close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336633

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 633
(13)
C2
(51) МПК
H04B 5/00
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006105788/09, 29.07.2004
(72) Автор(ы):
Клаус ФИНКЕНЦЕЛЛЕР (DE)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
29.07.2004
(73) Патентообладатель(и):
ГИЗЕКЕ УНД ДЕВРИЕНТ ГМБХ (DE)
R U
(30) Конвенционный приоритет:
30.07.2003 DE 10334765.8
(43) Дата публикации за вки: 10.09.2007
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
2 3 3 6 6 3 3
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: ЕР 0696011 А2, 07.02.1996. RU 2161329
С2, 27.12.2000. RU 2204498 С1, 20.05.2003. DE
19855207 С1, 18.05.2000.
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
28.02.2006
2 3 3 6 6 3 3
R U
(87) Публикаци PCT:
WO 2005/013506 (10.02.2005)
C 2
C 2
(86) За вка PCT:
EP 2004/008537 (29.07.2004)
Адрес дл переписки:
101000, Москва, М.Златоустинский пер., 10,
кв.15, "ЕВРОМАРКПАТ", пат.пов.
И.А.Веселицкой, рег. № 11
(54) КОММУНИКАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
МЕЖДУ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относитс к использованию
коммуникационных
элементов,
автоматически
устанавливающих каналы передачи данных между
интеллектуальными
устройствами
при
приближении их друг к другу. Достигаемый
технический результат - создание устройства с
уменьшенным
потреблением
энергии.
Коммуникационное
устройство
дл автоматического установлени канала передачи
данных
между
двум интеллектуальными
устройствами (10, 20, 30) содержит: катушку (13,
23, 33), вл ющуюс частью передающего
колебательного контура (50) и предназначенную
дл осуществлени бесконтактного обмена
данными; коммуникационный элемент (12, 22),
соединенный с катушкой и компонентом (11, 21)
обработки данных интеллектуального устройства и
выполненный
с
возможностью
передачи
посредством катушки сигналов поисковых запросов
и приема ответа на такой сигнал от другого
интеллектуального
устройства;
измерительное
устройство (14, 24), предназначенное дл контрол параметра передающего колебательного контура и
выполненное
с
возможностью
выдачи
управл ющего
сигнала
при
определении
изменени контролируемого
параметра;
коммутационное устройство (15, 25), соединенное с
измерительным устройством и коммуникационным
элементом и выполненное с возможностью
включени коммуникационного элемента при
получении
от
измерительного
устройства
управл ющего сигнала. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
2 3 3 6 6 3 3
2 3 3 6 6 3 3
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 336 633
(13)
C2
(51) Int. Cl.
H04B 5/00
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006105788/09, 29.07.2004
(72) Inventor(s):
Klaus FINKENTsELLER (DE)
(24) Effective date for property rights: 29.07.2004
(73) Proprietor(s):
GIZEKE UND DEVRIENT GMBKh (DE)
(30) Priority:
30.07.2003 DE 10334765.8
R U
(43) Application published: 10.09.2007
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
2 3 3 6 6 3 3
(85) Commencement of national phase: 28.02.2006
(86) PCT application:
EP 2004/008537 (29.07.2004)
(87) PCT publication:
WO 2005/013506 (10.02.2005)
(54) COMMUNICATION DEVICE FOR DATA TRANSFER CHANNEL SETUP BETWEEN
R U
2 3 3 6 6 3 3
INTELLECTUAL DEVICES
(57) Abstract:
FIELD: physics, communications.
SUBSTANCE: invention concerns communication
elements for automatic data transfer channel
setup
between
intellectual
devices
at
their
proximity. Communication device for automatic
data
transfer
channel
setup
between
two
intellectual devices (10, 20, 30) includes: coil
(13,
23,
33)
incorporated
in
transmitting
oscillatory circuit (50) and intended for remote
data exchange; communication element (12, 22)
connected to the coil and data processing
component (11, 21) of intellectual device and
allowing search query signal transmission over
the coil and receiving response to such query
from another intellectual device; gauge (14, 24)
for
transmitting
oscillatory
circuit
parameter
control and allowing control signal transmission
when controlled parameter is changed; commutation
device (15, 25) connected to the gauge and
communication element and allowing communication
element launch if a control signal is received
from the gauge.
EFFECT: commutation device with reduced energy
consumption.
16 cl, 8 dwg
Страница: 3
EN
C 2
C 2
Mail address:
101000, Moskva, M.Zlatoustinskij per., 10,
kv.15, "EVROMARKPAT", pat.pov.
I.A.Veselitskoj, reg. № 11
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Насто щее изобретение относитс к использованию коммуникационных элементов,
автоматически устанавливающих каналы передачи данных между пригодными дл осуществлени передачи данных интеллектуальными устройствами, причем установление
канала или каналов передачи данных начинаетс при приближении друг к другу двух
интеллектуальных устройств. Подход к автоматическому установлению канала передачи
данных между интеллектуальными устройствами описан в спецификации
ECMA/TC32/TG19/2003/12 Европейской ассоциации производителей компьютерного
оборудовани , в которой соответствующа технологи беспроводной св зи в ближнем поле
обозначена английским термином Near Field Communication (сокращенно NFC). Основна задача этого подхода состоит в максимальном упрощении дл пользовател процесса
установлени канала передачи данных между интеллектуальными устройствами. Дл решени указанной задачи канал передачи данных между двум устройствами указанного
типа, каждое из которых поддерживает протокол NFC, устанавливаетс автоматически
после сближени этих устройств друг с другом на определенное рассто ние, обычно на
рассто ние менее 0,2 м. При этом одно из интеллектуальных устройств (инициирующее
процесс установлени соединени устройство) в режиме поиска передает поисковый
запрос, а второе интеллектуальное устройство (подчиненное устройство) отвечает на
этот запрос. В процессе непосредственно следующего за этим обмена данными оба
интеллектуальных устройства согласуют между собой режим передачи данных, в котором
впоследствии и осуществл етс обмен данными между компонентами обработки данных
соответствующих интеллектуальных устройств.
Обнаружение других интеллектуальных устройств, наход щихс в зоне действи протокола NFC, осуществл етс в режиме поиска посредством регул рной передачи
поисковых запросов. Дл передачи поисковых запросов предусмотрены следующие
параметры: несуща частота передатчика 13,56 МГц, напр женность магнитного пол от
1,5 до 7,5 А/м. Следствием необходимости обеспечени вышеуказанной минимально
допустимой напр женности магнитного пол вл етс то, что поддерживающими протокол
NFC устройствами посто нно потребл етс сравнительно больша мощность. Такое
повышенное энергопотребление приводит к сокращению продолжительности (автономной)
эксплуатации устройств с ограниченными энергоресурсами, прежде всего устройств с
батарейным питанием. Дл сведени к минимуму указанного нежелательного эффекта
интеллектуальные устройства могут иметь коммутационное устройство, позвол ющее
пользователю самому переключать поддерживающее протокол NFC устройство в режим
поиска. Однако такое техническое решение находитс в противоречии с основной целью
технологии NFC, заключающейс в максимально возможном упрощении дл пользовател процесса установлени соединени , поскольку оно требует от пользовател дополнительного управлени по меньшей мере функцией включени /выключени вышеуказанного режима.
В стандартах ISO/IEC 14443 и ISO/IEC 15693 описан способ установлени считывающим
устройством канала передачи данных с другим интеллектуальным устройством
(бесконтактной карточкой со встроенной микросхемой (чип-картой) / транспондером
радиочастотной идентификации). Дл этого считывающее устройство периодически, до тех
пор пока в зоне действи считывающего устройства не будет обнаружено
интеллектуальное устройство, с высокой напр женностью пол (например от 1,5 до 7,5
А/м по стандарту ISO/IEC 14443) передает сигнал поискового запроса "REQUEST".
Из патентной за вки DE 10206676 известно управл емое посредством транспондера
коммутационное устройство, которое практически не потребл ет электроэнергии до
получени команды на срабатывание, иными словами, на осуществление переключени .
Дл этой цели коммутируемое устройство имеет катушку, включенную в колебательный
контур, который в режиме обнаружени функционирует в качестве в основном
ненагруженного чистого колебательного контура. При этом резонансна частота
колебательного контура контролируетс специальным устройством контрол частоты. С
приближением транспондера, соответственно катушки транспондера к работающей в
Страница: 4
DE
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
режиме обнаружени катушке резонансна частота колебательного контура измен етс .
Изменение частоты регистрируетс устройством контрол частоты, которое при этом
выдает сигнал переключени , по которому включаетс коммутируемое устройство.
Вышеописанным известным техническим решением предусматриваетс непосредственное
переключение из режима обнаружени в режим передачи данных, т.е. непосредственное,
не имеющее промежуточных стадий включение интеллектуального устройства посредством
носител катушки, выполн ющего прежде всего функцию переключательного элемента.
