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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Datenübertragungssystem,
das einen menschlichen Körper
als Signalpfad verwendet, und insbesondere auf ein System, das ein
erstes Sende-Empfangsgerät,
das so ausgebildet ist, daß es
an einem menschlichen Körper
getragen werden kann, und ein zweites Sende-Empfangsgerät umfaßt, das
so ausgelegt ist, daß es
mit einer zugehörigen
Vorrichtung verbindbar ist, die Daten verwendet, die von dem ersten.
Sende-Empfangsgerät übertragen
werden.
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Das US-Patent No. 4,591,854 offenbart
ein Datenübertragungssystem,
das den menschlichen Körper
als Signal verwendet. Das System umfaßt einen tragbaren Sender in
Form einer Armbanduhr, die von einem Benutzer getragen wird, sowie
eine Steuereinheit oder einen Signalempfänger. Der Sender weist ein
Paar Elektroden auf der Rückseite
der Armbanduhr für
eine direkten Kontakt mit der Haut des Benutzers auf. Eine Elektrode
arbeitet als Signalelektrode, die über einen Bereich des Körpers des
Benutzers mit einer Berührungselektrode
des Signalempfängers
verbunden ist, während
die andere Elektrode als Erdungselektrode arbeitet, die oder die
nicht über einen
anderen Bereich des Körpers
des Benutzers mit einer Schaltungserdung des Signalempfängers verbunden
ist, um einen Signalpfad durch den Körper des Benutzers zur Datenübertragung
von der Armbanduhr zu dem Signalempfänger zu vervollständigen.
Der Signalempfänger
umfaßt
einen Berührungssensor,
um den Berührungszustand
und den Nicht-Berührungszustand
der Berührungselektrode zu
detektieren, so daß es
für den
Signalempfänger möglich wird,
die Daten von der Armbanduhr zu empfangen, wenn das Berühren nachgewiesen
wird, um ein versehentliches Aktivieren der Geräte, die mit dem Signalempfänger verbunden
sind, durch ausgestrahlte Signale zu vermeiden. Um diesen automatischen
Empfang von Daten an dem Signalempfänger zu ermöglichen, muß die Armbanduhr immer zum Übertragen
von Daten bereit sein, oder sie muß einen manuellen Startschalter
zum Starten der Übertragung
von Daten umfassen. Wenn die Armbanduhr so ausgebildet ist, daß sie durchgehend
mit Energie versorgt wird, so daß sie immer zur Datenübertragung
bereit ist, wird eine Batterie, die die elektronischen Komponenten
der Armbanduhr mit Energie ver sorgt, schnell leer sein. Wenn die
Armbanduhr so ausgelegt ist, daß sie
einen Startschalter umfaßt,
ist eine lästige
manuelle Bedienung erforderlich, die von der berührungsreaktiven Datenübertragung
wegführt.
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Die EP-A-843 425 offenbart ein Datenübertragungssystem
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Im Hinblick auf diese Unzulänglichkeiten
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein berührungsreaktives
Datenübertragungssystem
zur Verfügung
zu stellen, das in der Lage ist, die Batterielebensdauer des Sende-Empfangsgeräts, das
an dem Körper
des Benutzers getragen wird, zu verlängern, dabei aber eine "One-Touch" Datenübertragung
sicherzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Datenübertragungssystem
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Dadurch können die erste Signalübertragungsvorrichtung
und der erste Modulator des ersten Sende-Empfangsgeräts ausgeschaltet
bleiben, bis der Benutzer die Berührungselektrode des zweiten Sende-Empfangsgeräts berührt, wodurch
während des
Nicht-Betriebszustandes Energie gespart wird und eine verlängerte Beatterielebensdauer
des ersten Sende-Empfangsgeräts
sichergestellt wird. Auch kann die Übertragung der ersten Daten
automatisch einfach durch Berühren
der Berührungselektrode durchgeführt werden,
und ohne irgendwelche weiteren Startverfahren zu erfordern. Dies
ist insbesondere in solch einem Fall vorteilhaft, bei dem das erste Sende-Empfangsgerät in Form
einer batteriebetriebenen Armbanduhr zur Verwendung in einem schlüssellosen
Eintrittssystem für
einen Zutritt bzw. Zugriff zu einem Fahrzeug, zu einer beschränkten Vorrichtung
oder zu einem beschränkten
Bereich realisiert ist.
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Bevorzugt umfaßt das zweite Sende-Empfangsgerät ferner
einen zweiten Modulator zum Umwandeln der zweiten Daten in ein zweites
moduliertes Spannungssignal, das zwischen der Berührungselektrode
und der zweiten Schaltungserdung für eine bilaterale Datenübertragung
zwischen dem ersten und dem zweiten Sende-Empfangsgerät angelegt wird.
Um die zweiten Daten von dem zweiten Sende-Empfangsgerät zu empfangen,
umfaßt
das erste Sende-Empfangsgerät einen
ersten Demodulator zum Umwandeln des zweiten modulierten Signals, das über die
Signalelektrode detektiert wird, in die zweiten Daten. Darüber hinaus
weist die erste Steuervorrichtung eine Funktion zum Modifizieren
der ersten Daten in Übereinstimmung
mit den zweiten Daten auf.
