einrichtung S und die erste Client-Elektrode C1 der Client-Einrichtung C sowie die zweite Server-Elektrode S2 der Server-Einrichtung S und die zweite Client-Elektrode C2 der Client-Einrichtung C werden jeweils in eine kapazitive Koppelung gebracht.The underlying principle of the signal or data transmission between a server device and a client device is the server device S has a first server electrode S1 and a second server electrode S2 and that the client device C has a first client electrode C1 and a second client electrode C2. The first server electrode S1 of Server device S and the first client electrode C1 of the client device C and the second server electrode S2 of the server device S and the second client electrode C2 of the client device C are respectively brought into a capacitive coupling.
An der ersten Server-Elektrode S1 wird ein von der Server-Einrichtung S erzeugtes elektrisches Wechselfeld fc abgestrahlt und in die erste Client-Elektrode C1 der Client-Einrichtung C eingekoppelt. Die erste Client-Elektrode C1 ist über eine Impedanz Z mit der zweiten Client-Elektrode C2 gekoppelt. Zwischen der Server-Einrichtung S und der Client-Einrichtung C wird so ein elektrischer Stromkreis I gebildet, welcher über die zweite Client-Elektrode C2 und die zweite Server-Elektrode S2 geschlossen wird.At the first server electrode S1 becomes one of the server device S generated alternating electric field fc radiated and in the first Client electrode C1 of the client device C coupled. The first Client electrode C1 is over an impedance Z is coupled to the second client electrode C2. Between the server setup S and the client device C is thus an electrical circuit I formed, which over the second client electrode C2 and the second server electrode S2 are closed.
Eine Veränderung der Impedanz Z zwischen der ersten Client-Elektrode C1 und der zweiten Client-Elektrode C2 bewirkt eine Veränderung der Last für die Servereinrichtung. Die Lastveränderung wird in der Server-Einrichtung S durch Auswerten einer Amplitudenmodulation, einer Frequenzmodulation und/oder einer Phasenmodulation des Stromes in dem Stromkreis I detektiert. Welche Modulationsart in der Server-Einrichtung S ausgewertet wird, hängt von der konkreten Ausgestaltung der Serverschaltung ab.A change the impedance Z between the first client electrode C1 and the second Client electrode C2 causes a change in the load for the server device. The load change is determined in the server device S by evaluating an amplitude modulation, a frequency modulation and / or a phase modulation of the current detected in the circuit I. Which type of modulation in the server setup S is evaluated depends on the specific embodiment of the server circuit.
Die Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation und/oder Phasenmodulation des Stromes wird nachfolgend als Modulation des Stromes bezeichnet.The Amplitude modulation, frequency modulation and / or phase modulation the current is referred to below as the modulation of the current.
Eine
Veränderung
der Impedanz Z zwischen der ersten Client-Elektrode C1 und der zweiten
Client-Elektrode C2 kann etwa durch Schließen eines, vorzugsweise elektronischen
Schalters realisiert werden, wie in
Die
Client-Einrichtung C weist des Weiteren eine Modulationseinrichtung
M1 bzw. Mn auf, welche ausgestaltet ist, die Impedanz Z zwischen
der ersten Client-Elektrode
C1 und der zweiten Client-Elektrode C2 mit einer gewissen Frequenz
(z. B. 1 kHz) zu verändern.
In der hier gezeigten Ausführungsform
ist die Modulationseinrichtung so ausgestaltet, dass sie den Schalter
mit dieser Frequenz öffnet
und schließt.
Die Impedanz zwischen den Client-Elektroden C1 und C2 im geschlossenen
Zustand des Schalters ist dabei verschieden von der Impedanz zwischen
den Client-Elektroden C1 und C2 im geöffneten Zustand des Schalters.
Je nach Anforderung kann diese Frequenz einstellbar sein. In
Die Änderung der Impedanz Z mit einer gewissen Frequenz bewirkt eine Veränderung der Last für die Servereinrichtung bzw. gegenüber der Servereinrichtung mit dieser Frequenz. Diese Lastveränderung wird in der Server-Einrichtung S wiederum durch Auswerten der Modulation des Stromes in dem Stromkreis I detektiert.The change the impedance Z with a certain frequency causes a change the load for the server device or opposite the server device with this frequency. This load change is in turn in the server device S by evaluating the modulation of the current in the circuit I detected.
