DE19705722A1 - Resonanzschwingkreis für die elektronische Artikelsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Resonanzschwingkreis für die elektronische Artikelsicherung.

Resonanzschwingkreise, die bei einer vorgegebenen Resonanz­ frequenz, die üblicherweise bei 8.2 MHz liegt, zu Resonanz­ schwingungen angeregt werden, sind zum Zwecke der Diebstahlsicherung in Warenhäuser allgemein gebräuchlich. Oftmals sind sie integraler Teil von Klebeetiketten oder Hängeetiketten aus Karton, die an den zu sichernden Artikeln befestigt sind. Typischerweise ist das Warenhaus mit einem elektronischen Überwachungssystem im Ausgangsbereich ausgestattet, das die Resonanzschwingkreise erkennt und einen Alarm auslöst, wenn ein gesicherter Artikel in unerlaubter Weise eine gesicherte Überwachungs­ zone passiert. Sobald ein Kunde die Ware bezahlt hat, wird der Resonanzschwingkreis deaktiviert. Durch die Maßnahme wird verhindert, daß ein Alarm ausgelöst wird, sobald ein Artikel rechtmäßig erworben worden ist und nachfolgend die Überwachungszone passiert.

Die Deaktivierungssysteme, die oft im Kassenbereich plaziert sind, erzeugen ein Resonanzsignal mit einer größeren Amplitude als sie in den Überwachungssystemen erzeugt wird. Ein Resonanzetikett wird normalerweise mit einem Signal, dessen Feldstärke zwischen 0,9 A/m und 1,5 A/m liegt, deaktiviert.

Unterschiedliche Deaktivierungsmechanismen für Resonanzschwingkreise sind bekannt geworden. Entweder wird die Isolation zwischen einander gegenüberliegenden Leiterbahnen zerstört, wodurch ein Kurzschluß entsteht, oder ein Stück einer Leiterbahn wird überlastet und schmilzt, wodurch eine Unterbrechung entsteht. Als Folge der Deaktivierung werden die resonanten Eigenschaften des Resonanzschwingkreises, d. h. die Resonanzfrequenz und/oder der "Q"-Faktor derart stark modifiziert, daß das Resonanzetikett nicht mehr durch das Überwachungssystem detektiert wird.

Bezüglich der Deaktivierung von Resonanzetiketten sind unterschiedliche Verfahren beschrieben worden. In der US-PS 4,876,555 bzw. in der entsprechenden EP 0285 559 B1 wird vorgeschlagen, mittels einer Nadel ein Loch in der Isolationsschicht zwischen zwei gegenüberliegenden Kondensatorflächen zu erzeugen. Hierdurch wird ein Deaktivierungsmechanismus hergestellt, der fehlerfrei und dauerhaft ist.

Auch die US-PS 5,187,466 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung eines deaktivierbaren Resonanzschwingkreises mittels eines Kurzschlusses.

Bezüglich der zuerst genannten US-PS 4,876,555 bzw. der EP 0 285 559 B1 sollte angemerkt werden, daß der dort offenbarte Resonanzschwingkreis Kondensatorplatten aufweist, die auf beiden Seiten des Dielektrikums angeordnet sind. Die zwischen den beiden Kondensatorplatten liegende dielektrische Schicht weist ein durchgehendes Loch auf.

In der bereits erwähnten US-PS 5,187,466 wird ein Verfahren beschrieben, das auf einen Resonanzschwingkreis mit Kondensatorplatten auf beiden Seiten des Dielektrikums angewendet wird, wobei die Kondensatorplatten erst kurzgeschlossen werden und der Kurzschluß später durch Beaufschlagung mit elektrischer Energie geschmolzen wird.

In der EP 0 181 327 B1 wird ein deaktivierbares Resonanzetikett beschrieben, das sich aus einer dielektrischen Trägerschicht, Kondensatorplatten zu beiden Seiten der dielektrischen Schicht und einer spiralförmigen Windung auf einer der beiden Seiten der dielektrischen Schicht zusammensetzt. Um sicherzustellen, daß eine verläßliche Deaktivierung des Resonanzetiketts erfolgt, ist ein ausgewählter Bereich für die Deaktivierung präpariert. Insbesondere ist hier die dielektrische Schicht dünner als in den übrigen Bereichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Resonanz­ schwingkreis vorzuschlagen, der verläßlich deaktiviert werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Resonanzschwing­ kreis aus zwei spiralförmigen Leiterbahnen und einer dielektrischen Schicht besteht, wobei die beiden Leiterbahnen in entgegengesetzte Richtungen gewickelt sind und zu beiden Seiten der dielektrischen Schicht derart angeordnet sind, daß sie zumindest teilweise überlappen, wobei zumindest ein ausgewählter Bereich vorgesehen ist, in dem ein leitfähiger Pfad zwischen den beiden Leiterbahnen entsteht, sobald eine ausreichend hohe Energie durch ein äußeres Wechselfeld zugeführt wird. Die Erfindung weist also keine separaten Kondensatorplatten auf; diese werden vielmehr direkt durch die beiden sich zumindest teilweise überlappenden Leiterbahnen gebildet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungs­ gemäßen Resonanzschwingkreises weist die dielektrische Schicht im wesentlichen eine gleichmäßige Dicke und keine zusätzlichen Fertigungsfehler (z. B. Lufteinschlüsse) auf.

Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit der Weiterbildung, daß der ausgewählte Bereich an den äußeren Endbereichen der Leiterbahnen liegt, an denen die Induktionsspannung der Leiterbahnen maximal ist. Hier ist es also völlig überflüssig, irgendeine Stelle des Resonanzschwingkreises besonders zu präparieren. Unter Ausnutzung physikalischer Gesetze liegt der Deaktivierungs­ bereich automatisch in einem vorherbestimmbaren Bereich an den äußeren Enden der spiralförmigen Leiterbahnen.

Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreises schlägt vor, daß der ausgewählte Bereich an einer beliebigen Stelle der überlappenden Leiterbahnen liegt und derart präpariert ist, daß bei Anlegen des Deaktivierungssignals der leitfähige Pfad an der präparierten Stelle aufgebaut wird.

Insbesondere ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß die dielektrische Schicht in dem ausgewählten Bereich dünner ist als in den übrigen Bereichen oder daß es sich bei der präparierten Stelle um ein Loch in der dielektrischen Schicht handelt. Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreises sieht vor, daß die dielektrische Schicht in dem ausgewählten Bereich eine andere physikalische oder chemische Beschaffenheit aufweist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreises sieht vor, daß die dielektrische Schicht aus zumindest zwei Komponenten besteht. Mittels einer derartigen Ausgestaltung lassen sich sehr homogene, vernachlässigbar geringe Lufteinschlüsse enthaltende dielektrische Schichten herstellen. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Schmelzpunkt der einen Komponente oberhalb der Fertigungstemperatur für die Resonanzschwingkreise liegt, d. h. diese Schicht wird während des Fertigungsprozesses nicht schmelzen. Die Komponenten sind darüber hinaus gemäß einer Weiterbildung des Resonanzschwingkreises so beschaffen, daß sie entweder durch Beschichtung oder Laminierung zusammenfügbar sind.

An vorhergehender Stelle wurde bereits auf die vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonanzschwing­ kreises verwiesen, wobei der Deaktivierungsbereich aufgrund physikalischer Gegebenheiten in den überlappenden äußeren Endbereichen der spiralförmigen Leiterbahnen auftritt. Um diesen Effekt noch zu verstärken, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreises vor, daß sich die Überlappungsbereiche zwischen den beiden Leiterbahnen und somit die Kapazität zwischen den spiral­ förmigen Leiterbahnen an den inneren Enden der Leiterbahnen konzentrieren.

Eine weitere Verbesserung hinsichtlich einer sicheren Deaktivierung läßt sich darüber hinaus dadurch erzielen, daß die äußeren Enden der beiden Leiterbahnen in einem kleinen Bereich überlappen und daß sich an die äußeren Enden der Leiterbahnen ein relativ langer überlappungsfreier Bereich anschließt.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreises,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Kennzeichnung II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Spannungen bei zwei sich teilweise überlappenden spiralförmigen Leiterbahnen,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den äußeren Endbereich der spiralförmigen Leiterbahnen,

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt durch die obere Spule und die obere Komponente der dielektrischen Schicht und

Fig. 6 einen detaillierten Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreis.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreises 6 in Draufsicht. In Fig. 2 ist der in Fig. 1 gezeigte Resonanzschwingkreis 6 im Querschnitt zu sehen.

