DE10064393A1 - Transponder - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transponder (1) mit einem Datenspeicher (4), in dem wichtige Daten eines beliebigen Objektes gespeichert werden können. Unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes wird ein Energiespeicher (5) aktiviert, um so den gewünschten Datenaustausch zu erreichen. Die bei einem solchen passiven System vergleichsweise geringe Reichweite für die Informationsübertragung wird durch eine externe elektrische Energieversorgung (7) bei Bedarf wesentlich vergrößert. Hierzu hat der Transponder (1) eine Kupplung (6) zur berührungslosen Energieübertragung eines hierzu an einer Fixierung (10) befestigten Gehäuses (9) der Energieversorgung (7). DOLLAR A Auch nach dem Entfernen der Energieversorgung (7) können die Daten mit eingeschränkter Reichweite erfaßt werden, ohne daß bei langen Zeiträumen ein Datenverlust zu befürchten ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Transponder mit einem Datenspeicher, welcher zur Informations­ übertragung mit elektrischer Energie versorgt werden muß.

Ein Transponder der genannten Art kann überall dort eingesetzt werden, wo insbesondere bewegliche Objekte identifiziert oder markiert werden sollen. Gegenüber dieser Art von un­ veränderlichen Informationsträgern, wie beispielsweise Barcode-Etiketten, haben Transpon­ der den Vorteil, daß der Inhalt des Datenspeichers ohne unmittelbaren Kontakt zu der ent­ sprechenden Antenne erfaßt werden kann. Der Transponder benötigt insbesondere keine Sichtverbindung zur Antenne und kann so auch durch Feststoffe hindurch gelesen werden. Eine exakte relative Positionierung bezüglich der Antenne ist ebenfalls nicht erforderlich.

Zur Informationsübertragung wird der Transponder zuerst mit Energie versorgt. Dies kann entweder direkt über Kontakte oder über ein elektromagnetisches Feld erfolgen. Nachdem ausreichend Energie für den Betrieb des Transponders vorhanden ist, wird die Datenüber­ tragung initiiert. Danach kann die Datenübertragung zwischen dem Transponder und einer Sende-/Empfangseinheit erfolgen. Verschiedene Ausführungen des Transponders nutzen die Kontakte für die Energie- und Kommunikationsversorgung. Andere erlauben die Energie­ versorgung und Datentransfer über eine integrierte Antenne. Die Informationsübertragung kann dabei zyklisch wiederholt werden, solange sich der Transponder innerhalb der Reich­ weite der Antenne im Übertragungsbereich befindet. Diese Reichweite ist insbesondere abhängig von der Antennengröße des Transponders und liegt in der Praxis zwischen 2 und 70 cm, teilweise darüber.

Da der Transponder in einer Vielzahl von Gehäuseformen zur Verfügung steht, kann er ent­ sprechend flexibel in der Produktionsüberwachung und Steuerung eingesetzt werden. So kann an entsprechenden Kontrollpunkten jederzeit überprüft werden, in welchem Ferti­ gungsabschnitt sich das Produkt befindet. Außerdem können beispielsweise Korrekturan­ weisungen oder Änderungswünsche auf den Datenspeicher des Transponders übertragen werden, um so einerseits eine flexible Fertigung zu erreichen, andererseits aber auch die Fertigungsqualität des Produktes zu erhöhen. Der so bei der Fertigungssteuerung und Mate­ rialüberwachung einsetzbare Transponder ermöglicht dabei einen Informationsaustausch während der Transportbewegung, wodurch vollautomatische Fertigungsprozesse und Über­ wachungen der laufenden Fertigung ohne einen Eingriff in den Produktionsablauf ermöglicht werden.

Als nachteilig hat sich bei Arealen und Fertigungslinien erwiesen, daß die Reichweite unter Umständen bei sehr großen Objekten oder einer unbekannten Position des Objektes nicht ausreicht, um einen fehlerfreien Informationsaustausch sicherzustellen. Daher wird insbe­ sondere bei einer unbekannten Position oder Orientierung des Objektes die Anordnung meh­ rerer Transponder oder Antennen erforderlich, wodurch ein zusätzlicher Aufwand entsteht.

