DE10227681A1 - Transponder module attachment method for a pressurized container or the safety valve thereof, whereby the robustly designed module is inserted within a cavity in the bottle and covered with elastic, non-metallic material - Google Patents

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Abstract

Method for attaching a transponder (2) with a chip (3) and antenna coil (4) to a metallic pressurized container or the safety valve thereof. The coil is rod-shaped and has electrical connections (3a, 3b) to the chip to form the transponder. The transponder is contained in a non-metallic housing (7) and the resultant module (1) is completely inserted in a cavity within the pressurized container with the coil axis parallel to the container surface and the coil at least partially next to a window in the container. The cavity is filled with a non-metallic, elastic material after transponder insertion. An Independent claim is made for a transponder module for attachment to a pressurized container.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung eines Transponders mit einem Chip und einer Spule an einem Druckbehälter aus Metall, wie beispielsweise einer Gasflasche und insbesondere dem Sicherheitsverschluß des Druckbehälters, einem Ventil des Druckbehälters oder dem Körper des Druckbehälters selbst. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Transpondermodul, das besonders gut geeignet zur Durchführung des Verfahrens ist.The present invention relates to a method for attaching a transponder with a chip and a coil on a pressure vessel made of metal, such as a gas bottle and in particular the security lock of the Pressure vessel, a valve of the pressure vessel or the body of the pressure vessel itself. Furthermore, the invention relates to a transponder module, which is particularly well suited for carrying out the method.

Transponder bestehend aus einem Chip und einer Spule sind hinlänglich bekannt und werden in unterschiedlichen Be reichen eingesetzt, wo ein berührungsloser Datenaustausch zwischen dem Chip des Transponders und einem Lesegerät stattfinden soll. Der Datenaustausch erfolgt hierbei über elektromagnetische Wechselfelder, wozu der Transponder eine entsprechende Antenne in Form einer Spule besitzt. Die Transpondertechnik kommt beispielsweise bei berührungslos arbeitenden Chipkarten zum Einsatz. Neben solchen Anwendungsfeldern in weitgehend ungestörten Umgebungen gibt es auch Einsatzbereiche, in denen die Transponder direkt auf elektrisch leitenden, insbesondere metallischen Flächen zum Einsatz kommen. Dies ist häufig in der Automatisierungstechnik der Fall, wenn Transponder zur Objektidentifikation verwendet werden.Transponder consisting of a chip and a coil are sufficient known and are used in different areas where a non-contact Data exchange should take place between the chip of the transponder and a reader. The data exchange takes place via electromagnetic alternating fields, for which the transponder has a corresponding antenna in the form of a coil has. The transponder technology comes with contactless, for example working chip cards. In addition to such fields of application in largely undisturbed There are also environments in which the transponders are used directly on electrically conductive, especially metallic surfaces for Come into play. This is common in automation technology the case when transponders for object identification be used.

In diesem Zusammenhang wird in der DE 196 22 387 A1 vorgeschlagen, die Spule auf einen flachen Trägerkörper aufzuwickeln und diesen Trägerkörper an der Oberfläche des Metallkörpers über entsprechende Befestigungseinrichtungen in der Weise angzubringen, daß die Achse der Spule etwa parallel zur Oberfläche des Metallkörpers liegt.In this context, the DE 196 22 387 A1 proposed to wind the coil on a flat support body and attach this support body to the surface of the metal body via appropriate fastening devices in such a way that the axis of the coil is approximately parallel to the surface of the metal body.

Problematisch an diesem Verfahren ist, daß der Transponder im Betrieb empfindlich gegen mechanische und thermische Beanspruchungen, Vibrationen etc. ist.Problematic with this procedure is that the Transponders sensitive to mechanical and thermal during operation Stresses, vibrations etc.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Transponder auf einfache Weise und gut geschützt an einem Druckbehälter angebracht werden kann. Des weiteren soll ein Transpondermodul angegeben werden, das für die Durchführung des Verfahrens geeignet ist.The object of the invention is therefore to specify a method with which a transponder in a simple manner and well protected on a pressure vessel can be attached. A transponder module is also to be specified be that for the implementation the method is suitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spule stabförmig aufgewickelt und an ihren Enden mit den elektrischen Anschlüssen des Chips unter Bildung eines Transponders elektrisch verbunden wird, der Transponder in eine Hülle aus einem nicht metallischen Material eingebracht wird, das so gebildete Transpondermodul vollständig in eine Kavität des Druckbehälters in der Weise eingebracht wird, daß die Spulenachse parallel zur Oberfläche des Druckbehälters liegt und die Spule zumindest teilweise im Bereich eines Fensters des Druckbehälters positioniert ist, und die Kavität des Druckbehälters nach dem Einbringen des Transponders mit einem nicht metallischen elastischen Material vergossen wird.This object is achieved according to the invention solved, that the Rod-shaped coil coiled and at their ends with the electrical connections of the Chips are electrically connected to form a transponder, the transponder in an envelope is introduced from a non-metallic material, the so formed Transponder module completely into a cavity of the pressure vessel is introduced in such a way that the coil axis parallel to surface of the pressure vessel lies and the coil at least partially in the area of a window of the pressure vessel is positioned, and the cavity of the pressure vessel after inserting the transponder with a non-metallic one elastic material is shed.