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Diese Anordnung ist vorteilhaft,
wenn das vorliegende System in einem automatisierten Tor bzw. einer
automatisierten Sperre verwendet wird, die den Eintritt einer das
erste Sende-Empfangsgerät tragenden
Person für
einen bestimmten Preis oder zu bestimmten Kosten erlaubt. Dadurch
wird jedesmal, wenn die Person das Tor bzw. die Sperre passiert,
die Gebühr,
die von den zweiten Daten bestimmt wird, von einem Kredit abgezogen,
der als erste Daten auf dem ersten Sende-Empfangsgerät gespeichert
ist, abgezogen, so daß die
ersten Daten durch die zweiten Daten aktualisiert werden.
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Die erste Signalübertragungsvorrichtung umfaßt einen
Stromregulator, der einen Strom, der zwischen der Signalelektrode
und der Erdungselektrode fließt,
im wesentlichen auf einem festgelegten Niveau hält, so daß erfolgreich eine zuverlässige Datenübertragung
durchgeführt
wird, unabhängig
von unterschiedlichen elektrischen Widerständen von unterschiedlichen
Bereichen der Haut, die in Kontakt mit der Signalelektrode und der
Erdungselektrode ist.
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Die Signalelektrode und/oder die
Erdungselektrode und/oder die Berührungselektrode können mit
einer Isolationsschicht beschichtet sein, so daß eine kapazitive Kopplung
mit dem Körper
des Benutzers möglich
wird, was das Auftreten einer elektrischen Doppelschicht an der
Schnittstelle zwischen der Haut des Benutzers und der Elektrode
vermeidet, was zu einer elektrischen Polarisierung führen würde, die
die Ursache für
ungewünschtes
Rauschen ist.
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Die zweite Schaltungserdung kann über ein Erdungsleitung
mit Masse verbunden werden, um die Impedanz zwischen der zweiten
Schaltungserdung und der Masse zu verringern, mit der die Erdungselektrode über den
Körper
des Benutzers verbunden ist.
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Auch das zweite Sende-Empfangsgerät weist
bevorzugt ein elektrisch leitendes Gehäuse auf, mit dem die zweite
Schaltungserdung verbunden ist.
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Darüber hinaus kann die zweite
Schaltungserdung mit einer elektrisch leitenden Schicht oder Scheibe
verbunden sein, die so ausgelegt ist, daß sie an einer Position installiert
ist, so daß der
menschliche Körper,
der das erste Sende-Empfangsgerät trägt, auf
dieser leitenden Schicht oder Scheibe bzw. Platte steht.
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Daher ist es möglich, die Impedanz zwischen der
zweiten Schaltungserdung und dem Körper des Benutzers für eine zuverlässige Datenübertragung von
dem ersten Sende-Empfangsgerät
zu dem zweiten Sende-Empfangsgerät über den
Körper
des Benutzers verringern.
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Das erste Sende-Empfangsgerät kann zusätzlich einen
Anzeige zum Anzeigen von ersten Daten umfassen, so daß der Benutzer
die Daten überprüfen kann.
Der Datenspeicher des ersten Sende-Empfangsgerät kann abnehmbar an dem ersten Sende-Empfangsgerät befestigt
sein, so daß der
Datenspeicher auf einer separaten Schreibvorrichtung zum Überschreiben
der ersten Daten installiert werden kann, oder so, daß er durch
einen anderen Datenspeicher ersetzt werden kann.
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Das erste Sende-Empfangsgerät ist auf
einer Scheibe gehalten, wobei die Signalelektrode und die Erdungselektrode
auf einer Seite der Scheibe angeordnet sind. Dadurch kann das erste
Sende-Empfangsgerät
einfach in eine Armbanduhr integriert werden, wobei die Scheibe
die Rückseite
der Uhr bildet.
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Alternativ kann das erste Sende-Empfangsgerät auf einem
Ring gehalten werden, wobei die Signalelektrode und die Erdungselektrode
auf einer inneren Fläche
des Rings angeordnet sind. Dadurch kann das erste Sende-Empfangsgerät ebenfalls
einfach von dem Benutzer getragen werden.
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Das zweite Sende-Empfangsgerät kann so ausgelegt
sein, daß der
Berührungssensor
und die zweite Steuervorrichtung ständig von einer Energiequelle
mit Energie versorgt werden, so daß sie immer betriebsbereit
sind, während
der zweite Signaldetektor und der zweite Demodulator selektiv von
der Energieversorgung mit Energie versorgt werden. Die zweite Steuervorrichtung
reagiert auf das Berührungssignal,
so daß der
zweite Signaldetektor und der zweite Demodulator mit Energie versorgt
werden. Dadurch bleiben der zweite Signaldetektor und der zweite
Demodulator so lange abgeschaltet, bis die zweite Steuervorrichtung
das Berührungssignal
empfängt,
so daß Energie
gespeichert wird, während
das zweite Sende-Empfangsgerät
sich in seinem Nicht-Betriebszustand befindet, in dem es keine ersten
Daten von dem ersten Sende-Empfangsgerät empfängt.
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Zusätzlich weist die zweite Steuervorrichtung
eine Funktion zum Abschalten des zweiten Signaldetektors und des
zweiten Demodulators nach dem Erhalten der ersten Daten auf. Insbe sondere
ist es bevorzugt, daß die
zweite Steuervorrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine vorbestimmte Zeitperiode
für den
Empfang des ersten demodulierten Spannungssignals und zum Abschalten
des zweiten Signaldetektors und des zweiten Demodulators nach dem
Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode zur Verfügung stellt.