Grundsätzlich läßt sich das Problem der unzureichenden Reichweite für die Informations­ übertragung dadurch umgehen, daß ein als "aktives System" bekannter Transponder mit einem Energiespeicher eingesetzt wird, der eine eigene Energiequelle, insbesondere eine Batterie, mit sich führt. Hierdurch wird die Reichweite zur Informationsübertragung bis auf 100 m erhöht. Als nachteilig hierbei erweist sich jedoch, daß die Kommunikation mit dem Datenspeicher von dem Betriebszustand der Batterie abhängig ist und daher bei vollkommen entleerter Batterie keine Datenübertragung möglich ist. Sofern die vorhandenen Daten über einen langen Zeitraum benötigt werden, ist daher eine Erneuerung der Batterie erforderlich, was nach der Auslieferung des Objektes gewöhnlich mit erheblichen Problemen verbunden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Transponder mit einem Datenspei­ cher zu schaffen, bei dem ein Informationsaustausch auch über eine vergleichsweise große Distanz möglich ist. Dabei soll insbesondere ein unerwünschter Datenverlust über einen ver­ gleichsweise langen Zeitraum ausgeschlossen sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Transponder gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist also ein Transponder vorgesehen, bei dem der Transponder zusätzlich mit einer Kupplung für eine elektrische Energieversorgung zur Vergrößerung der Reichweite des Transponders ausgestattet ist. Durch diese Kupplung kann der Transponder von seinem grundsätzlichen Aufbau als passives System, bei dem der Datenspeicher über einen langen Zeitraum durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes aktiviert werden kann, mittels der Kupplung an eine externe elektrische Energieversorgung; zumindest vorübergehend in ein aktives System überführt werden. Mit diesem aktiven System wird eine wesentlich erhöhte Reichweite des Transponders erreicht, so daß auch bei Unkenntnis der genauen Position des Transponders, wie dies in der Praxis bei großen Objekten, beispielsweise bei Luftfahr­ zeugen oder Schiffen, häufig vorkommt, in jedem Fall ein zuverlässiger Informationsaus­ tausch sichergestellt ist. So kann der durch die Kupplung zum aktiven System erweiterte Transponder beispielsweise während des Herstellungsprozesses mit der hierfür notwendigen Energieversorgung verbunden werden und die Reichweite so bis auf 100 m erhöht werden. Nach Abschluß des Herstellungsprozesses ist eine derart erhöhte Reichweite nicht mehr erforderlich, so daß die Energieversorgung von dem Transponder getrennt werden kann. Die in dem Datenspeicher verbleibenden Daten können später durch die Einwirkung eines elek­ trischen Feldes mit einem vergleichsweise geringen Abstand aktiviert werden, und können so auch nach vielen Jahren noch zuverlässig erfaßt werden. Daher bietet sich der erfin­ dungsgemäße Transponder insbesondere im Hinblick auf die zunehmenden Forderungen nach einer Wiederverwertung von Fahrzeugbauteilen an, wobei der Datenspeicher Auf­ schluß über die Art und die Beschaffenheit des Werkstoffes gibt, sowie Anleitungen zur De­ montage enthält.

Die Energieversorgung könnte während des Produktionsprozesses beispielsweise durch eine elektrische Kontaktierung mit einem Fördermittel, welches hierzu mit einer elektrischen Energiequelle ausgestattet ist, verbunden sein. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird jedoch dann erreicht, wenn die Energieversorgung eine mitführbare Batterie aufweist. Hierdurch ist der Transponder sowohl während des Herstel­ lungsprozesses als auch bei einer späteren Verwendung ohne die Energieversorgung frei beweglich. Der Transponder kann somit als eine autonome Baueinheit ausgestaltet werden, die dadurch gegenüber äußeren Einflüssen weitgehend unempfindlich ist.

Eine andere besonders zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch geschaffen, daß die Batterie wiederaufladbar ist. Hierdurch kann die Energieversor­ gung während des Herstellungsprozesses des mit dem Transponder ausgestatteten Objek­ tes durch die Batterie erfolgen, die nach dem Aufladen mit einem anderen Transponder ver­ bunden und daher für einen weiteren Zyklus einsetzbar ist. Es ist daher nicht erforderlich, für jeden Transponder eine neue Energieversorgung vorzusehen, so daß der Aufwand weiter reduziert werden kann.