Eine erste Auswerteeinrichtung D an der Server-Elektrode S1 ist zur Detektion einer Modulation des Stromes an der Elektrode S1 vorgesehen. Eine zweite Auswerteeinrichtung D2 an der Server-Elektrode S2 kann zur Detektion einer Modulation des Stromes an der Server-Elektrode S2 vorgesehen sein. Für die Erfindung ist es ausreichend, in der Server-Einrichtung lediglich ein der beiden Auswerteeinrichtung D, D2 vorzusehen.A first evaluation device D at the server electrode S1 is for detection a modulation of the current at the electrode S1 is provided. A second evaluation device D2 to the server electrode S2 can for Detection of a modulation of the current at the server electrode S2 be provided. For the invention is sufficient in the server device only to provide one of the two evaluation device D, D2.
Die Auswerteeinrichtung D2 kann vorteilhafterweise dafür vorgesehen sein, zu detektieren, ob der Stromkreis I überwiegend über die Client-Elektrode C2 und die Server-Elektrode S2 geschlossen worden ist, oder ob der Stromkreis I ausschließlich oder überwiegend über Erde geschlossen worden ist.The Evaluation device D2 can advantageously be provided for this purpose be to detect whether the circuit I predominantly via the client electrode C2 and the server electrode S2 has been closed, or whether the Circuit I exclusively or mostly above ground has been closed.
Ein ausschließliches oder überwiegendes Schließen des Stromkreises über Erde kann dann detektiert werden, wenn an der Server-Elektrode S1 ein Strom fließt, während an der Server-Elektrode S2 kein Strom oder nur ein sehr geringer Strom fließt. Diese Information kann beispielsweise dazu verwendet werden, ein optisches oder ein akustisches Signal zu erzeugen, um den Benutzer darauf hinzuweisen, dass die Koppelung der Client-Elektrode C2 zur Server-Elektrode S2 nicht ausreicht, um eine Signal- bzw. Datenübertragung zu bewerkstelligen.An exclusive or predominant closing of the circuit via ground can be detected when a current flows to the server electrode S1, while at the server electrode S2 no current or only a very small current flows. This information can be used, for example, to generate an optical or an acoustic signal in order to inform the user that the coupling of the client electrode C2 to the server electrode S2 is not sufficient to effect a signal or data transmission.
Fließt an beiden Server-Elektroden S1 und S2 ein genügend großer Strom, kann dem Benutzer mitgeteilt werden, dass die Client-Einrichtung C mit der Server-Einrichtung S gekoppelt ist und beide Einrichtungen nun bereitstehen, Schaltereignisse bzw. Daten zwischen der Client-Einrichtung und der Server-Einrichtung zu übertragen.Flows at both Server electrodes S1 and S2 a sufficiently large current, can be communicated to the user be coupled to the server device S, the client device C. and both facilities are now ready, switching events or data between the client device and the server device.
Bei einer Detektion des Stromes bzw. der Modulation des Stromes an der Server-Elektrode S2 muss allerdings berücksichtigt werden, dass unter Umständen ein Teil des Stromes über Erde von der Client-Einrichtung zur Server-Einrichtung zurückfließt, da die Server-Einrichtung immer eine gewisse Koppelung zu Erde haben wird.at a detection of the current or the modulation of the current at the Server electrode S2, however, must be considered be that under circumstances a part of the stream over Earth flows back from the client device to the server facility because the Server setup will always have some coupling to earth.
Die
in
Der
Wechselstrom i(t) setzt sich im Wesentlichen aus zwei Anteilen zusammen:
Die Auswerteeinrichtung D ist in diesem Fall derart ausgestaltet, dass sie das Frequenzgemisch wieder trennen kann, um die einzelnen Bestandteile wieder den jeweiligen Client-Einrichtungen zuzuordnen. Dies kann beispielsweise nach dem Prinzip der Fourier-Analyse bzw. der Fast-Fourier-Analyse erfolgen.The Evaluation device D is designed in this case such that they can separate the frequency mixture again to the individual components again attributable to the respective client devices. This can be, for example according to the principle of Fourier analysis or Fast Fourier analysis respectively.
Ebenso kann die Anwesenheit jedes einzelnen Clients an der Server-Einrichtung detektiert werden, wenn jede Client-Einrichtung bzw. die jeweilige Modulationseinrichtung M1 bis Mn, die Impedanz mit einer für die jeweilige Client-Einrichtung spezifischen Frequenz verändert, sobald die Client-Einrichtung in Reichweite des elektrischen Wechselfeldes ist. Eine Anwesenheitsdetektion kann so realisiert werden, ohne dass ein Schließen des Stromkreises über Erde erforderlich ist.As well can be the presence of every single client at the server facility detected when each client device or the respective modulation device M1 to Mn, the impedance at a frequency specific to the particular client device changed once the client device is within range of the alternating electric field is. A presence detection can be realized without that a closing of the circuit Earth is required.
Alternativ können die Server-Einrichtung S und die Client-Einrichtungen C auch so ausgestaltet sein, dass die Client-Einrichtungen C sequentiell an die Server-Einrichtungen gekoppelt werden bzw. sequentiell von den Server-Einrichtungen abgefragt bzw. aktiviert werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann dies dadurch erfolgen, dass jede der Client-Einrichtungen den Stromkreis I in Abhängigkeit der Frequenz des eingekoppelten elektrischen Wechselfelds fc schließt. Die Server-Einrichtung kann dabei so ausgestaltet sein, dass sie hintereinander Wechselfelder mit den für die Client-Einrichtungen spezifischen Frequenzen erzeugt und an der Server-Elektrode S1 abstrahlt. Dadurch kann die Server-Einrichtung eine Lastveränderung an dem Stromkreis I eindeutig einer Client-Einrichtung zuordnen. Die Client-Einrichtungen können dabei die Impedanz zwischen den Client-Elektroden C1 und C2 mit der gleichen Frequenz ändern, da die Server-Einrichtung z. B. aus der Frequenz des Trägersignals die Client-Einrichtung ermitteln kann, welche die Modulation des Stromes veranlasst hat. Zudem kann die Server-Einrichtung einzelne Client-Einrichtungen gezielt abfragen.alternative can the server device S and the client devices C as well be configured that the client devices C sequentially to the Server facilities be coupled or queried sequentially from the server devices or to be activated. In one embodiment of the invention, this can be done by each of the client devices the circuit I depending the frequency of the coupled alternating electric field fc closes. The Server device can be configured so that they one behind the other Alternating fields with the for the client devices generates and advertises specific frequencies the server electrode S1 radiates. This allows the server setup a Last change at the circuit I uniquely assign a client device. The client facilities can while the impedance between the client electrodes C1 and C2 with to change the same frequency, because the server device z. B. from the frequency of the carrier signal the client device determine which has caused the modulation of the current. In addition, the server device can be individual client devices specifically query.
In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausgestaltung der Erfindung kann die Auswahl einer Client-Einrichtung durch die Server-Einrichtung auch dadurch erfolgen, dass auf das elektrische Wechselsignal eine für die auszuwählende Client-Einrichtung indikative Identifikation aufmoduliert wird, welche von den Client-Einrichtungen auswertbar ist. Nur wenn die aufmodulierte Identifikation der Identifikation des Clients entspricht, schließt der Client den Stromkreis I und die Server-Einrichtung kann eine von der jeweiligen Modulationseinrichtung bewirkte Lastveränderung eindeutig einer Client-Einrichtung zuordnen.In another, not shown embodiment of the invention may be the selection of a client device by the server device also be effected by the fact that the electrical alternating signal for the to be selected Client device indicative identification is modulated, which can be evaluated by the client devices. Only if the modulated identification corresponds to the identification of the client, includes the client the circuit I and the server device can a caused by the respective modulation device load change clearly associate with a client device.
