DE102013101751B4 - Device and method for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable - Google Patents

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Abstract

Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe, mit einer ersten Widerstandseinheit (3), deren erster elektrischer Widerstand R1 entsprechend einer die erste Widerstandseinheit (3) beaufschlagenden physikalischen Größe variabel ist, und einer zweiten Widerstandseinheit (4), die mittels einer elektrischen Schaltung mit der ersten Widerstandseinheit (3) verbunden ist und einen zweiten elektrischen Widerstand R2 aufweist, sowie mit einer elektrisch mit der ersten Widerstandseinheit verbundenen mobilen Recheneinheit mit Ausgabevorrichtung zur Ausgabe des Wertes der physikalischen Größe und/oder einer Information über einen aus dem Wert der physikalischen Größe abgeleiteten Zustand, wobei die Einrichtung weiterhin ein Mobiltelefon umfasst und die mobile Recheneinheit Bestandteil des Mobiltelefons ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Widerstandseinheit (3) an eine erste Wechselspannungsquelle (1) und die zweite Widerstandseinheit (4) an eine zweite Wechselspanungsquelle (2) angeschlossen ist, wobei die erste Wechselspannungsquelle (1) derart ausgestaltet ist, dass die Amplitude A1 einer von der ersten Wechselspannungsquelle (1) generierten ersten Wechselspannung konstant ist, und die zweite Wechselspannungsquelle (2) derart ausgestaltet ist, dass die Amplitude A2 einer von der zweiten Wechselspannungsquelle (2) generierten zweiten Wechselspannung variierbar ist.Device for determining and outputting state information and / or the value of a physical quantity, having a first resistance unit (3) whose first electrical resistance R1 is variable according to a physical variable acting on the first resistance unit (3), and a second resistance unit ( 4) which is connected by means of an electrical circuit to the first resistance unit (3) and has a second electrical resistance R2, as well as to a mobile computing unit connected to the first resistance unit with output device for outputting the value of the physical quantity and / or information via a state derived from the value of the physical quantity, the device furthermore comprising a mobile telephone and the mobile computing unit being part of the mobile telephone, characterized in that the first resistance unit (3) is connected to a first AC voltage source (1) and the second Resistance unit (4) is connected to a second AC voltage source (2), wherein the first AC voltage source (1) is configured such that the amplitude A1 of one of the first AC voltage source (1) generated first AC voltage is constant, and the second AC voltage source (2) is configured such that the amplitude A2 of one of the second AC voltage source (2) generated second AC voltage is variable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe sowie ein demgemäßes Verfahren, welches mit der erfindungsgemäßen Einrichtung durchgeführt werden kann.The present invention relates to a device for determining and outputting a state information and / or the value of a physical quantity as well as a corresponding method, which can be carried out with the device according to the invention.

Mobiltelefone sowie ihre zunehmende Verwendung auf anderen Gebieten als der Telekommunikation sind hinlänglich bekannt. Insbesondere die durch die typischen Komponenten eines Mobiltelefons geschaffenen Kommunikationsmöglichkeiten machen Mobiltelefone auch für die Messdatenerfassung interessant. Dafür werden jedoch noch externe Sensoren benötigt, die an die Mobiltelefone anzuschließen sind. Problematisch dabei ist, dass je nach Mobiltelefon-Hersteller die Anschlussmöglichkeiten für externe Geräte meist sehr unterschiedlich ausgestaltet sind, so dass die Anschließbarkeit nicht jedes externen Sensors an jedes Mobiltelefon gewährleistet ist bzw. eine relativ hohe Anzahl unterschiedlicher Adapter bereit gehalten werden muss.Mobile phones and their increasing use in fields other than telecommunications are well known. In particular, the communication possibilities created by the typical components of a mobile phone make mobile phones also interesting for the measurement data acquisition. However, external sensors are still required for this, which are to be connected to the mobile phones. The problem with this is that depending on the mobile phone manufacturer, the connection options for external devices are usually very different, so that the connectivity is not guaranteed every external sensor to each mobile phone or a relatively large number of different adapters must be kept ready.

Eine genormte Anschlusseinrichtung an allen Mobiltelefonen ist die Klinkenbuchse für das Audiosystem, die die Möglichkeit bietet, Sensoren mit einem entsprechend geformten Klinkenstecker unkompliziert anschließen zu können.A standardized connection device on all mobile phones is the jack socket for the audio system, which offers the possibility to easily connect sensors with a correspondingly shaped jack plug.

Die DE 199 17 169 A1 offenbart ein Verfahren zur Speicherung und Wiedergabe von qualitativ hochwertigen Audio- und/oder Videodaten in Mobilfunkendgeräten unter optionaler Nutzung von austauschbaren beschreibbaren Speichermodulen. Es weerden hier zusätzliche neue Anwendungsmöglichkeiten durch das optionale Hinzufügen weiterer Funktionskomponenten sowie die optionale Realisierung der Datenübertragung zu/von Servereinrichtungen im Mobilfunknetz oder im öffentlichen Internet erschlossen.The DE 199 17 169 A1 discloses a method for storing and reproducing high quality audio and / or video data in mobile terminals with optional use of removable writeable memory modules. Additional new application possibilities are opened up here by the optional addition of further functional components as well as the optional realization of the data transmission to / from server devices in the mobile radio network or in the public Internet.

Die US 2013/0012799A1 beschreibt ein mobiles Endgerät mit einem Spannungsmesser, einer Steuerungseinrichtung und einer nach außen gerichteten Elektrode. Mit der Steuerungseinrichtung ist eine biologische Information eines Lebewesens, welches mit der Elektrode kontaktiert wird, erfassbar. Das mobile Endgerät kann ein Mobiltelefon sein.The US 2013 / 0012799A1 describes a mobile terminal with a voltmeter, a controller and an outboard electrode. With the control device is a biological information of a living being, which is contacted with the electrode detectable. The mobile terminal may be a mobile phone.

Aus der DE 601 26 999 T2 ist ein Mobiltelefongerät wie beispielsweise ein Mobiltelefon bekannt, das dazu eingerichtet ist, unter Verwendung eines Mobilfunknetzes zu arbeiten. Es umfasst einem Telekommunikations-Radiofrequenz-Transceiver für die Übertragung und den Empfang von Kommunikationen über ein Mobilfunknetz; Steuerungsmittel zum Steuern eines Betriebs des Mobiltelefongeräts; und Lesemittel mit einem Leser und einem Leser-Induktivkoppelmittel.From the DE 601 26 999 T2 For example, a mobile telephone device such as a mobile phone configured to operate using a cellular network is known. It includes a telecommunication radio frequency transceiver for the transmission and reception of communications over a cellular network; Control means for controlling an operation of the mobile telephone device; and reader means with a reader and a reader inductive coupling means.

Die EP 1 046 910 B1 beschreibt ein Mobilfunktelefon, das mit einer Funktion zum Messen der Gaskomponenten in der Ausatmung ausgerüstet ist. Zu diesem Zweck weist das Mobiltelefon einen Gassensor auf, mit dem Ausatmungsgase analysiert werden können. Eine Berechnungseinrichtung des Mobiltelefons ermöglicht die Generierung einer aus der Analyse abgeleitete Information, die über eine Anzeigevorrichtung des Mobiltelefons ausgebbar ist.The EP 1 046 910 B1 describes a mobile phone equipped with a function for measuring the gas components in the exhalation. For this purpose, the mobile phone has a gas sensor with which exhaled gases can be analyzed. A calculation device of the mobile telephone enables the generation of information derived from the analysis which can be output via a display device of the mobile telephone.

Aus der DE 10 2010 028 920 A1 ist ein Mobil-Kommunikationsendgerät bekannt, das eine Anzeigeeinheit, eine Fremdkraft-Sensoreinheit, einen Träger, der an der Anzeigeeinheit und auf der Fremdkraft-Sensoreinheit angeordnet ist, eine Datenprozessoreinheit, die mit der Fremdkraft-Sensoreinheit und der Anzeigeeinheit verbunden ist, und ein Handgehäuse zur Aufnahme der oben genannten jeweiligen Einheiten und des freiliegenden Trägers aufweist. Der Träger dient dem Tragen und Übertragen der Fremdkraft auf die Fremdkraft-Sensoreinheit und die Datenprozessoreinheit dient dem Empfangen und Ermitteln des durch die Fremdkraft-Sensoreinheit abgetasteten Gewichts aus der Fremdkraft, wodurch das Mobil-Kommunikationsendgerät die Funktion zum Abtasten der Fremdkraft aufweist.From the DE 10 2010 028 920 A1 a mobile communication terminal is known, comprising a display unit, a foreign-power sensor unit, a carrier, which is arranged on the display unit and on the foreign-power sensor unit, a data processor unit which is connected to the foreign-power sensor unit and the display unit, and a hand-held housing for receiving the above-mentioned respective units and the exposed carrier. The carrier is for carrying and transmitting the foreign force to the foreign force sensor unit, and the data processor unit is for receiving and determining the weight sensed by the foreign force sensor unit from the foreign force, whereby the mobile communication terminal has the function of sensing the external force.

