DE102004048956A1 - Signal transferring method using human body, integrates condenser device that is used as signal interface in oscillating circuit, where circuit is operated as parallel or serial oscillating circuit in receive or transmit mode, respectively - Google Patents

Signal transferring method using human body, integrates condenser device that is used as signal interface in oscillating circuit, where circuit is operated as parallel or serial oscillating circuit in receive or transmit mode, respectively Download PDF

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    • G07C2009/00809—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission through the human body

Abstract

The method involves employing a user-side switching device that is to be guided, and a using a condenser device e.g. gold cap, as a signal interface. The condenser device is integrated in an oscillating circuit. The oscillating circuit is operated as parallel or serial oscillating circuit, during the operation of the user-side switching device in receive or transmit mode, respectively. Independent claims are also included for the following: (A) a dialogue device for executing signal transfer with a switching devices (B) a method of executing an information transfer via an alive body based on capacitive interaction effects (C) a transmitting device for launching signals to a user on the basis of a method of executing an information transfer via an alive body based on capacitive interaction effects (D) a receiving device for reception of signals that are launched to the user.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren sowie eine anwenderseitig tragbare Schaltungseinrichtung zur Übertragung von Signalen innerhalb eines einen Anwender umgebenden Nahbereichs, insbesondere unter Einbeziehung des Körpers desselben. Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein unter Einschluss jener tragbaren Schaltungseinrichtung gebildetes System.The Invention is directed to a method as well as a user side portable circuit device for transmitting signals within a surrounding area surrounding a user, in particular under Inclusion of the body thereof. The invention furthermore also relates to an inclusion that portable circuit device formed system.

Die Erfindung richtet sich hierbei insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf Applikationen dieser Technik im Zusammenhang mit – anwenderseitig zu führender Komfortelektronik, der Erbringung von Autorisierungsnachweisen, Systemen zur bargeldlosen Zahlungs- und Wertstellungsabwicklung, Scheckkartensystemen, sowie auch allgemeinen Zugangssteuerungssystemen, Keyless-Access Systemen für Kraftfahrzeuge, anderweitigen Türsystemen, sowie Systemen zur automatischen Konfiguration eines konfigurierbaren Umfeldes eines Anwenders.The This invention is particularly, but not exclusively, based on this Applications of this technology in connection with - user side too leading Comfort electronics, the provision of proof of authorization, Systems for cashless payment and settlement of value, check card systems, as well as general access control systems, keyless access Systems for Motor vehicles, other door systems, as well as Systems for automatic configuration of a configurable Environment of a user.

Ansätze zur Übertragung von Signalen auf Grundlage von kapazitiven bzw. elektrostatischen Wechselwirkungsprinzipien sind als solche bekannt. Beispielhaft wird diesbezüglich auf die auf die Anmelderin zurückgehenden und bereits veröffentlichten Patentanmeldungen DE 102 38 134 A1 , DE 102 45 181 A1 , DE 102 52 580 A1 , und DE 103 05 341 A1 verwiesen. Im Vorgriff auf die nachfolgend noch näher dargelegten Einzelheiten, wird darauf verwiesen, dass insbesondere die in den vorgenannten Anmeldungen beschriebenen Techniken vorteilhaft in Verbindung mit der nachfolgend spezifizierten Technik kombiniert und ausgebaut werden können, und dass sich insoweit ergebende Lösungen als solche auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.Approaches to transmitting signals based on capacitive or electrostatic interaction principles are known as such. In this regard, the patent applications attributed to the Applicant and already published are exemplary DE 102 38 134 A1 . DE 102 45 181 A1 . DE 102 52 580 A1 , and DE 103 05 341 A1 directed. In anticipation of the details set forth in more detail below, it is to be understood that, in particular, the techniques described in the aforementioned applications may be advantageously combined and developed in conjunction with the technique specified below, and that solutions resulting in this respect are also subject matter of the present invention are.

Zum physikalischen Hintergrund:To the physical background:

Die Eigenschaft von tierischen und menschlichen Körpern, elektrischen Strom zu leiten, ist seit dem Beginn der Elektrotechnik vor über 200 Jahren bekannt (z.B. Froschschenkelversuch von Galvani 1786). Eingehendere Untersuchungen hierzu wurden jedoch erst ca. 1960 im Hinblick auf biologische Probleme von Rund K. Cole durchgeführt mit dem Ziel, ein Modell zu entwickeln, das den elektrischen Widerstand (Impedanz) des Körpers genauer erfasst und mit einem äquivalenten Ersatzbild (3) kennzeichnet. In dieser Darstellung repräsentiert R1 die extrazellulare Flüssigkeit und L die Induktivität der Blutgefäße. Die intrazellularen Eigenschaften werden durch eine Kapazität C und jenen Serienwiderstand R2 beschrieben. Hierbei wird das elektrische Verhalten der Zellstrukturen, sowie intra- und extrazellularer Körperflüssigkeiten berücksichtigt. Das Ergebnis dieser Untersuchungen führt zu dem in 3 angegebenen elektrischen Netzwerk.The property of animal and human bodies to conduct electrical current has been known since the beginning of electrical engineering more than 200 years ago (eg frog leg experiment by Galvani 1786). However, more extensive investigations on this point were not carried out until about 1960 with regard to biological problems of K. K. Cole with the aim of developing a model which more accurately records the electrical resistance (impedance) of the body and with an equivalent replacement image (FIG. 3 ). In this illustration, R 1 represents the extracellular fluid and L the inductance of the blood vessels. The intracellular properties are described by a capacitance C and the series resistance R 2 . Here, the electrical behavior of the cell structures, as well as intra- and extracellular body fluids is considered. The result of these investigations leads to the in 3 specified electrical network.

Insgesamt stellt der Körper zwischen zwei Punkten A und B eine von der Frequenz f abhängige komplexe Impedanz Zk (f) dar, deren Werte im einzelnen personenabhängig streuen. Außerdem sind die Werte auch von den Speisepunkten A und B am Körper abhängig.Altogether, the body between two points A and B represents a complex impedance Z k (f) dependent on the frequency f, the values of which scatter in a person-dependent manner. In addition, the values are also dependent on the feed points A and B on the body.

Ein weiterer Parameter, der das Übertragungsverhalten des Körpers für elektrische Signale wesentlich beeinflusst, ist die Kapazität CE des Körpers gegen Erde, die ca. 100 pF beträgt. Damit ergibt sich dann zunächst das in 4 dargestellte lineare Übertragungsmodell. Die Linearität kann mit hinreichender Genauigkeit vorausgesetzt werden, da alle hier über den Körper übertragenen Signalströme sehr klein sind ( im Bereich < 1 μA). Die Nutzung der elektrischen Eigenschaften des Körpers zur Übertragung von Datensignalen wurde schon 1984 realisiert ( GB 2 129 176 ). Eine Untersuchung der damit verbundenen Probleme erfolgte 1995 am MIT im Rahmen einer Master Thesis von T.G.Zimmerman (T.G. Zimmerman: Personal Area Networks (PAN): Near-Field Intra-Body Communication, M.S.thesis, MIT Media Laboratory, Cambridge, MA, 9/1995).Another parameter that significantly influences the transmission behavior of the body for electrical signals is the capacitance C E of the body to earth, which is approximately 100 pF. This then results in the first in 4 illustrated linear transmission model. The linearity can be assumed with sufficient accuracy, since all signal currents transmitted here via the body are very small (in the range <1 μA). The use of the electrical properties of the body to transmit data signals was already realized in 1984 ( GB 2 129 176 ). A study of the associated problems took place at MIT in 1995 as part of a Master Thesis by TGZimmerman (TG Zimmerman: Personal Area Networks (PAN): Near-Field Intra-Body Communication, MS thesis, MIT Media Laboratory, Cambridge, MA, 9/1995). ,

Ausgehend von der Verteilung des elektrischen Feldes eines Körpers entwickelte Zimmerman ein Modell eines Übertragungssystems, mit dem von einem Generator durch kapazitive Kopplung über den Körper Daten zu einem Empfänger gesendet werden können. Er nannte es daher „ Personal Area Network (PAN).outgoing developed from the distribution of the electric field of a body Zimmerman a model of a transmission system, with that of a generator by capacitive coupling over the body Data about a receiver can be sent. He called it therefore "personnel Area Network (PAN).