Aufgrund der stabförmigen Ausbildung der Transponderspule und deren Anordnung im Bereich des Fensters des Druckbehälters kann ein Magnetfeld, das durch die Sendespule eines entsprechenden RF(radio-frequency)-Lesegerätes erzeugt wird, durch das Fenster hindurch die Transponderspule anregen, so daß der Chip des Transponders ausgelesen und auch beschrieben werden kann. Durch die Einbettung des Transponders in der Kavität ist der Transponder dabei gegen Beschädigungen geschützt. Weiterhin ist der Transponder in ein elastisches Material eingebettet, welches den Transponder gegen thermomechanische Spannungen, Schockeinwirkungen, Vibrationen und mechanische Schläge schützt.Because of the rod-shaped design the transponder coil and its arrangement in the area of the window of the pressure vessel can be a magnetic field generated by the transmitter coil of a corresponding RF (radio-frequency) -Lesegerätes is generated, excite the transponder coil through the window, so that the Chip of the transponder can be read out and also written to. By embedding the transponder in the cavity, the transponder is thereby against damage protected. Furthermore, the transponder is embedded in an elastic material, which protects the transponder against thermomechanical stresses, shock effects, Vibrations and mechanical shocks protects.

Außerdem ist eine Hülle aus einem nicht metallischen Material vorgesehen, die einerseits einen zusätzlichen Schutz bietet und andererseits aus dem Transpondermodul auch eine geschlossene Einheit bildet, die leicht in die Kavität des Druckbehälters eingebracht und darin positioniert werden kann.In addition, a shell is made a non-metallic material provided, on the one hand, an additional Offers protection and, on the other hand, one from the transponder module closed unit forms, which is easily inserted into the cavity of the pressure vessel and can be positioned in it.

Im übrigen ist die Kavität des Druckbehälters mit einem elastischen Material vergossen, um dem Transponder einen Schutz gegen mechanische Beschädigungen zu geben und zu fixieren.The cavity of the pressure vessel is also included potted an elastic material to protect the transponder against mechanical damage to give and fix.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Transponder in der Weise in die Kavität eingebracht wird, daß er bis auf den Bereich des Fensters vollständig von Metall umschlossen ist. Hierbei kann es ausreichen, das Fenster des Druckbehälters als einen schmalen Spalt auszubilden, der hinsichtlich der Länge und/oder auch hinsichtlich der Breite kleiner als die Spule sein kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Transponder sehr gut gegen Beschädigungen geschützt ist. Beispielsweise kann der Transponder in eine als parallel zur Oberfläche des Druckbehälters verlaufende Bohrung eingebracht sein, wobei er dann bis auf die Bohrungsöffnung und die Fensteröffnung vollständig von Metall umschlossen ist.According to a preferred embodiment of the Invention is provided that the Transponder is inserted into the cavity in such a way that it is up to completely surrounded by metal on the area of the window is. It may be sufficient to use the window of the pressure vessel as form a narrow gap, the length and / or can also be smaller in width than the coil. On in this way it is achieved that the Transponder is very well protected against damage. For example, the transponder can be in a parallel to the surface of the Pressure vessel trending Be introduced hole, it then except for the hole and the window opening Completely is surrounded by metal.

Alternativ ist es möglich, den Transponder in eine als Nut ausgebildete Kavität in der Oberfläche des Druckbehälters einzubringen. Bei dieser Ausführungsform ist al lerdings darauf zu achten, daß die Nut so tief ist, daß der Transponder von der Oberfläche des Druckbehälters nicht vorsteht.Alternatively, it is possible to use the Transponder in a cavity formed as a groove in the surface of the pressure vessel contribute. In this embodiment However, make sure that the groove is so deep that the transponder from the surface of the pressure vessel does not protrude.