Die US 20110300751A1 lehrt ein elektronisches Gerät, wie beispielsweise einen tragbaren Musik-Player, ein Mobiltelefon oder ein Computer, welches mit einem Audio-System, Positionsmessungen vornehmen kann. Dabei werden Sensoren, wie z. B. optische Sensoren, magnetische Sensoren, mechanische Sensoren, elektrische Sensoren, Widerstandssensoren oder kapazitive Sensoren bei der Überwachung der Position und der Bewegung eines Audiosteckers relativ zu der Audiobuchse verwendet werden.The US 20110300751A1 teaches an electronic device, such as a portable music player, a mobile phone or a computer, which can make position measurements with an audio system. In this case, sensors such. For example, optical sensors, magnetic sensors, mechanical sensors, electrical sensors, resistive sensors, or capacitive sensors may be used in monitoring the position and movement of an audio plug relative to the audio jack.

Die DE 20 2007 009 448 U1 zeigt ein Mobiltelefon mit einem Temperatursensor, welcher permanent mit dem Telefon verbunden ist und in diesem verstaut werden kann. Die DE 00 0060 303 017 T2 beschreibt ein Verweilthermometer zur klinischen Verwendung mit einem Speicher, welcher mit einem Signalmittel und einem Temperaturfühlmittel eine Einheit bildet.The DE 20 2007 009 448 U1 shows a mobile phone with a temperature sensor, which is permanently connected to the phone and can be stowed in this. The DE 00 0060 303 017 T2 describes a used thermometer for clinical use with a memory, which forms a unit with a signal means and a temperature sensing means.

Die DE 00 0010 335 745 A1 beschreibt die Nutzung von bestimmten Verfahren zur Bestimmung der Ovulation mittels Datenspeicherung, z. B. in Tabellen und dergleichen. Zur Datenerfassung und Verwertung kommt bevorzugt ein Mobiltelefon zum Einsatz. The DE 00 0010 335 745 A1 describes the use of certain methods for determining ovulation by means of data storage, e.g. In tables and the like. For data collection and utilization preferably a mobile phone is used.

In Kuo, Y., Verma, S., Schmid, T., & Dutta, P. (2010) ”Hijacking Power and Bandwidth from the Mobile Phonele Audio Interface”, ACM DEV 2010, ist eine Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe des Temperaturwertes veröffentlicht, die einen variablen Widerstand sowie eine elektrisch damit verbundene Recheneinheit mit Informations-Ausgabevorrichtung aufweist. Hier werden die Daten digital erfasst und danach digital moduliert an das Mobiltelefon übertragen. Alternativ können jedoch auch digital erfasste Daten über Audiosignale kodiert aufgenommen werden. Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen kostengünstig und zuverlässig die Messung physikalischer Größen und/oder die Ausgabe daraus abgeleiteter Zustandsinformationen möglich sind.In Kuo, Y., Verma, S., Schmid, T., & Dutta, P. (2010) "Hijacking Power and Bandwidth from the Mobile Phone Audio Interface", ACM DEV 2010, is a device for determining and outputting the temperature value published, which has a variable resistor and an electrically connected computing unit with information output device. Here, the data are recorded digitally and then transmitted digitally modulated to the mobile phone. Alternatively, however, digitally recorded data can also be encoded via audio signals. Proceeding from this, the present invention is based on the object of providing a device and a method with which cost-effective and reliable measurement of physical quantities and / or the output of state information derived therefrom are possible.

Es wird erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe zur Verfügung gestellt, die eine erste Widerstandseinheit, deren erster elektrischer Widerstand R1 entsprechend einer die erste Widerstandseinheit beaufschlagenden physikalischen Größe variabel ist, eine zweite Widerstandseinheit, die mittels einer elektrischen Schaltung mit der ersten Widerstandseinheit verbunden ist und einen zweiten elektrischen Widerstand R2 aufweist, sowie eine elektrisch mit der ersten Widerstandseinheit verbundene mobile Recheneinheit mit Ausgabevorrichtung zur Ausgabe des Wertes der physikalischen Größe und/oder einer Information über einen aus dem Wert der physikalischen Größe abgeleiteten Zustand aufweist, wobei die Einrichtung weiterhin ein Mobiltelefon umfasst und die mobile Recheneinheit Bestandteil des Mobiltelefons ist. Die erste Widerstandseinheit ist an eine erste Wechselspannungsquelle und die zweite Widerstandseinheit ist an eine zweite Wechselspanungsquelle angeschlossen, wobei die erste Wechselspannungsquelle derart ausgestaltet ist, dass die Amplitude A1 einer von der ersten Wechselspannungsquelle generierten ersten Wechselspannung konstant ist, und die zweite Wechselspannungsquelle derart ausgestaltet ist, dass die Amplitude A2 einer von der zweiten Wechselspannungsquelle generierten zweiten Wechselspannung variierbar ist.According to the invention, a device is provided for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable, a first resistance unit whose first electrical resistance R 1 is variable according to a physical variable acting on the first resistance unit, a second resistance unit which is connected to the first resistance unit by means of an electrical circuit and has a second electrical resistance R 2 , and a mobile computing unit electrically connected to the first resistance unit with output device for outputting the value of the physical quantity and / or information about one of the value the physical size derived state, wherein the device further comprises a mobile phone and the mobile computing unit is part of the mobile phone. The first resistance unit is connected to a first AC voltage source and the second resistance unit is connected to a second AC voltage source, wherein the first AC voltage source is configured such that the amplitude A 1 of a first AC voltage generated by the first AC voltage source is constant, and the second AC voltage source is configured in that the amplitude A 2 of a second alternating voltage generated by the second alternating voltage source is variable.

Das heißt, die Einrichtung ist zur Ausgabe des Wertes der physikalischen Größe und/oder einer daraus berechneten Information konzipiert.That is, the device is designed to output the value of the physical quantity and / or an information calculated therefrom.

Bei Beaufschlagung der ersten Widerstandseinheit mit einer Temperatur als physikalischer Größe dient die Ausgabevorrichtung somit nur zur Ausgabe einer Information über den aus der Temperatur abgeleiteten Zustand und/oder über die dieser Information zu Grunde liegende physikalischen Größe, also die Temperatur selbst.Upon application of the first resistance unit with a temperature as a physical variable, the output device thus serves only to output information about the state derived from the temperature and / or about the physical variable underlying this information, ie the temperature itself.

Bei Ausgabe der Information auf Basis der physikalischen Größe hat die Ausgabevorrichtung demzufolge auch die Funktion einer Verarbeitungseinrichtung.Accordingly, when outputting the information based on the physical quantity, the output device also has the function of a processing device.

Insbesondere lässt sich die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erfassung erhöhter Körpertemperatur wie z. B. bei einer Fieber-Erkrankung einsetzen.In particular, the inventive device for detecting elevated body temperature such. B. use in a fever disease.

Der Widerstandswert der zweiten Widerstandseinheit ist bekannt und in der Recheneinheit gespeichert. Er ist im Wesentlichen unabhängig von einer beaufschlagenen physikalischen Größe.The resistance value of the second resistance unit is known and stored in the arithmetic unit. It is essentially independent of an applied physical quantity.

Aus der ersten Widerstandseinheit und der zweiten Widerstandseinheit wird vorzugsweise ein Spannungsteiler gebildet.From the first resistance unit and the second resistance unit, a voltage divider is preferably formed.

In dieser Ausgestaltung bietet es sich an, dass die Einrichtung eine Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung, die bei Überlagerung mit der ersten Wechselspannung eine resultierende Wechselspannung mit minimaler resultierender Amplitude Aresmin ergibt, umfasst. Diese Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude kann Bestandteil der mobilen Recheneinheit bzw. des Mobiltelefons sein. Die variablen Wechselspannungsquellen können Bestandteil des Mobiltelefons in Form des Audiosystems wie z. B. Kopfhörerausgang bzw. Mikrophoneingang sein. Die Einrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Wert der optimalen Amplitude A2opt in die Recheneinheit in dieser gespeichert oder dieser zuführbar ist.In this refinement, it is appropriate for the device to comprise a unit for determining an optimum amplitude A 2opt of the second alternating voltage, which when superimposed with the first alternating voltage results in a resulting alternating voltage with a minimum resulting amplitude A resmin . This unit for determining an optimal amplitude may be part of the mobile computing unit or of the mobile telephone. The variable AC sources can be part of the mobile phone in the form of the audio system such. B. headphone output or microphone input. The device is preferably designed such that the value of the optimal amplitude A 2opt is stored in the arithmetic unit or can be fed thereto.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Wechselspannungsquellen Bestandteil des Mobiltelefons sind und die erste Widerstandseinheit an einem Mikrophon-Eingang des Mobiltelefons angeschlossen ist.In particular, it can be provided that the alternating voltage sources are part of the mobile telephone and the first resistance unit is connected to a microphone input of the mobile telephone.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Anwender- bzw. Betriebssicherheit ist vorgesehen, dass die Wechselspannungsquellen und die erste Widerstandseinheit galvanisch voneinander getrennt sind. Dies kann z. B. durch Kondensatoren in den Leitungen zwischen der ersten Widerstandseinheit und der jeweiligen Wechselspannungsquelle realisiert sein. To ensure adequate user or operational safety, it is provided that the alternating voltage sources and the first resistance unit are galvanically separated from one another. This can be z. B. be realized by capacitors in the lines between the first resistance unit and the respective AC voltage source.

Das heißt, es werden drei Kondensatoren benötigt, wobei ein Kondensator am Mikrophoneingang und je ein Kondensator an einem der Kanäle des Stereo-Audio-Ausganges angeordnet ist.That is, it requires three capacitors, with a capacitor at the microphone input and one capacitor each on one of the channels of the stereo audio output.

Die Recheneinheit ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass mit ihr der erste Widerstand R1 auf Basis der folgenden Gleichung errechenbar ist: R1 = R2·A1/A2opt. The arithmetic unit is preferably configured such that the first resistor R 1 can be calculated thereon on the basis of the following equation: R 1 = R 2 .A 1 / A 2opt .

Das heißt, dass die Berechnung im und/oder mittels des Mobiltelefons durchgeführt wird. In besonders günstiger Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit derart ausgestaltet ist, dass mit ihr auf Basis des errechneten ersten Widerstandes R1 der Wert der die erste Widerstandseinheit beaufschlagenden physikalischen Größe bestimmbar ist.This means that the calculation is carried out in and / or by means of the mobile telephone. In a particularly favorable embodiment, it is provided that the arithmetic unit is configured such that the value of the physical variable acting on the first resistance unit can be determined on the basis of the calculated first resistance R 1 .

Die Bestimmung des Wertes der physikalischen Größe über den ersten Widerstand R1 erfolgt durch das Auslesen aus Wertepaaren oder Auslesen aus einer Funktion des Wertes der physikalischen Größe in Abhängigkeit vom Widerstand oder durch Berechnung.The determination of the value of the physical quantity via the first resistor R 1 is carried out by reading from pairs of values or reading from a function of the value of the physical variable as a function of the resistance or by calculation.

Dabei ist die Recheneinheit vorzugsweise derart ausgestaltet, dass mit ihr der aus dem Wert der physikalischen Größe abgeleitete Zustand und/oder der Wert der die ersten Widerstandseinheit beaufschlagenden physikalischen Größe ausgebbar ist.In this case, the arithmetic unit is preferably configured in such a way that the state derived from the value of the physical variable and / or the value of the physical variable acting on the first resistance unit can be output with it.

Dabei erfolgt die Ausgabe des Wertes der physikalischen Größe mittels der Ausgabevorrichtung, vorzugsweise über das Display des Mobiltelefons, oder auch akustisch.In this case, the output of the value of the physical quantity by means of the output device, preferably via the display of the mobile phone, or acoustically.

Gegebenenfalls kann der Wert auch gespeichert werden, vorzugsweise zusammen mit Daten über den Zeitpunkt der Messung.Optionally, the value may also be stored, preferably together with data about the time of measurement.

Hinzukommend können die gewonnenen Daten auch für wesentlich kompliziertere Algorithmen genutzt werden.In addition, the data obtained can also be used for much more complicated algorithms.

Insbesondere kann die Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude A2opt derart ausgestaltet sein, dass mit ihr die Amplitude A2 der zweiten Wechselspannung steigerbar ist und dabei die Zeitpunkte des Auftretens der Extremwerte der jeweiligen Amplituden feststellbar sind, und mit ihr bei Überlagerung der ersten Wechselspannung mit der variierenden zweiten Wechselspannung der Zeitpunkt des Auftretens der minimalen Amplitude Aresmin der resultierenden Wechselspannung detektierbar ist, und durch Auslesung einer diesem Zeitpunkt zugeordneten Amplitude A2 die optimale Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung feststellbar ist.In particular, the unit for determining an optimum amplitude A 2opt be designed such that the amplitude A 2 of the second alternating voltage is increased with it and thereby, the time of occurrence of extreme values of the respective amplitudes can be detected, and with it when superimposing the first AC voltage having the varying second alternating voltage, the time of occurrence of the minimum amplitude A resmin of the resulting AC voltage is detectable, and by reading an amplitude A 2 associated with this time, the optimum amplitude A 2opt of the second AC voltage can be determined.

Vorzugsweise ist der gesamte Schwingungsverlauf der zweiten Wechselspannung über der Zeit gespeichert. Dabei sind ideelle Funktionen, die durch die Minima und die Maxima der Amplituden verlaufen, bevorzugt rampenförmig. Die Zeitpunkte der Amplituden-Extremwerte werden am Mikrophon-Eingang des Mobiltelefons detektiert. Die dem ermittelten Zeitpunkt des Auftretens der minimalen Amplitude Aresmin der resultierenden Wechselspannung zugeordnete Amplitude A2 ist die optimale Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung.Preferably, the entire waveform of the second AC voltage is stored over time. In this case, ideal functions that run through the minima and the maxima of the amplitudes are preferably ramped. The times of the amplitude extreme values are detected at the microphone input of the mobile phone. The amplitude A 2 assigned to the determined instant of occurrence of the minimum amplitude A resmin of the resulting AC voltage is the optimum amplitude A 2opt of the second AC voltage.

Alternativ ist vorgesehen, dass die Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude A2opt derart ausgestaltet ist, dass mit ihr verschiedene Amplituden A2 der zweiten Wechselspannung einstellbar sind und mit ihr bei Überlagerung der ersten Wechselspannung mit der variierenden zweiten Wechselspannung und Erfassung der daraus resultierenden Amplituden der resultierenden Wechselspannung jeweils die maximalen und die minimalen Extremwertpunkte mittels linearer Approximation als Punkte linearer Funktionen erfassbar sind und durch Ermittlung der Schnittpunkte dieser linearen Funktionen die minimale Amplitude Aresmin der resultierenden Wechselspannung detektierbar ist, und durch Auslesung einer dieser minimalen Amplitude Aresmin zugeordneten Amplitude A2 die optimale Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung feststellbar ist.Alternatively, it is provided that the unit for determining an optimum amplitude A 2opt is configured such that different amplitudes A 2 of the second alternating voltage are adjustable with it and with it when superimposing the first alternating voltage with the varying second alternating voltage and detecting the resulting amplitudes of the resulting AC voltage respectively the maximum and the minimum extreme value points can be detected by linear approximation as points of linear functions and by determining the intersections of these linear functions, the minimum amplitude A resmin of the resulting AC voltage is detectable, and by reading an amplitude A 2 associated with this minimum amplitude A resmin the optimum amplitude A 2opt of the second alternating voltage can be determined.

Die Auslesung der optimalen Amplitude A2opt erfolgt auf Basis der ermittelten Aresmin, wobei z. B. aus einfachen Verhältnisgleichungen von der Größe von Aresmin auf A2opt geschlossen werden kann, da die sich überlagernden Schwingungen jeweils einen Sinus-Funktionsverlauf aufweisen. The reading of the optimum amplitude A 2opt is based on the determined A resmin , wherein z. B. from simple ratio equations of the size of A resmin on A 2opt can be closed because the overlapping vibrations each have a sinusoidal function.

Die hier beschriebene Einrichtung bzw. deren Schaltung dient somit zur direkten Erfassung eines Widerstandswertes durch Audiosysteme von Mobiltelefonen, ohne dabei auf einen externen Mikroprozessor zurückgreifen zu müssen bzw. ohne eine digitale Datenübertragung.The device described here or its circuit thus serves for the direct detection of a resistance value by audio systems of mobile phones, without having to resort to an external microprocessor or without a digital data transmission.

Das mit der erfindungsgemäßen Einrichtung umgesetzte Verfahren basiert auf der Erfassung eines variablen Widerstandswertes, der sich z. B. in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur, wie z. B. bei einem Thermistor, oder auch in Abhängigkeit von einer wirkenden Kraft, wie z. B. beim Dehnungsmessstreifen, ändert. D. h., dass sämtliche Sensoren, die auf Änderungen physikalischer Messgrößen mit einer Änderung eines entsprechenden elektrischen Widerstandes reagieren mit der vorliegenden Einrichtung bzw. durch das vorliegende Verfahren ausgelesen und ausgewertet werden können.The implemented with the device according to the invention method is based on the detection of a variable resistance value, the z. B. depending on the particular temperature, such. B. in a thermistor, or as a function of an acting force, such. B. the strain gauge changes. In other words, all sensors which react to changes in physical measured variables with a change in a corresponding electrical resistance can be read out and evaluated by the present device or by the present method.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht unter anderem darin, dass neben einem üblicherweise serienmäßig vorgesehenen Stereo-Audio-Ausgang und einem Audio-Eingang am Mobiltelefon lediglich nur noch wenige externe Komponenten vorhanden sein müssen.One advantage of the device according to the invention is, inter alia, that in addition to a standard stereo audio output provided as standard and an audio input on the mobile phone only a few external components must be present.

Zudem ist in konstruktiv einfacher Ausführung eine galvanische Isolierung zwischen dem Mobiltelefon und dem Messsensor realisierbar, so dass die erfindungsgemäße Einrichtung medizinischen Sicherheitsstandards genügt. Dabei ist die erfindungsgemäße Einrichtung durch den im Mobiltelefon vorhandenen Akkumulator Energie-autark, so dass keine weiteren externen Batterien oder Stromversorgungen benötigt werden.In addition, a galvanic isolation between the mobile phone and the measuring sensor can be realized in a structurally simple design, so that the device according to the invention satisfies medical safety standards. In this case, the device according to the invention is self-sufficient by the battery present in the mobile phone, so that no further external batteries or power supplies are needed.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe ist vorgesehen, dass diese einen Schalter zur Inbetriebsetzung aufweist, wobei dieser Schalter derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er in einfacher Weise durch eine menschliche Zunge und/oder durch Anpressen an einen menschlichen Gaumen betätigbar ist.In an advantageous embodiment of the device according to the invention for determining and outputting a state information and / or the value of a physical variable is provided that this has a switch for commissioning, this switch is configured and arranged so that it can be easily by a human Tongue and / or actuated by pressing against a human palate.

Zur Lösung der angegebenen Aufgabe wird weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe zur Verfügung gestellt. Eine erste Widerstandseinheit, deren erster elektrischer Widerstand R1 entsprechend einer die erste Widerstandseinheit beaufschlagenden physikalischen Größe variabel ist, wird mit einer physikalischen Größe beaufschlagt, wobei

  • • die erste Widerstandseinheit von einer ersten Wechselspannungsquelle und eine zweite Widerstandseinheit, die mittels einer elektrischen Schaltung mit der ersten Widerstandseinheit verbunden ist, von einer zweiten Wechselspanungsquelle bestromt wird,
  • • die erste Wechselspannungsquelle die Amplitude A1 einer von der ersten Wechselspannungsquelle generierten ersten Wechselspannung konstant hält und die zweite Wechselspannungsquelle die Amplitude A2 einer von der zweiten Wechselspannungsquelle generierten zweiten Wechselspannung variiert,
  • • eine elektrisch mit der ersten Widerstandseinheit verbundene mobile Recheneinheit mit Ausgabevorrichtung auf Basis des ersten Widerstandes R1 den Wert der physikalischen Größe ermittelt und den Wert der physikalischen Größe und/oder eine Information über einen aus dem Wert der physikalischen Größe abgeleiteten Zustand ausgibt.
To achieve the stated object, a method for determining and outputting status information and / or the value of a physical variable is also provided. A first resistance unit whose first electrical resistance R 1 is variable according to a physical quantity acting on the first resistance unit is subjected to a physical quantity, wherein
  • The first resistance unit is energized by a first alternating voltage source and a second resistance unit, which is connected to the first resistance unit by means of an electrical circuit, is supplied with current by a second alternating voltage source,
  • The first alternating voltage source keeps constant the amplitude A 1 of a first alternating voltage generated by the first alternating voltage source and the second alternating voltage source varies the amplitude A 2 of a second alternating voltage generated by the second alternating voltage source,
  • A mobile computing unit with output device based on the first resistor R 1 electrically connected to the first resistance unit determines the value of the physical variable and outputs the value of the physical variable and / or information about a state derived from the value of the physical variable.

Dabei werden bevorzugt beide Spannungsquellen direkt durch das Mobiltelefon gesteuert, wenn es sich bei den Spannungsquellen um den Kopfhörerausgang handelt. Die Wechselspannungen sind um 180° phasenverschoben.Both voltage sources are preferably controlled directly by the mobile phone when the voltage sources are the headphone output. The alternating voltages are phase-shifted by 180 °.

Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass eine optimale Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung, die bei Überlagerung mit der ersten Wechselspannung eine resultierende Wechselspannung mit minimaler resultierender Amplitude Aresmin ergibt, ermittelt wird.In this case, it is provided in particular that an optimum amplitude A 2opt of the second alternating voltage, which results in superimposition with the first alternating voltage a resulting alternating voltage with a minimum resulting amplitude A resmin , is determined.

Bevorzugt errechnet die Recheneinheit den ersten Widerstand R1 auf Basis der folgenden Gleichung: R1 = R2·A1/A2opt. The arithmetic unit preferably calculates the first resistor R 1 on the basis of the following equation: R 1 = R 2 .A 1 / A 2opt .

Das heißt, die Recheneinheit bestimmt auf Basis des errechneten ersten Widerstandes R1 den Wert der die erste Widerstandseinheit beaufschlagenden physikalischen Größe.That is, the arithmetic unit determines the value of the physical quantity applied to the first resistance unit based on the calculated first resistance R 1 .

Insbesondere kann die Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude A2opt die Amplitude A2 der zweiten Wechselspannung steigern und dabei die Zeitpunkte des Auftretens der Extremwerte der jeweiligen Amplituden feststellen. Bei Überlagerung der ersten Wechselspannung mit der variierenden zweiten Wechselspannung kann der Zeitpunkt des Auftretens der minimalen Amplitude Aresmin der resultierenden Wechselspannung detektiert werden und durch Auslesung einer diesem Zeitpunkt zugeordneten Amplitude A2 die optimale Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung festgestellt werden. Vorzugsweise ist der gesamte Schwingungsverlauf der zweiten Wechselspannung über der Zeit gespeichert. In particular, the unit for determining an optimum amplitude A 2opt can increase the amplitude A 2 of the second AC voltage and thereby determine the times of the occurrence of the extreme values of the respective amplitudes. When superimposing the first alternating voltage with the varying second alternating voltage, the time of occurrence of the minimum amplitude A resmin of the resulting alternating voltage can be detected and the optimum amplitude A 2opt of the second alternating voltage can be determined by reading out an amplitude A 2 assigned to this time. Preferably, the entire waveform of the second AC voltage is stored over time.

Alternativ ist vorgesehen, dass die Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude A2opt verschiedene Amplituden A2 der zweiten Wechselspannung einstellt und bei Überlagerung der ersten Wechselspannung mit der variierenden zweiten Wechselspannung und Erfassung der daraus resultierenden Amplituden der resultierenden Wechselspannung jeweils die maximalen und die minimalen Extremwertpunkte mittels linearer Approximation als Punkte linearer Funktionen erfasst und durch Ermittlung der Schnittpunkte dieser linearen Funktionen die minimale Amplitude Aresmin der resultierenden Wechselspannung detektiert sowie durch Auslesung einer dieser minimalen Amplitude Aresmin zugeordneten Amplitude A2 die optimale Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung feststellt.Alternatively, it is provided that the unit for determining an optimum amplitude A 2opt sets different amplitudes A 2 of the second alternating voltage and, when the first alternating voltage is superposed with the varying second alternating voltage and the resultant amplitudes of the resulting alternating voltage are respectively converted into the maximum and the minimum extreme value points linear approximation recognized as points of linear functions, and a is detected by detecting the intersections of these linear functions, the minimum amplitude resmin the resultant alternating voltage, as well as resmin assigned by reading one of these minimum amplitude a amplitude a 2, the optimum amplitude a 2opt the second ac voltage determines.