Für verschiedene Anwendungen dieser neuartigen Technologie wurde eine Reihe von US-Patenten angemeldet, z.B. in E. R. Post et al.: Method and Apparatus for Transbody Transmission of Power and Information, US Patent 6.211.799 B1, 11/1997, sowie J. E. Brooks: Keyless Entry System, US Patent 5.204.672, 1/1991. Empirische Messungen unter verschiedenen Einkopplungsbedingungen wurden in K. Partridge et al.: Empirical Measurements of Intrabody Communication Performance under Varied Physical Configurations, Vortrag an der Stanford University, 26.2.2003 durchgeführt. Gegenstand dieser Thematik war auch eine Bachelor Thesis (Honours) an der Universität von Queensland mit dem Ziel, elektronische Geräte über den Körper zu vernetzen („Body Net Technology").For different Applications of this novel technology has been filed a number of US patents, e.g. in E.R. Post et al .: Method and Apparatus for Transbody Transmission of Power and Information, US Patent 6,211,799 B1, 11/1997, and J. E. Brooks: Keyless Entry System, U.S. Patent 5,204,672, 1/1991. empirical Measurements under different launch conditions were made in K. Partridge et al .: Empirical Measurements of Intrabody Communication Performance under Varied Physical Configurations, Lecture at the Stanford University, 26.2.2003. Subject of this topic was also a Bachelor Thesis (Honors) at the University of Queensland with the goal of electronic devices over the body to network ("Body Net Technology ").

Allen neueren Arbeiten gemeinsam ist das Prinzip, auf der Senderseite mittels einer Elektrode das zu übertragende Signal kapazitiv in den Körper einzukoppeln und ebenso empfangsseitig auszukoppeln. Der Rückweg des Stromkreises wird dabei durch die Erdkapazitäten von Sender und Empfänger oder durch direkte kapazitive Kopplung zwischen den Masse-Elektroden gebildet, wie in 5 dargestellt.Common to all recent work is the principle on the transmitter side by means of an electrode to couple the signal to be transmitted capacitively into the body and also decouple the receiving side. The return path of the circuit is thereby by the earth capacities of transmitter and receiver or by direct capacitive coupling between the Ground electrodes formed as in 5 shown.

Im Unterschied zu einer Funkübertragung mit elektromagnetischen Wellen wird hierbei das elektrische Feld mit einer sehr begrenzten Reichweite von einigen Dezimetern genutzt, mit dem Vorteil einer praktisch leistungslosen Übertragung. Die Ursache hierfür liegt in der Möglichkeit der Verwendung relativ niedriger Trägerfrequenzen von einigen hundert Kilohertz, die zu quasistatischen Feldern führen, d.h. Feldern für welche weitgehend die für statische Felder zutreffenden physikalischen Ansätze gelten.in the Difference to a radio transmission with Electromagnetic waves in this case with the electric field used a very limited range of a few decimetres, with the advantage of a virtually powerless transmission. The reason for this is in the possibility the use of relatively low carrier frequencies of a few hundred Kilohertz leading to quasistatic fields, i. Fields for which largely the for static fields apply to applicable physical approaches.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen bereitzustellen, die es ermöglichen, auf Grundlage des vorangehend beschriebenen physikalischen Wechselwirkungsprinzips, d.h. mittels quasi-elektrostatischer Felder über den Körper einer Person, insbesondere Anwenders dieser Technik und/oder dessen Umfeld, im Bedarfsfall einen hinreichend zuverlässigen Signaltransfer unter Verwendung wenigstens einer anwenderseitig zu führenden Komponente zu ermöglichen, wobei die anwenderseitig zu führende Komponente sich durch einen insgesamt gesehen geringen Energieverbrauch auszeichnet.Of the Invention has for its object to provide solutions that make it possible based on the physical interaction principle described above, i.e. by means of quasi-electrostatic fields over the body of a person, in particular Users of this technology and / or its environment, if necessary a sufficiently reliable one Signal transfer using at least one user to leading component to enable the user-led Component is characterized by an overall low energy consumption distinguished.

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Signalübertragung auf Grundlage quasi-elektrostatischer Wechselwirkungseffekte unter Verwendung einer anwenderseitig zu führenden Schaltungseinrichtung, bei welchem als Signalschnittstelle eine Kondensatoreinrichtung verwendet wird, die in einen Schwingkreis eingebunden ist, wobei während des Betriebs der Schaltungseinrichtung in einem Empfangsmodus der Schwingkreis als Parallel-Schwingkreis betrieben wird und der Schwingkreis in einem Sendemodus unter Einbindung eines Übertragers als Serienschwingkreis betrieben wird.These Task is done according to a First aspect of the present invention solved by a method for signal transmission based on quasi-electrostatic interaction effects using a user-to-leading circuit device, in which as a signal interface a capacitor device is used, which is integrated in a resonant circuit, wherein while the operation of the circuit device in a receive mode of Oscillation circuit is operated as a parallel resonant circuit and the resonant circuit in a transmission mode with the involvement of a transformer as a series resonant circuit is operated.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine zur Abwicklung dieses Verfahrens vorgesehene Schaltung im Rahmen des Empfangsmodus unter einem äußerst geringen Energiebezug zu betreiben. Eine entsprechende Schaltungseinrichtung kann dadurch mit einer relativ kleinen Energiespeichereinrichtung über einen großen Zeitraum hinweg in einem funktionsbereiten Zustand verharren.Thereby is it possible in an advantageous manner a circuit provided for carrying out this method of the receive mode is extremely low To use energy. A corresponding circuit device can thereby with a relatively small energy storage device via a huge Remain in a functional state for a period of time.

Der Übertrager ist vorzugsweise durch eine Spulenanordnung gebildet. Die Spulenanordnung kann so ausgebildet sein, dass durch diese eine definierte Spannungserhöhung erreichbar ist. Das Verfahren wird unter Verwendung der die Signalschnittstelle bildenden Kondensatoreinrichtung so abgewickelt, dass der Empfangsmodus und der Sendemodus zueinander zeitversetzt sind.The transformer is preferably formed by a coil arrangement. The coil arrangement can be designed so that through this a defined voltage increase achievable is. The procedure is using the signal interface forming capacitor device so that the receiving mode and the transmission mode are time offset to each other.

Im Rahmen des Empfangsmodus kann ein Wecksignal über die Signalabgriffseinrichtung abgegriffen werden. Das Wecksignal kann einen Dateninhalt haben, oder auch bereits durch Erfüllung eines bestimmten Frequenz- und Intensitätskriteriums erfüllt sein. Das Wecksignal kann von einem zur Kommunikation mit dem Schwingkreis vorgesehenen Dialogstation generiert werden.in the Under the reception mode, a wake-up signal via the signal tap be tapped. The wake-up signal may have a data content, or already by fulfillment be met a certain frequency and intensity criterion. The wake-up signal can be from one for communication with the resonant circuit provided dialogue station are generated.

Das an der Signalabgriffseinrichtung anliegende, seitens der Dialogstation generierte Signal, insbesondere Wecksignal kann so generiert werden, dass dieses einen Träger enthält. Das an der Signalabgriffseinrichtung anliegende Signal kann weiterhin auch ein Synchronisations- oder Timer-Signal enthalten. Vorzugsweise wird der Träger auf der Seite der Dialogstation verwendet ohne aus dem Empfangssignal erneut extrahiert zu werden. Die Schaltungseinrichtung kann im Rahmen des Sendemodus nach wenigstens einem der nachfolgenden Modulationsverfahren betrieben wird: ASK, FSK, PSK oder QPSK.The at the signal pickup device adjacent, on the part of the dialogue station generated signal, in particular wake-up signal can be generated so that this one carrier contains. The signal applied to the signal pick-up device can continue to a synchronization or Timer signal included. Preferably, the carrier is on the side of the dialogue station used without being extracted again from the received signal. The circuit device may, in the context of the transmission mode, after at least one of the following modulation methods: ASK, FSK, PSK or QPSK.

