DE10206137A1

DE10206137A1 - Etikettenkennsystem und dafür geeignetes Codierverfahren

Info

Publication number: DE10206137A1
Application number: DE10206137A
Authority: DE
Inventors: Ralf Brederlow; Christian Pacha; Roland Thewes; Werner Weber
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-09-04
Also published as: DE50310153D1; JP2005522066A; US20050116037A1; EP1474770A1; EP1474770B1; US7429001B2; WO2003069539A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Etikettenkennsystem, das aus einer Sender/Empfängereinheit (1) und Kennetiketten (2) besteht, auf denen die Kenninformation (5) in Form eines digitalen Kenninformationsworts gespeichert ist. Die Schaltungsrealisierung auf dem Kennetikett (2) in Form einer in Polymertechnik vorgefertigten Schaltungsanordnung, auf der nachträglich die Kenninformation (5) durch Offsetdruck von Leiterbahnen aufgebracht wird, ermöglicht ein Kennetikett mit minimalem Energieverbrauch in billiger Massenproduktion. Der Großteil der Kenninformationsverarbeitung ist auf die Sender/Empfängereinheit (1) verlagert. Die Sender/Empfängereinheit (1) weist mit der Primärspule (L1) gekoppelte Detektionsmittel (6) zur Detektion des Energieinhalts des Sendemagnetfelds (3) und Decodiermittel (7) auf, die die Kenninformation (5) aufgrund einer jeweils detektierten Änderung des Energieinhalts des magnetischen Felds (3) und der jeweils detektierten zeitlichen Verzögerung dieser Änderung decodiert und daraus die Kenninformation (5) als binären Code ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Etiketten-Kennsystem mit einer ein magnetisches periodisches Wechselfeld durch eine Primärspule aussendenden Sender/Empfängereinheit und einem ein digitales Kenninformationswort bitweise speichernden Kennetikett, das, gespeist durch induktive Kopplung mit dem von der Sender/Empfängereinheit gesendeten magnetischen Wechselfeld, die gespeicherte Kenninformation durch entsprechende Modulation des Energieinhalts des Sendemagnetfelds verzögert ausgibt, ein dafür verwendbares Kennetikett sowie ein für ein derartiges Etiketten-Kennsystem verwendbares Codierverfahren.
Etikettenkennsysteme umfassen so verschiedenartige Anwendungen wie zum Beispiel die Kennung von Barcodes auf Preisschildern, Erkennung von Kenninformation in Aufklebern auf Koffern zur Gepäckverteilung an Flughäfen oder die Kennung von Kenninformation in Chipkarten, die zur Speicherung der Futtermenge in der Massentierhaltung eingesetzt werden. Die dabei verwendeten Kennetiketten werden im angelsächsischen Sprachgebrauch als ID-Tags bezeichnet. In den allermeisten Fällen werden die Kennetiketten drahtlos ausgelesen. Wichtige Kriterien für die Funktionalität eines Etikettenkennsystems ist die Reichweite und Positionsabhängigkeit des Sender/Empfängersystems. Dabei ist einerseits eine große Reichweite und andererseits eine kleine Positionsabhängigkeit des Systems wünschenswert. Zudem müssen die Kennetiketten in den meisten Fällen (zum Beispiel bei Großmärkten) extrem kostengünstig hergestellt werden. Des Weiteren ist es wünschenswert, die Information der Kennetiketten möglichst erst beim Endbenutzer aufzubringen, und diese Information letztendlich zuverlässig auszulesen.
Im Stand der Technik sind Etikettenkennsysteme mit großer Positionsflexibilität und Reichweite bekannt, die bis heute normalerweise als integrierte Siliziumschaltungen mit integriertem Flash-Speicher gefertigt werden. Derartige Siliziumschaltungen eignen sich aufgrund ihres relativ hohen Preises nur für eine kleine Klasse von Anwendungen, so dass heutzutage an der Supermarktkasse die auf einem Kennetikett zum Beispiel in Form eines Barcodes aufgebrachte Kenninformation mit Laserscannern erkannt, entinventarisiert und daraus der Preis ermittelt wird. Der dazu auf dem Etikett bzw. der Ware aufzubringende Barcode lässt sich zwar billig aufdrucken, was nur Bruchteile von Cents kostet, andererseits geschieht das Leseverfahren solcher Barcodes seriell und ist zu vernünftigen Preisen bislang nur mit menschlicher Hilfe möglich.