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Diese und noch weitere Aufgaben und
vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der
nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen noch deutlicher, wenn
diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung, die ein Grundprinzip eines Datenübertragungssytems
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Blockdiagramm eines tragbaren Sende-Empfangsgerätes des
oben genannten Systems, das so ausgelegt ist, daß es an dem Körper eines
Benutzer getragen werden kann;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines zugehörigen
Sende-Empfangsgeräts
des oben genannten Systems, das so ausgelegt ist, daß es an
einem Gerät
installiert werden kann, das die übertragenen Daten verwendet;
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4 ist
eine perspektivische Darstellung eines tragbaren Sende-Empfangsgeräts;
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5 ist
eine perspektivische Darstellung eines tragbaren Sende-Empfangsgeräts, das
in einer Armbanduhr vorgesehen ist;
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6 ist
eine perspektivische Darstellung eines tragbaren Sende-Empfangsgeräts, das
in Form eines Rings realisiert ist;
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7 ist
eine schematische Darstellung des Systems, das für ein schlüsselloses Eintrittssystem für ein Fahrzeug
verwendet wird;
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8 ist
ein Blockdiagramm eines tragbaren Sende-Empfangsgeräts, das
in einem Datenübertragungssystem
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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9 ist
ein Blockdiagramm eines zugehörigen
Sende-Empfangsgerätes
des oben genannten Systems;
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10 ist
eine schematische Darstellung des Systems, das in einem automatisierten
Tür- bzw. Sperrsystem
verwendet wird.
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DETAILLERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGFORMEN
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Bezugnehmend auf 1 wird in dieser ein Prinzip eines Datenübertragungssystems
gezeigt, das den menschlichen Körper
als Signalübertragungspfad
verwendet. Das System umfaßt
ein tragbares Sende-Empfangsgerät 10 (nachfolgend
als erstes Sende-Empfangsgerät
bezeichnet), das so ausgebildet ist, daß es an dem menschlichen Körper getragen
werden kann, sowie ein zugehöriges
Sende-Empfangsgerät 30 (nachfolgend
als zweites Sende-Empfangsgerät bezeichnet),
das so ausgebildet ist, daß es
an einer Vorrichtung 50 installiert werden kann, die die
Daten verwendet, die von dem ersten Sende-Empfangsgerät für einen
gesteuerten Betrieb der Vorrichtung übertragen werden. Das erste
Sende-Empfangsgerät 10 weist
eine Signalelektrode 11 und eine Erdungselektrode 12 auf,
die in Kontakt mit dem Körper
des Benutzers gehalten werden. Wenn der Benutzer, der das erste
Sende-Empfangsgerät 10 trägt, eine
Berührungselektrode 31 des
zweiten Sende-Empfangsgerätes 30 berührt, wird
ein Signalpfad geschlossen, der sich von der Signalelektrode 11 durch
einen Bereich des Körpers
des Benutzers, die Berührungselektrode 31,
einen inneren Schaltkreis des zweiten Sende-Empfangsgeräts 30, eine Schaltungserdung
des zweiten Sende-Empfangsgerätes 30,
eine Masse G, den anderen Bereich des Körpers des Benutzers, die Erdungselektrode 12 und einen
inneren Schaltkreis des ersten Sende-Empfangsgerätes 10 erstreckt.
Der Signalpfad, der sich durch den menschlichen Körper erstreckt,
ist durch gepunktete Linien dargestellt. Daher wird ein Spannungssignal,
das über
die Elektroden 11 und 12 angelegt wird, zu dem
zweiten Sende-Empfangsgerät 30 übertragen,
wenn der Benutzer die Berührungselektrode 31 berührt. In 1 ist die Schaltungserdung
des zweiten Sende-Empfangsgeräts 30 der Einfachheit
halber über
ein Erdungsleitung 54 mit der Masse G verbunden. Es ist
jedoch auch möglich,
daß die
Schaltungserdung kapazitiv mit der Masse G oder sogar kapazitiv
direkt mit dem Hauptbereich des Körpers des Benutzers verbunden
ist, um den Signalpfad zu erzeugen.
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Wie in 2 gezeigt
ist, umfaßt
das erste Sende-Empfangsgerät 10 eine
Batterie 14 und verschiedene Schaltkreise, die von der
Batterie mit Energie versorgt werden. Die Schaltkreise umfassen
einen Datenspeicher 15 zum Speichern von zu übertragenden
Daten, eine Steuervorrichtung 16, einen Modulator 17,
der die Daten in ein moduliertes Spannungssignal umwandelt, eine
Signalübertragungsvorrichtung 18,
die das modulierte Spannungssignal über die Signalelektrode 11 und
die Erdungselektrode 12 anlegt, die mit einem Abstand von
etwa 5 bis 10 mm voneinander angeordnet sind. Auch ist in den Schaltkreisen
ein Startsignaldetektor 20 enthalten, der so angeschlossen
ist, daß er
ein Startsignal detektiert, das von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30 durch
die Signalelektrode 11 übertragen
wird. Das Startsignal wird über
die Signalelektrode 11 und eine Schaltungserdung 19 empfangen.
