Title:
Verfahren zum Bestimmen einer Distanz zwischen einer aktiven und einer passiven Funkkommunikationseinheit
Kind Code:
A1


Abstract:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Distanz zwischen einer aktiven Funkkommunikationseinheit und einer passiven Funkkommunikationseinheit, wobei in dem Verfahren ein konstantes elektromagnetisches Feld durch die aktive Funkkommunikationseinheit erzeugt wird, und bei einem Eintreten der passiven Funkkommunikationseinheit in das elektromagnetische Feld, die passive Funkkommunikationseinheit eine Leistung aus dem elektromagnetischen Feld entnimmt und eine auf das elektromagnetische Feld wirkende Stellgröße in der aktiven Funkkommunikationseinheit nachgeregelt wird, wobei anhand der nachgeregelten Stellgröße der Abstand der beiden Funkkommunikationseinheiten zueinander bestimmt wird.




Inventors:
Hörmann, Michael (33790, Halle, DE)
Application Number:
DE102016010745A
Publication Date:
03/08/2018
Filing Date:
09/06/2016
Assignee:
Marantec Antriebs- und Steuerungstechnik GmbH & Co. KG, 33428 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102006026495A1N/A2007-12-13



Foreign References:
GB1234791A1971-06-09
WO2003081516A12003-10-02
Other References:
FINKENZELLER, K: RFID-Handbuch. 7. aktualisierte und erweiterte Auflage. München: Hanser, 2015. S. 83-88. - ISBN 978-3-446-43943-6 (print); 978-3-446-44439-3 (eBook)
Attorney, Agent or Firm:
Lorenz Seidler Gossel Rechtsanwälte Patentanwälte Partnerschaft mbB, 80538, München, DE
Claims:
1. Verfahren zum Bestimmen einer Distanz zwischen einer aktiven Funkkommunikationseinheit (1) und einer passiven Funkkommunikationseinheit (2), wobei in dem Verfahren:
ein konstantes elektromagnetisches Feld (3) durch die aktive Funkkommunikationseinheit (1) erzeugt wird, und
bei einem Eintreten der passiven Funkkommunikationseinheit (2) in das elektromagnetische Feld (3), die passive Funkkommunikationseinheit (2) eine Leistung aus dem elektromagnetischen Feld (3) entnimmt und eine auf das elektromagnetische Feld (3) wirkende Stellgröße in der aktiven Funkkommunikationseinheit (1) nachgeregelt wird, wobei
anhand der nachgeregelten Stellgröße der Abstand der beiden Funkkommunikationseinheiten (1, 2) zueinander bestimmt wird.

2. Verfahren zum Bestimmen einer Distanz zwischen einer aktiven Funkkommunikationseinheit (1) und einer passiven Funkkommunikationseinheit (2), wobei in dem Verfahren:
ein konstantes elektromagnetisches Feld (3) durch die aktive Funkkommunikationseinheit (1) erzeugt wird, und
bei einem Eintreten der passiven Funkkommunikationseinheit (2) in das elektromagnetische Feld (3), eine über das elektromagnetische Feld (3) der passiven Funkkommunikationseinheit (2) induzierte Leistung in der passiven Funkkommunikationseinheit (2) erfasst wird, wobei
anhand der induzierten Leistung der Abstand der beiden Funkkommunikationseinheiten (1, 2) zueinander bestimmt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die passive Funkkommunikationseinheit (2) eine konstante oder eine variable Leistungsaufnahme besitzt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die passive Funkkommunikationseinheit (2) eine Antenne zur Leistungsaufnahme aus dem elektromagnetischen Feld (3) umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die induzierte Leistung gemessen und mit mindestens einem Schwellenwert verglichen wird, und wobei vorzugsweise die passive Funkkommunikationseinheit (2) in Abhängigkeit des Vergleichs mit dem mindestens einen Schwellenwert eine Funktion ausführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die gemessene Leistung mit mehreren einen Leistungsbereich unterteilenden Schwellenwerten verglichen wird und die passive Funkkommunikationseinheit (2) eine mit einem Leistungsbereich verknüpfte Funktion durchführt, wenn die gemessene Leistung in dem entsprechenden Leistungsbereich liegt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktive Funkkommunikationseinheit (1) ein elektromagnetisches Feld (3) mit einer konstanten Spannung erzeugt und diese bei Eintritt der passiven Funkkommunikationseinheit (2) in das Feld (3) nachgeregelt wird, so dass die Spannungsregelung (11) einen Wert ergibt, der die Distanz zwischen den beiden Funkkommunikationseinheiten (1, 2) stufenlos wiedergibt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nachgeregelte Spannung gemessen und mit mindestens einem Schwellenwert verglichen wird, und wobei vorzugsweise die aktive Funkkommunikationseinheit (1) in Abhängigkeit des Vergleichs mit dem mindestens einen Schwellenwert eine Funktion ausführt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die nachgeregelte Spannung mit mehreren einen Spannungsbereich unterteilenden Schwellenwerten verglichen wird und die aktive Funkkommunikationseinheit (1) eine mit einem Spannungsbereich verknüpfte Funktion durchführt, wenn die nachgeregelte Spannung in dem entsprechenden Spannungsbereich liegt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die passive Funkkommunikationseinheit (2) und die aktive Funkkommunikationseinheit (1) eine NFC-Verbindung oder eine RFID-Verbindung untereinander aufbauen können.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktive Funkkommunikationseinheit (1) ein NFC-Reader/Writer und die passive Funkkommunikationseinheit (2) ein NFC-Tag ist.