В основу насто щего изобретени была положена задача создани коммуникационного
устройства дл автоматического установлени канала передачи данных между
интеллектуальными устройствами, поддерживающими автоматическое установление
такого канала, которое без ущерба дл удобства пользовани обладало бы как можно
меньшим потреблением энергии.
Указанна задача решаетс с помощью устройства, охарактеризованного в главном
пункте формулы изобретени . Предлагаемое в изобретении коммуникационное устройство
содержит коммуникационный элемент с катушкой дл передачи сигналов поисковых
запросов, причем режим передачи сигналов поисковых запросов включаетс лишь после
определени измерительным устройством изменени состо ни передающего
колебательного контура, построенного на основе вышеуказанной катушки. Передающий
колебательный контур и измерительное устройство могут работать с минимальным
энергопотреблением, а передача сигналов поисковых запросов, необходимых дл обнаружени присутстви соответствующих интеллектуальных устройств, может
осуществл тьс лишь тогда, когда имеютс основани полагать, что в зоне действи катушки может находитьс другое интеллектуальное устройство. Такой подход позвол ет
существенно уменьшить потребность коммуникационного устройства в энергии. По
вышеуказанной причине предлагаемое в изобретении техническое решение в особенности
подходит дл интеллектуальных устройств с ограниченными энергоресурсами, например
дл устройств с батарейным питанием. В наиболее предпочтительном варианте
обращение с интеллектуальным устройством, оснащенным выполненным в соответствии с
изобретением коммуникационным устройством, ничем не отличаетс от обращени с
устройствами, посто нно передающими поисковые запросы. Работающее устройство не
требует внимани пользовател . В предпочтительном варианте осуществлени изобретени от эксплуатирующего в предлагаемом в изобретении коммуникационном
устройстве пользовател не требуетс никаких действий и после обнаружени присутстви другого интеллектуального устройства, в процессе установлени канала передачи данных.
В предпочтительном варианте осуществлени изобретени дл осуществлени передачи данных после включени коммуникационного элемента в колебательный контур
подключаетс дополнительное омическое сопротивление, позвол ющее с уменьшением
добротности передающего колебательного контура расширить его полосу пропускани .
В другом предпочтительном варианте выполнени предлагаемого в изобретении
коммуникационного устройства после его включени на колебательный контур путем
включени в него пригодных дл этой цели дополнительных элементов оказываетс воздействие, привод щее к изменению резонансной частоты. Таким путем обеспечиваетс дополнительна защита иных интеллектуальных устройств, также поддерживающих
функцию автоматического установлени канала передачи данных, от помех,
обусловленных работой рассматриваемого устройства в режиме поиска.
В другом предпочтительном варианте осуществлени предлагаемого в изобретении
коммуникационного устройства измерительное устройство включаетс лишь периодически.
Такой подход позвол ет дополнительно уменьшить потребность коммуникационного
устройства в энергии. Дл обеспечени периодичности такого включени в
коммуникационном устройстве целесообразно предусмотреть таймер, причем результаты
измерений целесообразно оценивать путем их сравнени со средним значением
результатов предыдущих измерений.
Измерительное устройство предпочтительно имеет два генератора колебательных
Страница: 5
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
сигналов, один из которых соединен с катушкой. Помимо этого измерительное устройство
может иметь схемные компоненты дл генерировани управл ющего сигнала дл коммутационного устройства на основе соотношени фаз этих колебательных сигналов или
производных от них сигналов. Такой подход позвол ет сравнительно малыми средствами
обеспечить высокую точность контрол состо ни передающего колебательного контура и
благодар этому надежность обнаружени наход щихс в зоне действи катушки других
устройств.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его
осуществлени со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - структура и конструкци интеллектуальных устройств, поддерживающих
функцию автоматического установлени канала передачи данных,
на фиг.2 - упрощенна эквивалентна схема коммуникационного устройства,
на фиг.3 - блок-схема алгоритма работы коммуникационного устройства,
на фиг.4 - блок-схема алгоритма работы снабженного таймером коммуникационного
устройства,
на фиг.5 - первый вариант схемотехнической реализации измерительного блока с
использованием схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ),
на фиг.6 - характеристики некоторых внутренних сигналов измерительного блока при
приближении к нему другого устройства,
на фиг.7 - второй вариант схемотехнической реализации измерительного блока с
использованием схемы ФАПЧ и
на фиг.8 - схемотехническа реализаци функциональных блоков дифференцировани напр жени и порогового переключател , показанных на фиг.5 или 7.
На фиг.1 изображены различные варианты выполнени интеллектуальных устройств 10,
20, 30. Каждое из этих устройств поддерживает функцию обмена данными с одним из
других интеллектуальных устройств 10, 20, 30 посредством катушки 13, 23, 33. Все
интеллектуальные устройства 10, 20, 30, ниже также сокращенно называемые просто
устройствами, не имеют принципиальных конструктивных различий и включают компонент
11, 21, 31 обработки данных и коммуникационное устройство 1, 2, 3.
"Интеллект" (развитые логико-информационные возможности) устройств 10, 20, 30 в
основном обеспечивает компонент 11, 21, 31 обработки данных, который содержит
центральный процессор дл осуществлени операций по обработке данных. Помимо этого
компонентом 11, 21, 31 обработки данных в существенной степени определ етс внешний
вид устройств 10, 20, 30. Как условно показано на фиг.1, устройство 10, 20, 30 может
быть выполнено, например, в виде портативного компьютера 11, мобильного телефона 21
или имеющего чип 31 транспондера радиочастотной идентификации, размещенного,
например, на бесконтактной чип-карте 30. Различные предусмотренные изобретением
варианты выполнени устройств не исчерпываютс перечисленными выше. Так, например,
в дополнение к описанным выше вариантам устройство 10, 20, 30 может быть выполнено,
например, в виде наручных часов, в виде имеющего электронные компоненты предмета
одежды, например куртки, или в виде стационарного считывающего устройства системы
продажи билетов или контрол доступа.
Каждое из коммуникационных устройств 1, 2, 3 имеет коммуникационный элемент 12, 22,
соединенную с этим элементом 12, 22 катушку 13, 23, 33, соединенное с этой катушкой
измерительное устройство 14, 24, а также соединенное с компонентом 11, 21 обработки
данных, коммуникационным элементом 12, 22 и измерительным устройством 14, 24
коммутационное устройство 15, 25. На практике коммуникационное устройство 1, 2, 3 и
компонент 11, 21 обработки данных выполн ютс , как правило, в виде единого
конструктивного блока, расположенного, например, внутри корпуса портативного
компьютера 11 или мобильного телефона 21 либо встроенного в чип 31 чип-карты 30.
Коммуникационный элемент 12, 22 предназначен дл обнаружени присутстви в зоне
действи катушки 13, 23, 33 другого устройства 10, 20, 30. Этот коммуникационный
элемент 12, 22 имеет средства дл выполнени программ и может быть выполнен в виде
Страница: 6
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
отдельного блока. После обнаружени другого устройства 10, 20, 30 коммуникационный
элемент 12, 22 автоматически устанавливает с обнаруженным устройством канал передачи
данных, по которому впоследствии может осуществл тьс обмен данными компонентами
11, 21, 31 обработки данных соответствующих устройств. В наиболее предпочтительном
варианте осуществлени изобретени коммуникационный элемент 12, 22 поддерживает
либо протокол NFC, описанный в указанной выше публикации ECMA/TC32-TG19/2003/12
Европейской ассоциации производителей компьютерного оборудовани , либо другой
протокол бесконтактной передачи данных, например, описанный в стандартах ISO/IEC
14443, ISO/IEC 15699 и ISO/IEC 18000-3.
Катушка 13, 23, 33 имеет обычную конструкцию и известным образом обеспечивает
возможность бесконтактного обмена данными с соответствующим устройством 10, 20, 30.
Эта катушка обычно представл ет собой неотъемлемую часть устройства 10, 20, 30, что
нагл дно иллюстрирует приведенное на чертеже условное изображение чип-карты 30.
Предусмотренна в коммуникационном устройстве 1, 2, 3 катушка 13, 23, 33 включена в
передающий колебательный контур 50, имеющий определенную характерную резонансную
частоту, котора может зависеть от режима работы устройства 10, 20, 30.
Измерительное устройство 14, 24 соединено с катушкой 13, 23, 33 и регистрирует
состо ние, т.е. значение одного из параметров, имеющего катушку 13, 23, 33
передающего колебательного контура 50. Тип катушки может, в частности,
соответствовать описанному в вышеуказанной за вке DE 10206676.
Коммутационное устройство 15, 25 служит дл включени и выключени коммуникационного элемента 12, 22 и измерительного устройства 14, 24. При этом
включение и выключение одного или обоих компонентов 12, 22, соответственно 14, 24
может осуществл тьс опосредованно, посредством компонента 11, 21 обработки данных.