Hierbei ist auch besonders vorteilhaft, wenn die Kupplung zur berührungslosen Energie­ übertragung von der Energieversorgung auf den Transponder ausgeführt ist. Hierdurch wer­ den Verschleißerscheinungen an der Kupplung weitgehend ausgeschlossen, so daß insbe­ sondere eine Korrosion von Kontaktelementen vermieden wird. Dadurch können Fehlfunk­ tionen verringert und der Transponder zugleich auch in einer aggressiven Umgebung einge­ setzt werden. Die Kupplung ermöglicht dabei den universellen Einsatz der Energieversor­ gung bei allen bekannten Transponderbauarten. Dabei ist die Energieversorgung von dem Transponder elektrisch und galvanisch getrennt, so daß die Kupplung lediglich eine mecha­ nische Verbindung darstellt.

Dabei ist es besonders günstig, wenn die Energieversorgung mit geringem Abstand zu der Kupplung an dem Transponder fixierbar ist. Mögliche Verluste bei der Energieübertragung können dadurch auf ein Minimum reduziert werden, so daß die Kapazität der Energieversor­ gung mit einem hohen Wirkungsgrad für die Informationsübertragung nutzbar ist.

Die Kupplung könnte lediglich für die elektrische Energieversorgung ausgeführt sein, so daß die Energieversorgung beispielsweise an einem Transportsystem angebracht wird. Beson­ ders praxisnah ist hingegen auch eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei wel­ cher die Kupplung zusätzlich zu der elektrischen Energieversorgung mit einer lösbaren Fixie­ rung für ein die Energieversorgung aufnehmendes Gehäuse ausgestattet ist. Hierdurch kann durch die Kupplung sowohl die Energieversorgung des Transponders als auch deren me­ chanische Befestigung erfolgen. Hierzu kann das Gehäuse beispielsweise mit einem Gewin­ de oder einem Bajonettverschluß ausgestattet sein, um so eine problemlose und schnelle Fixierung zu erreichen, die insbesondere ohne ein spezielles Werkzeug sowohl manuell als auch automatisch durchführbar ist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung wird dadurch geschaffen, daß die Kupplung zur form­ schlüssigen Fixierung der Energieversorgung ausgeführt ist. Hierdurch entsteht durch die Fixierung der Energieversorgung zugleich eine in sich geschlossene Einheit, die einerseits mühelos handhabbar ist, andererseits eine erhöhte Formstabilität aufweist und so gegenüber äußeren Krafteinwirkungen eine hohe Widerstandskraft aufweist. Die Fixierung kann dabei insbesondere auch durch eine Dichtung wasserdicht ausgeführt werden, um so einen Ein­ satz im flüssigen Medium zu gewährleisten.

Besonders praktisch ist eine weitere Abwandlung der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die Kupplung eine Clip-Verbindung zur Fixierung der Energieversorgung aufweist. Hierdurch kann die Energieversorgung mit wenigen Handgriffen fixiert oder getrennt werden, so daß ein flexibler Einsatz des Transponders erreicht wird. So kann beispielsweise auch in einem späteren Servicefall des Objektes der Transponder durch die Energieversorgung aktiviert werden, um so beispielsweise eine Fehlersuche zu vereinfachen.

Eine andere besonders vorteilhafte Ausgestaltung wird auch dadurch geschaffen, daß die Kupplung zur Anordnung einer mit einer Sende-Empfangseinheit ausgestatteten Energiever­ sorgung ausgeführt ist. Hierdurch kann durch die Anordnung der Energieversorgung zugleich die zur Informationsübertragung erforderliche Antenne bzw. der Empfänger verändert wer­ den, so daß eine günstigere Form der Informationsübertragung erreicht werden kann. Zu­ gleich entfällt dadurch der Aufwand, der zur Ausstattung des Transponders mit unterschiedli­ chen Sende-Empfangseinheiten erforderlich ist.

