DE19614455A1 - Verfahren zum Betrieb eines Systems aus einer Basisstation und einem damit kontaktlos gekoppelten Transponders sowie dafür geeignetes System - Google Patents
Verfahren zum Betrieb eines Systems aus einer Basisstation und einem damit kontaktlos gekoppelten Transponders sowie dafür geeignetes SystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Systems aus einer Basis
station und einem kontaktlos mit der Basisstation gekoppelten Transponder mit einer
Schaltungsanordnung und mit einem Schwingkreis aus einer Spule und wenigstens
einem ersten Kondensator, dem mehrere zweite Kondensatoren parallel schaltbar
sind, wobei durch ein von der Basisstation ausgesandtes elektromagnetisches
Wechselfeld mit einer festgelegten Frequenz in der Spule des Schwingkreises
insbesondere die elektrische Leistung zur Speisung der Schaltungsanordnung erzeugt
wird, sowie ein dafür geeignetes System und einen Transponder für ein derartiges
System.
Ein Verfahren der genannten Art ist bekannt aus der EP-0 615 136. Dabei sendet
die Basisstation das Trägersignal für eine gewisse Zeitspanne aus, während der im
Transponder ein Energiespeicher geladen wird. Danach schaltet die Basisstation das
Trägersignal ab, und der Transponder verwendet die im Energiespeicher gespeicher
te Energie, um seinerseits ein hochfrequentes Signal auszusenden, dessen Frequenz
nun durch den Schwingkreis im Transponder bestimmt ist. Die dadurch in der
Basisstation auftretende Empfangsenergie wird gespeichert, und danach überträgt die
Basisstation Kommandos an den Transponder, die die Resonanzfrequenz des
Schwingkreises darin durch Zuschalten oder Abschalten von Kondensatoren ver
ändern. Der Transponder sendet nun Signale mit der veränderten Frequenz aus, und
in der Basisstation wird wieder die Empfangsfeldstärke gemessen. Aus den Ver
gleichen der gemessenen Empfangsstärken erzeugt die Basisstation schließlich ein
Kommando, das die endgültige Kombination von zugeschalteten bzw. abgeschalteten
Kondensatoren bestimmt, um die Resonanzfrequenz des Schwingkreises im Trans
ponder möglichst genau auf die Frequenz des Trägersignals abzustimmen.
Dieses bekannte Verfahren ist relativ umständlich und zeitraubend, insbesondere
wenn der optimale Abgleich möglichst genau angenähert werden soll, was mit dem
bekannten Verfahren nicht immer zuverlässig möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art
anzugeben, mit dem ein Abgleich der Resonanzfrequenz des Transponders auf die
Trägerfrequenz der Basisstation möglichst einfach und zuverlässig durchführbar ist,
so daß dieses Verfahren auch leicht wiederholt und im Grenzfall bei jeder Kopplung
des Transponders mit der Basisstation schnell durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Transponder ein intern
gesteuerter Abgleich erfolgt, in dem nach Beginn des Empfangs des Wechselfeldes
die in der Spule erzeugte Spannung gemessen wird, dann dem ersten Kondensator
ein dritter Kondensator vorgegebener Kapazität parallelgeschaltet wird und die
Veränderung der Spannung in der Spule festgestellt wird und abhängig von der
Änderung das Abschalten oder Zuschalten wenigstens eines zweiten Kondensators
parallel zum ersten Kondensator gesteuert wird.
Der Abgleich der Resonanzfrequenz erfolgt erfindungsgemäß also vollständig im
Transponder, ohne daß die Basisstation dabei mitwirkt. Da für den Abgleich ein
wechselseitiger Betrieb von Basisstation und Transponder wegfällt, kann das
erfindungsgemäße Verfahren auch schnell durchgeführt werden, so daß ein Benutzer
den Abgleichvorgang praktisch nicht bemerken kann.