Insbesondere in dem Fall, daß die Kavität als Bohrung ausbildet ist, kann die Hülle zweckmäßigerweise in Rohrform ausgebildet sein, wobei der Transponder dann in die Hülle so eingebracht wird, daß die Spulenachse parallel zur Rohrachse verläuft und somit eine definierte Ausrichtung in Bezug auf die Hülle besitzt.Especially in the case that the cavity as a bore trained, the shell can expediently be designed in tubular form, the transponder then in the Cover like this is introduced that the coil axis runs parallel to the pipe axis and thus has a defined orientation with respect to the shell.

Im übrigen kann die rohrförmige Hülle an ihren axialen Enden offen oder auch an einem Ende geschlossen ausgebildet sein.Otherwise, the tubular shell on their axial ends open or closed at one end his.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung en wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:With regard to further advantageous embodiments of the invention, reference is made to the subclaims and the following description of an embodiment tion example with reference to the accompanying drawing. The drawing shows:

1 in Schnittansicht ein Transpondermodul gemäß der vorliegenden Erfindung, 1 a transponder module according to the present invention,

2 in schematischer Draufsicht das Transpondermodul aus 1, das in eine Bohrung eines Sicherheitsverschlusses eines Druckbehälters eingebracht ist, und 2 the transponder module in a schematic plan view 1 , which is introduced into a bore of a safety closure of a pressure vessel, and

3 die Anordnung aus 2 in Seitenansicht. 3 the arrangement 2 in side view.

In 1 ist ein Transpondermodul 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses Transpondermodul 1 umfaßt einen Transponder 2 bestehend aus einem Chip 3 und einer Spule 4, die stabförmig auf einen Ferritkern 5 aufgewickelt ist und an ihren Endbereichen mit den elektrischen Anschlüssen 3a, 3b – auch Bondpads genannt – des Chips 3 elektrisch verbunden ist. Der Transponder 2 ist in eine rohrförmige und an ihrem einen axialen Ende verschlossene Hülle 7 eingebracht, die mit einem elastischen Material 6 gefüllt ist. Der Transponder 2 ist in der Hülle 6 dabei so positioniert, daß die Längsachse der Spule 4 bzw. des Ferritkerns 5 parallel zur Längsachse der Hülle 7 liegt.In 1 is a transponder module 1 according to the present invention. This transponder module 1 includes a transponder 2 consisting of a chip 3 and a coil 4 that are rod-shaped on a ferrite core 5 is wound and at its end areas with the electrical connections 3a . 3b - also called bond pads - of the chip 3 is electrically connected. The transponder 2 is in a tubular shell and closed at one axial end 7 introduced with an elastic material 6 is filled. The transponder 2 is in the shell 6 positioned so that the longitudinal axis of the coil 4 or the ferrite core 5 parallel to the longitudinal axis of the envelope 7 lies.

Das so gebildete Transpondermodul 1 ist in eine Kavität 8 eines Druckbehälters 9 wie beispielsweise einer Gasflasche – hier dem Sicherheitsverschluß der Gasflasche – aus Metall eingebracht, die als eine parallel zur Oberfläche 9a des Sicherheitsverschlusses 9 gelegene Bohrung ausgebildet ist, wobei die Bohrung 8 mit einem spaltförmigen Fenster 10 zu der Oberfläche 9a des Sicherheitsverschlusses 9 hin öffnet. Das Transpondermodul 1 ist dabei in der Weise in der Bohrung 8 positioniert, daß die Transponderspule 4 im Bereich des Fensters 10 liegt, wie dies insbesondere in der Draufsicht von 2 gut erkennbar ist, und außerdem das Transpondermodul 1 und damit auch die Spule 4 etwa parallel zu der Oberfläche 9a des Sicherheitsverschlusses 9 ausgerichtet ist.The transponder module thus formed 1 is in a cavity 8th a pressure vessel 9 such as a gas bottle - here the safety cap of the gas bottle - made of metal, which is parallel to the surface 9a the safety lock 9 located bore is formed, the bore 8th with a slit-shaped window 10 to the surface 9a the safety lock 9 opens. The transponder module 1 is in the way in the hole 8th positioned that the transponder coil 4 in the area of the window 10 lies, as is particularly the case in the top view of 2 is clearly recognizable, and also the transponder module 1 and with it the coil 4 roughly parallel to the surface 9a the safety lock 9 is aligned.

Die Bohrung 8 des Sicherheitsverschlusses 9 mit dem darin positionierten Transpondermodul 1 ist mit einem Vergußmaterial 11 verfüllt, um das Transpondermodul 1 zu fixieren und zu schützen.The hole 8th the safety lock 9 with the transponder module positioned in it 1 is with a potting material 11 filled to the transponder module 1 to fix and protect.

