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Die Erfindung betrifft eine RFID-Vorrichtung, ein RFID-Lesegerät, eine Portionsheißgetränkmaschine und ein System.
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Bei einem herkömmlichen RFID-Transponderchip wird regelmäßig eine Spule mit mehreren Wicklungen als Antenne für die Kommunikation mit einem RFID-Lesegerät verwendet. Die Antenne wird direkt auf dem RFID-Transponderchip (On-Chip-Spule) oder auf einem mit dem RFID-Transponderchip gekoppelten Körper angeordnet. Die On-Chip-Spulen weisen üblicherweise mehrere Schichten auf, die mittels Leitungen (Vias) verbunden sind. Dadurch können zumindest zu erfüllende geometrische Randbedingungen für die Logik des Chips vorgegeben werden, wodurch gestalterische und/oder technische Einschränkungen gegeben sind. Die Kommunikation ist aufgrund der Verwendung induktiver Spulen zur Kommunikation von Resonanzen abhängig. Häufig ist eine Kopplung und somit eine Kommunikation nur im Hochfrequenzbereich (HF) oder im (UHF) möglich.
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Bei einem induktiven, häufig inhomogenen, magnetischen Feld zur Kommunikation, wie bei einem RFID-Transponderchip mit Spule als Antenne ist nur schwer eine klare Trennung eines Koppelbereichs, in dem die Antenne ausgebildet ist, von einem Elektronikbereich, in dem die logischen Bauteile des Transponderchips angeordnet sind, möglich, was zu einer Beeinflussung der Kommunikation führen kann. Darüber hinaus bewirkt eine On-Chip-Spule eine Selbsterwärmung des entsprechenden Transponderchips. Nicht nur Wirbelströme, hervorgerufen durch das magnetische Feld, sondern auch die hohen induzierten Ströme in der Spule können dazu führen, dass sich der Transponderchip relativ stark erwärmt. Darüber hinaus ist die RFID-Technologie zum Identifizieren von Gegenständen, wie beispielsweise Kapseln, Schmuck oder Münzen, die viel Metall aufweisen oder weitgehend aus Metall gebildet sind, schlecht geeignet, da sich das Metall negativ auf die RFID-Performance auswirkt.
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Um ausreichend Energie in RFID-Transponder mit sehr kleinen Antennen, beispielsweise integrierten Antennen auf oder in dem Transponderchip, einkoppeln zu können, wird häufig ein sehr konzentriertes Feld an den RFID-Transponder angelegt. Daher werden der RFID-Transponderchip und die Antenne des RFID-Lesegeräts häufig gegenseitig genau positioniert. Dies ist nur möglich, wenn die genaue Position des RFID-Transponderchips bekannt ist und eine genaue Positionierung der Antenne in Bezug auf die Lage des RFID-Transponders überhaupt durchführbar ist. Großflächige Antennen in Form von großen Schleifen, wie sie in anderen RFID-Systemen üblich sind, können häufig nicht eingesetzt werden, da mit diesen keine ausreichende Feldkonzentration möglich ist. Antennen mit kleinflächigen Schleifen können zwar die erforderliche Feldkonzentration ermöglichen, aber haben den großen Nachteil, dass die Position des RFID-Transponderchips genau bekannt sein muss, um dann die kleinflächigen Schleifen der Antennen sehr nahe an diese Position zu bringen. Häufig ist jedoch entweder die Position nicht bekannt oder/und eine exakte Positionierung der Antenne des Lesegeräts nicht möglich bzw. akzeptabel.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine RFID-Vorrichtung bereitgestellt, die auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist und/oder die auf einfache Weise eine präzise Kommunikation mit einem Transponderchip der Vorrichtung ermöglicht.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein RFID-Lesegerät bereitgestellt, das auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist und/oder das auf einfache Weise eine präzise Kommunikation mit einem Transponderchip einer RFID-Vorrichtung ermöglicht.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Portionsheißgetränkmaschine bereitgestellt, die auf einfache Weise ein Lesen von Daten eines Transponderchips, der an einer Getränkekapsel angeordnet ist, ermöglicht.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein System bereitgestellt, das auf einfache Weise ein Lesen von Daten eines Transponderchips einer RFID-Vorrichtung mittels eines RFID-Lesegeräts ermöglicht.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung weist einen Kopplungskörper, der ein metallisches Material aufweist, und einen Transponderchip zur kontaktlosen Übertragung von Daten auf. Der Transponderchip ist körperlich mit dem Kopplungskörper gekoppelt und weist ein Speicherelement auf, in dem die Daten gespeichert sind. Der Transponderchip weist weiter eine erste Elektrode auf, die von dem Kopplungskörper beabstandet ist. Der Kopplungskörper ist zur, vorzugsweise kapazitiven, Kopplung des Transponderchips mit einem externen Lesegerät zum Lesen der Daten als zweite Elektrode für den Transponderchip ausgebildet.
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Durch den Einsatz der vorzugsweise kapazitiven, Kopplung zur Kommunikation zwischen dem Transponderchip und der RFID-Lesevorrichtung ist die Vorrichtung auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar und/oder ermöglicht auf einfache Weise eine präzise Kommunikation zwischen einem RFID-Lesegerät und dem Transponderchip der Vorrichtung. Das RFID-Lesegerät weist zwei Elektroden auf und kann in der Nähe der Vorrichtung die Daten des Transponderchips kapazitiv auslesen. Der das metallische Material aufweisende Kopplungskörper, der bei bekannten Vorrichtung bei der Kommunikation störend sein kann, wird als Elektrode zur vorzugsweise kapazitiven, Kopplung für die Kommunikation verwendet und unterstützt diese vorteilhaft, anstatt die Kommunikation zu stören. Dies kann zu einer präzisen Kommunikation zwischen dem RFID-Lesegerät und der RFID-Vorrichtung beitragen.