Ein möglichst genauer Abgleich der Resonanzfrequenz ist nach einer Ausgestaltung
der Erfindung dadurch möglich, daß das Zuschalten oder Abschalten der zweiten
Kondensatoren und das Feststellen der Veränderung der Spannung in der Spule
wiederholt erfolgt, bis eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist. Die Genauigkeit, mit
der das Optimum des Abgleichs erreicht werden kann, hängt dann nur von der
Anzahl der Kondensatoren und deren Werten ab.
Eine gute Genauigkeit wird mit einer möglichst geringen Anzahl von Kondensatoren
zweckmäßig dadurch erreicht, daß mehrere zweite Kondensatoren mit dualer Stufung
der Kapazitäten vorgesehen sind und beginnend mit dem Kondensator höchster
Kapazität nacheinander die Kondensatoren mit abnehmender Kapazität zugeschaltet
bzw. abgeschaltet werden. Dadurch wird das Optimum des Abgleichs auch relativ
schnell erreicht.
Da die einzelnen Elemente des Transponders, die die Resonanzfrequenz beein
flussen, einer gewissen Änderung durch Alterung oder anderer Einflüsse unterliegen
können, ist es zweckmäßig, wenn der Abgleich wiederholt bei jeder Kopplung des
Transponders mit der Basisstation durchgeführt wird. Alternativ dazu kann der
Abgleich auch wiederholt bei einer Kopplung des Transponders mit der Basisstation
nur bei Vorliegen vorgegebener Bedingungen durchgeführt werden. Eine solche
Bedingung ist beispielsweise die bei einer Kopplung im Transponder erzeugte
elektrische Leistung, denn wenn der Transponder in geringer Entfernung von der
Basisstation betrieben wird, kann es sein, daß auch bei nicht optimal abgeglichenem
Schwingkreis im Transponder die elektrische Leistung für einen zuverlässigen
Betrieb ausreichend ist. In diesem Fall braucht der Abgleich dann nur durchgeführt
zu werden, wenn die in der Spule erzeugte Spannung unterhalb eines vorgegebenen
Schwellwerts liegt.
Das Zuschalten oder Abschalten der Kondensatoren für den Abgleich kann derart
erfolgen, daß die Kombination zugeschalteter und abgeschalteter Kondensatoren bei
jeder Kopplung des Transponders mit der Basisstation erneut von einem Grund
zustand durchgeführt wird. Dabei kann es jedoch sein, daß bei einer zu weit
abliegenden Resonanzfrequenz die im Transponder empfangene elektrische Leistung
nicht ausreicht, den Abgleichvorgang durchzuführen. Außerdem kann davon
ausgegangen werden, daß die Basisstation einen quarzgesteuerten Oszillator enthält,
so daß die Trägerfrequenz sehr konstant ist und sogar bei verschiedenen Basis
stationen praktisch gleich ist. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, daß nach
Abschluß jedes Abgleichs die Kombination zugeschalteter und abgeschalteter zweiter
Kondensatoren dauerhaft abgespeichert wird. Wenn dann eine gewisse Alterung der
Elemente des Transponders auftritt, kann dennoch damit gerechnet werden, daß die
Resonanzfrequenz zumindest derart in der Nähe der Trägerfrequenz liegt, daß ein
Abgleichsvorgang auch bei einer größeren Entfernung zwischen Transponder und
Basisstation durchführbar ist, da nur eine relativ geringe Veränderung der Resonanz
frequenz nötig ist.
Das dauerhafte Abspeichern der Kombinationen von Kondensatoren kann jedoch
Probleme aufwerfen, wenn für die Speicherung Speicherelemente benutzt werden,
die nur eine begrenzte Anzahl von Schreibzyklen zulassen. Andererseits ist es nicht
unbedingt notwendig, auch Abgleichvorgänge, bei denen die Resonanzfrequenz nur
geringfügig verändert wird, dauerhaft abzuspeichern, da bei einer geringfügig
abweichenden Resonanzfrequenz immer noch genügend elektrische Leistung im
Transponder erzeugt werden kann, um den Abgleichvorgang durchzuführen. Daher
ist es manchen Fällen zweckmäßig, daß nach Abschluß eines wiederholten Abgleichs
die Kombination zugeschalteter und abgeschalteter zweiter Kondensatoren für die
Dauer der Kopplung flüchtig abgespeichert wird und nur bei Vorliegen vorgegebener
Bedingungen permanent abgespeichert wird. Dadurch wird die Anzahl von Speicher
vorgängen für die Kombination zugeschalteter oder abgeschalteter Kondensatoren
gering gehalten.
