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Die
Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsanordnung zum Einsatz
in portablen Geräten mit
einem Anschluss, der ausgebildet ist, eine Energiespeichereinrichtung
anzuschließen
und einem ersten Mittel, das ausgebildet ist, eine erste Versorgungsspannung
bereitzustellen, wenn eine in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte
Energie oberhalb eines Schwellwertes ist, und keine Versorgungsspannung
bereitzustellen, wenn die gespeicherte Energie unterhalb des Schwellwertes
ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer
solchen Spannungsversorgungsanordnung.
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Der
Einsatz von Mobiltelefonen, so genannten Handys, beschränkt sich
heute nicht mehr nur auf die eigentliche Nachrichtenübertragung
mittels herkömmlicher
Telefonie oder kurzer Textnachrichten. Letzteres ist auch als Short
Message Service, kurz SMS, bekannt.
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Die
Nachrichtenübertragung über ein
Mobilfunknetz ist nur mit einer so genannten SIM-Karte möglich. Das
Akronym steht für „subscriber
identification module".
Die SIM-Karte enthält
eine individuelle Kennung, die in allen Mobilfunknetzen eindeutig identifizierbar
ist. So können
Gesprächsgebühren abgerechnet
werden, unabhängig
davon, in welchem Mobiltelefon sich die Karte befindet. Auf dem Speicherbereich
der Karte können
beispielsweise noch Telefonnummer und Textnachrichten gespeichert
sein. Zusätzlich
dazu ist auf neueren SIM-Karten häufig ein Programm installiert,
mit denen eine Fernwartung beziehungsweise eine vom Netzbetreiber
initiierte Umprogrammierung des Mobiltelefons möglich ist.
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Es
ist bereits möglich,
die Abwicklung und Abrechnung von Kaufvorgängen über das Mobiltelefon vorzunehmen.
Beispielsweise gibt es Verkaufsautomaten, deren Angebot und Aufmachung ähnlich konventionellen
Münzverkaufsautomaten
sind. Zur Kaufabwicklung ruft der Käufer eine auf dem Automaten
angegebene Telefonnummer an. Nach erfolgtem Anruf und gegebenenfalls
Drücken
einer Auswahltaste wirft der Verkaufsautomat den gewünschten
Gegenstand aus, und die Mobiltelefonrechnung wird entsprechend belastet. Ähnliche
Verfahren werden beim Verkauf beziehungsweise der Reservierung von
Billets eingesetzt, indem ein vorgegebener Text mittels Textnachricht übertragen
wird. Diese und ähnliche
Verfahren sind mit dem Tätigen
eines Anrufs oder dem Versenden einer Textnachricht über ein Mobilfunknetz
verbunden.
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Hinsichtlich
zukünftiger
Nutzungsmöglichkeiten
ist die Aufrüstung
von Mobiltelefonen mit einer kontaktlosen Schnittstelle absehbar.
Dadurch ist ein Datenaustausch des Mobiltelefons mit einer unmittelbar
benachbarten Einrichtung ohne Nutzung des Mobilfunknetzes möglich, ähnlich der
Kommunikation, die von Chipkarten und entsprechenden Lesegeräten bekannt
ist.
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Die
Kommunikation über
die kontaktlose Schnittstelle, ohne den Umweg der Telefonie oder dem
Versenden einer Textnachricht, bietet sich für Kaufvorgänge an Automaten, insbesondere
Fahrkartenautomaten an. Wenn sowohl der Verkaufsautomat als auch
das Mobiltelefon mit einer kontaktlosen Schnittstelle ausgerüstet sind,
ist für
den Kaufvorgang lediglich die Übertragung
individueller Kenndaten, die beispielsweise auf der SIM-Karte gespeichert sind,
notwendig, um die Abrechnung durch entsprechende Belastung der Mobiltelefonrechnung
zu ermöglichen.
