DE102018124182A1

DE102018124182A1 - Messystem mit Schnittstelle zur Nahfeldkommunikation

Info

Publication number: DE102018124182A1
Application number: DE102018124182.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph STEFFAN; Gerald Holweg; Johannes Schweighofer; Inge Siegl; Carolin Kollegger
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-04-02
Also published as: CN110969820B; US11128347B2; US20200106484A1; CN110969820A

Abstract

Diese Beschreibung betrifft eine Messvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Messvorrichtung folgendes: eine Messschaltung, die mit einem oder mehreren Sensoren verbunden ist; ein HF-Frontend zur Nahfeldkommunikation (NFC) mit einem externen Gerät; eine mit dem HF-Frontend und der Messschaltung gekoppelte Controller-Schaltung, die dazu ausgebildet ist, von der Messschaltung gelieferte Messwerte zu empfangen, und wobei die Controller-Schaltung weiter dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob während einer Messung eine aktive Kommunikation mit dem externen Gerät stattfindet, und abhängig von dieser Prüfung, einen oder mehrere von der Messschaltung gelieferte Messwerte zu speichern oder zu verwerfen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird geprüft, ob während der Messung ein NFC-Magnetfeld vorhanden ist. Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein System umfassend eine Messvorrichtung und ein NFC-fähiges Gerät.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Gebiet des Messtechnik, insbesondere ein integriertes Messsystem mit einer Schnittstelle für die drahtlose Datenübertragung mittels Nahfeldkommunikation (NFC).
HINTERGRUND
Die Nahfeldkommunikation (Near Field Communication, NFC) ist ein auf der RFID-Technik basierender internationaler Übertragungsstandard zum kontaktlosen Austausch von Daten mittels elektromagnetisch gekoppelter Spulen über relativ kurze Distanzen (z.B. einige wenige Zentimeter) und einer Datenübertragungsrate von aktuell maximal 424 kBit/s. Bisher kommt diese Technik primär im Bereich „Micropayment“ (bargeldlose Zahlungen kleiner Beträge) und bei der Zugangskontrolle zum Einsatz. Weitere Anwendungen sind beispielsweise die Übertragung von Authentifizierungsdaten zum Aufbau einer Kommunikation über beispielsweise eine Bluetooth oder WLAN-Verbindung, sowie das Aufrufen von Weblinks, wenn in einem NFC-Chip eine URL (Uniform Resource Locator) einer Webseite gespeichert ist. NFC ist standardisiert in ISO/IEC 18092 (Near Field Communication Interface and Protocol-1) und ISO/IEC 21481 (Near Field Communication Interface and Protocol-2).
Im Hinblick auf die erwähnte Bezahlfunktion sind viele moderne Mobilgeräte wie Smartphones mit NFC-Transceivern (NFC Reader/Writer) ausgestattet. Derartige Geräte werden als NFC-fähige Mobilgeräte (NFC-enabled mobile device) bezeichnet. Ein NFC-Chip - häufig auch als NFC-Tag oder NFC-Transponder- bezeichnet, hat in der Regel keine eigene Energieversorgung und wird aus dem elektromagnetischen Feld mit Energie versorgt, welches von einem NFC-fähigen Mobilgerät erzeugt wird. Das heißt, vom NFC-fähigen Mobilgerät wird Energie hin zum NFC-Chip übertragen, wohingegen eine Datenübertragung in beide Richtung möglich ist. Aktuell verfügbare NFC-fähige Geräte arbeiten üblicherweise mit einer fest eingestellten Sendeleistung und erlauben keine Leistungsregelung. Die eingestellte Sendeleistung kann je nach Typ und Hersteller des NFC-fähigen Geräts stark variieren. Beispielsweise gibt es NFC-fähige Smartphones die mit ca. der zehnfachen NFC-Sendeleistung arbeiten wie andere Smartphones.
Die Antenne von NFC-fähigen Geräten und NFC-Chips (NFC-Transponder) sind genau genommen einfache Leiterschleifen. In den jeweiligen Antennenschaltungen stellen diese Leiterschleifen eine Induktivität dar, welche zusammen mit korrespondierenden Kapazitäten Parallelschwingkreise bilden. Für eine effiziente Energieübertragung von einem NFC-fähigen Gerät zu einem NFC-Chip werden die Antennenschaltungen üblicherweise bei derselben Resonanzfrequenz betrieben, wodurch die induktive Kopplung und die induzierte Spannung maximiert werden. Bei Standardanwendungen ist diese Resonanzfrequenz üblicherweise bei 13,56 MHz.