Dementsprechend ist es wünschenswert, ein ohne menschliche Hilfe elektrisch funktionierendes Etikettenkennsystem mit billig herzustellenden Kennetiketten bereitzustellen. Eine zunehmende Anzahl von Etikettenkennsystemanwendungen möchte einerseits die Preisvorteile der Massenproduktion nutzen, die notwendige Voraussetzung dafür ist jedoch andererseits, dass die für die Kennetiketten benötigten integrierten Schaltkreise deutlich billiger produziert werden als heute. Diesen Anforderungen kann man nur zum Teil durch Produktivitätssteigerungen und kleinere Chipflächen entsprechen. Die integrierten Siliziumschaltungen mit der für viele dieser neuen Anwendungen notwendigen geringen Funktionalität wären jedoch nicht durch die skalierbare Schaltung sondern durch die schlecht skalierbaren Tags begrenzt. Um neue Massenmärkte für Etikettenkennsysteme zu erschließen, muss also auch der der IC- Herstellung zugrunde liegende Prozess vereinfacht werden.
Eine äußerst interessante Alternative, um die Herstellungskosten von integrierten Schaltungen drastisch zu senken besteht aus heutiger Sicht im Einsatz neuer extrem billiger Herstellungsverfahren wie zum Beispiel gedruckter Polymertransistoren. Im einfachsten Fall würden damit die Schaltkreise der heutigen integrierten Siliziumschaltungen einfach auf ein Polymertransistoren realisierendes Herstellungsverfahren übertragen. Dies führt jedoch zu einer ganzen Reihe neuer Probleme. So ist es wenigstens aus heutiger Sicht zum Beispiel nicht möglich, leistungsfähige n-MOS-Feldeffekttransistoren auf Polymerbasis herzustellen, wie sie für CMOS- Schaltungen benötigt werden. Es ist außerdem zu erwarten, dass die Leistungsaufnahme der Polymertransistorschaltungen aufgrund der wesentlich schlechteren Beweglichkeit der Ladungsträger in den Polymeren um ein Vielfaches höher ist als die der heutigen CMOS-Schaltungen. Nichtflüchtige Speicher in Polymertechnik stehen heutzutage ebenfalls nicht zur Verfügung.
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Etikettenkennsystem bestehend aus einer Sender/Empfängereinheit und aus Kennetiketten einzuführen, das minimale Anforderungen an den Energieverbrauch und die Elektronik der Kennetiketten stellt, indem ein Großteil der Informationsverarbeitung auf die Sender/Empfängereinheit verlagert wird. Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung, ein Codierverfahren anzugeben, mit dem die Information vom Endbenutzer auf dem Kennetikett leicht konfiguriert werden kann.
Diese Aufgaben werden anspruchsgemäß gelöst.
Gemäß einem ersten wesentlichen Aspekt ist ein erfindungsgemäßes Etikettenkennsystem dadurch gekennzeichnet, dass die Sender/Empfängereinheit mit der Primärspule verbundene Detektionsmittel zur Detektion des Energieinhalts des Sendemagnetfeldes und Decodiermittel aufweist, die die vom Kennetikett dem magnetischen Wechselfeld aufmodulierte Kenninformation aufgrund einer von den Detektionsmitteln jeweils detektierten Änderung des Energieinhalts des magnetischen Wechselfelds und der jeweils detektierten zeitlichen Verzögerung dieser Anderung decodiert und daraus die Kenninformation als binären Code ermittelt.
Um den Energieverbrauch zu senken, speichert das Kennetikett die dem ausgesendeten Wechselfeld entnommene Energie über maximal eine Periode des Wechselfeldes.
In dem Kennetikett entspricht jedes Bit der Kenninformation einem ganzzahligen Vielfachen einer von der Lage und vom Abstand des Kennetiketts von der Sender/Empfängereinheit abhängigen bekannten Basisenergiemenge. Dieses ganzzahlige Vielfache kann vorteilhafterweise jeweils das 2ⁱ-fache der Basisenergiemenge sein, wobei i die Bitstelle im Kenninformationswort angibt.
Diese Basisenergiemenge wird dadurch kalibriert, dass ein ebenfalls positionsabhängiges Referenzsignal vom Kennetikett ausgesendet wird, wobei dieses Referenzsignal die Menge der der Kenninformation entsprechenden zwischengespeicherten Energie des Kennetiketts quantifiziert. Die Kalibrierung erfolgt dabei in der Sender/Empfängereinheit.
In der einfachsten Form ist das von der Sender/Empfängereinheit ausgesendete magnetische Wechselfeld sinusförmig, wobei in diesem Fall die Kenninformation vom Kennetikett auf die eine Halbwelle und das Referenzsignal auf die benachbarte andere Halbwelle der Sinusschwingung aufmoduliert werden.