12. Verfahren zum Betätigen eines Tores, wobei in dem Verfahren:
eine Distanzmessung der beiden Funkkommunikationseinheiten (1, 2) nach einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird,
und bei Unterschreiten eines bestimmten Distanzschwellenwerts, ein mit der aktiven Funkkommunikationseinheit (1) oder passiven Funkkommunikationseinheit (2) in Verbindung stehendes nachgelagertes System aktiviert wird, das ein Betätigen eines Tores veranlassen kann.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das nachgelagerte System ein Funkmodul zum Betätigen eines Tores ist.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Distanz zwischen einer aktiven Funkkommunikationseinheit und einer passiven Funkkommunikationseinheit.

Für bestimmte Anwendungen kann es von Vorteil sein, wenn der Abstand zweier Funkkommunikationseinheiten festgestellt werden kann. So ist es beispielsweise möglich, in Abhängigkeit der Distanz der zwei Funkkommunikationseinheiten unterschiedliche Funktionen ausführen zu lassen.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Bestimmen einer Distanz einer aktiven und einer passiven Funkkommunikationseinheit ergibt sich beim Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2. Demnach wird in dem Verfahren zum Bestimmen einer Distanz zwischen einer aktiven Funkkommunikationseinheit und einer passiven Funkkommunikationseinheit ein konstantes elektromagnetisches Feld durch die aktive Funkkommunikationseinheit erzeugt, wobei bei einem Eintreten der passiven Funkkommunikationseinheit in das elektromagnetische Feld, die passive Funkkommunikationseinheit eine Leistung aus dem elektromagnetischen Feld entnimmt und eine auf das elektromagnetische Feld wirkende Stellgröße in der aktiven Funkkommunikationseinheit nachgeregelt wird, und anhand der nachgeregelten Stellgröße der Abstand der beiden Funkkommunikationseinheiten zueinander bestimmt wird.

Das vorstehend beschriebene Verfahren dient zur Bestimmung der Distanz durch die aktive Funkkommunikationseinheit. In dieser wird eine auf die Leistung des elektromagnetischen Felds wirkende Stellgröße (bspw. Strom, Spannung) derart nachgeregelt, um das konstante elektromagnetische Feld, das durch die aktive Funkkommunikationseinheit bereitgestellt wird, aufrechtzuerhalten. Durch die Leistungsentnahme aus dem elektromagnetischen Feld durch die passive Funkkommunikationseinheit, die mit geringer werdender Distanz zu der aktiven Einheit größer wird, kann auf den Abstand zwischen der aktiven und der passiven Funkkommunikationseinheit geschlossen werden.

Alternativ lässt sich der erfindungsgemäße Gedanke auch dadurch verwirklichen, dass auf der Seite der passiven Funkkommunikationseinheit die Distanz zwischen den beiden Funkkommunikationseinheiten bestimmt wird. Hierbei wird dasselbe Prinzip wie in den vorstehend beschriebenen Verfahren herangezogen.

In dem Verfahren wird ein konstantes elektromagnetisches Feld durch die aktive Funkkommunikationseinheit erzeugt, und bei einem Eintreten der passiven Funkkommunikationseinheit in das elektromagnetische Feld, eine über das elektromagnetische Feld der passiven Funkkommunikationseinheit induzierte Leistung in der passiven Funkkommunikationseinheit erfasst, wobei anhand der induzierten Leistung der Abstand der beiden Funkkommunikationseinheiten zueinander bestimmt wird. Tritt die passive Funkkommunikationseinheit in das elektromagnetische Feld der aktiven Funkkommunikationseinheit ein, so wird, vorzugsweise bei zueinander passenden Orientierungen der beiden Funkkommunikationseinheiten, eine Verringerung des Abstands der beiden Einheiten zu einer Steigerung der Leistungsaufnahme der passiven Funkkommunikationseinheit führen. Dieser Effekt wird genutzt, um die Distanz zwischen den beiden Funkkommunikationseinheiten zu bestimmen.