Die von dem NFC-fähigen Gerät abgestrahlte elektromagnetische Leistung wird natürlich nicht zu hundert Prozent zum NFC-Chip hin übertragen. Die elektromagnetische Strahlung des NFC-fähigen Geräts kann sowohl im NFC-Chip als auch in benachbarten Komponenten, Leiterbahnen, etc. Störungen aufgrund induzierter Spannungen verursachen. Bei vielen (z.B. rein digitalen) Anwendungen sind derartige Störungen kein Problem, jedoch gibt es auch Anwendungen, wie z.B. mit NFC-Chips ausgestattete Sensorvorrichtungen, in denen die erwähnten Störungen Probleme verursachen können.
ZUSAMMENFASSUNG
Im Folgenden wird eine Messvorrichtung beschrieben, die gemäß einem Ausführungsbeispiel folgendes umfasst: eine Messschaltung, die mit einem oder mehreren Sensoren verbunden ist; ein HF-Frontend zur Nahfeldkommunikation (NFC) mit einem externen Gerät; eine mit dem HF-Frontend und der Messschaltung gekoppelte Controller-Schaltung, die dazu ausgebildet ist, von der Messschaltung gelieferte Messwerte zu empfangen, und wobei die Controller-Schaltung weiter dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob während einer Messung eine aktive Kommunikation mit dem externen Gerät stattfindet, und abhängig von dieser Prüfung, einen oder mehrere von der Messschaltung gelieferte Messwerte zu speichern oder zu verwerfen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Messvorrichtung eine Messschaltung, die mit einem oder mehreren Sensoren verbunden ist, ein HF-Frontend zur Nahfeldkommunikation mit einem externen Gerät, das über ein NFC-Magnetfeld mit dem HF-Frontend gekoppelt ist, und eine mit dem HF-Frontend und der Messschaltung gekoppelte Controller-Schaltung, die dazu ausgebildet ist, von der Messschaltung gelieferte Messwerte zu empfangen. Dabei ist die Controller-Schaltung weiter dazu ausgebildet, zu prüfen, ob während einer Messung das NFC-Magnetfeld vorhanden ist, und abhängig von dieser Prüfung, einen oder mehrere von der Messschaltung gelieferte Messwerte zu speichern oder zu verwerfen.
Des Weiteren wird ein Verfahren beschrieben, das gemäß einem Ausführungsbeispiel folgendes umfasst: das Aufbauen einer NFC-Verbindung zwischen einem NFC-fähigen Gerät und einem NFC-Frontend einer Messvorrichtung, die eine mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelte Messschaltung aufweist; das Durchführen einer Messung, wobei von der Messschaltung mehrere Messwerte geliefert werden; das Prüfen, ob während der Messung über die NFC-Verbindung eine aktive Kommunikation stattfindet; und das Speichern oder Verwerfen eines oder mehrerer der Messwerte abhängig vom Ergebnis der Prüfung.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahre das Aufbauen einer NFC-Verbindung zwischen einem NFC-fähigen Gerät und einem NFC-Frontend einer Messvorrichtung, die eine mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelte Messschaltung aufweist. Die NFC-Verbindung wird dabei mittels eines NFC-Magnetfeld aufgebaut. Das Verfahren umfasst weiter das Durchführen einer Messung, wobei von der Messschaltung mehrere Messwerte geliefert werden. Schließlich wird geprüft, ob während der Messung das NFC-Magnetfeld vorhanden ist, wobei einer oder mehrere der Messwerte abhängig vom Ergebnis der Prüfung gespeichert oder verworfen werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein System mit einem NFC-fähigen Gerät, das dazu ausgebildet ist für die Nahfeldkommunikation (NFC) ein NFC-Magnetfeld zu erzeugen, und mit einer Messvorrichtung mit einem Chip, der ein HF-Frontend, eine Messschaltung und eine Controller-Schaltung aufweist. Das HF-Frontend ist mit dem NFC-fähigen Gerät über das NFC-Magnetfeld gekoppelt, und die Controller-Schaltung ist dazu ausgebildet, vor einer Messung an das NFC-fähige Gerät eine Aufforderung zu übertragen, das NFC-Magnetfeld temporär abzuschalten.
Figurenliste
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Ausführungsbeispiele sind nicht nur auf die dargestellten Aspekte beschränkt. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die den Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt:

1 illustriert die Kopplung eines NFC-Chips mit einem NFC-fähigen Gerät wie z.B. einem Smartphone oder dergleichen.
2 illustriert ein Beispiel einer Messanordnung mit einer Sensorvorrichtung, die eine elektrochemischen Zelle und einen NFC-Chip aufweist, und einem NFC-fähigen Gerät.
3 illustriert ein Beispiel der Sensorvorrichtung aus 2 anhand eines Blockschaltbildes.
4 illustriert ein Beispiel eines Verfahrens zum Betrieb einer Sensorvorrichtung, wobei während einer Messung geprüft wird, ob eine Kommunikation über den NFC-Übertragungskanal (also die Modulation des NFC-Magnetfeldes) stattfindet.