Помимо этого коммутационное устройство 15, 25 служит дл подключени и отключени отдельных элементов измерительного устройства 14, 24. В дополнение к этому
коммутационное устройство 15, 25 может коммутировать и иные, не показанные на чертеже
компоненты устройства 10, 20, 30.
На фиг.2 в упрощенном виде изображена эквивалентна схема устройства 10, 20, 30. Из
всех элементов компонента 11, 22 обработки данных, которым определ етс внешний вид
устройства 10, 20, на чертеже обозначен лишь управл емый пользователем выключатель
40 питани (выключатель типа "включено-выключено"), посредством которого
осуществл етс включение и выключение подачи энергии от основного источника 41
питани устройства 10, 20. В качестве основного источника 41 питани может
использоватьс , в частности, батаре или аккумул торна батаре . Однако в качестве
основного источника 41 питани , прежде всего в случае стационарных считывающих
устройств, может использоватьс сетевое напр жение. При этом наличие выключател 40
питани зависит от конкретного варианта выполнени устройства, причем в некоторых
вариантах выполнени последнего, например при выполнении последнего в виде чипкарты 30, выключатель 40 питани может и отсутствовать. Такое устройство 30 должно
быть либо включено посто нно, либо включатьс иными средствами, согласованными с
конструктивными особенност ми этого устройства.
Коммутационное устройство 15, 25 содержит два переключател 42, 44, управл емых
исполнительным органом 43, а при необходимости - и таймер 45. Исполнительный орган 43
и таймер 45 соединены с основным источником 41 питани . Первый переключатель 42
расположен между основным источником 41 питани и коммуникационным элементом 12,
22, а второй переключатель 44 - между основным источником 41 питани и измерительным
устройством 14, 25. Второй переключатель 44 управл етс таймером 45, который дл этого соединен с исполнительным органом 43 и получает от последнего сигнал
переключени . Как условно обозначено на чертеже соединительной линией 146,
посредством первого переключател 42 помимо коммуникационного элемента 12, 22 могут
включатьс и выключатьс и иные, не показанные на чертеже компоненты
соответствующего устройства 10, 20, 30. Все конструктивные элементы коммутационного
Страница: 7
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
устройства 15, 25 могут быть выполнены в виде отдельных элементов, в виде
электрических схем или же в виде программ. Помимо этого в предпочтительном варианте
осуществлени изобретени исполнительный орган 43 и таймер 45 обладают
определенным интеллектом (развитой логикой) и пригодны дл выполнени программ.
Существенным элементом измерительного устройства 14, 24 вл етс измерительный
блок 46, выполненный с возможностью его включени и выключени переключателем 44
коммутационного устройства 15, 25. Этот измерительный блок 46 также соединен с
исполнительным органом 43 коммутационного устройства 15, 25, а также посредством
переключател 47 - с катушкой 13, 23. Переключатель 47 управл етс исполнительным
органом 43. При этом он соедин ет катушку 13, 23 либо с измерительным блоком 46, либо
с коммуникационным элементом 12, 22. Помимо этого катушка 13, 23 соединена с
коммуникационным элементом 12, 22. По аналогии с описанным выше коммутационным
устройством 15, 25 конструктивные элементы измерительного устройства 14, 24 могут
быть выполнены в виде отдельных элементов, в виде электрических схем или в виде
программ. В предпочтительном варианте осуществлени изобретени измерительный блок
46 также обладает определенным интеллектом (развитой логикой) и пригоден дл выполнени программ. В вариантах выполнени устройства, имеющих наибольшие
ограничени по энергоемкости, например при его выполнении в виде чип-карты 30,
измерительное устройство может не предусматриватьс . Подобное устройство 30 может
быть обнаружено другими устройствами 10, 20, но само не может обнаруживать другие
устройства 10, 20, 30.
Параллельно катушке 13, 23 подключен конденсатор 48, который во взаимодействии с
катушкой 13, 23 образует передающий колебательный контур 50. Передающий
колебательный контур 50 может подключатьс к коммуникационному элементу 12 или к
измерительному блоку 46 посредством переключател 47. Параллельно передающему
колебательному контуру 50, после переключател 47, если смотреть со стороны контура
50, может быть предусмотрен дополнительный конденсатор 51 и резистор 52. Оба
элемента 51, 52 могут подключатьс к передающему колебательному контуру 50
переключателем 47. При этом конденсатор 51 обеспечивает изменение резонансной
частоты передающего колебательного контура 50, а резистор 52 обеспечивает увеличение
полосы пропускани колебательного контура с одновременным уменьшением его
добротности. Указанные пассивные конструктивные элементы 47, 49, 51, 52 могут быть
выполнены в виде отдельных конструктивных элементов или же в виде блоков,
обеспечивающих заданное изменение параметров колебательного контура.
В предпочтительном варианте осуществлени изобретени , пригодном прежде всего
дл устройств 10, 20, имеющих достаточные энергоресурсы, измерительный блок 46
выполнен в виде генератора качающейс частоты, посто нно варьирующего
измерительную частоту в пределах заданного частотного диапазона. Этот заданный
частотный диапазон покрывает по меньшей мере одну частоту, на которую настроено
другое устройство 10, 20, 30.
На фиг.3 приведена блок-схема алгоритма работы устройства 10, 20, 30 в первом
возможном режиме. По аналогии с показанной на фиг.2 схемой это устройство при
необходимости имеет конденсатор 51 и сопротивление 52, позвол ющие измен ть
параметры передающего колебательного контура 50.
Работа устройства 10, 20, 30 начинаетс с его включени на шаге 100, например,
выключателем 40 питани , включающим подачу на устройство питани от основного
источника 41. При таком включении включаетс и исполнительный орган 43. Он
переключает переключатель 47 в положение, в котором последний соедин ет катушку 13,
23, 33 с коммуникационным элементом 12, 22. Одновременно с этим переключатель 47 на
шаге 102 включает в передающий колебательный контур 50 дополнительный резистор 52, а
на шаге 104 - еще и дополнительный конденсатор 51 (при его наличии).
Подключение дополнительного резистора 52 приводит к снижению добротности Q
передающего колебательного контура 50 и одновременно с этим, поскольку добротность Q
Страница: 8
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
и полоса В пропускани св заны взаимозависимостью В?1/Q, к увеличению доступной дл использовани при передаче данных полосы В пропускани передающего колебательного
контура 50.
Подключение дополнительного конденсатора 51 приводит к снижению резонансной
частоты передающего колебательного контура 50 до пригодной дл передачи данных
частоты, например до частоты 13,56 МГц. Такое изменение параметров колебательного
контура делает работающее в режиме передачи данных коммуникационное устройство 1, 2,
3 нечувствительным к помехам, обусловленным магнитными пол ми работающих в режиме
обнаружени , иными словами, с более высокой резонансной частотой, соседних с ним
устройств 10, 20, 30 того же типа.
На последующем шаге 106 исполнительным органом 43 включаетс коммуникационный
элемент 12, 22. Сразу после включени коммуникационный элемент 12, 22 переходит в
режим поиска и начинает посредством катушки 13, 23, 33 циклически передавать сигнал
поискового запроса с тем, чтобы получить от необ зательно присутствующего в зоне
действи катушки 13, 23, 33 другого устройства 10, 20, 30 ответ на этот запрос.
При наличии в зоне действи катушки 13, 23, 33 другого устройства 10, 20, 30
последнее реагирует на прин тый сигнал поискового запроса путем передачи ответа на
этот запрос, по получении которого коммуникационный элемент 12, 22 коммуникационного
устройства 1, 2, 3 переключаетс в режим передачи данных. После этого на шаге 108
получившее ответ на свой запрос устройство с использованием пригодного дл этой цели
протокола, например одного из указанных выше протоколов (NFC, 14443, ...),
устанавливает канал передачи данных, соедин ющий его с компонентом 11, 21, 31
обработки данных ответившего устройства 10, 20, 30.
На следующем за установлением канала передачи данных шаге 110 компонент 11, 21,
31 обработки данных получившего ответ устройства посредством катушки 13, 23, 33
известным методом осуществл ет обмен данными с соответствующим компонентом 11, 21,
31 обработки данных ответившего устройства.
Исполнительный орган 43 ожидает происход щего на шаге 114 завершени обмена
данными между компонентами 11, 21, 31 обработки данных соответствующих устройств 10,
20, 30. Факт завершени обмена данными может быть установлен либо посредством
получени соответствующего сигнала от компонента 11 обработки данных или
коммуникационного элемента 12, либо в ходе циклического осуществлени исполнительным органом 43 соответствующей контрольной операции. Коммуникационный
элемент 12, 22 может быть соединен с таймером 45 и исполнительным органом 43
независимо от переключател 42.
После окончани обмена данными коммуникационное устройство 1, 2, 3 переключаетс исполнительным органом 42 в режим обнаружени .
Дл этого на шаге 116 исполнительный орган 43 переключением переключател 42
отключает коммуникационный элемент 12, 22 от основного источника 41 питани .