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Im Unterschied zu den RFID-Vorrichtungen mit On-Chip-Spulen, die üblicherweise mehrere Schichten aufweisen, wird an einer Seite des Transponderchips nur noch eine Schicht, insbesondere die erste Elektrode, benötigt. Dadurch entstehen neue geometrische Freiheitsgrade für das Design der logischen Schaltung des Transponderchips.
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Die kapazitiven Flächen der RFID-Vorrichtung, insbesondere die Elektroden, sind im Gegensatz zu induktiven Spulen nicht mehr von Resonanzen abhängig. Eine Kopplung zur Kommunikation ist sowohl im Hochfrequenzbereich als auch im Ultrahochfrequenzbereich möglich. Ferner führt die kapazitive Kopplung mittels der Elektroden zu einer verglichen mit On-Chip-Spulen geringen Selbsterwärmung des Transponderchips. Beispielsweise werden keine so hohen Wirbelströme hervorgerufen und auch keine so hohen Ströme induziert, so dass sich der Transponderchip nur geringfügig erwärmt.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Elektrode an einer ersten Seite des Transponderchips ausgebildet und der Kopplungskörper ist an einer zweiten Seite des Transponderchips angeordnet, die von der ersten Seite abgewandt ist. Beispielsweise kann von der ersten Elektrode die erste Seite des Transponderchips und/oder der RFID-Vorrichtung gebildet sein. Dies kann dazu beitragen, die RFID-Vorrichtung und/oder den Transponderchip einfach und/oder kostengünstig herzustellen. Darüber hinaus kann die erste Elektrode als Schutz des Transponderchips gegenüber externer elektromagnetischer Strahlung dienen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Elektrode flächig ausgebildet und erstreckt sich über die erste Seite des Transponderchips. Eine lückenlose erste Elektrode stellt einen zusätzlichen Schutz der Chiplogik vor störender externer elektromagnetischer Strahlung dar. Im Gegensatz zu einem induktiven, meist inhomogenen, magnetischen Feld einer Spule wird hier durch die metallische Fläche eine klare Trennung von dem Koppelbereich zur Kommunikation und dem elektronischen Schaltkreis, beispielsweise einer logischen Schaltung, des Transponderchips definiert.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der Transponderchip einen Breitspektrum-Gleichrichter („wide-range-rectifier”) auf. Der Breitspektrum-Gleichrichter kann dazu beitragen, die Frequenzunabhängigkeit der logischen Schaltung zu gewährleistet.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der Breitspektrum-Gleichrichter zwischen der ersten Elektrode und dem Kopplungskörper angeordnet.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der Kopplungskörper aus Metall gebildet. Beispielsweise weist der Kopplungskörper Aluminium auf.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die erste Elektrode Aluminium oder Kupfer auf. Beispielsweise kann die erste Elektrode aus Aluminium gebildet sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der Transponderchip mittels eines Haftmittels an dem Kopplungskörper befestigt. Das Haftmittel kann beispielsweise ein Klebstoff, ein Kunstharz oder ein Lot sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der Kopplungskörper von zumindest einem Teilelement einer Getränkekapsel, einer Münze, eines Geldscheins oder eines Schmuckstücks gebildet. Getränkekapseln, Münzen, Teilelemente eines Geldscheins, beispielsweise ein Sicherheitsstreifen, und/oder Teilelemente eines Schmuckstücks sind häufig metallisch ausgebildet und eignen sich somit als Kopplungskörper. Die RFID-Vorrichtung kann beispielsweise dazu beitragen, die genannten metallischen Objekte fälschungssicher zu machen.
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Die RFID-Vorrichtung bietet alternativ oder zusätzlich die Möglichkeit, wichtige Informationen der Getränkekapseln, Münzen, Geldscheine bzw. des Schmucks hinzuzufügen. Falls der Kopplungskörper von einer Getränkekapsel gebildet ist, so kann das Metall der Getränkekapsel als zweite Elektrode zur Kommunikation mit dem RFID-Lesegerät verwendet werden. Der Transponderchip kann so auf dem Metall der Getränkekapsel angeordnet werden, dass eine kapazitive Kopplung des RFID-Lesegeräts mit dem Transponderchip zum Übertragen der Informationen gewährleistet werden kann. Beispielsweise an einer entsprechenden Portionsheißgetränkmaschine, mit der das Heißgetränk in der Getränkekapsel aufgebrüht werden soll, kann die Herkunft des Grundstoffs des Heißgetränks, beispielsweise des Kaffeepulvers, des Kaffeesirups oder der Teeblätter, sein Ablaufdatum, sein Verkaufsdatum und/oder seine empfohlene Zubereitungsart angezeigt werden. Im Falle von Münzen, Geldscheinen oder Schmuck können die Informationen beispielsweise den Wert des entsprechenden Gegenstands, dessen Herstellungsort, Herstellungsdatum, Materialien und/oder den Hersteller aufweisen.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein RFID-Lesegerät für kapazitive oder induktive Kopplung zum Lesen von Daten eines Transponderchips bereitgestellt.