5 illustriert ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Betrieb einer Sensorvorrichtung, wobei während einer Messung das NFC-Magnetfeld deaktiviert wird.
6 illustriert ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Betrieb einer Sensorvorrichtung, wobei während der Messung, das NFC-fähige Mobilgerät räumlich von der Sensorvorrichtung getrennt wird.
7 illustriert das Beispiel aus 3 mit einem zusätzlichen Energiespeicher für die Pufferung der Energieversorgung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie eingangs erwähnt ist die Nahfeldkommunikation (NFC) ein Standard zur Energie- und Datenübertragung zwischen einem NFC-fähigen Gerät 2 (NFC-enabled device) wie beispielsweise ein Tablet-Computer oder ein Smartphone und einem NFC-Chip 1. Diese Situation ist in 1 dargestellt. Üblicherweise wird NFC nicht nur für die (bidirektionale) Datenübertragung genutzt, sondern auch für die (unidirektionale) Energieversorgung des NFC-Chips 1 durch das NFC-fähige Gerät 2. Die Antennen von NFC-Chip 1 und dem NFC-fähigen Gerät 2 sind üblicherweise als Leiterschleifen (d.h. Flachspulen) ausgestaltet, und die Daten- und Energieübertragung basiert auf der induktiven Kopplung der beiden Antennen.
NFC-Chips können in verschiedenen Applikationen eingesetzt werden. Hauptsächlich wird NFC für die Authentifizierung benutzt, beispielsweise im Zusammenhang von Bezahlsystemen (z.B. Micropayment) oder Systemen zur Zugangskontrolle. Eine relativ neue Anwendung ist die Kopplung von Sensorvorrichtungen an ein NFC-fähiges Mobilgerät wie z.B. ein Smartphone mittels Nahfeldkommunikation. Dabei umfasst die Sensorvorrichtung, einen oder mehrere Sensoren, die zugehörige Sensorelektronik und ein RFID-Frontend (Hochfrequenz- (HF-) Frontendschaltung) zur Nahfeldkommunikation mit dem Mobilgerät. Das Mobilgerät kann in einer Messanwendung beispielsweise dazu genutzt werden, Messdaten, die mittels NFC von der Sensorelektronik an das Mobilgerät übertragen werden, weiter zu verarbeiten und auf einem Bildschirm des Mobilgeräts darzustellen. Des Weiteren kann das Mobilgerät Nutzereingaben entgegennehmen und mittels NFC an die Sensorelektronik übertragen. Auf diese Weise kann das Mobilgerät als Mensch-Maschine-Schnittstelle (human-machine interface) für die Sensorelektronik dienen. Ein Beispiel für eine Vorrichtung mit einem Sensor, der mittels NFC mit einem Mobilgerät gekoppelt ist, ist in 2 dargestellt.
2 illustriert als Beispiel für eine Sensorvorrichtung eine Vorrichtung mit einem biochemischen Sensor und einer integrierten Sensorelektronik, welche eine Schnittstelle für die Nahfeldkommunikation (NFC) beinhaltet, um Messdaten zu einem NFC-fähigen Mobilgerät 2 übertragen zu können. In dem in 2 dargestellten Beispiel beinhaltet der NFC-Chip 1 sowohl die erwähnte Sensorelektronik als auch die NFC-Schnittstelle. Die Energieversorgung des NFC-Chips kann auch über NFC erfolgen. Die Sensorvorrichtung gemäß 2 umfasst eine Platine 4, auf der der NFC-Chip 1 und eine Antenne 10 angeordnet sind. Wie erwähnt kann die Antenne 10 im Wesentlichen eine mittels Streifenleiter (strip lines) auf der Platine gebildete Leiterschleife (d.h. eine Flachspule) sein. Auf der Platine 4 ist gemäß 2 ein Steckverbinder 3 angeordnet, der es ermöglicht, eine auf einem Teststreifen 5 angeordnete elektrochemische Zelle 6 (die den Sensor bildet) mit der Platine zu verbinden. Die in 2 mit WE, RE und CE bezeichneten Elektroden der elektrochemischen Zelle 6 sind über den Steckverbinder 3 und auf der Platine angeordneten Streifenleitungen mit dem NFC-Chip 1 verbunden. Wie erwähnt enthält der NFC-Chip 1 die Sensorelektronik zum Ansteuern der Zelle 6 und zum Erfassen und Verarbeiten der Sensorsignale sowie jene Schaltkreise, die für die Nahfeldkommunikation notwendig sind. Die elektrochemische Zelle 6 kann z.B. für die Voltammetrie oder ähnliche Techniken verwendet werden, um einen oder mehrere in dem Elektrolyten der elektrochemischen Zelle enthaltenen Stoffe (Analyt) quantitativ zu bestimmen. Die dazu notwendige Ansteuerung der Elektroden WE, RE und CE wird von der im NFC-Chip 1 enthaltenen Sensorelektronik bewerkstelligt. Auf den Teststreifen 5 und den Steckverbinder 3 kann verzichtet werden, wenn die elektrochemische Zelle 6 direkt auf der Platine 4 angeordnet wird.