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Zur
Kommunikation über
die kontaktlose Schnittstelle für
einen Kaufvorgang wird das Mobiltelefon in die Nähe der Schnittstelle des Verkaufsautomaten
gebracht. Die Übertragung
der relevanten Daten kann durch das Drücken einer Taste in einfacher Weise
erfolgen. Dieses Verfahren erlaubt beispielsweise das Lösen einer
Fahrkarte en passant. Das ist wesentlich einfacher und schneller
der Kaufvorgang bei konventionellen Fahrkartenautomaten, da der zeitaufwändige Bezahlvorgang
mittels Bargeld oder durch eine Geldkarte, die in eine Lesevorrichtung
eingeführt
wird, entfällt.
Das Verfahren ist auch weniger umständlich als die oben geschilderten
Kaufvorgänge
mit Mobiltelefonen, zu deren Abwicklung über das Mobilfunknetz kommuniziert
wird.
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Nachteil
des oben beschriebenen Verfahrens ist, dass das Mobiltelefon zur
Durchführung
des Kaufvorganges betriebsbereit sein muss, damit die individuellen
Kenndaten übertragen
werden können, die
zur Abrechnung notwendig sind. Um die Betriebsbereitschaft eines
Mobiltelefons, das verschiedene Funktionsblöcke umfasst, zu gewährleisten,
ist dessen Spannungsversorgungsanordnung so ausgelegt, dass die
für die
Funktionsblöcke
bereitgestellten, verschiedenen Versorgungsspannungen abgeschaltet werden,
sobald der Ladezustand eines im Mobiltelefons vorhandenen Akkus
unter einen Schwellwert sinkt. Das Mobiltelefon ist nicht mehr betriebsbereit.
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Aufgabe
ist, eine Anordnung anzugeben, bei der eine von der Telefonfunktion
unabhängige
Funktion zuverlässig
bereitgestellt ist.
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Die
Aufgabe wird durch eine Spannungsversorgungsanordnung der eingangs
genannten Art gelöst,
die erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet ist, dass ein zweites Mittel vorgesehen ist, das
ausgebildet ist, eine zweite Versorgungsspannung für den Betrieb
einer kontaktlosen Schnittstelle unabhängig von dem Schwellwert bereitzustellen.
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Diese
Anordnung nutzt den Umstand, dass der Vorgang der Telefonie oder
die Übertragung
von Textnachrichten über
ein Mobilfunknetz wesentlich aufwändiger ist als die relativ
einfache Kommunikation über
zwei unmittelbar benachbarte kontaktlose Schnittstellen.
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Wenn
der Ladezustand des Akkus unter einen definierten Schwellwert sinkt,
wird das Mobiltelefon deaktiviert, indem keine der Betriebsspannungen mehr
bereit gestellt wird. Dieses ist der Fall, obwohl noch ungefähr fünf Prozent
der speicherbaren Energie als Restenergie im Akku verfügbar sind.
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Da
die Kommunikation über
die kontaktlose Schnittstelle, insbesondere wenn es sich um einen einfachen
Kaufvorgang handelt, bei dem lediglich die individuellen Kenndaten übertragen
werden müssen, relativ
unkompliziert und nicht sehr energieaufwändig ist, kann dieser Vorgang
auch durchgeführt
werden, wenn aufgrund des Energieladezustands des Akkus keine Telefonie
mehr möglich
ist. Die dazu notwendige Restladung des Akkus reicht hierfür aus.
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Deshalb
ist die erfindungsgemäße Spannungsversorgungseinrichtung
so ausgestaltet, dass bei Unterschreiten des Schwellwertes nicht
mehr sämtliche
Spannungen zum Betrieb des Mobiltelefons abgeschaltet werden, sondern
Betriebspannungen, die zum Betrieb der kontaktlosen Schnittstelle benötigt werden,
weiterhin bereitstehen.
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Vorteilhafterweise
ist mit dieser Versorgungsspannungsanordnung nicht nur der Betrieb
der kontaktlosen Schnittstelle möglich,
sondern auch der Zugriff auf die SIM-Karte. Der Zugriff kann auch
eingeschränkt
sein, da es für
die meisten Anwendungen, die die kontaktlose Schnittstelle nutzen,
insbesondere Kaufvorgänge,
ausreicht, wenn lediglich die individuellen Kenndaten, die auf der
SIM-Karte gespeichert sind, zur Verfügung stehen.
