DE102014002865A1 - Method for detecting circuit arranged for contact-less data communication in response of reading device, involves generating energy pulse by reading device, such that circuit arranged by energy pulse is excited to oscillate - Google Patents

Method for detecting circuit arranged for contact-less data communication in response of reading device, involves generating energy pulse by reading device, such that circuit arranged by energy pulse is excited to oscillate Download PDF

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Abstract

The method involves generating (S1) an energy pulse by a reading device, such that a circuit arranged by the energy pulse in the response of the reading device is excited to oscillate by an excitation coil of the reading device. An oscillation of an external object is detected (S2) in response to the energy pulse by a measuring antenna of the reading device. The detected oscillation is evaluated (S3) with respect to the existence of an established circuit. An independent claim is included for a reading device for contact-less data communication.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich eines Lesegeräts sowie ein entsprechend eingerichtetes Lesegerät.The present invention relates to a method for detecting a contactless data communication circuit in the response range of a reading device and a correspondingly configured reading device.

Eine kontaktlose Datenkommunikation im Sinne der vorliegenden Erfindung betrifft Übertragungsverfahren, welche beispielsweise zur Datenkommunikation mit kontaktlosen Chipkarten, z. B. gemäß ISO/IEC 14443 , oder zwischen NFC-Geräten (NFC, ”Near Field Communication”, gemäß ECMA-340) verwendet werden können. Dazu wird von einem Lesegerät, oder allgemein von einem Initiator einer solchen Datenkommunikation, ein magnetisches Wechselfeld aufgebaut, beispielsweise im Frequenzbereich 13,56 MHz.A contactless data communication in the context of the present invention relates to transmission methods which, for example, for data communication with contactless smart cards, z. B. according to ISO / IEC 14443 , or between NFC devices (NFC, Near Field Communication, according to ECMA-340). For this purpose, a magnetic field is constructed by a reader, or generally by an initiator of such data communication, for example in the frequency range of 13.56 MHz.

Zur Kontaktaufnahme zwischen einem Lesegerät und einem im Ansprechbereich des Lesegeräts vorliegenden, zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises, beispielsweise in Form einer Kontaktlos-Chipkarte oder eines NFC-Geräts, wird in der Regel vom Lesegerät eine Suchanfrage in Form eines Suchkommandos ausgesendet. Im Falle von ISO/IEC 1443 wird beispielsweise ein REQA-, REQB-(Request A/B), WUPA- oder WUPB-(Wake up A/B)Kommando als Broadcast an alle gesendet. Dies geschieht vorzugsweise in regelmäßigen Abständen. Auch ein NFC-Gerät kann die Rolle des Lesegeräts spielen und eine Suchanfrage aussenden. Befindet sich ein Schaltkreis im Ansprechbereich des Lesegeräts, so wird dieser auf die Suchanfrage mit einem entsprechenden Antwortkommando antworten.For contacting between a reading device and a present in the response range of the reader, arranged for contactless data communication circuit, for example in the form of a contactless chip card or NFC device, a search query in the form of a search command is usually sent by the reader. In case of ISO / IEC 1443 For example, a REQA, REQB (Request A / B), WUPA, or WUPB (Wake up A / B) command is sent as broadcast to all. This is preferably done at regular intervals. An NFC device can also play the role of the reader and send a search query. If a circuit is in the response range of the reader, it will respond to the query with a corresponding response command.

Nachteilig an einer solchen Vorgehensweise ist, dass zum Aussenden der Suchanfrage ein vorliegendes magnetisches Wechselfeld erforderlich ist. Gemäß der genannten ISO/IEC 14443-2 Spezifikation beispielsweise beträgt die vorgesehene Feldstärke dabei mindestens 1,5 A/m, maximal 7,5 A/m, bei einer Sendefrequenz vom 13,56 MHz. Eine solche Feldstärke erfordert eine relativ hohe Leistungsaufnahme des Lesegeräts, allein zum Zweck des Aussenden der Suchanfrage. Problematisch ist dies insbesondere für batteriebetriebene NFC-Geräte, wie beispielsweise Smartphones. Hinzu kommt, dass diese Geräte im herkömmlichen Gebrauch die NFC-Schnittstelle nur sehr selten verwenden. Mit anderen Worten, die meiste Zeit wird ein Lesefeld ausgesendet, ohne dass dies erforderlich wäre.The disadvantage of such an approach is that to send the search a present magnetic alternating field is required. According to the mentioned ISO / IEC 14443-2 Specification, for example, the intended field strength is at least 1.5 A / m, maximum 7.5 A / m, with a transmission frequency of 13.56 MHz. Such a field strength requires a relatively high power consumption of the reader, solely for the purpose of sending the search query. This is particularly problematic for battery-powered NFC devices, such as smartphones. In addition, these devices rarely use the NFC interface in conventional use. In other words, most of the time a reading field is sent out without this being required.

Der letztgenannten Problematik könnte dadurch begegnet werden, dass eine NFC-Schnittstelle eines Geräts erst im Bedarfsfall durch eine Nutzereingabe aktiviert wird. Ein solches Vorgehen wäre zwar energiesparend, jedoch für einen Nutzer des Geräts eher umständlich und unpraktisch. Die Vorteile einer kontaktlosen Datenkommunikation liegen gerade in der einfachen Handhabbarkeit, ohne eine aufwändige Nutzerinteraktion, insbesondere eine Nutzereingabe.The latter problem could be addressed by the fact that an NFC interface of a device is activated only when needed by a user input. Such an approach would be energy efficient, but rather cumbersome and impractical for a user of the device. The advantages of a contactless data communication lie in the simple handling, without a complex user interaction, in particular a user input.

Hinzu kommt, dass das Vorsehen einer solchen zusätzlichen Eingabemöglichkeit, zum Aktivieren der NFC-Schnittstelle, die Entwicklung und Herstellung entsprechender Geräte verteuern würde. Überdies sind Geräte bekannt, welche zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichtet sind, auch in der Rolle eines Initiators oder Lesegeräts, wobei diese Geräte a priori aber nicht über eine Benutzereingabeschnittstelle verfügen müssen.In addition, the provision of such an additional input facility to enable the NFC interface would increase the cost of developing and manufacturing such devices. Moreover, devices are known which are adapted for contactless data communication, also in the role of an initiator or reader, but these devices do not have to have a user input interface a priori.

Eine Art, das Vorliegen eines Schaltkreises im Ansprechbereich eines Lesegeräts bei relativ geringem Energieverbrauch zu detektieren, ist beispielsweise in der EP 1 47 030 B1 beschrieben. Das dort beschriebene Verfahren beruht darauf, dass beim Einbringen eines Schaltkreises in den Ansprechbereich des Lesegeräts ein spezieller Schwingkreis des Lesegeräts verstimmt wird. Der Schwingkreis und die Schaltung zum Erkennen der Verstimmung können dabei nahezu leistungslos betrieben werden. Ein Lesefeld ist in der Phase der Detektion nicht erforderlich.One way to detect the presence of a circuit in the response range of a reader with relatively low power consumption, for example, is in EP 1 47 030 B1 described. The method described there is based on the fact that when inserting a circuit in the response range of the reader, a special resonant circuit of the reader is detuned. The resonant circuit and the circuit for detecting the detuning can be operated almost without power. A reading field is not required in the detection phase.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur nahezu leistungslosen Erkennung eines Schaltkreises im Ansprechbereich eines Lesegeräts vorzuschlagen.Object of the present invention is to propose an alternative method for almost powerless detection of a circuit in the response range of a reader.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Lesegerät mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method and a reader with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Detektieren eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich eines Lesegeräts umfasst die folgenden Schritte:
Durch das Lesegerät wird in einem ersten Schritt ein Energiepuls derart erzeugt, dass mittels des Energiepulses ein im Ansprechbereich des Lesegeräts angeordneter Schaltkreis zur Schwingung angeregt werden kann.A method according to the invention for detecting a contactless data communication circuit in the response range of a reading device comprises the following steps:
In a first step, an energy pulse is generated by the reading device in such a way that by means of the energy pulse, a circuit arranged in the response region of the reading device can be excited to oscillate.

In einem zweiten Schritt wird eine Schwingung eines externen Gegenstandes durch das Lesegerät in Antwort auf den Energieimpuls erfasst. Der externe Gegenstand kann dabei insbesondere ein zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteter Schaltkreis sein.In a second step, a vibration of an external object is detected by the reader in response to the energy pulse. The external object may be in particular a circuit arranged for contactless data communication.

Wird in diesem Schritt keine Schwingung erfasst, so bedeutet dies, dass im Ansprechbereich kein Schaltkreis vorliegt. In diesem Fall kann das Verfahren an dieser Stelle abgebrochen werden. Die erfasste Schwingung ist vorzugsweise eine abklingende Schwingung.If no vibration is detected in this step, this means that there is no circuit in the response area. In this case, the procedure can be aborted at this point. The detected vibration is preferably a decaying vibration.

Falls aber eine Schwingung erfasst wird, so wird die erfasste Schwingung in einem dritten Schritt hinsichtlich des Vorliegen eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts durch das Lesegerät ausgewertet. Wie dies im Detail geschehen kann, wird nachfolgend genau beschrieben.But if a vibration is detected, the detected vibration is evaluated in a third step in terms of the presence of a contactless data communication circuit in the response range of the reader by the reader. How this can be done in detail is described in detail below.