Sensorvorrichtung wie das in 2 gezeigten Beispiel sind an sich bekannt, beispielsweise zur Messung der Kaliumkonzentration in Blut (siehe z.B. Kollegger, C., Greiner, P., Siegl, I. et al., Intelligent NFC potassium measurement strip with hemolysis check in capillary blood, in: Elektrotech. Inftech. (2018) 135/1, S. 83-88, https://doi.org/10.1007/s00502-017-0572-5). Dabei bildet ein Tropfen Blut den Elektrolyten der elektrochemischen Zelle, die als Potentiostat betrieben wird, um die Konzentration von Kalium im Blut zu bestimmen. Ein Potentiostat kann z.B. für die zyklische Voltammetrie (cyclic voltammetry, CV) verwendet werden, mittels der die chemische Zusammensetzung von Stoffgemischen anhand des spannungsabhängigen Stromverlaufs in der elektrochemischen Zelle bestimmt werden kann. Voltammetrie ist eine Form der Elektrolyse, bei der die Abhängigkeit eines Elektrodenstroms von einer an eine elektrochemische Zelle angelegten Spannung ermittelt wird. Die weitere Untersuchung der Probe beinhaltet die Auswertung der gemessenen Strom-Spannungskurven, beispielsweise um die Konzentration eines in der Probe enthaltenen Analyten (z.B. bestimmte Metallionen) zu ermitteln. Diese Auswertung und die Darstellung der Messergebnisse kann zumindest teilweise durch das Mobilgerät 2 erledigt werden. Insbesondere kann die in dem Mobilgerät enthaltenen CPU (nicht dargestellt) dazu verwendet werden, Softwareapplikationen auszuführen, die dazu ausgebildet ist, die erwähnte Auswertung der (digitalisierten) Messdaten durchzuführen und die Ergebnisse darzustellen.
Es versteht sich, dass die elektrochemische Zelle 6 nur ein illustratives Beispiel eines Sensors ist, der in Verbindung mit einem NFC-Chip betrieben werden kann. Des Weiteren können von der im NFC-Chip enthaltenen Sensorelektronik statt der erwähnten Voltammetrie auch andere Messmethoden implementiert werden wie z.B. Impedanzspektroskopie.
Wie erwähnt, kann der NFC-Chip 1 mittels NFC auch mit Energie versorgt werden. Der NFC-Chip (und die Sensorvorrichtung als Ganzes) benötigt daher nicht unbedingt eine eigene Energieversorgung. Allerdings kann durch die drahtlose Daten- und Energieübertragung auch die mit Hilfe des Sensors durchgeführte Messung beeinträchtigt werden, indem HF-Signalkomponenten mit den Sensorsignalen und/oder mit den Anregungssignalen für den Sensor interferieren oder anderweitig die Sensorelektronik beeinträchtigen. Die HF-Signalkomponenten weisen üblicherweise eine Frequenz auf, die der Frequenz des bei NFC verwendeten HF-Trägersignals entspricht (z.B. 13,56 MHz). Da in der Praxis die gesamte Sensorvorrichtung der von dem NFC-fähigen Gerät erzeugten elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt ist, können in praktisch in jeder elektrischen Komponente der Sensorvorrichtung Störsignale induziert werden, welche den Betrieb des Sensors beeinträchtigen können. Eine Abschirmung der elektromagnetischen Strahlung ist praktisch nicht möglich oder wäre zumindest sehr aufwändig. Insbesondere bei elektrochemischen Sensoren können die induzierten Störsignale die elektrochemischen Prozesse in der elektrochemsichen Zelle beeinflussen, und diese unerwünschten Effekte können nicht nachträglich mittels digitaler oder analoger Signalverarbeitung eliminiert werden.
3 illustriert anhand eines Blockschaltbildes den Aufbau der Sensorvorrichtung und insbesondere des NFC-Chips 1 aus 2 detaillierter. Gemäß 3 weist die Sensorvorrichtung eine 10 Antenne für die Nahfeldkommunikation (NFC) auf, die dazu ausgebildet ist, ein HF-Signal von einem externen NFC-fähigen Gerät (siehe 2, Mobilgerät 2) zu empfangen. Die Sensorvorrichtung weist weiter ein mit der Antenne 10 verbundenes NFC-Frontend 11 mit einem NFC-Transceiver auf, der als Kommunikationsschnittstelle dient. Die Sensorvorrichtung weist weiter einen mit dem FNC-Frontend verbundenen Controller 15 auf, der dazu ausgebildet ist, über das NFC-Frontend 11 mit dem NFC-fähigen Gerät (z.B. ein Smartphone) zu kommunizieren. Der Controller kann z.B. ein Mikrocontroller sein. Dieser kann einen Speicher und einen Prozessor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, in dem Speicher enthaltene Software-Instruktionen auszuführen. Das heißt, die von dem Controller 15 bereitgestellten Funktionen können zumindest teilweise mittels Software implementiert werden. Der Controller 15 kann z.B. auch einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler aufweisen, um Messsignale zu digitalisieren.