После этого исполнительный орган 43 посредством переключател 47 соедин ет
измерительный блок 46 с передающим колебательным контуром 50. Затем посредством
соответствующих переключателей от передающего колебательного контура 50 на шагах
120, 122 отключаютс дополнительный резистор 52 и при необходимости конденсатор 51.
Вследствие отключени дополнительного резистора 52 добротность передающего
колебательного контура 50 снова приходит в соответствие добротности Q0 ненагруженного
контура, в идеальном случае определ емой лишь индуктивностью катушки 13, 23, 33,
емкостью 48 колебательного контура и входным сопротивлением катушки 13, 23, 33. С
повышением добротности Q0 расшир етс и зона обнаружени , в пределах которой
работающим в режиме обнаружени устройством могут обнаруживатьс другие
расположенные поблизости устройства 10, 20, 30.
Возможное отключение конденсатора 51 позвол ет при необходимости повысить
частоту колебательного контура 50, а тем самым и измерительную частоту измерительного
блока 46 до частоты, относ щейс , например, к диапазону от 13,56 до 17 МГц. Такой
Страница: 9
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
подход позвол ет исключить или уменьшить воздействие, оказываемое на измерительный
блок 46 другими наход щимис поблизости интеллектуальными устройствами,
работающими в режиме обмена данными, иными словами, в режиме передачи данных.
Поскольку в противном случае сигналы других считывающих устройств могли бы ошибочно
интерпретироватьс как признак приближени интеллектуального устройства, меры по
целенаправленному уменьшению возможности распознавани сигналов других
считывающих устройств вл ютс оправданными. Одновременно с этим такой подход
позвол ет работающему в режиме обнаружени устройству не создавать помех
необ зательно наход щимс вблизи него другим устройствам 10, 20, 30, работающим в
режиме передачи данных.
На последующем шаге 124 исполнительный орган 43 посредством переключател 44
включает измерительный блок 46, что необходимо дл переключени устройства в режим
обнаружени .
После включени измерительный блок 46 начинает контролировать определенный
параметр передающего колебательного контура 50. В качестве контролируемого параметра
может использоватьс резонансна частота передающего колебательного контура 50,
работающего в резонансном режиме. По вление катушки 13, 23, 33 другого устройства 10,
20, 30 в зоне обнаружени работающей в таком режиме катушки 13, 23, 33 приводит к
изменению резонансной частоты передающего колебательного контура 50, которое на шаге
132 регистрируетс измерительным блоком 46. В другом варианте в качестве
контролируемого / измер емого параметра может использоватьс полное сопротивление
передающего колебательного контура 50, работающего в резонансном режиме.
При регистрации измерительным блоком 46 изменени контролируемого параметра
колебательного контура этим блоком передаетс соответствующий управл ющий сигнал в
исполнительный орган 43, по получению которого этот орган 43 начинает
последовательное осуществление шагов вышеописанного алгоритма начина с шага 102,
иными словами, переключает устройство в режим поиска, соответственно в режим
передачи данных.
В случае поддержки измерительным устройством 46 качающейс частоты этим
устройством может осуществл тьс контроль заданного параметра колебательного контура
во всем соответствующем диапазоне качани частоты. Этот диапазон задаетс таким,
чтобы в него попадали по меньшей мере резонансные частоты устройств тех типов, с
которыми предполагаетс устанавливать канал передачи данных. При использовании
устройств 30 с резонансной частотой, составл ющей приблизительно 13,56 МГц, может
использоватьс диапазон качани частоты от 13 до 18 МГц. При обнаружении на любой из
частот этого диапазона изменени контролируемого параметра колебательного контура
измерительным блоком 46 передаетс в исполнительный орган 43 управл ющий сигнал на
последовательное осуществление шагов алгоритма начина с шага 102.
На фиг.4 приведена блок-схема другого алгоритма работы показанного на фиг.2
коммуникационного устройства. Этот алгоритм может использоватьс либо в другом
варианте осуществлени изобретени , либо в дополнение к алгоритму, описанному выше
со ссылкой на фиг.3. Предпосылкой дл осуществлени показанного на фиг.4 алгоритма
вл етс наличие у устройства 10, 20, 30 условно изображенного на фиг.2 таймера 45.
В соответствии с этим алгоритмом эксплуатаци устройства 10, 20 также начинаетс на
шаге 100 с его включени , например, выключателем 40 питани , включающим подачу на
устройство питани от основного источника 41 питани .
Непосредственно после включени коммуникационное устройство 1, 2, 3 переходит в
режим поиска. Дл этого исполнительным органом 43 на шаге 202 включаетс коммуникационный элемент 12, 22, который после своего включени на шаге 204 путем
циклической передачи сигналов поисковых запросов начинает провер ть наличие в зоне
действи катушки 13, 23, 33 другого устройства 10, 20, 30.
При получении на шаге 204 от другого устройства 10, 20, 30 ответа на переданный
сигнал поискового запроса коммуникационное устройство 1, 2, 3 после установлени Страница: 10
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
канала передачи данных, соедин ющего передавшее запрос устройство с ответившим
устройством 10, 20, 30, переключаетс в режим передачи данных и на шаге 208
осуществл ет обмен данными с обнаруженным устройством 10, 20, 30.
При неполучении ответа на сигнал поискового запроса коммуникационный элемент 12,
22 на шаге 206 выключаетс исполнительным органом 43.
Затем исполнительным органом 43 включаетс таймер 45, который после этого в рамках
режима работы с циклическими включени ми и выключени ми путем соответствующего
управлени переключателем 44 на шаге 210 на заданное врем включает измерительный
блок 46. После своего включени измерительный блок 46 на шаге 212 измер ет
контролируемый параметр колебательного контура и сохран ет его измеренное значение.
На шаге 214 измерительным блоком на основе всех ранее определенных и сохраненных
измеренных значений определ етс среднее значение.
На шаге 216 это среднее значение сравниваетс измерительным блоком с последним
полученным на шаге 212 измеренным значением. При соответствии измеренного значени среднему значению считаетс установленным, что в зоне обнаружени передающего
колебательного контура 50 отсутствуют другие устройства 10, 20, 30. В этом случае
измерительный блок 46 не осуществл ет каких-либо дальнейших операций и на шаге 218
выключаетс по таймеру 45. После выключени измерительный блок 46 остаетс выключенным до завершени обратного отсчета заданной длительности нахождени этого
блока в выключенном состо нии, осуществл емого таймером 45 на шаге 220. Указанную
длительность целесообразно задавать превышающей длительность нахождени измерительного блока 46 во включенном состо нии, иными словами, превышающей
длительность промежутка времени, в течение которого этим блоком 46 осуществл ютс измерени .
Во врем нахождени измерительного блока в выключенном состо нии все устройство
10, 20 может быть выключено на шаге 222, например, посредством выключател 40
питани . Выключение устройства приводит к завершению алгоритма на шаге 224.
При истечении заданной длительности нахождени измерительного блока в
выключенном состо нии до выключени устройства целиком измерительный блок 46 снова
включаетс таймером 45 посредством переключател 44, и шаги алгоритма начина с шага
210 выполн ютс повторно в описанной выше последовательности.
При вы влении в процессе осуществл емого на шаге 216 сравнени несоответстви между последним измеренным значением и средним значением на шаге 226 считаетс установленным, что в зоне обнаружени передающего колебательного контура 50
присутствует другое устройство 10, 20, 30. При этом измерительным блоком 46
передаетс в исполнительный орган 43 соответствующий управл ющий сигнал, по
которому исполнительный орган 43 переключает коммуникационное устройство 1, 2, 3 в
режим поиска. Дл этой цели он на шаге 228 посредством переключател 44 выключает
измерительный блок 46 и на шаге 230 посредством переключател 42 включает
коммуникационный элемент 12, 22.
Затем коммуникационный элемент 12, 22 в соответствии с приведенным выше
описанием переключаетс в режим передачи данных, в котором на шаге 208 и происходит
обмен данными между компонентами 11, 21 обработки данных обоих устройств.
На фиг.5 изображен первый вариант схемотехнической реализации измерительного
блока 46 с использованием схемы ФАПЧ. Пон тие ФАПЧ, или фазовой автоподстройки
частоты, означает, что имеющий одну частоту сигнал так подстраиваетс под сигнал с
опорной частотой, что соотношение фаз обоих сигналов становитс посто нным. В первом
варианте выполнени измерительного блока 46 он имеет первый генератор 60,
генерирующий сигнал с частотой f1 и передающий его в первый делитель 61 частоты,
выполненный в виде целочисленного или двоичного делител и осуществл ющий деление
частоты с коэффициентом N делени . Прерывистыми лини ми условно обозначено
подключение к первому генератору 60 катушки 13, 23. Это подключение может быть
выполнено по аналогии с фиг.2 посредством переключател 47 и общей массы. Конкретна Страница: 11
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
реализаци подключени зависит от схемотехнических особенностей схемы примен емого
генератора, а также от схемотехнических особенностей коммуникационного элемента 12,
22 (выходного каскада передатчика). Известны, например, схемы генераторов, например
генераторы Колпитца, у которых вывод катушки 13, 23 со стороны переменного тока может
соедин тьс с массой. В этом случае переключатель 47 может быть выполнен с
возможностью управлени подключением к измерительному блоку 46, соответственно
отключением от последнего лишь одного из выводов катушки, например, по аналогии со
схемой, показанной на фиг.2.