Das für ein derartiges Etikettenkennsystem vorteilhafterweise verwendbares Kennetikett weist außer der mit dem von der Sender/Empfängereinheit ausgesendeten magnetischen Wechselfeld induktiv koppelbaren Sekundärspule eine elektrische Speichereinheit zur bitweisen Speicherung der Kenninformation als Binärcode und Schaltungsmittel zur Verbindung der Sekundärspule mit der Speichereinheit auf. Die Speichereinheit im Kennetikett speichert die der Sekundärspule entnommene Energie nur während einer Halbwelle des Wechselfelds zwischen und die der im Kennetikett bzw. der Speichereinheit gespeicherten Kenninformation entsprechende Energie wird während der anderen Halbwelle des Wechselfeldes wieder übertragen.
Die Speichereinheit des Kennetiketts weist n mit Source und/oder Drain parallel geschaltete Speichertransistoren zur Speicherung eines n-stelligen binären Kenninformationsworts auf. Jeder Speichertransistor entspricht also einem Bit des Kenninformationsworts. Zusätzlich weist die Speichereinheit einen weiteren Speichertransistor zur Speicherung des Referenzsignals auf.
In dieser Speichereinheit wird vorteilhafterweise die Bitstelle des Kenninformationsworts durch die entsprechende Weite eines jeweiligen Speichertransistors und der logische Zustand jeder Bitstelle durch die Kontaktierung des jeweiligen Speichertransistors festgelegt. Wenn, wie bevorzugt, die die Kenninformation speichernden Transistoren als Polymertransistoren realisiert sind, können die die Kontaktierung bestimmenden Leiterbahnen der Speichertransistoren im Offsetdruck und auch zu einem späteren Zeitpunkt als der Rest des Kennetiketts hergestellt werden.
Gemäß einem anderen wesentlichen Aspekt ermöglicht die Erfindung ein Codierverfahren für eine in einem Etikettenkennsystem durch induktive Kopplung eines von einer Primärspule einer Sender/Empfängereinheit ausgesendeten periodischen magnetischen Wechselfelds mittels einer mit einem Kennetikett verbundenen Sekundärspule in Form eines Binärworts vom Kennetikett zu übertragenden Kenninformation, wobei diese Kenninformation im Kennetikett gespeichert und durch eine entsprechende Modulation des Energieinhaltes des Sendemagnetfeldes verzögert ausgegeben wird.
Vorteilhafterweise ist dieses Codierverfahren dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bit der Kenninformation so codiert wird, dass es dem 2ⁱ-fachen einer von der Lage und vom Abstand des Kennetiketts von der Sender/Empfängereinheit abhängenden bekannten Basisenergiemenge entspricht.
Bevorzugt ist das Codierverfahren weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines sinusförmigen magnetischen Wechselfelds die Basisenergiemenge durch ein ebenfalls positionsabhängiges vom Kennetikett während einer Halbwelle ausgesendetes Referenzsignal in der Sender/Empfängereinheit kalibriert wird, welches durch die Menge der der Kenninformation entsprechenden und im Kennetikett während der benachbarten Halbwelle zwischengespeicherten Energie quantifiziert ist.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Etikettenkennsystems, ein Ausführungsbeispiel eines für dieses Etikettenkennsystem geeigneten Kennetiketts sowie das erfindungsgemäße Codierverfahren bezogen auf die beiliegende Zeichnung erläutert.
Die Zeichnungsfiguren zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 schematisch Funktionsblöcke eines erfindungsgemäßen Etikettenkennsystems;
Fig. 2 ein Diagramm, das die Decodierung der Kenninformation in der Sender/Empfängereinheit des erfindungsgemäßen Etikettenkennsystems erläutert;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung für ein bei der Erfindung verwendbares Kennetikett und
Fig. 4 ein Diagramm eines Simulationsergebnisses, das die Leistung über der Zeit für verschiedene Bitkombinationen im Speicher des Kennetiketts veranschaulicht.
Gemäß dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Funktionsblockschaltbild sendet eine Sende/Empfängereinheit 1 durch eine Primärspule L1 ein magnetisches Wechselfeld 3 aus. Ein Kennetikett 2 weist eine Sekundärspule L2 auf, die mit dem Wechselfeld 3 induktiv gekoppelt ist. In einer Speichereinheit 4 des Kennetiketts 2 ist ein binäres Kenninformationswort 5 gespeichert, das in dem dargestellten Beispiel acht Bitstellen hat.