Gemäß 3 weist die Sensorvorrichtung eine Messschaltung 12 auf, die einerseits mit dem Controller 15 und andererseits mit dem Sensor 6 (z.B. der elektrochemischen Zelle) verbunden ist. Messschaltung 12 ist dazu ausgebildet, ein Anregungssignal SE zu erzeugen und dieses dem Sensor 6 zuzuführen und ein Antwortsignal SR von dem Sensor 6 zu empfangen und dieses vorzuverarbeiten (z.B. verstärken). Abhängig von der Art des Sensors kann Anregungssignal SE verschieden sein. Beispielsweise kann das Anregungssignal SE eine Gleichspannung sein, mit der der Sensor versorgt wird. Bei der zyklischen Voltammetrie kann das Anregungssignal SE eine Wechselspannung mit definierter Signalform sein. In manchen Ausführungsbeispielen können für die Anregung (excitation) des Sensors mehrere Signale verwendet werden. des Weiteren können vom Sensor auch mehrere Sensor-Antwortsignale geleifert werden. Schließlich können mit der Messschaltung auch mehrere Sensoren verbunden sein, die gleichzeitig oder nacheinander betrieben werden können.
Die vorverarbeiten Sensorsignale (Antwortsignale) können dem Controller 15 zugeführt sein, der diese Sensorsignale digitalisiert und die darin enthaltene Information (Sensorinformation) digital weiterverarbeitet und/oder über die NFC-Kommunikationsschnittstelle an das NFC-fähige Gerät überträgt. Ebenfalls in 3 dargestellt ist das von dem NFC-fähigen Gerät 2 (in 3 nicht dargestellt) erzeugte elektromagnetische Feld (siehe gestrichelte Linien), welches die gesamte Sensorvorrichtung durchsetzen und beeinträchtigen kann. In manchen Beispielen ist das HF-Trägersignal der Nahfeldkommunikation (also das NFC-Magnetfeld als solches) weniger Problem als die Modulation des HF-Trägersignals, die dann auftritt, wenn über den NFC-Übertragungskanal aktiv Daten übertragen werden.
4 illustriert ein Beispiel eines Verfahrens zum Betrieb der Sensorvorrichtung aus 3, wobei während einer Messung geprüft wird, ob eine Kommunikation über den NFC-Übertragungskanal stattfindet. Bei aktiver Datenübertragung über den NFC-Übertragungskanal wird das hochfrequente Magnetfeld, d.h. das HF-Trägersignal (z.B. 13,56 MHZ, siehe 3), moduliert, wobei bei NFC üblicherweise Amplitudenumtastung (ASK, aplitude shift keying) oder binäre Phasenumtastung (BPSK, binary phase shift keying) verwendet wird, um das HF Trägersignal zu modulieren.
Gemäß 4 wird nach dem Start der Prozedur (4, Schritt S10), geprüft, ob eine aktive Kommunikation über den NFC-Übertragungskanal stattfindet (4, Schritt S20). Eine aktive Kommunikation hat zu folge dass das hochfrequente NFC-Magnetfeld moduliert ist. Wenn keine aktive Kommunikation stattfindet, kann das hochfrequente NFC-Magnetfeld (d.h. das HF-Trägersignal) gleichwohl vorhanden sein, um den NFC-Chip mit Energie zu versorgen, jedoch ohne Modulation des HF-Trägersignals. Wenn festgestellt wird, dass keine aktive Kommunikation mehr stattfindet kann die Messung durchgeführt werden (4, Schritt S30), d.h. der Sensor wird angeregt und die Sensorantwort wird verarbeitet, um einen oder mehrere Messwerte zu generieren (siehe 3, Signale SE und SR). Parallel dazu kann laufend geprüft werden, ob die Kommunikation über den NFC-Übertragungskanal (immer noch) inaktiv ist (4, Schritt S40). Falls während der Messung die Kommunikation inaktiv war, können die (digitalisierten) Messwerte zwischengespeichert werden (4, Schritt S50), falls während der Messung eine Kommunikation über den NFC-Kanal initiiert wurde, werden die Messwerte verworfen (4, Schritt S51). Der Prozess (d.h. die Durchführung der Messung) wird solange wiederholt, bis die Messung abgeschlossen ist (4, Schritt S60).