Im übrigen lassen die 1 bis 3 gut erkennen, daß die Länge lTM des Transpondermoduls 1 größer ist als die Länge lLF des Lesefensters 10 und auch eine größere Breite besitzt. Konkret sind die Abmessungen des Lesefensters 10 gerade noch so groß gewählt, daß ein Magnetfeld, das durch die Sendespule eines nicht dargestellten RF-Lesegeräts in das Fenster 10 eindringen und die Spule 4 anregen kann, so daß der Chip 3 des Transponders 2 ausgelesen und auch beschrieben werden kann.Otherwise leave the 1 to 3 well recognize that the length l TM of the transponder module 1 is greater than the length l LF of the reading window 10 and also has a larger width. The dimensions of the reading window are concrete 10 just chosen so large that a magnetic field through the transmitter coil of an RF reader, not shown, in the window 10 penetrate and the coil 4 can excite so that the chip 3 of the transponder 2 can be read out and also written to.

In erfindungsgemäßer Weise erfolgt die Einbringung des Transponders 2 in die Bohrung 8 des Sicherheitsverschlusses 9 in der folgenden Weise:
Zunächst wird in einem ersten Schritt die Spule 4 auf den Ferritkern 5 aufgewickelt und an ihren Enden mit den elektrischen beiden Anschlüssen 3a, 3b des Chips 3 unter Bildung des Transponders 2 elektrisch verbunden.The transponder is introduced in the manner according to the invention 2 in the hole 8th the safety lock 9 in the following way:
First, in a first step, the coil 4 on the ferrite core 5 wound and at their ends with the electrical two connectors 3a . 3b of the chip 3 forming the transponder 2 electrically connected.

Anschließend wird der so gebildete Transponder 2 in die Hülle 7 eingebracht und dort so positioniert, daß die Längsachse des Ferritkerns 5 etwa parallel zur Längsachse der Hülle 7 ausgerichtet ist. In dieser Position wird der Transponder 2 fixiert, indem die Hülle 7 mit dem elastischen Material 6 vergossen wird.Then the transponder thus formed 2 in the envelope 7 introduced and positioned there so that the longitudinal axis of the ferrite core 5 approximately parallel to the longitudinal axis of the envelope 7 is aligned. The transponder is in this position 2 fixed by the envelope 7 with the elastic material 6 is shed.

Das so gebildete Transpondermodul 1 wird in die Längsbohrung 8 des Sicherheitsverschlusses 9 eingebracht und so positioniert, daß einerseits die Längsachse der Hülle 7 und damit auch die Längsachse der Spule 4 parallel zu der Oberfläche 9a des Sicherheitsverschlusses 9 ausgerichtet ist und andererseits die Spule 4 direkt unterhalb des Fensters 10 in dem Sicherheitsverschlusses 9 positioniert ist. Anschließend wird das Transpondermodul 1 in der Bohrung 8 fixiert, indem die Bohrung 8 mit dem Vergußmaterial 11 verfüllt wird.The transponder module thus formed 1 is in the longitudinal bore 8th the safety lock 9 introduced and positioned so that on the one hand the longitudinal axis of the shell 7 and thus also the longitudinal axis of the coil 4 parallel to the surface 9a the safety lock 9 is aligned and on the other hand the coil 4 just below the window 10 in the safety lock 9 is positioned. Then the transponder module 1 in the hole 8th fixed by the hole 8th with the potting material 11 is backfilled.

Claims (13)

