WO2002097640A1 - Device comprising electronic modules and a method for operating the same - Google Patents

Device comprising electronic modules and a method for operating the same Download PDF

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WO2002097640A1
WO2002097640A1 PCT/CH2001/000326 CH0100326W WO02097640A1 WO 2002097640 A1 WO2002097640 A1 WO 2002097640A1 CH 0100326 W CH0100326 W CH 0100326W WO 02097640 A1 WO02097640 A1 WO 02097640A1
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module
data
central module
housing
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Stefan Baiker
Beat Schenk
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Ascom Ag
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Definitions

  • the invention relates to a device with at least two electronic modules, at least one of which is provided with a processor, and to a method for its operation according to the preamble of patent claims 1 and 13, respectively.
  • Electronic devices for example devices in communication technology or computer technology, often consist of several central and peripheral modules or populated printed circuit boards, which are normally inserted into a chassis and connected to one another by means of plug contacts, cables, in particular ribbon cables.
  • Such a chassis for telecommunications systems is described, for example, in [1], laid-open specification EP 0 987 905 A2.
  • Corresponding systems for mounting and contacting modules are also used in larger and smaller computer systems.
  • electronic modules are normally built into a housing and connected to one another by means of plug contacts and cable systems.
  • plug contacts and cable systems In consumer electronics devices, carrier boards with slide-in contacts are often provided, into which contact strips of the electronic modules are to be inserted.
  • the object of the present invention is therefore to create an improved device with electronic modules and a method for its operation.
  • a device has at least two modules, in particular a central module provided with a processor and a peripheral module, between which, during operation, data is transmitted optically, inductively or, outside the optical range, electromagnetically, preferably in the frequency range of 2, via a wireless communication channel. 4 GHz can be transmitted.
  • the central provided with a processor module also serves preference ⁇ as master to configure the other preferably with a processor provided modules. This is at least the first time the device is started up or after the exchange of modules by the central module determines which other modules are available. A transmission channel to the other modules is then set up, via which service information can be downloaded from the further modules, exchanged if necessary, after which the modules or the electronic device can be configured and then transferred to normal operation.
  • the central module is therefore able to determine itself which peripheral modules are provided and which services and capabilities these peripheral modules have.
  • a so-called ad-hoc network is therefore set up within the device, which has a point-to-point connection or point-to-multipoint connections.
  • data can also be exchanged between the peripheral modules.
  • Operating methods that are specified for ad hoc networks, in particular Bluetooth systems, are preferably used.
  • the assembly of a device according to the invention can therefore be carried out in a very simple manner by inserting, inserting or mounting the modules provided.
  • the configuration of the device depends on the module specifications found. Modifications to the device can also be made in a simple manner by inserting modules that have additional or changed performance features.
  • data can not only be transmitted bidirectionally, but also unidirectionally from the central module to a peripheral module.
  • only one module can be controlled wirelessly and, if necessary, also supplied with energy wirelessly. This can be particularly advantageous Display controlled, which has a low energy consumption.
  • the central module and the peripheral modules of a device according to the invention can be arranged in a single housing or in different housing parts which are connected to one another in a fixed manner or, for example, rotatably or pivotably by means of a hinge.
  • a housing part provided with a display unit can be in the driver's field of vision or one
  • Passenger attached and wirelessly supplied with energy and data.
  • FIG. 1 shows a device 1 according to the invention with a cut-open housing 10 into which a central module 20 is inserted;
  • FIG. 2 shows the device 1 from FIG. 1, into which a peripheral module 30a, which is wirelessly connected to the central module 20 and is used to display data, is additionally inserted;
  • FIG. 3 shows a device la according to the invention, the housing 10a of which is provided with coils 13 which serve to supply energy to the modules 30c used;
  • FIG. 4 shows the device 1 from FIG. 2 equipped with a further module 30b;
  • FIG. 5 shows the circuit diagram of the device 1 from FIG. 4, into which the modules 20, 30a, 30b are inserted;
  • FIG. 6 shows a diagram of possible states which the central module 20 passes through when the device 1 is initialized; 7 shows the central and peripheral modules 20, 30a inserted in a mobile radio terminal 1b constructed according to the invention;
  • FIG. 8 shows a camera 1c constructed in accordance with the invention with a pivotable display unit 32 and
  • FIG 9 shows a device 1d according to the invention with a peripheral module 30a which is mounted in a housing part 10d2 at a fixed distance from other device parts.
  • FIG. 1 shows a device 1 according to the invention with a housing 10 shown in section, into which a central module 20 is inserted, which has a circuit board equipped with a processor 23, a memory module 24, a communication module 25 and a coil 21.
  • FIG. 2 shows the device 1 from FIG. 1, into which an additional peripheral module 30a, which is connected wirelessly to the central module 20, is inserted, which has an integrated module 33, 34, 35, 36 connected to a coil 31 and to a display unit 32, whose circuit structure is shown in Figure 5 and described below.
  • the coils 21 and 31 of the two modules 20, 30a which are preferably printed on the printed circuit boards, are inductively coupled, so that data to be displayed can be transmitted inductively from the central to the peripheral module 20, 30a.
  • modulation methods in addition to frequency shift keying, other modulation methods can also be used, by means of which data about carrier signals can be transmitted between the modules 20, 30a.
  • [3] also describes that when a tool is reached by rectifying the transmitted signal, an operating voltage can be obtained for the mobile memory module guided along a production line.
  • the required operating voltage in a preferred embodiment, is also obtained in the permanently mounted peripheral module 30a by rectifying transmitted signals or a further AC voltage.
  • the energy supply is preferably carried out wirelessly via the same coils 21, 31, via which data is transmitted inductively.
  • an operating voltage is supplied to the central module 20 via contacts 26.
  • the central module 20 induces an AC voltage in the coil 31 of the peripheral module 30a via its coil 21, which is converted into a DC voltage in the integrated module 33, 34, 35, 36.
  • an alternating voltage can be transmitted from the central module 20 to the peripheral module 30a, which is used exclusively for the energy supply and is preferably supplied to a rectifier circuit 36 (see FIG. 5) via a filter.
  • the housing 10 is preferably in series Switched coils 13 are provided, which are coupled to the coils 31 of the installed modules 30c, whereby a significant simplification of the energy supply system is achieved.
  • the device la therefore only has to be supplied with an alternating voltage via an internally or externally arranged transformer, which is transmitted from the coils 13, which are preferably integrated in the housing 10a, to the coils 21, 31 provided on the modules 20, 30c. On the one hand, this reduces the costs for the power supply device or power supply.
  • the construction and assembly of the central module 20, to which no supply voltage has to be supplied, for example via contacts 26, is significantly simplified.
  • the coils 13 are preferably arranged on ribs 12 of the housing 10a, one of which is assigned to one, two or more insertable modules 20, 30a, 30b, ....
  • FIG. 4 shows the device 1 from FIGS. 1 and 2 equipped with a further module 30b, which serves, for example, as an interface module, via which data generated by the central module 20 can be transmitted wirelessly or by wire to other devices.
  • a further module 30b which serves, for example, as an interface module, via which data generated by the central module 20 can be transmitted wirelessly or by wire to other devices.
  • the modules 20, 30a, 30b are provided with light sources 5 and photodetectors 6, which form components of an optical data transmission system by means of which the communication between the modules 20, 30a, 30b takes place.
  • Transmitters and receivers for optical data transmission systems are described, for example, in [4], Jerry D. Gibson, THE COMMUNICATIONS HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1997, chapters 54, 57 and 58, pages 734, 774, 775, 789 and 790.
  • the optical signals are preferably transmitted via a channel provided in the housing 10 and possibly reflecting on the inside.
  • FIG. 5 shows the circuit diagram of the device 1 from FIG. 4, in which the central module 20 and the peripheral modules 30a and 30b are inserted.
  • each of the modules 20, 30a, 30b is equipped with a processor 23; 33, with a memory chip 23; 34 and a communication module 25; 35 provided.
  • the circuit of a more simply designed peripheral module 30, in particular a module to or from which data is only transmitted in one direction, can also be constructed without a processor.
  • Data of a module provided, for example, with sensors can be transmitted inductively in a simple manner.
  • the resonance frequency of an oscillating circuit is changed as a function of measured values that are to be transmitted to the central module 20.
  • data can be transmitted to a peripheral module 30, which is obtained there by demodulating a carrier signal and, for example, fed to a display unit via a shift register and possibly an interface module.
  • Units display and the wiring is, for example, in [10], Richard C. Dorf, THE ELECTRICAL ENGINEERING HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1997, 2 nd Edition, Chapter 83, pages 1915- 1930 described.
  • the peripheral module 30a of FIG. 5 has, in addition to the components mentioned, a display unit 32.
  • the peripheral module 30b is provided with an interface module 32b, via which wireless or wired communication with other devices can take place.
