DE19601511C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Parametrieren einer Datenträgerleseeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Parametrieren einer einen Schwingkreis aufweisenden Datenträgerleseeinrichtung, die nach dem Prinzip der Relastungsmodulation arbeitet und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Datenträger, wie z. B. Chipkarten, Magnetkarten, Chipschlüssel usw., sowie hierfür geeignete Datenträgerleseeinrichtungen sind heute stark verbreitet. So werden beispielsweise Telefo­ ne, Bankautomaten, Zugangskontrollsysteme usw. mit entspre­ chenden Datenleseeinrichtungen zum Lesen der hierfür vorgese­ henen Datenträger eingesetzt. Bei einer Vielzahl von Anwen­ dungsmöglichkeiten werden Datenträgerleseeinrichtungen einge­ setzt, die beispielsweise eine Person, eine Tätigkeit, einen Gegenstand oder ähnliches über ein berührungsloses Identifika­ tionsverfahren eindeutig identifizieren. Es ist bekannt hier­ für beispielsweise eine sogenannte Amplituden-Belastungsmodu­ lation zu verwenden.

Bei der bekannten Amplituden-Belastungsmodulation wird bei­ spielsweise ein mit ca. 125 kHz in Resonanz schwingender Schwingkreis durch den Datenträger, der eine Resonanzfrequenz von beispielsweise 131 kHz aufweist, belastet. Der Datenträger schaltet mit einer vorgegebenen Taktfrequenz die Belastung zwischen zwei unterschiedlichen Zuständen (mehr oder weniger belastet) nach Maßgabe von Daten auf dem Datenträger um und moduliert damit das Feld des Schwingkreises der Datenträgerle­ seeinrichtung. Die einzelnen Datenbits des Datenträgers werden hierfür beispielsweise nach der bekannten Manchestercodierung codiert übertragen. Die Informationen des Datenträgers werden zyklisch ausgegeben. Erreichbare Übertragungsabstände sind, je nach Aufbau der Datenträgerleseeinrichtung und des Datenträ­ gers bzw. deren Antennen, bis zu 70 cm.

Die für die Amplituden-Belastungsmodulation ausgelegten Daten­ trägerleseeinrichtungen können bisher die Datenträger (z. B. Ausweise oder dergleichen), die das Amplituden-Belastungs­ modulationsverfahren unterstützen, ausschließlich lesen.

Es kommt jedoch häufig vor, daß die Datenträgerleseeinrichtun­ gen zu Servicezwecken auch Daten ausgeben oder mit neuen Stammdaten oder mit neuen Parametrierdaten versorgt werden müssen. Des weiteren ist es häufig notwendig, die in der Da­ tenträgerleseeinrichtung eingelesenen Daten in eine Auswerte­ einheit zu übernehmen.

Bisher erfolgt dies regelmäßig durch geeignete Serviceperso­ nen, die die Datenträgerleseeinrichtung öffnen, um mittels entsprechender Schnittstellen bzw. Meßgeräte die gewünschten Serviceinformationen zu erhalten. Aufgrund der erhaltenen Informationen werden dann Serviceleistungen, wie z. B. Um­ programmierung, programmgesteuerte Justierungen, insbesondere von elektromechanischen Einrichtungen der stationären Daten­ trägerleseeinrichtung, oder ein Eingriff bzw. eine Reparatur der Datenträgerleseeinrichtung vorgenommen. Des weiteren kön­ nen in geöffnetem Zustand der Datenträgerleseeinrichtung die notwendigen Einstelldaten und Parametrierdaten eingegeben werden.

In vielen Fällen handelt es sich jedoch nur um Maßnahmen, bei denen kein elektromechanischer Eingriff an der Datenträgerlese­ einrichtung erfolgen müßte, wie z. B. Datenerfassung, Umpro­ grammierung, programmgesteuerte Justierung usw. Aber auch in diesen Fällen mußte bisher die Datenträgerleseeinrichtung geöffnet werden, um an die gewünschten Schnittstellen heranzu­ kommen.

Es ist bereits bekannt, die Parametrierung von Datenträgerle­ seeinrichtungen umständlich über sogenannte Jumper, sofern vorhanden, über eine Tastatur, über speziell hierfür ange­ fertigte Parametrierausweise, also speziell gestaltete Daten­ träger, auf denen die Parametrierdaten bereits gespeichert sind, oder eine serielle Schnittstelle vorzunehmen. Ein Aus­ lesen der in der Datenträgerleseeinrichtung gespeicherten Daten ist jedoch in allen Fällen bisher ohne eine separate Schnittstelle mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden Kontakten unmöglich.