Ein zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteter Schaltkreis im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein RFID-Transponder, eine kontaktlos kommunizierende Chipkarte, ein NFC-fähiges Endgerät, wie beispielsweise ein Mobilfunkendgerät oder ein Smartphone, sein. Der Schaltkreis umfasst eine induktiv koppelnde Antenne und ein mit der Antenne gekoppeltes elektronisches Bauteil. Die Antenne ist vorzugsweise eine Antennenspule mit mindestens einer Leiterschleife.A circuit arranged for contactless data communication in the sense of the present invention may in particular be an RFID transponder, a contactlessly communicating smart card, an NFC-capable terminal, such as a mobile radio terminal or a smartphone. The circuit comprises an inductively coupling antenna and an electronic component coupled to the antenna. The antenna is preferably an antenna coil with at least one conductor loop.

Ein erfindungsgemäßes Lesegerät umfasst demnach einen Impulsgeber und eine an den Impulsgeber angeschlossene Erregerspule. Der Impulsgeber ist eingerichtet, einen Energiepuls derart zu erzeugen, dass dadurch ein im Ansprechbereich des Lesegeräts angeordneter Schaltkreis über die Erregerspule induktiv zur Schwingung angeregt werden kann.A reading device according to the invention accordingly comprises a pulse generator and an excitation coil connected to the pulse generator. The pulse generator is set up to generate an energy pulse in such a way that a circuit arranged in the response region of the reading device can be inductively excited to oscillate via the exciter coil.

Weiter umfasst das Lesegerät eine Messantenne, die eingerichtet ist, eine Schwingung eines externen Gegenstandes zu erfassen.Furthermore, the reading device comprises a measuring antenna which is set up to detect a vibration of an external object.

Schließlich umfasst das Lesegerät eine Auswertungsvorrichtung. Diese ist mit der Messantenne verbunden und eingerichtet, die von der Messantenne erfasste Schwingung hinsichtlich des Vorliegens eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts auszuwerten.Finally, the reader comprises an evaluation device. This is connected to the measuring antenna and configured to evaluate the vibration detected by the measuring antenna with regard to the presence of a circuit arranged for contactless data communication in the response range of the reading device.

Das Lesegerät kann insbesondere als mobiles Endgerät, beispielsweise als Mobilfunkendgerät oder Smartphone, ausgebildet sein.The reading device can be designed in particular as a mobile terminal, for example as a mobile terminal or smartphone.

Die Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen. Das Aussenden eines Lesefeldes zum Detektieren eines Schaltkreises im Ansprechbereich ist nicht mehr erforderlich. Dadurch können die Energieressourcen insbesondere portabler Lesegeräte, wie beispielsweise portabler NFC-Geräte, erheblich geschont werden. Das Erzeugen des Energiepulses sowie das Auswerten einer erfassten Schwingung benötigen im Vergleich zum Aussenden eines Lesefeldes kaum Energie. Somit kann das Verfahren auch von portablen Geräten dauerhaft und ohne jede Nutzerinteraktion ausgeführt werden, ohne dass erkennbare Nachteile hinsichtlich eines dazu erforderlichen Energieverbrauchs erkennbar werden.The invention offers a number of advantages. The transmission of a reading field for detecting a circuit in the response range is no longer necessary. As a result, the energy resources, especially portable readers, such as portable NFC devices, can be significantly spared. The generation of the energy pulse as well as the evaluation of a detected oscillation require hardly any energy in comparison to the emission of a reading field. Thus, the method can be carried out by portable devices permanently and without any user interaction, without recognizable disadvantages in terms of required energy consumption can be seen.

Wie nachfolgend noch genau beschrieben, können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch verschiedenartige Schaltkreise erkannt werden. Die Verschiedenheit kann dabei insbesondere eine Sendefrequenz betreffen, welche zur Kommunikation mit den jeweiligen Schaltkreisen erforderlich ist. War es bislang erforderlich, zum Erkennen solcher verschiedenartiger Schaltkreise alternierend Wechselfelder der entsprechenden, verschiedenen Frequenzen auszusenden, so kann darauf nun vollständig verzichtet werden. Im Schritt des Auswertens kann der Typ des Schaltkreises, insbesondere die erforderliche Sendefrequenz zur Aufnahme einer Datenkommunikation mit demselben, wie nachfolgend beschrieben, auf einfache Weise genau bestimmt werden.As described in more detail below, various circuits can be detected by means of the method according to the invention. The difference may relate in particular to a transmission frequency which is required for communication with the respective circuits. While it has hitherto been necessary to alternately transmit alternating fields of the corresponding, different frequencies in order to detect such diverse circuits, this can now be completely dispensed with. In the step of evaluating, the type of the circuit, in particular the required transmission frequency for receiving data communication therewith, as described below, can be determined accurately in a simple manner.

Somit bietet das erfindungsgemäße Verfahren ein einfaches und universell anwendbares Verfahren zur nahezu leistungslosen Detektion eines Schaltkreises im Ansprechbereich eines Lesegeräts. Dabei kann in der Regel gleichzeitig der Typ des jeweiligen Schaltkreises erkannt werden. Dies ermöglich, wie nachfolgend beschrieben, ein Anpassung des Lesegeräts für eine nachfolgende Datenkommunikation mit dem Schaltkreis.Thus, the inventive method provides a simple and universally applicable method for almost powerless detection of a circuit in the response range of a reader. As a rule, the type of the respective circuit can be recognized at the same time. This allows for adaptation of the reader for subsequent data communication with the circuit, as described below.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt des Aktivieren des Lesegeräts zum Aufbauen einer Datenkommunikation mit dem Schaltkreis, falls als Resultat des Auswerten das Vorliegen eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegerät angenommen wird. Mit anderen Worten, erst dann, wenn das Verfahren anzeigt, dass tatsächlich eine Datenkommunikation mit einem Schaltkreis möglich ist, der im Ansprechbereich detektiert worden ist, wird, als Teil einer solchen Aktivierung, ein Lesefeld in Form eines magnetischen Wechselfeldes einer geeigneten Feldstärke und Sendefrequenz seitens des Lesegeräts erzeugt. Insofern ermöglicht das Verfahren auch an dieser Stelle eine Optimierung des Energieverbrauchs des Lesegeräts.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the method further comprises the step of activating the reader to establish data communication with the circuit if, as a result of the evaluation, the presence of a circuit adapted for contactless data communication is accepted in the response range of the reader. In other words, only when the method indicates that data communication is actually possible with a circuit which has been detected in the response region, as part of such activation, a read field in the form of an alternating magnetic field of a suitable field strength and transmission frequency generated by the reader. In this respect, the method also allows optimization of the energy consumption of the reader at this point.

Mit Bezug auf das Detektionsverfahren können folgende Ausführungsformen in Betracht gezogen werden.With respect to the detection method, the following embodiments may be considered.

Das Lesegerät kann den Energieimpuls derart erzeugen, dass der Schaltkreis mittels des Energiepulses über die Erregerspule des Lesegeräts induktiv zur Schwingung angeregt werden kann. Die Erregerantenne des Lesegerätes und die Messantenne des Lesegerätes sind induktiv koppelnde Antennen. Sie sind als Antennenspulen mit mindestens einer Spulenwindung ausgebildet.The reading device can generate the energy pulse in such a way that the circuit can be inductively excited to oscillate by means of the energy pulse via the excitation coil of the reading device. The exciter antenna of the reader and the measuring antenna of the reader are inductively coupling antennas. They are designed as antenna coils with at least one coil turn.

In der Regel erfasst das Lesegerät die Schwingung des externen Gegenstandes, d. h. des im Ansprechbereich des Lesegeräts vorliegenden Schaltkreises, mittels einer Messantenne. Als Messantenne kann die herkömmliche Leseantenne des Lesegeräts verwendet werden. Es ist aber auch möglich, dass eine separate Messantenne vorgesehen ist. As a rule, the reading device detects the oscillation of the external object, ie the circuit present in the response range of the reading device, by means of a measuring antenna. As a measuring antenna, the conventional reader antenna of the reader can be used. But it is also possible that a separate measuring antenna is provided.

Der Energiepuls zum Anregen eines im Ansprechbereich vorliegenden Schaltkreises wird vorzugsweise als Gleichstrompuls in Form eines Dirac-Stoßes erzeugt.The energy pulse for exciting a present in the response range circuit is preferably generated as a DC pulse in the form of a Dirac shock.

Im Schritt des Auswertens der erfassten Schwingung kann insbesondere ein Abkling- oder Ausschwingverhalten der erfassten Schwingung ausgewertet werden.In the step of evaluating the detected oscillation, in particular a decay or decay behavior of the detected oscillation can be evaluated.

Ein durch einen Energiepuls angeregter Schaltkreis schwingt nach der Anregung grundsätzlich unmittelbar mit einer freien, gedämpften Schwingung A(t) aus, welche mit der folgenden Formel beschrieben werden kann: A(t) = A0(t)e(-δt)cosωt. A circuit excited by an energy pulse basically vibrates immediately after the excitation with a free, damped oscillation A (t), which can be described by the following formula: A (t) = A 0 (t) e (-δt) cosωt.

A(t) kann dabei dem Strom I oder der Spannung U eines durch den Schaltkreis gebildeten elektrischen Schwingkreises entsprechen. Demnach kann der Spannungsverlauf des Schaltkreises unmittelbar nach der Anregung mit der folgenden Formel beschrieben werden: U(t) = U0(t)e(-δt)cosωt A (t) can correspond to the current I or the voltage U of an electrical resonant circuit formed by the circuit. Thus, the voltage curve of the circuit can be described immediately after the excitation with the following formula: U (t) = U 0 (t) e (-δt) cosωt

Die Kreisfrequenz ω entspricht dabei der Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises fres multipliziert mit 2π(ω = 2πfres). Aus dem Abklingkoeffizienten δ und der Eigenresonanzfrequenz fres kann die Güte Q des Schaltkreises ermittelt werden. Alternativ kann die Güte Q auch aus zwei aufeinander folgenden Maxima An und An+1 der Schwingungsamplitude des Schaltkreises ermittelt werden.The angular frequency ω corresponds to the natural resonance frequency of the circuit f res multiplied by 2π (ω = 2πf res ). From the decay coefficient δ and the natural resonance frequency f res , the quality Q of the circuit can be determined. Alternatively, the quality Q can also be determined from two successive maxima A n and A n + 1 of the oscillation amplitude of the circuit.