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Die
automatische Abwicklung von Kaufgeschäften über die kontaktlose Schnittstelle
ist mittels einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsanordnung
deshalb auch möglich,
wenn die Telefonieeinrichtungen des Mobiltelefons auf Grund des
geringen Ladezustandes des Akkus bereits deaktiviert sind.
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In
der Regel liegt die Spannungsversorgungsanordnung eines Mobiltelefons
in Form eines integrierten Schaltungsbausteins vor, der an die Energieversorgungseinrichtung
angeschlossen ist, und ausgangsseitig verschiedene Versorgungsspannungen
bereitstellt. Deren Anzahl liegt bei Mobiltelefonen beispielsweise
im Bereich von zehn bis zwölf
verschiedenen Versorgungsspannungen, die für die verschiedenen Funktionsblöcke eines
Mobiltelefons bestimmt sind. Deshalb ist in der Regel eine Potenzialdifferenz
zwischen den verschiedenen Versorgungsspannungen vorhanden.
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Bei
Erweiterung des Schaltungsbausteins um das erfindungsgemäße Merkmal
ist eine einfache Weiterentwicklung von Mobiltelefonen durch Integration
einer kontaktlosen Schnittstelle in Anlehnung an deren bisherige
Struktur möglich.
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Das
Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsanordnung
umfasst: Bereitstellen einer Energiespeichereinrichtung; Bereitstellen
einer kontaktlosen Schnittstelle; Bestimmen eines Ladezustandes
der Energiespeichereinrichtung und Vergleich des Ladezustandes mit
einem vorbestimmten Schwellwert; Bereitstellen einer ersten Versorgungsspannung
und Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung, die für den Betrieb der
kontaktlosen Schnittstelle vorgesehen ist, wenn der Ladezustand
in der Energiespeichereinrichtung oberhalb eines Schwellwertes ist
sowie Bereitstellen nur der zweiten Versorgungsspannung, wenn der
Ladezustand unterhalb des Schwellwertes liegt.
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Zur
Prüfung
des Ladezustandes der Energiespeichereinrichtung ist es nicht notwendig,
deren Ladezustand genau zu bestimmen. Es ist ausreichend, anhand
geeigneter Kriterien wie beispielsweise der bereitgestellten Spannung
festzustellen, ob der Schwellwert unterschritten ist.
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Die
Spannungsversorgungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass
nach Unterschreiten des Schwellwertes die Spannung für die Schnittstelle
entweder abgeschaltet wird, wenn ein weiterer, niedrigerer Schwellwert
unterschritten wird, oder mit vollständiger Leerung des Akkus automatisch
abschaltet wird.
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Vorteilhafterweise
ist auch der Zugriff auf die individuellen Kenndaten der SIM-Karte
durch Einrichtungen, deren Versorgungsspannung unabhängig vom
Schwellwert bereitgestellt wird, gewährleistet, um automatische
Kaufvorgänge
abzuwickeln.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten
Patentansprüchen
angegeben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von
Ausführungsbeispielen
erklärt.
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Es
zeigen:
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1 eine
Spannungsversorgungsanordnung, die mit einer Energiespeichereinrichtung,
einer kontaktlosen Schnittstelle und einem Funktionsblock verbunden
ist,
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2 eine
Spannungsversorgungseinrichtung, die mit einer Energiespeichereinrichtung,
einer kontaktlosen Schnittstelle, einer Einrichtung zum Betrieb
einer SIM-Karte und weiteren Funktionsblöcken verbunden ist, und
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3 eine
Spannungsversorgungseinrichtung, die mit einer Energiespeichereinrichtung,
eine parallel geschaltete Einrichtung zum Betrieb einer SIM-Karte
und weiteren Funktionsblöcken
verbunden ist.
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1 zeigt
ein einfaches Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Gegenstandes.
Die Spannungsversorgungsanordnung 1 ist mit einer Energiespeichereinrichtung 2 verbunden.
Die Spannungsversorgungseinrichtung 1 weist ein erstes
Mittel 15 zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung auf.