Nach einer Fortbildung der oben vorgestellten Verfahren besitzt die passive Funkkommunikationseinheit eine konstante oder eine variable Leistungsaufnahme.

Vorzugsweise umfasst die passive Funkkommunikationseinheit eine Antenne oder eine Spule zur Leistungsaufnahme aus dem elektromagnetischen Feld. Die Antenne oder die Spule der passiven Funkkommunikationseinheit wird dazu verwendet, einen mit der Antenne oder der Spule in Verbindung stehenden Verbraucher der passiven Funkkommunikationseinheit mit Energie zu versorgen. Die Energie wird dabei vorzugsweise dem elektromagnetischen Feld entnommen.

Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung wird die induzierte Leistung gemessen und mit mindestens einem Schwellenwert verglichen, wobei vorzugsweise die passive Funkkommunikationseinheit in Abhängigkeit des Vergleichs mit dem mindestens einem Schwellenwert eine Funktion ausführt.

So kann vorgesehen sein, dass bei Unterschreiten einer bestimmten Distanz zwischen der aktiven und der passiven Funkkommunikationseinheit eine bestimmte Funktion ausgeführt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die gemessene Leistung mit mehreren einen Leistungsbereich unterteilenden Schwellenwerten verglichen und die passive Funkkommunikationseinheit führt eine mit einem Leistungsbereich verknüpfte Funktion durch, wenn die gemessene Leistung in dem entsprechenden Leistungsbereich liegt. Dabei ist jeder der durch die Spannungswerte unterteilten Leistungsbereiche mit einer jeweiligen Funktion verknüpft, die zueinander verschieden sein können. Demnach ist es also möglich, verschiedene von der Distanz der beiden Funkkommunikationseinheiten abhängige Funktionen auszuführen, sodass eine erste Funktion bei einem ersten bestimmten Distanzbereich und eine zweite Funktion bei einem zweiten bestimmten Distanzbereich, den die aktive und die passive Funkkommunikationseinheit zueinander einnehmen, ausgeführt wird.

Nach einer weiteren optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung erzeugt die aktive Funkkommunikationseinheit ein elektromagnetisches Feld mit einer konstanten Spannung, wobei dieses bei Eintritt der passiven Funkkommunikationseinheit in das Feld nachgeregelt wird, sodass die Spannungsregelung einen Wert ergibt, der die Distanz zwischen den beiden Funkkommunikationseinheiten stufenlos wiedergibt. So kann beispielsweise das elektromagnetische Feld mit einer konstanten Spannung erzeugt werden, das bei einem Eintreten der passiven Funkkommunikationseinheit in das durch die aktive Funkkommunikationseinheit erzeugte elektromagnetische Feld nachgeregelt werden muss. Das Maß der erforderlichen Nachregelung zum Konstanthalten der Spannung steht in direktem Zusammenhang zu der Distanz, die die passive Funkkommunikationseinheit zu der aktiven Funkkommunikationseinheit aufweist. Ein hohes Maß an Spannungsnachregelung steht mit einer geringen Distanz der passiven Funkkommunikationseinheit zu der aktiven Funkkommunikationseinheit in Verbindung, wohingegen eine geringe Spannungsnachregelung mit einer weiter entfernten Distanz zwischen den beiden Funkkommunikationseinheiten in Verbindung steht.

Gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform der Erfindung wird die nachgeregelte Spannung gemessen und mit mindestens einem Schwellenwert verglichen, wobei vorzugsweise die aktive Funkkommunikationseinheit in Abhängigkeit des Vergleichs mit dem mindestens einen Schwellenwert eine Funktion ausführt.

Auch hier ist möglich, dass die nachgeregelte Spannung mit mehreren einen Spannungsbereich unterteilenden Schwellenwerten verglichen wird und die aktive Funkkommunikationseinheit eine mit einem jeweiligen Spannungsbereich verknüpfte Funktion durchführt, wenn die nachgeregelte Spannung in dem entsprechenden Spannungsbereich liegt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die passive Funkkommunikationseinheit und die aktive Funkkommunikationseinheit eine NFC-Verbindung oder eine RFID-Verbindung untereinander aufbauen.

Vorzugsweise ist es durch den Aufbau einer NFC-Verbindung oder einer RFID-Verbindung möglich, dass Informationen von der passiven an die aktive Funkkommunikationseinheit und/oder Informationen von der aktiven an die passive Funkkommunikationseinheit übertragen werden.

Vorzugsweise ist die aktive Funkkommunikationseinheit ein NFC-Reader/Writer und die passive Funkkommunikationseinheit ein NFC-Tag.

Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen eines Tores, wobei in dem Verfahren die Distanzmessung der beiden Funkkommunikationseinheiten nach einem der vorstehend aufgeführten Verfahren durchgeführt wird und bei Unterschreiten eines bestimmten Distanzschwellenwerts ein mit der aktiven Funkkommunikationseinheit oder der passiven Funkkommunikationseinheit in Verbindung stehendes nachgelagertes System aktiviert wird, das ein Betätigen eines Tores veranlassen kann.