Figure DE102014002865A1_0002
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Je länger der Abklingvorgang dauert, desto höher ist die Güte des entsprechenden Schwingkreises. D. h. eine Auswertung der freien, gedämpften Schwingung des Schaltkreises, d. h. dessen Abklingen unmittelbar nach der Anregung, erlaubt es, sowohl die Eigenresonanzfrequenz als auch die Güte des Schaltkreises zu bestimmen.The longer the decay process lasts, the higher the quality of the corresponding resonant circuit. Ie. an evaluation of the free, damped oscillation of the circuit, d. H. its decay immediately after the excitation allows to determine both the self-resonant frequency and the quality of the circuit.

Diese Parameter, die Eigenresonanz und die Güte des Schaltkreises, aber auch eine erfasste Amplitude, sind es im Wesentlichen, welche die Erkennung des Schaltkreises durch das Lesegerät im Schritt des Auswerten ermöglichen.These parameters, the self-resonance and the quality of the circuit, but also a detected amplitude, are essentially what enable the detection of the circuit by the reader in the step of the evaluation.

Daher wird die erfasste Schwingung insbesondere hinsichtlich eines Amplitudenverlaufs sowie hinsichtlich eines Frequenzspektrums ausgewertet.Therefore, the detected oscillation is evaluated in particular with regard to an amplitude characteristic as well as with respect to a frequency spectrum.

In der Regel wird im Schritt des Auswertens das Abklingverhalten der erfassten Schwingung mit einem Abklingverhalten verglichen, wie es für einen zur kontaktlosen Datenübertragung eingerichteten Schaltkreis charakteristisch ist. Dabei können als Vergleichsdaten Datensätze herangezogen werden, welche das Abklingverhalten verschiedener Arten kontaktlos kommunizierender Datenträger oder Geräte beschreiben.As a rule, in the step of the evaluation, the decay behavior of the detected oscillation is compared with a decay behavior, as is characteristic of a circuit arranged for contactless data transmission. In this case, data records can be used as comparative data which describe the decay behavior of different types of contactlessly communicating data carriers or devices.

Ein charakteristischer Parameter des Abklingverhaltens eines Schaltkreises ist, wie erwähnt, die Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises. Daher wird bei der Analyse des Abklingverhaltens der Schwingung, welche mittels der Messantenne erfasst worden ist, nach vergleichbaren Frequenzen gesucht. Beispielsweise kann aus dem Frequenzspektrum der erfassten Schwingung eine Frequenz abgeleitet werden, beispielsweise als Maximum des Frequenzspektrums, und mit einer charakteristischen Eigenresonanzfrequenz eines Schaltkreises verglichen werden.A characteristic parameter of the decay behavior of a circuit is, as mentioned, the self-resonant frequency of the circuit. Therefore, in the analysis of the decay behavior of the vibration which has been detected by the measuring antenna, searched for comparable frequencies. For example, a frequency can be derived from the frequency spectrum of the detected oscillation, for example as the maximum of the frequency spectrum, and compared with a characteristic natural resonant frequency of a circuit.

Wenn eine hinreichende Übereinstimmung zwischen dem Abklingverhalten der erfassten Schwingung und dem charakteristischen Abklingverhalten eines Schaltkreises festgestellt wird, so wird gemäß dem vorliegenden Verfahren auf das Vorliegen eines entsprechenden Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts geschlossen. Grad und Art der Übereinstimmung können je nach Typ eines auf diese Weise detektierten Schaltkreises voneinander abweichen. Wesentlich ist ein Erkennen einer Art des Abklingens, wie es durch die vorstehend beschriebene, freie, gedämpfte Schwingung grundsätzlich vorgegeben ist.If a sufficient correspondence is found between the decay behavior of the detected oscillation and the characteristic decay behavior of a circuit, it is concluded in accordance with the present method that there is a corresponding circuit in the response range of the reader. The degree and type of coincidence may differ depending on the type of circuit detected in this manner. Essential is a recognition of a kind of decay, as it is basically predetermined by the above-described, free, damped oscillation.

Im Schritt des Aktivierens des Lesegeräts kann das Lesegerät für eine Datenkommunikation mit einem im Ansprechbereich des Lesegeräts detektierten Schaltkreises angepasst werden. Die Anpassung erfolgt dabei insbesondere an für den Schaltkreis charakteristische Kommunikationsparameter. Solche Kommunikationsparameter sind beispielsweise ein von dem Schaltkreis unterstütztes Kommunikationsprotokoll, eine zur Kommunikation mit dem Schaltkreis geeignete Feldstärke des als Lesefeld erzeugten magnetischen Wechselfeldes sowie insbesondere eine Sendefrequenz, welche zur Kommunikation mit dem Schaltkreis geeignet ist. Die erforderliche Sendefrequenz kann dabei der erfassten Schwingung unmittelbar entnommen werden. Andere den Schaltkreis betreffende Parameter können, gekoppelt an die Sendefrequenz, für verschiedene Typen von Schaltkreisen im Lesegerät gespeichert sein.In the step of activating the reader, the reader can be adapted for data communication with a circuit detected in the response range of the reader. The adaptation is carried out in particular to characteristic of the circuit communication parameters. Such communication parameters are, for example, a communication protocol supported by the circuit, a field strength of the magnetic alternating field generated as a reading field for communication with the circuit, and in particular a transmission frequency which is suitable for communication with the circuit. The required transmission frequency can be taken directly from the detected vibration. Other parameters concerning the circuit can be coupled to the transmission frequency, be stored for different types of circuits in the reader.

Ein zur Datenkommunikation mit dem Schaltkreis erforderlicher Sendefrequenzbereich des Lesegeräts kann beispielsweise aus der anhand des Frequenzspektrums, wie vorstehend beschrieben, abgeleiteten, prominent hervortretenden Frequenz der erfassten Schwingung abgeleitet werden, welche der Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises entspricht.A required for data communication with the circuit transmission frequency range of the reader, for example, from the basis of the frequency spectrum, as described above, derived prominently prominent frequency of the detected vibration are derived, which corresponds to the natural resonant frequency of the circuit.

Zur Optimierung einer nachfolgenden Datenkommunikation mit dem Schaltkreis kann die Sendefrequenz des Lesegeräts schaltkreisspezifisch exakt auf die Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises abgestimmt werden. Hierzu können gegebenenfalls Abstimmkondensatoren bei der Leseantenne des Lesegeräts hinzu- oder abgeschaltet werden.In order to optimize a subsequent data communication with the circuit, the transmission frequency of the reader can be tuned circuit-specific exactly to the natural resonance frequency of the circuit. Optionally, tuning capacitors may be added or removed at the reading antenna of the reader.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Lesegerät den Energiepuls in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wiederholt erzeugen. Dies kann auch dann geschehen, wenn bereits ein Schaltkreis im Ansprechbereich des Lesegeräts detektiert worden ist. Auf diese Weise können vor oder während des Durchführen einer Transaktion mit einem ersten Schaltkreis die Anwesenheit eines weiteren Schaltkreises im Ansprechbereich in der beschriebenen Weise erkannt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the reading device can repeatedly generate the energy pulse at regular or irregular intervals. This can also happen if a circuit has already been detected in the response range of the reader. In this way, before or during the execution of a transaction with a first circuit, the presence of a further circuit in the response region can be detected in the manner described.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Erregerspule und die Messantenne orthogonal zueinander angeordnet.According to a preferred embodiment of the invention, the exciter coil and the measuring antenna are arranged orthogonal to each other.

In dem Fall, dass die Erregerspule und die Messantenne nicht orthogonal zueinander, sondern beispielsweise nebeneinander angeordnet sind, wird der Erregungspuls der Erregerspule auch von der Messantenne erfasst. Zudem überlagert dann das Abschwingverhalten der Erregerspule das zu messende Abschwingverhalten der Antennenspule.In the case that the exciter coil and the measuring antenna are arranged not orthogonal to each other, but for example next to each other, the excitation pulse of the exciter coil is also detected by the measuring antenna. In addition, the Abschwingverhalten the exciter coil then superimposed on the Abschwingverhalten the antenna coil to be measured.