Die Deaktivierung des Resonanzschwingkreises 6 erfolgt, indem ein Kurzschluß zwischen den beiden spiralförmigen Leiterbahnen 2, 3, die vorzugsweise aus Aluminium gefertigt sind, durch die dielektrische Schicht 4 hindurch erzeugt wird. Ein angelegtes magnetisches Wechselfeld, wie es z. B. von dem Überwachungssystem ausgesendet wird, induziert Wechselspannungen in die beiden spiralförmigen Leiterbahnen 2, 3 des Resonanzschwingkreises 6. Die beiden spiralförmigen Leiterbahnen 2, 3, die sich zumindest teilweise überlagern, sind in entgegengesetzte Richtungen gewickelt. Daher weist das äußere Ende der unteren Spule 2 ein positives Potential relativ zum inneren Ende der unteren Spule 2 auf, wenn das innere Ende der oberen Spule 3 ein positives Potential bezüglich des äußeren Endes der oberen Spule 3 hat. Es bleibt also festzuhalten, daß sich die Punkte/Bereiche, in denen die induzierten Wechselspannungen zwischen den beiden Spulen 2, 3 maximal sind, in den Endbereichen der Spulen 2, 3 befinden.

Da in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel die obere Spule 3 weniger Windungen besitzt als die untere Spule 2, werden die höchsten Spannungen zwischen den Enden der oberen Spule 3 und den direkt darunterliegenden Stellen der unteren Spule 2 erzeugt. Fig. 3 verdeutlicht die Spannungsver­ hältnisse in unterschiedlichen Bereichen der beiden sich zumindest teilweise überlappenden Spulen 2, 3 eines Resonanzschwingkreises 6, der gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreises 6 verwendet werden kann.

Fig. 3 zeigt die verschiedenen Spannungen, die in unter­ schiedlichen Bereichen der beiden sich überlappenden Spulen 2, 3 über deren Länge während der elektromagnetischen Induktion auftreten.

Bei dem zuvor beschriebenen Resonanzschwingkreis 6 mit gleichmäßiger Dicke der dielektrischen Schicht 4 zwischen den Spulen 2, 3 erfolgt die Deaktivierung in den Endbereichen von oberer Spule 2 und unterer Spule 2, da hier das induzierte Potential maximal ist. Da die elektrische Feldstärke konzentriert an einer Oberfläche mit kleinem Radius auftritt, kommt es zu einer Deaktivierung genau an den Enden der Leiterbahnen 2, 3 - wie in Fig. 4 gezeigt.

Wenn jedoch die dielektrische Schicht 4 nicht gleichmäßig dick ist oder Luftblasen 7 enthält, was aufgrund von Fertigungsfehlern durchaus möglich ist, kann eine Deaktivierung in verschiedenen Bereichen der Spulen 2, 3 auftreten. Solche Fertigungsfehler können örtliche Schwachstellen verursachen und sogar Löcher durch Lufteinschlüsse in der dielektrischen Schicht 4 hervorrufen. Hierdurch bricht die dielektrische Schicht 4 an diesen lokalen Schwachstellen zusammen, obwohl das Spannungspotential hier niedriger ist als an den Enden von oberer Spule 2 und unterer Spule 3. Da das Spannungspotential an den lokalen Schwachstellen geringer ist als an den Enden der Leiterbahnen 2, 3, ist die zur Erzeugung des Deaktivierungskurzschlusses zur Verfügung stehende elektrische Energie kleiner als die elektrische Energie, die zur Erzeugung eines Deaktivierungskurz­ schlusses an den Enden der oberen Spule 3 notwendig wäre.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines aus einer Schicht bestehenden Dielektrikums 4 mit Fertigungsfehlern, hier Luftblasen 7 und Unregelmäßigkeiten im Bereich der Oberfläche.

Daher ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden, eine dielektrische Schicht zu bilden, die im wesentlichen eine gleichmäßige Dicke aufweist und zum großen Teil frei ist von lokalen Schwachstellen, die infolge der Fertigung auftreten. Eine solche gleichmäßige dielektrische Schicht 4 stellt eine Deaktivierung an den Stellen sicher, an denen eine maximale Spannung und Energie zu finden ist, d. h., bezogen auf das gezeigte Beispiel an den Enden der oberen Leiterbahn 2. Kurzschlüsse, die durch eine derartige Deaktivierung entstehen, sind sehr robust und wenig anfällig für unbeabsichtigtes Reaktivieren.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Resonanzschwingkreises 6 besteht die dielektrische Schicht 4 aus zumindest zwei Komponenten 4a, 4b, einer oberen Komponente 4a und einer unteren Komponente 4b. Die untere Komponente 4b wird vor dem Abstanzen und Heißprägen auf die untere Spule 3 aufgebracht. Die obere Komponente 4a wird auf die obere Spule 2 aufgebracht. Die obere Komponente 4a hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, der ihr ermöglicht, als Schmelzklebstoff zu dienen und die beiden Spulen 2, 3 während des Heißprägens der oberen Spule 2 auf die untere Spule 3 zu kleben. Die obere Komponente 4a der dielektrischen Schicht 4 schmilzt während des Heißprägens der oberen Spule 2. Die untere Komponente 4b der dielektrischen Schicht 4 hat einen höheren Schmelzpunkt und schmilzt nicht während des Heißprägens auf die obere Spule 2. Die Gleichmäßigkeit der unteren Komponente 4b der dielektrischen Schicht 4, die nicht schmilzt, verbessert die Gleichmäßigkeit in der Dicke der dielektrischen Schicht 4 insgesamt.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt einen Resonanzschwingkreis 6 mit einer dielektrischen Schicht 4 aus zwei Komponenten 4a, 4b. Die untere Komponente 4b kann entweder durch Beschichtung der unteren Spule 3 oder durch Laminierung der unteren Komponente 4b der dielektrischen Schicht 4 auf die Spule 3 hergestellt werden. Üblicherweise liegt das Spulenmaterial (Al) in Form von breitem Rollenmaterial vor, so daß die Gleichmäßigkeit der Oberfläche der dielektrischen Schicht 4 aufrechterhalten werden kann und andere Fehlerstellen, die beispielsweise durch Lufteinschlüsse 7 hervorgerufen werden, minimiert werden.