Der Schwingkreis wird im Rahmen des Empfangsmodus mit einer anderen Induktivität betrieben wird, als im Rahmen des Sendemodus. Das im Rahmen des Sendemodus abgegebene Signal kann auf Grundlage eines während eines vorangegangenen Empfangsmodus empfangenen Signalinhaltes verschlüsselt oder konditioniert werden.Of the Oscillation circuit is in the reception mode with another inductance is operated as in the transmission mode. That under the Transmission signal emitted signal may be based on a during a encrypted or pre-received received signal content be conditioned.

Über einen im Rahmen des Empfangsmodus empfangenen Signalinhalt kann eine Synchronisation oder Abstimmung der zeitlichen Lage des im Rahmen des Sendemodus nach Maßgabe des Mikrokontrollers in den Parallel-Schwingkreis eingekoppelten Signals erfolgen, zur Vermeidung von Überlagerungen mit weiteren Kommunikationskomponenten.About one in the receive mode received signal content can be a synchronization or tuning the timing of the transmission mode in accordance with of the microcontroller in the parallel resonant circuit coupled signal done, to avoid overlays with other communication components.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Schaltungseinrichtung an sich, zur Abwicklung eines Signaltransfers auf Grundlage quasi-elektrostatischer Wechselwirkungseffekte, mit einer als Signalschnittstelle fungierenden Kondensatoreinrichtung, die in einen Schwingkreis eingebunden ist, wobei die Schaltungseinrichtung derart konfiguriert ist, dass während des Betriebs der Schaltungseinrichtung in einem Empfangsmodus, der Schwingkreis als Paralle-Schwingkreis geschaltet ist und im Rahmen des Sendemodus unter Einschluss eines Übertragers als Serienschwingkreis geschaltet ist.The Invention is also directed to a circuit device itself, for processing a signal transfer based on quasi-electrostatic Interaction effects, with one acting as signal interface Capacitor device, which is integrated in a resonant circuit, wherein the circuit means is configured such that during the Operating the circuit device in a receive mode, the resonant circuit as a parallel resonant circuit is switched and in the transmission mode including a transformer is connected as a series resonant circuit.

Der Schwingkreis ist an einen Mikrokontroller angekoppelt und die Anbindung des Schwingkreises an den Mikrokontroller erfolgt im Rahmen des Empfangsmodus über ein hochohmiges Signalabgriffssystem (z.B. Komparator).Of the Oscillating circuit is coupled to a microcontroller and the connection the resonant circuit to the microcontroller takes place in the reception mode via a high impedance signal pickup system (e.g., comparator).

Die Schaltungseinrichtung ist mit Vorteil derart konfiguriert und aufgebaut, dass eine funktionale Umschaltung aus einer im Empfangsmodus herrschenden passiven Konfiguration in einen Sendebetrieb im Wege einer Port- oder Impedanzumschaltung bewerkstelligbar ist.The Circuit device is advantageously configured and constructed in this way that a functional switching from a prevailing in the receive mode passive configuration into a transmission mode by means of a port or impedance switching is accomplished.

Im Rahmen der Port- oder Impedanzumschaltung wird vorzugsweise zwischen einem für den Empfangsbetrieb vorgesehen Parallelschwingkreis der zwei in Serie angeordneten Induktivitäten und einen hierzu parallelen Kondensator umfasst und einem Serienschwingkreis gewechselt, wobei das Verhalten des Serienschwingkreis hauptsächlich durch eine außerhalb des Übertragers liegende Induktivität (eine der beiden in Serie geschalteten Induktivitäten) und dem als Signalschnittstelle vorgesehenen Kondensator bestimmt ist.in the Frame of the port or impedance switching is preferably between one for the receiving operation provided parallel resonant circuit of the two in Series arranged inductors and a capacitor parallel thereto and a series resonant circuit changed, the behavior of the series resonant circuit mainly by a outside of the transformer lying inductance (a the two inductors connected in series) and that as a signal interface intended capacitor is determined.

Im Sendefall übernimmt vorzugsweise der Übertrager aus L1, L2 die Funktion einer Spannungserhöhung, während er im Empfangsbetrieb mit der Induktivität L2 auch Teil des Parallelschwingkreises ist.in the Transmission case takes over preferably the transformer from L1, L2 the function of a voltage increase while in receive mode with the inductance L2 is also part of the parallel resonant circuit.

Im Empfangsbetrieb ist vorzugsweise die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises niedriger als beim Serienschwingkreis im Sendefall. Insofern wird es möglich, in beiden Richtungen der bidirektionalen Übertragung mit zwei unterschiedlichen Frequenzen zu operieren.in the Receiving mode is preferably the resonant frequency of the parallel resonant circuit lower than the series resonant circuit in the transmission case. In that sense will it is possible in both directions bidirectional transmission at two different frequencies to operate.

Es ist möglich, unter Einschluss des Übertragers in den Serienschwingkreis einen Dateninhalt nach Maßgabe einer QPSK-Modulation einzukoppeln. Die beiden hierzu erforderlichen orthogonalen Trägersignale können an der Primärinduktivität des Übertragers addiert werden.It is possible, including the transformer in the series resonant circuit a data content in accordance with a Coupling QPSK modulation. The two orthogonal carrier signals required for this purpose can at the primary inductance of the transformer be added.

Der Übertrager ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung durch eine Spulenanordnung gebildet. Die Spulenanordnung kann als galvanisch getrenntes Spulenpaar, oder auch als Spule mit Anzapfung ausgeführt sein. Die Signalabgriffseinrichtung ist vorzugsweise als hochohmiger Komparator ausgebildet. Zwischen dem Übertrager und dem Mikrokontroller kann ein der Spannungserhöhung dienender Level-Shifter vorgesehen sein.The transformer is according to one particular aspect of the present invention by a coil assembly educated. The coil arrangement can be used as a galvanically separated coil pair, or be designed as a coil with tap. The signal pickup device is preferably designed as a high-impedance comparator. Between the transformer and The microcontroller can be a level-shifter serving to increase the voltage be provided.

Der Parallelschwingkreis umfasst vorzugsweise im Empfangsbetrieb eine erste Induktivität, die Bestandteil des Übertragers ist und eine zweite in Serie angekoppelte zweite Induktivität.Of the Parallel resonant circuit preferably comprises a receiving operation first inductance, the component of the transformer and a second second inductance coupled in series.

Der Übertrager ist vorzugsweise an einen Mikrocontroller, oder an einen Level-Shifter über einen ersten Port und einen zweiten Port angekoppelt. Die Ankoppelung ist vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Kondensatoren bewerkstelligt.The transformer is preferably to a microcontroller, or to a level shifter over a first Port and a second port docked. The coupling is preferred accomplished with the interposition of capacitors.

Der Mikrocontroller ist vorzugsweise derart ausgebildet und konfiguriert, dass dieser ein an der Signalabgriffseinrichtung anliegendes Ereignis auf die Erfüllung vorgegebener Kriterien, insbesondere Informationsinhalte überprüft.Of the Microcontroller is preferably designed and configured that this is an event present at the signal tapping device on the fulfillment predetermined criteria, in particular information content checked.

Der Mikrocontroller ist weiterhin vorzugsweise derart ausgebildet und konfiguriert, dass dieser auf Grundlage von Informationsinhalten die während des Empfangsmodus empfangen werden eine Abstimmung, z.B. Verschlüsselung des Informationsinhalts des auszusendenden Signal durchführt.Of the Microcontroller is further preferably designed and configured this based on informational content during the Reception mode receive a vote, e.g. encoding the information content of the signal to be transmitted.