Die Sender/Empfängereinheit 1 weist außerdem mit der Primärspule L1 verbundene Detektionsmittel 6 zur Detektion des Energieinhalts des Sendemagnetfelds 3 und Decodiermittel 7 auf, die die von dem Kennetikett 2 übertragene Kenninformation aufgrund einer entsprechenden jeweils detektierten Änderung des Energieinhalts des Magnetfelds und einer jeweils detektierten zeitlichen Verzögerung dieser Änderung decodiert und daraus die Kenninformation als binären Code ermittelt.
Eine wichtige Randbedingung für die drahtlose Übertragung von Daten ist das Protokoll, das heißt die Art und Weise wie die Daten vor der Übertragung codiert und später wieder decodiert werden. Da es sich bei dem vorliegenden Etikettenkennsystem um ein Produkt mit geringstmöglichen Herstellungskosten handeln soll, soll der Aufwand der Decodierung auf die Sender/Empfängereinheit konzentriert werden, die in wesentlich geringeren Stückzahlen als die Kennetiketten benötigt wird. Auf der Sender/Empfängerseite wird gemäß obiger Beschreibung durch eine Primärspule L1 ein magnetisches Wechselfeld bei einer von der Post zugelassenen Frequenz, zum Beispiel 125 kHz, ausgesendet. Die Detektionsmittel 6 der Sender/Empfängereinheit 1 detektieren gleichzeitig den Energieinhalt des Magnetfelds zum Beispiel über den für eine konstante Sendespannung benötigten Strom.
Das Kennetikett 2 moduliert diesen Energieinhalt durch Umwandlung von magnetischer in elektrostatische Energie und zurück in magnetische Energie zu einem späteren Zeitpunkt. Die einzelnen Bitstellen werden durch die Menge der vom Kennetikett dem Magnetfeld entnommenen magnetischen Energie und durch die zeitliche Verzögerung der Rückumwandlung dieser Energie in magnetische Energie codiert. Jedes im Kennetikett gesetzte Bit i entspricht einem Vielfachen, zum Beispiel 2ⁱ, einer Basisenergiemenge, die jedoch von der Lage und dem Abstand des Kennetiketts vom Sender abhängt. Wenn man die Gesamtenergie auf die einem Bit entsprechende Basisenergiemenge bezieht, ergibt sich aus dem gesamten Energieinhalt eine charakteristische Zahl. Die Zahl lässt sich direkt in einen Binärcode umrechnen, der wiederum den Werten der einzelnen Speicherbits im Kennetikett entspricht. Die erwähnte Basisenergiemenge muss jedoch unter den genannten Randbedingungen bekannt sein.
Da ein genauer Abstand und eine definierte Lage der Sekundärspule L2 zur Primärspule L1 nicht gewährleistet werden kann, benötigt man ein Referenzsignal, welches ebenso wie der Speicherinhalt positionsabhängig ist und mit dem die Menge der im . Kennetikett zwischengespeicherten Energie quantifiziert werden kann. Dieses Referenzsignal kann nun auf die positive oder negative Halbwelle des magnetischen Wechselfelds 3 moduliert werden, während der Speicherinhalt auf die benachbarte negative oder positive Halbwelle derselben Schwingung des Wechselfelds codiert wird. Allerdings ist alternativ auch eine andere Phasenaufteilung der Signale denkbar. Auf diese Weise wird das Codierungsverfahren unabhängig von Abstand und Lage des Spulenpaars L1, L2. Erfolgt die zweimalige Umwandlung der Sendeenergie, d. h. der magnetischen Energie in elektrische Energie und der elektrischen Energie in magnetische Energie innerhalb einer Periode, d. h. während einer Schwingungsdauer des magnetischen Wechselfeldes 3, so ist es außerdem möglich, dass die Bitsignale durch eine einfache und energieeffiziente Schaltungsanordnung auf dem Kennetikett erzeugt werden.
In Fig. 2, die die Leistung P des magnetischen Wechselfelds abhängig von der Zeit t darstellt und das in der Sender/Empfängereinheit ausgeführte Decodierverfahren schematisch veranschaulicht, ist links die erste Halbwelle eines periodischen, zum Beispiel sinusförmigen Wechselsignals mit der maximalen Leistung P_max und rechts auf der Zeitachse innerhalb einer (nicht gezeigten) zweiten Halbwelle ein Detektionssignal D mit einem einer Leistung P_d entsprechenden Energieinhalt dargestellt, welches gemäß einer von n Verzögerungszeiten t₀, . . ., t_n-1 detektiert wird. Wie erwähnt decodieren die Decodiermittel 7 in der Sender/Empfängereinheit 1 die Kenninformation anhand des durch P_d angegebenen Energieinhalts des Detektionssignals D und des der jeweiligen Verzögerungszeit entsprechenden Zeitschlitzes in dem dieses Signal D auftritt, und erzeugen die decodierte Information in Form eines Binärcodes.