Bezugszeichenliste

1 Trägermaterial
2 obere Spule
3 untere Spule
4 dielektrische Schicht
4a obere Komponente
4b untere Komponente
5 Klebeschicht
6 Resonanzschwingkreis
7 Lufteinschluß
8 präparierter Bereich
9 überlappungsfreier Bereich

Claims (11)

1. Resonanzschwingkreis (6) für die elektronische Artikel­ sicherung, bestehend aus zwei spiralförmigen Leiterbahnen (Spulen 2, 3) und einer dielektrischen Schicht (4), wobei die beiden spiralförmigen Leiterbahnen (2, 3) in entgegengesetzte Richtungen gewickelt sind und zu beiden Seiten der dielektrischen Schicht (4) derart angeordnet sind, daß sie zumindest teilweise überlappen, wobei zumindest ein ausgewählter Bereich (8) vorgesehen ist, in dem ein leitfähiger Pfad zwischen den beiden spiralförmigen Leiterbahnen (2, 3) entsteht, sobald eine ausreichend hohe Energie durch ein äußeres Wechselfeld zugeführt wird.

2. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht (4) im wesentlichen eine gleichmäßige Dicke und keine zusätzlichen Fertigungsfehler (z. B. Lufteinschlüsse (7)) aufweist.

3. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 1 und 2, wobei der ausgewählte Bereich (8) an den äußeren Endbereichen der Spulen (2, 3) liegt, an denen die Induktionsspannung der Spulen (2, 3) Leiterbahnen maximal ist.

4. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 1, wobei der ausgewählte Bereich (8) an einer beliebigen Stelle der überlappenden Spulen (2, 3) liegt und derart präpariert ist, daß bei Anlegen des Deaktivierungssignals der leitfähige Pfad in dem ausgewählten Bereich (9) aufgebaut wird.

5. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 4, wobei die dielektrische Schicht (4) an der ausgewählten Stelle (9) dünner ist als in den übrigen Bereichen oder daß es sich bei der ausgewählte Bereich (8) um ein Loch in der dielektrischen Schicht (4) handelt.

6. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 4, wobei die dielektrische Schicht (4) in dem ausgewählten Bereich (8) eine andere physikalische oder chemische Beschaffenheit aufweist.

7. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dielektrische Schicht (4) aus zumindest zwei Komponenten (4a, 4b) besteht.

8. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 1 oder 7, wobei der Schmelzpunkt der einen Komponente (4a; 4b) oberhalb der Fertigungstemperatur für die Resonanz­ schwingkreise (6) liegt.

9. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Komponenten (4a, 4b) derart beschaffen sind, daß sie entweder durch Beschichtung oder Laminierung zusammen­ fügbar sind.

10. Sicherungselement nach Anspruch 2, wobei sich die Überlappungsbereiche zwischen den beiden spiralförmigen Leiterbahnen (2, 3) und somit die Kapazität zwischen den spiralförmigen Leiterbahnen (2, 3) an den inneren Enden der spiralförmigen Leiterbahnen (2, 3) konzentrieren.

11. Resonanzschwingkreis nach Anspruch 10, wobei die äußeren Enden der beiden spiralförmigen Leiter­ bahnen (2, 3) in einem kleinen Bereich überlappen und wobei sich an die äußeren Enden der Leiterbahnen (2, 3) ein relativ langer überlappungsfreier Bereich (9) anschließt.