Die Schaltungserdung 19 kann mit der Erdungselektrode 12 verbunden
sein. Nur die Steuervorrichtung 16 und der Startsignaldetektor 20 sind
ständig
durch die Batterie 14 mit Energie versorgt, so daß sie zum
Detektieren des Startsignals an dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30 bereit
sind. In dem Nicht-Betriebszustand, in dem das erste Sende-Empfangsgerät 10 keine
Daten überträgt, befindet
sich die Steuervorrichtung 16 in einem Schlafmodus, in
dem weniger elektrischer Strom von der Batterie 14 verbraucht
wird. Wenn das Startsignal in Folge dessen, daß der Benutzer die Berührungselektrode 31 berührt, empfangen
wird, startet der Startsignaldetektor die Steuervorrichtung 16, welche
wiederum den Datenspeicher 15, den Modulator 17 und
die Signalübertragungsvorrichtung 18 über die
Batterie mit Energie versorgt, so daß das modulierte Spannungssignal über die
Signalelektrode 11 und die Erdungselektrode 12 zum
Starten der Datenübertragung
angelegt wird. Die Steuervorrichtung 16 umfaßt einen
Zeitgeber, der mit der Detektion des Startsignals startet, um eine
vorbestimmte Zeitperiode zur Verfügung zu stellen, während der
die Daten übertragen
werden sollen. Nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode reagiert
die Steuervorrichtung 16 und schaltet den Modulator 17,
die Signalübertragungsvorrichtung
und den Datenspeicher 15 ab. Zu diesem Zweck umfaßt die Steuervorrichtung 16 Einschalter
bzw. Leistungsschalter 21 und 22, die durch die
Ausgabe des Startsignaldetektors 20 und des Zeitgebers
aktiviert werden, so daß der Modulator 17,
die Signalübertragungsvorrichtung 18 und
der Datenspeicher 15 selektiv ein- und ausgeschaltet werden.
Die gepunkteten Linien in 2 zeigen
Energieversorgungsleitungen von der Batterie. Es können auch
jegliche sonstige Mittel zum Bestimmen des Endes der Datenübertragung
anstelle des Zeitgebers verwendet werden. Daher fällt die
Steuervorrichung 16 nach dem Übertragen der Daten wieder
zurück
in den Schlafmodus, während
dem geringerer Strom oder weniger Energie verbraucht wird, wobei
er jedoch in Bereitschaft gehalten wird, das Startsignal für eine andere
Datenübertragung
zu detektieren.
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Die Signalübertragungsvorrichtung 18 ist
so ausgebildet, daß ein
im wesentlichen konstanter Strom zwischen der Signalelektrode 11 und
der Erdungselektrode 12 fließt, wenn das modulierte Spannungssignal über diese
angelegt wird, unabhängig von
unterschiedlichen elektrischen Widerständen zwischen den Elektroden
durch einen Bereich des menschlichen Körpers, wodurch eine zuverlässige Datenübertragung
zu dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30 sichergestellt
wird. Darüber
hinaus umfaßt
das erste Sende-Empfangsgerät 10 optional eine
Anzeige 24 für
eine visuelle Darstellung der Daten, die in dem Datenspeicher 15 gespeichert
sind.
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Wie in 3 gezeigt
ist, umfaßt
das zweite Sende-Empfangsgerät 30 unterschiedliche
Schaltkreise, die mit der Berührungselektrode 31 verbunden
sind, die auf der Außenseite
oder außerhalb
eines Gehäuses
des Sende-Empfangsgeräts
angeordnet sind. Die Schaltkreise werden über eine Energiequelle 51 mit
Energie versorgt, die in dem Gerät 50 vorgesehen
ist, an dem das zweite Sende-Empfangsgerät 30 angebracht ist.
Die Schaltkreise sind üblicherweise
mit einer Schaltungserdung 39 verbunden, die wiederum mit
einem Erdungs- bzw. Masseanschluß 59 des Geräts für eine Verbindung
mit der Masse G verbunden sind. Die Schaltkreise umfassen einen
Berührungssensor 32,
der mit der Berührungselektrode 32 verbunden
ist, so daß ein
Berührungssignal
zur Verfügung
gestellt wird, wenn die Berührungselektrode 31 von
dem Körper
des Benutzers berührt
wird. Auch sind in den Schaltkreisen ein Startsignalgenerator 33,
ein Signaldetektor 34, ein Demodulator 35 und
eine Steuervorrichtung 36 enthalten, die den Betrieb der
Schaltkreise steuert. Der Startsignalgenerator 33 legt
in Reaktion auf das Berührungssignal
das Startsignal an der Berührungselektrode
an. Das dadurch erzeugte Startsignal ist zum Beispiel ein gleichmäßiges AC-Spannungssignal.
Der Signaldetektor 34 detektiert das modulierte Spannungssignal,
das von dem ersten Sende-Empfangsgerät übertragen und über die
Berührungselektrode 31 und
die Schaltungserdung 39 empfangen wird. Das modulierte
Spannungssignal, das dadurch detektiert wird, wird an dem Demodulator 35 demoduliert,
um die ersten Daten abzuleiten, die dann an das Gerät weitergegeben
werden, um dort verarbeitet zu werden.
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Während
des Nicht-Betriebszustandes, bei dem die Berührungselektrode nicht von dem menschlichen
Körper
berührt
wird, werden nur die Steuervorrichtung 36 und der Berührungs sensor 32 mit
Energie versorgt, so daß sie
für dem
Empfang bzw. für
das Detektieren des Berührens
bereit sind. Wenn die Berührungselektrode 31 berührt wird,
gibt der Berührungssensor 32 das
Berührungssignal
an die Steuervorrichtung 36, die daraufhin die Schalter 41 und 42 schließt, um den
Startsignalgenerator 33, den Signaldetektor 34 und
den Demodulator 35 mit Energie zu versorgen, wodurch das
Startsignal erzeugt wird und die Schaltkreise für den Empfang der Daten von
dem ersten Sende-Empfangsgerät
aktiviert werden. Die Steuervorrichtung 36 umfaßt ferner einen
Zeitgeber, der beim Empfang des Berührungssignals startet, um ein
festgelegtes Zeitintervall zur Verfügung zu stellen, während dessen
die Datenübertragung
von dem ersten Sende-Empfangsgerät 10 erwartungsgemäß abgeschlossen
sein sollte. Nach dem Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls öffnet die
Steuervorrrichtung 36 die Schalter 41 und 42,
wodurch der Startsignalgenerator 33, der Signaldetektor 34 und
der Demodulator 35 abgeschaltet werden. Dadurch wird das
zweite Sende-Empfangsgerät 30 in
einem Schlafmodus gehalten, bei dem es geringere Elektrizität verbraucht,
bis die Berührungselektrode 31 berührt wird.