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Das RFID-Lesegerät für kapazitive Kopplung weist einen elektronischen Schaltkreis zum Lesen der Daten und Elektroden auf. Die Elektroden sind als flächige Metalle ausgeprägt, die eine kapazitive Kopplung ermöglichen.
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Das RFID-Lesegerät für induktive Kopplung weist einen elektronischen Schaltkreis zum Lesen der Daten und eine Antenne auf. Die Antenne weist elektrisch leitfähige Leitungen auf, die beispielsweise eine Spule bilden können.
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Die Antenne des RFID-Lesegeräts kann beispielsweise sehr eng und in unterschiedlichen, z. B. länglichen, Formen ausgeführt sein. Beispielsweise können zwei parallelen Leitungen als eine Leiterschleife ausgebildet sein. Die speziell geformte Antennenschleife bzw. Antennenschleifen können eine ausreichend hohe Feldstärke für induktiv gekoppelte Nahfeldanwendungen im RFID-Bereich gewährleistet. Beispielsweise kann mittels der speziell geformten Antenne ein ausreichend starkes elektromagnetisches Feld generiert werden, um eine Nahfeldkopplung zu einem entsprechenden Transponderchip zu gewährleisten. Ferner ist mit dieser Methode die Erzeugung eines großen Detektionsbereiches für RFID-Vorrichtungen mittels einer kleinen Antenne möglich. Anwendungsgebiete, die nur sehr geringe Lesereichweite benötigen, können mittels einer Kombination der speziell geformten Antenne im RFID-Lesegerät und RFID-Transpondern mit On-Chip-Antennen, ausgestattet werden. Beispielsweise ist ein punktgenaues Auslesen einer RFID-Vorrichtung in einem Papier, beispielsweise einem Geldschein, möglich, auch wenn die Position der RFID-Vorrichtung variiert, beispielsweise wenn das Papier oder beispielsweiße Geldschein über die parallelen Leitungen einer länglich angeordneten Spulenantenne bewegt wird. Ferner ist ein Auslesen von Transponderchips an Objekten, die beispielsweise symmetrisch oder asymmetrisch sind, beispielsweise an Getränkekapseln, bei denen die genaue Position des Transponderchips nicht bekannt ist, möglich.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen sind die Antennenwindung bzw. Antennenwindungen kreisförmig angeordnet. Beispielsweise können die Leitungen der Antenne kreisrund ausgebildet sein und/oder so ausgebildet sein, dass sie eine Kreisöffnung bilden, in der eine Getränkekapsel angeordnet werden kann, beispielsweise so, dass die Leitungen in direktem körperlichen Kontakt mit der Getränkekapsel und/oder dem Transponderchip der Getränkekapsel sind.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen sind mehrere längliche Antennen so angeordnet, dass sich deren Leitungen schneiden und andere längliche Antennen parallel zueinander angeordnet, so dass die Paare von Leitungen eine Matrixform bilden. Die Kombination mehrerer paralleler Antennen nebeneinander ergibt ein Flächendetektionsfeld auf dem eine RFID-Vorrichtung, beispielsweise ein RFID-Transponderchip, detektiert werden kann. Beispielsweise ist es mit Hilfe des Flächendetektionsfelds möglich, die Position des RFID-Transponderchips auf dem Flächendetektionsfeld zu bestimmen. Die horizontale und/oder vertikale Position der RFID-Vorrichtung kann beispielsweise mittels Multiplexens und/oder Abtastens der Leitungen festgestellt werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Portionsheißgetränkmaschine zum Aufnehmen einer Getränkekapsel bereitgestellt. Die Portionsheißgetränkmaschine weist ein RFID-Lesegerät auf, das so ausgebildet und angeordnet ist, dass bei einer bestimmungsgemäß in der Portionsheißgetränkmaschine angeordneten Getränkekapsel, die einen RFID-Transponderchip mit darauf gespeicherten Daten aufweist, mit Hilfe des RFID-Lesegeräts die Daten des RFID-Transponderchips lesbar sind. Das RFID-Lesegerät ermöglicht auf einfache Weise, vor oder beim Zubereiten des Kaffees automatisch die Informationen über den in der Getränkekapsel befindlichen Kaffee zu erhalten. Dass die Getränkekapsel bestimmungsgemäß in der Portionsheißgetränkmaschine angeordnet ist, kann beispielsweise bedeuten, dass die Getränkekapsel in der Position und/oder Lage ist, in der das Heißgetränk zubereitet werden kann.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Portionsheißgetränkmaschine eine Klemmvorrichtung zum Aufnehmen und Halten der Getränkekapsel, beispielsweise bei der Zubereitung des Heißgetränks, auf. Die Klemmvorrichtung weist eine erste Leseelektrode und eine zweite Leseelektrode auf, die so angeordnet sind, dass bei bestimmungsgemäß in der Portionsheißgetränkmaschine angeordneter Getränkekapsel die zweite Leseelektrode benachbart zu einem Metallkörper der Getränkekapsel angeordnet ist und die erste Leseelektrode benachbart zu einer ersten Elektrode des Transponderchips angeordnet ist, wobei beispielsweise eine zweite Elektrode des Transponderchips von einem Gehäuse der Getränkekapsel gebildet sein kann. Dies ermöglicht auf einfache Weise, die Daten von dem Transponderchip zu lesen, während die Getränkekapsel bestimmungsgemäß in der Portionsheißgetränkmaschine angeordnet ist.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Leseelektrode von der Antenne gebildet ist. In anderen Worten wird die Antenne als erste Leseelektrode verwendet.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die Antenne des RFID-Lesegeräts kreisförmig ausgebildet und so angeordnet ist, dass sie bei bestimmungsgemäß in der Portionsheißgetränkmaschine angeordneter Getränkekapsel zumindest teilweise um den Umfang der Getränkekapsel herum verläuft. Dies kann dazu beitragen, unabhängig von einer Rotationsposition der Getränkekapsel und damit von der Position des Transponderchips die Daten präzise und zuverlässig auslesen zu können.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein System bereitgestellt, das die im Vorhergehenden erläuterte RFID-Vorrichtung, das im Vorhergehenden erläuterte RFID-Lesegäret und/oder die im Vorhergehenden erläuterte Portionsheißgetränkmaschine aufweist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer RFID-Vorrichtung;