Ein erfindungsgemäßes System mit einer Basisstation und mit einem Transponder,
mit dem das angegebene erfindungsgemäße Verfahren mit einfachen Mitteln
durchführbar ist, sowie ein dafür geeigneter Transponder sind in den weiteren
Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die wichtigsten Elemente eines Systems aus einer Basisstation und einem
Transponder,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung zum Frequenzabgleich im Transponder,
Fig. 3, 4 und 5 Diagramme zur Erläuterung der Wirkung zusätzlicher Konden
satoren,
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung zeitabhängiger Änderungen der Frequenz und
deren Kompensation.
In Fig. 1 sind von einer Basisstation 10 nur die wichtigsten Elemente dargestellt,
nämlich eine Steueranordnung 15, ein Oszillator mit Modulator und Treiber 16 und
eine Demodulationsanordnung 17. Der Oszillator 16 ist über die Anschlüsse 13 und
14 an einen Serienschwingkreis aus einer Spule 11 und einem Kondensator 12
angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen Spule 11 und Kondensator 12 führt
auf den Demodulator 17.
Die Spule 11 ist mit einer Spule 2 gekoppelt, die mit einem Kondensator 3 einen
Parallelschwingkreis bildet, der mit den Anschlüssen 4 und 5 eines Transponders 1
verbunden ist. Von dem Transponder 1 sind ebenfalls nur die wichtigsten Elemente
dargestellt, nämlich eine Modulations- und Demodulationsanordnung 9, eine
Spannungsversorgungseinheit 6 sowie eine Steueranordnung 7 und ein zumindest
teilweise nichtflüchtiger Speicher 8, die von der Spannungsversorgungseinheit 6
gespeist werden. Der Transponder 1 weist also keine eigene Energiequelle auf,
sondern die Energie zur Versorgung der Steueranordnung und des Speichers wird
von der in der Spule 2 induzierten Spannung abgeleitet. Die Übertragung von Daten
von der Basisstation 10 zum Transponder 1 erfolgt beispielsweise durch
Amplitudenmodulation, die in der Demodulationsanordnung 9 des Transponders 1
ausgewertet und der Steueranordnung 7 zugeführt wird, und die Übertragung von
Daten vom Transponder 1 zur Basisstation 10 erfolgt dadurch, daß die Basisstation
durch ein konstantes Trägersignal ein elektromagnetisches Feld aussendet, in dem
die Spule 2 sich befindet, und über die Modulationsanordnung 9 wird der Schwing
kreis mit der Spule 2 und dem Kondensator 3 entsprechend den zu übertragenden
Daten unterschiedlich belastet. Diese Veränderung der Belastung wirkt sich in dem
Schwingkreis aus der Spule 11 und dem Kondensator 12 der Basisstation 10 aus und
wird über die Demodulationsanordnung 17 ausgewertet und der Steueranordnung 15
zugeführt.
Die im Transponder 1 erzeugte elektrische Leistung hängt ab von der Stärke des von
der Basisstation 10 erzeugten elektromagnetischen Feldes, die aus naheliegenden
Gründen begrenzt ist, sowie der Kopplung zwischen den beiden Spulen 11 und 2. In
diese Kopplung geht auch die Resonanzfrequenz des Schwingkreises aus der Spule 2
und dem Kondensator 3 ein, die sich auch auf die Qualität der Datenübertragung
vom Transponder I zur Basisstation 10 auswirkt. Es ist daher erwünscht, die
Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit der Spule 2 möglichst genau auf die
Trägerfrequenz des in der Basisstation enthaltenen Oszillators abzustimmen. Da der
Oszillator in der Basisstation leicht als quarzgesteuerter Oszillator mit hoher
Frequenzgenauigkeit ausgeführt werden kann und häufig mehrere verschiedene
Transponder mit derselben Basisstation zusammenarbeiten, ist es zweckmäßig, die
Resonanzfrequenz des Schwingkreises des Transponders 1 auf die Trägerfrequenz
der Basisstation einzustellen.
