DE19854367A1

DE19854367A1 - Cordless and batteryless keyboard and / or pointing device

Info

Publication number: DE19854367A1
Application number: DE1998154367
Authority: DE
Inventors: Stephan Lehmann
Original assignee: Temic Semiconductor GmbH
Current assignee: Atmel Germany GmbH
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-06-08
Also published as: WO2000031617A1

Abstract

The invention relates to a cordless and battery-free keyboard and/or pointing device which receives its power supply via a high-frequency alternating field. According to the invention data communication between the keyboard and/or pointing device and a data-processing device, such as a personal computer or Internet television set, is carried out by modulation of an energy-transmitting alternating field.

Description

Die Erfindung betrifft eine kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cordless and batteryless keyboard and / or Pointing device according to the preamble of claim 1.

State of the art

Auf dem Markt sind zur Zeit kabellose Tastatursysteme als Eingabegeräte für Personal Computer, Internet-Fernseher (Web-TV), etc. erhältlich. Die Verbindung mit dem Personal Computer bzw. zu bedienenden Gerät wird entweder über eine Infrarot- oder über eine HF-Schnittstelle hergestellt. Tastaturen mit Infrarot- Schnittstellen weisen den Nachteil auf, daß zwischen Sender der Tastatur und dem Empfänger am PC entlang der Verbindungslinie immer eine von optischen Hindernissen freie Übertragungsstrecke vorhanden seine muß. Die HF-Schnittstelle weist den Nachteil auf, daß aufgrund der Reichweite das System sehr leicht abgehört werden kann. Werden mehrere derartige System in unmittelbarer Nachbarschaft gleichzeitig betrieben, kann es sehr schnell zu gegenseitigen Störungen kommen, wenn nicht genügend Kommunikationskanäle zur Verfügung gestellt werden. Neben ihren jeweils auf dem Übertragungssystem basieren den Nachteilen, weisen beide Arten von Schnittstellen gemeinsam den Nachteil auf, daß die Tastaturen durch Batterien oder Akkus mit Strom versorgt werden müssen. Bei entsprechendem Einsatz müssen diese häufig ersetzt oder aufgeladen werden. Das macht die Verwendung dieser Tastaturen unwirtschaftlich und wenig effektiv. Ebenso wie Tastaturen sind auch Zeigergeräte, wie zum Beispiel Maus oder Trackball, erhältlich, die entweder für sich oder in Verbindung mit der Tastatur mittels einer Infrarot- oder einer HF- Schnittstelle mit dem zu bedienenden Gerät verbunden werden. Für sie gelten die oben in Bezug auf Tastaturen gemachten Angaben zu den Nachteilen des Standes der Technik ebenso.Wireless keyboard systems are currently on the market as input devices for Personal computer, internet television (web TV), etc. available. The Connection to the personal computer or device to be operated manufactured either via an infrared or an HF interface. Keyboards with infrared interfaces have the disadvantage that between the transmitter of the keyboard and the receiver on the PC along the Connection line always free from optical obstacles Transmission path must be present. The RF interface has the Disadvantage that the system listened very easily due to the range can be. Several such system will be in immediate Neighborhood operated simultaneously, it can very quickly become mutual Disruptions occur when there are not enough communication channels Will be provided. In addition to their respective on the Transmission systems have the disadvantages of both types of Interfaces share the disadvantage that the keyboards through Batteries or rechargeable batteries must be supplied with electricity. At appropriate use must be replaced or recharged frequently become. This makes the use of these keyboards uneconomical and little effective. Just like keyboards, pointer devices, such as Example mouse or trackball, available either by itself or in Connect to the keyboard using an infrared or an RF Interface with the device to be operated. For her the information given above with regard to keyboards apply to the Disadvantages of the prior art as well.