Bei einer „orthogonalen” Anordnung der Erregerspule zu der Messantenne liegen diese derart zueinander, dass das Signal der Erregerspule von der Messantenne nicht wahrgenommen wird. Die Erregerspule ist dabei gegenüber der Messantenne räumlich so angeordnet, dass in der Messantenne im Wesentlichen kein Signal eingekoppelt wird. Ein Signal wird in eine Spule immer dann eingekoppelt, wenn das Ringintegral über den magnetischen Fluss Φ durch diese Spule größer als Null ist (vgl. „RFID-Handbuch” von Klaus Finkenzeller, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2012, Kapitel 4.1.6 und 4.1.9.2 ). Das Integral über den magnetischen Fluss Φ ist genau dann Null, wenn sich magnetische Feldlinien unterschiedlicher Richtung und Feldstärke in der Messantenne über die Gesamtfläche gegenseitig aufheben, oder wenn der Winkel der Feldlinien zur Spulenachse genau 90° beträgt – daher der Begriff „orthogonale” Anordnung. Eine geeignete, so genannte koplanare orthogonale Anordnung der Erregerspule zur Messantenne kann beispielsweise derart erfolgen, dass die beiden Antennen in einer Ebene geeignet teilweise übereinander liegen.In an "orthogonal" arrangement of the excitation coil to the measuring antenna, these are such to each other that the signal of the excitation coil is not perceived by the measuring antenna. The excitation coil is arranged spatially relative to the measuring antenna in such a way that substantially no signal is coupled into the measuring antenna. A signal is coupled into a coil whenever the ring integral across the magnetic flux Φ through this coil is greater than zero (cf. "RFID Handbook" by Klaus Finkenzeller, 6th edition, Carl Hanser Verlag, Munich, 2012, chapter 4.1.6 and 4.1.9.2 ). The integral over the magnetic flux Φ is zero if and only if magnetic field lines of different direction and field strength in the measuring antenna over the total area cancel each other, or if the angle of the field lines to the coil axis is exactly 90 ° - hence the term "orthogonal" arrangement. A suitable, so-called coplanar orthogonal arrangement of the exciting coil to the measuring antenna, for example, take place such that the two antennas in a plane suitably lie partially above each other.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Darin zeigen:The present invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show:

1 schematisch einzelne Komponenten einer bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lesegeräts; 1 schematically individual components of a preferred embodiment of a reader according to the invention;

2 den Verlauf einer freien, gedämpften Schwingung; 2 the course of a free, damped oscillation;

3 Schritte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 Steps of a preferred embodiment of a method according to the invention;

4 eine Schwingung, wie sie in Schritt S2 des Verfahrens nach 3 erfasst worden ist; und 4 a vibration, as in step S2 of the method according to 3 has been recorded; and

5 das Frequenzspektrum zur Schwingung aus 4. 5 the frequency spectrum to the vibration 4 ,

1 zeigt exemplarisch für die vorliegende Erfindung wesentliche Komponenten eines Lesegerätes 100. Dieses ist eingerichtet, einen im Ansprechbereich des Lesegeräts 100 vorliegenden Schaltkreis, beispielsweise in Form eines RFID-Transponders, einer Smartcard, eines NFC-Geräts oder dergleichen zu detektieren, ohne dass dazu ein magnetisches Wechselfeld aufgebaut werden muss. 1 shows examples of the present invention essential components of a reading device 100 , This is set up, one in the response area of the reader 100 present circuit, for example in the form of an RFID transponder, a smart card, an NFC device or the like to detect, without the need for an alternating magnetic field must be constructed.

Das Lesegerät 100 kann einerseits als stationäres Lesegerät, andererseits in Form eines portablen Endgeräts, beispielsweise eines NFC-fähigen Smartphones oder dergleichen, ausgebildet sein.The reader 100 on the one hand as a stationary reading device, on the other hand in the form of a portable terminal, such as an NFC-enabled smartphone or the like may be formed.

Ein mittels des Lesegeräts 100 zu detektierender Schaltkreis umfasst in der Regel zumindest eine Antennenspule, welche mit einem elektronischen Bauteil des Schaltkreises verbunden ist.One by means of the reader 100 As a rule, the circuit to be detected comprises at least one antenna coil which is connected to an electronic component of the circuit.

Das Lesegerät 100 umfasst einen Impulsgeber 110, der vorzugsweise über einen Verstärker 120 mit einer Erregerspule 130 verbunden ist. Mittels eines durch den Impulsgeber 110 erzeugten Energiepulses, vorzugsweise in Form eines Dirac-Stoßes, kann der zu detektierende Schaltkreis über die Erregerspule 130 kontaktlos angeregt werden.The reader 100 includes a pulse generator 110 , preferably via an amplifier 120 with an excitation coil 130 connected is. By means of a pulse generator 110 generated energy pulse, preferably in the form of a Dirac shock, the circuit to be detected via the excitation coil 130 be stimulated contactless.

Eine Messantenne 140 des Lesegeräts 100 ist eingerichtet, eine Schwingung des zu detektierenden Schaltkreises – allgemein eines externen Gegenstandes, der sich im Ansprechbereich des Lesegeräts aufhält – zu erfassen und vorzugsweise über einen Verstärker 150 an eine Auswertungseinrichtung 160 weiterzuleiten.A measuring antenna 140 of the reader 100 is arranged to detect a vibration of the circuit to be detected - generally an external object that resides in the response range of the reader - and preferably via an amplifier 150 to an evaluation device 160 forward.

Die Auswertungseinrichtung 160 ist dann eingerichtet, die erfasste Schwingung hinsichtlich des Vorliegen eines Schaltkreises der genannten Art, wie nachfolgend beschrieben, auszuwerten.The evaluation device 160 is then configured to evaluate the detected vibration with respect to the presence of a circuit of the type mentioned, as described below.

Im gezeigten Beispiel wird als Messantenne 140 die Lese- und Empfangsantenne des Lesegeräts 100 verwendet. Alternativ kann eine separate Messantenne vorgesehen sein.In the example shown is as a measuring antenna 140 the reading and receiving antenna of the reader 100 used. Alternatively, a separate measuring antenna can be provided.

Wie in 1 durch die teilweise überlappende Anordnung angedeutet, sind die Messantenne 140 und Erregerspule 130 dabei orthogonal zueinander angeordnet. Dies hat, wie vorstehend beschrieben, die Auswirkung, dass in die Messantenne 140 möglichst kein Signal der Erregerspule 130 eingekoppelt wird. Die Erregerspule 130 und die Messantenne 140 können auf einem geeigneten, flächigen Träger angeordnet werden.As in 1 indicated by the partially overlapping arrangement, are the measuring antenna 140 and excitation coil 130 while orthogonal to each other. This has, as described above, the effect that in the measuring antenna 140 as far as possible no signal of the exciter coil 130 is coupled. The exciter coil 130 and the measuring antenna 140 can be arranged on a suitable, flat support.

2 zeigt den theoretischen Verlauf einer freien, gedämpften Schwingung A(t) im Verlauf der Zeit t. Die Funktion A(t) kann dabei dem Strom I oder der Spannung U entsprechen. 2 shows the theoretical course of a free, damped oscillation A (t) over time t. The function A (t) can correspond to the current I or the voltage U.

Ein im Ansprechbereich des Lesegeräts 100 vorliegender und mittels eines Energiepulses angeregter Schaltkreis zeigt grundsätzlich ein Abklingverhalten in Form einer freien, gedämpften Schwingung der in 2 gezeigten Form. Die Kreisfrequenz ω entspricht dabei der Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises fres multipliziert mit 2π(ω = 2πfres). Aus dem Abklingkoeffizienten δ und der Eigenresonanzfrequenz fres kann die Güte Q des Schaltkreises ermittelt werden. Alternativ kann die Güte Q auch aus zwei aufeinander folgenden Maxima An und An+1 der Schwingungsamplitude des Schaltkreises ermittelt werden.On in the response area of the reader 100 The present and excited by means of an energy pulse circuit basically shows a decay in the form of a free, damped oscillation of in 2 shown form. The angular frequency ω corresponds to the natural resonance frequency of the circuit f res multiplied by 2π (ω = 2πf res ). From the decay coefficient δ and the natural resonance frequency f res , the quality Q of the circuit can be determined. Alternatively, the quality Q can also be determined from two successive maxima A n and A n + 1 of the oscillation amplitude of the circuit.

Figure DE102014002865A1_0003
Figure DE102014002865A1_0003

Dies macht sich das mit Bezug auf 3 beschriebene Verfahren zu Nutze.This is related to this 3 use described method.

In 3 sind, wie erwähnt, wesentliche Schritte einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zum Detektieren eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts 100 beschrieben.In 3 are, as mentioned, essential steps of a preferred embodiment of a method for detecting a contactless data communication circuit in the response range of the reader 100 described.

In Schritt S1 erzeugt das Lesegerät 100 mittels des Impulsgebers 110 über die Erregerspule 130 einen Energiepuls. Dies erfolgt derart, dass mittels des Energiepulses ein im Ansprechbereich des Lesegeräts 100 angeordneter Schaltkreis zur Schwingung angeregt werden kann. Das Anregen erfolgt vorzugsweise mittels eines gepulsten Magnetfeldes induktiv, wobei das Magnetfeld vorzugsweise durch einen einzelnen Strompuls in Form eines Dirac-Stoßes erzeugt wird.In step S1, the reader generates 100 by means of the pulse generator 110 over the exciting coil 130 an energy pulse. This is done in such a way that by means of the energy pulse in the response range of the reader 100 arranged circuit can be excited to vibrate. The excitation is preferably carried out inductively by means of a pulsed magnetic field, wherein the magnetic field is preferably generated by a single current pulse in the form of a Dirac impact.

In Schritt S2 wird, sofern sich ein Schaltkreis im Ansprechbereich des Lesegeräts 100 befindet, eine Schwingung des Schaltkreises in Antwort auf das Anregen des Schaltkreises erfasst. Dazu dient die Messantenne 140 aus 1. Die erfasste Schwingung entspricht dabei, wie erwähnt, einer freien, gedämpften Schwingung des Schaltkreises.In step S2, if a circuit is in the response range of the reader 100 detects a vibration of the circuit detected in response to the exciting of the circuit. The measuring antenna serves this purpose 140 out 1 , The detected vibration corresponds, as mentioned, a free, damped oscillation of the circuit.

In Schritt S3 wird die erfasste Schwingung hinsichtlich des Vorliegens eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts 100 ausgewertet. Dieser Schritt wird mittels der Auswertungseinrichtung 160 aus 1 durchgeführt.In step S3, the detected vibration with respect to the presence of a contactless data communication circuit is in the response range of the reader 100 evaluated. This step is carried out by means of the evaluation device 160 out 1 carried out.