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2 ein Ausführungsbeispiel einer RFID-Vorrichtung;
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3 ein Ausführungsbeispiel einer RFID-Vorrichtung;
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4 ein Ausführungsbeispiel einer Getränkekapsel in einer Klemmvorrichtung einer Portionsheißgetränkmaschine;
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5 eine Schnittdarstellung der Getränkekapsel in der Klemmvorrichtung der Portionsheißgetränkmaschine gemäß 4;
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6 ein Ausführungsbeispiel einer RFID-Vorrichtung;
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7 ein Ausführungsbeispiel einer Elektrode eines RFID-Lesegeräts;
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8 ein Ausführungsbeispiel einer Antenne eines RFID-Lesegeräts;
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9 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Flächendetektionsfeld eines RFID-Lesegeräts;
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10 eine perspektivische Ansicht des Flächendetektionsfelds gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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11 ein Ausführungsbeispiel einer ersten Anwendungsmöglichkeit eines Flächendetektionsfelds;
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12 ein Ausführungsbeispiel einer zweiten Anwendungsmöglichkeit eines Flächendetektionsfelds.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer RFID-Vorrichtung 10. Die RFID-Vorrichtung 10 kann beispielsweise einen Transponderchip 12 und einen Kopplungskörper 14 aufweisen. Der Kopplungskörper 14 kann beispielsweise ein metallisches Material, beispielsweise ein Metall, ein Halbmetall und/oder eine Legierung, aufweisen und kann körperlich mit dem Transponderchip 12 gekoppelt sein. Der Transponderchip 12 kann beispielsweise an seiner von dem Kopplungskörper 14 abgewandten ersten Seite eine erste Elektrode 16 aufweisen. Die erste Elektrode 16 kann beispielsweise eine erste Oberfläche des Transponderchips 12 bilden. Die erste Elektrode 16 kann beispielsweise ein Metall, beispielsweise Aluminium aufweisen. Der Transponderchip 12 kann beispielsweise ein Substrat 18 aufweisen, über das der Transponderchip 12 mit dem Kopplungskörper 14 körperlich gekoppelt sein kann.
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Der Transponderchip 12 kann beispielsweise einen in 1 lediglich teilweise dargestellten elektronischen Schaltkreis aufweisen. Der elektronische Schaltkreis des Transponderchips kann beispielsweise einen Gleichrichterschaltkreis, beispielsweise einen Breitspektrum-Gleichrichter 22 aufweisen. Der Breitspektrum-Gleichrichter 22 kann beispielsweise mit der ersten Elektrode 16 und/oder beispielsweise über einen Substratkontakt 20 mit dem Substrat 18 elektrisch gekoppelt sein. Der elektronische Schaltkreis kann ferner beispielsweise einen Widerstand aufweisen, über den der Breitspektrum-Gleichrichter 22 elektrisch mit einem Masseanschluss verbunden ist. Der elektronische Schaltkreis kann ferner beispielsweise einen Kondensator 26 aufweisen, über den der Breitspektrum-Gleichrichter 22 mit einem Masseanschluss verbunden sein kann. Des Weiteren kann der elektronische Schaltkreis beispielsweise ein nicht dargestelltes Speicherelement aufweisen, in dem Daten gespeichert sein können. Die Daten können beispielsweise Informationen umfassen. Die Informationen können sich beispielsweise auf Eigenschaften des Kopplungskörpers 14 beziehen und/oder können Informationen sein, die mit dem Kopplungskörper 14 in Verbindung stehen.
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Zum Auslesen der Daten kann die RFID-Vorrichtung 10 mit einem in 1 nur teilweise dargestellten RFID-Lesegerät gekoppelt, beispielsweise kapazitiv, gekoppelt werden. Das RFID-Lesegerät weist eine erste Leseelektrode 28 und eine in 1 nicht dargestellte zweite Leseelektrode auf. Zwischen der ersten Leseelektrode 28 und der zweiten Leseelektrode kann ein elektrisches Feld 30 erzeugt werden, mittels dessen die Daten ausgelesen werden können. Zum Auslesen der Daten kann das elektrische Feld 30 als Wechselfeld erzeugt werden. Der Breitspektrum-Gleichrichter 22 ermöglicht, dass die Daten mit einem Hochfrequenz-Wechselfeld (HF) und/oder mit einem Ultrahochfrequenz-Wechselfeld (UHF) ausgelesen werden können, wobei eine entsprechende hochfrequente bzw. ulrahochfrequente Spannung zum Auslesen der Daten an die erste und die zweite Leseelektrode 28 angelegt werden kann. Das Auslesen der Daten erfolgt dann kapazitiv.