Die Schaltung kann in eine scheckkartenartige Struktur eingebunden sein. Die Elektroden der Kondensatoreinrichtung können hierauf relativ großflächig ausgebildet sein. Typischerweise liegt die Fläche der Elektroden der als Signalschnittstelle fungierenden Kondensatoreinrichtung, im Bereich von 3 bis 28 cm2. Die Kondensatoreinrichtung kann so ausgebildet sein, dass diese ein möglichst großes Streufeld erzeugt. Die Elektrodenflächen können hierzu flächig versetzt oder auch ungleichflächig ausgebildet sein. Die Elektrodenflächen sind zur Umgebung hin hochohmig isoliert.The circuit can be incorporated into a check card-like structure. The electrodes of the capacitor device can be designed to have a relatively large area. Typically, the area of the electrodes of the capacitor device functioning as a signal interface is in the range of 3 to 28 cm 2 . The capacitor device can be designed so that it generates the largest possible stray field. For this purpose, the electrode surfaces can be offset in a planar manner or also formed with an uneven surface. The electrode surfaces are insulated with high resistance to the environment.

Die Schaltung kann mit Vorteil auch in eine Schlüsseleinrichtung, insbesondere einen Schlüsselkopf eingebunden sein.The Circuit can also be beneficial in a key device, in particular a key head to be involved.

Weiterhin ist es auch möglich, die Schaltungseinrichtung in einen Gebrauchs-oder Wertgegenstand, z.B. eine Palmtop oder ein Mobiltelfon zu integrieren.Farther it is also possible the circuit device in a utility or valuable object, e.g. to integrate a palmtop or a mobile phone.

Die Erfindung erfasst auch ein für den Dialog mit einer vorstehend beschriebenen, anwenderseitig zu führenden Schaltung vorgesehene Dialogeinrichtung zur Abwicklung eines entsprechenden Datentransfers. Diese Dialogeinrichtung kann Teil eines komplexeren Systems, beispielsweise Bestandteil des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges bilden.The Invention also covers a for the dialogue with a user described above leading Circuit provided dialog device for handling a corresponding Data transfers. This dialog box can be part of a more complex one Systems, for example, part of the electrical system of a motor vehicle form.

Diese Dialogeinrichtung kann so ausgebildet sein, dass diese intern den im Rahmen eines zur Schaltungseinrichtung gerichteten Signaltransfers verwendeten Träger bei der Verarbeitung eines seitens der Schaltungseinrichtung zur Dialogeinrichtung hin emittierten Signales berücksichtigt, so dass dieser nicht aus dem empfangenen Signal extrahiert werden muss, oder auch zusätzlichen Verifikationszwecken zur Verfügung steht.These Dialogue device can be designed so that this internally the used in the context of a signal transfer directed to the circuit device carrier in the processing of a part of the circuit means for Dialogue towards emitted signal, so that this does not have to be extracted from the received signal, or else additional Verification purposes available stands.

Die Dialogeinrichtung kann betriebsrelevanter Teil eines fahrzeugseitigen Bordnetzes bilden, so dass beispielsweise nur nach Übertragung bestimmter, seitens der anwenderseitgen Schaltung generierter, verschlüsselter Signale bestimmte Funktionen eintreten, z.B. Änderung des Verriegelungszustandes einer Fahrzeugtüre, starten eines Motors.The Dialogue can be operationally important part of a vehicle side On-board network form, so that for example only after transmission certain encrypted generated by the user circuit Signals enter certain functions, e.g. Change of the locking state a vehicle door, start an engine.

Die Dialogeinrichtung kann auch Teil eines fahrzeugseitigen Systems zur nutzerindividuellen Abstimmung von Fahrzeugeinrichtungen, z.B. Sitzen, Spiegeln, Lenkradhöhe, Automatik-Temperatur-Routenplanungs und/oder Audioeinrichtungen bilden. Entsprechende Stellzustände können nach Maßgabe von Daten herbeigeführt werden die aus der anwenderseitig zu führenden, mobilen, beispielsweise scheckkartenartigen Schaltungseinrichtung abgesendet werden. Es ist auch möglich, über die seitens der anwenderseitig zu führenden Schaltungseinrichtung abgesendeten Signale nur eine Anwenderspezifikation vorzunehmen, wobei weitere Informationen für geforderte Stellzustände auf Grundlage dieser Anwenderspezifikation anderweitig bezogen werden können.The Dialogue device can also be part of a vehicle-side system for user-specific tuning of vehicle equipment, e.g. Sitting, mirroring, steering wheel height, Automatic temperature-route planning and / or audio devices. Corresponding actuating states can after Stipulated by Data brought about become the leading from the user, mobile, such as check card-like Circuit device are sent. It is also possible over the on the part of the user Circuit device sent signals only a user specification with further information for required actuating states Basis of this user specification can be obtained elsewhere.

Ein besonderer Clou der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht in der Möglichkeit über eine passive Konfiguration in Verbindung mit der Portumschaltung eine einfache funktionale Umschaltung vom Empfangsbetrieb mittels eines hochohmigen Parallelschwingkreises aus L2, L3 und C4 auf Sendebetrieb durch einen Serienschwingkreis aus L3 und C4 zu realisieren. Im Sendefall hat der Übertrager aus L1, L2 nur die Funktion einer Spannungserhöhung, während er im Empfangsbetrieb mit der Induktivität L2 auch Teil des Parallelschwingkreises ist. Dadurch, dass im Empfangsbetrieb die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises niedriger ist als beim Serienschwingkreis im Sendefall, lässt sich auch vorteilhaft in beiden Richtungen der bidirektionalen Übertragung mit zwei unterschiedlichen Frequenzen arbeiten, was wiederum günstig für das Übersprech- verhalten zwischen Sender und Empfänger bei der Gegenstation ist.One special clou of the circuit arrangement according to the invention in the possibility of one passive configuration in connection with the port changeover one simple functional switching from receiving operation by means of a high-impedance parallel resonant circuit of L2, L3 and C4 in transmission mode to realize by a series resonant circuit of L3 and C4. in the Transmission case has the transformer from L1, L2 only the function of a voltage increase while in receive mode with the inductance L2 is also part of the parallel resonant circuit. Because of that in the reception mode the resonance frequency of the parallel resonant circuit is lower than at Series resonant circuit in the transmission case, can also be beneficial in two directions of bidirectional transmission with two different ones Frequencies work, which in turn is beneficial for the crosstalk between Sender and receiver at the other end is.

Ein weiter wichtiger Gesichtpunkt bei der Anordnung ist die Möglichkeit, bei QPSK die beiden erforderlichen orthogonalen Trägersignale in einfacher Weise an der Primärinduktivität des Übertragers zu addieren.One further important aspect in the arrangement is the possibility in QPSK the two required orthogonal carrier signals in a simple manner at the primary inductance of the transformer to add.

Unter der Angabe quasi-elektrostatische Wechselwirkungseffekte sind im vorliegenden Kontext feldelektrische Wechselwirkungseffekte zu verstehen die durch elektrische Felder verursacht sind deren Verhalten im wesentlichen noch dem Verhalten von statischen Feldern entspricht. Derartige quasi-elektrostatische Wechselwirkungseffekte treten insbesondere bei Elektroden mit einer Elektrodenfläche im Bereich von 2 bis 25 cm2 wenn die Frequenz der an diesen Elektrodenflächen angelegten Spannung noch unterhalb einer diffusen Grenze im Bereich von 1 bis 1,5 MHz liegt.In the present context, quasi-electrostatic interaction effects are understood to mean field-electrical interaction effects which are caused by electric fields whose behavior essentially corresponds to the behavior of static fields. Such quasi-electrostatic interaction effects occur in particular in the case of electrodes having an electrode area in the range from 2 to 25 cm 2 when the frequency of the voltage applied to these electrode areas is still below a diffuse limit in the range from 1 to 1.5 MHz.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further Details and features of the invention will become apparent from the following Description in connection with the drawing. It shows:

1 eine Schaltungsskizze einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen, unter Einschluss eines Mikrocontrollers gebildeten, für den Halbduplextransfer vorgesehenen elektronischen Schaltung; 1 a circuit diagram of a preferred embodiment of the inventive, including a microcontroller formed, provided for the half-duplex transfer electronic circuit;

2 eine Skizze zur Illustration der Signalübertragung auf Grundlage der QPSK-Modulation; 2 a sketch illustrating the signal transmission based on the QPSK modulation;

3 eine Ersatzschaltung des Körpperwiderstandes; 3 an equivalent circuit of the body resistance;

4 ein Übertragungsmodell des Körpers; 4 a transmission model of the body;

5 ein Ersatzschaltbild für ein Körperübertragungssystem. 5 an equivalent circuit diagram for a body transmission system.