В другом варианте выполнени схемы генератора 60 может потребоватьс соединить
второй вывод катушки не с массой, а с питающим напр жением (например, при
использовании генератора, построенного по схеме Колпитца). В этом случае может
потребоватьс наличие второго, не показанного на чертеже переключател 47b.
Известны и генераторы, схемы которых предусматривают соединение со схемой
генератора 60 обоих выводов катушки. И в этом случае дл переключени катушки 13, 23
между измерительным блоком 46 и коммуникационным элементом 12, 22 может
потребоватьс не показанный на чертеже дополнительный переключатель 47b.
Также показанное на фиг.2 подключение измерительного блока 46 к переключателю 44,
обеспечивающему включение и выключение этого блока 46, не отображено на фиг.5,
поскольку на фиг.5 дл упрощени не показана схема подвода энергии к отдельным
компонентам измерительного блока 46.
Помимо этого измерительный блок 46 имеет второй генератор 62, генерирующий сигнал
с частотой f2 и подающий его во второй делитель 63 частоты, осуществл ющий деление
частоты с коэффициентом М делени . Этот второй делитель 63 частоты выполнен
аналогично первому делителю 61 частоты и с выходной стороны соединен с одним из
входов фазового компаратора 64. К другому входу этого фазового компаратора 64
подключен выход первого делител 61 частоты. После фазового компаратора 64
подключен фильтр 65 нижних частот (ФНЧ), подающий напр жение U как на вход второго
генератора 62, так и на вход блока 66 дифференцировани напр жени . С выходной
стороны блок 66 дифференцировани напр жени соединен со входом порогового
переключател 67, обеспечивающего на своем выходе управл ющее напр жение Us дл показанного на фиг.2 исполнительного органа 43. Компоненты 60, 61, 62, 63, 64 и 65
измерительного блока 46 образуют модифицированную схему ФАПЧ, принцип работы
которой во взаимодействии с компонентами 66 и 67 более подробно по снен ниже.
Первый генератор 60 выполнен в виде LC-генератора, причем частота выдаваемого им
сигнала определ етс индуктивностью L катушки 13, 23. Путем надлежащего подбора
определ ющей частоту емкости С первый генератор 60 настраиваетс таким образом,
чтобы при отсутствии другого устройства 10, 20, 30 он генерировал сигнал с частотой,
соответствующей примен емой в режиме обнаружени несущей частоте передатчика. Дл повышени частоты при необходимости может примен тьс конденсатор 51. Первый
делитель 61 частоты делит частоту f1 выходного сигнала первого генератора 60 с
использованием коэффициента N делени и таким путем получает сигнал с частотой f1/N.
Поскольку деление частоты вл етс предпочтительным, но не об зательным, первый
делитель 61 частоты может и не предусматриватьс , соответственно коэффициент N
делени может быть равен единице.
Второй генератор 62 выполнен в виде генератора, управл емого напр жением (ГУН),
что позвол ет поставить частоту f2 генерируемого вторым генератором 62 сигнала в
зависимость от подаваемого напр жени U. Сигнал с частотой f2 преобразуетс вторым
делителем 63 частоты в сигнал с частотой f2/M. По аналогии с первым делителем 61
частоты второй делитель 63 частоты также может и не предусматриватьс , соответственно
коэффициент М делени может быть равен единице. Выдаваемые делител ми 61 и 63
частоты сигналы подаютс в фазовый компаратор 64, который сравнивает их друг с другом
и по результатам сравнени выдает в фильтр 65 нижних частот сигнал, характеризующий
сдвиг фаз. Фильтр 65 нижних частот подавл ет высокочастотные составл ющие сигнала,
Страница: 12
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
дела выдаваемое этим фильтром 65 напр жение U пригодным дл его использовани в
качестве управл ющего напр жени дл второго генератора 62. Регулирующие свойства
схемы ФАПЧ позвол ют автоматически подстраивать частоты f2 второго генератора 62
таким образом, чтобы соблюдалось следующее условие: f2=f1?M/N, соответственно чтобы
точно соблюдалось посто нное соотношение фаз обоих генераторов 60 и 62.
В предпочтительном варианте выполнени измерительного блока первым делителем 61
частоты используетс коэффициент N делени N>1, а вторым делителем 63 частоты коэффициент М делени М=1. Такой подход позвол ет второму генератору 62 работать на
более низкой по сравнению с первым генератором 60 частоте и не создавать своим
сигналом помех работе устройства 10, 20, 30. При, например, N=2 второй генератор 62
может работать на частоте f2=6,78 МГц. В наиболее предпочтительном варианте
коэффициенты N и М делени , используемые делител ми 61 и 63 частоты, имеют
нецелочисленное соотношение, например M/N=5/6. При этом частота f2 второго генератора
62 может задаватьс такой, чтобы в том числе и возможные высшие гармоники второй
частоты f2, а также паразитное излучение второго генератора 62 не создавали
воздействующих на катушку 13, 23 помех на частотах, близких к рабочим частотам
катушки, поскольку именно подобные помехи наиболее негативно сказываютс на
работоспособности устройства. При этом несущественно, больше ли единицы соотношение
M/N или меньше.
При нахождении измерительного блока 46 в настроенном состо нии, иными словами,
при точном соблюдении посто нного соотношени фаз сигналов обоих делителей 61 и 63
частоты, выдаваемое фильтром 65 нижних частот напр жение U вл етс посто нным. С
приближением к катушке 13, 23 другого устройства 10, 20, 30 воздействие индуктивно
св занного полного сопротивлени другого устройства 10, 20, 30 приводит к измерению
фазы и, при необходимости, частоты первого генератора 60, а тем самым и к сдвигу фаз
между обоими входными сигналами фазового компаратора 64. Следствием
вышеуказанного вл етс изменение выдаваемого фильтром 65 нижних частот
напр жени U, привод щее к изменению частоты f2 и фазы выходного сигнала второго
генератора 62, прекращающемус лишь с возвратом к поддержанию посто нного
соотношени фаз выходных сигналов обоих генераторов 60 и 62. Осуществл емый
вышеописанным путем процесс подстройки частоты f2 второго генератора 62 и
основанного на регистрации рассогласовани фаз обнаружени другого устройства 10, 20,
30 более подробно по снен ниже со ссылкой на фиг.6.
На фиг.6 изображены характеристики нескольких внутренних сигналов измерительного
блока 46 при приближении к нему другого устройства 10, 20, 30. На всех диаграммах по
абсциссе в одинаковом масштабе отложено врем t, что делает возможным
непосредственное сравнение характеристик различных сигналов. На верхней из
показанных на фиг.6 диаграмм показано изменение выдаваемого фильтром 65 нижних
частот напр жени U в зависимости от времени, иными словами, по ординате отложено
напр жение U. По ординате средней диаграммы отложено изменение в зависимости от
времени напр жени dU/dt, определ емого блоком 66 дифференцировани напр жени и
выдаваемого на пороговый переключатель 67. По ординате нижней диаграммы отложено
выдаваемое пороговым переключателем 67 управл ющее напр жение Us.
На фиг.8 изображен вариант выполнени функциональных блоков 66, 67.
В этом варианте фильтр нижних частот образован элементами R4, R5, С2, причем на
минусовой вход усилител V1 подаетс среднее значение элементарного (частичного)
напр жени от U с большой посто нной времени (например, 1 с). На плюсовой вход
усилител V1 через элементы R1, R2, R3 также подаетс частичное напр жение от U.
При сопровождающем приближение катушки 13, 23, 33 резком, например, падении
напр жени U напр жение на плюсовом входе усилител краткосрочно падает ниже
напр жени на его минусовом входе, в результате чего до момента выхода напр жени на
минусовом входе на новое (среднее) значение усилителем выдаетс сигнал Us
переключени .
Страница: 13
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
При приближении катушки 13, 23, 33 напр жение U может либо увеличиватьс , либо
уменьшатьс . Точна характеристика изменени напр жени зависит от используемой
электрической схемы (фиг.5, 7) и особенностей ее практической реализации.