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Der Kopplungskörper 14 kann beispielsweise ein Gehäuse einer Getränkekapsel, beispielsweise einer Kaffeekapsel oder einer Teekapsel, eine Münze, ein Teilelement eines Geldscheines, beispielsweise ein metallischer Sicherheitsstreifen des Geldscheines, und/oder ein Teilelement eines Schmuckstückes sein, beispielsweise eine Fassung eines Edelsteines. Die auf dem Transponderchip 12 gespeicherten Daten können sich dann beispielsweise auf Informationen über die Münze, die Getränkekapsel, die Teekapsel, den Geldschein beziehungsweise das Schmuckstück beziehen. Die Informationen können beispielsweise ein Herstellungsdatum, einen Herstellungsort, einen Inhalt und/oder Materialgehalt und/oder Informationen bezüglich des Herstellers aufweisen. Falls der Kopplungskörper Teil einer Verpackung eines Lebensmittels ist, wie beispielsweise der Getränkekapsel, so kann sich die Information beispielsweise auch auf ein Verfallsdatum des Lebensmittels beziehen.
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Der Transponderchip 12 kann beispielsweise mittels eines bestimmten Verfahrens, beispielsweise mittels Aufklebens, auf dem Kopplungskörper 14 angeordnet werden. Dabei muss keine leitende Verbindung zwischen dem Transponderchip 12 und dem Kopplungskörper 14 ausgebildet sein. Die kapazitive Kopplung ermöglicht dabei, nichtleitende Distanzen zu überbrücken.
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2 zeigt eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels einer RFID-Vorrichtung 10, beispielsweise der im Vorhergehenden erläuterten RFID-Vorrichtung 10, die beispielsweise als Getränkekapsel ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann von einem Gehäuse der Getränkekapsel, in dem ein Grundstoff des Heißgetränks angeordnet ist, der Kopplungskörper 14 gebildet sein. Beispielsweise kann von einem hervorstehenden Rand des Gehäuses der Getränkekapsel der Kopplungskörper 14 gebildet sein, wobei sich dieser bei einem elektrisch leitfähigen Gehäuse über das gesamte Gehäuse der Getränkekapsel erstrecken kann.
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Ein in 2 nicht dargestelltes RFID-Lesegerät zum Auslesen der Daten des Transponderchips 12 kann die erste Elektrode 28 und beispielsweise eine zweite Elektrode 32 aufweisen. Die erste Elektrode 28 des RFID-Lesegerätes kann beispielsweise nahe der ersten Elektrode 16 angeordnet und die zweite Elektrode 32 des RFID-Lesegerätes kann beispielsweise nahe dem Kopplungskörper 14 angeordnet sein. Beispielsweise kann die erste Leseelektrode 28 in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Elektrode 16 sein und/oder die zweite Leseelektrode 32 kann beispielsweise in direktem körperlichen Kontakt mit dem Kopplungskörper 14 sein. Das Auslesen der Daten kann dann beispielsweise wie im Vorhergehenden mit Bezug zu 1 erläutert erfolgen.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer RFID-Vorrichtung 10, beispielsweise der im Vorhergehenden erläuterten RFID-Vorrichtung 10, und eine Detailansicht der RFID-Vorrichtung 10. Die RFID-Vorrichtung 10 kann beispielsweise als Getränkekapsel ausgebildet sein, beispielsweise gemäß der im Vorhergehenden erläuterten Getränkekapsel. Die Getränkekapsel kann beispielsweise an ihrer in 3 gezeigten Unterseite eine Verbreiterung, beispielsweise den im Vorhergehenden erläuterten hervorstehenden Rand, aufweisen, an der der Transponderchip 12 angeordnet sein kann. Der Transponderchip 12 kann beispielsweise wie in der 3 gezeigten Detailansicht des Transponderchips 12 an einer in 3 gezeigten Oberseite des hervorstehenden Randes des Gehäuses der Getränkekapsel, insbesondere des Kopplungskörpers 14, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Transponderchip 12 beispielsweise wie in 2 gezeigt an einer Unterseite des hervorstehenden Randes des Gehäuses der Getränkekapsel, insbesondere des Kopplungskörpers 14, angeordnet sein.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Klemmvorrichtung 40 einer ansonsten in 4 nicht dargestellten Portionsheißgetränkmaschine. Die Klemmvorrichtung 40 befindet sich in geöffnetem Zustand und eine Getränkekapsel ist in der Klemmvorrichtung 40 angeordnet. Die Portionsheißgetränkmaschine weist ein in 4 nicht dargestelltes RFID-Lesegerät auf, das beispielsweise die erste Elektrode 28, die zweite Elektrode 32 und einen elektronischen Schaltkreis zum Lesen der Daten von der RFID-Vorrichtung 10 aufweist.