Nachstehend wird anhand der Fig. 3 Aufbau und Funktion einer bevorzugten Schaltungsanordnung in einem Kennetikett gemäß der Erfindung beschrieben. Es ist anzustreben, dass die Schaltung nur Energie für die Übertragung von Speicherinhalt nicht jedoch für periphere Schaltungsfunktionen benötigt. Da dem Kennetikett in dem drahtlos arbeitenden Etikettenkennsystem nur über die Sekundärspule L2 vom magnetischen Wechselfeld 3 Energie zugeführt werden kann, liegt diese Energie im Kennetikett primär auch als Wechselspannung bzw. Wechselstrom vor. Klassische Schaltungstechnik funktioniert jedoch mit Gleichspannungen oder Strömen. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Codierungsverfahren vermeidet die verlustbehaftete Gleichrichtung der Primärenergie. Die Energie der einzelnen Halbwellen wird von der Schaltung zwischengespeichert und entsprechend dem im Kennetikett enthaltenen Kenninformationswort verändert wieder übertragen. Wenn das von der Sekundärspule L2 erzeugte Strom- bzw. Spannungssignal direkt als Takt-, Steuer- und Eingangssignal genutzt wird, ist es nicht einmal nötig, konstante Versorgungsspannungen an die Transistoren anzulegen.
Die Übertragung des Kenninformationsworts vom Kennetikett zur Sender/Empfängereinheit erfolgt über die Modulation des elektrischen Widerstands zwischen den Enden A und B der Sekundärspule L2 und dem mit Erde E verbundenen Mittelabgriff derselben. Diese Modulation führt zu einer variablen Gegeninduktion in der Primärspule L1 (in Fig. 3 nicht dargestellt) und damit zu einem entsprechend modulierten Strom in derselben. Diese Modulation wird nun über eine Strommessung im Primärkreis der Sender/Empfängereinheit detektiert. Damit wird die Modulation des Widerstandes der Sekundärspule L2 zum Sender durch die erfolgte Gegeninduktion übertragen.
Der rechte Teil der Fig. 3 stellt eine einfache Schaltungsanordnung zur Modulation des Widerstandes in der Sekundärspule L2 dar, die mit ihren beiden äußeren Enden A und B an den Anschlüssen A und B der Schaltungsanordnung angeschlossen ist.
Die Schaltungsanordnung der Fig. 3 kommt mit einem einzigen Typ von MOS-Transistoren aus, zum Beispiel mit Polymertransistoren vom p-Typ. Die oben erwähnten Randbedingungen sind bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung erfüllt: die Widerstandsänderung bzw. der Stromverbrauch werden fast ausschließlich von den Speichertransistoren 14 ₀-14 _n-1 und dem Referenztransistor 15 der Speichereinheit 4 bestimmt. Die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung lässt sich zum besseren Verständnis in drei Teile aufteilen. Der erste linksseitige mit der Bezugszahl 8 bezeichnete Teil ist eine Ansteuerungsschaltung. Sie besteht für jedes Speicherbit des Kenninformationsspeichers 4 und für den Referenztransistor 15 aus je zwei Transistoren 17, 18. Die Sourceanschlüsse der ersten Transistoren 17 sind gemeinsam mit dem Mittelabgriff C und die Gateanschlüsse derselben sind gemeinsam mit dem unteren Ende A der Sekundärspule L2 verbunden. Der Drainanschluss jedes der ersten Transistoren 17 ist jeweils mit dem Sourceanschluss eines der zweiten Transistoren 18 verbunden. Deren Gateanschlüsse sind gemeinsam mit dem oberen Ende B der Sekundärspule L2 verbunden, während die Drainanschlüsse jedes zweiten Transistors 18 jeweils mit dem Gateanschluss eines jeweiligen Speichertransistors 14 ₀-14 _n-1 bzw. Referenztransistors 15 verbunden sind. Da die beiden äußeren Enden A und B der Sekundärspule L2 im Spannungssignal um 180° phasenverschoben sind, ist immer einer der beiden Ansteuerungstransistoren 17, 18 unterhalb der Schwellspannung und damit im Sperrbereich. Ein Stromfluss zwischen dem Mittelabgriff der Sekundärspule L2 und dem Gate des Speichertransistors ist nur über Verschiebungsströme möglich. Solche Verschiebungsströme entstehen jedoch durch die von der Sekundärspule L2 anliegenden Wechselspannungen an den Gateelektroden der beiden Ansteuertransistoren 17 und 18. Sie führen letztendlich zu Ladungsverschiebungen auf den Gates der Speichertransistoren 14 ₀-14 _n-1, so dass dort abwechselnd positive und negative Gatespannungen zwischen Source und Gate anliegen. Dies verursacht einen Wechsel zwischen hoher und niedriger Leitfähigkeit auf den Speichertransistoren und einem Referenztransistor 15. Sind nun die Drains (Sources) der Speichertransistoren 14 ₀-14 _n-1 gemeinsam mit dem oberen (alternativ dem unteren) äußeren Spulenanschluss B (A) und der Referenztransistor 15 mit dem jeweils anderen äußeren Spulenanschluss A (B) verbunden, so bestimmen die Speichertransistoren 14 ₀-14 _n-1 für die eine und der Referenztransistor 15 für die andere Halbwelle des magnetischen Wechselfeldes die Leitfähigkeit der an der Sekundärspule L2 angeschlossenen Gesamtschaltung.