Начина с момента t=t1 приближение другого устройства влечет за собой описанное
выше изменение напр жени U фильтра 65 нижних частот, которое до этого момента
оставалось посто нным. Это изменение про вл етс в изображенном на показанной на
фиг.6 верхней диаграмме скачкообразном увеличении напр жени U, которое, достигнув
более высокого уровн , далее остаетс неизменным. Поскольку напр жение U может
измен тьс на сравнительно малую величину, дл управлени пороговым переключателем
67 используетс не само напр жение U, а сигнал dU/dt, характеризующий изменение
напр жени в зависимости от времени. Как показано на средней диаграмме,
непосредственно после момента t=t1 этот сигнал достигает вно выраженного максимума,
хорошо пригодного дл дальнейшей обработки. Этот максимум превышает порог
срабатывани порогового переключател 67, обозначенный прерывистой горизонтальной
линией. Таким образом обеспечиваетс срабатывание порогового переключател 67 и
выдача им показанного на нижней диаграмме импульса пр моугольной формы. Вследствие
конечности процесса возрастани напр жени U, а также вследствие того, что на
обработку сигнала пороговому переключателю 67 требуетс некоторое врем ,
пр моугольный импульс управл ющего напр жени Us начинает выдаватьс с небольшой
временной задержкой относительно момента t=t1. Этот пр моугольный импульс выдаетс измерительным блоком 46 в исполнительный орган 43 в цел х дальнейшей обработки.
На фиг.7 изображен второй вариант схемотехнической реализации измерительного
блока 46 с использованием схемы ФАПЧ. Конструкци этого блока в основном аналогична
первому варианту. Однако в отличие от первого варианта выполнени измерительного
блока 46 в этом втором варианте второй генератор 62 выполнен не в виде генератора,
управл емого напр жением, а в виде генератора со стабильной частотой. При этом в виде
управл емого напр жением LC-генератора выполнен первый генератор 60. В этом
варианте подстройка частоты f1 осуществл етс посредством зависимой от напр жени емкости, которой нар ду с индуктивностью катушки 13, 23 определ етс частота f1
первого генератора 60. Следствием иного выполнени генераторов 60 и 62 вл етс измененна схема подключени отдельных компонентов измерительного блока 46, и в
частности соединение выхода фильтра 65 нижних частот со входом первого генератора 60.
Ко второму генератору 62 входные сигналы не подвод тс . Измененной электрической
схемой обусловлен описанный ниже иной принцип работы выполненного по второму
варианту измерительного блока.
При помощи аналогового механизма регулировани , описанного выше применительно к
первому варианту выполнени измерительного блока, частота f1 первого генератора 60
поддерживаетс посто нной, причем значение этой частоты определ етс частотой f2
второго генератора 62 и коэффициентами N и М делени , используемыми делител ми 61 и
63 частоты. При этом путем надлежащего подбора частоты f2 и коэффициентов N и М
делени можно прежде всего обеспечить посто нное соответствие частоты f1 первого
генератора 60 используемой в режиме обнаружени несущей частоте передатчика. При
приближении другого устройства 10, 20, 30 частота f1 первого генератора 60 не
мен етс , несмотр на индуктивно св занное полное сопротивление. Тем не менее, при
приближении другого устройства 10, 20, 30 происходит поддающеес обнаружению
изменение напр жени U, поскольку подстройка первого генератора 60 осуществл етс при помощи напр жени U, и тем самым компенсируетс расстройка первого генератора
60. На основе напр жени U описанным выше образом формируетс сигнал управлени дл исполнительного органа 43.
В показанном на фиг.2 варианте измерительный блок 46 и коммуникационный элемент
12, 22 выполнены в виде самосто тельных схемотехнических элементов. Необходимый в
таком варианте переключатель 47, переключающий катушку 13, 23 между измерительным
блоком 46 и коммуникационным элементом 12, 22, должен быть рассчитан на высокие
Страница: 14
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
напр жени и большую мощность. При резонансном повышении напр жени на катушке
13, 23 могут возникать высокие высокочастотные напр жени , достигающие нескольких
сотен вольт. В зависимости от излучаемой мощности дл коммутации подобных сигналов
могут в некоторых случа х требоватьс дорогосто щие и сложные схемы. По указанной
причине в модифицированном варианте осуществлени изобретени выходной каскад
коммуникационного элемента, предпочтительно выполненный в виде транзисторной схемы,
при условии обеспечени надлежащей коммутации рабочей точки, усилени и обратной
св зи выходного сигнала может использоватьс в том числе и в качестве первого
генератора 60, соответственно второго генератора 62. Подобные выходные каскады при
наличии в них соответствующей обратной св зи в принципе склонны к возникновению в них
колебаний.
Измерительный блок 46 имеет высокий порог чувствительности, позвол ющий
регистрировать даже малейшие изменени фазы. При использовании измерительного
блока 46 и катушки 13, 23 с соответствующими рабочими параметрами другие устройства
10, 20, 30 можно обнаруживать даже на больших рассто ни х, достигающих нескольких
метров. Такой подход позвол ет использовать измерительный блок 46, например, дл защиты выставленных на продажу товаров от кражи. В этом случае выдаваемое пороговым
переключателем 67 управл ющее напр жение Us может использоватьс дл включени сигнала тревоги. На выставленные на продажу товары могут наноситьс , например,
радиочастотные этикетки, имеющие колебательный контур без чипа и обычно
рассчитанные на работу на частоте 8,2 МГц. Могут использоватьс и магнитноакустические этикетки, обычно работающие в частотном диапазоне до 60 кГц.
На основной идее изобретени , заключающейс в том, что коммуникационный элемент,
автоматически устанавливающий канал передачи данных, соедин ющий этот
коммуникационный элемент с соответствующим однотипным другим коммуникационным
элементом, можно включать лишь после обнаружени такого другого коммуникационного
элемента, могут быть основаны различные варианты осуществлени изобретени . При
этом с сохранением полностью одинаковой функциональности конструкци интеллектуальных устройств 10, 20, 30 может отличатьс от описанных выше вариантов.
Такие отличи могут выражатьс прежде всего в замене описанных выше конструктивных
элементов обладающими аналогичной функциональностью иными узлами или схемами.
Помимо этого с сохранением той же функциональности структура предусмотренных
изобретением интеллектуальных устройств, коммуникационных элементов,
коммутационного устройства, измерительного устройства и компонентов обработки данных
также может отличатьс от указанной в приведенном выше описании. Прежде всего
функции исполнительного органа 43, таймера 45 и измерительного блока 46 могут быть
полностью или частично реализованы в виде программ, выполн емых центральным
процессором устройства 10, 20, 30. Возможны и до определенной степени упрощенные
варианты осуществлени изобретени . Так, например, резонансна частота передающего
колебательного контура 50 в режиме поиска может не измен тьс , что делает излишним
дополнительный конденсатор 51.
Формула изобретени 1. Коммуникационное устройство дл установлени канала передачи данных между
интеллектуальными устройствами, содержащее
катушку (13, 23, 33), вл ющуюс частью передающего колебательного контура (50) и
предназначенную дл осуществлени бесконтактного обмена данными,
коммуникационный элемент (12, 22), соединенный с катушкой (13, 23, 33) и
компонентом (11, 21) обработки данных интеллектуального устройства (10, 20, 30) и
выполненный с возможностью передачи посредством катушки (13, 23, 33) сигналов
поисковых запросов и приема ответа на такой сигнал от другого интеллектуального
устройства (10, 20, 30),
измерительное устройство (14, 24), предназначенное дл контрол параметра
Страница: 15
CL
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
передающего колебательного контура (50) и выполненное с возможностью выдачи
управл ющего сигнала при определении изменени контролируемого параметра, и
коммутационное устройство (15, 25), соединенное с измерительным устройством (14,
24) и коммуникационным элементом (12, 22) и выполненное с возможностью включени коммуникационного элемента (12, 22) при получении от измерительного устройства (14,
24) управл ющего сигнала.
2. Коммуникационное устройство по п.1, отличающеес тем, что оно имеет компонент
(52), включаемый в передающий колебательный контур (50) посредством переключател (47) и вызывающий расширение полосы пропускани колебательного контура (50).
3. Коммуникационное устройство по п.2, отличающеес тем, что компонент (52)
представл ет собой резисторный элемент.
4. Коммуникационное устройство по п.1, отличающеес тем, что оно имеет компонент
(51), включаемый в передающий колебательный контур (50) посредством переключател (47) и вызывающий изменение резонансной частоты колебательного контура (50).
5. Коммуникационное устройство по п.4, отличающеес тем, что компонент (51)
обеспечивает уменьшение резонансной частоты.
6. Коммуникационное устройство по п.4, отличающеес тем, что компонент (51)
содержит конденсатор.
7. Коммуникационное устройство по п.1, отличающеес тем, что измерительное
устройство (14) выполнено с возможностью качани частоты измерений в заданном
частотном диапазоне.
8. Коммуникационное устройство по п.1, отличающеес тем, что коммутационное
устройство (15, 25) имеет таймер (45), обеспечивающий циклическое включение и
выключение измерительного устройства (14, 24).
9. Коммуникационное устройство по п.8, отличающеес тем, что задаваема таймером
(45) длительность нахождени измерительного устройства (14, 24) во включенном
состо нии меньше длительности его нахождени в выключенном состо нии.