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Die Portionsheißgetränkmaschine kann beispielsweise eine Portionskaffeemaschine und/oder ein Portionsteekocher sein. Die Portionsheißgetränkmaschine eignet sich zum Zubereiten eines Heißgetränks, beispielsweise zum Zubereiten von Kaffee und/oder Tee mittels vorportionierter Kaffee- bzw. Teeportionen, beispielsweise portioniert in entsprechenden Getränkekapseln, beispielsweise Kaffeekapseln bzw. Teekapseln. Die in der Klemmvorrichtung angeordnete Getränkekapsel kann die RFID-Vorrichtung 10 aufweisen oder davon gebildet sein, wobei beispielsweise das Gehäuse der Getränkekapsel von dem Kopplungskörper 14 gebildet ist. Ein Grundstoff 34 für das Heißgetränk, beispielsweise Kaffeepulver, Kaffeesirup oder Teeblätter, kann in der Getränkekapsel angeordnet sein.
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Die Klemmvorrichtung 40 weist einen oberen Haltekörper 41 und einen unteren Haltekörper 43 auf. Der obere Haltekörper 41 kann beispielsweise die zweite Elektrode 32 aufweisen. Ferner kann der obere Haltekörper 41 einen Wasserzufluss 42 und eine Wasserzuführung 44 aufweisen. Die Wasserzuführung 44 kann beispielsweise in Form einer inneren, sich durch den oberen Halteköper 41 erstreckenden Wasserleitung gebildet sein. Der Wasserzufluss 42 kann beispielsweise dornartige erste Spitzen aufweisen, die sich beim Schließen der Klemmvorrichtung 40 durch das Gehäuse der Getränkekapsel bohren können, so dass das Wasser direkt in die Getränkekapsel zugeführt werden kann und das Heißgetränk direkt in der Getränkekapsel gebrüht werden kann.
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Der untere Haltekörper 43 kann beispielsweise eine Kapselklemme 46 aufweisen. Die Kapselklemme 46 kann beispielsweise die erste Leseelektrode 28 aufweisen. Ferner kann die Kapselklemme 46 dornartige zweite Spitzen 48 aufweisen, die sich auf einer von den ersten Spitzen 42 abgewandten Seite der Getränkekapsel beim Schließen der Klemmvorrichtung 40 durch das Gehäuse der Getränkekapsel bohren können, so dass das in der Getränkekapsel aufgebrühte Heißgetränk, durch die aufgrund der zweiten Spitzen 48 entstehenden Löcher aus der Getränkekapsel herausfließen kann. Das Heißgetränk kann dann weiter durch den unteren Haltekörper 43 und beispielsweise durch einen Getränkeausfluss 50 in dem unteren Haltekörper 43 fließen.
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5 zeigt die Klemmvorrichtung 40 gemäß 4 in geschlossenem Zustand. Insbesondere sind die ersten Spitzen und damit im Wesentlichen der Wasserzufluss 42 in der Getränkekapsel angeordnet. Ferner sind in 5 die erste Leseelektrode 28 und die zweite Leseelektrode 32 des RFID-Lesegeräts der Portionsheißgetränkmaschine dargestellt. Die zweite Leseelektrode 32 kann beispielsweise so ausgebildet und angeordnet sein, dass sie großflächig mit dem Gehäuse der Getränkekapsel in direktem körperlichen Kontakt ist, wobei für die kapazitive Kopplung die metallische Struktur der Getränkekapsel genutzt wird. Die Klemmvorrichtung 40 kann somit beispielsweise als Auslesestelle zum Auslesen der Daten, beispielsweise der Informationen über das in der Getränkekapsel enthaltene Heißgetränk dienen. Die Informationen können sich beispielsweise auf eine Brühdauer, eine Wassertemperatur, eine Wassermenge, eine Sorte und/oder Arte des Heißgetränkes und/oder auf ein Mindesthaltbarkeitsdatum des Heißgetränks beziehen. Beispielsweise kann die Portionsheißgetränkmaschine automatisch abhängig von den Informationen das Heißgetränk zubereiten und/oder die Informationen können ganz oder teilweise auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Display, der Portionsheißgetränkmaschine angezeigt werden. aber den Wasserzufluss 42 kann nun heißes Wasser in das Gehäuse der Getränkekapsel eingefüllt werden.
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6 zeigt eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels einer RFID-Vorrichtung 10, beispielsweise der im Vorhergehenden erläuterten RFID-Vorrichtung 10, die beispielsweise als Getränkekapsel ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann in 6 eine Detailansicht gemäß 5 dargestellt sein. Dabei ist die erste Leseelektrode 28 nahe der ersten Elektrode 16 des Transponderchips 12 angeordnet und die zweite Leseelektrode 32 ist nahe dem Kopplungskörper 14, also dem Gehäuse der Getränkekapsel, angeordnet. Ansonsten können die Getränkekapsel, die RFID-Vorrichtung 10 und/oder das RFID-Lesegerät beispielsweise gemäß der im Vorhergehenden erläuterten Getränkekapsel, der im Vorhergehenden erläuterten RFID-Vorrichtung 10 beziehungsweise dem im Vorhergehenden erläuterten RFID-Lesegerät entsprechen.
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7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Antenne eines RFID-Lesegerätes, beispielsweise des im Vorhergehenden erläuterten RFID-Lesegerätes. Dieses Ausführungsbeispiel einer Antenne ermöglicht eine induktive Kopplung zu kleinen RFID-Tags mit On-Chip-Spulen (kleine Antenne auf dem Chip).