Mit dem in 4 dargestellten Verfahren kann erreicht werden, dass Messwerte, welche durch Modulationen des NFC-Magnetfeldes gestört wurden, nicht verwertet, sondem verworfen werden. Das Verfahren kann zumindest teilweise mittels Software, die von dem Controller 15 ausgeführt wird, durchgeführt werden. Insbesondere kann der Controller 15 die Ablaufsteuerung des Verfahrens durchführen und insbesondere auch die Prüfung durchführen, ob während der Erfassung von Sensorsignalen eine Kommunikation über den NFC-Kanal stattgefunden hat (vgl. 4, Schritt 40).
5 illustriert anhand eines Flussdiagramms ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Betrieb einer Sensorvorrichtung, wobei während einer Messung das NFC-Magnetfeld deaktiviert wird. Das heißt, es wird nicht nur die Kommunikation (die Modulation des Magnetfeldes) pausiert, sondern das hochfrequente Magnetfeld (das HF-Trägersignal) wird abgeschaltet.
Gemäß 5 wird nach dem Start der Prozedur (5, Schritt S10) über den NFC-Übertragungskanal vom NFC-Chip 1 an das NFC-fähige Mobilgerät (vgl. 2) eine Aufforderung gesendet (Request, siehe 5, Schritt S11), das hochfrequente NFC-Magnetfeld abzuschalten. Das Senden der Aufforderung kann vom Controller 15 des NFC-Chips 1 (vgl. 3) initiiert werden. Alternativ kann die Aufforderung beispielsweise direkt vom Benutzer in das NFC-fähige Mobilgerät 2 eingegeben werden (z.B. über einen Touch-Screen des NFC-fähigen Mobilgeräts). Als Reaktion auf die Aufforderung kann das NFC-fähige Mobilgerät 2 das hochfrequente Magnetfeld (d.h. das HF-Trägersignal) abschalten. Dies hat natürlich zur Folge, dass der NFC-Chip 1 und eventuell daran angeschlossene Peripheriekomponenten nicht mehr aktiv über das NFC-Magnetfeld mit Energie versorgt werden. Aus diesem Grund ist in diesem Ausführungsbeispiel der NFC-Chip 1 mit einem Energiespeicher verbunden, der temporär die Energieversorgung gewährleisten kann, während das NFC-Magnetfeld abgeschaltet ist. In einem Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher ein Kondensator, der mit dem NFC-Chip 1 verbunden oder in diesen integriert ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Energiespeicher eine wieder aufladbare Batterie sein.
Wenn das NFC-Magnetfeld abgeschaltet ist, kann die Messung mittels des mit dem NFC-Chip verbundenen Sensors durchgeführt werden, ohne dass die Sensorsignale von dem NFC-Magnetfeld gestört werden. (5, Schritt S30). Nichtsdestotrotz kann in einem Ausführungsbeispiel auch während der Messung laufend geprüft werden, ob das Magnetfeld immer noch ausgeschaltet ist (5, Schritt 41). Falls ja, können die (digitalisierten) Messwerte gespeichert werden (5, Schritt S50). Fall das NFC-Magnetfeld (aus welchen Gründen auch immer) während der Messung wieder aktiviert wird, werden die Messwerte verworfen (5, Schritt S51).
In dem hier beschriebenen Beispiel wird das NFC-Magnetfeld für eine bestimmte, vorbestimmte Zeit deaktiviert, die jeder Zeit entsprechen kann, die für eine typische Messung benötigt wird. Ist diese Zeit abgelaufen (5, Schritt 61), wird das NFC-Magnetfeld vom NFC-fähigen Mobilgerät wieder reaktiviert (5, Schritt 62). Das in 5 dargestellte Verfahren kann beliebig oft wiederholt werden. Beispielsweise, wenn der Kondensator zur Pufferung der Energieversorgung klein gehalten werden soll, kann es notwendig sein, die Messung mehrfach zu unterbrechen, um den Kondensator nachzuladen (mit Strom, der aus dem NFC-Magnetfeld bezogen wird).