Die Codierung eines jeweiligen Speichertransistors i ergibt sich durch dessen Weite 2 ⁱ, das heißt durch die unterschiedlichen Weiten der Transistoren wird die Größe der Widerstandsänderung und damit die Stelle des Bits im digitalen Kenninformationswort bestimmt. Der logische Zustand lässt sich durch die Kontaktierung der Speichertransistoren 14₀ -14_n-1 festlegen (Anschluss des Drains an Masse bedeutet "0"; Anschluss des Drains an den oberen (bzw. unteren) äußeren Spulenanschluss A, B bedeutet "1"). Der Referenztransistor 15 sollte möglichst die Weite eines mittleren Bits der Speichertransistoren aufweisen, und sein Drainanschluss muss am unteren (bzw. oberen) äußeren Spulenanschluss A (bzw. B) der Sekundärspule L2 angeschlossen sein.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm einer Simulation des resultierenden Leistungsverbrauchs der in Fig. 3 dargestellten Schaltung für unterschiedliche Bitkombinationen bzw. digitale Worte. Fig. 4 zeigt auch, dass die Schaltungsanordnung der Fig. 3 hinsichtlich der Unterscheidbarkeit des Bits 8 = "1" und der Bits 1 bis 7 gleich "1" noch nicht optimal ist, da die Leistungswerte dieser Bitkombinationen sehr nahe beieinander liegen. Der nicht näher bezeichnete Leistungsverbrauch der zweiten Halbwelle gibt das vom Referenztransistor 15 erzeugte Referenzsignal an.
Zur Herstellung eines Kennetiketts mit der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung ist es notwendig, die Information, die das Etikett enthalten soll, darauf zu codieren. Um diese Codierung so kostengünstig wie möglich zu machen, ist es vorteilhaft, das Kennetikett so weit wie möglich bis zu dem die Information bestimmenden Schritt in billiger Massenproduktion vorzufertigen. Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung ist nur die Drainverbindungsleitung der Speichertransistoren 14 ₀-14 _n-1 für den Inhalt eines Bits, das heißt logisch "0" oder logisch "1" verantwortlich, während die restliche Schaltung vom Speicherinhalt unabhängig ist. Es genügt also, wenn nur die Anschlüsse der den Kenninformationsspeicher 4 bildenden Transistoren 14 ₀-14 _n-1 durch den Endanwender entsprechend des Speicherinhalts auf die dem logischen Zustand "0" oder "1" entsprechenden Leitungen gelegt werden. Dies wird vorteilhafterweise durch billigen und einfachen Offsetdruck dieser Leiterbahnen geschehen. Voraussetzung ist jedoch, dass der Herstellungsprozess der Schaltung (bevorzugt in Polymertechnik) es ermöglicht, eine Leitung mit einem solchen oder ähnlichen Druckverfahren auf die vorgefertigte Schaltung aufzubringen.
Bei dem erfindungsgemäßen Etikettenkennsystem wird vorteilhafterweise die Information eines Kennetiketts über den Leistungsverbrauch der Primärspule 1 im magnetischen Wechselfeld des Sendesignals decodiert. Weiterhin werden vorteilhafterweise die Signale über die Amplitude, Phase oder Form einer Halbwelle des Sendesignals codiert. Die Kalibrierung der ortsabhängigen Signale, so dass diese ortsunabhängig decodiert werden können, geschieht durch ein Referenzsignal auf der anderen Halbwelle des Sendesignals.
Vorteilhafterweise wird die Schaltung, die auf dem Kennetikett zur Speicherung der Kenninformation und zur Ansteuerung notwendig ist, in sehr kostengünstiger Polymertechnik vorgefertigt und die den Informationsinhalt des Kennetiketts bestimmenden Leiterbahnen im Offsetdruckverfahren nach der Schaltungsimplementierung aufgebracht. Bezugszeichenliste 1 Sender/Empfängereinheit
2 Kennetikett
3 magnetisches Wechselfeld
4 Kenninformationsspeicher
5 Kenninformation
6 Detektionsmittel
7 Decodiermittel
L1 Primärspule
L2 Sekundärspule
8 Ansteuerungsschaltung
14 ₀ . . . 14 _n-1 Speichertransistoren
15 Referenztransistoren
17, 18 Transistoren der Ansteuerschaltung 8
A, B äußere Spulenanschlüsse der Sekundärspule L2
C mittlerer Spulenabgriff der Sekundärspule L2
E Masse
P, P_max, P_d Leistungswerte
D Detektionssignal
t, t₀, t_n-1 Zeiten