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Beispielsweise kann die erste Leseelektrode 28 von der Antenne gebildet sein. Beispielsweise kann die Antenne eine elektrisch leitfähige erste Leitung 54 und eine elektrisch leitfähige zweite Leitung 56 aufweisen. Die erste und die zweite Leitung 54, 56 können beispielsweise zumindest abschnittsweise, beispielsweise um einen Großteil ihrer länglichen Erstreckung, parallel zueinander angeordnet sein.
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Die beiden Leitungen 54, 56 können an einem ihrer Enden mit einem elektronischen Schaltkreis des RFID-Lesegeräts gekoppelt sein. Der elektronische Schaltkreis des RFID-Lesegeräts kann beispielsweise einen ersten Antennenanschluss 58, der beispielsweise mit der ersten Leitung 54 elektrisch gekoppelt sein kann, und einen zweiten Antennenanschluss 60, der beispielsweise mit der zweiten Leitung 56 elektrisch gekoppelt sein kann, aufweisen.
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Ausgehend von den beiden Antennenanschlüssen 58, 60 können sich die beiden Leitungen 54, 56 parallel zueinander bis hin zu einem von den Antennenanschlüssen 58, 60 beabstandeten Ende der Leitungen 54, 56, erstrecken. Die beiden Leitungen 54, 56 können an dem entsprechenden Ende elektrisch miteinander gekoppelt sein. Beispielsweise können die beiden Leitungen 54, 56 einstückig, beispielsweise aus einem Metalldraht oder einem durchgehenden metallischen Leiterelement gebildet sein, wobei an dem von den Antennenanschlüssen 58, 60 entfernten Ende der Leitung 54, 56 ein Wendepunkt und/oder ein Knickpunkt der entsprechenden einstückigen Struktur ausgebildet ist. Die beiden parallelen Leitungen 54, 56 können beispielsweise auch mehrere Windungen nach einer Art länglichen Spule bilden.
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Die Leseantenne kann beispielsweise kreisförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Kreisform derart gewählt sein, dass eine Getränkekapsel, beispielsweise die im Vorhergehenden erläuterte Getränkekapsel in eine zentrale Ausnehmung der Antenne eingeführt werden kann und der hervorstehende Rand der Getränkekapsel auf der Antenne aufliegen kann. Somit kann die Größe und Form der Lecherleitung, beispielsweise der Leitungen 54, 56, genau für die Getränkekapsel ausgebildet sein, um die Kommunikation mit dem Transponderchip 12 zu gewährleisten. Dadurch kann der Transponderchip 12 auf einfache Weise nahe der von der Antenne gebildeten ersten Elektrode 28 angeordnet und einfach, präzise und zuverlässig ausgelesen werden. Das Auslesen der Daten kann unabhängig davon erfolgen, wo genau entlang der ersten Elektrode 28 der Transponderchip 12 angeordnet ist. Das Auslesen kann somit unabhängig von einer Rotationsposition der Getränkekapsel erfolgen.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Antenne eines RFID-Lesegerätes. Die Antenne und/oder das RFID-Lesegerät können beispielsweise weitgehend gemäß der im Vorhergehenden erläuterten Antenne beziehungsweise dem im Vorhergehend erläuterten RFID-Lesegerät entsprechen. Die Antenne kann beispielsweise anstelle der ersten Leseelektrode 28 eingesetzt werden. Eine der ersten Leseelektrode 28 gegenüberliegende zweite Leseelektrode ist bei der induktiven Kopplung, durch den Einsatz der beschriebenen Antennen, nicht mehr nötig. Die Antenne weist beispielsweise die beiden Leitungen 54, 56 auf, die sich beispielsweise parallel zueinander und in linearer Richtung erstrecken und am Ende verbunden sind. Die Leitungen 56 und 56 können auch beispielsweise eine längliche Spule mit mehreren Windungen bilden.
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Beim Anordnen eines Transponderchips 12, beispielsweise des im Vorhergehenden erläuterten Transponderchips 12 können die Daten des Transponderchips 12 unabhängig davon, an welcher Stelle entlang der länglichen linearen Erstreckung der beiden Leitungen 54, 56 der Transponderchip 12 angeordnet ist, präzise und/oder zuverlässig ausgelesen werden. Zusätzlich kann die Antenne relativ zu der RFID-Vorrichtung 10 bewegt werden, beispielsweise um Daten eines Transponderchips 12 auszulesen, der in einem flächigen Bereich an nicht bekannter Stelle angeordnet ist. Beispielsweise kann die Antenne bewegt werden und/oder die RFID-Vorrichtung 10 kann bewegt werden. Falls beispielsweise die RFID-Vorrichtung 10 mit dem Transponderchip 12 ein Teilelement eines Geldscheines ist, so kann dieser beispielsweise in 8 von oben nach unten über der ersten Elektrode bzw. Antenne 28 hinweg bewegt werden.
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9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Flächendetektors eines RFID-Lesegerätes, das beispielsweise dem im Vorhergehenden erläuterten RFID-Lesegerät weitgehend entsprechen kann. Der Flächendetektor 62 weist mehrere parallele erste und zweite Leitungen 54, 56 auf. Dabei sind teilweise Paare der Leitung 54, 56 parallel zueinander angeordnet und andere Paare der Leitungen 54, 56 kreuzen sich. Beispielsweise kreuzen sich die Paare von Leitungen 54, 56 mit einem Winkel von 90°. Dadurch kann beispielsweise eine Matrixform erzeugt werden. Durch selektives Auslesen der Paare von Leitungen 54, 56 kann eine Position des Transponderchips 12 und damit der RFID-Vorrichtung 10 relativ zu dem Flächendetektor 62 ermittelt werden.