  • Coils 21, 31a, 32a by means of transmission of optical signals or, outside the optical range, by means of transmission of electromagnetic signals.
  • the inductive and optical transmission of data has been described above.
  • a coil 21, 31a, 31b or 21x, 31x can be provided for each transmission direction.
  • FIG. 5 also shows rectifier circuits 36, by means of which an operating voltage U1 is generated in the peripheral modules 30a, 30b. Data and energy are preferably transmitted via the same coils 21, 31a.
  • data is transmitted by means of electromagnetic waves via antennas 28, 38 of the modules 20, 30a and 30b using the technology of wireless local networks, as described in [5], Jerry D. Gibson, THE MOBILE COMMUNICATIONS HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1999, page 15-15, Table 15.3 or using Bluetooth technology for ad hoc networks that are in
  • the methods of these technologies can be greatly simplified in applications according to the invention, since various factors are extremely advantageous when connecting the modules 20, 30a and 30b provided in a housing 10 to form a network. On the one hand, minimal transmission powers are sufficient, since the modules 20, 30a and 30b are arranged directly next to one another. On the other hand, the housing 10 can have a shield 15
  • Modules 20, 30a and 30b prefer transmission channels Statically or optionally dynamically allocated according to the frequency or time division multiplex method, collisions with third parties on the transmission medium or the physical transmission layer being practically impossible due to the shield 15 installed in the housing 10. It is therefore also possible to use a simple multiple access protocol, for example the pure ALOHA protocol, in which data packets are transmitted at arbitrary times.
  • the transmission of data can take place in different frequency ranges.
  • the transmission of signals in the range from 2,400 GHz to 2,484 GHz, which is freely permitted worldwide, is advantageous.
  • Components of the described inductive, optical or electromagnetic transmission systems are integrated in the communication module 35.
  • the modules 20, 30a, 30b used in the device 1 can be permanently preconfigured, which makes initializing and starting up a newly produced device 1 very simple. However, it would be desirable to be able to insert various modules 20, 30a, 30b, ... put together according to customer requirements into the device without the manufacturer or the user subsequently having to reconfigure the system.
  • the configuration of the system consisting of different modules is therefore carried out by the central module 20, which also takes on a master function.
  • Figure 6 shows a diagram of possible States which the central module 20 passes through when the device 1 is initialized after the modules 20, 30a, 30b, ... have been installed or inserted.
  • the status diagram of the Bluetooth Link Controller which is shown in [7], page 98.
  • the central module 20 does not know which further modules 30a, 30b, ... are inserted in the device 1 and which services these further modules 30a, 30b, ... are used for before the device 1 is initialized Make available.
  • the central module 20 therefore changes from the status READY or STAND BY 100 to a status SEARCH or INQUIRY 101, in which it is determined which other modules 30a, 30b, ... are present in the device 1.
  • the central module 20 then changes to a status ASSEMBLY or PAGE 102, in which connections to the further modules 30a, 30b, ... are established sequentially or in parallel.
  • the status CONNECTION or CONNECTION 105 After the status CONNECTION or CONNECTION 105 has been reached, the status changes to REQUEST or DISCOVERY 103, in which the services of the further modules 30a, 30b, ... are queried.
  • the configuration of the entire system of all modules 20, 30a, 30b, .... takes place in the CONFIGURATION or SETUP status.
  • the central module 20 changes to the normal operating state, which is designated as ACTIVE in FIG. 6.
  • the central module 20 periodically changes from the ACTIVE status to the SEARCH 101 status to determine whether a module 30a; 30b; ... was removed, exchanged or added. If a change is found, the system is reconfigured.
  • Individual preferred configurations of the device 1 according to the invention have been described above.
  • the housing 10, the method for communication between the modules 20, 30a, 30b, ..., the type of power supply, the operating method and, of course, the arrangement of the components on the modules 20, 30a, 30b, ... can be done using a professional Knowledge can be adapted to the existing needs.
  • the housing 10 In particular, a wide variety of configurations of the housing 10 are possible, in particular for accommodating and fastening the modules 20, 30a, 30b, ...
  • the modules 20, 30a, 30b, ... of a device 1 can be arranged in a housing 10 consisting of one or more parts.
  • FIG. 7 shows a mobile radio terminal 1b constructed according to the invention in a sectional view with two separate housing shells 10b2, 10b2, in which a central module 20 or a peripheral module 30a provided with a display unit 32 are inserted.
  • Spacer elements 29 made of an elastic material are preferably provided on the peripheral module 30a inserted into the housing shell 10b2, by means of which the two modules 20, 30a are kept at a distance from one another after the assembly of the device 1b and are pressed elastically against the housing shells 10b2, 10b2.
  • the display unit 32 is inserted into a continuous opening 17 provided in the housing shell 10b2.
  • the coils 21, 31 are vapor-deposited on the opposite sides of the modules 20, 30a as tracks on the circuit board, which results in a good coupling.
  • FIG. 7 shows a camera 1c constructed according to the invention with a first housing part 10c, into which at least the central module 20 is inserted, and with a second housing part 10c2, into which a peripheral module 30a provided with a display unit 32 is inserted.
  • the two housing parts 10cl and 10c2 are connected to one another by means of a hinge 10c3, so that the housing part 10c2 with the display unit 32 can be opened to start up the camera 1c.
  • the transmission of data and energy to the peripheral module 30a takes place wirelessly, so that the connection of the modules 20, 30a can be avoided, for example by means of ribbon cables.
  • Peripheral modules 30a with various display units 32 can also be provided for the camera 1c, which are automatically correctly configured by means of the measures described above.
  • FIG. 9 shows a device 1d according to the invention with a peripheral module 30a which is mounted in a housing part 10d2 at a fixed distance from a further housing part 10dl in which the central module 20 is arranged.
  • This embodiment of the invention can advantageously be used in means of transport.
  • a housing part 10d2 provided with a display unit 32 can be installed in the field of vision of the driver or a passenger of a device 10d that serves, for example, to monitor the operating state or the location of the vehicle, the other parts of the device, in particular the central module 20, at a more suitable location, where it does not appear disruptive, can be mounted.

Abstract

The invention relates to a device (1) comprising at least two modules (20, 30a, 30b, ...), in particular a central module (20) provided with a processor (23) and at least one peripheral module (30a, 30b, ...). Data is transmitted between said modules during operation. According to the invention, communication between the modules (20, 30a, 30b, ...) and in a preferred embodiment the energy supply of the modules (20, 30a, 30b, ...) takes place without cables. An inventive device can thus be assembled in an extremely simple manner by pushing-in or inserting the designated modules. The configuration of the modules is carried out by the central module (20), based on the defined module specifications.

Description

Gerät mit elektronischen Modulen und Verfahren zu dessen BetriebDevice with electronic modules and method for its operation
Die Erfindung betrifft ein Gerät mit wenigstens zwei elektronischen Modulen, von denen wenigstens eines mit einem Prozessor versehen ist sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 13.13. The invention relates to a device with at least two electronic modules, at least one of which is provided with a processor, and to a method for its operation according to the preamble of patent claims 1 and 13, respectively.
Elektronische Geräte, beispielsweise Geräte der Kommunikations- technik oder der Computertechnik, bestehen oft aus mehreren zentralen und peripheren Modulen bzw. bestückten Leiterplatten, die normalerweise in ein Chassis eingeschoben und mittels Steckkontakten, Kabeln, insbesondere Flachbandkabeln, miteinander verbunden sind.Electronic devices, for example devices in communication technology or computer technology, often consist of several central and peripheral modules or populated printed circuit boards, which are normally inserted into a chassis and connected to one another by means of plug contacts, cables, in particular ribbon cables.
Ein derartiges Chassis für Telekommunikationsanlagen ist beispielsweise in [1], Offenlegungsschrift EP 0 987 905 A2 be- schrieben. Entsprechende Systeme zur Montage und Kontaktierung von Modulen werden auch in grösseren und kleineren Computersystemen verwendet. In kleineren elektronischen Geräten, beispielsweise in stationär installierten oder portablen Kommunikationsendgeräten, oder in portablen Computern werden elektronische Module normalerweise in ein Gehäuse eingebaut und mittels Steckkontakten und Kabelsystemen miteinander verbunden. In Geräten der Unterhaltungselektronik sind oft Trägerplatinen mit Einschubkontakten vorgesehen, in die Kontaktleisten der elektronischen Module einzuführen sind.Such a chassis for telecommunications systems is described, for example, in [1], laid-open specification EP 0 987 905 A2. Corresponding systems for mounting and contacting modules are also used in larger and smaller computer systems. In smaller electronic devices, for example in stationary or portable communication terminals, or in portable computers, electronic modules are normally built into a housing and connected to one another by means of plug contacts and cable systems. In consumer electronics devices, carrier boards with slide-in contacts are often provided, into which contact strips of the electronic modules are to be inserted.