Beispielhaft ist an diese Versorgungsspannung ein Funktionsblock 5 angeschlossen.
Des Weiteren weist die Spannungsversorgungseinrichtung 1 ein zweites
Mittel 13 auf, das ausgebildet ist, eine zweite Versorgungsspannung
für die
kontaktlose Schnittstelle 3 bereitzustellen, die an das
zweite Mittel 13 angeschlossen ist.
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Bei
der Energiespeichereinrichtung handelt es sich in der Regel um einen
wieder aufladbaren Akku, aber auch die Ausgestaltung als nicht wieder
aufladbare Energiequelle, beispielsweise in Form einer Batterie,
ist denkbar. In der Spannungsversorgungseinrichtung 1 wird
die gespeicherte Energie in der Energiespeichereinrichtung 2 bestimmt,
indem diese mit einem gegebenen Schwellwert verglichen wird. Es
ist nicht notwendig, den genauen Ladezustand zu bestimmen, sondern
lediglich, ob dieser unter den Schwellwert abgefallen ist. Beispielsweise
wird die Zellenspannung mit einem Schwellwert verglichen.
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Sinkt
die gespeicherte Energie in der Energiespeichereinrichtung 2 unter
den Schwellwert, so wird eine erste Versorgungsspannung durch das
erste Mittel 15 zum Betrieb des angeschlossenen Funktionsblockes 5 nicht
mehr bereit gestellt. In diesem Fall steht weiterhin die Versorgungsspannung
für den Betrieb
der kontaktlosen Schnittstelle 3 durch das zweite Mittel 13 bereit.
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Die
Spannungsversorgungseinrichtung 1 ist so ausgestaltet,
dass die zweite Versorgungsspannung, die durch die zweite Einrichtung 13 bereitgestellt
wird, abgeschaltet wird, sobald entweder die gespeicherte Energie
in der Energiespeichereinrichtung 2 unter einen zweiten
Schwellwert sinkt oder bis die Energiespeichereinrichtung 2 gänzlich leer
ist.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
das sich von dem der 1 dadurch unterscheidet, dass weitere
erste Mittel 16, 17 und 18 zur Bereitstellung weiterer
erster Versorgungsspannungen vorgesehen sind. Die ersten Versorgungsspannungen
versorgen die angeschlossenen Funktionsblöcke 5, 6, 7 und 8. In
der Regel weisen die ersten Versorgungsspannungen einen Po tenzialunterschied
auf. Bei einem Mobiltelefon handelt es sich bei diesen Funktionsblöcken beispielsweise
um eine Anzeigeeinrichtung, eine Tastatur, einen Lautsprecher, ein
Mikrofon, eine Antenne oder einen Schaltungsteil.
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Des
Weiteren sind ein zweites Mittel 13 und ein drittes Mittel 14 vorgesehen.
Das zweite Mittel 13 stellt die Versorgungsspannung für die kontaktlose Schnittstelle 3 bereit.
Das dritte Mittel 14 stellt die Versorgungsspannung für eine Einrichtung 4 zum Betrieb
einer SIM-Karte bereit.
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Wenn
die gespeicherte Energie in der Energiespeichereinrichtung 2 unter
den Schwellwert fällt, steht
an den ersten Mitteln 15, 16, 17 und 18 keine Versorgungsspannung
mehr zur Verfügung,
sodass der Betrieb der daran angeschlossenen Funktionsblöcke 5, 6, 7 und 8 nicht
mehr möglich
ist. Dagegen ist weiterhin der Betrieb der kontaktlosen Schnittstelle 3 und
der Einrichtung 4 zum Betrieb der SIM-Karte möglich.
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Es
sei bemerkt, dass die Funktionalität der SIM-Karte auch eingeschränkt zur
Verfügung
stehen kann. In den meisten Fällen
ist es ausreichend, wenn lediglich deren individuelle Kenndaten
zur Verfügung stehen.