6 illustriert ein Beispiel eines Verfahrens, das eine Alternative zu dem Verfahren aus 5 darstellt. Gemäß 6 wird nach dem Start der Prozedur (4, Schritt S10), das NFC-fähige Mobilgerät 2 (siehe 2) durch den Nutzer entfernt und somit vom NFC-Chip 1 räumlich getrennt (6, Schritt S13), sodass der NFC-Chip 1 außerhalb der Reichweite der Nahfeldkommunikation ist. Der Controller 15 des NFC-Chips 1 prüft laufend, ob das NFC-Magnetfeld noch vorhanden ist (6, Schritt S21). Das Entfernen des NFC-fähigen Mobilgeräts 2 wird detektiert, wenn vom NFC-Frontend 11 des NFC-Chips 1 kein NFC-Magnetfeld mit ausreichender Feldstärke mehr empfangen wird. Anschließend kann die Messung durchgeführt werden (6, Schritt S30), d.h. der Sensor wird angeregt und die Sensorantwort wird verarbeitet, um einen oder mehrere Messwerte zu generieren (siehe 3, Signale SE und SR). Parallel dazu kann laufend geprüft werden, ob das NFC-Magnetfeld (immer noch) ausgeschaltet ist (6, Schritt S41). Falls während der Messung das NFC-Magnetfeld (wieder) detektiert wird, können die (digitalisierten) Messwerte verworfen werden (6, Schritt S51), andernfalls können die Messwerte gespeichert werden (6 Schritt S50). Der Prozess (d.h. die Durchführung der Messung) wird solange wiederholt, bis die Messung abgeschlossen ist (6, Schritt S60). Danach kann der Benutzer das NFC-fähige Mobilgerät wieder in die Nähe des NFC-Chips 1 bringen, um wieder eine Kommunikation zu ermöglichen.
In dem Beispiel gemäß wird wie in dem vorherigen Beispiel aus 5 ein Energiespeicher benötigt, weil während der Messung keine Energieversorgung durch das NFC-fähige Mobilgerät möglich ist. Bei der Initialisierung (6, Schritt 1) des Messvorgangs kann das NFC-fähige Mobilgerät 2 beispielsweise mittels einer auf einem Display angezeigten Nachricht oder eines akustischen Signals den Nutzer darauf hinweisen, dass das NFC-fähige Mobilgerät 2 von dem NFC-Chip 1 entfernt werden soll. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, die üblicherweise für eine Messung benötigt wird, kann das NFC-fähige Mobilgerät 2 den Nutzer darauf hinweisen (z.B. über ein akustisches Signal), dass das NFC-fähige Mobilgerät 2 wieder in die Nähe des NFC-Chip 1 gebracht werden soll, um wieder eine Kommunikation zu ermöglichen.
7 illustriert das Beispiel aus 3 mit einem zusätzlichen Energiespeicher 14 für die Pufferung der Energieversorgung während Phasen, in denen eine direkte Energieversorgung durch das NFC-Magnetfeld nicht möglich ist. Diese Phasen betreffen jene Zeitspannen, in denen der Nutzer das NFC-fähige Mobilgerät 2 entfernt hat (vgl. 6) oder das NFC-fähige Mobilgerät 2 das NFC-Magnetfeld temporär abgeschaltet hat (vgl. 5). In dem in 7 gezeigten Beispiel ist der Energiespeicher 14 ein Teil des NFC-Chips 1. Wie bereits erwähnt kann der Energiespeicher 14 auch eine separate, mit dem NFC-Chip 1 verbundene Schaltungskomponente sein. Im Übrigen ist das Beispiel aus 7 gleich wie das Beispiel aus 3 und es wird auf obige Beschreibung verwiesen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO/IEC 18092 [0002]
ISO/IEC 21481 [0002]

Claims

Eine Messvorrichtung, die aufweist: eine Messschaltung (12), die mit einem oder mehreren Sensoren (6) verbunden ist; ein HF-Frontend (11) zur Nahfeldkommunikation (NFC) mit einem externen Gerät (2); eine mit dem HF-Frontend (11) und der Messschaltung (12) gekoppelte Controller-Schaltung (15), die dazu ausgebildet ist, von der Messschaltung (12) gelieferte Messwerte zu empfangen, und wobei die Controller-Schaltung (15) weiter dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob während einer Messung eine aktive Kommunikation mit dem externen Gerät stattfindet, und abhängig von dieser Prüfung, einen oder mehrere von der Messschaltung (12) gelieferte Messwerte zu speichern oder zu verwerfen.
Die Messvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Controller-Schaltung (15) weiter dazu ausgebildet ist, vor dem Start einer Messung zu prüfen, ob eine aktive Kommunikation mit dem externen Gerät stattfindet, und die Messung erst zu starten, wenn keine aktive Kommunikation stattfindet.
Die Messvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das HF-Frontend (11) mit dem externen Gerät (2) über ein NFC-Magnetfeld gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, basierend auf dem NFC-Magnetfeld eine Versorgungsspannung für die Messschaltung (12) und die Controller-Schaltung (15) bereit zu stellen.