Die beschriebenen Technologien zur Installation und zum Betrieb elektronischer Module in Geräten insbesondere der Kommunikations- und Computertechnik weisen verschiedene Nachteile auf. Einerseits resultieren hohe Material- und Herstellungskosten und ein entsprechend hoher Platzbedarf für die Mittel zur Montage und Verbindung der elektronischen Module. Weiterhin entsteht ein relativ hoher Aufwand zur Montage und Wartung der Module, die korrekt in Einschubkontakte einzuführen sind.The technologies described for installing and operating electronic modules in devices, in particular in communication and computer technology, have various disadvantages. On the one hand, this results in high material and manufacturing costs and a correspondingly high space requirement for the means for mounting and connecting the electronic modules. Farther there is a relatively high effort for the assembly and maintenance of the modules, which are to be correctly inserted into slide-in contacts.
Bei der Wartung und Reparatur eines Gerätes müssen einzelne Module oft mehrfach gezogen und wieder gesteckt werden, wodurch eine Abnutzung oder Beschädigungen an Kontakten entstehen können. Zudem besteht die Gefahr, dass hochintegrierte Schaltungen innerhalb der Module durch elektrostatische Entladungen über freiliegende Kontakte beschädigt werden können. Oft wird ein Gerätefehler auch durch Kontaktierungsmängel, die bei- spielsweise durch Korrosion verursacht sind, bewirkt, weshalb eine rasche Reparatur des Geräts durch Austausch von Modulen in diesem Fall nicht möglich ist.During the maintenance and repair of a device, individual modules often have to be pulled out and plugged in several times, which can result in wear or damage to contacts. There is also the risk that highly integrated circuits within the modules can be damaged by electrostatic discharges via exposed contacts. A device fault is often also caused by defective contacts, for example caused by corrosion, which is why a quick repair of the device by replacing modules is not possible in this case.
Beim Entwurf und der Realisierung der elektronischen Module ergeben sich durch die Notwendigkeit zur Anpassung an peripher anzuordnende Anschlusskontakte erhebliche Einschränkungen der gestalterischen Freiheit des Entwicklungsingenieurs. Oft sind relativ lange Leiterbahnen notwendig, die störende Streukapazitäten und Streuinduktivitäten verursachen und die Platzierung von Bauteilen und die Auslegung interner Leiterbahnen behindern können, wodurch ein zusätzlicher Entwicklungsaufwand und gegebenenfalls eine Einschränkung der Leistungsfähigkeit verursacht werden.When designing and realizing the electronic modules, the need to adapt them to peripheral contacts provides considerable restrictions on the design freedom of the development engineer. Relatively long conductor tracks are often necessary, which cause disturbing stray capacities and leakage inductances and can hinder the placement of components and the design of internal conductor tracks, which causes additional development effort and possibly a limitation in performance.
Weiterhin bestehen erhebliche Einschränkungen der Verwendbarkeit der elektronischen Module, die hardwaremässig an die gewählten Verbindungsmittel gebunden sind.Furthermore, there are considerable restrictions on the usability of the electronic modules, which are hardware-related to the chosen connection means.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gerät mit elektronischen Modulen sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb zu schaffen.The object of the present invention is therefore to create an improved device with electronic modules and a method for its operation.
Diese Aufgabe wird mit einem Gerät sowie mit einem Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 13 gelöst. Vorzugsweise Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben. Ein erfindungsgemässes Gerät weist wenigstens zwei Module auf, insbesondere ein zentrales, mit einem Prozessor versehenes Modul und ein peripheres Modul, zwischen denen während des Betriebs Daten über einen drahtlosen Kommunikationskanal optisch, induktiv oder, ausserhalb des optischen Bereichs, elektromagnetisch vorzugsweise im Frequenzbereich von 2,4 GHz übertragen werden.This object is achieved with a device and with a method according to claims 1 and 13, respectively. Preferred embodiments of the invention are specified in further claims. A device according to the invention has at least two modules, in particular a central module provided with a processor and a peripheral module, between which, during operation, data is transmitted optically, inductively or, outside the optical range, electromagnetically, preferably in the frequency range of 2, via a wireless communication channel. 4 GHz can be transmitted.
Zwischen den Modulen sind daher keine drahtgebundenen Kommunikationsverbindungen vorgesehen, welche die einleitend beschrie- benen Kosten und Probleme verursachen können. Steckverbindungen und gegebenenfalls daraus resultierende Kontaktierungsprobleme entfallen. Aufgrund fehlender Verbindungen mittels Kontakten sind erfindungsgemass aufgebaute Geräte weitgehend unempfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen, wie Schlägen und Vibrationen. Der Entwurf von Modulen bzw. zu bestückenden Leiterplatten wird stark vereinfacht, wodurch die Module kostengünstiger und mit höherer Packungsdichte herstellbar sind. Insbesondere reduzieren sich auch Toleranzprobleme, da die Lage der eingebauten Module relativ zueinander in einem relativ grossen Bereich variieren darf. Alterungsprozesse, verursacht durch äussere Einflüsse auf Kunststoffteile des Gehäuses, sind daher nicht kritisch. Da keine offenen Kontakte vorgesehen sind, werden zudem Schäden weiter vermindert, die gegebenenfalls durch statische Entladungen entstehen könnten.There are therefore no wired communication connections between the modules, which can cause the costs and problems described in the introduction. Plug connections and any resulting contacting problems are eliminated. Due to the lack of connections by means of contacts, devices constructed according to the invention are largely insensitive to mechanical influences, such as impacts and vibrations. The design of modules or printed circuit boards to be assembled is greatly simplified, as a result of which the modules can be produced more cost-effectively and with a higher packing density. In particular, tolerance problems are also reduced, since the position of the installed modules relative to one another may vary within a relatively large range. Aging processes caused by external influences on plastic parts of the housing are therefore not critical. Since no open contacts are provided, damage that could possibly result from static discharges is further reduced.
Lediglich die Energieversorgung könnte drahtgebunden erfolgen. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung weisen jedoch zumindest einige der verwendeten Module Spulen auf, über die die Energieversorgung induktiv erfolgen kann, wodurch drahtgebundene Verbindungen vollständig vermieden werden.Only the energy supply could be wired. In a preferred embodiment of the invention, however, at least some of the modules used have coils via which the energy supply can take place inductively, as a result of which wire-bound connections are completely avoided.
Das zentrale mit einem Prozessor versehene Modul dient vorzugs¬ weise als Master zur Konfiguration der weiteren vorzugsweise ebenfalls mit einem Prozessor versehenen Module. Dabei wird zumindest bei der ersten Inbetriebnahme des Gerätes oder nach dem Austausch von Modulen durch das zentrale Modul feststellt, welche weiteren Module vorhanden sind. Anschliessend wird ein Übertragungskanal zu den weiteren Modulen errichtet, über den Service-Informationen von den weiteren Modulen herunter geladen, gegebenenfalls ausgetauscht werden, wonach die Module bzw. das elektronische Gerät konfiguriert und anschliessend in Normalbetrieb überführt werden kann.The central provided with a processor module also serves preference ¬ as master to configure the other preferably with a processor provided modules. This is at least the first time the device is started up or after the exchange of modules by the central module determines which other modules are available. A transmission channel to the other modules is then set up, via which service information can be downloaded from the further modules, exchanged if necessary, after which the modules or the electronic device can be configured and then transferred to normal operation.
Das zentrale Modul ist daher in der Lage, selbst festzustellen, welche peripheren Module vorgesehen sind, und welche Dienste und Fähigkeiten diese peripheren Module aufweisen. Innerhalb des Gerätes wird daher ein sogenanntes Ad-hoc Netzwerk aufgebaut, welches eine Punkt zu Punkt Verbindung oder Punkt zu Mehrpunkt Verbindungen aufweist. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind auch zwischen den peripheren Modulen Daten austauschbar. Vorzugsweise werden Betriebsverfahren verwendet, die für Ad-hoc Netzwerke, insbesondere Bluetooth Systeme spezifiziert sind.The central module is therefore able to determine itself which peripheral modules are provided and which services and capabilities these peripheral modules have. A so-called ad-hoc network is therefore set up within the device, which has a point-to-point connection or point-to-multipoint connections. In a further embodiment of the invention, data can also be exchanged between the peripheral modules. Operating methods that are specified for ad hoc networks, in particular Bluetooth systems, are preferably used.
Der Zusammenbau eines erfindungsgemässen Gerätes kann daher in einfachster Weise durch Einschieben, Einlegen oder Montieren der vorgesehenen Module erfolgen. Die Konfiguration des Geräts erfolgt in Abhängigkeit der festgestellten Modulspezifikationen. Modifikationen des Gerätes können ebenfalls in einfacher Weise durch Einfügen von Modulen erfolgen, die zusätzliche oder geänderte Leistungsmerkmale aufweisen.The assembly of a device according to the invention can therefore be carried out in a very simple manner by inserting, inserting or mounting the modules provided. The configuration of the device depends on the module specifications found. Modifications to the device can also be made in a simple manner by inserting modules that have additional or changed performance features.