10. Коммуникационное устройство по п.8, отличающеес тем, что измерительное
устройство (14, 24) выполнено с возможностью сохранени измеренного значени контролируемого параметра, полученного во врем циклической фазы включени .
11. Коммуникационное устройство по п.8, отличающеес тем, что измерительное
устройство (14, 24) выполнено с возможностью выдачи в коммутационное устройство (15,
25) управл ющего сигнала в случае отклонени измеренного значени от среднего
значени , определенного на основе измеренных значений, сохраненных в фазах
включени .
12. Коммуникационное устройство по п.8, отличающеес тем, что при включении
интеллектуального устройства (10, 20, 30) сначала включаетс коммуникационный элемент
(12, 22) и выключаетс измерительное устройство (14, 24).
13. Коммуникационное устройство по п.1, отличающеес тем, что измерительное
устройство (14, 24) имеет первый генератор (60), по меньшей мере периодически
соедин емый с катушкой (13, 23, 33) и предназначенный дл генерировани первого
колебательного сигнала, и второй генератор (62) дл генерировани второго
колебательного сигнала.
14. Коммуникационное устройство по п.13, отличающеес тем, что измерительное
устройство (14, 24) имеет схемные компоненты (64, 65, 66, 67) дл генерировани управл ющего сигнала дл коммутационного устройства (15, 25) на основе соотношени фаз первого и второго колебательных сигналов или производных от них сигналов.
15. Способ включени коммуникационного элемента, выполненного таким образом,
чтобы с применением катушки (13, 23, 33), вл ющейс частью передающего
колебательного контура (50), автоматически устанавливать канал передачи данных с
интеллектуальным устройством (10, 20, 30), также содержащим коммуникационный
элемент (12, 22) и катушку (13, 23, 33), включающий в себ следующие шаги:
при помощи измерительного устройства (14, 24) контролируют параметр передающего
Страница: 16
RU 2 336 633 C2
5
колебательного контура (50),
при изменении контролируемого параметра генерируют управл ющий сигнал, и
на основании этого управл ющего сигнала посредством коммутационного устройства
(15, 25) включают коммуникационный элемент (12, 22).
16. Способ по п.15, отличающийс тем, что в процессе контрол параметра
осуществл ют качание частоты измерений измерительного блока (46) в заданном
частотном диапазоне.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 17
RU 2 336 633 C2
Страница: 18
DR
RU 2 336 633 C2
Страница: 19
RU 2 336 633 C2
Страница: 20
RU 2 336 633 C2
Страница: 21
RU 2 336 633 C2
Страница: 22
?чени и выключени переключателем 44
коммутационного устройства 15, 25. Этот измерительный блок 46 также соединен с
исполнительным органом 43 коммутационного устройства 15, 25, а также посредством
переключател 47 - с катушкой 13, 23. Переключатель 47 управл етс исполнительным
органом 43. При этом он соедин ет катушку 13, 23 либо с измерительным блоком 46, либо
с коммуникационным элементом 12, 22. Помимо этого катушка 13, 23 соединена с
коммуникационным элементом 12, 22. По аналогии с описанным выше коммутационным
устройством 15, 25 конструктивные элементы измерительного устройства 14, 24 могут
быть выполнены в виде отдельных элементов, в виде электрических схем или в виде
программ. В предпочтительном варианте осуществлени изобретени измерительный блок
46 также обладает определенным интеллектом (развитой логикой) и пригоден дл выполнени программ. В вариантах выполнени устройства, имеющих наибольшие
ограничени по энергоемкости, например при его выполнении в виде чип-карты 30,
измерительное устройство может не предусматриватьс . Подобное устройство 30 может
быть обнаружено другими устройствами 10, 20, но само не может обнаруживать другие
устройства 10, 20, 30.
Параллельно катушке 13, 23 подключен конденсатор 48, который во взаимодействии с
катушкой 13, 23 образует передающий колебательный контур 50. Передающий
колебательный контур 50 может подключатьс к коммуникационному элементу 12 или к
измерительному блоку 46 посредством переключател 47. Параллельно передающему
колебательному контуру 50, после переключател 47, если смотреть со стороны контура
50, может быть предусмотрен дополнительный конденсатор 51 и резистор 52. Оба
элемента 51, 52 могут подключатьс к передающему колебательному контуру 50
переключателем 47. При этом конденсатор 51 обеспечивает изменение резонансной
частоты передающего колебательного контура 50, а резистор 52 обеспечивает увеличение
полосы пропускани колебательного контура с одновременным уменьшением его
добротности. Указанные пассивные конструктивные элементы 47, 49, 51, 52 могут быть
выполнены в виде отдельных конструктивных элементов или же в виде блоков,
обеспечивающих заданное изменение параметров колебательного контура.
В предпочтительном варианте осуществлени изобретени , пригодном прежде всего
дл устройств 10, 20, имеющих достаточные энергоресурсы, измерительный блок 46
выполнен в виде генератора качающейс частоты, посто нно варьирующего
измерительную частоту в пределах заданного частотного диапазона. Этот заданный
частотный диапазон покрывает по меньшей мере одну частоту, на которую настроено
другое устройство 10, 20, 30.
На фиг.3 приведена блок-схема алгоритма работы устройства 10, 20, 30 в первом
возможном режиме. По аналогии с показанной на фиг.2 схемой это устройство при
необходимости имеет конденсатор 51 и сопротивление 52, позвол ющие измен ть
параметры передающего колебательного контура 50.
Работа устройства 10, 20, 30 начинаетс с его включени на шаге 100, например,
выключателем 40 питани , включающим подачу на устройство питани от основного
источника 41. При таком включении включаетс и исполнительный орган 43. Он
переключает переключатель 47 в положение, в котором последний соедин ет катушку 13,
23, 33 с коммуникационным элементом 12, 22. Одновременно с этим переключатель 47 на
шаге 102 включает в передающий колебательный контур 50 дополнительный резистор 52, а
на шаге 104 - еще и дополнительный конденсатор 51 (при его наличии).
Подключение дополнительного резистора 52 приводит к снижению добротности Q
передающего колебательного контура 50 и одновременно с этим, поскольку добротность Q
Страница: 8
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
и полоса В пропускани св заны взаимозависимостью В?1/Q, к увеличению доступной дл использовани при передаче данных полосы В пропускани передающего колебательного
контура 50.
Подключение дополнительного конденсатора 51 приводит к снижению резонансной
частоты передающего колебательного контура 50 до пригодной дл передачи данных
частоты, например до частоты 13,56 МГц. Такое изменение параметров колебательного
контура делает работающее в режиме передачи данных коммуникационное устройство 1, 2,
3 нечувствительным к помехам, обусловленным магнитными пол ми работающих в режиме
обнаружени , иными словами, с более высокой резонансной частотой, соседних с ним
устройств 10, 20, 30 того же типа.
На последующем шаге 106 исполнительным органом 43 включаетс коммуникационный
элемент 12, 22. Сразу после включени коммуникационный элемент 12, 22 переходит в
режим поиска и начинает посредством катушки 13, 23, 33 циклически передавать сигнал
поискового запроса с тем, чтобы получить от необ зательно присутствующего в зоне
действи катушки 13, 23, 33 другого устройства 10, 20, 30 ответ на этот запрос.
При наличии в зоне действи катушки 13, 23, 33 другого устройства 10, 20, 30
последнее реагирует на прин тый сигнал поискового запроса путем передачи ответа на
этот запрос, по получении которого коммуникационный элемент 12, 22 коммуникационного
устройства 1, 2, 3 переключаетс в режим передачи данных. После этого на шаге 108
получившее ответ на свой запрос устройство с использованием пригодного дл этой цели
протокола, например одного из указанных выше протоколов (NFC, 14443, ...),
устанавливает канал передачи данных, соедин ющий его с компонентом 11, 21, 31
обработки данных ответившего устройства 10, 20, 30.
На следующем за установлением канала передачи данных шаге 110 компонент 11, 21,
31 обработки данных получившего ответ устройства посредством катушки 13, 23, 33
известным методом осуществл ет обмен данными с соответствующим компонентом 11, 21,
31 обработки данных ответившего устройства.
Исполнительный орган 43 ожидает происход щего на шаге 114 завершени обмена
данными между компонентами 11, 21, 31 обработки данных соответствующих устройств 10,
20, 30. Факт завершени обмена данными может быть установлен либо посредством
получени соответствующего сигнала от компонента 11 обработки данных или
коммуникационного элемента 12, либо в ходе циклического осуществлени исполнительным органом 43 соответствующей контрольной операции. Коммуникационный
элемент 12, 22 может быть соединен с таймером 45 и исполнительным органом 43
независимо от переключател 42.
После окончани обмена данными коммуникационное устройство 1, 2, 3 переключаетс исполнительным органом 42 в режим обнаружени .
Дл этого на шаге 116 исполнительный орган 43 переключением переключател 42
отключает коммуникационный элемент 12, 22 от основного источника 41 питани .