Dadurch ist die erfindungsgemäße Einrichtung relativ robust gegenüber unterschiedlichen Serienwiderständen der Ausgangsstufe eines verwendeten Stereosignals und gegenüber unterschiedlich ausgelegten Mikrophoneingängen, die gegebenenfalls bei unterschiedlichen Mobiltelefon-Typen vorhanden sein können, da das Prinzip der Suche nach der minimalen resultierenden Amplitude Aresmin die der Einrichtung zu Grunde liegende Schaltung gegenüber einem einfachen, herkömmlichen Spannungsteiler, der aus einem fixen und einem variablen Widerstand besteht, wesentlich robuster macht. Dies ermöglicht zudem eine Kalibrierung der Einrichtung bei der Herstellung wesentlicher Bauelemente der erfindungsgemäßen Einrichtung, ohne dabei auf einen bestimmten Mobiltelefon-Typ eingeschränkt zu sein.As a result, the device according to the invention is relatively robust to different series resistances of the output stage of a stereo signal used and to differently designed microphone inputs, which may possibly be present in different types of mobile telephone, since the principle of finding the minimum resulting amplitude A resmin is the basis of the device Compared to a simple, conventional voltage divider, which consists of a fixed and a variable resistor, makes much more robust. This also allows a calibration of the device in the manufacture of essential components of the device according to the invention, without being limited to a particular type of mobile phone.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe kann derart durchgeführt werden, dass als physikalische Größe die Körpertemperatur, insbesondere die Körpertemperatur eines Lebewesens bestimmt wird, wobei die erste Widerstandeinheit in einer Körperöffnung des Lebewesens positioniert wird.The method according to the invention for determining and outputting status information and / or the value of a physical variable can be carried out in such a way that the body temperature, in particular the body temperature of a living being, is determined as the physical quantity, wherein the first resistance unit is positioned in a body opening of the living being ,

Dabei erfolgt eine solche Temperaturbestimmung mit dem Mobiltelefon als Recheneinheit, welches auf Basis des ermittelten ersten Widerstandswertes die vorhandene Temperatur errechnet oder ausliest und dem Anwender des Verfahrens zur Verfügung stellt.In this case, such a temperature determination takes place with the mobile telephone as the arithmetic unit, which calculates or reads out the existing temperature on the basis of the determined first resistance value and makes it available to the user of the method.

Alternativ kann die Körpertemperatur auch in der Achselhöhle, oral oder auch einfach nur an der Haut eines Menschen oder Tieres anliegend gemessen werden.Alternatively, body temperature may also be measured in the armpit, orally, or simply just against the skin of a human or animal.

Insbesondere bei weiblichen Lebewesen kann somit Zyklus-abhängig ein Rückschluss über die derzeitige Fruchtbarkeit gezogen werden.In particular, in the case of female organisms it is thus possible, depending on the cycle, to draw a conclusion about the current fertility.

Selbstverständlich kann die Körpertemperaturmessung auch zur Ermittlung von Krankheitssymptomen genutzt werden.Of course, the body temperature measurement can also be used to determine disease symptoms.

In weiterer alternativer Anwendung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als physikalische Größe die Ionenkonzentration, die Impedanz und/oder die Leitfähigkeit des Speichels eines Lebewesens bestimmt wird. Dabei kann die Phase der variablen Amplitude verändert werden, um die Impedanz vollständig als komplexen Wert zu erfassen.In a further alternative application of the method, it is provided that the physical size of the ion concentration, the impedance and / or the conductivity of the saliva of a living being is determined. In this case, the phase of the variable amplitude can be changed in order to detect the impedance completely as a complex value.

Das heißt, dass hier der variable Widerstand aus einer Flüssigkeit, nämlich Speichel, besteht, die sich zwischen zwei Elektroden befindet. Somit kann die elektrische Impedanz der Substanz mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden. Auch die Impedanz schwankt mit dem weiblichen Zyklus, so dass diese Verfahrensausgestaltung alternativ oder zusätzlich zur Temperaturmessung zwecks Fruchtbarkeitsermittlung dienen kann.This means that here the variable resistor consists of a liquid, namely saliva, which is located between two electrodes. Thus, the electrical impedance of the substance can be determined by the method according to the invention. The impedance also varies with the female cycle, so that this method embodiment can serve as an alternative or in addition to the temperature measurement for the purpose of fertility determination.

Die Erfindung ergänzend wird außerdem ein Computerprogramm zur Verfügung gestellt, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in Speichermittel der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe durchzuführen. In der erfindungsgemäßen Einrichtung werden somit beispielsweise zwei Widerstandseinheiten angeordnet, wobei der elektrische Widerstand der ersten Widerstandseinheit nicht bekannt und der elektrische Widerstand der zweiten Widerstandseinheit bekannt ist.The invention additionally provides a computer program which, after having been loaded into storage means of the data processing device, enables a data processing device to carry out a method according to the invention for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable. In the device according to the invention thus, for example, two resistance units are arranged, wherein the electrical resistance the first resistance unit is not known and the electrical resistance of the second resistance unit is known.

An die erste Widerstandseinheit wird eine konstante Wechselspannung angelegt, und an die zweite Widerstandseinheit wird eine variierende Wechselspannung angelegt.A constant alternating voltage is applied to the first resistance unit, and a varying alternating voltage is applied to the second resistance unit.

Das heißt, dass die Amplitude der ersten Quelle konstant ist und die Amplitude der zweiten Quelle variabel, möglichst per Software einstellbar ist.This means that the amplitude of the first source is constant and the amplitude of the second source is variable, if possible by software adjustable.

Es wird ermittelt, bei welcher optimalen Amplitude A2opt der Wechselspannung an der zweiten Widerstandseinheit die Amplitude Aresmin einer resultierenden Schwingung bzw. Wechselspannung minimal ist.It is determined at which optimum amplitude A 2opt of the alternating voltage at the second resistance unit the amplitude A resmin of a resulting oscillation or alternating voltage is minimal.

In Abgrenzung zur klassischen Brückenschaltung einer Wheatstone-Messbrücke, bei der eine Spannungsquelle anliegt und ein Widerstand variiert wird, bis eine minimale Spannung an der Brücke anliegt, werden im vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren liegen zwei Wechselspannungen mit unterschiedlichen Phasen und Amplituden an dem Netzwerk an. Die Amplitudenverhältnisse der beiden Spannungsquellen werden variiert, bis das Minimum anliegt.In contrast to the classical bridge circuit of a Wheatstone bridge, in which a voltage source is applied and a resistor is varied until a minimum voltage is applied to the bridge, in the present inventive method are two alternating voltages with different phases and amplitudes to the network. The amplitude ratios of the two voltage sources are varied until the minimum is applied.

Der Wert der ermittelten optimalen Amplitude A2opt wird genutzt, um mittels der Formel R1 = R2·A1/A2opt in der Recheneinheit des Mobiltelefons den Wert des ersten elektrischen Widerstandes R1 zu bestimmen.The value of the determined optimum amplitude A 2opt is used to determine the value of the first electrical resistance R 1 in the computing unit of the mobile telephone by means of the formula R 1 = R 2 .A 1 / A 2opt .

Die Bestimmung der minimalen Amplitude der resultierenden Schwingung erfolgt z. B. über eine rampenförmige Amplituden-Steigerung der Amplitude A2 und Ermittlung des Zeitpunktes t, wann am Mikrophon-Eingang des Mobiltelefons das Minimum der resultierenden Amplitude Aresmin detektiert wird, wobei anhand des Zeitpunktes t festgestellt wird, welche Amplitude A2 zum Zeitpunkt t vorlag.The determination of the minimum amplitude of the resulting oscillation is z. B. via a ramp-shaped amplitude increase of the amplitude A 2 and determining the time t, when the microphone input of the mobile phone, the minimum of the resulting amplitude A resmin is detected, which is determined based on the time t, which amplitude A 2 at time t present.