Darüber hinaus ist aus EP 0 282 992 A2 eine Datenträgerlese­ einrichtung bekannt, die mit verschiedenen Datenträgern kommuniziert. Hierbei wird nach verschiedenen Kommunikationsprotokollen ge­ arbeitet. Die Datenträgerleseeinrichtung stellt sich auf das zu dem jeweiligen Datenträger zugehörige Kommunikationsprotokoll ein.

Weiterhin ist aus DE 43 44 317 A1 bekannt, bei einem TV-Program­ miergerät mittels einer Chipkarte Informationspakete in das TV-Programmiergerät zu übertragen. Bei der dortigen Vorrichtung handelt es sich um ein Einstellgerät mit einem integrierten Chipkartenleser, der bei eingesteckter Chipkarte die auf die Chipkarte enthaltene Information weiterleitet.

Darüber hinaus ist es aus DE 42 42 112 A1 bekannt, bei einer Chipkarte mittels einer geschalteten Last Daten zu übertragen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Parametrieren von Daten­ trägerlesegeräten, die nach dem Prinzip der Belastungsmodula­ tion arbeiten, anzugeben, wobei die Datenträgerleseeinrichtung nicht geöffnet werden muß und auch keine separaten elektri­ schen Kontakte nach außen geführt werden müssen.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch folgende Schritte gelöst:

• - Aktivieren der Datenträgerleseeinrichtung (1) und Erzeu­ gung eines elektrischen Feldes durch Anlegen einer Span­ nung an den Schwingkreis (10),
• - Detektieren dieses elektrischen Feldes durch Annäherung einer Schwingkreiseinrichtung (3),
• - Beibehaltung der augenblicklichen Stellung der Schwing­ kreiseinrichtung (3),
• - nach erfolgter Detektion des elektrischen Feldes Über­ tragung der Einstell- und Parametrierdaten durch Bela­ stung des Schwingkreises (30) der Schwingkreiseinrichtung (3) nach Maßgabe von Daten, die über, eine serielle Schnittstelle der Schwingkreiseinrichtung zugeführt wer­ den.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegen­ stand der Patentansprüche 2 bis 8.

Die Aufgabe für die Vorrichtung wird dadurch gelöst, daß Mit­ tel zum Übertragen von Parametrierdaten an die Datenträgerle­ seeinrichtung vorgesehen sind und diese Mittel eine Schwing­ kreiseinrichtung mit einem Schwingkreis, welcher nach Maßgabe von an einer Schnittstelle zuführbaren Parametrierdaten unter­ schiedlich belastbar ist, aufweisen, und daß die Mittel zu­ sätzlich über eine Detektionseinrichtung verfügen zum Erfassen des Vorhandenseins eines elektrischen Feldes in unmittelbarer Umgebung der Schwingkreiseinrichtung.

Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Patent­ ansprüche 10 bis 14.

Das Verfahren zum Parametrieren der Datenträgerleseeinrichtung und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens wird nachfolgend im Zusammenhang mit drei Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer berührungslosen Identifikationseinrichtung mit einer Schwingkreis­ einrichtung zum Parametrieren der Datenträgerlese­ einrichtung dieser berührungslosen Identifikations­ einrichtung,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Schwingkreiseinrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel von die binären Daten zur Belastungsmodulation der Schwingkreiseinrichtung in den Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Datenträgerleseeinrich­ tung.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

In Fig. 1 ist schematisch ein berührungsloses Identifikations­ system dargestellt, das nach dem Prinzip der Amplituden-Bela­ stungsmodulation arbeitet. Mit Bezugszeichen 1 ist die Daten­ trägerleseeinrichtung und mit Bezugszeichen 2 der Datenträger bezeichnet. Die Datenträgerleseeinrichtung 1 weist im wesent­ lichen einen Schwingkreis 10, hier einen Serienschwingkreis mit einer Spule 13 und parallel geschalteten Kondensator 14, auf. Der Schwingkreis 10 wird von einer Spannungsquelle 12 mit Energie versorgt. Zwischen der Spannungsquelle 12 und dem Schwingkreis 10 ist eine Schalteinrichtung 11 geschaltet. Sobald diese Schalteinrichtung 11 geschlossen wird, wird der Schwingkreis 10 mit Energie versorgt und es baut sich in der näheren Umgebung dieses Schwingkreises 10 ein elektrisches und magnetisches Feld auf. Die Spannung am Schwingkreis 10 wird abgegriffen, wie die mit Bezugszeichen 15 schematisch dar­ gestellte Leitung symbolisieren soll. Diese Leitung 15 ist mit einer Auswerteeinrichtung, z. B. einem Mikroprozessor in Ver­ bindung, um die durch gezielte Veränderung des Feldes des Schwingkreises 10 erhaltene binäre Information weiterzuleiten.