Die gepunkteten Linien in 3 zeigen
die Energieversorgungsleitungen. Das zweite Sende-Empfangsgerät 30 umfaßt ferner
eine Schnittstelle 44 zum Übertragen der Daten zu dem Gerät sowie
zum Empfangen der Energieversorgung von diesem.
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Wie es in 4 gezeigt ist, sind die Schaltkreise
des ersten Sende-Empfangsgeräts 10 auf
einem einzelnen Chip 60 integriert, der auf einer Scheibe 61 zusammen
mit einer knopfförmigen
Batterie 14 montiert sind. Die Signalelektrode 11 und
die Erdungselektrode 12 sind auf der Rückseite der Scheibe 61 angeordnet.
Die Scheibe 61 ist in einer Armbanduhr als rückwärtige Seite
oder Platte eingebracht, wie es in 5 gezeigt
ist, so daß die
Elektroden 11 und 12 immer in Kontakt mit dem
Arm des Benutzer gehalten werden können. Alternativ kann der Chip 60 zusammen
mit einer knopfförmigen
Batterie 14 in einer edelsteinähnlichen Schale 64 gehalten
werden, die auf der Oberseite eines Rings 65 befestigt
ist. Die Signalelektrode 11 und die Erdungselektrode 12 sind
auf der Innenseite des Rings 4 angeordnet, so daß sie immer
in Kontakt mit dem Finger des Benutzers gehalten werden. Auf ähnliche
Weise kann der Schaltkreis des Sende-Empfangsgeräts 30 auf einem einzelnen
Chip integriert sein, so daß dieser
einfach in das Gerät
eingesetzt oder an diesem angebracht werden kann. Die Signalelektrode 11 und/oder
die Erdungselektrode 12 und/oder die Berührungselektrode 31 können mit
einem elektrischen Material beschichtet sein, um eine kapazitive
Kopplung mit dem zugehörigen
Bereich des Körpers
des Benutzers zu erzeugen, wodurch die elektrischen Doppelschichten
an der Schnittstelle zwischen der Elektrode und dem Körper des
Benutzers für
eine zuverlässige
Datenübertragung
vermieden werden.
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Es wird angemerkt, daß die Schaltkreise
des ersten und des zweiten Sende-Empfangsgeräts zur Unterstützung eines
einfachen Verständnisses
der Arbeitsweise der Sende-Empfangsgeräte im Hinblick auf
ihre Funktion in den 2 und 3 gezeigt sind. Der Modulator 17 und
der Demodulator 35 können
daher eher durch Softwareregeln realisiert sein, die in den entsprechenden
Steuervorrichtugen 16 und 36 enthalten sind, als
durch Hardware-Realisierungen.
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Das zweite Sende-Empfangsgerät kann ein Gehäuse aus
einem elektrisch leitfähigen
Material umfassen, an das die Schaltungserdung gekoppelt ist. Das
Gehäuse
hat eine ausreichende Oberflächenabmessung
zum Realisieren einer starken kapazitiven Kopplung mit der Masse
G für eine
effektive Datenübertragung
durch den menschlichen Körper zwischen
dem ersten und dem zweiten Sende-Empfangsgerät. Alternativ kann die Schaltungserdung des
zweiten Sende-Empfangsgerät mittels
eines leitenden Kabels oder einer Leitung mit der Masse G verbunden
werden. Um ferner die elektrostatische Kopplung zwischen dem menschlichen
Körper
und der Schaltungserdung des zweiten Sende-Empfangsgeräts zu verbessern,
kann es vorteilhaft sein, eine elektrisch leitfähige Lage oder elektrisch leitfähige Platte
zu verwenden, die so angeordnet ist, daß der menschliche Körper, der
das erste Sende-Empfangsgerät
trägt,
auf der leitenden Platte steht.
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7 zeigt
eine typische Anwendung des vorliegenden Systems für ein schlüsselloses
Eintrittsystem bzw. Öffnungssystem
eines Fahrzeugs. Das erste Sende-Empfangsgerät 10 in der Form einer Armbanduhr
wird von dem Benutzer getragen, während die beiden zweiten Sende-Empfangsgeräte 30 in
einer Tür 80 des
Fahrzeugs eingebracht sind, so daß sie auf übliche Weise mit einem Türverriegelungsmechanismus 85 verbunden
sind. Ein Sende-Empfangsgerät 30 wird
als Türöffnungssensor verwendet,
wobei die Berührungselektrode 31 einen Türgriff 81 bildet,
während
das andere Sende-Empfangsgerät 30 als
Türverriegelungssensor
verwendet wird, wobei die Berührungselektrode 31 eine
Türverriegelung 82 bildet.