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10 zeigt den Flächendetektor 62 gemäß 9 in einer perspektivischen Ansicht. Der Flächendetektor 62 kann einen ersten Multiplexer 64 und einen zweiten Multiplexer 66 aufweisen. Die beiden Multiplexer 64, 66 können beispielsweise mit dem elektronischen Schaltkreis des RFID-Lesegeräts, beispielsweise einem Leseschaltkreis 68 des RFID-Lesegeräts, elektrisch gekoppelt sein. Der Leseschaltkreis 68 und die Multiplexer 64, 66 ermöglichen das selektive Ansteuern und/oder Auslesen beziehungsweise Abtasten der parallelen Leitungen 54, 56 des Flächendetektors 12 und damit das Bestimmen der Position des Transponderchips 12 auf dem Flächendetektor 62. Alternativ dazu können beispielsweise auch zwei Leseschaltkreise 62 ohne Multiplexer 66, 68 angeordnet sein.
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11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anwendungsmöglichkeit eines Flächendetektors, beispielsweise des im Vorhergehenden erläuterten Flächendetektors 62. Beispielsweise können Bauelemente, beispielsweise technische Bauelemente, wie beispielsweise Chips, oder Spielklötze und/oder Spielbausteine, mit je einem Transponderchip 12 und/oder je einer RFID-Vorrichtung 10 ausgestattet werden. Falls derartige Bauelemente dann auf dem Flächendetektor 62 angeordnet werden, so können diese schnell und einfach identifiziert und/oder gefunden werden. Ferner kann dann ein Signal am Ort eines der entsprechenden Bauelemente erzeugt werden, beispielsweise ein optisches Signal, so dass ein Nutzer der Bauelemente schnell das gesuchte Bauelement finden kann. Beispielsweise kann der Flächendetektor 62 mit einer von dem Nutzer bedienbaren Recheneinheit, beispielsweise mit einem Computer, gekoppelt sein und der Nutzer kann eine Suchanfrage zum Suchen eines bestimmten Bauelements eingeben, welches dann mit Hilfe des Flächendetektors 62 gesucht wird. Nach dem Finden des entsprechenden Bauelements kann dessen Position auf dem Flächendetektor 62 angezeigt werden, beispielsweise mit Hilfe nicht dargestellter Leuchtelemente, beispielsweise mittels LEDs, die beispielsweise in den Flächendetektor 62 integriert sein können.
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12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Anwendungsmöglichkeit eines Flächendetektors, beispielsweise des im Vorhergehenden erläuterten Flächendetektors 62. Beispielsweise kann ein Smartphone 72, ein Laptop oder ein Tablet-PC an oder in seiner Anzeigefläche den Flächendetektor 62 aufweisen. Mit Hilfe des Flächendetektors 62 können dann eine, zwei oder mehrere RFID-Vorrichtungen 10 auf dem Flächendetektor 62 erkannt werden und deren Position kann bestimmt werden. Beispielsweise können erste Spielsteine 74 und/oder zweite Spielsteine 76, beispielsweise schwarze beziehungsweise weiße Schachfiguren, und deren Position auf dem Flächendetektor 62 erkannt werden, sofern jeder der zu erfassenden Spielsteine eine entsprechende RFID-Vorrichtung 10 aufweist. Die Daten, die dann auf dem Transponderchip 12 gespeichert sind, können beispielsweise eine Farbe des Spielsteins und/oder eine Art des Spielsteins umfassen, wobei die Art des Spielsteins beispielsweise darauf bezogen sein kann, ob es sich bei dem Spielstein um einen Bauer, einen Läufer, ein Pferd, einen Turm, einen König oder eine Dame handelt. Zusätzlich kann mittels des Displays ein entsprechendes Spielfeld, beispielsweise ein Schachbrett, dargestellt werden.
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Alternativ dazu kann der Flächendetektor 62 zum Implementieren einer Sicherheitsfunktion dienen. Beispielsweise kann als ein Zugriffscode das Auswählen eines auf dem Display angezeigten Feldes mittels einer RFID-Vorrichtung 10 und/oder mittels eines Transponderchips 12 implementiert werden, wodurch sich ein Benutzer oder Besitzer des Gerätes identifizieren kann. Der Transponderchip 12 kann dabei beispielsweise als Schlüssel dienen und/oder der Flächendetektor 62 als Schloss. Ein derartiger Transponderchip 12 (-Schlüssel) kann beispielsweiße in einem Schlüsselanhänger oder einem Ring, beispielsweise einem Ehe-Ring, angeordnet sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die angegebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann die Portionsheißgetränkmaschine den Flächendetektor 62 aufweisen. Ferner kann der Flächendetektor 62 auch außerhalb eines Smartphones beziehungsweise Tablet-PCs 72 verwendet werden. Ferner kann der Flächendetektor 62 für andere Spiele als Schach, beispielsweise für Dame, verwendet werden. Ferner können auch andere als die gezeigten Bauelemente mit RFID-Vorrichtungen 10 und/oder Transponderchips 12 ausgerüstet werden, beispielsweise Holzbausteine, und diese können dann auf einem Flächendetektor 62 erkannt werden. Ferner kann die in 1 gezeigte RFID-Vorrichtung 10 mehr oder weniger elektrische Komponenten, beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Spulen und/oder Speicherelemente aufweisen.
