WO2000031617A1 - Kabel- und batterielose tastatur und/oder zeigergerät - Google Patents

Kabel- und batterielose tastatur und/oder zeigergerät Download PDF

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WO2000031617A1
WO2000031617A1 PCT/EP1999/008838 EP9908838W WO0031617A1 WO 2000031617 A1 WO2000031617 A1 WO 2000031617A1 EP 9908838 W EP9908838 W EP 9908838W WO 0031617 A1 WO0031617 A1 WO 0031617A1
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keyboard
alternating field
data
frequency alternating
pointing device
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Stephan Lehmann
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Temic Semiconductor Gmbh
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/023—Arrangements for converting discrete items of information into a coded form, e.g. arrangements for interpreting keyboard generated codes as alphanumeric codes, operand codes or instruction codes
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/038—Indexing scheme relating to G06F3/038
    • G06F2203/0384—Wireless input, i.e. hardware and software details of wireless interface arrangements for pointing devices

Definitions

  • the invention relates to a cordless and batteryless keyboard and / or pointer device according to the preamble of claim 1.
  • Wireless keyboard systems are currently available on the market as input devices for personal computers, Internet televisions (Web TV), etc.
  • the connection with the personal computer or device to be operated is established either via an infrared or an HF interface.
  • Keyboards with infrared interfaces have the disadvantage that there must always be a transmission path free from optical obstacles between the transmitter of the keyboard and the receiver on the PC along the connecting line.
  • the HF interface has the disadvantage that because of the range, the system can be listened to very easily. If several such systems are operated in the immediate vicinity at the same time, mutual interference can occur very quickly if not enough communication channels are made available.
  • both types of interfaces have the disadvantage that the keyboards have to be supplied with power by batteries.
  • keyboards If used appropriately, these must be replaced or recharged frequently. This makes the use of these keyboards uneconomical and ineffective.
  • pointer devices such as a mouse or trackball are also available, which are connected to the device to be operated either by themselves or in connection with the keyboard by means of an infrared or an HF interface.
  • a wireless keyboard is known from US Pat. No. 5,081,628, in which the data are transmitted by means of light.
  • the wireless keyboard is also wirelessly connected to a power supply via a high-frequency alternating field.
  • a coil embedded in the table top forms a transformer with a second coil arranged in the keyboard.
  • a battery is then not necessary.
  • DE 41 07 311 A1 discloses a method for the simultaneous transmission of data and energy onto a data carrier.
  • the data carrier is there in the form of a battery-free chip card.
  • the chip card is supplied with energy from a read / write device via an HF field. This type of connection is called a loose transformer coupling.
  • data is transferred from the chip card to the read / write device via load modulation via this field. It is provided there that data and commands are also transmitted in the opposite direction from the read / write device to the chip card by blanking gaps in the HF field.
  • the data carrier described there is generally used to identify animals or objects, but is also used, for example, for access controls or immobilizers in motor vehicles.
  • the object of the invention is to provide a cordless and battery-free keyboard and / or pointer device, in which there must be no free transmission path between the keyboard and / or pointer device and the receiving part on the PC along the line of sight.
  • a read / write device emits an alternating field with a frequency in the range of 125 kHz - 15 MHz via a transmission coil / antenna. Energy is transported to the keyboard via the alternating field.
  • the keyboard according to the invention or the pointing device additionally contains an analog input circuit which obtains the supply voltage for the keyboard from the alternating field.
  • a microcontroller in the keyboard or the pointing device controls the process.
  • the analog part comprises a circuit block which modulates the amplitude of the input frequency by loading or detects a modulation of the input frequency.
  • the read / write device can recognize the load modulation on the alternating field and in turn can modulate the alternating field, for example by blanking gaps.
  • the keyboard or the pointing device additionally contains an energy store, which is charged with good coupling with the writing device, in order to ensure adequate communication even under poor conditions.
  • the read / write device contains all other means required for communication via the alternative connection types.
  • a pointing device such as e.g. a mouse, trackball or similar can be connected.
  • the connection to the computer is established via the active communication link between the keyboard and the read / write device.
  • the pointing device is an integral part of the keyboard. Data communication with the data device in the pointer device alone is also possible in the manner described above.
  • the above-described disadvantages of the prior art can be eliminated in a simple manner using the keyboard or the pointing device described above.
  • the keyboard or the pointing device is characterized by a reliable interface that works reliably even without a free connection line between the transmitter and receiver.
  • the keyboard or the pointing device are supplied with battery and wireless power. This means that the keyboard or the pointing device can be operated indefinitely without batteries having to be replaced or rechargeable batteries being charged. An energy store in the keyboard or in the pointing device can advantageously improve this function.
  • the interface described above is very inexpensive to manufacture. It is only marginally more expensive than an infrared interface and much cheaper to manufacture than an RF interface.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät, bei der die Energieversorgung über ein hochfrequentes Wechselfeld erfolgt. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Datenkommunikation zwischen Tastatur und/oder Zeigergerät und einer Dateneinrichtung, wie z.B. Personal Computer oder Internet-TV, mittels Modulation eines energieübertragenden Wechselfeldes vorzunehmen.

Description

Beschreibung
Kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät
Die Erfindung betrifft eine kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik:
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 basierenden 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.
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.
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.
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.
Diese Aufgabe wird durch kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung erfotgt gemäß den abhängigen Ansprüchen. 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.
Ein schreib- Lese-Gerät strahlt über eine Sendespule/antenne ein Wechselfeld mit einer Frequenz im Bereich von 125kHz - 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.
Die Tastatur bzw. das Zeigergerät enthält in einer vorteilhaften Ausgestaltung zusätzlich noch einen Energiespeicher, der bei guter Kopplung mit dem Schreib- ese-Gerät aufgeladen wird, um auch bei schlechteren Bedingungen noch eine ausreichende Kommunikation zu gewährleisten.
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.
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.
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.

Claims

Patentansprüche
1. Kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät für eine Dateneinrichtung, wobei die Energieversorgung der Tastatur über hochfrequentes Wechselfeld erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das hochfrequente Wechselfeld von einem schreib- Lese-Gerät erzeugt wird, das mit der Dateneinrichtung verbunden ist und daß die Datenkommunikation durch Belastungsmodulation des hochfrequentes Wechselfeld auf der Tastaturseite oder der Zeigergerätseite erfolgt und die Belastungsmodulation vom Schreib- Lese-Gerät erkannt, demoduliert und an die Dateneinrichtung weitergegeben wird.
2. Kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreib- Lese-Gerät Mittel aufweist um Daten durch Modulation des hochfrequenten Wechselfeld zur Tastatur oder zu übertragen.
3. Kabel- und batterielose Tastatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeigergerät mit der Tastatur verbunden ist, und daß zu Steuerung des Zeigers auf einer Anzeigevorrichtung der Dateneinrichtung Koordinaten-Signale über das hochfrequente Wechselfeld übertragen werden.
4. Kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastatur bzw. das Zeigergerät einen Energiespeicher aufweist, der durch das hochfrequentes Wechselfeld aufgeladen wird.
5. Kabel- und batterielose Tastatur und/oder Zeigergerät nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastatur bzw. das Zeigergerät weitere Sende- und Empfangsgeräte aufweist, über die eine alternative Verbindung zur Dateneinrichtung eingerichtet wird, wenn die Feldstärke des hochfrequenten Wechselfelds zur Datenübetragung zu schwach wird.
PCT/EP1999/008838 1998-11-25 1999-11-17 Kabel- und batterielose tastatur und/oder zeigergerät WO2000031617A1 (de)

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