Alternativ kann die Erfassung der optimalen Amplitude A2opt bei Einstellung verschiedener Amplituden A2 der zweiten Wechselspannung und Durchführung eines linearen Fit bzw. linearer Approximation der Extremwertpunkte der resultierenden Schwingung sowie Ermittlung des Minimums der resultierenden Amplitude Aresmin im Schnittpunkt der dadurch erzeugten linearen Funktionen und Ausgabe der optimalen Amplitude A2opt der Wechselspannung an der zweiten Widerstandseinheit, die bei dem Minimum der resultierenden Amplitude Aresmin vorliegt, erfolgen.Alternatively, the detection of the optimum amplitude A 2opt can be made by setting different amplitudes A 2 of the second AC voltage and performing a linear fit of the extreme value points of the resulting oscillation and determining the minimum of the resulting amplitude A resmin at the intersection of the linear functions and output generated thereby the optimum amplitude A 2opt of the AC voltage at the second resistance unit, which is present at the minimum of the resulting amplitude A resmin , take place.

Zu diesem Zweck wird die optimale Amplitude A2opt in den Mikrophon-Eingang der Recheneinheit bzw. des diese Recheneinheit umfassenden Mobiltelefons eingelesen.For this purpose, the optimum amplitude A 2opt is read into the microphone input of the arithmetic unit or of the mobile telephone comprising this arithmetic unit.

In der Recheneinheit wird auch der ermittelte Widerstandswert der ersten Widerstandeinheit in den Wert der physikalischen Größe, die die erste Widerstandeinheit beaufschlagt, umgerechnet oder entsprechend des Widerstandswertes der ersten Widerstandeinheit ausgelesen.In the arithmetic unit, the determined resistance value of the first resistance unit is also converted into the value of the physical quantity applied to the first resistance unit or read out according to the resistance value of the first resistance unit.

Der Wert der ermittelten physikalischen Größe wird von der Recheneinheit bzw. ihrer Ausgabevorrichtung ausgegeben.The value of the determined physical quantity is output by the arithmetic unit or its output device.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine einer erfindungsgemäßen Einrichtung zu Grunde liegende Schaltung in ersten Ausführungsform, und 1 a circuit underlying a device according to the invention in the first embodiment, and

2 eine einer erfindungsgemäßen Einrichtung zu Grunde liegende Schaltung einer zweiten Ausführungsform. 2 a device according to the invention underlying the circuit of a second embodiment.

Die in den 1 und 2 dargestellten Schaltungen sind bis auf die Anordnung von drei Kondensatoren 6, 7, 8 in 1 identisch.The in the 1 and 2 shown circuits are except for the arrangement of three capacitors 6 . 7 . 8th in 1 identical.

Die Erfindung soll zunächst an Hand der in 1 dargestellten Schaltung erläutert werden.The invention should first be in the hands of in 1 illustrated circuit will be explained.

Die Schaltung ist im Wesentlichen derart aufgebaut, dass eine erste Widerstandsquelle 1 mit einer ersten Widerstandseinheit 3, einer zweiten Widerstandseinheit 4 und einer zweiten Wechselspannungsquelle 2 in Reihe geschaltet ist. Zwischen der ersten Widerstandseinheit 3 und der zweiten Widerstandseinheit 4 ist ein Messpunkt zur Bestimmung der minimalen Spannung 5 angeschlossen. The circuit is essentially constructed such that a first resistance source 1 with a first resistance unit 3 , a second resistance unit 4 and a second AC voltage source 2 is connected in series. Between the first resistance unit 3 and the second resistance unit 4 is a measuring point for determining the minimum voltage 5 connected.

Zur Erfüllung sicherheitstechnischer Bedingungen, wie sie z. B. im medizintechnischen Bereich gelten, umfasst die dargestellte Schaltung gemäß 1 drei Kondensatoren, nämlich einen ersten Kondensator 6 zwischen der ersten Wechselspannungsquelle 1 und der ersten Widerstandseinheit 3, einen zweiten Kondensator 7 zwischen der zweiten Widerstandseinheit 4 und der zweiten Wechselspannungsquelle 2 sowie einen dritten Kondensator 8 zwischen der Anschlussstelle des Messpunktes zur Bestimmung der minimalen Spannung 5 zwischen der ersten Widerstandseinheit 3 und der zweiten Widerstandseinheit 4 sowie diesem Messpunkt 5 selbst.To meet safety conditions, as z. B. apply in the medical field, the circuit shown in accordance with 1 three capacitors, namely a first capacitor 6 between the first AC voltage source 1 and the first resistance unit 3 , a second capacitor 7 between the second resistance unit 4 and the second AC voltage source 2 and a third capacitor 8th between the junction of the measuring point to determine the minimum voltage 5 between the first resistance unit 3 and the second resistance unit 4 as well as this measuring point 5 even.

Diese Schaltung ist an ein Audio-System eines nicht dargestellten Mobiltelefons angeschlossen, um ermittelte Daten hochgenau erfassen zu können. Die Schaltung nutzt vom Mobiltelefon erzeugte und per Software nachgeregelte Spannungen, die von der ersten Wechselspannungsquelle 1 und der zweiten Wechselspannungsquelle 2 als vorzugsweise nachgeregelte Stereosignale zur Verfügung gestellt werden. Diese werden genutzt, um den Wert des Widerstandes der ersten Widerstandseinheit 3, der z. B. abhängig von der Temperatur im Umgebungsmedium sein kann, zu bestimmen. Die zweite Widerstandseinheit 4 hat dabei einen festen, bekannten Widerstand.This circuit is connected to an audio system of a mobile phone, not shown, to detect detected data with high accuracy. The circuit uses mobile generated and software readjusted voltages from the first AC source 1 and the second AC voltage source 2 be made available as preferably readjusted stereo signals. These are used to calculate the value of the resistance of the first resistance unit 3 , the z. B. depending on the temperature in the surrounding medium can be determined. The second resistance unit 4 has a solid, known resistance.

Der Unterschied zwischen den in den 1 und 2 dargestellten Schaltungen besteht lediglich darin, dass die in 2 dargestellte Schaltung nicht die drei Kondensatoren 6, 7, 8, die in 1 dargestellt sind, aufweist. D. h., dass die in 2 dargestellte Schaltung einfacher und kostengünstiger ausgestaltet ist, jedoch nicht die galvanische Trennung realisieren kann, die in der Schaltung gemäß 1 ausgeführt ist.The difference between those in the 1 and 2 shown circuits consists only in that the in 2 circuit shown not the three capacitors 6 . 7 . 8th , in the 1 are shown. That is, that in 2 shown circuit is designed simpler and cheaper, but can not realize the galvanic isolation, in accordance with the circuit 1 is executed.

Im Folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren an Hand der 1 und 2 erläutert werden.In the following, the inventive method to hand the 1 and 2 be explained.

Die Amplitude der Wechselspannung der ersten Wechselspannungsquelle 1 wird konstant gehalten, während eine sinusförmige Wechselspannung von der ersten Wechselspannungsquelle 1 ausgegeben wird mit dem Verlauf: V1 = A1sinus(ωt); mit V1 als Spannung der ersten Wechselspannungsquelle 1 und A1 als Amplitude der Spannung der ersten Wechselspannungsquelle 1.The amplitude of the AC voltage of the first AC voltage source 1 is kept constant while a sinusoidal AC voltage from the first AC source 1 is output with the history: V 1 = A 1 sinusoid (ωt); with V 1 as the voltage of the first AC voltage source 1 and A 1 as the amplitude of the voltage of the first AC voltage source 1 ,

Es gilt ω = 2πf.We have ω = 2πf.

Die Frequenz f liegt dabei im Audiobereich von bevorzugt 50 bis 20.000 Hz. Die Spannung V2 der zweiten Wechselspannungsquelle 2 ist in Bezug zur Spannung der ersten Wechselspannungsquelle V1 um 180° phasenverschoben und wird bei gleicher Frequenz, jedoch unterschiedlicher Amplitude A2 erzeugt: V2 = A2sinus (ωt + π). The frequency f is in the audio range of preferably 50 to 20,000 Hz. The voltage V 2 of the second AC voltage source 2 is phase-shifted by 180 ° with respect to the voltage of the first AC voltage source V 1 and is generated at the same frequency but different amplitude A 2 : V 2 = A 2 sine (ωt + π).

Die Amplitude A2 wird nun derart variiert, bis am Mikrophoneingang des Mobiltelefons, also am Messpunkt der minimalen Spannung 5, ein Signal mit minimaler Amplitude detektiert wird, nämlich mit der Amplitude A2opt.The amplitude A 2 is now varied until at the microphone input of the mobile phone, ie at the measuring point of the minimum voltage 5 , a signal with a minimum amplitude is detected, namely with the amplitude A 2opt .