Die in 1 gezeigte Anordnung dient der bidirektionalen Übertragung von Datensignalen über den Körper mittels eines elektrischen Feldes im Dialog mit einer hier nicht näher gezeigten und mit einer Sende- und einer Empfangselektrodeneinrichtung ausgestatteten Dialogstation. Hierzu wird erfindungsgemäß sowohl eine Sende- als auch Empfangsfunktion durch diese Schaltung am selben Ort, an dem das elektrische Feld auf den Körper wirkt, gewährleistet.In the 1 The arrangement shown serves the bidirectional transmission of data signals over the body by means of an electric field in dialogue with a not shown here in detail and equipped with a transmitting and a receiving electrode means dialogue station. For this purpose, according to the invention, both a transmit and a receive function are ensured by this circuit at the same location where the electric field acts on the body.

1. Sendefunktion1st transmission function

Im Fall der Sendefunktion erzeugt der Mikrocontroller an Port 1 (P1) und an Port 2 (P2) Signale, mit denen verschiedene Modulationsverfahren wie ASK, FSK, PSK oder QPSK zur trägerfrequenten Datenübertragung realisiert werden können.in the Case of transmission function, the microcontroller generates at port 1 (P1) and on port 2 (P2) signals that use different modulation techniques such as ASK, FSK, PSK or QPSK for carrier frequency data transmission can be realized.

Bei ASK, FSK und PSK wird vorzugsweise lediglich an P1 ein Träger erzeugt, dessen Amplitude, Frequenz oder Phase durch das Datensignal verändert wird. Bei QPSK kann ein um 90° verschobener zweiter Träger erzeugt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass ein um 270 ° gegenüber dem an P1 erzeugten Träger phasenverschobenes Signal an P2 generiert wird, das nach Auskopplung über die Kondensatoren C1 und C2 dann zu einer Spannungsdifferenz μP1 – μP2 an der Primärinduktivität führt. Dadurch ergibt sich entsprechend der Darstellung von 2 in der komplexen Ebene eine vektorielle Addition der beiden Trägerkomponenten, mit der sich dann alle vier bei QPSK erforderlichen Phasenlagen erzeugen lassen.In the case of ASK, FSK and PSK, a carrier whose amplitude, frequency or phase is changed by the data signal is preferably generated only at P1. In QPSK, a second carrier shifted by 90 ° can be generated. This is achieved by generating a signal which is phase-shifted by 270 ° with respect to the carrier generated at P1 and which, after being coupled out via the capacitors C1 and C2, then leads to a voltage difference μP1-μP2 at the primary inductance. This results in accordance with the representation of 2 in the complex plane, a vectorial addition of the two carrier components, with which then all four phases required in QPSK can be generated.

Die genante Spannungsdifferenz liegt an der Primärseite eines Übertragers mit der Primärinduktivität L1 an und speist sekundärseitig einen Serienschwingkreis, der aus L3 und C4 gebildet wird. Der in diesem Kreis fließende Strom erzeugt dann bei einer ersten Resonanzfrequenz f01 = (2 π L3 C4)–1/2 eine hohe Spannung an dem durch die Signalelektroden gebildeten Kondensator C4. Durch diese Spannung wird das für die Signalübertragung wirksame elektrische Feld (Nahfeld) erzeugt.The genante difference in voltage is applied to the primary side of a transformer with the primary inductance L1 and supplies the secondary side of a series resonant circuit, which is formed from L3 and C4. The current flowing in this circuit then generates at one first resonance frequency f01 = (2 π L3 C4) -1/2 a high voltage at the capacitor C4 formed by the signal electrodes. This voltage generates the electric field (near field) which is effective for signal transmission.

Der Kondensator C3, der für die Empfangsfunktion benötigt wird, bildet einen wechselstrommäßigen Kurzschluss für die Trägerfrequenz. Der in den Anordnung verwendete Übertrager wirkt bei allen der möglichen Modulationsverfahren vorteilhaft auch als Spannungsverstärker durch Wahl eines geeigneten Übersetzungsverhältnisses L2/L1. Der Übertrager kann vorteilhaft über einen hier nicht näher dargestellten Level-Shifter mit dem Mikrokontroller gekoppelt sein.Of the Capacitor C3, which for the receive function is needed , forms an AC-short circuit for the Carrier frequency. The transformer used in the arrangement works in all possible Modulation method advantageous as a voltage amplifier by Choice of a suitable gear ratio L2 / L1. The transformer can advantageous over one not closer shown level shifter be coupled to the microcontroller.

Die für eine bestimmte Datenübertragungsgeschwindigkeit erforderliche Bandbreite der Anordnung ist vorzugsweise bestimmt durch die an P1 und P2 wirksamen Quellimpedanzen und die Gütefaktoren der Induktivitäten, die sich z.B. mittels der verwendeten Drahtstärken und des Kernmaterials einstellen lassen.The for one certain data transmission speed required bandwidth of the arrangement is preferably determined by the source impedances effective at P1 and P2 and the quality factors the inductors, which is e.g. by means of the wire thicknesses used and the core material can be adjusted.

2. Empfangsfunktion2. Reception function

Die in 1 dargestellte Anordnung gelangt in einen, einen Empfangsmodus darstellenden Zustand indem die nicht mehr aktiven Ports P1 und P2 in einen hochohmigen Zustand geschaltet werden, wodurch auf der Primärseite des Übertragers ein Leerlauf entsteht und dadurch die Induktivität L1 praktisch unwirksam wird. Wirkt nun über den Körper des Anwenders, oder in dessen näherer Umgebung ein elektrisches Wechselfeld rückwärts von einer anderen Sendestation auf die Elektroden des Kondensators C4, entsteht durch Influenz eine Empfangsspannung, die mittels eines durch diese Anordnung als Bandpass realisierten Filters von den übrigen ebenfalls über den Körper wirkenden Störspannungen weitgehend ausgefiltert wird. Dieses Filter wird aus den beiden Induktivitäten L2 und L3 in Verbindung mit Kondensator C4 als Parallelresonanzkreis gebildet, an dem die Empfangsspannung abgegriffen und einem dritten hochohmigen Port P3 des Mikrokontrollers zugeführt wird, an dem intern die Funktion eines Komparators während der Empfangsphase aktiviert ist. Über den Kondensator C3 wird eine Gleichspannung u0 angelegt, die der internen Referenzspannung des Comparators entspricht.In the 1 shown arrangement enters a, a receiving mode representing state by the no longer active ports P1 and P2 are switched to a high-impedance state, whereby an idle on the primary side of the transformer and thus the inductance L1 is practically ineffective. Now acts on the body of the user, or in its immediate vicinity, an alternating electric field backwards from another transmitting station on the electrodes of the capacitor C4, created by Influence a receiving voltage by means of a realized by this arrangement as a bandpass filter of the others also on the Body-affecting interference voltages is largely filtered out. This filter is formed from the two inductors L2 and L3 in conjunction with capacitor C4 as a parallel resonant circuit, at which the receiving voltage is tapped and supplied to a third high-impedance port P3 of the microcontroller, to which internally the function of a comparator during the reception phase is activated. Via the capacitor C3, a DC voltage u0 is applied, which corresponds to the internal reference voltage of the comparator.