Claims

1. Etiketten-Kennsystem mit einer ein periodisches magnetisches Wechselfeld durch eine Primärspule (L1) aussendenden Sender/Empfängereinheit (1) und einem ein digitales Kenninformationswort (5) bitweise speichernden Kennetikett (2), das, gespeist durch induktive Kopplung mit dem von der Sender/Empfängereinheit (1) gesendeten magnetischen Wechselfeld (3), die gespeicherte Kenninformation (5) durch entsprechende Modulation des Energieinhalts des Sendemagnetfelds verzögert ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender/Empfängereinheit (1) mit der Primärspule (L1) verbundene Detektionsmittel (6) zur Detektion des Energieinhalts des Sendemagnetfeldes und Decodiermittel (7) aufweist, die die vom Kennetikett (2) dem magnetischen Wechselfeld (3) aufmodulierte Kenninformation aufgrund einer von den Detektionsmitteln (6) detektierten Änderung des Energieinhalts des magnetischen Wechselfelds und der jeweils detektierten zeitlichen Verzögerung dieser Änderung decodiert und daraus die Kenninformation als binären Code ermittelt.

2. Etiketten-Kennsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes gesetzte Bit (i) des Kenninformationsworts einem ganzzahligen Vielfachen (2 ⁱ) einer von der Lage und vom Abstand des Kennetiketts von der Sender/Empfängereinheit abhängenden bekannten Basisenergiemenge entspricht.