Der unbekannte Widerstandswert der ersten Widerstandseinheit 3 kann nun wie folgt berechnet werden: R1 = R2 × A1/A2opt. Beispiel: RMS Spannung am Mikrophoneingang (Mic) Amplitudenverhältnis (A1/A2opt) 167 μV 1.0 865 μV 1.05 532 μV 1.1 1181 μV 1.15 2019 μV 1.2 The unknown resistance value of the first resistance unit 3 can now be calculated as follows: R 1 = R 2 × A 1 / A 2opt . Example: RMS voltage at the microphone input (Mic) Amplitude ratio (A 1 / A 2opt ) 167 μV 1.0 865 μV 1:05 532 μV 1.1 1181 μV 1.15 2019 μV 1.2

Das Minimum liegt hier bei A1/A2opt = 1.1
R2 = 50 k,
und damit ist
R1 = 50 k·1.1 = 55 k der gesuchte Wert.
The minimum here is A 1 / A 2opt = 1.1
R 2 = 50 k,
and with that is
R 1 = 50 k · 1.1 = 55 k the sought value.

Die Kondensatoren 6, 7, 8 dienen der galvanischen Trennung zwischen dem Messpunkt zur Bestimmung der minimalen Spannung 5 und dem Mobiltelefon. Dies erhöht insbesondere die Sicherheit in der Situation, in der das Mobiltelefon z. B. über ein Ladekabel mit dem Stromnetz in Verbindung steht, wobei die Kondensatoren 6, 7, 8 Ströme, die durch den Nutzer bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung fließen, auf gesundheitlich verträgliche Werte begrenzen. Es bietet sich dabei an, als Kondensatoren 6, 7, 8 solche des Typ Y1 zu verwenden.The capacitors 6 . 7 . 8th serve the galvanic separation between the measuring point for the determination of the minimum voltage 5 and the mobile phone. This increases in particular the security in the situation in which the mobile phone z. B. is connected via a charging cable to the power grid, the capacitors 6 . 7 . 8th Currents that flow through the user when using the device according to the invention, limit to health acceptable levels. It lends itself to this, as capacitors 6 . 7 . 8th to use those of type Y1.

Das Signal mit minimaler Amplitude kann über verschiedene Ansätze detektiert werden.The signal with minimum amplitude can be detected by different approaches.

Zum einen kann bei konstanter Amplitude der Spannung aus der ersten Wechselspannungsquelle 1 ein Sinussignal mit rampenförmig ansteigender, zeitabhängiger Amplitude A2 = A2(t) an der zweiten Wechselspannungsquelle 2 realisiert werden.On the one hand, with constant amplitude of the voltage from the first AC voltage source 1 a sinusoidal signal with ramp-increasing, time-dependent amplitude A 2 = A 2 (t) at the second AC voltage source 2 will be realized.

Die Anstiegszeit ist dabei wesentlich länger als eine Sinusschwingung zu wählen, in Bezug auf eine Sinusschwingperiode bei 20 kHz = 0,05 ms und einer Länge des rampenförmig amplitudenmodulierten Sinussignals von 250 ms, was 5.000 Schwingungen entspricht. Die Werte der Amplitude A2 der Spannung aus der zweiten Wechselspannungsquelle 2 umfassen dabei den Bereich von A2min bis A2max, wobei die gesuchte Amplitude A2opt, für die die am Mikrophoneingang gemessene Amplitude minimal ist, in diesem Wertebereich liegt. Da der Startzeitpunkt am Mikrophoneingang bestimmbar ist und der zeitliche Amplitudenverlauf von A2(t) dem Mobiltelefon bekannt ist, kann aus dem Zeitpunkt des am Mikrophoneingang bestimmten Minimums tmin mit A2(t) auf die gesuchte Amplitude A2opt geschlossen werden: A2opt = A2(tmin). The rise time is much longer than a sine wave, with respect to a sine-wave period at 20 kHz = 0.05 ms and a length of the ramp-shaped amplitude-modulated sine signal of 250 ms, which corresponds to 5,000 oscillations. The values of the amplitude A 2 of the voltage from the second AC voltage source 2 in this case comprise the range from A 2min to A 2max , the desired amplitude A 2opt , for which the amplitude measured at the microphone input is minimal, lies in this value range. Since the start time at the microphone input can be determined and the temporal amplitude curve of A 2 (t) is known to the mobile phone, it is possible to deduce the desired amplitude A 2 opt from the time of the minimum determined at the microphone input t min with A 2 (t): A 2opt = A 2 (t min ).

Es werden hierbei in relativ kurzer Zeit viele Amplitudenwerte ausprobiert und ermittelt, mit welchem Amplitudenwert ein Minimum realisierbar ist.In this case, many amplitude values are tried out in a relatively short time and it is determined with which amplitude value a minimum can be achieved.

Alternativ lässt sich auch das Signal mit minimaler Amplitude derart feststellen, dass bei einigen festen Amplitudenwerten mit A1 = konstant und A2 = A21, A22 ..., A2n gemessen wird. Es lässt sich mittels eines linearen Fit bzw. linearer Approximation die Position des Minimums berechnen. Die genutzten Werte A2 werden in Gruppen kleiner oder größer als A2opt unterteilt, da zwei unterschiedliche Geraden für den Fit genutzt werden, wobei eine negative Steigung für Amplituden kleiner als A2opt und eine positive Steigung für Amplituden größer als A2opt zu definieren ist.Alternatively, the signal with minimum amplitude can also be determined in such a way that for some fixed amplitude values A 1 = constant and A 2 = A 21 , A 22 ... A 2n are measured. The position of the minimum can be calculated by means of a linear fit or linear approximation. The used values A 2 are divided into groups smaller or larger than A 2 opt , since two different lines are used for the fit, defining a negative slope for amplitudes less than A 2 opt and a positive slope for amplitudes greater than A 2 opt .

Die der erfindungsgemäßen Einrichtung zu Grunde liegende dargestellte Schaltung kann außerdem mit einem weiteren Widerstand ergänzt werden, dessen Widerstandswert feststeht und bekannt ist. Dieser weitere Widerstand kann somit zur Kontrolle der Funktion der Schaltung und demzufolge zur Reduzierung von Messfehlern genutzt werden.The illustrated circuit of the invention underlying circuit can also be supplemented with a further resistor whose resistance is fixed and known. This additional resistance can thus be used to control the function of the circuit and consequently to reduce measurement errors.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
erste Wechselspannungsquellefirst AC voltage source
22
zweite Wechselspannungsquellesecond AC voltage source
33
erste Widerstandseinheitfirst resistance unit
44
zweite Widerstandseinheitsecond resistance unit
55
Messpunkt zur Bestimmung der minimalen SpannungMeasuring point for determining the minimum voltage
66
erster Kondensatorfirst capacitor
77
zweiter Kondensatorsecond capacitor
88th
dritter Kondensatorthird capacitor

Claims (14)

Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe, mit einer ersten Widerstandseinheit (3), deren erster elektrischer Widerstand R1 entsprechend einer die erste Widerstandseinheit (3) beaufschlagenden physikalischen Größe variabel ist, und einer zweiten Widerstandseinheit (4), die mittels einer elektrischen Schaltung mit der ersten Widerstandseinheit (3) verbunden ist und einen zweiten elektrischen Widerstand R2 aufweist, sowie mit einer elektrisch mit der ersten Widerstandseinheit verbundenen mobilen Recheneinheit mit Ausgabevorrichtung zur Ausgabe des Wertes der physikalischen Größe und/oder einer Information über einen aus dem Wert der physikalischen Größe abgeleiteten Zustand, wobei die Einrichtung weiterhin ein Mobiltelefon umfasst und die mobile Recheneinheit Bestandteil des Mobiltelefons ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Widerstandseinheit (3) an eine erste Wechselspannungsquelle (1) und die zweite Widerstandseinheit (4) an eine zweite Wechselspanungsquelle (2) angeschlossen ist, wobei die erste Wechselspannungsquelle (1) derart ausgestaltet ist, dass die Amplitude A1 einer von der ersten Wechselspannungsquelle (1) generierten ersten Wechselspannung konstant ist, und die zweite Wechselspannungsquelle (2) derart ausgestaltet ist, dass die Amplitude A2 einer von der zweiten Wechselspannungsquelle (2) generierten zweiten Wechselspannung variierbar ist.Device for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable, having a first resistance unit ( 3 ) whose first electrical resistance R 1 corresponds to a first resistance unit ( 3 ) is variable, and a second resistance unit ( 4 ) connected by an electrical circuit to the first resistance unit ( 3 ) and having a second electrical resistance R 2 , as well as with a mobile computing unit electrically connected to the first resistance unit with output device for outputting the value of the physical quantity and / or information about a state derived from the value of the physical quantity, wherein the Device further comprises a mobile phone and the mobile computing unit is part of the mobile phone, characterized in that the first resistance unit ( 3 ) to a first AC voltage source ( 1 ) and the second resistance unit ( 4 ) to a second AC source ( 2 ), wherein the first AC voltage source ( 1 ) is configured such that the amplitude A 1 of one of the first AC voltage source ( 1 ) is constant, and the second AC voltage source ( 2 ) is configured such that the amplitude A 2 of one of the second AC voltage source ( 2 ) Generated second alternating voltage is variable. Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung, die bei Überlagerung mit der ersten Wechselspannung eine resultierende Wechselspannung mit minimaler resultierender Amplitude Aresmin ergibt, umfasst.Device for determining and outputting a state information and / or the value of a physical variable according to claim 1, characterized in that the device is a unit for determining an optimal amplitude A 2opt the second AC voltage, which when superimposed on the first AC voltage, a resulting AC voltage with minimal resulting amplitude A resmin . Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannungsquellen (1, 2) Bestandteil des Mobiltelefons sind und die erste Widerstandseinheit (3) an einem Mikrophon-Eingang des Mobiltelefons angeschlossen ist.Device for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the alternating voltage sources ( 1 . 2 ) Are part of the mobile phone and the first resistance unit ( 3 ) is connected to a microphone input of the mobile phone. Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannungsquellen (1, 2) und die erste Widerstandseinheit (3) galvanisch voneinander getrennt sind.Device for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the alternating voltage sources ( 1 . 2 ) and the first resistance unit ( 3 ) are galvanically separated from each other. Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit derart ausgestaltet ist, dass mit ihr der erste Widerstand R1 auf Basis der folgenden Gleichung errechenbar ist: R1 = R2·A1/A2opt. Device for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to one of claims 1 to 4, characterized in that the arithmetic unit is designed such that with it the first resistor R 1 can be calculated on the basis of the following equation : R 1 = R 2 .A 1 / A 2opt . Einrichtung zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Schalter zur Inbetriebsetzung aufweist, wobei dieser Schalter derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er in einfacher Weise durch eine menschliche Zunge und/oder durch Anpressen an einen menschlichen Gaumen betätigbar ist.Device for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to one of the preceding claims, characterized in that it has a switch for starting up, this switch being designed and arranged so that it can be easily replaced by a human tongue and / or by pressing on a human palate is operable. Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe, mit der eine erste Widerstandseinheit (3), deren erster elektrischer Widerstand R1 entsprechend einer die erste Widerstandseinheit (3) beaufschlagenden physikalischen Größe variabel ist, beaufschlagt wird, wobei • die erste Widerstandseinheit (3) von einer ersten Wechselspannungsquelle (1) und eine zweite Widerstandseinheit (4), die mittels einer elektrischen Schaltung mit der ersten Widerstandseinheit (3) verbunden ist, von einer zweiten Wechselspanungsquelle (2) bestromt wird, • die erste Wechselspannungsquelle (1) die Amplitude A1 einer von der ersten Wechselspannungsquelle (1) generierten ersten Wechselspannung konstant hält und die zweite Wechselspannungsquelle (2) die Amplitude A2 einer von der zweiten Wechselspannungsquelle (2) generierten zweiten Wechselspannung variiert, • eine elektrisch mit der ersten Widerstandseinheit (3) verbundene mobile Recheneinheit mit Ausgabevorrichtung auf Basis des ersten Widerstandes R1 den Wert der physikalischen Größe ermittelt und den Wert der physikalischen Größe und/oder eine Information über einen aus dem Wert der physikalischen Größe abgeleiteten Zustand ausgibt.Method for determining and outputting status information and / or the value of a physical quantity with which a first resistance unit ( 3 ) whose first electrical resistance R 1 corresponds to a first resistance unit ( 3 ) is applied, wherein • the first resistance unit ( 3 ) from a first AC voltage source ( 1 ) and a second resistance unit ( 4 ) connected by an electrical circuit to the first resistance unit ( 3 ), from a second AC source ( 2 ), • the first alternating voltage source ( 1 ) the amplitude A 1 of one of the first AC voltage source ( 1 ) holds the first AC voltage constant and the second AC voltage source ( 2 ) the amplitude A 2 of one of the second AC voltage source ( 2 ) second alternating voltage varies, • an electrically with the first resistance unit ( 3 ) connected mobile computing unit with output device based on the first resistor R 1 determines the value of the physical quantity and outputs the value of the physical quantity and / or information about a derived from the value of the physical quantity state. Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine optimalen Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung, die bei Überlagerung mit der ersten Wechselspannung eine resultierende Wechselspannung mit minimaler resultierender Amplitude Aresmin ergibt, ermittelt wird.Method for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to claim 7, characterized in that an optimum amplitude A 2opt of the second AC voltage, which results in superposition with the first AC voltage, a resulting AC voltage with a minimum resulting amplitude A resmin , is determined. Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit den ersten Widerstand R1 auf Basis der folgenden Gleichung errechnet: R1 = R2·A1/A2opt. Method for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to one of Claims 7 and 8, characterized in that the arithmetic unit calculates the first resistor R 1 on the basis of the following equation: R 1 = R 2 .A 1 / A 2opt . Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude A2opt die Amplitude A2 der zweiten Wechselspannung steigert und dabei die Zeitpunkte des Auftretens der Extremwerte der jeweiligen Amplituden feststellt, und bei Überlagerung der ersten Wechselspannung mit der variierenden zweiten Wechselspannung den Zeitpunkt des Auftretens der minimalen Amplitude Aresmin der resultierenden Wechselspannung detektiert und durch Auslesung einer diesem Zeitpunkt zugeordneten Amplitude A2 die optimale Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung feststellt.Method for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to one of Claims 7 to 9, characterized in that the unit for determining an optimum amplitude A 2opt increases the amplitude A 2 of the second AC voltage and thereby increases the times detects the occurrence of the extreme values of the respective amplitudes, and upon superposition of the first alternating voltage with the varying second alternating voltage detects the time of occurrence of the minimum amplitude A resmin of the resulting alternating voltage and by reading an amplitude A 2 associated with this time the optimum amplitude A 2opt of the second AC voltage determines. Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Ermittlung einer optimalen Amplitude A2opt verschiedene Amplituden A2 der zweiten Wechselspannung einstellt und bei Überlagerung der ersten Wechselspannung mit der variierenden zweiten Wechselspannung und Erfassung der daraus resultierenden Amplituden der resultierenden Wechselspannung jeweils die maximalen und die minimalen Extremwertpunkte mittels linearer Approximation als Punkte linearer Funktionen erfasst und durch Ermittlung der Schnittpunkte dieser linearen Funktionen die minimale Amplitude Aresmin der resultierenden Wechselspannung detektiert und durch Auslesung einer dieser minimalen Amplitude Aresmin zugeordneten Amplitude A2 die optimale Amplitude A2opt der zweiten Wechselspannung feststellt.Method for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to one of Claims 7 to 9, characterized in that the unit for determining an optimum amplitude A 2opt sets different amplitudes A 2 of the second alternating voltage and, when the superposition of the first AC voltage with the varying second AC voltage and detection of the resulting amplitudes of the resulting AC voltage respectively the maximum and minimum extreme points detected by linear approximation as points linear functions and detected by determining the intersections of these linear functions, the minimum amplitude A resmin of the resulting AC voltage and through Reading one of these minimum amplitude A resmin associated amplitude A 2 determines the optimal amplitude A 2opt the second AC voltage. Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als physikalische Größe die Körpertemperatur, insbesondere die Körpertemperatur eines Lebewesens bestimmt wird, wobei die erste Widerstandeinheit in einer Körperöffnung des Lebewesens positioniert wird.Method for determining and outputting status information and / or the value of a physical variable according to one of Claims 7 to 11, characterized in that the body temperature, in particular the body temperature of a living being, is determined as the physical variable, wherein the first resistance unit is in a body opening of the living being is positioned. Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als physikalische Größe die Ionenkonzentration, die Impedanz und/oder die Leitfähigkeit des Speichels eines Lebewesens bestimmt wird.Method for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the ionic concentration, the impedance and / or the conductivity of the saliva of a living being is determined as the physical quantity. Computerprogramm, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in Speichermittel der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe einer Zustands-Information und/oder des Wertes einer physikalischen Größe gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13 durchzuführen.A computer program that allows a data processing device, after being loaded into storage means of the data processing device, to perform a method for determining and outputting state information and / or the value of a physical variable according to one of claims 7 to 13.
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