Empfängt C4 ein rückwärts gerichtetes Signal, so wird dieses nun mittels des Parallelschwingkreises und des Comparators detektiert und im Mikrocontroller weiterverarbeitet, wodurch dann eine bidirektionale Übertragung möglich ist. Das hiermit von einer zweiten Sendestation abgestrahlte und von der vorliegenden Schaltung empfangene Signal kann auch dazu verwendet werden, dass aus Gründen der Stromeinsparung der Mikrocontroller aus einem Sleep-Modus aufgeweckt wird, um dann die Sendefunktion zu aktivieren, während der ein höherer Stromverbrauch erforderlich. Dieser Gesichtspunkt ist insbesondere bei Batteriebetrieb der Anordnung besonders wichtig.Receives C4 backward Signal, so this is now by means of the parallel resonant circuit and detected by the comparator and further processed in the microcontroller, whereby then a bidirectional transmission is possible. The hereby radiated from a second transmitting station and from The signal received by the present circuit can also be used for this purpose be that for reasons the power savings of the microcontroller woken up from a sleep mode is then to enable the transmit function, while the higher power consumption required. This aspect is especially in battery operation The arrangement is particularly important.

Ein weiterer großer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung von 1 ist die Möglichkeit, hiermit zwei Stationen zu synchronisieren, was insbesondere bei Modulationsverfahren mit PSK und QPSK erforderlich ist, da hierbei Sender und Empfänger mit zueinander synchronen Trägern arbeiten müssen. Dazu wird von der Gegenstation ein Träger gesendet, der auf eine Resonanzfrequenz f02 des aus L2, L3 und C4 gebildeten Parallelschwingkreises in der Empfangsfunktion abgestimmt ist, damit eine maximale Empfangsspannung an C4 entsteht. Diese Frequenz ist wegen der nunmehr höheren Induktivität L2 + L3 niedriger als im Fall der Sendefunktion. Vorzugsweise wird diese Frequenz z. B. durch geeignete Dimensionierung von L2 so gewählt, dass sie halb so groß wie die erste im Fall des Sendens gewählte Resonanzfrequenz f01. Mittels des Mikrocontrollers lässt sich dann in einfacher Weise durch Frequenzverdopplung für den Fall des Sendens ein Gleichlauf der beiden Sendestationen erreichen. Die erste Station sendet also mit f02 = f01/2 und empfängt mit f01, während die Gegenstation mit f01 sendet und f02 empfängt.Another great advantage of the inventive arrangement of 1 is the ability to synchronize two stations hereby, which is particularly necessary for modulation methods with PSK and QPSK, since this transmitter and receiver must work with mutually synchronous carriers. For this purpose, a carrier is sent from the remote station, which is tuned to a resonant frequency f02 of the parallel resonant circuit formed from L2, L3 and C4 in the receiving function, so that a maximum receiving voltage at C4 is formed. This frequency is lower than in the case of the transmitting function because of the now higher inductance L2 + L3. Preferably, this frequency z. B. chosen by appropriate dimensioning of L2 so that it is half the size of the first in the case of sending selected resonant frequency f01. By means of the microcontroller can then be achieved in a simple manner by frequency doubling in the case of sending a synchronization of the two transmitting stations. So the first station sends with f02 = f01 / 2 and receives with f01, while the other station sends with f01 and receives f02.

Insgesamt lassen sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung insbesondere folgende Effekte bei der Datenübertragung über den Körper erreichen:

  • 1. Durch Einsatz eines Übertragers ergibt sich eine Erhöhung des abgestrahlten elektrischen Feldes. Hierdurch ergibt sich eine höhere Resistenz gegenüber Störsignalen auf der Empfangsseite.
  • 2. Es besteht die Möglichkeit der Stromeinsparung bei Batteriebetrieb, da die anwenderseitig zu tragende Komponente erst durch ein Aufwecksignal für den Mikrocontroller aktiviert wird und solange allenfalls ein äußerst geringer Leistungsbezug des Mikrocontrollers erfolgt. Dieser Vorteil ist besonders gewichtig im Falle der Nutzung der Erfindung mit einer sog. smart card, die am Körper getragen wird.
  • 3. Es besteht die Möglichkeit zur Synchronisierung zweier Stationen bei bidirektionaler Datenübertragung mittels PSK oder QPSK- Modulation zur erforderlichen Synchrondemodulation beim Empfang.
Overall, the arrangement according to the invention makes it possible in particular to achieve the following effects during data transmission via the body:
  • 1. The use of a transformer results in an increase of the radiated electric field. This results in a higher resistance to interference on the receiving side.
  • 2. There is the possibility of saving power during battery operation, since the component to be worn by the user is activated only by a wake-up signal for the microcontroller and as long as at most an extremely low power consumption of the microcontroller takes place. This advantage is particularly important in the case of using the invention with a so-called smart card, which is worn on the body.
  • 3. It is possible to synchronize two stations in bidirectional data transmission by means of PSK or QPSK modulation to the required synchronous demodulation on reception.

Die erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung kann beispielsweise als anwenderseitig zu führende Komponente eines Keyless-Acces Systems Anwendung finden. Ein entsprechendes Beispiel für den Automotive-Bereich wird nachfolgend beschrieben.The inventive circuit device can be, for example, as the user-to-perform component of a keyless access Systems application find. A corresponding example for the automotive sector is described below.

Das beispielhaft beschriebenen System umfasst einen fahrzeugseitig vorgesehenen, in das Bordnetz integrierten Systemabschnitt und ggf. mehrere jeweils anwenderseitig zu führende mobile Access-Schaltungen.The exemplified system includes a vehicle side provided in the electrical system integrated system section and possibly several each user-led mobile access circuits.

Die mobilen Access-Schaltungen sind beispielhaft in einen scheckkartenartigen Korpus, in einen Fahrzeugschlüssel, oder ggf. auch anderweitigen anwenderseitig zu führenden Gegenstand z.B. in ein Mobiltelefon integriert.The Mobile access circuits are exemplary in a check card-like Carcass, in a car key, or possibly also other user-to-be-guided object, e.g. in one Mobile phone integrated.

Nähert sich ein mit einer mobilen Acces-Schaltung ausgestatteter Anwender einem Kraftfahrzeug, so kann ein von dem fahrzeugseitigen Systemabschnitt ausgesendetes Wecksignal über den Kondensator C4 Eingang in den seitens der mobilen Acces-Schaltung vorgesehenen Parallelschwingkreis finden. Das Wecksignal gelangt hierbei an den hochohmigen Komparator-Port P3. Das insoweit an dem Mikrokontroller anliegende Signal kann einer signalverarbeitenden Betrachtung zugrunde gelegt werden. Die signalverarbeitende Betrachtung kann durch entsprechende Konfiguration des Mikrokontrollers festgelegt werden. Bei Erfüllung bestimmter Kriterien des an P3 anliegenden Ereignisses kann der Mikrokontroller den Informationsinhalt eines Ausgangssignales bestimmen und durch entsprechende Modualtion der an dem jeweiligen Sende-Port P1, P3 in den Übertrager (Spulenanordnung L1, L2) ein Signal einkoppeln. Im Rahmen dieser Signaleinkoppelung entsteht an dem Kondensator C4 ein nach Maßgabe des eingekoppelten Signales wechselndes Feld. Die durch dieses wechselnde Feld verursachten Streueffekte können durch das fahrzeugseitige Empfangssystem verarbeitet und ebenfalls einer signalverarbeitenden Betrachtung, beispielsweise Auswertung des Informationsinhaltes zugrundegelegt werden.Approaches a user equipped with a mobile access circuit Motor vehicle, so one of the vehicle-side system section emitted alarm signal via the capacitor C4 input in the part of the mobile access circuit find provided parallel resonant circuit. The alarm signal arrives in this case to the high-impedance comparator port P3. The extent to the Microcontroller applied signal can be a signal processing Consideration. The signal processing view can be determined by appropriate configuration of the microcontroller become. At fulfillment certain criteria of the pending P3 event, the microcontroller determine the information content of an output signal and through corresponding Modualtion the at the respective transmission port P1, P3 in the transformer (Coil arrangement L1, L2) couple in a signal. In the context of this Signal coupling occurs at the capacitor C4 a in accordance with the coupled signal changing field. The by this changing Field caused scattering effects can processed by the vehicle-side receiving system and also a signal processing consideration, such as evaluation of the information content.