3. Etiketten-Kennsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vielfache jeweils das 2ⁱ-fache der Basisenergiemenge ist.

4. Etiketten-Kennsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisenergiemenge durch ein ebenfalls positionsabhängiges und von dem Kennetikett (2) ausgesendetes Referenzsignal, welches die Menge der der Kenninformation entsprechenden zwischengespeicherten Energie des Kennetiketts quantifiziert, in der Sender/Empfängereinheit (1) kalibriert wird.

5. Etiketten-Kennsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Sender/Empfängereinheit (1) ausgesendete magnetische Wechselfeld (3) sinusförmig ist und dass der das Kenninformationswort des Kennetiketts (2) angebende Speicherinhalt des Speichers auf die eine Halbwelle und das Referenzsignal auf die benachbarte andere Halbwelle der Sinusschwingung aufmoduliert werden.

6. Kennetikett für ein Etiketten-Kennsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
eine Sekundärspule (L2), die in das von der Sender/Empfängereinheit (1) ausgesendete magnetische Wechselfeld (3) bringbar und dadurch induktiv mit diesem koppelbar ist,
eine elektrische Speichereinheit (4) zur bitweisen Speicherung der Kenninformation (5) als Binärcode und
Schaltungsmittel zur Verbindung der Sekundärspule (L2) mit der Speichereinheit (4), wobei die Speichereinheit (4) die der Sekundärspule (L1) entnommene Energie nur während einer Halbwelle des Wechselfeldes (3) zwischenspeichert und die der darin gespeicherten Kenninformation entsprechende Energie über die Schaltungsmittel und die Sekundärspule während der anderen Halbwelle des Wechselfeldes wieder übertragen wird.

7. Kennetikett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (4) n mit ihren Source- und/oder Drainanschlüssen parallel geschaltete Speichertransistoren (14 ₀-14 _n-1) aufweist, die jeweils einem Bit (i) des n- stelligen binären Kenninformationsworts (5) entsprechen.

8. Kennetikett nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (4) einen zusätzlichen parallel zu den anderen Speichertransistoren geschalteten Speichertransistor (15) zur Speicherung des Referenzsignals aufweist.

9. Kennetikett nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelle des jeweiligen Bits (i) des Kenninformationsworts durch die entsprechende Weite eines jeden Speichertransistors (14 ₀-14 _n-1) festgelegt ist.

10. Kennetikett nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der logische Zustand ("0" oder "1") jedes Bits des Kenninformationsworts durch die Kontaktierung des Source- und/oder Drainanschlusses des jeweiligen Speichertransistors (14 ₀-14 _n-1) festgelegt ist.

11. Kennetikett nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Transistoren des Kennetiketts (2) als Polymertransistoren realisiert sind.

12. Kennetikett nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kontaktierung bestimmenden Leiterbahnen jedes Speichertransistors durch Offsetdruck hergestellt werden.

13. Codierverfahren für eine in einem Etikettenkennsystem durch induktive Kopplung eines von einer Primärspule (L1) einer Sender/Empfängereinheit (1) ausgesendeten periodischen magnetischen Wechselfelds mit einer mit einem Kennetikett (2) verbundenen Sekundärspule (L2) in Form eines Binärworts vom Kennetikett zu übertragenden Kenninformation, wobei diese Kenninformation (5) im Kennetikett als Binärwort gespeichert und durch eine entsprechende Modulation des Energieinhaltes des Sendemagnetfeldes (3) verzögert ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bit (i) der Kenninformation so codiert wird, dass es dem 2ⁱ-fachen einer von der Lage und vom Abstand des Kennetiketts (2) von der Sender/Empfängereinheit (1) abhängenden bekannten Basisenergiemenge entspricht.

14. Codierverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines sinusförmigen magnetischen Wechselfelds (3) die Basisenergiemenge durch ein ebenfalls positionsabhängiges vom Kennetikett (2) während einer Halbwelle ausgesendetes Referenzsignal in der Sender/Empfängereinheit (1) kalibriert wird, welches durch die Menge der der Kenninformation entsprechenden und im Kennetikett während der benachbarten Halbwelle zwischengespeicherten Energie quantifiziert ist.