Verfahren zur Anbringung eines Transponders (2) mit einem Chip (3) und einer Spule (4) an einem Druckbehälter (9) aus Metall, insbesondere dem Sicherheitsverschluß des Druckbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) stabförmig aufgewickelt und an ihren Enden mit den elektrischen Anschlüssen (3a, 3b) des Chips (3) unter Bildung eines Transponders (2) elektrisch verbunden wird, der Transponder (2) in eine Hülle (7) aus einem nicht metallischen Material eingebracht wird, das so gebildete Transpondermodul (1) vollständig in eine Kavität (8) des Druckbehälters (9) in der Weise eingebracht wird, daß die Spulenachse (x) parallel zur Oberfläche (9a) des Druckbehälters (9) liegt und die Spule (4) zumindest teilweise im Bereich eines Fensters (10) des Druckbehälters (9) positioniert ist und die Kavität (8) des Druckbehälters (9) nach dem Einbringen des Transponders (2) mit einem nicht metallischen elastischen Material (11) vergossen wird.Procedure for attaching a transponder ( 2 ) with a chip ( 3 ) and a coil ( 4 ) on a pressure vessel ( 9 ) made of metal, in particular the safety closure of the pressure container, characterized in that the coil ( 4 ) wound in a rod shape and with the electrical connections at their ends ( 3a . 3b ) of the chip ( 3 ) forming a transponder ( 2 ) is electrically connected, the transponder ( 2 ) in an envelope ( 7 ) made of a non-metallic material, the transponder module thus formed ( 1 ) completely into a cavity ( 8th ) of the pressure vessel ( 9 ) is introduced in such a way that the coil axis (x) parallel to the surface ( 9a ) of the pressure vessel ( 9 ) lies and the coil ( 4 ) at least partially in the area of a window ( 10 ) of the pressure vessel ( 9 ) is positioned and the cavity ( 8th ) of the pressure vessel ( 9 ) after inserting the transponder ( 2 ) with a non-metallic elastic material ( 11 ) is shed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kavität (8) eine Nut in der Oberfläche des Druckbehälters (9) ist.A method according to claim 1, characterized in that the cavity ( 8th ) a groove in the surface of the pressure vessel ( 9 ) is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder (2) in der Weise in die Kavität (8) eingebracht wird, daß er bis auf den Bereich des Fensters (10) im wesentlichen vollständig von Metall umschlossen ist.A method according to claim 1, characterized in that the transponder ( 2 ) into the cavity ( 8th ) is introduced so that it extends to the area of the window ( 10 ) is essentially completely surrounded by metal. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder (2) in eine als parallel zur Oberfläche des Ventilkörpers (9) verlaufende Bohrung (8) als Kavität eingebracht wird.A method according to claim 3, characterized in that the transponder ( 2 ) in as parallel to the surface of the valve body ( 9 ) running hole ( 8th ) is introduced as a cavity. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (10), in dessen Bereich die Spule (4) positioniert wird, kleiner ist als der Transponder (2).Method according to claim 3 or 4, characterized in that the window ( 10 ), in the area of which the coil ( 4 ) is positioned smaller than the transponder ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (10) eine geringere Länge und/oder geringere Breite als die Spule (4) des Transponders (2) besitzt.A method according to claim 5, characterized in that the window ( 10 ) a shorter length and / or smaller width than the coil ( 4 ) of the transponder ( 2 ) has. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Hülle (7) rohrförmig ist und der Transponder (2) in die Hülle (7) so eingebracht wird, daß die Spulenachse parallel zur Rohrachse läuft.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the casing ( 7 ) is tubular and the transponder ( 2 ) in the envelope ( 7 ) is inserted so that the coil axis runs parallel to the tube axis. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) auf einen Ferritkern aufgewickelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 4 ) is wound on a ferrite core. Transpondermodul mit einem Transponder (2), der einen Chip (3) und eine damit elektrisch verbundene Spule (4) aufweist und in ein elastisches Material (6) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule ( 4) stabförmig aufgewickelt ist, der Transponder (2 ) in eine insbesondere rohrförmig ausgebildete Hülle (7) eingebracht ist und die Hülle (7) mit dem elastischen Material (6) gefüllt ist.Transponder module with a transponder ( 2 ) that has a chip ( 3 ) and an electrically connected coil ( 4 ) and in an elastic material ( 6 ) is embedded, characterized in that the coil ( 4 ) is wound in a rod shape, the transponder ( 2 ) in an especially tubular casing ( 7 ) is inserted and the envelope ( 7 ) with the elastic material ( 6 ) is filled. Transpondermodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Hülle (7) an ihren axialen Enden offen ist.Transponder module according to claim 9, characterized in that the tubular casing ( 7 ) is open at its axial ends. Transpondermodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Hülle (7) an einem axialen Ende geschlossen ausgebildet ist.Transponder module according to claim 9, characterized in that the tubular casing ( 7 ) is closed at one axial end. Transpondermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmige Spule (4) auf einen Ferritkern (5) aufgewickelt ist.Transponder module according to one of Claims 9 to 11, characterized in that the rod-shaped coil ( 4 ) on a ferrite core ( 5 ) is wound up. Transpondermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmige Spule (4) parallel zur Längsachse der Hülle (7) ausgerichtet ist.Transponder module according to one of Claims 9 to 12, characterized in that the rod-shaped coil ( 4 ) parallel to the longitudinal axis of the envelope ( 7 ) is aligned.
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