Für den
Fall, dass Telefonie nicht mehr möglich ist, ist es in der Regel
auch nicht notwendig, dass beispielsweise die auf der SIM-Karte
gespeicherten Telefonnummern geändert
werden können
oder auch nur zur Verfügung
stehen. In diesen Fällen
umfasst die Einrichtung 4 zum Betrieb der SIM-Karte einen ersten
und einen zweiten Funktionsblock. Der erste Funktionsblock wird
durch eines der ersten Mittel versorgt, sodass er deaktiviert wird,
sobald der Ladezustand des Akkus den Schwellwert unterschreitet.
Der zweite Funktionsblock wird durch das dritte Mittel 14 bei
Unterschreiten des Schwelwertes weiterhin versorgt. Der zweite Funktionsblock
ermöglicht
die Bereitstellung und Übertragung
von Kenndaten der SIM-Karte, die für Abwicklung beispielsweise
von automatischen Kaufvorgängen über die
kontaktlose Schnittstelle notwendig sind.
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3 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das sich von dem in der 2 dargestellten dahingehend
unterscheidet, dass das zweite Mittel 13 die Versorgungsspannung
für zwei
aneinander gekoppelte Funktionsblöcke bereitstellt, bei denen
es sich um die kontaktlose Schnittstelle 3 und die Einrichtung 4 zum
Betrieb der SIM-Karte handelt.
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Auch
in diesem Fall steht an den ersten Mitteln 15, 16, 17 und 18 nach
Abfall der gespeicherten Energie unter einen Schwellwert in der
Energiespeichereinrichtung 2 keine Versorgungsspannung
mehr zur Verfügung.
Dagegen ist der Betrieb der kontaktlosen Schnittstelle 3 und
der Einrichtung 4 zum Betrieb der SIM-Karte, die über die
zweite Einrichtung 13 gespeist werden, weiterhin möglich.
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Selbstverständlich kann
die Einrichtung 4 zum Betrieb der SIM-Karte so ausgestaltet
sein, dass nur ein eingeschränkter
Betrieb der SIM-Karte möglich
ist, sobald der Ladezustand unter den Schwellwert gesunken ist.
Hinsichtlich dessen gelten ebenso die entsprechenden Ausführungen,
die sich auf das Ausführungsbeispiel
gemäß 2 beziehen.
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Es
sei bemerkt, dass das zweite Mittel 13 und das dritte Mittel 14 zur
Bereitstellung einer Versorgungsspannung auch bei einem Ladezustand
der Energiespeichereinrichtung unterhalb des Schwellwertes sich
nicht nur auf die Kopplung mit der kontaktlosen Schnittstelle und
der Einrichtung zum Betrieb der SIM-Karte beschränken müssen. Ebenso könnten weitere
Mit tel vorgesehen sein, die eine Versorgungsspannung unabhängig vom
Ladezustand bereitstellen. Es ist auch der Anschluss weiterer, beziehungsweise
alternativer Funktionsblöcke
denkbar, deren Funktionsfähigkeit
unabhängig
von der Telefonie gewährleistet
werden soll.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die in den 1, 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiele
miteinander kombinierbar sind.
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Obwohl
der Einsatz im Mobiltelefon die bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Gegenstandes
ist, ist diese nicht darauf beschränkt. Vielmehr ist die Verwendung
in allen mobilen Kommunikationseinrichtungen, wie beispielsweise
so genannten Pagern, denkbar.
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Ebenso
konzentriert sich die Kommunikation über die kontaktlose Schnittstelle
nicht nur auf Verkaufsvorgänge,
sondern erlaubt beispielsweise auch eine Zugangsbeschränkung und
Zugangskontrolle, die über
die kontaktlose Schnittstelle erfolgt. Ebenso ist die Nutzung der
kontaktlosen Schnittstelle zum direkten Datenaustausch unter Umgehung
des Mobilfunknetzes zwischen Mobiltelefonen in unmittelbarer Nähe möglich.
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- 1
- Spannungsversorgungsanordnung
- 2
- Energiespeichereinrichtung
- 3
- kontaktlose
Schnittstelle
- 4
- Einrichtung
zum Betrieb einer SIM-Karte
- 5,
6, 7, 8
- Funktionsblöcke
- 13
- zweites
Mittel
- 14
- drittes
Mittel
- 15,
16, 17, 18
- erste
Mittel