Eine Messvorrichtung, die aufweist: eine Messschaltung (12), die mit einem oder mehreren Sensoren (6) verbunden ist; ein HF-Frontend (11) zur Nahfeldkommunikation (NFC) mit einem externen Gerät (2), das über ein NFC-Magnetfeld mit dem HF-Frontend (11) gekoppelt ist; eine mit dem HF-Frontend (11) und der Messschaltung (12) gekoppelte Controller-Schaltung (15), die dazu ausgebildet ist, von der Messschaltung (12) gelieferte Messwerte zu empfangen, und wobei die Controller-Schaltung (15) weiter dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob während einer Messung das NFC-Magnetfeld vorhanden ist, und abhängig von dieser Prüfung, einen oder mehrere von der Messschaltung (12) gelieferte Messwerte zu speichern oder zu verwerfen.
Die Messvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Controller (15) dazu ausgebildet ist, an das externe Gerät (2) mittels NFC eine Aufforderung zu senden, das NFC-Magnetfeld temporär für eine vorbestimmte Zeitspanne abzuschalten.
Die Messvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, die weiter aufweist: einen Energiespeicher (14), der dazu ausgebildet ist, eine Versorgungsspannung für die Messschaltung (12) und den Controller-Schaltung (15) zu puffern.
Die Messvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei das HF-Frontend (11) dazu ausgebildet ist, basierend auf dem NFC-Magnetfeld die Versorgungsspannung für die Messschaltung (12) und die Controller-Schaltung (15) bereit zu stellen.
Ein Verfahren, das folgendes umfasst: Aufbauen einer NFC-Verbindung zwischen einem NFC-fähigen Gerät und einem NFC-Frontend (11) einer Messvorrichtung, die eine mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelte Messschaltung (12) aufweist; Durchführen einer Messung, wobei von der Messschaltung mehrere Messwerte geliefert werden; Prüfen, ob während der Messung über die NFC-Verbindung eine aktive Kommunikation stattfindet; Speichern oder Verwerfen eines oder mehrerer der Messwerte abhängig vom Ergebnis der Prüfung.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei mit dem Beginn der Messung gewartet wird, bis eine aktive Kommunikation über die NFC-Verbindung beendet ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, das weiter umfasst: Erzeugen einer Versorgungsspannung für die Messschaltung (12) aus dem für die NFC-Verbindung genutzten NFC-Magnetfeld.
Ein Verfahren, das folgendes umfasst: Aufbauen einer NFC-Verbindung zwischen einem NFC-fähigen Gerät (2) und einem NFC-Frontend (11) einer Messvorrichtung, die eine mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelte Messschaltung (12) aufweist, wobei die NFC-Verbindung mittels eines NFC-Magnetfeld aufgebaut wird; Durchführen einer Messung, wobei von der Messschaltung mehrere Messwerte geliefert werden; Prüfen, ob während der Messung das NFC-Magnetfeld vorhanden ist; Speichern oder Verwerfen eines oder mehrerer der Messwerte abhängig vom Ergebnis der Prüfung.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11, das weiter umfasst: Übertragen einer Aufforderung, das NFC-Magnetfeld abzuschalten, über die NFC-Verbindung an das NFC-fähigen Gerät (2); temporäres Abschalten des NFC-Magnetfeldes für eine vorbestimmte Zeitspanne.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11, das weiter aufweist: Ausgeben einer Nachricht an einen Benutzer durch das NFC-fähige Gerät oder die Messvorrichtung, das NFC-fähige Gerät (2) von der Messvorrichtung zu entfernen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Nachricht an den Benutzer ein optisches oder ein akustisches Signal umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, das weiter aufweist: Bereitstellen einer Versorgungsspannung mittels eines Energiespeichers während der Durchführung einer Messung; und Laden des Energiespeichers durch das HF-Frontend, wenn es über das NFC-Magnetfeld mit dem NFC-fähigen Gerät (2) gekoppelt ist.
Ein System, das folgendes umfasst: ein NFC-fähiges Gerät (2), das dazu ausgebildet ist für die Nahfeldkommunikation (NFC) ein NFC-Magnetfeld zu erzeugen, und eine Messvorrichtung mit einem Chip, der ein HF-Frontend (11), eine Messschaltung (12) und eine Controller-Schaltung (15) aufweist, wobei das HF-Frontend (11) mit dem NFC-fähigen Gerät (2) über das NFC-Magnetfeld gekoppelt ist; wobei die Controller-Schaltung (15), dazu ausgebildet ist, vor einer Messung an das NFC-fähige Gerät (2) eine Aufforderung zu übertragen, das NFC-Magnetfeld temporär abzuschalten.
Das System gemäß Anspruch 16, wobei die Controller-Schaltung (15), weiter dazu ausgebildet ist, von der Messschaltung (12) gelieferte Messwerte zu empfangen, und zu prüfen, ob während der Messung das NFC-Magnetfeld vorhanden ist, und abhängig von dieser Prüfung, einen oder mehrere von der Messschaltung (12) gelieferte Messwerte zu speichern oder zu verwerfen.