Wie mit Bezug auf die 4 und 5 illustriert, wird im Schritt des Auswertens des erfassten Signals, d. h. in Schritt S3, die erfasste Schwingung insbesondere anhand ihres Frequenzspektrums analysiert. 4 zeigt die erfasste Schwingung (als Zeitsignal) in Antwort auf die Anregung des Schaltkreises, in 5 ist ein der Schwingung aus 4 entsprechendes Frequenzspektrum gezeigt. Die in 4 gezeigte Schwingung zeigt im Wesentlichen den charakteristischen Verlauf einer freien, gedämpften Schwingung (vgl. 2). Wie aus 5 ablesbar, handelt es sich bei dem Schaltkreis, dessen Abklingverhalten in Schritt S2 erfasst worden ist, um einen Schaltkreis mit einer Eigenresonanzfrequenz von ca. 15,5 MHz.How about the 4 and 5 illustrated, in the step of evaluating the detected signal, ie in step S3, the detected vibration is analyzed in particular on the basis of their frequency spectrum. 4 shows the detected oscillation (as a time signal) in response to the excitation of the circuit, in 5 is one of the vibration 4 corresponding frequency spectrum shown. In the 4 The oscillation shown essentially shows the characteristic course of a free, damped oscillation (cf. 2 ). How out 5 readable, is the circuit whose Abklingverhalten has been detected in step S2, a circuit having a natural resonance frequency of about 15.5 MHz.

Aus einer solchen Analyse kann gefolgert werden, dass es sich bei dem externen Gegenstand, dessen Abklingverhalten nach Anregung durch den erzeugten Energiepuls erfassbar ist, in der Tat um einen zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreis handelt.From such an analysis, it can be concluded that the external object whose decay behavior is detectable upon excitation by the generated energy pulse is indeed a circuit arranged for contactless data communication.

Es ist möglich, dem Lesegerät 100 verschiedene Referenzdatensätze zur Verfügung zu stellen, welche das Abklingverhalten verschiedener Schaltkreise exemplarisch darstellen. Damit kann eine Auswertung gemäß Schritt S3 vereinfacht werden. Zur Überprüfung, ob es sich bei dem externen Gegenstand, dessen Abklingverhalten erfasst worden ist, um einen zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreis handelt, muss die erfasste Schwingung dann lediglich noch mit den gespeicherten Referenzdaten hinsichtlich vorgegebener Parameter verglichen werden. Bei hinreichender Übereinstimmung kann auf das Vorliegen eines entsprechenden Schaltkreises im Ansprechbereich geschlossen werden.It is possible to the reader 100 provide various reference data sets that exemplify the decay behavior of various circuits. Thus, an evaluation according to step S3 can be simplified. In order to check whether the external object whose decay behavior has been detected is a circuit arranged for contactless data communication, the detected oscillation then only has to be compared with the stored reference data with respect to predetermined parameters. If there is sufficient agreement, the existence of a corresponding circuit are closed in the response range.

Auf diese Weise können gängige Schaltkreise anhand ihres jeweils charakteristischen Abklingverhalten leicht und sicher erkannt werden. Das Abklingverhalten verschiedener Schaltkreise wird sich dabei insbesondere hinsichtlich einer Eigenresonanzfrequenz des jeweiligen Schaltkreises unterscheiden.In this way, common circuits can be easily and reliably identified by their respective characteristic decay behavior. The decay behavior of different circuits will differ, in particular with regard to a natural resonance frequency of the respective circuit.

Zusammen mit den gespeicherten Referenzdaten zu den einzelnen Schaltkreisen können dann Kommunikationsparameter, welche eine Datenkommunikation mit dem jeweiligen Schaltkreis bestimmen, gespeichert sein. Dies kann beispielsweise ein von dem Schaltkreis unterstütztes Kommunikationsprotokoll betreffen, eine geeignete Feldstärke eines von dem Lesegerät zu erzeugenden Lesefeldes oder dergleichen.Together with the stored reference data for the individual circuits, communication parameters which determine a data communication with the respective circuit can then be stored. This may for example relate to a communication protocol supported by the circuit, a suitable field strength of a reading field to be generated by the reading device or the like.

Anhand der wie in 4 und 5 gezeigt ermittelten Eigenresonanzfrequenz des im Ansprechbereich vorliegenden Schaltkreises kann durch das Lesegerät 100 insbesondere eine Sendefrequenz bestimmt werden, welche notwendig ist, um mit dem Schaltkreis in eine Datenkommunikation zu treten.On the basis of how in 4 and 5 shown self-resonant frequency of the present in the response range circuit can by the reader 100 in particular, a transmission frequency is determined which is necessary in order to enter into data communication with the circuit.

Ein erforderliches magnetisches Wechselfeld wird von dem Lesegerät 100 in der nun bekannten Sendefrequenz, welche im Wesentlichen der Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises entsprechen sollte, und gemäß einer für den erkannten Typ von Schaltkreis erforderlichen Feldstärke durch das Lesegerät in einem weiteren, in 3 nicht mehr gezeigten Schritt erzeugt.A required alternating magnetic field is generated by the reader 100 in the now known transmission frequency, which should essentially correspond to the natural resonant frequency of the circuit, and according to a field strength required for the identified type of circuit by the reader in a further, in 3 generated no longer shown step.

Dabei ist es möglich, die Sendefrequenz genau auf die Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises abzustimmen. Auf diese Weise kann eine nachfolgende Datenkommunikation mit dem Schaltkreis optimiert werden. Zur Abstimmung der Sendefrequenz können beispielsweise geeignete Abstimmkondensatoren bei der Lese- und Empfangsantenne 140 des Lesegeräts hinzu- oder abgeschaltet werden, um eine zu einer Sendeendstufe hin erforderliche Impedanzanpassung über einen größeren Frequenzbereich gewährleisten zu können.It is possible to tune the transmission frequency exactly to the natural frequency of the circuit. In this way, subsequent data communication with the circuit can be optimized. For tuning the transmission frequency, for example, suitable tuning capacitors in the read and receive antenna 140 the reader to be switched off or to ensure an impedance matching required to a transmission output stage over a wider frequency range.

In den bisher beschriebenen Ausgestaltungen sollte das Vorliegen eines Schaltkreises erkannt werden. Für einen erkannten Schaltkreis kann durch weitere Schritte des Anregen und Erfassen aber auch eine Veränderung der erfassten Schwingung detektiert werden. Wie eine detektierte Veränderung in einem System ausgenutzt werden kann wird im Folgenden beschrieben.In the embodiments described so far, the presence of a circuit should be recognized. For a detected circuit, however, a further change in the detected oscillation can be detected by further steps of excitation and detection. How a detected change in a system can be exploited will be described below.

Eine Veränderung der erfassbaren Schwingung wird durch einen Benutzer des Schaltkreises ausgelöst, so dass die Detektion der Veränderung als Signal des Benutzers ausgewertet werden kann. Schalter in Chipkarten vorzusehen, um kontaktlose Transaktion durch den Benutzer freigeben zu können, ist bekannt. Derartige Schalter sind in der Regel nicht einfach herstellbar und wirken sich nur auf die Abläufe in der Chipkarte selbst aus, indem sie beispielsweise einen unterbrochenen Schwingkreis schließen oder ein Freigabesignal für den Prozessor der Chipkarte erzeugen.A change in the detectable oscillation is triggered by a user of the circuit, so that the detection of the change can be evaluated as a signal of the user. Provide switches in smart cards to release contactless transaction by the user is known. Such switches are generally not easy to produce and affect only the processes in the smart card itself, for example, by closing an interrupted resonant circuit or generate an enable signal for the processor of the smart card.

Wird in den Schwingkreis der Chipkarte ein sensibles Element R_Sensor eingefügt, kann der Benutzer durch Betätigen des sensiblen Elements die erfassbare Schwingung bewusst verändern. Das sensible Element R_Sensor ändert bei Betätigung durch den Benutzer die erfassbare Schwingkreiseigenschaft, insbesondere die Resonanzfrequenz des Schwingkreises f_res.If a sensitive element R_Sensor is inserted into the resonant circuit of the chip card, the user can deliberately change the detectable oscillation by actuating the sensitive element. The sensitive element R_Sensor changes when actuated by the user, the detectable resonant circuit property, in particular the resonant frequency of the resonant circuit f_res.

Bei einem passiven Schwingkreis hätte insbesondere eine Änderung der ohmschen Verluste (Spulenwiderstand R2) keine auswertbare Änderung der Resonanzfrequenz zur Folge. Bei einer kontaktlosen Chipkarte verhält sich dies jedoch anders.In the case of a passive oscillating circuit, in particular a change in the ohmic losses (coil resistance R2) would not result in any evaluable change in the resonant frequency. For a contactless chip card, however, this behaves differently.

Eine Chipkarte mit kontaktloser Schnittstelle (z. B. NFC), besteht in der Regel aus einem Schwingkreis sowie einem Controller, der direkt an dem Schwingkreis angeschlossen ist. Bei NFC-Karten liegt die Eigenresonanz zwischen 15–17 MHz, je nach verwendeter Spulentechnologie (gedruckt, gelegt), dem Kartenmaterial (PVC, PET, PC, ...) und dem verwendetem Chip. Ist die Karte in Betrieb (Chip ist mit ausreichend Spannung versorgt), verschiebt sich die Eigenresonanz nach unten (450 < 550 kHz).A chip card with contactless interface (eg NFC), usually consists of a resonant circuit and a controller that is connected directly to the resonant circuit. For NFC cards, the natural resonance is between 15-17 MHz, depending on the coil technology used (printed, laid), the card material (PVC, PET, PC, ...) and the chip used. If the card is in operation (chip is supplied with sufficient voltage), the self-resonance shifts downwards (450 <550 kHz).