Eine weitere besonders praxisnahe Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Transponder zusätzlich mit einer Aufnahme für einen GPS-Empfänger aus­ gestattet ist. Hierdurch werden die Koordinaten des mit dem Transponder ausgestatteten Gegenstandes erfaßt und gegebenenfalls gespeichert. Bei einer nachfolgenden Auswertung der Daten kann somit auch der Standort des Transponders bestimmt werden, wodurch sich die Logistik und der Materialfluß vereinfachen läßt, wobei beispielsweise auch der Material­ fluß des mit dem Transponder gekennzeichneten Gegenstandes nachvollzogen werden kann. Zudem erweist sich der Transponder dadurch zugleich als wirkungsvoller Schutz vor Diebstahl.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Prinzipskizze einen erfindungsgemäßen Transponder 1. Dieser ist mit einem Gehäuse 2 ausgestattet, welches mit einer Ausformung 3 zur Fixierung an einem nicht weiter dargestellten Objekt ausgestattet ist. Im Inneren des Gehäuses 2 weist der Transponder 1 einen Datenspeicher 4 auf, welcher an einem Bauteilträger 5 angeordnet ist. Die Übertragung oder wahlweise Änderung von Daten erfolgt unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes. Um den hierbei erforderlichen geringen Abstand für einen einwandfreien Informationsaustausch bei Bedarf auf einen für den praktischen Einsatz günstigeren Abstand zu vergrößern, ist der Transponder 1 weiterhin mit einer Kupplung 6 für eine externe Ener­ gieversorgung 7 ausgestattet. Hierdurch wird die Übertragungsleistung wesentlich erhöht, so daß der Informationsaustausch erheblich vereinfacht wird. Zum Schutz gegen Umweltein­ flüsse ist die Kupplung 6 in einen Abschnitt 8 des Gehäuses 2 zurückgesetzt eingelassen, so daß die Energieübertragung berührungslos erfolgt. Hierbei erfolgt die Übertragung von einer Antenne 13 der Energieversorgung 7 auf eine weitere Antenne 14 des Transponders 1, die durch die Kupplung elektrisch und galvanisch voneinander getrennt angeordnet sind. Die Energieversorgung 7 ist mit einem Gehäuse 9 ausgestattet, welches mittels einer lösbaren Fixierung 10 an dem Transponder 1 befestigt wird und dadurch die Kupplung 6 zum Schutz gegen äußere Einflüsse dichtend einschließt. Diese beispielsweise als eine Clip-Verbindung ausgeführte formschlüssige Fixierung 10 kann nach Abschluß des Herstellungsprozesses mühelos von dem Transponder 1 getrennt werden, um so für weitere Einsätze bei anderen Transpondern nutzbar zu sein. Hierzu kann eine Batterie 11 der Energieversorgung 7 insbe­ sondere auch wiederaufladbar sein. In dem Gehäuse 9 ist weiterhin auch eine zusätzliche Sende-Empfangseinheit 12 untergebracht, mit deren Hilfe die Übertragungsleistung beim Informationsaustausch weiter verbessert werden kann. Auch nach dem Entfernen der Ener­ gieversorgung 7 können die in dem Datenspeicher 4 enthaltenen Daten unter dem Einfluß des elektrischen Feldes uneingeschränkt erfaßt werden, wobei lediglich die verringerte Reichweite zu berücksichtigen ist. Daher ist es möglich, wesentliche Daten des Objektes, die hierbei auch Daten bezüglich einer gegebenenfalls erforderlichen Reparatur oder Demonta­ ge einschließen, auch nach einem langen Zeitraum zu erfassen. Der Transponder 1 ist wei­ terhin mit einem GPS-Empfänger 15 ausgestattet, um so auch Koordinaten des jeweiligen Standortes zu erfassen bzw. zu speichern und diese gegebenenfalls übertragen zu können.

Claims (10)

1. Transponder (1) mit einem Datenspeicher (4), welcher zur Informationsübertragung mit elektrischer Energie versorgt werden muß, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder (1) zusätzlich mit einer Kupplung (6) für eine elektrische Energieversorgung (7) zur Vergrö­ ßerung der Reichweite des Transponders (1) ausgestattet ist.

2. Transponder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung (7) eine mitführbare Batterie (11) aufweist.

3. Transponder (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (11) wieder­ aufladbar ist.

4. Transponder (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (6) zur berührungslosen Energieübertragung von der Energie­ versorgung (7) auf den Transponder (1) ausgeführt ist.

5. Transponder (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Energieversorgung (7) mit geringem Abstand zu der Kupplung (6) an dem Transponder (1) fixierbar ist.

6. Transponder (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (6) zusätzlich zu der elektrischen Energieversorgung (7) mit einer lösbaren Fixierung (10) für ein die Energieversorgung (7) aufnehmendes Gehäuse (9) ausgestattet ist.

7. Transponder (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (6) zur formschlüssigen Fixierung (10) der Energieversorgung (7) ausgeführt ist.

8. Transponder (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (6) eine Clip-Verbindung zur Fixierung (10) der Energieversor­ gung (7) aufweist.

9. Transponder (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (6) zur Anordnung einer mit einer Sende-Empfangseinheit (12) ausgestatteten Energieversorgung (7) ausgeführt ist.

10. Transponder (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Transponder (1) zusätzlich mit einer Aufnahme für einen GPS- Empfänger (15) ausgestattet ist.