Es ist möglich, die mobile Access-Schaltung so aufzubauen, dass das durch diese phasenweise emittierte und einen durch Mikrokontroler bestimmten Informationsinhalt tragende Signal in einem bestimmten zeitlichen Verhältnis zu dem empfangenen Weckruf liegt. Es ist möglich, die Anordnung so zu konfigurieren, dass erst nach Eintreffen mehrer als zulässig, oder geeignet klassifizierter Wecksignale oder Wecksignalsequenzen die mobile Access-Schaltung eine Signalemission veranlasst. Die Wecksignalsequenzen können zur Informationsverschlüsselung auf Seiten der mobilen Access-Schaltung sowie auch zur Signalsynchronisation herangezogen werden.It is possible, build the mobile access circuit so that through this phased emitted and one determined by microcontroller Information content carrying signal in a certain temporal relationship lies to the received wake-up call. It is possible to configure the arrangement so that only after arrival more than permissible, or suitably classified Wake-up or wake-up signal sequences the mobile access circuit causes a signal emission. The wake-up signal sequences can be used for information encryption on the part of the mobile access circuit as well as for signal synchronization be used.

Sobald im Bereich des fahrzeugseitigen Systemabschnitts Signale empfangen werden, die seitens der mobilen Access-Schaltung ausgesendet wurden, können nach Auswertung derselben vorgegebene Abläufe, z.B. eine Änderung des Verriegelungszustandes, oder eine Funktionsfreigabe herbeigeführt werden.As soon as receive signals in the area of the vehicle-side system section be sent out by the mobile access circuit, can after evaluation of the same predetermined processes, e.g. a change the lock state, or a function release be brought about.

Die auf Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kernschaltung transferierbaren Signale können auch zur Abwicklung zahlreicher anderweitiger Vorgänge herangezogen werden. Die erfindungsgemäße Schaltung eignet sich hierbei in besonderem Maße zur Bereithaltung von Informationen und Übermittlung derselben nach Aufruf durch ein als zulässig klassifizierbares Wecksignal.The based on the method according to the invention, and transferable using the core circuit according to the invention Signals can also used for the settlement of numerous other transactions become. The circuit according to the invention is suitable this in particular for the provision of information and transmission thereof Called by a classifiable as allowable Reveille.

Die Erfindung kann auch dazu verwendet werden, zwischen mehreren anwenderseitig getragenen mobilen Schaltungen einen Datentransfer abzuwickeln. Hierdurch lassen sich insbesondere Systeme zur Erkennung des Ausstattungszustandes eines Anwenders, sowie System zur Präsenzanalyse von Objekten realisieren. Es ist möglich, den Mikrokontroller so zu konfigurieren, dass innerhalb eines durch mehrer mobile Schaltungseinrichtungen körpernah etablierten Netzwerkes eine Selbstkonfiguration, insbesondere Abstimmung des Dialogprotokolls erfolgt.The Invention can also be used between several users worn mobile circuits to handle a data transfer. In particular, this allows systems for detecting the equipment status of a user, as well as a system for presence analysis of objects. It is possible, configure the microcontroller so that within a several Mobile circuitry established close to the body Network a self-configuration, in particular vote of the Dialog protocol takes place.

Claims (40)