Die Resonanzfrequenz f_res hängt von der Eingangskapazität Ci des Chips ab: f_res = f1(Ci). Ci ist seinerseits eine Funktion der induzierten Spannung am Chip Ci = f(Uc). Die induzierte Spannung ist abhängig von dem Spulenwiderstand R, der einen variablen Anteil R_Sensor umfasst, von einer konstanten Feldstärke H und/oder der Stärke des Anregungspulses H_Puls: f_res = f1(Ci) = f1(f2((Uc)) = f1(f2(f3(R_Sensor, Hpuls))) The resonance frequency f_res depends on the input capacitance Ci of the chip: f_res = f1 (Ci). Ci in turn is a function of the induced voltage on the chip Ci = f (Uc). The induced voltage is dependent on the coil resistance R, which comprises a variable component R_Sensor, of a constant field strength H and / or the strength of the excitation pulse H_Puls: f_res = f1 (Ci) = f1 (f2 ((Uc)) = f1 (f2 (f3 (R_sensor, Hpuls)))

Der Spulenwiderstand R2 beeinflusst über seinen Spannungsabfall unmittelbar die am Chip anliegende Spannung, bei sonst gleichen Eingangsparametern (externes Feld mit der Feldstärke H oder Anregung H_Puls). Nun ist bekannt, dass die Eingangskapazität eines RFID-Chips jedoch stark mit der in der Spule induzierten Spannung und dem daraus resultieren Strom in den Chip, variiert. Dies erklärt sich aus den stark strom-/spannungsabhängigen Sperrschichtkapazitäten der Dioden im Eingangsbereich des Chips. Daraus resultiert nun eine signifikante Änderung der Resonanzfrequenz des gesamten Transponders in Abhängigkeit der angelegten Feldstärke und des Spulenwiderstandes. Wird nun ein Sensorwiderstand in Reihe zu Chip geschaltet, so addiert sich der Widerstand R_Sensor zum Widerstand R2 der Spule. Der Effekt ist nun, dass selbst kleine Änderungen des Sensorwiderstands zu einer gut messbaren Änderung der Transponderresonanzfrequenz führen. So ist bekannt, dass die Resonanzfrequenz sinkt, wenn der Spulenwiderstand verringert wird. Bei gedruckten Spulen kann so zum Beispiel bei einer Widerstandhalbierung (80→40 Ohm) eine Reduktion der Resonanzfrequenz von ~4 MHz erreicht werden.Coil resistance R2, via its voltage drop, directly influences the voltage applied to the chip, with otherwise identical input parameters (external field with field strength H or excitation H_pulse). However, it is now known that the input capacitance of an RFID chip varies greatly with the voltage induced in the coil and the resulting current into the chip. This is explained by the high current / voltage-dependent junction capacitances of the diodes in the input region of the chip. This results now a significant change in the resonant frequency of the entire transponder as a function of the applied field strength and the coil resistance. If a sensor resistor is connected in series with the chip, the resistor R_Sensor is added to the resistor R2 of the coil. The effect is that even small changes in the sensor resistance lead to a well measurable change in the transponder resonance frequency. Thus, it is known that the resonance frequency decreases as the coil resistance is reduced. In the case of printed coils, a reduction of the resonance frequency of ~ 4 MHz can thus be achieved, for example, with a resistance halving (80 → 40 ohms).

Wird also in Serie zur Spule ein Bauteil R_Sensor geschaltet, welches seinen Widerstand unter Einfluss einer physikalischen Größe stark verändert (z. B. ein Dehnungsmesstreifen (DMS), ein Photoresistor oder ein Kaltleiter (PTC)), so kann eine Änderung der physikalischen Parameter als Änderung der Resonanzfrequenz der Karte erfasst werden. Hierzu wird bevorzugt das beschriebene auf einem Anregungspuls basierende Messverfahren eingesetzt. Mit einem PTC als auch mit einem DMS kann leicht eine Verdopplung des Widerstandes R2 erreicht werden, ohne dass eine Karte übermäßig erwärmt oder gebogen werden muss. Als PTC kann ein PTC-Widerstand oder ein PTC-Thermistor dienen.If, therefore, a component R_Sensor is switched in series with the coil, which changes its resistance greatly under the influence of a physical quantity (eg a strain gauge (DMS), a photoresistor or a PTC thermistor), then a change in the physical parameters can Change in the resonant frequency of the card are detected. For this purpose, the described measuring method based on an excitation pulse is preferably used. With a PTC as well as with a DMS a doubling of the resistance R2 can be easily achieved without having to overheat or bend a card. The PTC can be a PTC resistor or a PTC thermistor.

Vorliegend soll dieser Effekt eingesetzt werden, um eine Bezahltransaktion mit einer kontaktlosen Karte durch den Benutzer freizugeben: Wird eine Transaktion gestartet wird vorzugsweise über einen ersten Anregungs-Impuls der vom Leser aus angesteuert wird, eine erste Resonanzfrequenz der Karte bzw. des Gesamtsystems (Karte im Geldbeutel) ermittelt. Alternativ könnten auch andere Meßverfahren zur Ermittelung der Resonanzfrequenz eingesetzt werden.In the present case, this effect should be used to release a payment transaction with a contactless card by the user: If a transaction is started preferably via a first excitation pulse is driven by the reader, a first resonant frequency of the card or the entire system (card im Purse). Alternatively, other measuring methods for determining the resonant frequency could be used.

Während der Transaktion, kann jetzt aktiv der Leser die Einwilligung des Zahlvorgangs einfordern. Das Lesegerät kann dabei ein Zeitfenster für die Benutzeraktion vorsehen. Der Benutzer muss nun die Karte entweder leicht verbiegen, bzw. an einer Stelle berühren um den PTC zu erwärmen. In beiden Fällen erhöht sich mit Erhöhung des Widerstandes R2 die Eigenresonanz der Karte um 1 bis 2 MHz. Dies kann wieder mit Hilfe eines Meßverfahrens, vorzugsweise dem oben beschriebenem Verfahren, ausgewertet werden. Wird die Karte wieder entspannt, bzw. kühlt sich die Fläche um den PTC ab, geht die Resonanzfrequenz auf ihren ursprünglichen Wert zurück.During the transaction, the reader can now actively request the approval of the payment process. The reader can provide a time window for the user action. The user must now bend the card slightly, or touch in one place to heat the PTC. In both cases, as the resistance R2 increases, the card's self-resonance increases by 1 to 2 MHz. This can again be evaluated by means of a measuring method, preferably the method described above. If the card relaxes again, or if the area cools down around the PTC, the resonance frequency returns to its original value.

Die Resonanzfrequenz im Betrieb, als auch die Resonanzfrequenz bei der Biegung bzw. Erwärmung können bevorzugt in einer Datei auf der Karte abgelegt sein (für unterschiedliche Lesefeldstärken H). Der Kartenleser kann diesen Referenzwert für eine detektierbare Änderung nach Benutzeraktion verwenden. Da eine jede Karte eine leicht andere Resonanzfrequenz in den unterschiedlichen Betriebsmodi aufweist, kann dieses Verhalten zudem als rudimentäres Echtheitsmerkmal herangezogen werden.The resonant frequency during operation, as well as the resonant frequency during the bending or heating can preferably be stored in a file on the card (for different reading field strengths H). The card reader may use this reference value for a detectable change after user action. Since each card has a slightly different resonant frequency in the different modes of operation, this behavior can also be used as a rudimentary authentication feature.

Abschließend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den folgenden Absätzen angegeben:

  • 1. Verfahren zum Detektieren eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich eines Lesegeräts, umfassend die Schritte: – Erzeugen eines Energiepulses durch das Lesegerät derart, dass mittels des Energiepulses ein im Ansprechbereich des Lesegeräts angeordneter Schaltkreis über eine Erregerspule (130) des Lesegerätes zur Schwingung angeregt werden kann; – Erfassen einer Schwingung eines externen Gegenstandes in Antwort auf den Energiepuls über eine Messantenne des Lesegerätes; – Auswerten der erfassten Schwingung hinsichtlich des Vorliegen eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts.
  • 2. Verfahren nach Absatz 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Aktivierens des Lesegeräts zum Aufbauen einer Datenkommunikation mit dem Schaltkreis, falls als Resultat des Auswerten das Vorliegen eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts angenommen wird.
  • 3. Verfahren nach Absatz 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät den Energiepuls derart erzeugt, dass der Schaltkreis mittels des Energiepulses über die Erregerspule des Lesegeräts induktiv zur Schwingung angeregt werden kann.
  • 4. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät die Schwingung des externen Gegenstandes mittels einer Messantenne erfasst.
  • 5. Verfahren nach Absatz 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass Erregerspule und Messantenne orthogonal zueinander angeordnet werden.
  • 6. Verfahren nach Absatz 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Messantenne die herkömmliche Leseantenne des Lesegeräts verwendet wird.
  • 7. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiepuls als Gleichstrompuls in Form eines Dirac-Stoßes erzeugt wird
  • 8. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Auswerten der erfassten Schwingung ein Abklingverhalten der erfassten Schwingung ausgewertet wird.
  • 9. Verfahren nach Absatz 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Auswertens der erfassten Schwingung die erfasste Schwingung hinsichtlich eines Amplitudenverlaufs ausgewertet wird.
  • 10. Verfahren nach Absatz 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Auswerten der erfassten Schwingung die erfasste Schwingung hinsichtlich eines Frequenzspektrums ausgewertet wird.
  • 11. Verfahren nach einem der Absätze 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abklingverhalten der erfassten Schwingung mit einem für einen zur kontaktlosen Datenübertragung eingerichteten Schaltkreis charakteristischen Abklingverhalten verglichen wird.
  • 12. Verfahren nach Absatz 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus dem Frequenzspektrum abgeleitete Frequenz der erfassten Schwingung mit einer charakteristischen Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises verglichen wird.
  • 13. Verfahren nach Absatz 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn hinreichende Übereinstimmung zwischen dem Abklingverhalten der erfassten Schwingung und dem charakteristischen Abklingverhalten des Schaltkreises festgestellt wird, das Vorliegen eines entsprechenden Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts angenommen wird.
  • 14. Verfahren nach Absatz 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Aktivieren des Lesegeräts das Lesegerät an für den im Ansprechbereich des Lesegeräts vorliegenden Schaltkreis charakteristische Kommunikationsparameter angepasst wird.
  • 15. Verfahren nach Absatz 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des Lesegeräts an Kommunikationsparameter des Schaltkreises das Bestimmen eines geeigneten Kommunikationsprotokolls umfasst.
  • 16. Verfahren nach Absatz 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des Lesegeräts an Kommunikationsparameter des Schaltkreises das Bestimmen einer geeigneten Lesefeldstärke umfasst.
  • 17. Verfahren nach einem der Absätze 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des Lesegeräts an Kommunikationsparameter des Schaltkreises das Bestimmen einer geeigneten Sendefrequenz umfasst.
  • 18. Verfahren nach Absatz 12 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der aus dem Frequenzspektrum abgeleiteten Frequenz der erfassten Schwingung, welche der Eigenresonanzfrequenz des im Ansprechbereich des Lesegeräts vorliegenden Schaltkreises entspricht, ein zur kontaktlosen Datenkommunikation mit dem Schaltkreis erforderlicher Sendefrequenzbereich des Lesegeräts bestimmt wird.
  • 19. Verfahren nach Absatz 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendefrequenz des Lesegeräts zur Optimierung einer nachfolgenden Datenkommunikation mit dem Schaltkreis auf die Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises abgestimmt wird.
  • 20. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät den Energiepuls in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wiederholt erzeugt.
  • 21. Verfahren nach Absatz 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät den Energiepuls auch dann noch erzeugt, wenn bereits ein Schaltkreis im Ansprechbereich des Lesegeräts erkannt worden ist.
  • 22. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät eine vorgegebene Änderung der erfassten Schwingung als eine vom Benutzer des Schaltkreises ausgelöste Änderung verarbeitet.
  • 23. Verfahren nach Absatz 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät die Änderung im Rahmen einer kontaktlosen Transaktion detektiert und als Benutzeraktion, insbesondere als Freigabe für die Transaktion, verarbeitet.
  • 24. Verfahren nach Absatz 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät die Änderung in einem vorgegebenen Zeitfenster im Rahmen einer kontaktlosen Transaktion als Benutzeraktion verarbeitet.
  • 25. Verfahren nach einem der Absätze 22 bis 24, gekennzeichnet durch, Auswerten ob eine Abweichung von eiern ersten zu einer zweiten Messung einer vorgegebenen Abweichung entspricht, welche dem Lesegerät eine Benutzeraktion anzeigen soll.
  • 26. Verfahren nach einem der Absätze 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät einen Referenzwert für die nach Benutzeraktion detektierbare Änderung von dem Schaltkreis ausliest.
  • 26. Verfahren nach einem der Absätze 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis ein vom Benutzer betätigbares Element aufweist, welches die erfassbare Eigenschaft des Schwingkreises verändert.
  • 27. Verfahren nach einem der Absätze 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis für den Benutzer ein Element zur Änderung des Widerstandes des Schwingkreises aufweist.
  • 28. Lesegerät zur kontaktlosen Datenkommunikation mit einem entsprechend eingerichteten Schaltkreis, wobei das Lesegerät umfasst: – einen Impulsgeber und eine an den Impulsgeber angeschlossene Erregerspule, wobei der Impulsgeber eingerichtet ist, einen Energiepuls derart zu erzeugen, dass dadurch ein im Ansprechbereich des Lesegeräts angeordneter Schaltkreis über die Erregerspule induktiv zur Schwingung angeregt werden kann; – eine Messantenne, die eingerichtet ist, eine Schwingung eines externen Gegenstandes zu erfassen; und – eine Auswertungsvorrichtung, welche mit der Messantenne verbunden ist und eingerichtet ist, die von der Messantenne erfasste Schwingung hinsichtlich des Vorliegens eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts auszuwerten.
  • 29. Lesegerät nach Absatz 22, dadurch gekennzeichnet, dass Erregerspule und Messantenne orthogonal zueinander angeordnet sind.
  • 30. Lesegerät nach Absatz 22 oder 23; dadurch gekennzeichnet, dass die Messantenne mit einer herkömmlichen Leseantenne des Lesegeräts übereinstimmt.
  • 31. Lesegerät nach einem der Absätze 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät als mobiles Endgerät ausgebildet ist, insbesondere als Mobilfunkendgerät oder als Smartphone.
Finally, preferred embodiments of the present invention are given in the following paragraphs:
  • 1. A method for detecting a contactless data communication circuit in the response range of a reading device, comprising the steps of: generating an energy pulse by the reading device such that by means of the energy pulse arranged in the response range of the reader circuit via an exciter coil 130 ) of the reading device can be excited to vibrate; - Detecting a vibration of an external object in response to the energy pulse via a measuring antenna of the reading device; - Evaluating the detected vibration in terms of the presence of a contactless data communication circuit in the response range of the reader.
  • 2. The method according to paragraph 1, characterized by the step of activating the reader to establish a data communication with the circuit, if, as a result of the evaluation, the presence of a circuit adapted for contactless data communication is assumed in the response range of the reader.
  • 3. The method according to paragraph 1 or 2, characterized in that the reading device generates the energy pulse such that the circuit by means of the energy pulse via the excitation coil of the reading device can be inductively excited to vibrate.
  • 4. The method according to one of paragraphs 1 to 3, characterized in that the reading device detects the vibration of the external object by means of a measuring antenna.
  • 5. The method according to paragraph 3 and 4, characterized in that the excitation coil and the measuring antenna are arranged orthogonal to each other.
  • 6. The method according to paragraph 4 or 5, characterized in that the conventional reading antenna of the reading device is used as a measuring antenna.
  • 7. The method according to any one of paragraphs 1 to 6, characterized in that the energy pulse is generated as a DC pulse in the form of a Dirac shock
  • 8. Method according to one of the paragraphs 1 to 7, characterized in that a decay behavior of the detected oscillation is evaluated in the step of evaluating the detected oscillation.
  • 9. The method according to paragraph 8, characterized in that in the step of evaluating the detected oscillation, the detected oscillation is evaluated with respect to an amplitude curve.
  • 10. The method according to paragraph 8 or 9, characterized in that in the step of evaluating the detected oscillation, the detected oscillation is evaluated with respect to a frequency spectrum.
  • 11. The method according to any one of paragraphs 8 to 10, characterized in that the Abklingverhalten the detected vibration is compared with a set for a contactless data transmission circuit characteristic decay behavior.
  • 12. The method according to paragraph 10 and 11, characterized in that a frequency derived from the frequency spectrum of the detected oscillation is compared with a characteristic self-resonant frequency of the circuit.
  • 13. The method according to paragraph 11 or 12, characterized in that, if sufficient agreement between the Abklingverhalten the detected oscillation and the characteristic Abklingverhalten the circuit is detected, the presence of a corresponding circuit in the response range of the reader is adopted.
  • 14. The method according to paragraph 13, characterized in that in the step of activating the reader, the reader is adapted to the present in the response range of the reader circuit characteristic communication parameters.
  • 15. The method of paragraph 14, wherein adjusting the reader to communication parameters of the circuit comprises determining a suitable communication protocol.
  • 16. The method according to paragraph 14 or 15, characterized in that the adaptation of the reader to communication parameters of the circuit comprises determining a suitable reading field strength.
  • 17. A method according to any one of paragraphs 14 to 16, characterized in that adapting the reader to communication parameters of the circuit comprises determining a suitable transmission frequency.
  • 18. The method according to paragraph 12 and 17, characterized in that based on the frequency spectrum derived from the frequency of the detected oscillation, which corresponds to the natural resonant frequency of the present in the response range of the reader circuit, a required for contactless data communication with the circuit transmission frequency range of the reader is determined.
  • 19. The method according to paragraph 18, characterized in that the transmission frequency of the reading device for optimizing a subsequent data communication with the circuit is tuned to the natural resonant frequency of the circuit.
  • 20. The method according to any one of paragraphs 1 to 19, characterized in that the reading device repeatedly generates the energy pulse at regular or irregular intervals.
  • 21. The method according to paragraph 20, characterized in that the reading device generates the energy pulse even if a circuit has already been detected in the response range of the reader.
  • 22. The method according to any one of paragraphs 1 to 21, characterized in that the reading device processes a predetermined change of the detected vibration as a change initiated by the user of the circuit.
  • 23. The method according to paragraph 22, characterized in that the reading device detects the change in the context of a contactless transaction and processed as a user action, in particular as release for the transaction.
  • 24. The method according to paragraph 22 or 23, characterized in that the reading device processes the change in a predetermined time window as part of a contactless transaction as a user action.
  • 25. The method according to any one of paragraphs 22 to 24, characterized by, evaluating whether a deviation of eggs first to a second measurement corresponds to a predetermined deviation, which is to show the reader a user action.
  • 26. The method according to any one of paragraphs 22 to 25, characterized in that the reading device reads a reference value for the detectable by user action change of the circuit.
  • 26. The method according to any one of paragraphs 22 to 25, characterized in that the circuit has a user-operable element which changes the detectable property of the resonant circuit.
  • 27. The method according to any one of paragraphs 22 to 26, characterized in that the resonant circuit for the user has an element for changing the resistance of the resonant circuit.
  • 28. A reader for contactless data communication with a correspondingly arranged circuit, wherein the reading device comprises: a pulse generator and an exciter coil connected to the excitation coil, wherein the pulse generator is adapted to generate an energy pulse such that thereby arranged in the response range of the reader circuit the excitation coil can be inductively excited to vibrate; A measuring antenna configured to detect a vibration of an external object; and - an evaluation device which is connected to the measuring antenna and is adapted to evaluate the vibration detected by the measuring antenna with regard to the presence of a circuit arranged for contactless data communication in the response range of the reading device.
  • 29. A reader according to paragraph 22, characterized in that the exciter coil and the measuring antenna are arranged orthogonal to each other.
  • 30. reading device according to paragraph 22 or 23; characterized in that the measuring antenna coincides with a conventional reading antenna of the reading device.
  • 31. Reader according to one of the paragraphs 22 to 24, characterized in that the reading device is designed as a mobile terminal, in particular as a mobile terminal or as a smartphone.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 147030 B1 [0007] EP 147030 B1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ISO/IEC 14443 [0002] ISO / IEC 14443 [0002]
  • ISO/IEC 1443 [0003] ISO / IEC 1443 [0003]
  • ISO/IEC 14443-2 [0004] ISO / IEC 14443-2 [0004]
  • „RFID-Handbuch” von Klaus Finkenzeller, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2012, Kapitel 4.1.6 und 4.1.9.2 [0043] "RFID Handbook" by Klaus Finkenzeller, 6th edition, Carl Hanser Verlag, Munich, 2012, chapter 4.1.6 and 4.1.9.2 [0043]