Vorzugsweise ist das nachgelagerte System ein Funkmodul zum Betätigen eines Tores. Bei dem Tor kann es sich insbesondere um ein Garagentor zum Verschließen einer Garage oder um ein Druchfahrtstor handeln.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung der einzigen Figur ersichtlich. Dabei zeigt:

1: eine schematische Darstellung während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt einen NFC-Reader/Writer 1, der ein elektromagnetisches Feld 3 erzeugt. Mit dem NFC-Reader/Writer 1 steht ein Mittel zur Spannungsregelung 11 in Verbindung, das das mit einer konstanten Spannung versorgte elektromagnetische Feld 3 nachregelt. Weiter erkennt man einen NFC-Tag 2, der die passive Funkkommunikationseinheit darstellt. Die von dem NFC-Tag 2 abstehenden Pfeile stehen für die räumliche Bewegbarkeit des NFC-Tags gegenüber den typischerweise ortsfest angeordneten NFC-Reader/Writer 1. Der vom NFC-Reader/Writer 1 ausgehende Pfeil ist dabei eine Darstellung für die Ausbreitung des elektromagnetischen Feldes 3.

Die Wegemessung auf kurzer Distanz mithilfe von NFC oder auch RFID erfolgt über das Annähern oder das Entfernen einer Antenne, hier der NFC-Tag 2, an den NFC-Reader/Writer 1.

In einem ersten Fall wird die Distanz zwischen dem NFC-Reader/Writer 1 und dem NFC-Tag 2 auf Seiten des NFC-Readers/Writers 1 bestimmt. Dabei besitzt der NFC-Tag 2 bzw. der mit der Spule des NFC-Tags 2 in Verbindung stehende Verbraucher eine konstante Leistungsaufnahme und beeinflusst beim Eintreten in das elektromagnetische Feld 3 den Spannungswert des NFC-Readers/Writers 1 zum Erzeugen dieses Felds 3. Durch ein Nachregeln der Spannung kann ein nachzuregelnder Wert sehr genau beziffert werden. Die Größe der Nachregelung entspricht dabei der Änderung der Distanz zwischen dem NFC-Tag 2 und dem NFC-Reader/Writer 1.

Dabei ist beispielsweise möglich, dass die Spannungsmessung bei einer Änderung des elektromagnetischen Felds 3 und die dabei eventuell erforderliche Nachregelung des Spannungswerts in einer mit dem NFC-Reader/Writer 1 verbundenen separaten Einheit (11) durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die Spannungsregelung und die entsprechende Auswertung in dem NFC-Reader/Writer 1 selbst ausgeführt werden. So wird dann bei einer Änderung der Spannung, die sich aus der Induktion der Leistung in den NFC-Tag 2 ergibt, die Messung der Distanz gestartet und ist aufgrund des nachzuregelden Werts des mit einer konstanten Spannung versorgten elektromagnetischen Felds 3 stufenlos darstellbar.

Alternativ oder zusätzlich dazu, ist es möglich, die Messung der Distanz zwischen den beiden Funkkommunikationseinheiten 1, 2 über die passive Kommunikationseinheit 2 (NFC-Tag bzw. Antenne), die einen Verbraucher umfasst, durchzuführen. Dabei wird die über das elektromagnetische Feld 3 induzierte Leistung von einer Schaltung bzw. einem System gemessen und in Abhängigkeit der Größe auf eine bestimmte Distanz zwischen den beiden Funkkommunikationseinheiten 1, 2 geschlossen.

Die Schaltung bzw. das System können dabei auch gegenüber dem NFC-Tag 2 nachgelagert sein, wobei sich hierbei ein Mikrocontroller (μC) anbietet. Auch kann die induzierte elektrische Leistung bzw. eine mit der induzierten elektrischen Leistung in Verbindung stehende Größe gemessen werden. Eine solche elektrische Größe verändert sich je nach Nähe zu dem NFC-Reader/Writer 1, wobei eine solche Änderung festgehalten wird und für eine antennenseitige Informationsauswertung herangezogen werden kann.

Dabei kann der Messbereich mit Hilfe mehrerer Schwellenwerte unterteilt werden und in Abhängigkeit davon, in welchen der mehreren Bereiche der tatsächlich gemessene Wert fällt, eine mit dem Bereich verknüpfte Funktion ausgeführt werden.

Dadurch ist es möglich, entweder auf Seite des NFC-Readers/Writers 1 oder auf Seite des NFC-Tags 2 die Entfernung des NFC-Tags 2 zu dem NFC-Reader/Writer 1 zu bestimmen.