Die Schaltungserdungen der zwei Sende-Empfangsgeräte 30 sind
auf übliche Weise
mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden. Wenn der Benutzer, der
das erste Sende-Empfangsgerät 10 trägt, den
Türgriff 81 berührt, werden
die Daten, die in dem Datenspeicher des ersten Sende-Empfangsgeräts 10 gespeichert
sind, zu dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30 auf eine Weise übertragen,
wie sie oben beschrieben worden ist. Die Daten, bei denen es sich
um Identifikationsdaten für das
Fahrzeug handelt, werden mit Referenzdaten verglichen, die in dem
Türverriegelungsmechanismus
gespeichert sind. Wenn festgestellt wird, daß die empfangenen Daten mit
den Referenzdaten übereinstimmen, öffnet der
Türverriegelungsmechanismus die
Tür. Wenn
der Benutzer auf der anderen Seite die Türverriegelung 82 berührt, überträgt das zugehörige Sende-Empfangsgerät 30 die
empfangenen Daten zu dem Mechanismus 85, der darauf reagiert
und die empfangenen Daten identifiziert und die Tür verriegelt,
wenn die empfangen Daten mit den Referenzdaten übereinstimmen. Alternativ kann
das zweite Sende-Empfangsgerät so speziell
konstruiert sein, daß die
Steuervorrichtung 36 die Referenzdaten speichert und eine
Funktion zum Vergleichen der empfangenen Daten mit den Referenzdaten
aufweist, so daß sie
ein Entriegelungssignal und ein Verriegelungssignal zum Aktivieren
des Mechanismus 85 zum Entriegeln und zum Verriegeln der
Tür übertragen
kann.
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Auf ähnliche Weise kann das vorliegende System
auch an ein Zündungssystem
zum Starten des Motors angepaßt
werden. Zum Beispiel kann das zweite Sende-Empfangsgerät in einem
geeigneten Bereich um das Armaturenbrett des Fahrzeugs untergebracht
sein, wobei die Berührungselektrode
offen an einer einfach zugänglichen
Position liegt. Dadurch kann der Benutzer, der das erste Sende-Empfangsgerät trägt, den
Motor einfach durch Berühren der
Berührungselektrode
starten.
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Bezugnehmend auf die 8 und 9 wird
ein Datenübertragungssystem
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, die so konstruiert ist, daß sie eine
bilaterale Datenübertragung
bzw. eine Datenübertragung
in zwei Richtungen zwischen einem ersten Sende-Empfangsgerät 10A und
einem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A bewirkt.
Diese Sende-Empfangsgeräte
sind identisch zu denen der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme,
daß das
erste Sende-Empfangsgerät 10A ferner
einen Demodulator 25 zum Demodulieren von Daten umfaßt, die
von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A übertragen
werden, und daß das
zweite Sende-Empfangsgerät 30A ferner
einen Modulator 37 zum Modulieren der Daten umfaßt, die
von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A übertragen
werden. Ähnliche
Schaltkreiskomponenten sind durch identische Bezugszeichen mit dem zusätzlichen
Buchstaben "A" versehen. Der Modulator 37 des
zweiten Sende-Empfangsgeräts 30A gibt ein
moduliertes Spannungssignal ab, das die Daten angibt, die zu dem
ersten Sende-Empfangsgerät 10A übertragen
werden. Die Signalübertragungsvorrichtung 33A des
zweiten Sende-Empfangsgerät 30A ist für das Anlegen
des modulierte Spannungssignals an der Be rührungselektrode 31A für die Datenübertragung
an das erste Sende-Empfangsgerät
verantwortlich. Das Spannungssignal arbeitet auch als Startsignal
zum Starten der Datenübertragung
von dem ersten Sende-Empfangsgerät 10A zu
dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A.
In diesem Sinne dient das Signalübertragungsgerät 33A als
Startsignalgenerator 33 der ersten Ausführungsform. In diesem Zusammenhang
detektiert der Signaldetektor 20A des ersten Sende-Empfangsgeräts 10A das
modulierte Spannungssignal, das von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A übertragen
wird, und dient daher als Startsignaldetektor 20 der ersten
Ausführungsform.
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Im Betrieb, wenn der Benutzer, der
das erste Sende-Empfangsgerät 10A trägt, die
Berührungselektrode 31A des
zweiten Sende-Empfangsgeräts berührt, stellt
der Berührungssensor 32A ein
Berührungssignal
zur Verfügung,
woraufhin die Steuervorrichtung 36A den Modulator 37,
die Signalübertragungsvorrichtung 33A,
den Demodulator 35A und den Signaldetektor 34A mit
Energie versorgt. Zuerst empfängt
die Steuervorrichtung 36A die Daten von einem Datenspeicher 52A des
Geräts 50 und
ordnet an, das modulierte Spannungssignal, das die Daten angibt,
abzugeben und anzulegen. In Reaktion auf das Spannungssignal von
dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A aktiviert
die Steuervorrichtung 16A des ersten Sende-Empfangsgeräts 10A den
Datenspeicher 15A und führt
eine geeignete Verarbeitung der Daten von dem Datenspeicher 15A unter
Berücksichtigung
der Daten durch, die von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A empfangen
worden sind. Die Steuervorrichtung 16A aktualisiert die
Daten des Datenspeichers 15A in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser
Verarbeitung. Danach aktiviert die Steuervorrichtung 16A den
Modulator 17A und die Signalübertragungsvorrichtung 18A,
so daß das
modulierte Spannungssignal, das die aktualisierten Daten angibt, über die
Elektroden 11A und 12A zu dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A übertragen
wird. Das modulierte Spannungssignal, das an dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A empfangen
wird, wird in Daten umgewandelt, die von der Steuervorrichtung 36A für eine gesteuerte
Arbeitsweise des Geräts
verwendet werden oder die an das Gerät weitergegeben werden, so
daß sie
dort für
einen bestimmten Betrieb oder eine bestimmte Arbeitsweise des Geräts verarbeitet
werden. Auf diese Weise wird die Zwei-Wege Datenübertragung zwischen dem ersten
und dem zweiten Sende-Empfangsgerät in einem Halb-Duplex Verfahren
durchgeführt.
In Abhängigkeit
von der speziellen Anwendung, für
die das System eingesetzt wird, kann das System so konstruiert sein,
daß es mehr
als einen Datenübertragungszyklus
umfaßt,
bei dem die Ein-Wege Datenübertragung
entweder von dem ersten oder von dem zweiten Sende-Empfangsgerät zweimal
oder öfter
wiederholt wird. In einem solchen Fall werden die Daten in dem Datenspeicher 15A des
ersten Sende-Empfangsgeräts 10A durch die
Daten, die von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A übertragen
werden, modifiziert oder aktualisiert.
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Auch in dieser Ausführungsform
sind das erste Sende-Empfangsgerät 10A sowie
das zweite Sende-Empfangsgerät 30A so
konstruiert, daß sie weniger
Energie verbrauchen. Das bedeutet, daß das erste Sende-Empfangsgerät 10A in
einem Schlafmodus gehalten wird, bei dem die Steuervorrichtung 16A und
der Signaldetektor 20A nur dann mit Energie versorgt werden,
wenn das modulierte Spannungssignal von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A empfangen
wird, und wobei es in den Schlafmodus zurückfällt, nachdem die Datenübertragung
zwischen dem ersten und dem zweiten Sende-Empfangsgerät abgeschlossen
ist. Mit anderen Worten werden der Datenspeicher 15A, der
Modulator 17A, die Signalübertragungsvorrichtung 18A und der
Demodulator 25 bei einem Schließen der Schalter 21A und 22A nur
für eine
vorbestimmte Zeitperiode mit Energie versorgt, die mit dem Empfang
des modulierten Spannungssignals von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A startet.
Die Datenübertragung
zwischen dem ersten und dem zweiten Sende-Empfangsgerät wird innerhalb
dieser vorbestimmten Zeitperiode abgeschlossen. Auf ähnliche
Weise wird das zweite Sende-Empfangsgerät 30A in
einem Schlaftmodus gehalten, bei dem die Steuervorrichtung 36A und
der Berührungssensor 32A nur
mit Energie versorgt werden, wenn die Berührungselektrode 31A von
dem menschlichen Körper
berührt
wird, und es fällt
zurück
in den Schlaftmodus, nachdem die Datenübertragung zwischen dem ersten
und dem zweiten Sende-Empfangsgerät abgeschlossen ist. Dadurch
werden die Signalübertragungsvorrichtung 33A,
der Modulator 37A, der Signaldetektor 34A und der
Demodulator 35A durch ein Schließen der Schalter 41A und 42A nur
für eine
vorbestimmte Zeitperiode mit Energie versorgt, die mit dem Berühren der Berührungselektrode
beginnt. Innerhalb dieser vorbestimmten Zeitperiode ist die Datenübertragung zwischen
dem ersten und dem zweiten Sende-Empfangsgerät abgeschlossen. Wem daher
eine Person, die nicht das erste Sende-Empfangsgerät trägt, die Berührungselektrode
des zweiten Sende-Empfangsgeräts
berührt,
werden die gesamten Schaltkreise des ersten und des zweiten Sende-Empfangsgeräts nur für eine bestimmte
Zeitperiode mit Energie versorgt, um dadurch Energie zu sparen.
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10 zeigt
eine spezielle Anwendung des Datenübertragungssystem der zweiten
Ausführungsform
für eine
automatische Tür
bzw. Sperre, die an einer Bahnstation oder ähnlichem vorgesehen ist und die
die Person, die die zugehörige
Einrichtung nutzt, mit Kosten belastet. Wenn das System für eine automatische
Sperre der Bahnstation angewendet wird, umfassen die Daten in dem
ersten Sende-Empfangsgerät 10A Informationen,
wie sie in einem üblichen Ticket
oder Fahrschein enthalten sind. Das zweite Sende-Empfangsgerät 30A ist
in einer Tür
oder einer Sperre 90 integriert und mit einer Energieversorgung in
der Tür
bzw. Sperre verbunden. Die Schaltungserdung des zweiten Sende-Empfangsgeräts ist mit
einer elektrisch leitenden Scheibe 94 verbunden, auf der
die Person steht, zum Verbessern der kapazitiven Kopplung zwischen
dem menschlichen Körper
und der Schaltungserdung. Alternativ kann die Schaltungserdung einfach
mit Masse verbunden sein. Sobald die Person, die das erste Sende-Empfangsgerät 10A trägt, die
Berührungselektrode 31A berührt, die auf
der Oberseite der Sperre 90 zugänglich ist, beginnt die Datenübertragung
zwischen dem ersten und dem zweiten Sende-Empfangsgerät und die
Daten, die an dem zweiten Sende-Empfangsgerät empfangen werden werden verarbeitet,
um zu überprüfen, ob
die Daten Informationen darstellen, die es der Person erlauben,
die Sperre zu passieren. Solch eine Datenverarbeitung wird in der
Steuervorrichtung des zweiten Sende-Empfangsgeräts oder in einer Steuervorrichtung 91 der
Sperre durchgeführt,
die in der Sperre 90 vorgesehen ist, um die Daten von dem zweiten
Sende-Empfangsgerät
zu empfangen. Wenn die Daten zeigen, daß es der Person gestattet ist
zu passieren, wird die Sperrensteuervorrichtung 91 aktiviert,
so daß die
Tür 92 geöffnet wird.