Aus der US PS 5,081,628 ist eine kabellose Tastatur bekannt, bei der die Daten mittels Licht übertragen werden. Zur Energieversorgung ist die kabellose Tastatur über ein hochfrequentes Wechselfeld mit einer Spannungsversorgung ebenfalls drahtlos verbunden. Eine in die Tischplatte eingebettete Spule bildet mit einer in der Tastatur angeordneten zweiten Spule einen Transformator. Eine Batterie ist dann nicht notwendig. Nachteilig ist hierbei, wie bereits eingangs erwähnt, daß zwischen dem Sender der Tastatur und dem Empfänger am PC entlang der Sichtlinie immer eine von Hindernissen freie, optische Übertragungsstrecke vorhanden seine muß. Ein weiterer Nachteil ist darin begründet, daß die Energieübertragung nur an einem dafür speziell gestaltetem Arbeitsplatz erfolgen kann.A wireless keyboard is known from US Pat. No. 5,081,628, in which the Data is transmitted using light. For energy supply is the wireless keyboard over a high-frequency alternating field with a Power supply also connected wirelessly. One in the table top embedded coil forms with a second one arranged in the keyboard Coil a transformer. A battery is then not necessary. The disadvantage here, as already mentioned at the beginning, is that between the Keyboard and receiver transmitter on the PC along the line of sight Always an optical transmission path free of obstacles must be present. Another disadvantage is that the Energy transmission only at a specially designed work place can be done.

Aus der DE 41 07 311 A1 ist ein Verfahren zum gleichzeitigen übertragen von Daten und Energie auf einen Datenträger bekannt. Der Datenträger liegt dort in Form einer batterielosen Chip-Karte vor. Von einem Schreib-Lese- Gerät wird die Chip-Karte über ein HF-Feld mit Energie versorgt. Man spricht bei dieser Art von Verbindung von eine losen tranformatorischen Kopplung. Gleichzeitig werden über dieses Feld durch Belastungsmodulation Daten von der Chip-Karte zum Schreib-Lese-Gerät übetragen. Es ist dort vorgesehen Daten und Befehle auch in Gegenrichtung vom Schreib-Lese-Gerät zur Chip-Karte durch Austastlücken im HF-Feld zu übertragen. Der dort beschreiben Datenträger dient im allgemeinen zur Identifikation von Tieren oder Gegenständen, wird aber auch beispielsweise bei Zugangskontrollen oder Wegfahrsperren in Kraftfahrzeugen eingesetzt.DE 41 07 311 A1 describes a method for the simultaneous transmission of Data and energy known on a data carrier. The disk is lying there in the form of a batteryless chip card. From a read-write Device, the chip card is supplied with energy via an HF field. Man speaks of a loose transformative in this type of connection Coupling. At the same time, be through this field Load modulation data from the chip card to the read / write device carried over. Data and commands are also provided there in the opposite direction from read / write device to chip card due to blanking gaps in the HF field transfer. The data carrier described there is generally used for Identification of animals or objects, but is also used, for example used for access controls or immobilizers in motor vehicles.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät anzugeben, bei der zwischen Tastatur und/oder Zeigergerät und dem Empfangsteil am PC entlang der Sichtlinie keine freie Übertragungsstrecke vorhanden sein muß.The object of the invention is a cordless and batteryless keyboard and / or Pointing device to indicate when between keyboard and / or pointing device and the receiving part on the PC along the line of sight no free Transmission path must be available.

Diese Aufgabe wird durch kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung erfolgt gemäß den abhängigen Ansprüchen. This task is accomplished through a cordless and batteryless keyboard and / or Pointer device with the features of claim 1 solved. The beneficial Design takes place according to the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Tastatur und/oder Zeigergerät braucht keine eigene Batterie und durch die begrenzte Reichweite der losen tranformatorischen Kopplung werden gegenseitige Störungen vermieden. Dadurch werden Sicherheitsrisiken vermindert. Für die lose transformatorische Kopplung mit dem Schreib-Lese-Gerät muss keine freie Verbindungsstrecke vorhanden sein.The keyboard and / or pointing device according to the invention does not need its own Battery and by the limited range of the loose transformer Mutual interference are avoided. This will Security risks reduced. For the loose transformer coupling with the read / write device does not have to have a free link his.

Ein Schreib-Lese-Gerät strahlt über eine Sendespule/antenne ein Wechselfeld mit einer Frequenz im Bereich von 125 kHz - 15 MHz ab. Über das Wechselfeld wird Energie- zur Tastatur transportiert. Neben der in Tastaturen bzw. Zeigergeräten üblicherweise enthaltenen elektronischen Schaltkreise beinhaltet die erfindungsgemäße Tastatur oder das Zeigergerät zusätzlich eine analoge Eingangsschaltung, die aus dem Wechselfeld die Versorgungsspannung für die Tastatur gewinnt. Ein Mikrokontroller in der Tastatur oder dem Zeigergerät steuert den Ablauf. Gleichzeitig umfaßt der Analogteil einen Schaltungsblock, der die Amplitude der Eingangsfrequenz durch Belastung moduliert, bzw. eine Modulation der Eingangsfrequenz detektiert. Das Schreib-Lese-Gerät kann die Belastungsmodulation auf dem Wechselfeld erkennen und seinerseits zum Beispiel durch Austastlücken das Wechselfeld modulieren. Die Grundzüge dieser Art von Daten- und Energieübertragung sind in der DE 41 07 311 A1 beschrieben. Damit ist eine Kommunikation in beide Richtungen möglich. Die maximal überbrückbare Distanz hängt neben der Trägerfrequenz und der Feldstärke des Wechselfeldes hauptsächlich von der Dimensionierung der Sendespule im Schreib-Lese-Gerät und der Empfangsspule in der Tastatur ab.A read / write device radiates through a transmitter coil / antenna Alternating field with a frequency in the range of 125 kHz - 15 MHz. about the alternating field is transported to the keyboard. In addition to the in Keyboards or pointing devices usually contain electronic Circuits include the keyboard according to the invention or the pointing device additionally an analog input circuit, which from the alternating field Supply voltage for the keyboard wins. A microcontroller in the Keyboard or the pointing device controls the process. At the same time, the Analog part of a circuit block that shows the amplitude of the input frequency modulated by load, or a modulation of the input frequency detected. The read / write device can load modulation on the Recognize alternating field and for its part, for example, by blanking gaps Modulate alternating field. The basics of this type of data and Energy transmission are described in DE 41 07 311 A1. So that's one Communication possible in both directions. The maximum that can be bridged Distance depends on the carrier frequency and the field strength of the Alternating field mainly from the dimensioning of the transmitter coil Read / write device and the receiver coil in the keyboard.

Die Tastatur bzw. das Zeigergerät enthält in einer vorteilhaften Ausgestaltung - zusätzlich noch einen Energiespeicher, der bei guter Kopplung mit dem Schreib-Lese-Gerät aufgeladen wird, um auch bei schlechteren Bedingungen noch eine ausreichende Kommunikation zu gewährleisten.The keyboard or the pointing device contains an advantageous one Design - in addition, an energy storage device with good Coupling with the read / write device is also charged at poorer conditions, adequate communication guarantee.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn zusätzlich zur transformatorischen Kopplung auch noch weitere Kommunikationspfade zur Verfügung stehen, auf die bei Bedarf zurückgegriffen werden kann. So ist es möglich parallel zur transformatorischen Kopplung auch eine IR- Verbindung und/oder eine HF-Verbindung vorzusehen, die bei einer Unterbrechung der transformatorischen Kopplung, aus dem Energiespeicher betrieben, die Kommunikation mit dem Schreib-Lese- Gerät bzw. dem Personal Computer aufrechterhalten. Das Schreib-Lese- Gerät enthält in einem solchen Fall alle weiteren zur Kommunikation über die ersatzweise möglichen Verbindungsarten benötigten Mittel.It is also particularly advantageous if in addition to transformer coupling also other communication paths are available, which can be used if necessary. So is it possible to use an IR parallel to the transformer coupling To provide connection and / or an RF connection that at a Interruption of the transformer coupling from which Energy storage operated, communication with the read / write Maintain the device or personal computer. The read-write In such a case, the device contains all others for communication via the alternative means of connection required.

An die Tastatur kann weiterhin ein Zeigergerät wie z. B. eine Maus, ein Trackball oder ähnliches angeschlossen werden. Die Verbindung zum Computer erfolgt über die Aktive Kommunikationsverbindung zwischen Tastatur und Schreib-Lese-Gerät. Das Zeigergerät ist in einer anderen Ausführung integraler Bestandteil der Tastatur. Auch der bei dem Zeigergerät alleine ist die Datenkommunikation mit der Dateneinrichtung in der zuvor beschriebenen Weise möglich.A pointing device such as e.g. B. a mouse Trackball or the like can be connected. The connection to Computer takes place over the active communication link between Keyboard and read / write device. The pointing device is in another Design an integral part of the keyboard. Even that one The pointer device alone is the data communication with the data device in possible in the manner described above.

Mit der oben beschriebenen Tastatur bzw. dem Zeigergerät lassen sich die eingangs aufgeführten Nachteile des Stands der Technik auf einfache Weise beheben. Die Tastatur bzw. das Zeigergerät zeichnet sich durch eine zuverlässige Schnittstelle aus, die auch ohne freie Verbindungslinie zwischen Sender und Empfänger zuverlässig arbeitet. Die Spannungsversorgung der Tastatur bzw. dem Zeigergerät erfolgt batterie- und drahtlos. Damit ist die Tastatur bzw. das Zeigergerät unbegrenzt zu betreiben ohne daß Batterien ausgetauscht oder Akkus geladen werden müssen. Ein Energiespeicher in der Tastatur bzw. im Zeigergerät kann diese Funktion vorteilhaft verbessern. Daneben ist die oben beschriebene Schnittstelle sehr preisgünstig herzustellen. So ist sie nur unwesentlich teurer als eine Infrarot-Schnittstelle und sehr viel günstiger als eine HF-Schnittstelle herzustellen.With the keyboard or pointing device described above, the Disadvantages of the prior art listed at the beginning in a simple manner remedy. The keyboard or the pointing device is characterized by a reliable interface, even without a free connecting line between The transmitter and receiver work reliably. The power supply of the The keyboard or the pointing device is battery and wireless. So that's it To operate the keyboard or the pointing device indefinitely without batteries replaced or batteries need to be charged. An energy store in this function can be advantageous on the keyboard or in the pointing device improve. In addition, the interface described above is very inexpensive to manufacture. So it is only marginally more expensive than one Infrared interface and much cheaper than an HF interface to manufacture.

Claims

1. Cable and batteryless keyboard and / or pointer device for a data device, the power supply to the keyboard via high-frequency alternating field, characterized in that the high-frequency alternating field is generated by a read / write device that is connected to the data device and that the data communication takes place through load modulation of the high-frequency alternating field on the keyboard side or the pointer device side and the load modulation is recognized, demodulated and passed on to the data device by the read / write device.

2. Cable and batteryless keyboard and / or pointing device according to claim 1, characterized in that the read / write device has means around Data by modulating the high-frequency alternating field to the keyboard or transferred to.

3. Cable and batteryless keyboard according to claim 1 or 2, characterized characterized in that a pointing device is connected to the keyboard, and that to control the pointer on a display device of the Data setup coordinate signals on the high frequency Alternating field are transmitted.

4. Cordless and batteryless keyboard and / or pointing device according to one of the Claims 1-3, characterized in that the keyboard or Pointer device has an energy store, which is due to the high frequency Alternating field is charged.

5. Cordless and batteryless keyboard and / or pointing device according to one of the Claims 1-4, characterized in that the keyboard or the Pointer device has further transmitting and receiving devices, via which a - alternative connection to the data device is established if the Field strength of the high-frequency alternating field for data transmission becomes weak.