Selbstverständlich können die entsprechenden Spezifikationen der Module auch fest vorgegeben sein. Zudem kann eine Übertragung von Daten nicht nur bidirektional, sondern auch unidirektional vom zentralen Modul zu einem peripheren Modul erfolgen.Of course, the corresponding specifications of the modules can also be predefined. In addition, data can not only be transmitted bidirectionally, but also unidirectionally from the central module to a peripheral module.
In einem Gerät kann beispielsweise auch nur ein Modul drahtlos angesteuert und gegebenenfalls auch drahtlos mit Energie versorgt werden. Besonders vorteilhaft kann auf diese Weise ein Display gesteuert werden, welches einen tiefen Energieverbrauch aufweist .In one device, for example, only one module can be controlled wirelessly and, if necessary, also supplied with energy wirelessly. This can be particularly advantageous Display controlled, which has a low energy consumption.
Das zentrale Modul und die peripheren Module eines erfin- dungsgemässen Gerätes können in einem einzigen Gehäuse oder in verschiedenen Gehäuseteilen angeordnet sein, die fest oder beispielsweise mittels eines Scharniers drehbar oder schwenkbar miteinander verbunden sind.The central module and the peripheral modules of a device according to the invention can be arranged in a single housing or in different housing parts which are connected to one another in a fixed manner or, for example, rotatably or pivotably by means of a hinge.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung in Verkehrsmitteln einsetzbar. Beispielsweise kann ein mit einer Anzeigeeinheit versehenes Gehäuseteil im Sichtfeld des Fahrers oder einesThe invention can be used particularly advantageously in means of transport. For example, a housing part provided with a display unit can be in the driver's field of vision or one
Passagiers befestigt und drahtlos mit Energie und Daten versorgt werden.Passenger attached and wirelessly supplied with energy and data.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to drawings. It shows:
Fig. 1 ein erfindungsgemässes Gerät 1 mit aufgeschnittenem Gehäuse 10, in das ein zentrales Modul 20 eingesetzt ist;1 shows a device 1 according to the invention with a cut-open housing 10 into which a central module 20 is inserted;
Fig. 2 das Gerät 1 von Figur 1, in das zusätzlich ein drahtlos mit dem zentralen Modul 20 verbundenes peripheres Modul 30a eingeschoben ist, das zur Anzeige von Daten dient;FIG. 2 shows the device 1 from FIG. 1, into which a peripheral module 30a, which is wirelessly connected to the central module 20 and is used to display data, is additionally inserted;
Fig. 3 ein erfindungsgemässes Gerät la, dessen Gehäuse 10a mit Spulen 13 versehen ist, die der Energieversorgung der eingesetzten Module 30c dienen;3 shows a device la according to the invention, the housing 10a of which is provided with coils 13 which serve to supply energy to the modules 30c used;
Fig. 4 das Gerät 1 von Figur 2, bestückt mit einem weiteren Modul 30b;4 shows the device 1 from FIG. 2 equipped with a further module 30b;
Fig. 5 das Schaltdiagramm des Gerätes 1 von Figur 4, in das die Module 20, 30a, 30b eingefügt sind;5 shows the circuit diagram of the device 1 from FIG. 4, into which the modules 20, 30a, 30b are inserted;
Fig. 6 ein Diagramm möglicher Zustände, die das zentrale Modul 20 bei der Initialisierung des Gerätes 1 durchläuft; Fig. 7 das zentrale und das periphere Modul 20, 30a eingefügt in ein erfindungsgemass aufgebautes Mobilfunkendgerät lb;6 shows a diagram of possible states which the central module 20 passes through when the device 1 is initialized; 7 shows the central and peripheral modules 20, 30a inserted in a mobile radio terminal 1b constructed according to the invention;
Fig. 8 eine erfindungsgemass aufgebaute Kamera lc mit einer schwenkbaren Anzeigeeinheit 32 und8 shows a camera 1c constructed in accordance with the invention with a pivotable display unit 32 and
Fig. 9 ein erfindungsgemässes Gerät ld mit einem peripheren Modul 30a, das in einem Gehäuseteil 10d2 in festem Abstand von weiteren Geräteteilen montiert ist.9 shows a device 1d according to the invention with a peripheral module 30a which is mounted in a housing part 10d2 at a fixed distance from other device parts.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemässes Gerät 1 mit in Schnitt dargestelltem Gehäuse 10, in das ein zentrales Modul 20 eingesetzt ist, welches eine mit einem Prozessor 23, einem Speicherbaustein 24, einem Kommunikationsbaustein 25 und einer Spule 21 bestückte Leiterplatte aufweist. Die Stromversorgung des zentralen Moduls 20, das mittels Führungsnuten 11 innerhalb des Geräts 1 gehalten ist, erfolgt über Kontakte 26.FIG. 1 shows a device 1 according to the invention with a housing 10 shown in section, into which a central module 20 is inserted, which has a circuit board equipped with a processor 23, a memory module 24, a communication module 25 and a coil 21. The central module 20, which is held within the device 1 by means of guide grooves 11, is supplied with power via contacts 26.
Figur 2 zeigt das Gerät 1 von Figur 1, in das zusätzlich ein drahtlos mit dem zentralen Modul 20 verbundenes peripheres Modul 30a eingeschoben ist, welches einen mit einer Spule 31 und mit einer Anzeigeeinheit 32 verbunden integrierten Baustein 33, 34, 35, 36 aufweist, dessen Schaltungsaufbau in Figur 5 dargestellt und nachstehend beschrieben ist.FIG. 2 shows the device 1 from FIG. 1, into which an additional peripheral module 30a, which is connected wirelessly to the central module 20, is inserted, which has an integrated module 33, 34, 35, 36 connected to a coil 31 and to a display unit 32, whose circuit structure is shown in Figure 5 and described below.
Die Spulen 21 und 31 der beiden Module 20, 30a, die vorzugsweise auf die Leiterplatten aufgedruckt sind, sind induktiv gekoppelt, so dass anzuzeigende Daten induktiv vom zentralen zum peripheren Modul 20, 30a übertragen werden können.The coils 21 and 31 of the two modules 20, 30a, which are preferably printed on the printed circuit boards, are inductively coupled, so that data to be displayed can be transmitted inductively from the central to the peripheral module 20, 30a.
Die induktive Kopplung von Modulen, von denen wenigstens eines mobil ist, ist dem Fachmann beispielsweise aus [2], U.S. Patentschrift 4,953,123 sowie der darin zitierten [3], U.S. Patentschrift 4,821,198 bekannt. Bei den in [2], und [3] beschriebenen Vorrichtungen wird ein Speichermodul an einem Pallet befestigt, welches ein Werkstück trägt. Die dem Werkstuck zugehörigen Daten werden beim Erreichen eines Werkzeugs jeweils aus dem Speichermodul ausgelesen und drahtlos über eine Schreib-/Leseeinheιt in die Steuereinheit des Werkzeugs übertragen. In [3], Figur 1 ist gezeigt, dass Daten durch Frequenzumtastung (Frequenzy Shift Keying FSK) von Hochfrequenzsignalen übertragen werden.The inductive coupling of modules, at least one of which is mobile, is known to the person skilled in the art, for example, from [2], US Pat. No. 4,953,123 and [3], US Pat. No. 4,821,198 cited therein. In the devices described in [2] and [3], a memory module is attached to a pallet which carries a workpiece. The one Workpiece-associated data are read out of the memory module when a tool is reached and are transmitted wirelessly to the control unit of the tool via a read / write unit. In [3], FIG. 1, it is shown that data are transmitted by high-frequency signals by frequency shift keying (FSK).
Erfindungsgemass sind nebst der Frequenzumtastung auch weitere Modulationsverfahren einsetzbar, mittels denen Daten über Tragersignale zwischen den Modulen 20, 30a übertragbar sind.According to the invention, in addition to frequency shift keying, other modulation methods can also be used, by means of which data about carrier signals can be transmitted between the modules 20, 30a.
In [3] ist ferner beschrieben, dass jeweils beim Erreichen eines Werkzeugs durch Gleichrichtung des übertragenen Signals eine Betriebsspannung für das entlang einer Fertigungsstrasse geführte mobile Speichermodul gewonnen werden kann.[3] also describes that when a tool is reached by rectifying the transmitted signal, an operating voltage can be obtained for the mobile memory module guided along a production line.
Erfindungsgemass wird die benotigte Betriebsspannung, in einer bevorzugten Ausgestaltung, hingegen auch im fest montierten peripheren Modul 30a durch Gleichrichtung übertragener Signale oder einer weiteren Wechselspannung gewonnen. Die Energieversorgung erfolgt vorzugsweise drahtlos über dieselben Spulen 21, 31, über die Daten induktiv übertragen werden.According to the invention, the required operating voltage, in a preferred embodiment, is also obtained in the permanently mounted peripheral module 30a by rectifying transmitted signals or a further AC voltage. The energy supply is preferably carried out wirelessly via the same coils 21, 31, via which data is transmitted inductively.
In der Ausgestaltung des Geräts von Figur 2 wird dazu dem zentralen Modul 20 über Kontakte 26 eine Betriebsspannung zugeführt. Durch das zentrale Modul 20 wird über dessen Spule 21 eine Wechselspannung in der Spule 31 des peripheren Moduls 30a induziert, die im integrierten Baustein 33, 34, 35, 36, in eine Gleichspannung gewandelt wird. Zusatzlich zu einem Tragersignal, das entsprechend den zu übertragenden Daten moduliert ist, kann eine Wechselspannung vom zentralen Modul 20 zum peripheren Modul 30a übertragen werden, die ausschliesslich der Energieversorgung dient und vorzugsweise über ein Filter einer Gleichrichterschaltung 36 (siehe Figur 5) zugeführt wird.In the embodiment of the device from FIG. 2, an operating voltage is supplied to the central module 20 via contacts 26. The central module 20 induces an AC voltage in the coil 31 of the peripheral module 30a via its coil 21, which is converted into a DC voltage in the integrated module 33, 34, 35, 36. In addition to a carrier signal that is modulated in accordance with the data to be transmitted, an alternating voltage can be transmitted from the central module 20 to the peripheral module 30a, which is used exclusively for the energy supply and is preferably supplied to a rectifier circuit 36 (see FIG. 5) via a filter.
In der in Figur 3 gezeigten bevorzugten Ausgestaltung des Gerätes la ist das Gehäuse 10 mit vorzugsweise in Serie geschalteten Spulen 13 versehen, die mit den Spulen 31 der installierten Module 30c gekoppelt sind, wodurch eine deutliche Vereinfachung des Energieversorgungssystems erzielt wird. Dem Gerät la muss daher über einen intern oder extern angeordneten Transformator nur eine Wechselspannung zugeführt werden, die von den im Gehäuse 10a vorzugsweise integrierten Spulen 13 zu den auf den Modulen 20, 30c vorgesehenen Spulen 21, 31 übertragen wird. Einerseits reduzieren sich dadurch die Kosten für die Stromversorgungsvorrichtung bzw. Netzgeräte. Andererseits wird der Aufbau und die Montage des zentralen Moduls 20, dem keine Versorgungsspannung beispielsweise über Kontakte 26 zugeführt werden muss, deutlich vereinfacht. Die Spulen 13 sind vorzugsweise auf Rippen 12 des Gehäuses 10a angeordnet, von denen je eine einem, zwei oder mehreren einschiebbaren Modulen 20, 30a, 30b, ... zugeordnet ist.In the preferred embodiment of the device 1 a shown in FIG. 3, the housing 10 is preferably in series Switched coils 13 are provided, which are coupled to the coils 31 of the installed modules 30c, whereby a significant simplification of the energy supply system is achieved. The device la therefore only has to be supplied with an alternating voltage via an internally or externally arranged transformer, which is transmitted from the coils 13, which are preferably integrated in the housing 10a, to the coils 21, 31 provided on the modules 20, 30c. On the one hand, this reduces the costs for the power supply device or power supply. On the other hand, the construction and assembly of the central module 20, to which no supply voltage has to be supplied, for example via contacts 26, is significantly simplified. The coils 13 are preferably arranged on ribs 12 of the housing 10a, one of which is assigned to one, two or more insertable modules 20, 30a, 30b, ....
Figur 4 zeigt das Gerät 1 von Figur 1 und 2 bestückt mit einem weiteren Modul 30b, das beispielsweise als Schnittstellenmodul dient, über das gegebenenfalls vom zentralen Modul 20 generierte Daten drahtlos oder drahtgebunden zu weiteren Geräten über- tragbar sind.FIG. 4 shows the device 1 from FIGS. 1 and 2 equipped with a further module 30b, which serves, for example, as an interface module, via which data generated by the central module 20 can be transmitted wirelessly or by wire to other devices.
In der in Figur 4 gezeigten Ausgestaltung der Erfindung sind die Module 20, 30a, 30b mit Lichtquellen 5 und Photodetektoren 6 versehen, die Bestandteile eines optischen Datenübertragungssystems bilden, mittels dem die Kommunikation zwischen den Modulen 20, 30a, 30b erfolgt. Sender und Empfänger für optische Datenübertragungssysteme sind beispielsweise in [4], Jerry D. Gibson, THE COMMUNICATIONS HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1997, Kapitel 54, 57 und 58, Seiten 734, 774, 775, 789 und 790 beschrieben. Die Übertragung der optischen Signale erfolgt vorzugsweise über einen im Gehäuse 10 vorgesehenen, gegebenenfalls auf der Innenseite reflektierenden Kanal. Die auf den Modulen 20, 30a, 30b vorgesehen Spulen 21, 31a, 31b werden in diesem Fall nur noch für die Energieversorgung benötigt, sofern diese induktiv erfolgt. Figur 5 zeigt das Schaltdiagramm der Gerätes 1 von Figur 4, in das das zentrale Modul 20 und die peripheren Module 30a und 30b eingesetzt sind.In the embodiment of the invention shown in FIG. 4, the modules 20, 30a, 30b are provided with light sources 5 and photodetectors 6, which form components of an optical data transmission system by means of which the communication between the modules 20, 30a, 30b takes place. Transmitters and receivers for optical data transmission systems are described, for example, in [4], Jerry D. Gibson, THE COMMUNICATIONS HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1997, chapters 54, 57 and 58, pages 734, 774, 775, 789 and 790. The optical signals are preferably transmitted via a channel provided in the housing 10 and possibly reflecting on the inside. In this case, the coils 21, 31a, 31b provided on the modules 20, 30a, 30b are only required for the energy supply if this is done inductively. FIG. 5 shows the circuit diagram of the device 1 from FIG. 4, in which the central module 20 and the peripheral modules 30a and 30b are inserted.
In der gezeigten Ausgestaltung der Erfindung ist jedes der Module 20, 30a, 30b mit einem Prozessor 23; 33, mit einem Speicherbaustein 23; 34 und einem Kommunikationsbaustein 25; 35 versehen.In the embodiment of the invention shown, each of the modules 20, 30a, 30b is equipped with a processor 23; 33, with a memory chip 23; 34 and a communication module 25; 35 provided.
Die Schaltung eines einfacher gestalteten peripheren Moduls 30, insbesondere eines Moduls, zu dem oder von dem Daten nur in einer Richtung übertragen werden, kann auch ohne Prozessor aufgebaut sein. Daten eines beispielsweise mit Sensoren versehenen Moduls können in einfacher Weise induktiv übertragen werden. Beispielsweise wird in Abhängigkeit von Messwerten, die zum zentralen Modul 20 zu übertragen sind, die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises geändert. Andererseits können Daten zu einem peripheren Modul 30 übertragen werden, die dort durch Demodulation eines Trägersignals gewonnen und beispielsweise über ein Schieberegister und gegebenenfalls einen Schnittstellenbaustein einer Anzeigeeinheit zugeführt werden. Anzeige- einheiten und deren Beschaltungen sind beispielsweise in [10], Richard C. Dorf, THE ELECTRICAL ENGINEERING HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1997, 2nd Edition, Kapitel 83, Seiten 1915- 1930 beschrieben.The circuit of a more simply designed peripheral module 30, in particular a module to or from which data is only transmitted in one direction, can also be constructed without a processor. Data of a module provided, for example, with sensors can be transmitted inductively in a simple manner. For example, the resonance frequency of an oscillating circuit is changed as a function of measured values that are to be transmitted to the central module 20. On the other hand, data can be transmitted to a peripheral module 30, which is obtained there by demodulating a carrier signal and, for example, fed to a display unit via a shift register and possibly an interface module. Units display and the wiring is, for example, in [10], Richard C. Dorf, THE ELECTRICAL ENGINEERING HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1997, 2 nd Edition, Chapter 83, pages 1915- 1930 described.
Das periphere Modul 30a von Figur 5 weist, nebst den erwähnten Bauteilen, eine Anzeigeeinheit 32 auf. Das periphere Modul 30b ist hingegen mit einem Schnittstellenbaustein 32b versehen, über den eine drahtlose oder drahtgebundene Kommunikation mit weiteren Geräten erfolgen kann.The peripheral module 30a of FIG. 5 has, in addition to the components mentioned, a display unit 32. The peripheral module 30b, on the other hand, is provided with an interface module 32b, via which wireless or wired communication with other devices can take place.
Die Kommunikation zwischen den Modulen 20, 30a und 30b des Gerätes 1 in der in Figur 5 gezeigten Schaltungsanordnung erfolgt drahtlos, induktiv über die gegenseitig gekoppeltenThe communication between the modules 20, 30a and 30b of the device 1 in the circuit arrangement shown in FIG. 5 takes place wirelessly, inductively via the mutually coupled ones
Spulen 21, 31a, 32a, mittels Übertragung optischer Signale oder, ausserhalb des optischen Bereichs, mittels Übertragung elektromagnetischer Signale. Die induktive und optische Übertragung von Daten wurde oben beschrieben. Bei induktiver Übertragung kann für jede Übertragungsrichtung eine Spule 21, 31a, 31b bzw. 21x, 31x vorgesehen sein. In Figur 5 sind ferner Gleichrichterschaltungen 36 gezeigt, mittels denen in den peripheren Modulen 30a, 30b eine Betriebsspannung Üb erzeugt wird. Die Übertragung von Daten und Energie erfolgt vorzugsweise über dieselben Spulen 21, 31a.Coils 21, 31a, 32a, by means of transmission of optical signals or, outside the optical range, by means of transmission of electromagnetic signals. The inductive and optical transmission of data has been described above. In the case of inductive transmission, a coil 21, 31a, 31b or 21x, 31x can be provided for each transmission direction. FIG. 5 also shows rectifier circuits 36, by means of which an operating voltage U1 is generated in the peripheral modules 30a, 30b. Data and energy are preferably transmitted via the same coils 21, 31a.
Eine Übertragung von Daten mittels elektromagnetischen Wellen über Antennen 28, 38 der Module 20, 30a und 30b erfolgt in einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung mittels der Technologie drahtloser lokaler Netzwerke, wie sie in [5] , Jerry D. Gibson, THE MOBILE COMMUNICATIONS HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1999, Seite 15-15, Table 15.3 aufgelistet sind oder mittels der Bluetooth Technologie für Ad-hoc Netzwerke, die inIn a preferred embodiment of the invention, data is transmitted by means of electromagnetic waves via antennas 28, 38 of the modules 20, 30a and 30b using the technology of wireless local networks, as described in [5], Jerry D. Gibson, THE MOBILE COMMUNICATIONS HANDBOOK, CRC PRESS, Boca Raton 1999, page 15-15, Table 15.3 or using Bluetooth technology for ad hoc networks that are in
[6], J. Bray, F. Sturman, Bluetooth: Connect Without Cables,[6], J. Bray, F. Sturman, Bluetooth: Connect Without Cables,
Prentice Hall Inc., New York 2001, Einleitung beschrieben und in [7], Specification of the Bluetooth System, Volume 1, Core, Version 1.0 B, issued by the Special Interest Group (SIG) on December 1, 1999 spezifiziert ist. Ad-hoc Netzwerke sind ferner in [9], Bernhard Walke, Mobilfunknetze und ihre Protokolle, Band 2, Teubner Verlag, Stuttgart 2000, Seiten 330-344 beschrieben.Prentice Hall Inc., New York 2001, introduction and described in [7], Specification of the Bluetooth System, Volume 1, Core, Version 1.0 B, issued by the Special Interest Group (SIG) on December 1, 1999. Ad-hoc networks are also described in [9], Bernhard Walke, mobile radio networks and their protocols, Volume 2, Teubner Verlag, Stuttgart 2000, pages 330-344.
Die Verfahren dieser Technologien können in erfindungsgemässen Anwendungen stark vereinfacht werden, da verschiedene Faktoren bei der Verbindung der in einem Gehäuse 10 vorgesehenen Module 20, 30a und 30b zu einem Netzwerk ausserordentlich vorteilhaft sind. Einerseits genügen minimale Sendeleistungen, da die Module 20, 30a und 30b unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Andererseits kann das Gehäuse 10 mit einer Abschirmung 15The methods of these technologies can be greatly simplified in applications according to the invention, since various factors are extremely advantageous when connecting the modules 20, 30a and 30b provided in a housing 10 to form a network. On the one hand, minimal transmission powers are sufficient, since the modules 20, 30a and 30b are arranged directly next to one another. On the other hand, the housing 10 can have a shield 15
(siehe Figur 2) versehen werden, so dass störende äussere(see Figure 2) are provided so that disruptive exterior
Einwirkungen weitgehend ausgeschlossen werden. Den einzelnenEffects are largely excluded. The single
Modulen 20, 30a und 30b werden Übertragungskanäle vorzugsweise nach dem Frequenz- oder Zeitmultiplexverfahren statisch oder gegebenenfalls dynamisch zugeteilt, wobei Kollisionen mit Dritten auf dem Übertragungsmedium bzw. der Bitübertragungsschicht aufgrund der im Gehäuse 10 eingebauten Abschirmung 15 praktisch ausgeschlossen werden können. Möglich ist daher auch die Verwendung eines einfachen Mehrfachzugriffsprotokolls, beispielsweise des reinen ALOHA Protokolls, bei dem Datenpakete zu willkürlichen Zeiten übertragen werden.Modules 20, 30a and 30b prefer transmission channels Statically or optionally dynamically allocated according to the frequency or time division multiplex method, collisions with third parties on the transmission medium or the physical transmission layer being practically impossible due to the shield 15 installed in the housing 10. It is therefore also possible to use a simple multiple access protocol, for example the pure ALOHA protocol, in which data packets are transmitted at arbitrary times.
Die drahtlose Übertragung von Daten über die Bitübertragungs- schicht sowie die statische und dynamische Kanalzuordnung in Netzwerken und Mehrfachzugriffsprotokolle sind in [8], Andrew S. Tanenbaum, Computernetzwerke, Prentice-Hall Inc., München 1998, auf Seiten 114 - 119 bzw. 269-275 beschrieben.The wireless transmission of data via the physical layer as well as the static and dynamic channel allocation in networks and multiple access protocols are described in [8], Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Prentice-Hall Inc., Munich 1998, on pages 114-119 and 269, respectively -275.
Die Übertragung von Daten kann in verschiedenen Frequenzberei- chen erfolgen. Vorteilhaft ist beispielsweise die Übertragung von Signalen im Bereich von 2.400 GHz - 2.484 GHz, der weltweit frei zugelassen ist.The transmission of data can take place in different frequency ranges. For example, the transmission of signals in the range from 2,400 GHz to 2,484 GHz, which is freely permitted worldwide, is advantageous.
Komponenten der beschriebenen induktiven, optischen oder elektromagnetischen Übertragungssysteme sind im Kommunikationsmodul 35 integriert.Components of the described inductive, optical or electromagnetic transmission systems are integrated in the communication module 35.
Die in das Gerät 1 eingesetzten Module 20, 30a, 30b können fest vorkonfiguriert sein, wodurch sich eine Initialisierung und Inbetriebnahme eines neu produzierten Gerätes 1 sehr einfach gestaltet. Es wäre jedoch wünschenswert, verschiedene nach Kundenwunsch zusammengestellte Module 20, 30a, 30b, ... in das Gerät einfügen zu können, ohne dass anschliessend eine Neukonfiguration des Systems durch den Hersteller oder den Anwender durchgeführt werden müsste.The modules 20, 30a, 30b used in the device 1 can be permanently preconfigured, which makes initializing and starting up a newly produced device 1 very simple. However, it would be desirable to be able to insert various modules 20, 30a, 30b, ... put together according to customer requirements into the device without the manufacturer or the user subsequently having to reconfigure the system.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Konfiguration des aus verschiedenen Modulen bestehenden Systems daher durch das zentrale Modul 20 welches dazu eine Masterfunktion übernimmt. Figur 6 zeigt ein Diagramm möglicher Zustände, die das zentrale Modul 20 bei der Initialisierung des Gerätes 1 nach dem Einbau bzw. dem Einschieben der Module 20, 30a, 30b, ... durchläuft. Zum Vergleich wird auf das Status Diagramm des Bluetooth Link Controllers verwiesen, welches in [7], Seite 98 gezeigt ist.In a preferred embodiment of the invention, the configuration of the system consisting of different modules is therefore carried out by the central module 20, which also takes on a master function. Figure 6 shows a diagram of possible States which the central module 20 passes through when the device 1 is initialized after the modules 20, 30a, 30b, ... have been installed or inserted. For comparison, reference is made to the status diagram of the Bluetooth Link Controller, which is shown in [7], page 98.
Sofern keine vorgegebene Systemkonfiguration vorliegt, ist dem zentralen Modul 20 vor der Initialisierung des Gerätes 1 nicht bekannt, welche weiteren Module 30a, 30b, ... in das Gerät 1 eingefügt sind und welche Dienste diese weiteren Module 30a, 30b, ... zur Verfügung stellen.If there is no predefined system configuration, the central module 20 does not know which further modules 30a, 30b, ... are inserted in the device 1 and which services these further modules 30a, 30b, ... are used for before the device 1 is initialized Make available.