Claims (15)

Verfahren zum Detektieren eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich eines Lesegeräts (100), umfassend die Schritte: – Erzeugen (S1) eines Energiepulses durch das Lesegerät (100) derart, dass mittels des Energiepulses ein im Ansprechbereich des Lesegeräts (100) angeordneter Schaltkreis über eine Erregerspule (130) des Lesegerätes zur Schwingung angeregt werden kann; – Erfassen (S2) einer Schwingung eines externen Gegenstandes in Antwort auf den Energiepuls durch eine Messantenne (140) des Lesegerätes (100); – Auswerten (S3) der erfassten Schwingung hinsichtlich des Vorliegen eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts (100).Method for detecting a contactless data communication circuit in the response range of a reading device ( 100 ), comprising the steps of: - generating (S1) an energy pulse by the reader ( 100 ) such that by means of the energy pulse a in the response range of the reader ( 100 ) arranged circuit via an exciter coil ( 130 ) of the reading device can be excited to vibrate; Detecting (S2) a vibration of an external object in response to the energy pulse through a measuring antenna ( 140 ) of the reader ( 100 ); - evaluating (S3) the detected oscillation with regard to the presence of a contactless data communication circuit in the response range of the reader ( 100 ). Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Aktivieren des Lesegeräts (100) zum Aufbauen einer Datenkommunikation mit dem Schaltkreis, falls als Resultat des Auswerten das Vorliegen eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts angenommen wird.Method according to claim 1, characterized by the step of activating the reader ( 100 ) for establishing data communication with the circuit if, as a result of the evaluation, the presence of a circuit adapted for contactless data communication in the response range of the reader is assumed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Auswerten der erfassten Schwingung ein Abklingverhalten der erfassten Schwingung ausgewertet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that in the step of evaluating the detected oscillation, a decay behavior of the detected oscillation is evaluated. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Auswerten der erfassten Schwingung die erfasste Schwingung hinsichtlich eines Frequenzspektrums ausgewertet wird.A method according to claim 3, characterized in that in the step of evaluating the detected oscillation, the detected oscillation is evaluated with respect to a frequency spectrum. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abklingverhalten der erfassten Schwingung mit einem für einen zur kontaktlosen Datenübertragung eingerichteten Schaltkreis charakteristischen Abklingverhalten verglichen wird.Method according to Claim 3 or 4, characterized in that the decay behavior of the detected oscillation is compared with a decay characteristic characteristic of a circuit designed for contactless data transmission. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus dem Frequenzspektrum abgeleitete Frequenz der erfassten Schwingung mit einer charakteristischen Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises verglichen wird.A method according to claim 4 and 5, characterized in that a frequency derived from the frequency spectrum of the detected oscillation is compared with a characteristic self-resonant frequency of the circuit. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn hinreichende Übereinstimmung zwischen dem Abklingverhalten der erfassten Schwingung und dem charakteristischen Abklingverhalten des Schaltkreises festgestellt wird, das Vorliegen eines entsprechenden Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts (100) angenommen wird.Method according to Claim 5 or 6, characterized in that, if sufficient agreement is found between the decay behavior of the detected oscillation and the characteristic decay behavior of the circuit, the presence of a corresponding circuit in the response range of the reading device ( 100 ) Is accepted. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Aktivieren des Lesegeräts (100) das Lesegerät (100) an für den im Ansprechbereich des Lesegeräts (100) vorliegenden Schaltkreis charakteristische Kommunikationsparameter angepasst wird.A method according to claim 7, characterized in that in the step of activating the reader ( 100 ) the reader ( 100 ) for the in the response range of the reader ( 100 ) present circuit characteristic communication parameters is adjusted. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des Lesegeräts (100) an Kommunikationsparameter des Schaltkreises das Bestimmen einer geeigneten Sendefrequenz umfasst.Method according to claim 8, characterized in that the adaptation of the reading device ( 100 ) to communication parameters of the circuit comprising determining an appropriate transmission frequency. Verfahren nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der aus dem Frequenzspektrum abgeleiteten Frequenz der erfassten Schwingung, welche der Eigenresonanzfrequenz des im Ansprechbereich des Lesegeräts vorliegenden Schaltkreises entspricht, ein zur kontaktlosen Datenkommunikation mit dem Schaltkreis erforderlicher Sendefrequenzbereich des Lesegeräts (100) bestimmt wird.A method according to claim 6 and 9, characterized in that based on the frequency spectrum derived from the frequency of the detected oscillation, which corresponds to the natural resonant frequency of the present in the response range of the reader circuit, a non-contact data communication with the circuit required transmission frequency range of the reader ( 100 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendefrequenz des Lesegeräts (100) zur Optimierung einer nachfolgenden Datenkommunikation mit dem Schaltkreis auf die Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises abgestimmt wird.Method according to claim 10, characterized in that the transmission frequency of the reading device ( 100 ) is tuned to optimize a subsequent data communication with the circuit to the natural resonant frequency of the circuit. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät den Energiepuls in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wiederholt erzeugt.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the reading device repeatedly generates the energy pulse at regular or irregular intervals. Lesegerät (100) zur kontaktlosen Datenkommunikation mit einem entsprechend eingerichteten Schaltkreis, wobei das Lesegerät (100) umfasst: – einen Impulsgeber (110) und eine an den Impulsgeber (100) angeschlossene Erregerspule (130), wobei der Impulsgeber (110) eingerichtet ist, einen Energiepuls derart zu erzeugen, dass dadurch ein im Ansprechbereich des Lesegeräts (100) angeordneter Schaltkreis über die Erregerspule (130) induktiv zur Schwingung angeregt werden kann; – eine Messantenne (140), die eingerichtet ist, eine Schwingung eines externen Gegenstandes zu erfassen; und – eine Auswertungsvorrichtung (160), welche mit der Messantenne (140) verbunden ist und eingerichtet ist, die von der Messantenne (140) erfasste Schwingung hinsichtlich des Vorliegens eines zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreises im Ansprechbereich des Lesegeräts (100) auszuwerten.Reader ( 100 ) for contactless data communication with a correspondingly arranged circuit, wherein the reading device ( 100 ) comprises: - a pulse generator ( 110 ) and one to the pulse generator ( 100 ) connected exciter coil ( 130 ), whereby the pulse generator ( 110 ) is arranged to generate an energy pulse such that thereby in the response range of the reader ( 100 ) arranged circuit via the exciter coil ( 130 ) can be inductively excited to vibrate; A measuring antenna ( 140 ) configured to detect a vibration of an external object; and - an evaluation device ( 160 ), which with the measuring antenna ( 140 ) and is set up by the measuring antenna ( 140 ) detected vibration in the presence of a non-contact data communication circuit in the response range of the reader ( 100 ). Lesegerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Erregerspule (130) und Messantenne (140) orthogonal zueinander angeordnet sind.Reader according to claim 13, characterized in that the exciting coil ( 130 ) and measuring antenna ( 140 ) are arranged orthogonal to each other. Lesegerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät (100) als mobiles Endgerät ausgebildet ist, insbesondere als Mobilfunkendgerät oder als Smartphone. Reader according to claim 13 or 14, characterized in that the reading device ( 100 ) is designed as a mobile terminal, in particular as a mobile station or as a smartphone.
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EP0147030B1 (en) 1983-10-31 1989-02-08 Hashimoto Forming Industry Co Ltd Press machine

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Title
"RFID-Handbuch" von Klaus Finkenzeller, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2012, Kapitel 4.1.6 und 4.1.9.2
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ISO/IEC 14443
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