Auf ähnliche Weise
wie bei einer konventionellen Fahrscheinsperre können die Daten entweder auf
dem ersten oder auf dem zweiten Sende-Empfangsgerät durch
die Daten modifiziert werden, unter Berücksichtigung der Daten auf
dem anderen Sende-Empfangsgerät.
Dadurch ermöglicht
das vorliegende System ein fahrscheinloses Sperrensystem, welches
kein konventionelles Ticket oder einen konventionellen Fahrschein benötigt und
welches daher sehr bequem für
den Benutzer ist.
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In diesem Zusammenhang können die
Daten des ersten Sende-Empfangsgeräts 10A unter der Verwendung
des zweiten Sende-Empfangsgeräts 30A,
wie einem Fahrscheinautomaten, für
eine entsprechende Gebühr
erneuert werden. Das bedeutet, daß die Daten des ersten Sende-Empfangsgeräts 10A durch
einen Datentransfer von dem zweiten Sende-Empfangsgerät 30A erzeugt
werden können. Alternativ
kann der Datenspeicher des ersten Sende-Empfangsgeräts 10A lösbar ausgebildet
sein, so daß die
Daten unter Verwendung eines separaten Datenschreibers erneuert
werden können.
Die Daten in dem Datenspeicher werden an der Anzeige zur Bestätigung für den Nutzer
angezeigt.
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Darüber hinaus kann das vorliegende
System auch gut auf eine geldlose Transaktion für elektronisches Geld angewendet
werden. Bei dieser Anwendung ist das erste Sende- Empfangsgerät 10A so ausgelegt,
daß es
das elektronische Geld in dem Datenspeicher speichern kann, während das
zweite Sende-Empfangsgerät
in einem Register in einem Geschäft
oder an einem Gerät
an einem Verkaufspunkt (POS, point of sale) installiert ist. Wenn
der Benutzer, der das erste Sende-Empfangsgerät trägt, die Berührungselektrode des POS-Geräts berührt, zum Beispiel
beim Empfang eines Produkts oder einer Dienstleistung, werden die
Daten, die die Kosten des Produkts oder der Dienstleistung angeben,
zu dem Datenspeicher des ersten Sende-Empfangsgeräts übertragen.
Daraufhin werden die Daten oder das elektronische Geld zum Begleichen
der Kosten von dem ersten Sende-Empfangsgerät zum dem zweiten Sende-Empfangsgerät übertragen,
um die Daten zu aktualisieren, die an den POS-Gerät verarbeitet
werden. Zur gleichen Zeit wird das elektronische Geld in dem ersten
Sende-Empfangsgerät um diese
Kosten vermindert, um das elektronische Geld zu aktualisieren, was
zur Bestätigung
für den
Benutzer auf dem Display angezeigt wird. Das elektronische Geld
des ersten Sende-Empfangsgeräts
kann bei einer Bank oder bei einem Finanzinstitut durch die Datenübertragung
von dem ersten Sende-Empfangsgerät,
welches als gelderzeugende Vorrichtung vorgesehen ist, im Austausch
für Bargeld
oder im Austausch für
eingezahltes Geld gespeichert werden. Darüber hinaus kann der Datenspeicher
abnehmbar von dem ersten Sende-Empfangsgerät ausgebildet sein, so daß er einzeln
in die bestimmte gelderzeugende Vorrichtung plaziert werden kann,
so daß das
elektronische Geld gespeichert werden kann. Das elektronische Geld, das
in dem ersten Sende-Empfangsgerät
gespeichert ist, kann an dem Display bzw. der Anzeige des ersten
Sende-Empfangsgeräts überprüft werden.
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Darüber hinaus kann das vorliegende
System sehr gut für
ein Zahltelefonsystem verwendet werden, bei dem das zweite Sende-Empfangsgerät in einem
Zahltelefon installiert ist, wobei die Berührungselektrode an einem Telefonhörer angeordnet ist.
Wenn daher der Benutzer, der das erste Sende-Empfangsgerät trägt, den
Telefonhörer
greift, kann die Datenübertragung
zwischen dem ersten und dem zweiten Sende-Empfangsgerät zum Bezahlen
der Telefonkosten durchgeführt
werden.
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- 10
- erstes
Sende-Empfangsgerät
- 11
- Signalelektrode
- 12
- Erdungselektrode
- 14
- Batterie
- 15
- Datenspeicher
- 16
- Steuerungsvorrichtung
- 17
- Modulator
- 18
- Signalübertragungsvorrichtung
- 19
- Schaltungserdung
- 20
- Startsignaldetektor
- 21
- Schalter
- 22
- Schalter
- 24
- Anzeige
- 25
- Demodulator
- 30
- zweites
Sende-Empfangsgerät
- 31
- Berührungselektrode
- 32
- Berührungssensor
- 33
- Startsignalgenerator
- 34
- Signaldetektor
- 35
- Demodulator
- 36
- Steuervorrichtung
- 37
- Modulator
- 41
- Schalter
- 42
- Schalter
- 44
- Schnittstelle
- 50
- Gerät
- 54
- Erdungsleitung
- 59
- Erdungsanschluß
- 60
- Chip
- 61
- Scheibe