Verfahren zur Signalübertragung auf Grundlage quasi-elektrostatischer Wechselwirkungseffekte unter Verwendung einer anwenderseitig zu führenden Schaltungseinrichtung, bei welchem als Signalschnittstelle eine Kondensatoreinrichtung verwendet wird, die in einen Schwingkreis eingebunden ist, wobei während des Betriebs der Schaltungseinrichtung in einem Empfangsmodus der Schwingkreis als Parallel-Schwingkreis betrieben wird und der Schwingkreis in einem Sendemodus unter Einbindung eines Übertragers als Serienschwingkreis betrieben wird.Method for signal transmission based on quasi-electrostatic Interaction effects using a user-side too leading Circuit device in which a signal interface Capacitor device is used, which is in a resonant circuit is involved, while during the operation of the circuit device in a receive mode of Oscillation circuit is operated as a parallel resonant circuit and the resonant circuit in a transmission mode with the involvement of a transformer as a series resonant circuit is operated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Empfangsmodus der Schwingkreis in einen Zustand hochohmiger Ankoppelung an eine Signalabgriffseinrichtung (Komparator) versetzt ist.Method according to claim 1, characterized in that that in the context of the receive mode, the resonant circuit in a state high-impedance coupling to a signal pick-up device (comparator) is offset. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager durch eine Spulenanordnung gebildet ist.Method according to claim 1 or 2, characterized that the transformer is formed by a coil arrangement. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfangsmodus und der Sendemodus zueinander zeitversetzt sind.Method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the reception mode and the transmission mode each other with a time delay. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Empfangsmodus ein Wecksignal über die Signalabgriffseinrichtung abgegriffen wird.Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that in the reception mode a Alarm signal the signal pickup device is tapped. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Signalabgriffseinrichtung anliegende Signal einen Träger enthält.Method according to at least one of the claims che 1 to 5, characterized in that the voltage applied to the signal pickup signal includes a carrier. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Signalabgriffseinrichtung anliegende Signal ein Synchronisations- oder Timer-Signal enthält.Method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the at the Signalabgriffseinrichtung signal present contains a synchronization or timer signal. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung im Rahmen des Sendemodus nach wenigstens einem der nachfolgenden Modulationsverfahren betrieben wird: ASK, FSK, PSK oder QPSK.Method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the circuit device in the frame the transmission mode according to at least one of the subsequent modulation methods operated: ASK, FSK, PSK or QPSK. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis im Rahmen des Empfangsmodus mit einer anderen Induktivität und damit mit einer anderen Resonanzfrequenz betrieben wird, als im Rahmen des Sendemodus.Method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the resonant circuit in the reception mode with a different inductance and thus operated at a different resonant frequency than in the transmission mode. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das im Rahmen des Sendemodus abgegebene Signal auf Grundlage eines während eines vorangegangenen Empfangsmodus empfangenen Signalinhaltes verschlüsselt oder konditioniert wird.Method according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the votes in the transmission mode Signal based on a during encrypted or received signal content of a previous receive mode is conditioned. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass über einen im Rahmen des Empfangsmodus empfangenen Signalinhalt eine Protokoll-Definition erfolgt,Method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that one in the context of the receive mode received signal content is a protocol definition, Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass über einen im Rahmen des Empfangsmodus empfangenen Signalinhalt eine Abstimmung der zeitlichen Lage und/oder der Synchronisation des im Rahmen des Sendemodus an den in den Schwingkreis eingekoppelten Signals erfolgt, zur Vermeidung von Überlagerungen mit weiteren Kommunikationskomponenten.Method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that one in the context of the receiving mode received signal content a vote of the timing and / or the synchronization of the in the transmission mode to the in the resonant circuit coupled signal occurs, to avoid overlays with other communication components. Schaltungseinrichtung zur Abwicklung eines Signaltransfers auf Grundlage quasielektrostatischer Wechselwirkungseffekte, mit einer als Signalschnittstelle fungierenden Kondensatoreinrichtung, die in einen Schwingkreis eingebunden ist, wobei die Schaltungseinrichtung derart konfiguriert ist, dass während des Betriebs der Schaltungseinrichtung in einem Empfangsmodus, der Schwingkreis als Parallel-Schwingkreis geschaltet ist und im Rahmen des Sendemodus unter Einschluss eines Übertragers als Serienschwingkreis geschaltet ist.Circuit device for processing a signal transfer based on quasi-electrostatic interaction effects, with a capacitor device functioning as a signal interface, which is integrated in a resonant circuit, wherein the circuit device is configured such that during the operation of the circuit device in a receive mode, the Oscillating circuit is connected as a parallel resonant circuit and in the frame the transmission mode including a transformer as a series resonant circuit is switched. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis an einen Mikrokontroller angekoppelt ist und die Anbindung des Schwingkreises an den Mikrokontroller im Rahmen des Empfangsmodus durch Ankoppelung an ein hochohmiges Signalabgriffssystem (z.B. Komparator) bewerkstelligt ist.Circuit device according to claim 13, characterized characterized in that the resonant circuit is coupled to a microcontroller is and the connection of the resonant circuit to the microcontroller in the reception mode by coupling to a high-impedance Signal tapping system (e.g., comparator). Schaltungseinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung derart konfiguriert und aufgebaut ist, dass eine funktionale Umschaltung aus einer im Empfangsmodus herrschenden passiven Konfiguration in einen Sendebetrieb im Wege einer Port- oder Impedanzumschaltung bewerkstelligbar ist.Circuit device according to claim 13 or 14, characterized in that the circuit device is configured such and is constructed that a functional switching from one in the receive mode dominant passive configuration in a transmit mode in the way a port or impedance switching is accomplished. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Port- oder Impedanzumschaltung ein Parallelschwingkreises aus L2, L3 und C4 für den Sendebetrieb in einen Serienschwingkreis aus L3 und C4 für den insbesondere passiven Empfangsbetrieb konvertier bar ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 15, characterized in that in the context of the port or Impedance switching of a parallel resonant circuit of L2, L3 and C4 for the Transmission mode in a series resonant circuit of L3 and C4 for the particular passive receive mode is convertible bar. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Sendefall der Übertrager aus L1, L2 die Funktion einer Spannungserhöhung ausübt, während er im Empfangsbetrieb mit der Induktivität L2 auch Teil des Parallelschwingkreises ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 15, characterized in that in the transmission case of the transformer from L1, L2 performs the function of increasing the voltage while it is receiving with the inductance L2 is also part of the parallel resonant circuit. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfangsbetrieb die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises niedriger ist als beim Serienschwingkreis im Sendefall.Circuit device according to at least one of claims 13 to 17, characterized in that in the receiving mode, the resonance frequency of the Parallel resonant circuit is lower than the series resonant circuit in the transmission case. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Richtungen der bidirektionalen Übertragung mit zwei unterschiedlichen Frequenzen operiert wird.Circuit device according to at least one of claims 13 to 18, characterized in that in both directions of bidirectional transmission operated with two different frequencies. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei QPSK-Modulation die beiden erforderlichen orthogonalen Trägersignale an der Primärinduktivität des Übertragers addiert werden.Circuit device according to at least one of claims 13 to 19, characterized in that in QPSK modulation the both required orthogonal carrier signals at the primary inductance of the transformer be added. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager durch eine Spulenanordnung gebildet ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 20, characterized in that the transformer by a coil arrangement is formed. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertager als galvanisch getrenntes Spulenpaar realisiert ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 21, characterized in that the Übertager as a galvanically isolated coil pair is realized. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager als Spule mit einer Anzapfung realisiert ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 21, characterized in that the transformer as a coil with a Tap is realized. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalabgriffseinrichtung als Komparator ausgebildet ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 23, characterized in that the signal tapping device is designed as a comparator. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator Teil eines Mikrocontrollers bildet.Circuit device according to at least one of claims 13 to 24, characterized in that the comparator is part of a Microcontroller forms. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallelschwingkreis eine erste Induktivität (L2) umfasst, die Bestandteil des Übertragers ist und eine zweite in Serie angekoppelte zweite Induktivität (L3) umfasst.Circuit device according to at least one of claims 13 to 25, characterized in that the parallel resonant circuit a first inductance (L2), which is part of the transformer and a second comprises in series coupled second inductor (L3). Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager an einen Mikrocontroller über einen ersten Port und einen zweiten Port angekoppelt ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 26, characterized in that the transformer to a microcontroller via a first port and a second port is docked. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankoppelung unter Zwischenschaltung von Kondensatoren bewerkstelligt ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 27, characterized in that the coupling with the interposition of Capacitors is accomplished. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankoppelung zwischen dem Mikrokontroller und dem Übertrager unter Einbindung eines Level-Shifters (Pegelwandler zur Spannungserhöhung) bewerkstelligt ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 28, characterized in that the coupling between the microcontroller and the transmitter with the involvement of a level shifter (level converter for voltage increase) accomplished is. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Konfiguration der Schaltungseinrichtung zur Generierung eines Sendesignals auf Grundlage eines QPSK-Verfahrens jedem der zur Anbindung des Übertragers vorgesehenen Port eine der Spannungserhöhung dienende Schaltung (Level-Shifter) zugeordnet ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 29, characterized in that in the case of a configuration the circuit device for generating a transmission signal Basis of a QPSK procedure each to the connection of the transformer provided assigned to the port serving a voltage increase circuit (level shifter) is. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller derart ausgebildet und konfiguriert ist, dass dieser ein an der Signalabgriffseinrichtung anliegendes Ereignis auf die Erfüllung vorgegebener Kriterien, insbesondere Informationsinhalte (z.B. Daten) überprüft.Circuit device according to at least one of claims 13 to 30, characterized in that the microcontroller such is configured and configured that this one on the signal pickup device present event on the fulfillment of predetermined Criteria, in particular information content (e.g., data). Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller derart ausgebildet und konfiguriert ist, dass dieser auf Grundlage von Informationsinhalten (z.B. Daten) die während des Empfangsmodus empfangen werden eine Abstimmung (z.B. Verschlüsselung) des Informationsinhalts des auszusendenden Signal durchführt.Circuit device according to at least one of claims 13 to 31, characterized in that the microcontroller in such a way is designed and configured on the basis of Information content (e.g., data) received during the receive mode will be a vote (e.g., encryption) of the information content of the signal to be transmitted. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass diese in eine scheckkartenartige Struktur eingebunden ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 32, characterized in that they are in a check card-like Structure is involved. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einen Schlüssel eingebunden ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 33, characterized in that this incorporated in a key is. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einen Gebrauchsgegenstand, insbesondere eine auswechselbare Komponente desselben (z.B. Akkufach-Deckel) eingebunden ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 34, characterized in that this in a commodity, in particular a replaceable component thereof (for example battery compartment cover) is involved. Schaltungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einen Wertgegenstand eingebunden ist.Circuit device according to at least one of claims 13 to 35, characterized in that this in a valuable item is involved. Dialogeinrichtung zur Abwicklung eines Datentransfers mit einer Schaltungseinrichtung vorstehend genannter Bauart.Dialogue device for processing a data transfer with a circuit device of the aforementioned type. Dialogeinrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass diese intern den im Rahmen eines zur Schaltungseinrichtung gerichteten Signaltransfers verwendeten Träger bei der Verarbeitung, Dekodierung und/oder Synchronisation eines seitens der Schaltungseinrichtung zur Dialogeinrichtung hin emittierten Signales berücksichtigt.Dialogue device according to claim 37, characterized that this internally as part of a circuit device Directed signal transfers used carriers in processing, decoding and / or synchronization on the part of the circuit device accounted for signals emitted to the dialog device. Dialogeinrichtung nach Anspruch 37, oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Dialogeinrichtung betriebsrelevanter Teil eines fahrzeugseitigen Bordnetzes bildet.Dialogue device according to claim 37 or 38, characterized characterized in that the dialogue device is operationally relevant part a vehicle-side electrical system forms. Dialogeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Dialogeinrichtung Teil eines fahrzeugseitigen Systems zur nutzerindividuellen Abstimmung von Fahrzeugeinrichtungen, z.B. Sitzen, Spiegeln, Lenkradhöhe, Automatik-Temperatur-Routenplanungs und/oder Audioeinrichtungen darstellt.Dialogue device according to at least one of claims 13 to 39, characterized in that the dialogue device part of a On-board system for user-specific coordination of Vehicle equipment, e.g. Sitting, flipping, steering wheel height, automatic temperature route planning and / or audio equipment.
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