После этого исполнительный орган 43 посредством переключател 47 соедин ет
измерительный блок 46 с передающим колебательным контуром 50. Затем посредством
соответствующих переключателей от передающего колебательного контура 50 на шагах
120, 122 отключаютс дополнительный резистор 52 и при необходимости конденсатор 51.
Вследствие отключени дополнительного резистора 52 добротность передающего
колебательного контура 50 снова приходит в соответствие добротности Q0 ненагруженного
контура, в идеальном случае определ емой лишь индуктивностью катушки 13, 23, 33,
емкостью 48 колебательного контура и входным сопротивлением катушки 13, 23, 33. С
повышением добротности Q0 расшир етс и зона обнаружени , в пределах которой
работающим в режиме обнаружени устройством могут обнаруживатьс другие
расположенные поблизости устройства 10, 20, 30.
Возможное отключение конденсатора 51 позвол ет при необходимости повысить
частоту колебательного контура 50, а тем самым и измерительную частоту измерительного
блока 46 до частоты, относ щейс , например, к диапазону от 13,56 до 17 МГц. Такой
Страница: 9
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
подход позвол ет исключить или уменьшить воздействие, оказываемое на измерительный
блок 46 другими наход щимис поблизости интеллектуальными устройствами,
работающими в режиме обмена данными, иными словами, в режиме передачи данных.
Поскольку в противном случае сигналы других считывающих устройств могли бы ошибочно
интерпретироватьс как признак приближени интеллектуального устройства, меры по
целенаправленному уменьшению возможности распознавани сигналов других
считывающих устройств вл ютс оправданными. Одновременно с этим такой подход
позвол ет работающему в режиме обнаружени устройству не создавать помех
необ зательно наход щимс вблизи него другим устройствам 10, 20, 30, работающим в
режиме передачи данных.
На последующем шаге 124 исполнительный орган 43 посредством переключател 44
включает измерительный блок 46, что необходимо дл переключени устройства в режим
обнаружени .
После включени измерительный блок 46 начинает контролировать определенный
параметр передающего колебательного контура 50. В качестве контролируемого параметра
может использоватьс резонансна частота передающего колебательного контура 50,
работающего в резонансном режиме. По вление катушки 13, 23, 33 другого устройства 10,
20, 30 в зоне обнаружени работающей в таком режиме катушки 13, 23, 33 приводит к
изменению резонансной частоты передающего колебательного контура 50, которое на шаге
132 регистрируетс измерительным блоком 46. В другом варианте в качестве
контролируемого / измер емого параметра может использоватьс полное сопротивление
передающего колебательного контура 50, работающего в резонансном режиме.
При регистрации измерительным блоком 46 изменени контролируемого параметра
колебательного контура этим блоком передаетс соответствующий управл ющий сигнал в
исполнительный орган 43, по получению которого этот орган 43 начинает
последовательное осуществление шагов вышеописанного алгоритма начина с шага 102,
иными словами, переключает устройство в режим поиска, соответственно в режим
передачи данных.
В случае поддержки измерительным устройством 46 качающейс частоты этим
устройством может осуществл тьс контроль заданного параметра колебательного контура
во всем соответствующем диапазоне качани частоты. Этот диапазон задаетс таким,
чтобы в него попадали по меньшей мере резонансные частоты устройств тех типов, с
которыми предполагаетс устанавливать канал передачи данных. При использовании
устройств 30 с резонансной частотой, составл ющей приблизительно 13,56 МГц, может
использоватьс диапазон качани частоты от 13 до 18 МГц. При обнаружении на любой из
частот этого диапазона изменени контролируемого параметра колебательного контура
измерительным блоком 46 передаетс в исполнительный орган 43 управл ющий сигнал на
последовательное осуществление шагов алгоритма начина с шага 102.
На фиг.4 приведена блок-схема другого алгоритма работы показанного на фиг.2
коммуникационного устройства. Этот алгоритм может использоватьс либо в другом
варианте осуществлени изобретени , либо в дополнение к алгоритму, описанному выше
со ссылкой на фиг.3. Предпосылкой дл осуществлени показанного на фиг.4 алгоритма
вл етс наличие у устройства 10, 20, 30 условно изображенного на фиг.2 таймера 45.
В соответствии с этим алгоритмом эксплуатаци устройства 10, 20 также начинаетс на
шаге 100 с его включени , например, выключателем 40 питани , включающим подачу на
устройство питани от основного источника 41 питани .
Непосредственно после включени коммуникационное устройство 1, 2, 3 переходит в
режим поиска. Дл этого исполнительным органом 43 на шаге 202 включаетс коммуникационный элемент 12, 22, который после своего включени на шаге 204 путем
циклической передачи сигналов поисковых запросов начинает провер ть наличие в зоне
действи катушки 13, 23, 33 другого устройства 10, 20, 30.
При получении на шаге 204 от другого устройства 10, 20, 30 ответа на переданный
сигнал поискового запроса коммуникационное устройство 1, 2, 3 после установлени Страница: 10
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
канала передачи данных, соедин ющего передавшее запрос устройство с ответившим
устройством 10, 20, 30, переключаетс в режим передачи данных и на шаге 208
осуществл ет обмен данными с обнаруженным устройством 10, 20, 30.
При неполучении ответа на сигнал поискового запроса коммуникационный элемент 12,
22 на шаге 206 выключаетс исполнительным органом 43.
Затем исполнительным органом 43 включаетс таймер 45, который после этого в рамках
режима работы с циклическими включени ми и выключени ми путем соответствующего
управлени переключателем 44 на шаге 210 на заданное врем включает измерительный
блок 46. После своего включени измерительный блок 46 на шаге 212 измер ет
контролируемый параметр колебательного контура и сохран ет его измеренное значение.
На шаге 214 измерительным блоком на основе всех ранее определенных и сохраненных
измеренных значений определ етс среднее значение.
На шаге 216 это среднее значение сравниваетс измерительным блоком с последним
полученным на шаге 212 измеренным значением. При соответствии измеренного значени среднему значению считаетс установленным, что в зоне обнаружени передающего
колебательного контура 50 отсутствуют другие устройства 10, 20, 30. В этом случае
измерительный блок 46 не осуществл ет каких-либо дальнейших операций и на шаге 218
выключаетс по таймеру 45. После выключени измерительный блок 46 остаетс выключенным до завершени обратного отсчета заданной длительности нахождени этого
блока в выключенном состо нии, осуществл емого таймером 45 на шаге 220. Указанную
длительность целесообразно задавать превышающей длительность нахождени измерительного блока 46 во включенном состо нии, иными словами, превышающей
длительность промежутка времени, в течение которого этим блоком 46 осуществл ютс измерени .
Во врем нахождени измерительного блока в выключенном состо нии все устройство
10, 20 может быть выключено на шаге 222, например, посредством выключател 40
питани . Выключение устройства приводит к завершению алгоритма на шаге 224.
При истечении заданной длительности нахождени измерительного блока в
выключенном состо нии до выключени устройства целиком измерительный блок 46 снова
включаетс таймером 45 посредством переключател 44, и шаги алгоритма начина с шага
210 выполн ютс повторно в описанной выше последовательности.
При вы влении в процессе осуществл емого на шаге 216 сравнени несоответстви между последним измеренным значением и средним значением на шаге 226 считаетс установленным, что в зоне обнаружени передающего колебательного контура 50
присутствует другое устройство 10, 20, 30. При этом измерительным блоком 46
передаетс в исполнительный орган 43 соответствующий управл ющий сигнал, по
которому исполнительный орган 43 переключает коммуникационное устройство 1, 2, 3 в
режим поиска. Дл этой цели он на шаге 228 посредством переключател 44 выключает
измерительный блок 46 и на шаге 230 посредством переключател 42 включает
коммуникационный элемент 12, 22.
Затем коммуникационный элемент 12, 22 в соответствии с приведенным выше
описанием переключаетс в режим передачи данных, в котором на шаге 208 и происходит
обмен данными между компонентами 11, 21 обработки данных обоих устройств.
На фиг.5 изображен первый вариант схемотехнической реализации измерительного
блока 46 с использованием схемы ФАПЧ. Пон тие ФАПЧ, или фазовой автоподстройки
частоты, означает, что имеющий одну частоту сигнал так подстраиваетс под сигнал с
опорной частотой, что соотношение фаз обоих сигналов становитс посто нным. В первом
варианте выполнени измерительного блока 46 он имеет первый генератор 60,
генерирующий сигнал с частотой f1 и передающий его в первый делитель 61 частоты,
выполненный в виде целочисленного или двоичного делител и осуществл ющий деление
частоты с коэффициентом N делени . Прерывистыми лини ми условно обозначено
подключение к первому генератору 60 катушки 13, 23. Это подключение может быть
выполнено по аналогии с фиг.2 посредством переключател 47 и общей массы. Конкретна Страница: 11
RU 2 336 633 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
реализаци подключени зависит от схемотехнических особенностей схемы примен емого
генератора, а также от схемотехнических особен
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
473 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа