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Die Erfindung betrifft ein Zugangskontrollsystem mit einer Kontrollvorrichtung zur Auswertung von berührungslos wirkenden Berechtigungskarten, z. B. RFID-Transpondem, welche Kontrollvorrichtung mit zumindest einer Antenne zur Detektion der Berechtigungskarten verbunden ist, wobei die zumindest eine Antenne eine Leiterschleife umfasst, die zusammen mit einer Schwingkreiskapazität einen
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RFID-Transponder abgestimmt ist, wobei die Schwingkreiskapazität aus mehrereren Teilkapazitäten zusammengesetzt ist, und die Teilkapazitäten (Cl) durch gesteuerte Schaltelemente stufenweise zu oder wegschaltbar sind.
Systeme zur Zugangskontrolle sind beispielsweise für Seilbahnen und Lifte bekannt, werden aber auch in vielen anderen Anwendungen eingesetzt. Üblicherweise kontrolliert ein automatischer Ticketleser die Berechtigungskarte (Ticket) der passierenden Person und sperrt den Zugang meist mittels eines Drehkreuzes bzw. gibt das Drehkreuz für den Durchgang frei, wenn eine Überprüfung der Berechtigung dies vorsieht.
In modernen Systemen dieser Art werden sogenannte RFID-Transponder angewandt, deren Funktionsweise beispielsweise im RFID-Handbuch (1998 Carl Hanser Verlag, München Wien) näher
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Datenträger. Die Energieversorgung des Datenträgers sowie der Datenaustausch zwischen dem Datenträger und einem Lesegerät erfolgt nicht durch galvanisches Kontaktieren, wie es von gewöhnlichen Chipkarten bekannt ist, sondern durch Verwendung magnetischer oder elektromagnetischer Felder. Ein RFID-Transponder besteht aus einem elektronischen Mikrochip und einem Koppelelement, z. B. einer Spule oder einer Antenne, über welches die zum Betrieb des Transponders benötigte Energie empfangen wird, die von dem Lesegerät gesendet wird. Der Datenaustausch kann auch durch Bedämpfen des vom Lesegerät ausgesendeten, elektromagnetischen Feldes geschehen.
Solche RFID (radio frequency identification)-Systeme sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und arbeiten in verschiedenen Funk-Frequenzbereichen oder im Mikrowellenbereich.
Ein meist kartenförmiges, elektronisches Ticket speichert die Berechtigungsdaten in einem EEPROM. Bekannt sind RFID-Transponder, die im Bereich einer Trägerfrequenz von 125 kHz und solche, die im Frequenzbereich von 13, 56 MHz arbeiten. Die höherfrequenten RFID-Transponder sind den niederfrequenten Transponder in vielen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Lesegeschwindigkeit, überlegen. Die im Transponder gespeicherten Daten werden ausgelesen und können gegebenenfalls auch verändert werden, sobald der RFID-Transponder in das elektromagnetische Feld eines entsprechenden Zugangsterminals gelangt. Das Zugangskontrollsystem verwendet hiezu eine Antenne in Form einer Leiterschleife, die mit einer Sende-/Empfangselektronik verbunden ist, und ein Drehkreuz, die beide jeweils einer Zugangsspur zugeordnet sind.
Solche Kontrollsysteme können auch ohne Drehsperre oder Schranke eingesetzt werden, um beispielsweise die Passagen rein statistisch zu erfassen, oder auch optisch die jeweilige Berechtigung zu signalisieren.
Die GB 2 312 596 A beschreibt einen Radioapparat mit verschiedenen Antennen, die an eine Vielzahl von Empfangs-Einheiten angeschlossen sind, welche jeweils einen steuerbaren Schalter enthalten, mit dem jeweils eine Antenne in den Leerlauf versetzt werden kann, je nachdem, welche Antenne die Radiosignale am stärksten empfängt. Die übrigen Antennen werden über die steuerbaren Schalter kurzgeschlossen.
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Auch die in der EP 680 161 Al angegebene Funkvorrichtung beinhaltet mehrere Antennen, die über einen Umschalter an einen einzigen Empfangskreis schaltbar sind, wobei für jede Antenne steuerbare
Schalter vorgesehen sind, die in einem Maximalwert der Spannungsverteilung angeordnet sind und über die dieser Punkt mit Erde verbindbar ist. Auf diese Weise kann die jeweils nicht aktive Antenne kurzgeschlossen werden, um eine Beeinflussung der gerade mit dem Empfangskreis verbundenen Antenne zu verhindern.
Während die eine Antenne mit dem Sende- oder Empfangskreis verbunden wird, werden die übrigen, um eine
Beeinflussung der ausgewählten Antenne zu vermeiden, an einen Punkt mit einem Maximalwert der
Spannungsverteilung kurzgeschlossen.
Aus der US 5 940 040 A geht ein System für ein Funktelephon mit einer externen Antenne und einer eingebauten Antenne hervor, wobei Schalter zur Auswahl einer der beiden Antennen und zum
Verbinden der ausgewählten Antenne mit einem Sende- oder einem Empfangskreis vorgesehen sind. Zwischen den Auswahlschaltem und der externen Antenne ist ein Übertragungsleitungs-Anpassungsschaltkreis geschaltet.
Weiters ist in der JP 2190006 A (Patent Abstracts of Japan) ein Antennensystem mit zwei Dipol-Antennen angegeben, die über einen Umschalter mit einem Sendekreis verbindbar sind, wobei die beiden Antennen räumlich so angeordnet sind, dass die jeweils nicht mit dem Sendekreis verbundene Antenne als Reflektor wirkt und sich dadurch zwei entgegengesetzte Senderichtungen ergeben, die durch Umschalten bestimmbar sind..
Das in der FR 2 775 100 A3 gezeigte Zugangskontrollsystem weist eine gemeinsame Sende/Empfangs-Einheit für zwei mit dieser verbundenen Antennen auf, über welche jeweils ein zur Detektion von RFID-Transpondem erforderliches Feld erzeugt wird, das über den Empfangsteil der Sende/Empfängseinheit detektiert werden kann. Die beiden Antennen können über elektronische Schalter kurzgeschlossen oder gedämpft werden, um eine gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden. Eingespeist wird das Sendesignal über den Ausgang der gemeinsamen Sende/Empfangs-Einheit, wodurch zwar immer auf beiden Antennen das Sendesignal anliegt, aber nur jeweils eine Antenne im Leerlauf betrieben wird, während die andere durch den Schalter kurzgeschlossen oder bedämpft ist.
Mit diesem bekannten Transpondersystem wird versucht, Störungen durch benachbarte Antennen dadurch zu unterbinden, indem die Antennen jeweils entweder mit der gemeinsamen Sende/Empfangs-Einheit verbunden oder sonst kurzgeschlossen werden. Durch das Kurzschliessen der jeweils anderen Antenne soll verhindert werden, dass fremde Antennensignale während des Empfangs des Transpondersignals zu Störungen führen können. Damit ist eine Verbesserung der Reichweite des Zugangskontrollsystems erzielbar.
Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es, diese Reichweite noch weiter zu erhöhen.
Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei einem Zugangskontrollsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass als Schaltelemente Dioden (D3, D4) vorgesehen sind und jeweils zwei der zur Schwingkreiskapazität zu- und wegschaltbaren Teilkapazitäten (Cl) über gegenpolig geschaltete Dioden (Dl, D2, D3, D4) zu- oder wegschaltbar sind, und dass die zwei Dioden (D3, D4) an ihren Kathoden miteinander verbunden und deren Anoden jeweils mit einer der zwei zu- und wegschaltbaren Teilkapazitäten (Cl) verbunden sind, und dass der Verbindungspunkt der Dioden (D3, D4) mit einem als Umschalter (10")
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ausgebildeten Schaltelement verbunden ist, über den der Verbindungspunkt der Dioden (D3, D4) entweder mit einer positiven oder mit einer negativen Hilfsspannung (V-, V+) verbindbar ist, wobei die Anoden der zwei zuund wegschaltbaren Teilkapazitäten (Cl)
jeweils über eine Induktivität (L3) mit Masse verbunden sind.
Hiedurch kann durch einfache schaltungstechnische Massnahmen eine Reichweitenverbesserung erreicht werden, wobei die dabei ermöglichte, exakte Abstimmung auf die Trägerfrequenz eine bessere Unterdrückung von Störungen erlaubt. Änderungen, die auf Umweltbedingungen zurückzuführen sind, wie z. B. erhöhte Luftfeuchtigkeit, o. ä. werden automatisch kompensiert.
Hierbei kann in Weiterführung der Erfindung die Mittelanzapfung der Leiterschleife (Ll) der Antenne (Al) mit Masse verbunden und/oder die positive Hilfsspannung (V+) grösser als die Leerlaufspannung des Antennensignals sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigt dabei
Fig. l einen schematischen Aufriss einer Ausführungsform eines Zugangskontrollsystems ;
Fig. 2 einen schematischen Seitenriss der Darstellung gemäss Fig. l ;
Fig. 3 und 4 Ausführungsformen einer Schaltungsanordung für ein Kontrollsystem, und
Fig. 5 eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung für ein erfindungsgemässes Zugangskontrollsystem.
Fig. l bis 2 zeigen ein Zugangskontrollsystem wie es in Skigebieten angewendet wird.
Selbstverständlich ist ein solches auch für andere Verwendungszwecke geeignet, beispielsweise für Veranstaltungshallen, Stadien, Schwimmbäder etc.. Ebenso soll unter der Bezeichnung Berechtigungskarte oder Ticket jede Art von Ausweis, Fahrkarte, Wertkarte oder ähnliches verstanden werden.
In der Fig. 1 sind zwei benachbarte Zugangsspuren 2 und 2'dargestellt, welche hier beispielsweise eine Breite von 45 cm bis 65 cm aufweisen. Mittig zwischen diesen Zugangsspuren 2, 2' ist eine zentrale Kontrollvorrichtung 1 angeordnet, welche die Komponenten für die Ansteuerung des erfindungsgemässen Zugangskontrollsystems beinhaltet, wobei das die Kontrollvorrichtung 1 aufnehmende, säulenförmige Gehäuse eine Trennlinie zwischen den Zugangsspuren 2, 2'bildet. Jede Zugangsspur 2, 2' ist
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rahmenförmigen Gestellen gebildet, in denen die den Zugangsspuren 2, 2'zugeordneten Antennen AI, A2 vorgesehen sind, die der Auswertung von berührungslos wirkenden Zugangs-Berechtigungskarten, z. B. kontaktlosen Chipkarten bzw. RFID-Transpondem, dienen.
Die Gestelle der Antennen AI, A2 bestehen jeweils aus zwei, in Durchgangsrichtung gesehen, voneinander parallel beabstandeten Standrohren 91, welche gegebenenfalls über passende Innenrohre am Boden höhenverstellbar befestigt und über Querstäbe 97 miteinander verbunden sind. An den zwei gegenüberliegenden Seiten des durch die Standrohre 91 und die Querstäbe 97 gebildeten Rahmens sind jeweils Platten 92 und 93 aufgespannt. Die relativ zur Zugangsspur innenseitige Platte 92 ist z. B. aus Polycarbonat gebildet, kann aber auch aus anderen nichtleitenden Materialien
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bestehen. Die aussenseitige Platte 93 trägt ein Gitter aus einem elektrisch leitenden Material, um die in der
Antenne entstehenden Felder nach aussen hin abzuschirmen.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist jede Antenne Al, A2 mit einer eigenen Sende/Empfangseinheit 13,
14 verbunden.
Beide Sende/Empfangseinheiten 13,14 der Antennen Al, A2 sind ihrerseits mit je einer nicht dargestellten Lesevorrichtung der Kontrollvorrichtung 1 verbunden, über die Empfangssignale bzw.
Schwächungen des Sendesignals detektiert werden. Erkennt die Lesevorrichtung eine im Empfangsbereich der
Antennen Al, A2 befindliche, gültige Berechtigung, die z. B. von einer in der Zugangsspur vorhandenen Person getragen wird, so wird automatisch die jeweilige Sperre 3, 3'freigegeben und der Zugangsberechtigte kann die entsprechende Zugangsspur 2, 2'passieren.
Die gezeigte Anordnung der Antennen ist für einen Personenzugang besonders gut geeignet, weil der Durchgangsbereich für die Personen nicht eingeengt ist, dennoch aber eine sichere Vereinzelung erreicht wird. Die Erfindung kann auch bei mehr als zwei vorgesehenen Zugangsspuren zur Anwendung gelangen, wobei für jede weitere Zugangsspur jeweils eine weitere Antenne und eine weitere Sende/Empfangseinheit vorgesehen ist.
Hiebei ist vorgesehen, dass die Anschlüsse der den Zugangsspuren 2, 2'zugeordneten
Antennen Al, A2 mit einer steuerbaren Vorrichtung zur Deaktivierung 10, 11 verbunden sind.
Nacheinander wird jeweils nur eine Antenne Al, A2 mit ihrer Sende- mpfangselektronik 13,
14 verbunden, wohingegen die verbleibenden Antennen kurzgeschlossen oder bedämpft bzw. verstemmt werden.
Insbesondere können die Antennen Al, A2 in rascher Aufeinanderfolge jeweils mit ihrer
Sende/Empfangselektronik 13,14 verbunden werden. Bei Detektion einer Zugangs-Berechtigungskarte im
Empfangsbereich einer der Antennen AI, A2 wird die Verbindung dieser Antenne solange bestehen gelassen, bis die jeweilige Sende-/Empfangselektronik 13,14 bzw. die zugeordnete Lesevorrichtung eine die Berechtigungskarte betreffende Lesetransaktion abgeschlossen hat.
Es kann dabei jede Antenne AI, A2 solange von der aufeinanderfolgenden Aktivierung der Antennen Al, A2 ausgenommen bleiben, bis eine abgeschlossene Lesetransaktion zu der dieser folgenden Aktion, beispielsweise zum Durchgang durch eine Drehsperre, geführt hat.
In Fig. 2 ist die Leiterschleife LI der Antenne Al in Draufsicht dargestellt, welche in Durchgangsrichtung gesehen knapp vor dem Sperrstab der Drehkreuzsperre 3 angeordnet ist. In der Sperrebene ist weiters ein Lichttaster 5 angeordnet, der die Drehsperre automatisch auslöst, wenn nach Lesung einer gültigen Zugangsberechtigung die zugehörige Person passiert.
Die in Fig. l und 2 angegebene Anordnung und Form der Antennen Al und A2 ist nur als eine mögliche Ausführungsform zu betrachten. Beispielsweise können die Antennen auch im Gehäuse der Kontrollvorrichtung 1 eingebaut sein.
In der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung sind die Sende- mpfangs-Einheiten 13,14 jeweils über Leitungen der Länge 11 und 12 mit den Leiterschleifen Ll bzw. L2 der Antennen Al, A2 verbunden.
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Die Sende-/Empfangs-Einheiten 13, 14 erzeugen ein Hochfrequenzfeld, beispielsweise mit einer Trägerfrequenz von 13, 56 MHz und senden an im Empfangsbereich vorhandene RFID-Transponder Kommandos und Daten. Die grundsätzliche Funktionsweise solcher Systeme ist beispielsweise in der eingangs zitierten Literatur erläutert.
Die Leitungen mir der Länge 11 und 12 sind als Koaxialkabel ausgeführt und in ihrer Länge so bemessen, dass diese gleich einem Viertel der Wellenlänge der Trägerfrequenz des von der Sende/Empfangselektronik 13, 14 gesendeten Signals beträgt. Dadurch entspricht ein Kurzschluss an einer der Antennen AI, A2 einem Leerlauf an den Anschlüssen der jeweiligen Sende/Empfangselektronik 13,14.
Die Deaktivierungsvorrichtungen sind im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 durch Vorrichtungen zum Kurzschliessen 10,11 der Antennen AI, A2 gebildet, die vorzugsweise als elektronische Schalter ausgebildet sind.
Die Fusspunkte der Antennen AI, A2 sind mit diesen elektronischen Schaltern 10, 11 verbunden, die über einen Steuereingang S betätigt werden können, der mit dem Schalter 10 in direkter Verbindung steht und mit dem Schalter 11 über einen Invertierer 12 verbunden ist. Dieser Steuereingang S öffnet jeweils einen der Schalter 10, 11 und schliesst den jeweils anderen Schalter, wodurch immer nur eine der Antennen AI, A2 aktiv geschaltet wird. Die jeweils andere Antenne ist während dieser Zeit kurzgeschlossen und damit inaktiv. Dieser Kurzschluss wird aufgrund der Länge der Verbindungsleitung 11, 12 in einen Leerlauf an der jeweiligen Sende-/Empfangseinheit 13,14 transformiert und hat damit auf diese keinen Einfluss.
Es ist leicht ersichtlich, dass auf die beschriebene Art an sich eine beliebige Anzahl von Antennen durch abwechselndes Kurzschliessen betrieben werden kann. Da alle anderen ausser der aktiven Antenne kurzgeschlossen sind, ist eine gegenseitige Beeinflussung oder Störung derselben ausgeschlossen.
Über den Steuereingang S werden die Antennen AI, A2 in rascher Sequenz aktiv bzw. nicht aktiv geschaltet und bei Erkennung eines Transponders wird die Sequenz so lange angehalten, bis der Lese/Schreibvorgang abgeschlossen ist. Die betreffende Antenne AI, A2 wird nun erst dann wieder aktiv geschaltet, wenn die Passage der berechtigten Person abgeschlossen ist.
Alternativ kann auch so vorgegangen werden, dass die Deaktivierungsvorrichtung durch eine Vorrichtung zur Bedämpfung bzw. Verstimmung der Antenne AI, A2 gebildet ist. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung zur Bedämpfung bzw. Verstimmung für die Antenne AI. Die
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Teil-Kapazitäten Cl zu einem auf die Trägerfrequenz der Sende/Empfangseinheit 13 abgestimmten Parallelschwingkreis abstimmbar. Dieser Abstimmvorgang kann mittels der zu- und wegschaltbaren TeilKapazitäten Cl automatisiert werden, um eine Verstimmung im Betrieb, beispielsweise durch geänderte Klimabedingungen zu unterbinden. Durch geeignete Ansteuerung der gesteuerten Schalter 17,18 kann aber auch eine Verstimmung des Parallelschwingkreises erzielt werden, um die Antenne AI zu deaktivieren.
Mit den Anschlüssen der Antenne AI bzw. deren Leiterschleife LI verbunden sind zwei gegenpolig geschaltete Dioden D1, D2. Der Verbindungspunkt der Dioden D1, D2 ist an eine Steuereinheit 10' angeschlossen, mit der eine positive oder eine negative Hilfsspannung V+, V bzw. Masse an den Verbindungspunkt anlegbar ist. Bei negativer Hilfsspannung am Verbindungspunkt ist die Leiterschleife LI
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kurzgeschlossen und die Antenne inaktiv. Sie sendet weder Signale an einen Transponder noch kann sie durch benachbarte Antennen zum Mitschwingen angeregt werden.
Werden die Dioden Dl und D2 über die Steuereinheit 10'mit der positiven Hilfsspannung V' verbunden, so sind diese in Sperrichtung vorgespannt und ermöglichen ein freies Schwingen der Antenne Al, die somit aktiv geschaltet ist. Die positive Hilfsspannung ist vorteilhaft grösser als die Leerlaufspannung der
Antenne Al, um die Auswertung der geringen Nutzsignale eines Transponders nicht zu behindern.
Eine Ausführungsform der Erfindung mit einer aus mehreren Teilkapazitäten Cl zusammengesetzten Schwingkreiskapazität ist in Fig. 5 gezeigt, bei der Teilkapazitäten Cl durch ein gesteuertes Schaltelement 10"zur Schwingkreis-Kapazität stufenweise zu-oder wegschaltbar sind. Mit Hilfe dieser Teilkapazitäten Cl kann die Abstimmung oder die Verstimmung des Antennen-Schwingkreises erfolgen.
Die Teilkapazitäten Cl können über Dioden D3, D4 wahlweise mit einer positiven oder einer negativen Hilfsspannung verbunden werden und so zur gesamten Schwingkreiskapazität zu- oder weggeschaltet werden.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Schaltung sind zwei der zu- und wegschaltbaren Teilkapazitäten Cl über gegenpolig geschaltete Dioden D3, D4 sowie eine negative und eine positive Hilfsspannung V-, V+ zur nicht dargestellten Schwingkreiskapazität zu- oder wegschaltbar.
Die zwei gegenpolig geschalteten Dioden D3, D4 sind an ihren Kathoden miteinander verbunden, während deren Anoden jeweils mit einer der zwei zu- und wegschaltbaren Teilkapazitäten Cl verbunden sind.
Am Verbindungspunkt der Dioden D3, D4 sind diese mit einem Umschalter 10", der das gesteuerte Schaltelement bildet, verbunden, über den dieser entweder mit der positiven oder mit der negativen
Hilfsspannung V-, V+ verbindbar ist.
Weiters sind die Anoden der zwei zu- und wegschaltbaren Teilkapazitäten Cl jeweils über eine Induktivität L3 genauso wie die Mittelanzapfung der Leiterschleife Ll der Antenne Al mit Masse verbunden.
Über den Umschalter 10"kann der Verbindungspunkt der Dioden D3, D4 entweder an die positive oder an die negative Hilfsspannung V-, V+ gelegt werden. Liegt die positive Hilfsspannung V+ an, dann sind beide Dioden D3, D4 im Sperrzustand, weil dann das Potential an den Kathoden einen positiven Wert gegenüber den über die Induktivitäten L3 mit Masse verbundenen Anoden aufweist. Aufgrund der gesperrten Dioden D3, D4 und die für hohe Frequenzen als Sperre wirkenden Induktivitäten L3 sind die Teilkapazitäten Cl für den Schwingkreis der Antenne Al unwirksam.
Ist hingegen der Verbindungspunkt der Dioden D3, D4 über den Umschalter 10"mit der negativen Hilfsspannung V-verbunden, so sind beide Dioden D3, D4 im leitenden Zustand und die Teilkapazitäten Cl addieren sich zur Schwingkreiskapazität. Auf diese Weise kann durch Umschalten des Umschalters 10" der Antennenschwingkreis entweder in den abgestimmten oder in den verstimmten Zustand gebracht werden.
Der Abgleichvorgang der Antenne Al erfolgt durch Messung der Antennenspannung in Abhängigkeit von den stufenweise zugeschalteten Teilkapazitäten Cl bis zum Erreichen des Maximalwertes der Antennenspannung.
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Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung zeigt einen symmetrischen Schaltungsaufbau mit einer mittig geerdeten Antenne Al, weshalb die Teilkapazitäten Cl, die Dioden D3 (D4) und die Induktivitäten L3 jeweils doppelt vorhanden sind.
Genauso kann auch ein einseitig geerdeter (unsymmetrischer) Aufbau der Schaltungsanordnung ausgeführt sein, dann ist jeweils nur eines der vorgenannten Schaltungsbauteüe erforderlich.
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The invention relates to an access control system with a control device for evaluating contactlessly acting authorization cards, for. B. RFID transponder, which control device is connected to at least one antenna for detection of the authorization cards, the at least one antenna comprising a conductor loop, which together with a resonant circuit capacitance
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RFID transponder is matched, the resonant circuit capacity being composed of several partial capacities, and the partial capacitances (Cl) being switchable or disconnectable in stages by controlled switching elements.
Access control systems are known for example for cable cars and lifts, but are also used in many other applications. An automatic ticket reader usually checks the authorization card (ticket) of the passing person and usually blocks access by means of a turnstile or releases the turnstile for passage if a check of the authorization so requires.
So-called RFID transponders are used in modern systems of this type, the functioning of which is described, for example, in the RFID manual (1998 Carl Hanser Verlag, Munich Vienna)
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Disk. The energy supply of the data carrier as well as the data exchange between the data carrier and a reading device does not take place by galvanic contact, as is known from ordinary chip cards, but by using magnetic or electromagnetic fields. An RFID transponder consists of an electronic microchip and a coupling element, e.g. B. a coil or an antenna, via which the energy required to operate the transponder is received, which is sent by the reader. Data can also be exchanged by damping the electromagnetic field emitted by the reader.
Such RFID (radio frequency identification) systems are known in various embodiments and work in different radio frequency ranges or in the microwave range.
A mostly card-shaped, electronic ticket stores the authorization data in an EEPROM. RFID transponders are known which operate in the range of a carrier frequency of 125 kHz and those which operate in the frequency range of 13.56 MHz. The higher-frequency RFID transponders are superior to the low-frequency transponders in many respects, particularly with regard to the reading speed. The data stored in the transponder is read out and, if necessary, can also be changed as soon as the RFID transponder enters the electromagnetic field of a corresponding access terminal. For this purpose, the access control system uses an antenna in the form of a conductor loop, which is connected to a transmitter / receiver electronics, and a turnstile, both of which are each assigned to an access track.
Such control systems can also be used without a turnstile or barrier, for example to record the passages purely statistically or to visually signal the respective authorization.
GB 2 312 596 A describes a radio with different antennas, which are connected to a plurality of receiving units, each of which contains a controllable switch, with which one antenna can be put into idle, depending on which antenna is the radio signal receives the most. The other antennas are short-circuited via the controllable switches.
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The radio device specified in EP 680 161 A1 also contains several antennas which can be switched to a single receiving circuit via a changeover switch, controllable for each antenna
Switches are provided which are arranged in a maximum value of the voltage distribution and via which this point can be connected to earth. In this way, the inactive antenna can be short-circuited to prevent the antenna currently connected to the receiving circuit from being influenced.
While one antenna is connected to the transmitting or receiving circuit, the others are switched to one
Avoid influencing the selected antenna to a point with a maximum value of
Voltage distribution shorted.
From US 5 940 040 A is a system for a radio telephone with an external antenna and a built-in antenna, switches for selecting one of the two antennas and
Connecting the selected antenna with a transmitting or receiving circuit are provided. A transmission line matching circuit is connected between the selection switches and the external antenna.
Furthermore, JP 2190006 A (Patent Abstracts of Japan) specifies an antenna system with two dipole antennas which can be connected to a transmission circuit via a changeover switch, the two antennas being spatially arranged in such a way that the antenna which is not connected to the transmission circuit acts as a reflector and this results in two opposite transmission directions, which can be determined by switching.
The access control system shown in FR 2 775 100 A3 has a common transceiver unit for two antennas connected to it, via which a field required for the detection of RFID transponders is generated, which detects via the receiving part of the transceiver unit can be. The two antennas can be short-circuited or attenuated via electronic switches in order to avoid mutual interference. The transmission signal is fed in via the output of the common transmission / reception unit, which means that the transmission signal is always present on both antennas, but only one antenna is operated in idle mode while the other is short-circuited or damped by the switch.
This known transponder system attempts to prevent interference from adjacent antennas by either connecting the antennas to the common transmitter / receiver unit or short-circuiting them otherwise. The short-circuiting of the other antenna in each case is intended to prevent external antenna signals from causing interference while the transponder signal is being received. An improvement in the range of the access control system can thus be achieved.
The object of the present invention is to increase this range even further.
The object is achieved according to the invention in an access control system of the type mentioned at the outset in that diodes (D3, D4) are provided as switching elements and in each case two of the partial capacitances (Cl) which can be connected and disconnected to the resonant circuit capacitance are connected via diodes (D1, D2, D3, D4) can be switched on or off, and that the two diodes (D3, D4) are connected to one another at their cathodes and their anodes are each connected to one of the two switchable and disconnectable partial capacitances (Cl), and that the connection point of the diodes (D3, D4) with a switch (10 ")
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trained switching element is connected, via which the connection point of the diodes (D3, D4) can be connected either to a positive or to a negative auxiliary voltage (V-, V +), the anodes of the two partial capacitances (Cl) which can be switched on and off
are each connected to ground via an inductor (L3).
In this way, a range improvement can be achieved by simple circuitry measures, the precise adjustment to the carrier frequency thereby enabling better suppression of interference. Changes due to environmental conditions such as B. increased humidity, etc. are automatically compensated.
In a further development of the invention, the center tap of the conductor loop (L1) of the antenna (Al) can be connected to ground and / or the positive auxiliary voltage (V +) can be greater than the open circuit voltage of the antenna signal.
The invention is explained below using the drawings, for example. It shows
1 is a schematic elevation of an embodiment of an access control system;
FIG. 2 shows a schematic side elevation of the illustration according to FIG. 1;
3 and 4 embodiments of a circuit arrangement for a control system, and
5 shows an embodiment of a circuit arrangement for an access control system according to the invention.
1 to 2 show an access control system as it is used in ski areas.
Of course, this is also suitable for other purposes, for example for event halls, stadiums, swimming pools, etc. Likewise, the term authorization card or ticket should be understood to mean any type of ID card, ticket, prepaid card or the like.
1 shows two adjacent access tracks 2 and 2 ′, which here have a width of 45 cm to 65 cm, for example. A central control device 1, which contains the components for controlling the access control system according to the invention, is arranged in the middle between these access tracks 2, 2 ', the column-shaped housing receiving the control device 1 forming a dividing line between the access tracks 2, 2'. Each access lane is 2, 2 '
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frame-shaped frames are formed in which the antennas AI, A2 assigned to the access tracks 2, 2 'are provided, which are used for the evaluation of contactless access authorization cards, e.g. B. contactless chip cards or RFID transponders.
The frames of the antennas AI, A2 each consist of two standpipes 91, which are spaced apart from one another in parallel in the direction of passage and which, if necessary, are attached to the floor in a height-adjustable manner by means of suitable inner pipes and are connected to one another via cross bars 97. On the two opposite sides of the frame formed by the standpipes 91 and the cross bars 97, plates 92 and 93 are clamped. The plate 92 relative to the access track is z. B. made of polycarbonate, but can also be made of other non-conductive materials
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consist. The outside plate 93 carries a grid of an electrically conductive material around which in the
Shield fields arising from the antenna from the outside.
As shown in FIG. 3, each antenna A1, A2 has its own transceiver unit 13,
14 connected.
Both transmit / receive units 13, 14 of the antennas A1, A2 are each connected to a reading device (not shown) of the control device 1, via which the received signals or
Attenuations of the transmission signal are detected. If the reading device detects one in the reception area of the
Antennas A1, A2 located, valid authorization, the z. B. is carried by a person present in the access lane, the respective lock 3, 3 'is automatically released and the authorized person can pass the corresponding access lane 2, 2'.
The arrangement of the antennas shown is particularly well suited for access by people, because the passage area for the people is not restricted, but a reliable separation is nevertheless achieved. The invention can also be used in the case of more than two access lanes provided, a further antenna and a further transmitting / receiving unit being provided for each additional access lane.
It is provided that the connections of the assigned to the access tracks 2, 2 '
Antennas A1, A2 are connected to a controllable device for deactivation 10, 11.
Only one antenna A1, A2 with its transmitter / receiver electronics 13,
14 connected, whereas the remaining antennas are short-circuited or damped or caulked.
In particular, the antennas A1, A2 can each in rapid succession with their
Transmit / receive electronics 13, 14 are connected. Upon detection of an access authorization card in the
Reception area of one of the antennas AI, A2, the connection of this antenna is left until the respective transmitting / receiving electronics 13, 14 or the associated reading device has completed a reading transaction relating to the authorization card.
In this case, each antenna AI, A2 can be excluded from the successive activation of the antennas A1, A2 until a completed read transaction has led to the action following this, for example to passage through a turnstile.
In Fig. 2, the conductor loop LI of the antenna A1 is shown in plan view, which is arranged just before the locking bar of the turnstile lock 3 seen in the passage direction. A light button 5 is also arranged in the blocking level, which automatically triggers the turnstile when the associated person passes after reading a valid access authorization.
The arrangement and shape of the antennas A1 and A2 indicated in FIGS. 1 and 2 is only to be considered as one possible embodiment. For example, the antennas can also be installed in the housing of the control device 1.
In the circuit arrangement shown in FIG. 3, the transceiver units 13, 14 are each connected to the conductor loops L1 and L2 of the antennas A1, A2 via lines of length 11 and 12.
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The transceiver units 13, 14 generate a high-frequency field, for example with a carrier frequency of 13, 56 MHz, and send commands and data to RFID transponders present in the reception area. The basic functioning of such systems is explained, for example, in the literature cited at the beginning.
The lines with the length 11 and 12 are designed as coaxial cables and are dimensioned in such a length that this is equal to a quarter of the wavelength of the carrier frequency of the signal transmitted by the transmitter / receiver electronics 13, 14. As a result, a short circuit on one of the antennas AI, A2 corresponds to an open circuit at the connections of the respective transmitting / receiving electronics 13, 14.
In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the deactivation devices are formed by devices for short-circuiting 10, 11 of the antennas AI, A2, which are preferably designed as electronic switches.
The base points of the antennas AI, A2 are connected to these electronic switches 10, 11, which can be actuated via a control input S, which is in direct connection with the switch 10 and is connected to the switch 11 via an inverter 12. This control input S opens one of the switches 10, 11 and closes the other switch, whereby only one of the antennas AI, A2 is always switched to active. The other antenna is short-circuited during this time and is therefore inactive. Due to the length of the connecting line 11, 12, this short circuit is transformed into an open circuit at the respective transmitting / receiving unit 13, 14 and thus has no influence on it.
It is easy to see that any number of antennas per se can be operated by alternately short-circuiting in the manner described. Since all others except the active antenna are short-circuited, there is no mutual interference or interference.
The antennas AI, A2 are activated or deactivated in a rapid sequence via the control input S and when a transponder is recognized, the sequence is stopped until the read / write process is completed. The relevant antenna AI, A2 is now only activated again when the passage of the authorized person has been completed.
Alternatively, it can also be done in such a way that the deactivation device is formed by a device for damping or detuning the antenna AI, A2. Fig. 4 shows an embodiment of such a device for damping or detuning for the antenna AI. The
EMI5.1
Partial capacitances C1 can be tuned to a parallel resonant circuit which is matched to the carrier frequency of the transceiver unit 13. This tuning process can be automated by means of the partial capacitances Cl, which can be switched on and off, in order to prevent detuning during operation, for example due to changed climatic conditions. By suitable control of the controlled switches 17, 18, a detuning of the parallel resonant circuit can also be achieved in order to deactivate the antenna AI.
Two diodes D1, D2 connected in opposite polarity are connected to the connections of the antenna AI or its conductor loop LI. The connection point of the diodes D1, D2 is connected to a control unit 10 ', with which a positive or a negative auxiliary voltage V +, V or ground can be applied to the connection point. If the auxiliary voltage is negative at the connection point, the conductor loop is LI
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short-circuited and the antenna inactive. It neither sends signals to a transponder, nor can it be excited to vibrate by neighboring antennas.
If the diodes D1 and D2 are connected to the positive auxiliary voltage V 'via the control unit 10', they are biased in the reverse direction and allow the antenna A1 to swing freely, which is thus switched to active. The positive auxiliary voltage is advantageously greater than the open circuit voltage of the
Antenna A1 in order not to hinder the evaluation of the small useful signals of a transponder.
An embodiment of the invention with a resonant circuit capacitance composed of a plurality of partial capacitances C1 is shown in FIG. 5, in which partial capacitances C1 can be switched on or off step by step to the resonant circuit capacitance by means of a controlled switching element 10. With the aid of these partial capacitances C1, the tuning or the Detuning of the antenna resonant circuit.
The partial capacitances C1 can optionally be connected to a positive or a negative auxiliary voltage via diodes D3, D4 and thus switched on or off to the entire resonant circuit capacitance.
In the circuit shown in FIG. 5, two of the partial capacitances C1 that can be connected and disconnected can be connected or disconnected via diodes D3, D4 connected in opposite polarity and a negative and a positive auxiliary voltage V-, V + to the resonant circuit capacitance (not shown).
The two diodes D3, D4 connected in opposite polarity are connected to one another at their cathodes, while their anodes are each connected to one of the two partial capacitances Cl which can be switched on and off.
At the connection point of the diodes D3, D4, these are connected to a changeover switch 10 ″, which forms the controlled switching element, via which the switch is connected either to the positive or to the negative
Auxiliary voltage V-, V + can be connected.
Furthermore, the anodes of the two partial capacitances C1, which can be switched on and off, are each connected to ground via an inductor L3, just like the center tap of the conductor loop L1 of the antenna A1.
The connection point of the diodes D3, D4 can be connected either to the positive or to the negative auxiliary voltage V-, V + via the changeover switch 10 ". If the positive auxiliary voltage V + is present, then both diodes D3, D4 are in the off state, because then the potential has a positive value on the cathodes compared to the anodes connected to ground via the inductors L3 Due to the blocked diodes D3, D4 and the inductors L3 which act as a barrier for high frequencies, the partial capacitances Cl are ineffective for the resonant circuit of the antenna A1.
If, on the other hand, the connection point of the diodes D3, D4 is connected to the negative auxiliary voltage V ″ via the changeover switch 10 ″, both diodes D3, D4 are in the conductive state and the partial capacitances Cl add up to the resonant circuit capacitance "the antenna resonant circuit can either be brought into the tuned or detuned state.
The adjustment process of the antenna A1 is carried out by measuring the antenna voltage as a function of the incremental partial capacitances C1 until the maximum value of the antenna voltage is reached.
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The circuit shown in FIG. 5 shows a symmetrical circuit structure with a centrally grounded antenna A1, which is why the partial capacitances C1, the diodes D3 (D4) and the inductances L3 are each present twice.
In the same way, a circuit configuration that is grounded on one side (asymmetrical) can be implemented, in which case only one of the aforementioned circuit modules is required in each case.