Zur Initialisierung des Geräts 1 wechselt das zentrale Modul 20 daher aus dem Status BEREITSCHAFT oder STAND BY 100 in einen Status SUCHE oder INQUIRY 101, in dem festgestellt wird, welche weiteren Module 30a, 30b, ... im Gerät 1 vorhanden sind. Anschliessend wechselt das zentrale Modul 20 in einen Status AUFBAU oder PAGE 102, in dem zu den weiteren Module 30a, 30b, ... sequentiell oder parallel Verbindungen aufbaut werden. Nach dem Erreichen des Status VERBINDUNG oder CONNECTION 105 wird in den Status ABFRAGE oder DISCOVERY 103 gewechselt, in dem die Dienste der weiteren Module 30a, 30b, ... abgefragt werden. Nach dem Vorliegen der Daten der weiteren Module 30a, 30b, ... erfolgt im Status KONFIGURATION oder SETUP die Konfiguration des gesamten Systems aller Module 20, 30a, 30b, ....To initialize the device 1, the central module 20 therefore changes from the status READY or STAND BY 100 to a status SEARCH or INQUIRY 101, in which it is determined which other modules 30a, 30b, ... are present in the device 1. The central module 20 then changes to a status ASSEMBLY or PAGE 102, in which connections to the further modules 30a, 30b, ... are established sequentially or in parallel. After the status CONNECTION or CONNECTION 105 has been reached, the status changes to REQUEST or DISCOVERY 103, in which the services of the further modules 30a, 30b, ... are queried. After the data of the other modules 30a, 30b, ... are available, the configuration of the entire system of all modules 20, 30a, 30b, .... takes place in the CONFIGURATION or SETUP status.
Nach Abschluss des Konfigurationsvorgangs wechselt das zentrale Modul 20 in den normalen Betriebszustand, der in Figur 6 als AKTIV bezeichnet wird.After the configuration process is complete, the central module 20 changes to the normal operating state, which is designated as ACTIVE in FIG. 6.
Vorzugsweise wechselt das zentrale Modul 20 aus dem Status AKTIV periodisch in den Status SUCHE 101, um festzustellen, ob ein Modul 30a; 30b; ... entnommen, ausgetauscht oder hinzugefügt wurde. Sofern eine Änderung festgestellt wurde, erfolgt eine Neukonfiguration des Systems. Oben wurden einzelne vorzugsweise Ausgestaltungen des erfin- dungsgemässen Gerätes 1 beschrieben. Das Gehäuse 10, das Verfahren zur Kommunikation zwischen den Modulen 20, 30a, 30b, ... , die Art der Stromversorgung, das Betriebsverfahren und selbstverständlich die Anordnung der Bauteile auf den Modulen 20, 30a, 30b, ... können unter Anwendung fachmännischer Kenntnisse den vorliegenden Bedürfnissen angepasst werden.Preferably, the central module 20 periodically changes from the ACTIVE status to the SEARCH 101 status to determine whether a module 30a; 30b; ... was removed, exchanged or added. If a change is found, the system is reconfigured. Individual preferred configurations of the device 1 according to the invention have been described above. The housing 10, the method for communication between the modules 20, 30a, 30b, ..., the type of power supply, the operating method and, of course, the arrangement of the components on the modules 20, 30a, 30b, ... can be done using a professional Knowledge can be adapted to the existing needs.
Insbesondere sind verschiedenste Ausgestaltungen des Gehäuses 10 vor allem zur Aufnahme und Befestigung der Module 20, 30a, 30b, ... möglich. Die Module 20, 30a, 30b, ... eines Gerätes 1 können in einem aus einem oder mehreren Teilen bestehenden Gehäuse 10 angeordnet sein.In particular, a wide variety of configurations of the housing 10 are possible, in particular for accommodating and fastening the modules 20, 30a, 30b, ... The modules 20, 30a, 30b, ... of a device 1 can be arranged in a housing 10 consisting of one or more parts.
Figur 7 zeigt ein erfindungsgemass aufgebautes Mobilfunkend- gerät lb in Schnittdarstellung mit zwei voneinander getrennten Gehäuseschalen lObl, 10b2, in die ein zentrales Modul 20 bzw. ein mit einer Anzeigeeinheit 32 versehenes peripheres Modul 30a eingelegt sind. Auf dem in die Gehäuseschale 10b2 eingelegten peripheren Modul 30a sind vorzugsweise aus einem elastischen Material bestehende Distanzelemente 29 vorgesehen, mittels denen die beiden Module 20, 30a nach dem Zusammenbau des Gerätes lb gegenseitig auf Distanz gehalten und elastisch gegen die Gehäuseschalen lObl, 10b2 angedrückt werden. Die Anzeigeeinheit 32 ist in eine durchgehende in der Gehäuseschale 10b2 vorgesehene Öffnung 17 eingeschoben. Die Spulen 21, 31 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der Module 20, 30a als Bahnen auf die Leiterplatte aufgedampft, wodurch eine gute Kopplung entsteht.FIG. 7 shows a mobile radio terminal 1b constructed according to the invention in a sectional view with two separate housing shells 10b2, 10b2, in which a central module 20 or a peripheral module 30a provided with a display unit 32 are inserted. Spacer elements 29 made of an elastic material are preferably provided on the peripheral module 30a inserted into the housing shell 10b2, by means of which the two modules 20, 30a are kept at a distance from one another after the assembly of the device 1b and are pressed elastically against the housing shells 10b2, 10b2. The display unit 32 is inserted into a continuous opening 17 provided in the housing shell 10b2. The coils 21, 31 are vapor-deposited on the opposite sides of the modules 20, 30a as tracks on the circuit board, which results in a good coupling.
Das in Figur 7 gezeigte Mobilfunkendgerät lb kann daher mit minimalem Aufwand, durch Einlegen der Module 20, 30a und Zusammenfügen der vorzugsweise mit einem Schnappverschluss versehenen Gehäuseschalen lObl, 10b2 zusammengebaut werden. Figur 8 zeigt eine erfindungsgemass aufgebaute Kamera lc mit einem ersten Gehäuseteil lOcl, in das wenigstens das zentrale Modul 20 eingefügt ist, und mit einem zweiten Gehäuseteil 10c2, in das ein peripheres mit einer Anzeigeeinheit 32 versehenes Modul 30a eingefügt ist. Die beiden Gehäuseteile lOcl und 10c2 sind mittels eines Scharniers 10c3 miteinander verbunden, so dass das Gehäuseteil 10c2 mit der Anzeigeeinheit 32 zur Inbetriebnahme der Kamera lc aufgeklappt werden kann. Erfindungsgemass erfolgt die Übertragung von Daten und Energie zum peripheren Modul 30a drahtlos, so dass die Verbindung der Module 20, 30a beispielsweise mittels Flachbandkabeln vermieden werden kann. Für die Kamera lc können zudem periphere Module 30a mit verschiedenen Anzeigeeinheiten 32 vorgesehen sein, die mittels den oben beschriebenen Massnahmen automatisch korrekt konfiguriert werden.The mobile radio terminal 1b shown in FIG. 7 can therefore be assembled with minimal effort, by inserting the modules 20, 30a and assembling the housing shells 10b2, 10b2, which are preferably provided with a snap lock. FIG. 8 shows a camera 1c constructed according to the invention with a first housing part 10c, into which at least the central module 20 is inserted, and with a second housing part 10c2, into which a peripheral module 30a provided with a display unit 32 is inserted. The two housing parts 10cl and 10c2 are connected to one another by means of a hinge 10c3, so that the housing part 10c2 with the display unit 32 can be opened to start up the camera 1c. According to the invention, the transmission of data and energy to the peripheral module 30a takes place wirelessly, so that the connection of the modules 20, 30a can be avoided, for example by means of ribbon cables. Peripheral modules 30a with various display units 32 can also be provided for the camera 1c, which are automatically correctly configured by means of the measures described above.
Figur 9 zeigt ein erfindungsgemässes Gerät ld mit einem peripheren Modul 30a, das in einem Gehäuseteil 10d2 in festem Abstand von einem weiteren Gehäuseteil 10dl montiert ist, in dem das zentrale Module 20 angeordnet ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft in Verkehrsmitteln einsetzbar. Beispielsweise kann ein mit einer Anzeigeeinheit 32 versehenes Gehäuseteil 10d2 eines beispielsweise zur Überwachung des Betriebszustandes oder des Standorts des Fahrzeugs dienenden Geräts lOd im Sichtfeld des Fahrers oder eines Passagiers montiert werden, wobei die weiteren Geräteteile, insbesondere das zentrale Modul 20, an einem geeigneteren Ort, an dem es nicht störend in Erscheinung tritt, montiert werden kann. LiteraturverzeichnisFIG. 9 shows a device 1d according to the invention with a peripheral module 30a which is mounted in a housing part 10d2 at a fixed distance from a further housing part 10dl in which the central module 20 is arranged. This embodiment of the invention can advantageously be used in means of transport. For example, a housing part 10d2 provided with a display unit 32 can be installed in the field of vision of the driver or a passenger of a device 10d that serves, for example, to monitor the operating state or the location of the vehicle, the other parts of the device, in particular the central module 20, at a more suitable location, where it does not appear disruptive, can be mounted. bibliography
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Claims

Patentansprüche claims
1. Gerät (1) mit einem aus einem oder mehreren Teilen bestehenden Gehäuse (10), in dem oder in denen wenigstens zwei Module (20, 30a, 30b, ...) , insbesondere ein zentrales mit einem Prozessor versehenes Modul (20) und wenigstens ein peripheres Modul (30a, 30b, ...) , eingebaut sind, zwischen denen während des Betriebs Daten übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen den Modulen (20, 30a, 30b, ...) drahtlos erfolgt.1. Device (1) with a housing (10) consisting of one or more parts, in or in which at least two modules (20, 30a, 30b, ...), in particular a central module (20) provided with a processor and at least one peripheral module (30a, 30b, ...) are installed, between which data is transmitted during operation, characterized in that the communication between the modules (20, 30a, 30b, ...) takes place wirelessly.
2. Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (20, 30a, 30b, ...) gemeinsam in einem Gehäuse (10; 10a; 10b) angeordnet sind oder dass wenigstens das zentrale Modul (20) in einem ersten Gehäuseteil (lOcl; 10dl) und wenigstens ein peripheres Modul (30a) in einem zweiten Gehäuseteil (10c2; 10d2) angeordnet ist, wobei die Gehäuseteile (lOcl; 10dl und 10c2; 10d2) fest, dreh- oder schwenkbar miteinander verbunden sind.2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the modules (20, 30a, 30b, ...) are arranged together in a housing (10; 10a; 10b) or that at least the central module (20) in a first housing part (10cl; 10dl) and at least one peripheral module (30a) is arranged in a second housing part (10c2; 10d2), the housing parts (10cl; 10dl and 10c2; 10d2) being connected to one another in a fixed, rotatable or pivotable manner.
3. Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (20, 30a, 30b, ...) mit Mitteln ausgerüstet sind, mittels denen eine optische, induktive oder elektromagnetische Übertragung von Daten erfolgen kann.3. Device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the modules (20, 30a, 30b, ...) are equipped with means by means of which an optical, inductive or electromagnetic transmission of data can take place.
4. Gerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Modul (20) und die peripheren Module (30a, 30b, ...) mit einem Prozessor (23, 33) , einem Speicher- baustein (24, 34) und einem Kommunikationsbaustein (25, 26) bestückt sind.4. Device (1) according to claim 3, characterized in that the central module (20) and the peripheral modules (30a, 30b, ...) with a processor (23, 33), a memory chip (24, 34 ) and a communication module (25, 26).
5. Gerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (20, 30a, 30b, ...) zum Betrieb von Verfahren ausgelegt sind, wie sie in gegebenenfalls nach Bluetooth Spezifikationen arbeitenden Ad-hoc Netzwerken angewendet werden. 5. Device (1) according to claim 4, characterized in that the modules (20, 30a, 30b, ...) are designed for the operation of methods such as are used in ad hoc networks which may work according to Bluetooth specifications.
6. Gerät (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Modul (20) als Master zur Konfiguration der weiteren Module (30a, 30b, ...) dient.6. Device (1) according to claim 4 or 5, characterized in that the central module (20) serves as a master for configuring the further modules (30a, 30b, ...).
7. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Module (20, 30a, 30b, ...) mit Spulen7. Device (1) according to any one of claims 1-6, characterized in that the modules (20, 30a, 30b, ...) with coils
(21, 31) versehen sind, über die sie induktiv, über die Spule (21) eines der Module (20) oder über wenigstens eine mit dem Gehäuse (10) verbundene Spule (13), mit Energie versorgt werden.(21, 31) are provided, via which they are supplied with energy inductively, via the coil (21) of one of the modules (20) or via at least one coil (13) connected to the housing (10).
8. Gerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (21, 31) auf Leiterplatten der Module (20, 30a, 30b, ...) aufgedruckt oder aufgedampft sind.8. Device (1) according to claim 7, characterized in that the coils (21, 31) on printed circuit boards of the modules (20, 30a, 30b, ...) are printed or evaporated.
9. Gerät (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung der Module (20, 30a, 30b, ...) und die Kommunikation zwischen den Modulen (20, 30a, 30b, ...) induktiv über dieselben Spulen (21, 31) erfolgt.9. Device (1) according to claim 7 or 8, characterized in that the energy supply of the modules (20, 30a, 30b, ...) and the communication between the modules (20, 30a, 30b, ...) inductively the same coils (21, 31) takes place.
10. Gerät (1) nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (21, 31) derart angeordnet und die Module (20, 30a, 30b, ...) derart montierbar sind, dass nach dem Einbau der Module eine gute Kopplung zwischen den vorzugsweise zueinander koaxial angeordneten Spulen (21, 31) entsteht.10. The device (1) according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the coils (21, 31) are arranged in such a way and the modules (20, 30a, 30b, ...) can be mounted in such a way that after the installation of the Modules there is a good coupling between the coils (21, 31) which are preferably arranged coaxially to one another.
11. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 3-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (20, 30a, 30b, ...) für die optische Datenübertragung mit Licht emittierenden und Licht empfindlichen Elementen (5, 6) ausgerüstet sind, wobei optische Signale über einen offenen, gegebenenfalls reflektierenden Kanal (7) innerhalb des Gerätes (1) ausgetauscht werden. 11. Device (1) according to one of claims 3-10, characterized in that the modules (20, 30a, 30b, ...) for optical data transmission are equipped with light-emitting and light-sensitive elements (5, 6), wherein optical signals are exchanged via an open, possibly reflecting channel (7) within the device (1).
12. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren Module (30a, 30b, ...) zur Anzeige von Daten, als Schnittstellenmodule oder als Datenspeicher dienen.12. Device (1) according to any one of claims 1-11, characterized in that the peripheral modules (30a, 30b, ...) serve to display data, as interface modules or as data storage.
13. Verfahren zum Betrieb eines Gerätes (1), das wenigstens zwei zum Austausch von Daten geeignete Module (20, 30a, 30b, ...) , insbesondere ein zentrales mit einem Prozessor (23) versehenes Modul (20) und ein peripheres Modul (30a, 30b, ...) aufweist, nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass Daten zwischen den Modulen (20, 30a, 30b, ...) drahtlos übertragen werden.13. Method for operating a device (1) which has at least two modules (20, 30a, 30b, ...) suitable for exchanging data, in particular a central module (20) provided with a processor (23) and a peripheral module (30a, 30b, ...), according to one of claims 1-10, characterized in that data between the modules (20, 30a, 30b, ...) are transmitted wirelessly.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten zwischen den Modulen (20, 30a, 30b, ...) optisch, induktiv oder, ausserhalb des optischen Bereichs, vorzugsweise im Bereich von 2,4 GHz, elektromagnetisch übertragen werden.14. The method according to claim 13, characterized in that the data between the modules (20, 30a, 30b, ...) are transmitted optically, inductively or, outside the optical range, preferably in the range of 2.4 GHz, electromagnetically.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Modul (20) als Master die weiteren Module (30a, 30b, ...) konfiguriert, wobei zumindest bei der ersten Inbetriebnahme des Gerätes (1) oder nach dem Austausch von Modulen (30a, 30b, ...) das zentrale Modul (20)15. The method according to any one of claims 13 or 14, characterized in that the central module (20) configures the further modules (30a, 30b, ...) as a master, at least when the device (1) is started up for the first time or after the exchange of modules (30a, 30b, ...) the central module (20)
a) feststellt, welche weiteren Module (30a, 30b, ...) vorhanden sind,a) determines which other modules (30a, 30b, ...) are available,
b) einen Übertragungskanal zu den weiteren Modulen (30a, 30b, ...) errichtet,b) a transmission channel to the other modules (30a, 30b, ...) is established,
c) Service-Informationen von den weiteren Modulen (30a, 30b, ...) herunter lädt undc) downloads service information from the other modules (30a, 30b, ...) and
d) gegebenenfalls sich selbst und die weiteren Module (30a, 30b) konfiguriert. d) if necessary, itself and the further modules (30a, 30b) configured.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (20, 30a, 30b, ...) nach Verfahren arbeiten, wie sie Ad-hoc Netzwerke, insbesondere Bluetooth Systeme spezifiziert sind.16. The method according to claim 15, characterized in that the modules (20, 30a, 30b, ...) work according to methods as specified in ad-hoc networks, in particular Bluetooth systems.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung der Module (20, 30a, 30b, ...) und die Kommunikation zwischen den Modulen (20, 30a, 30b, ...) induktiv über dieselben Spulen (21, 31) erfolgt . 17. The method according to any one of claims 13-16, characterized in that the energy supply to the modules (20, 30a, 30b, ...) and the communication between the modules (20, 30a, 30b, ...) inductively via the same Coils (21, 31) takes place.
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