Die Client-Einrichtungen können auch einen Frequenzteiler mit einem für jede Client-Einrichtung spezifischen Teilungsverhältnis vorsehen. Damit kann jede Client-Einrichtung aus der Frequenz des an der Server-Elektrode S1 abgestrahlten elektrischen Wechselfelds die für die Veränderung der Impedanz benötigte Frequenz durch Teilen der Frequenz des elektrischen Wechselfelds ableiten. Das dadurch entstehende Frequenzgemisch, wenn z. B. mehrere Clienteinrichtungen ihre Impedanz gleichzeitig ändern, kann von der Auswerteeinrichtung D wiederum mittels einer Fourier-Analyse getrennt werden und den einzelnen Client-Einrichtungen zugeordnet werden.The Client facilities can also a frequency divider with a specific for each client device division ratio provide. This allows any client device from the frequency of the the server electrode S1 radiated alternating electric field the for the change the impedance needed Frequency by dividing the frequency of the alternating electric field derived. The resulting frequency mixture when z. B. several Client devices can change their impedance at the same time, by the evaluation device D be separated again by means of a Fourier analysis and the individual client facilities be assigned.
Die Client-Einrichtung C ist des Weiteren derart ausgestaltet, dass sie über das eingekoppelte elektrische Wechselfeld fc auch mit Energie versorgt werden kann. Hierfür kann eine Gleichrichterschaltung vorgesehen sein, um aus dem an der Client-Elektrode C1 eingekoppelten elektrischen Wechselfeld fc eine Gleichspannung zu erzeugen, mit welcher die Client-Einrichtung C betrieben werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Client-Einrichtung bzw. die Client-Einrichtungen in mobile Eingabeeinrichtungen oder mobilen Sensorsystemen verbaut werden. Dabei ist das Schließen des elektrischen Stromkreises für die Energieversorgung der Client-Einrichtung nicht von dem Betätigen eines Schalters, welcher etwa eine Veränderung der Impedanz bewirkt, abhängig. Dadurch, dass das Erzeugen der Betriebsspannung für die Client-Einrichtung nicht von dem Betätigen eines Schalters abhängt, wird auch die Reaktionszeit deutlich verkürzt, da die Client-Einrichtung auch bei einem offenen Schalter mit Energie aus dem elektrischen Wechselfeld versorgt wird.The client device C is further configured such that it also supplies energy via the coupled alternating electric field fc can be. For this purpose, a rectifier circuit can be provided in order to generate from the coupled to the client electrode C1 alternating electric field fc a DC voltage with which the client device C can be operated. This is particularly advantageous if the client device or the client devices are installed in mobile input devices or mobile sensor systems. In this case, the closing of the electrical circuit for the power supply of the client device is not dependent on the operation of a switch, which causes about a change in the impedance. The fact that the generation of the operating voltage for the client device does not depend on the operation of a switch, the reaction time is significantly shortened, since the client device is also supplied with an open switch with energy from the alternating electric field.
Durch die erfindungsgemäße Koppelung der Server-Einrichtung S mit der Client-Einrichtung C über die Server-Elektrode S2 und die Client-Elektrode C2, welche zur Schließung des Stromkreises vorgesehen sind, ist es nicht mehr notwendig, eine ausreichende kapazitive Koppelung der Server-Einrichtung und/oder der Client-Einrichtung zu Erde herzustellen bzw. sicher zu stellen. Des Weiteren ist die kapazitive Koppelung zwischen der Server-Elektrode S2 und der Client-Elektrode C2 im Unterschied zu einer kapazitiven Koppelung der Server-Einrichtung bzw. der Client-Einrichtung zu Erde weitestgehend unabhängig von kapazitiven Umweltbedingungen bzw. kapazitiven Störeinflüssen. Dadurch können auch Batterie-betriebene Geräte, welche eine nur geringe kapazitive Koppelung zu Erde aufweisen, mit sehr geringen Spannungen bzw. Signalamplituden betrieben werden, was sich insbesondere auch auf den Stromverbrauch positiv auswirkt.By the coupling according to the invention the server device S with the client device C via the server electrode S2 and the client electrode C2, which is provided for closing the circuit are, it is no longer necessary to have sufficient capacitive Coupling of the server device and / or the client device to produce earth or to make sure. Furthermore, the capacitive coupling between the server electrode S2 and the client electrode C2 in difference to a capacitive coupling of the server device or the client device largely independent of earth of capacitive environmental conditions or capacitive disturbances. Thereby can also Battery operated devices, which have only a small capacitive coupling to earth, be operated with very low voltages or signal amplitudes, which in particular has a positive effect on electricity consumption.
Ein
weiterer wichtiger Vorteil, welcher aus
Um bei Batterie-betriebenen Geräten eine optimale Detektion einer Lastveränderung des Stromkreises zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Server-Elektrode S1 und die Server-Elektrode S2 eine im Wesentlichen identische Elektrodengeometrie aufweisen. Auch die Client-Elektrode C1 und die Client-Elektrode C2 sollten vorzugsweise eine im Wesentlichen identische Elektrodengeometrie aufweisen. Wenn die kapazitive Koppelung zu Erde sehr gering ist, was bei Batteriebetriebenen Geräten der Fall sein kann, weisen dann beide Elektroden eine ähnliche Koppelung mit Erde auf.Around for battery operated devices an optimal detection of a load change of the circuit to achieve, it is advantageous if the server electrode S1 and the server electrode S2 has a substantially identical electrode geometry exhibit. Also, the client electrode C1 and the client electrode C2 should preferably have a substantially identical electrode geometry exhibit. If the capacitive coupling to earth is very low, what about battery powered devices may be the case, then both electrodes have a similar one Coupling with earth.
Die Server-Einrichtung S weist Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Wechselfeldes auf, welche im Wesentlichen einen Generator G und einen Schwingkreis umfassen. Der Generator G ist mit dem Schwingkreis gekoppelt, zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfelds fc, welches an der Server-Elektrode S1 abgestrahlt wird. Der Generator G, welcher hinsichtlich seiner Frequenz und seiner Amplitude einstellbar ist, erzeugt eine Wechselgröße, mit der der Schwingkreis beaufschlagt wird. Der Schwingkreis kann ein LC-Serienschwingkreis sein. Das vom Generator G und dem LC-Serienschwingkreis erzeugte elektrische Wechselfeld fc wird über eine Impedanz Z1 an der ersten Server-Elektrode S1 abgestrahlt. An der Impedanz Z1 wird mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung D eine Modulation des Stromes detektiert.The Server device S has means for generating an electrical Alternating field, which is essentially a generator G and comprise a resonant circuit. The generator G is connected to the resonant circuit coupled to generate an alternating electric field fc, which is emitted at the server electrode S1. The generator G, which in terms its frequency and its amplitude is adjustable, generates a Exchange size, with the resonant circuit is acted upon. The resonant circuit can be Be LC series resonant circuit. That of the generator G and the LC series resonant circuit generated alternating electric field fc is an impedance Z1 at the first server electrode S1 radiated. At the impedance Z1 becomes with the aid of an evaluation device D, a modulation of the current detected.
Wie
aus
Die Client-Einrichtung C weist mehrere Tasten T1 bis Tn auf, welche von einer Bedienperson schließbar bzw. öffenbar sind. Jeder Taste T1 bis Tn kann eine spezifische Frequenz zugeordnet sein, wobei beim Schließen einer Taste die Impedanz zwischen den Client-Elektroden C1 und C2 mit der entsprechenden Frequenz verändert wird.The Client device C has a plurality of keys T1 to Tn, which lockable by an operator or openable are. Each key T1 to Tn can be assigned a specific frequency be, while closing a key, the impedance between the client electrodes C1 and C2 is changed with the appropriate frequency.
Um eine für eine Tastenkombination indikative Frequenz zu erzeugen, mit welcher die Impedanz dann verändert wird, können die den Tasten zugeordneten Frequenzen beispielsweise digital multipliziert werden. Alternativ kann auch für jede Tastenkombination eine spezifische Frequenz vorgesehen sein.Around one for a keyboard shortcut to generate indicative frequency with which then the impedance changes will, can For example, the frequencies assigned to the keys are digitally multiplied. Alternatively, also for Each key combination should be provided with a specific frequency.
Sowohl die tastenspezifischen Frequenzen als auch die für die Tastenkombinationen spezifischen Frequenzen können in einer Speichereinheit, welche vorzugsweise als nicht-flüchtiger Speicher ausgestaltet ist, abgespeichert sein.Both the key specific frequencies and the frequencies specific to the key combinations may be stored in a memory unit, preferably as a non-volatile memory is configured to be stored.
Die Veränderung der Impedanz, wobei die Frequenz der Veränderung abhängig von der Schalterstellung der Schalter T1 bis Tn ist, bewirkt eine Lastveränderung an der Server-Einrichtung S, welche von der Auswerteeinrichtung D anhand der Modulation des Stromes detektiert werden kann. Je nachdem wie die Frequenz für die Veränderung der Impedanz erzeugt wird, kann die Auswerteeinrichtung D aus dem modulierten Strom entweder direkt eine Schalterkombination ableiten oder durch Trennen der einzelnen Frequenzen diese den entsprechenden Schaltern zuordnen.The change the impedance, the frequency of the change depending on the switch position the switch T1 to Tn causes a load change on the server device S, which of the evaluation device D based on the modulation of the Current can be detected. Depending on how the frequency for the change the impedance is generated, the evaluation device D from the modulated current either directly derive a switch combination or by separating the individual frequencies these the appropriate Assign switches.
Als Schalter T1 bis Tn kann jede Art von Schalter oder Taster verwendet werden, insbesondere mechanische, elektronische und/oder optische Schalter.When Switch T1 to Tn can use any type of switch or push button be, in particular mechanical, electronic and / or optical switches.
Die
in
Alle
der in
In
dem Mobiltelefon
Die Tastatur weist ein Tastenfeld auf, wobei in einer Ausführungsform jede Taste mit der Client-Einrichtung C gekoppelt ist. Für jede Taste kann eine spezifische Frequenz hinterlegt sein, mit welche die Impedanz der Client-Einrichtung verändert wird, wenn die Taste gedrückt wird.The Keyboard has a keypad, wherein in one embodiment each key is coupled to the client device C. For every key A specific frequency can be stored with which the impedance the client setup changed is when the button is pressed becomes.
Alternativ kann auch eine Tastenmatrix verwendet, wobei jeder Taste ein Schalter zugeordnet ist, welcher durch Drücken der Taste geschlossen wird. Durch ein geeignetes Kodierverfahren bzw. durch eine geeignete Verdrahtung der einzelnen Schalter können die gedrückten Tasten ermittelt werden. Für die so ermittelten Tasten (bzw. Tastenkombination) kann eine Frequenz bestimmt werden, mit welcher die Impedanz zwischen den Client-Elektroden C1 und C2 verändert wird. Die Frequenzen sind jeweils indikativ für eine Taste bzw. eine Tastenkombination.alternative can also use a key matrix, with each key a switch is assigned, which by pressing the button is closed. By a suitable coding method or by a suitable wiring of the individual switches, the pressed Keys are determined. For the determined keys (or key combination) can be a frequency be determined with which the impedance between the client electrodes C1 and C2 changed becomes. The frequencies are indicative of a key or key combination.
Die
in
Beim Berühren der kapazitiven Koppelflächen eines Schalters bildet sich über die Client-Einrichtung einer Spalte und über die Client-Einrichtung einer Zeile ein Stromkreis, welcher dann über die zweite Client-Elektrode C2 und die zweite Server-Elektrode S2 geschlossen wird.At the Touch the capacitive coupling surfaces a switch forms over the client setup of a column and the client setup of a Line a circuit, which then via the second client electrode C2 and the second server electrode S2 is closed.
Dadurch,
dass keine kapazitive Koppelung gegen Erde zum Schließen des
Stromkreises erforderlich ist, kann das Mobiltelefon
Selbstverständlich kann
die hier gezeigte Tastatur
Sowohl die Server-Einrichtung S als auch die Client-Einrichtung C können als ASIC bereitgestellt werden, was eine besonders platzsparende Integration in elektrische Geräte ermöglicht.Either the server device S and the client device C can as ASIC are provided, resulting in a particularly space-saving integration in electrical appliances allows.
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DE3500816A1 (en) * | 1985-01-11 | 1986-07-17 | Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Lünen | REMOVAL CONTROL UNIT FOR ELECTROHYDRAULIC REMOVAL CONTROLS |
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-
2009
- 2009-07-17 DE DE102009033786A patent/DE102009033786B4/en not_active Expired - Fee Related
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