Eine hierfür geeignete Anordnung in dem Datenträger 1 ist in Fig. 2 dargestellt,
wobei die meisten der übrigen Elemente des Transponders 1 der Übersichtlichkeit
halber hier nicht dargestellt sind. Diese Anordnung enthält eine Anzahl von Konden
satoren 23, die über schematisch als ein Block 24 dargestellte Schalter dem Konden
sator 3 parallelgeschaltet werden können. Die Schalter 24 werden durch eine
Anordnung 25 angesteuert und enthalten für jeden Kondensator wenigstens ein
flüchtiges und ein nichtflüchtiges Speicherelement. Ferner ist ein Kondensator 26,
der nachfolgend als Hilfskondensator bezeichnet wird, über einen Schalter 27
parallel zum Kondensator 3 schaltbar.
Es ist klar, daß in der Praxis auch mehr als die dargestellten Kondensatoren
angewendet werden können und daß die Schalter nicht nur mit einem Anschluß,
sondern auch mit beiden Anschlüssen der Kondensatoren verbunden sein können.
Wenn der Transponder 1 in das elektromagnetische Feld der Basisstation gebracht
wird, erzeugt die Spannungsversorgungseinheit 6 eine Speisespannung zur Versor
gung der in diesem Bild nicht gezeigten Elemente, die auch einer Vergleichs
schaltung 20 sowie einer Abgleichschaltung 22 zugeführt wird. Die Vergleichs
schaltung 20 weist zwei Kondensatoren 21 auf, und auf einem dieser Kondensatoren
wird die Speisespannung, d. h. deren Wert gespeichert. Die Abgleichschaltung 22
steuert dann den Schalter 27 an, um den Hilfskondensator 26 parallel zum Konden
sator 3 zu schalten und damit die Resonanzfrequenz zu verringern.
Der Einfluß dieses Hilfskondensators auf die erzeugte Speisespannung ist in Fig. 3
angedeutet, die die Abhängigkeit der Speisespannung Us von einer zum Schwing
kreis parallelgeschalteten Kapazität Cp zeigt. Es sei bemerkt, daß eine Erhöhung der
Kapazität einer Erniedrigung der Resonanzfrequenz entspricht. Als Anfangszustand
vor einem erstmaligen Abgleich wird angenommen, daß die Kapazität des Konden
sators 3 so klein ist, daß die Resonanzfrequenz zu hoch und damit die Speise
spannung klein ist. Mit steigender Parallelkapazität Cp steigt auch die Speise
spannung an, um bei dem Punkt 30, der einer Parallelkapazität Cp′ entspricht, ein
Maximum zu erreichen und danach wieder abzufallen.
Die Induktivität der Spule 2 und die Kapazität des Kondensators 3 werden bei der
Herstellung des Datenträgers derart gewählt, daß ohne parallelgeschaltete Konden
satoren die Resonanzfrequenz auch unter Berücksichtigung aller Fertigungstole
ranzen zu hoch ist. Wenn jedoch nach dem erstmaligen Abgleich einige Konden
satoren 23 parallelgeschaltet sind, kann bei der nächsten Benutzung des Datenträgers
die Resonanz des Schwingkreises aus der Spule 2 und dem Kondensator 3 sowie den
parallelgeschalteten Kondensatoren 23 sowohl höher als auch niedriger als das
Optimum sein. Durch das Zuschalten des Hilfskondensators 26 wird nun festgestellt,
auf welcher Seite des Optimums oder Maximums die Gesamtkapazität des Schwing
kreises liegt. Genau gesagt wird allerdings nur festgestellt, ob durch eine Ver
größerung der Kapazität eine Erhöhung oder eine Erniedrigung der Speisespannung
erfolgt. Wenn beispielsweise die Gesamtkapazität dem Punkt 30 entspricht und der
Hilfskondensator 26 parallelgeschaltet wird, erhöht sich die Speisespannung um ΔU.
Andererseits wird beim Punkt 32, bei dem die Parallelkapazität bereits zu groß ist,
durch das Zuschalten des Hilfskondensators 26 die Speisespannung um ΔU verrin
gert.
Diese Vorgänge werden in der Vergleichsschaltung 20 ausgewertet, wo einer der
beiden Kondensatoren 21 den Wert der Speisespannung vor dem Parallelschalten des
Hilfskondensators 26 enthält und der andere Kondensator 21 die Speisespannung
nach dem Parallelschalten. Die Vergleichsschaltung 20 vergleicht nun die
Spannungen an den beiden Kondensatoren 21, und abhängig von diesem Vergleich
wird die Abgleichschaltung 22 angesteuert, um vorzugsweise die flüchtigen
Speicherelemente der Schalter 24 zu schließen und die Parallelkapazität damit zu
erhöhen oder um bereits geschlossene Schalter zu öffnen und die Parallelkapazität zu
verringern. Außerdem wird der Hilfskondensator 26 wieder abgeschaltet.
Die nun entstehende Speisespannung wird wieder in einem der Kondensatoren 21
gespeichert und mit der in anderem Kondensator 21 noch gespeicherten Spannung
verglichen. Abhängig von diesem Vergleich werden weitere Kondensatoren 23
parallelgeschaltet oder wieder abgeschaltet, abhängig von der Stufung der Werte der
Kondensatoren, wie nachfolgend erläutert wird. Dieser Ablauf wird ggf. mehrmals
wiederholt, bis das Optimum der Speisespannung möglichst gut erreicht ist.
Für die Stufung der Werte der Kondensatoren 23 bestehen verschiedene Möglich
keiten. Bei einer ersten Möglichkeit, deren Wirkung in Fig. 4 angedeutet ist, haben
alle Kondensatoren 23 die gleichen Werte. Zunächst wird angenommen, daß sich
das System im Punkt 40 befindet, so daß die Parallelkapazität Cp zu klein ist und
beim Zuschalten des Hilfskondensators 26 sich die Speisespannung erhöht hat
(entsprechend dem Punkt 31 in Fig. 3). Im ersten Schritt wird dann also einer der
Kondensatoren 23 parallelgeschaltet, und das System gelangt zum Punkt 41 mit einer
höheren Speisespannung. Diese wird wieder gespeichert und erneut ein Konden
sator 23 parallelgeschaltet, und im angenommenen Beispiel gelangt das System zum
Punkt 42, bei dem die Speisespannung nochmals höher ist. Auch beim Zuschalten
eines dritten Kondensators 23 wird der Punkt 43 erreicht, bei dem die Speise
spannung nochmals höher ist. Wenn nun ein vierter Kondensator 23 parallel
geschaltet wird, wird der Punkt 44 erreicht, bei dem die Speisespannung wieder
niedriger ist. Dies bewirkt, daß die Abgleichschaltung 22 in Fig. 2 einen Konden
sator 23 wieder abschaltet, wodurch der Punkt 45 erreicht wird, der mit dem
Punkt 43 zusammenfällt. Damit ist der Abgleichvorgang abgeschlossen.
Eine andere Möglichkeit mit einer dualen Abstufung der Werte der Konden
satoren 23 ist in Fig. 5 angedeutet. Hier ist zunächst angenommen, daß sich das
System im Punkt 50 befindet, bei dem wie im vorhergehenden Beispiel die Parallel
kapazität zu gering ist, was mittels des Hilfskondensators 26 festgestellt wurde.
Daraufhin wird als erstes der Kondensator mit dem höchsten Wert MSB parallel
geschaltet, wodurch das System zum Punkt 51 gelangt. Dieser Punkt liegt nun auf
der anderen Seite der optimalen Parallelkapazität Cp′. Diese Tatsache kann dadurch
festgestellt werden, daß nun erneut der Hilfskondensator parallelgeschaltet und die
dadurch entstehende Veränderung der Speisespannung gemessen wird. Es kann
jedoch auch gleich der Kondensator mit nächstkleinerem Wert (MSB-1) parallel
geschaltet werden. In beiden Fällen ergibt die Parallelschaltung, daß die Speise
spannung niedriger wird, so daß die Abgleichschaltung 22 den Kondensator mit dem
höchsten Wert MSB wieder abschaltet und nur den nächstkleineren Wert angeschal
tet läßt. Damit gelangt das System zum Punkt 52, bei dem die Speisespannung Us
höher ist als im Punkt 50. Davon ausgehend wird erneut geprüft, ob beim Parallel
schalten des Hilfskondensators 26 oder beim Parallelschalten eines Kondensators 23
mit nächstniedrigerem Wert (MSB-2) die Speisespannung sich erhöht. Im letzteren
Fall wird der Punkt 53 erreicht, bei dem die Speisespannung keinen größeren Wert
hat als im Punkt 52, und der Kondensator mit dem Wert (MSB-2) wird wieder
abgeschaltet und der Kondensator 23 mit dem nächstkleineren Wert (MSB-3) wird
parallelgeschaltet, wodurch der Punkt 54 erreicht wird. Dies sei im wesentlichen der
optimale Punkt bei der gesamten Parallelkapazität Cp′, von dem aus durch Parallel
schalten weiterer Kondensatoren 23 oder des Hilfskondensators 26 keine Ver
besserung erreicht wird. Dies kann wieder dadurch festgestellt werden, daß nachein
ander alle Kondensatoren 23 mit abnehmender Kapazität parallelgeschaltet werden
und dabei keine Erhöhung der Speisespannung ermittelt wird, wobei dann die
parallelgeschalteten Kondensatoren wieder abgeschaltet werden. Bei dieser dualen
Stufung der Werte der Kondensatoren 23 kann mit sehr wenigen Kondensatoren ein
sehr genauer optimaler Abgleich erfolgen, und dies in relativ wenigen Schritten,
nämlich entsprechend der Anzahl der Kondensatoren.
Das Parallelschalten der Kondensatoren während des Abgleichsvorgangs kann
dadurch erfolgen, daß die für das Parallelschalten notwendigen Schalter als nicht
flüchtige Speicherzellen ausgebildet sind und diese Speicherzellen gleich permanent
eingeschrieben werden. Da während des Abgleichsvorgangs aber in den meisten
Fällen Kondensatoren nur vorübergehend angeschaltet und dann wieder abgeschaltet
werden müssen, kann es zweckmäßig sein, daß zusätzlich zu den nichtflüchtigen
Speicherzellen auch dazu parallel arbeitende flüchtige Speicherzellen vorgesehen
werden, die während des Abgleichsvorgangs entsprechend eingeschrieben werden,
und erst nach Abschluß des Abgleichvorgangs werden deren Inhalte in die nicht
flüchtigen Speicherzellen übernommen.
Die bisher beschriebenen Abgleichvorgänge sind insbesondere zweckmäßig durch
zuführen nach der Herstellung des Transponders, da dann die größten Abweichun
gen auftreten, denn für eine kostengünstige Herstellung können keine eng tolerierten
Bauelemente verwendet werden, und außerdem werden die Werte von Bauele
menten, wenn beispielsweise der gesamte Transponder einschließlich des Schwing
kreises in Kunststoff vergossen werden, bei diesem Vorgang verändert. Über einen
längeren Zeitraum können jedoch die Werte der Elemente insbesondere im Trans
ponder auch nach der Herstellung noch Abweichungen durch z. B. Alterungs- oder
Temperatureinflüsse aufweisen, so daß die Resonanzfrequenz des Schwingkreises im
Transponder von der Trägerfrequenz der Basisstation so stark abweicht, daß die
ordnungsgemäße Funktion nicht mehr sichergestellt ist. Dies kann verhindert
werden, indem der Abgleichvorgang während der Benutzung wiederholt wird und
die Parallelkapazität zum Schwingkreis durch Zuschalten oder Abschalten von
Kondensatoren wieder in der vorstehend beschriebenen Weise optimiert wird. Solche
mögliche Änderung von Eigenschaften in Abhängigkeit von der Zeit ist in Fig. 6
angedeutet, wobei der Zeitmaßstab beispielsweise Wochen oder Monate darstellt.
Bei der Benutzung des Transponders zum Zeitpunkt t1 hat sich beispielsweise die
Resonanzfrequenz des Schwingkreises im Transponder derart verändert, daß der
Punkt 60 erreicht wird. Durch einen Abgleichvorgang wird dann die Parallel
kapazität erhöht, so daß der Punkt 61 erreicht wird. Dabei ist wieder eine optimale
Datenübertragung möglich. Bei einer späteren Benutzung zum Zeitpunkt t2 hat sich
beispielsweise durch andere Einflüsse, beispielsweise durch Temperaturänderung
gegenüber eines Alterungseinflusses beim Punkt 60 die Resonanzfrequenz geändert,
so daß bezüglich der optimalen Parallelkapazität der Punkt 62 erreicht ist. Beim
Abgleichvorgang werden dann Parallelkondensatoren abgeschaltet, so daß der
Punkt 63 erreicht wird. Zum Zeitpunkt t3 hat sich durch Veränderung der
Resonanzfrequenz die optimale Parallelkapazität wieder erhöht, so daß beim
Abgleichvorgang Kondensatoren zugeschaltet werden, um den Punkt 65 zu
erreichen. Zum Zeitpunkt t4 hat sich die optimale Parallelkapazität durch äußere
Einflüsse wieder verringert, so daß der Punkt 66 erreicht wird und durch den
Abgleichvorgang Kondensatoren abgeschaltet werden, um den Punkt 67 zu
erreichen.
Auf diese Weise wird also durch wiederholte Abgleichvorgänge verhindert, daß die
Resonanzfrequenz des Schwingkreises im Transponder sich so weit verändert, daß
schließlich keine ausreichende Energieübertragung von der Basisstation zum
Transponder stattfindet und ein Datenaustausch oder selbst ein Abgleichvorgang
unmöglich wird. Bei den Abgleichvorgängen, die zumindest in Einzelfällen nur
geringe Änderungen der Parallelkapazität erfordern, ist es allerdings nicht not
wendig, wie aus Fig. 6 hervorgeht, immer die optimale Parallelkapazität auch
dauernd abzuspeichern, sondern bei geringen Abweichungen kann es ausreichen, den
optimalen Abgleich nur flüchtig für den jeweiligen Benutzungsvorgang durch
zuführen und eine permanente Speicherung nur bei wesentlicher Änderung der
Parallelkapazität durchzuführen. Damit werden Umschaltvorgänge der nicht
flüchtigen Speicherzellen auf ein geringes Maß reduziert.
Claims (13)
1. Verfahren zum Betrieb eines Systems aus einer Basisstation und einem kontaktlos
mit der Basisstation gekoppelten Transponders mit einer Schaltungsanordnung und
mit einem Schwingkreis aus einer Spule und wenigstens einem ersten Kondensator,
dem mehrere zweite Kondensatoren parallel schaltbar sind, wobei durch ein von der
Basisstation ausgesandtes elektromagnetisches Wechselfeld mit einer festgelegten
Frequenz in der Spule des Schwingkreises insbesondere die elektrische Leistung zur
Speisung der Schaltungsanordnung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß im Transponder ein intern gesteuerter Abgleich erfolgt, in dem nach Beginn des
Empfangs des Wechselfeldes die in der Spule erzeugte Spannung gemessen wird,
dann dem ersten Kondensator ein dritter Kondensator vorgegebener Kapazität
parallelgeschaltet wird und die Veränderung der Spannung in der Spule festgestellt
wird und abhängig von der Änderung das Abschalten oder Zuschalten wenigstens
eines zweiten Kondensators parallel zum ersten Kondensator gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zuschalten oder Abschalten der zweiten Kondensatoren und das Feststellen
der Veränderung der Spannung in der Spule wiederholt erfolgt, bis eine vorgegebene
Bedingung erfüllt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere zweite Kondensatoren mit dualer Stufung der Kapazitäten vorgesehen
sind und beginnend mit dem Kondensator höchster Kapazität nacheinander die
Kondensatoren mit abnehmender Kapazität zugeschaltet bzw. abgeschaltet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Abgleichvorgang vor dem ersten Zuschalten bzw. Abschalten eines der
zweiten Kondensatoren der dritte Kondensator vom Schwingkreis wieder abgeschal
tet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgleich wiederholt bei jeder Kopplung des Transponders mit der Basis
station durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgleich wiederholt bei einer Kopplung des Transponders mit der Basis
station nur bei Vorliegen vorgegebener Bedingungen durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgleich nur durchgeführt wird, wenn die in der Spule erzeugte Spannung
unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß nach Abschluß wenigstens eines erstmaligen Abgleichs die Kombination
zugeschalteter und abgeschalteter zweiter Kondensatoren dauerhaft abgespeichert
wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß nach Abschluß eines wiederholten Abgleichs die Kombination zugeschalteter und
abgeschalteter zweiter Kondensatoren für die Dauer der Kopplung flüchtig abge
speichert wird und nur bei Vorliegen vorgegebener Bedingungen permanent abge
speichert wird.
10. System mit einer Basisstation (10), die einen Oszillator (16) zum Erzeugen eines
Trägersignals mit festgelegter Frequenz und eine Antenne (11) zum Aussenden des
Trägersignals enthält, und mit einem Transponder (1), der eine Schaltungsanordnung
(7, 8, 9) und einen Schwingkreis aus einer Spule (2) und einem ersten Kondensator
(3), mehrere Reihenschaltungen von je einem zweiten Kondensator und einem
Schalter (24), die parallel zum ersten Kondensator (3) angeschlossen sind, wobei die
Schalter (24) mit einer Steueranordnung (22) gekoppelt sind, sowie eine an den
Schwingkreis angeschlossene Gleichrichterschaltung (6) zum Erzeugen einer
Speisespannung für die Schaltungsanordnung (7, 8, 9) bei Empfang eines von der
Basisstation (10) ausgesandten Trägersignals in der Spule (2) enthält, dadurch
gekennzeichnet,
daß im Transponder (1) ein Spannungsspeicher (20, 21) zum Speichern des momen
tanen Werts der von der Gleichrichterschaltung (6) erzeugten Speisespannung sowie
die Reihenschaltung eines dritten Kondensators (26) und eines Schalters (27) parallel
zum ersten Kondensator (3) vorgesehen ist und daß die Steueranordnung (22)
eingerichtet ist, um beim Vorliegen vorgegebener Bedingungen nach dem Empfang
des Trägersignals den Spannungsspeicher (20, 21) zum Einschreiben des momen
tanen Werts der Speisespannung und danach den Schalter (27) des dritten Konden
sators (26) zum Schließen anzusteuern und danach wiederholt den Wert der dann
erzeugten Speisespannung mit dem gespeicherten Wert zu vergleichen und abhängig
vom Ergebnis des Vergleichs den Schafter (24) eines der zweiten Kondensatoren
(23) anzusteuern und erneut den Spannungsspeicher (21) zum Einschreiben
anzusteuern, bis eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steueranordnung (22) eingerichtet ist, um nach dem ersten Vergleich der
Werte der Speisespannung den Schalter (27) des dritten Kondensators (26) wieder
zum Öffnen anzusteuern.
12. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest einige der Schalter (24) der zweiten Kondensatoren sowohl flüchtige
als auch nichtflüchtige Speicherzellen (28, 29) enthalten.
13. Transponder für ein System nach einem der Ansprüche 10 bis 12.
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