Der Datenträger 2, z. B. eine Karte im Scheckkartenformat, verfügt ebenfalls über einen Schwingkreis. Dieser Schwingkreis ist in Fig. 1 mit Bezugszeichen 20 bezeichnet. Der Schwing­ kreis 20, hier ein Parallelschwingkreis, weist eine Spule 21 mit parallel geschaltetem Kondensator 22 auf. Der Schwingkreis 20 wird über eine nicht näher in Fig. 1 dargestellte Energie­ versorgungseinrichtung mit Spannung versorgt. Parallel zum Schwingkreis 20 ist eine Schalteinrichtung geschaltet, die nach Maßgabe von in einem Speicher, z. B. einem Speicherchip, gespeicherten Daten ein- und ausgeschaltet wird. Befindet sich der Datenträger 2 in unmittelbarer Umgebung der Datenträgerle­ seeinrichtung 1 wird durch dieses Ein- und Ausschalten der Schalteinrichtung, die in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet und als Bipolartransistor beispielhaft ausgebildet ist, nimmt das Spannungssignal an der Leitung 15 der Daten­ trägerleseeinrichtung 1 einen niederen oder höheren Wert an, was als binäre Informationen in der Auswerteeinrichtung ausge­ wertet wird. Dieses Verfahren wird als Amplituden-Bela­ stungsmodulation bezeichnet.

Die Datenträgerleseeinrichtung 1 erhält somit die auf dem Datenträger 2 gespeicherten Informationen. Nach einem einmal erfolgten Beschreiben des Datenträgers 2 mit Informationen, ist im allgemeinen ein Wiederbeschreiben dieses Datenträgers mit neuen Daten nur in Ausnahmefällen möglich. Um nun die Datenträgerleseeinrichtung 1 mit Parametrierdaten zu versor­ gen, ist es bisher notwendig, entweder eine leitende Verbin­ dung zwischen Datenträgerleseeinrichtung 1 und der Einstell- bzw. Parametriereinrichtung vorzusehen oder aber einen spe­ ziellen Datenträger einzusetzen, auf dem die erforderlichen Parametrierdaten zuvor gespeichert wurden. Nachteilig an die­ sem letztgenannten Verfahren ist, daß bei einer notwendigen Veränderung der Parametrierdaten zum Einstellen der Daten­ trägerleseeinrichtung 2 ein neuer Datenträger angefertigt werden muß.

Dieses Problem wird mit der vorliegenden Erfindung umgangen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist eine eigene Schwingkreisein­ richtung 3, der z. B. als "Datenschnorchel" bezeichnet werden könnte, vorgesehen. Diese Schwingkreiseinrichtung 3 verfügt ebenfalls über einen Schwingkreis 30, hier einen Parallel­ schwingkreis mit einer Spule 37 und einem parallelgeschalte­ ten Kondensator 38. Der Schwingkreis 30 steht, ggf. über ge­ eignete Pegelwandlereinrichtungen, mit einem Programmiergerät, z. B. einem Personalcomputer 39 in Verbindung.

In Fig. 2 ist ein etwas detaillierteres Schaltbild der Schwingkreiseinrichtung 3 dargestellt. Ein Anschluß des Schwingkreises 30 liegt auf Bezugspotential. Der andere An­ schluß ist über einen Widerstand 35 mit dem Kollektoranschluß eines Bipolartransistors 34, der als Schalter dient, verbun­ den. Der Emitteranschluß dieses Bipolartransistors 34 liegt ebenfalls auf Bezugspotential. Der Basisanschluß dieses Bi­ polartranistors 34 ist über einen Pegelwandler 36 mit einer Schnittstelle 31 in Verbindung, an die eine geeignete Steuer­ einrichtung, z. B. der Personalcomputer 39 anschaltbar ist. Des weiteren ist der Verbindungspunkt des Widerstandes 35 und des Schwingkreises 30 über einen Widerstand 32, der vorzugs­ weise hochohmiger als der Widerstand 35 ist, und einen weite­ ren Pegelwandler 33 an einen anderen Anschluß der Schnittstelle 31 geschaltet. Der Widerstand 32 und der Pegel­ wandler 33 dienen als Detektionseinrichtung, um zu erfassen, ob der Schwingkreis 30 in der Nähe des elektrischen Feldes des Schwingkreises 10 der Datenträgerleseeinrichtung 1 angeordnet ist. Ist dies der Fall und der Bipolartransistor 34 ausge­ schaltet, stellt sich an der Schnittstelle 31 ein ausreichend hohes Spannungssignal ein, das auf das Vorhandensein eines elektrischen Feldes deutet.

Der eigentliche Parametriervorgang zum Einstellen und Parame­ trieren der Datenträgerleseeinrichtung 1 erfolgt mit folgenden Schritten:

• - Aktivieren der Datenträgerleseeinrichtung (1) und Erzeu­ gung eines elektrischen Feldes durch Anlegen einer Span­ nung an den Schwingkreis 10,
• - Detektieren dieses elektrischen Feldes durch Annäherung einer Schwingkreiseinrichtung 3,
• - Beibehaltung der augenblicklichen Stellung der Schwing­ kreiseinrichtung 3,
• - nach erfolgter Detektion des elektrischen Feldes Über­ tragung der Einstell- und Parametrierdaten durch Bela­ stung des Schwingkreises 30 der Schwingkreiseinrichtung 3 nach Maßgabe von Daten, die über eine serielle Schnitt­ stelle der Schwingkreiseinrichtung zugeführt werden.

Die Parametrierdaten werden also über den Personalcomputer 39 an die Schnittstelle 31 gegeben, so daß der Bipolartransistor 34 nach Maßgabe dieser Daten den Schwingkreis 30 mehr oder weniger belastet.

Damit auch die Datenträgerleseeinrichtung 1 in Richtung Schwingkreiseinrichtung 3 Daten übertragen kann und somit eine bidirektionale Datenübertragung möglich wird, kann eine in der Datenträgerleseeinrichtung 1 vorgesehene Steuereinrichtung, z. B. ein Mikroprozessor, dazu eingesetzt werden, die Schaltein­ richtung 11 nach Maßgabe der zu übertragenden digitalen Daten ein- und ausschalten. Dieses Ein- und Ausschalten wird bei deaktivierter Schalteinrichtung 34 in der Schwingkreisein­ richtung 3 am Ausgang des Pegelwandlers 33 erfaßt.

Zweckmäßigerweise wird die gesamte Schwingkreiseinrichtung mit Zuleitung zur Schnittstelle 31 in einer rohrförmigen bzw. hülsenförmigen, vorzugsweise flexiblen, Ummantelung unterge­ bracht, so daß eine einfache Handhabung der Schwingkreisein­ richtung möglich wird.

In Fig. 3 ist ein Beispiel eines Datenstromes dargestellt, der von der Schwingkreiseinrichtung 3 zur Datenträgerleseeinrich­ tung 1 übertragen werden kann.

In Fig. 4 ist ein detaillierteres Blockschaltbild einer Daten­ trägerleseeinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Die Datenträgerleseeinrichtung weist, wie bereits aus Fig. 1 be­ kannt, einen Schwingkreis 10 mit Kondensator 14 und Spule 13 auf. Der Kondensator 14 ist mit seinem freien Anschluß über eine Endstufe 43 und einen Modulator 42, der als Schaltein­ richtung dient, mit einem Quarzgenerator in Verbindung. Der Quarzgenerator verfügt über einen Schwingquarz 40 mit nach­ geschalteter Verstärkereinrichtung 41. Der Modulator 42 wird von Sendedaten eines Mikroprozessors 44 gesteuert, d. h. ein- und ausgeschaltet. Dieser Mikroprozessor 44 erhält als Emp­ fangsdaten Ausgangssignale eines Verstärkers 45, der mit sei­ nem Eingang an den Verbindungspunkt von Kondensator 14 und Spule 13 des Schwingkreises 10 geschaltet ist. Der Verstärker 45 ist ausgangsseitig mit dem Eingang eines weiteren Verstär­ kers 46 in Verbindung. Der Ausgang dieses Verstärkers 46 ist mit einem Zählereingang des Mikroprozessors 44 in Kontakt. Der Mikroprozessor ist an einen Schwingquarz als Taktgenerator 47 angeschlossen.

Bezugszeichenliste

1 Datenträgerleseeinrichtung
2 Datenträger
3 schwingkreiseinrichtung/-anordnung
10 Schwingkreis
11 Schalteinrichtung
12 Spannungsquelle
13 Spule
14 Kondensator
15 Leitung
20 Schwingkreis
21 Spule
22 Kondensator
23 Bipolartransistor
30 Schwingkreis
31 Schnittstelle
32 Widerstand
33 Pegelwandler
34 Schalteinrichtung (Bipolartransistor)
35 Widerstand
36 Pegelwandler
37 Spule
38 Kondensator
39 Personalcomputer
40 Schwingquarz
41 Verstärkereinrichtung
42 Modulator
43 Endstufe
44 Mikroprozessor
45 Verstärker
46 Verstärker
47 Taktgenerator

Claims (14)

1. Verfahren zum Einstellen und Parametrieren einer einen Schwingkreis (10) aufweisenden Datenträgerleseeinrichtung (1), die nach dem Prinzip der Belastungsmodulation arbeitet, mit folgenden Schritten:

• - Aktivieren der Datenträgerleseeinrichtung (1) und Erzeu­ gung eines elektrischen Feldes durch Anlegen einer Span­ nung an den Schwingkreis (10),
• - Detektieren dieses elektrischen Feldes durch Annäherung einer Schwingkreiseinrichtung (3),
• - Beibehaltung der augenblicklichen Stellung der Schwing­ kreiseinrichtung (3),
• - nach erfolgter Detektion des elektrischen Feldes Über­ tragung der Einstell- und Parametrierdaten durch Bela­ stung des Schwingkreises (30) der Schwingkreiseinrichtung (3) nach Maßgabe von Daten, die über eine serielle Schnitt stelle der Schwingkreiseinrichtung zugeführt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach Detektion des elektrischen Feldes der Daten­ trägerleseeinrichtung (1) durch Belastung des Schwingkreises (30) der Schwingkreiseinrichtung (3) den Anfang des Einstell- und Parametriervorganges identifizierende Kenndaten übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Datenträgerleseeinrichtung (1) zur Schwingkreis­ einrichtung (3) Daten übertragbar sind, in dem der Schwing­ kreis (10) der Datenträgerleseeinrichtung (1) nach Maßgabe von vorgegebenen Daten unterschiedlich belastet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der eingesetzten Belastungsmodulation eine Codierung gewählt wird, die etwa 50% Ein- und 50% Ausschalt­ zeiten aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsmodulation der Schwingkreise (10, 30) nach einer Manchestercodierung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwingkreis (10) der Datenträgerleseein­ richtung (1) mit etwa 128 kHz im unbelasteten Zustand schwingt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwingkreiseinrichtung (3) einen Schwing­ kreis (30) mit einer Resonanzfrequenz von etwa 130 kHz auf­ weist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung des Schwingkreises (30) der Schwingkreiseinrichtung (3) mit 1/32 und 1/64 der Resonanzfrequenz des Schwingkreises (30) zwischen zwei Zuständen umschaltet und hierdurch das magnetische Feld des Schwingkreises (10) der Datenträgerlesee­ inrichtung (1) moduliert wird.

9. Vorrichtung zum Parametrieren einer Datenträgerleseeinrich­ tung (1), welche nach dem Prinzip der Belastungsmodulation arbeitet und einen Schwingkreis (10) aufweist, mit Mitteln zum Übertragen von Parametrierdaten an die Datenträgerleseeinrich­ tung (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine Schwing­ kreiseinrichtung (3) mit einem Schwingkreis (30), welcher nach Maßgabe von an einer Schnittstelle (31) zuführbaren Daten unterschiedlich belastbar ist, aufweisen, und daß die Mittel über eine Detektionseinrichtung (32, 33) verfügen zum Erfassen des Vorhandenseins eines elektrischen Feldes in unmittelbarer Umgebung der Schwingkreiseinrichtung (3).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtung (32, 33) einen Widerstand (32) auf­ weist, der mit seinem einen Anschluß an den Schwingkreis (30) und mit seinem anderen Anschluß über einen Pegelwandler (33) an die Schnittstelle (31) der Schwingkreiseinrichtung (3) geschaltet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß parallel zum Schwingkreis (30) eine nach Maßgabe von an der Schnittstelle (31) anlegbaren Daten ein- und ausschalt­ bare Schalteinrichtung (34) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenträgerleseeinrichtung (1) eine Schalteinrichtung (11) aufweist, die in Reihe zwischen den Schwingkreis (10) und eine den Schwingkreis (10) versorgende Spannungsquelle (12) geschaltet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (11) nach Maßgabe von an die Schwing­ kreiseinrichtung (3) zu sendenden Daten ein- und ausschaltbar ist, wobei die Schalteinrichtung (11) hierfür mit einem Mikro­ prozessor in Verbindung steht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einer rohrförmigen, vorzugsweise flexiblen, Hülse eingebaut ist.