DE19955464A1

DE19955464A1 - Vorrichtung zur Detektion und Identifikation von Gegenständen

Info

Publication number: DE19955464A1
Application number: DE1999155464
Authority: DE
Inventors: Heinz Brych
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Detektion und Identifikation von elektrisch leitfähigen Gebilden, welche in unterschiedlicher Form auf zweidimensionalen oder dreidimensionalen Gegenständen angebracht sind. Die Detektion erfolgt zeitgleich, wenn dieser Gegenstand in oder auf der Identifikationseinrichtung platziert wird. Hierbei wird das Vorhandensein von einem und optional die räumliche Anordnung von einem oder mehreren flächigen, leitfähigen Gebilden auf dem zu identifizierenden Gegenstand detektiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Detektion und Identifikation von elektrisch leitfähigen Gebilden, welche in unterschiedlicher Form auf zweidimensionalen oder dreidimensionalen Gegenständen angebracht sind. Die Detektion erfolgt zeitgleich, wenn dieser Gegenstand in oder auf der Identifikationseinrichtung plaziert wird. Hierbei wird das Vorhandensein von einem und optional die räumliche Anordnung von einem oder mehreren flächigen, leitfähigen Gebilden auf dem zu identifizierenden Gegenstand detektiert.

Den Stand der Technik repräsentieren Einrichtungen, welche zur Detektion und Identifikation von Etiketten, Lochkarten, Magnetkarten oder Chipkarten eingesetzt werden. Hierbei werden beispielsweise die folgenden Detektionseinrichtungen eingesetzt:

a) Barcode Zeichen werden mittels optischer Leseeinrichtungen detektiert.
b) Buchstaben und Zahlen werden durch optische Leseeinrichtungen, in Verbindung mit intelligenten elektronischen Zeichenerkennungsverfahren detektiert und analysiert.
c) Magnetstreifen werden mittels magnetischer Leseeinrichtungen detektiert.
d) Lochkarten werden mittels mechanischer oder optischer Abtasteinrichtungen detektiert.
e) Chipkarten werden durch die Kommunikation der Identifikationseinrichtung mit einem auf der Chipkarte aufgebrachten Halbleiterchip detektiert, wobei die Spannungsversorgung und die Signalübertragung durch direkte Kontaktierung oder über drahtlose Anbindung erfolgt.

Die zuvor beschriebenen Detektionsverfahren, erfordern jeweils speziell ausgebildete Sicherungselemente und Identifikationskarten, welche nur mittels aufwendiger Fertigungstechniken herzustellen sind. In der deutschen Patentanmeldung 199 53 651.1 hingegen wurde ein preiswertes Verfahren zur Realisierung einer Identifikationseinrichtung beschrieben, wobei die Detektion der passiven Strahlung bzw. HF-Reflektion von Hochfrequenzschwingkreisen oder abgestimmten Strahlern angewandt wird. Da keine der vorgenannten Verfahren geeignet ist diese Sicherungselemente im Nahbereich, beispielsweise in Kassen zu detektieren, fehlt eine Detektionseinrichtungen, welche flächig ausgebildete, elektrisch leitfähige Gebilde auf einer Karte oder einem Körper im Nahbereich detektieren kann.

Der angemeldeten Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zu gestalten weiche elektrisch leitfähige Gebilde auf einer Karte aus nichtleitendem Material oder einem dreidimensionalen Körper detektieren kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die gemäß Patentanspruch 1 beschriebene Vorrichtung zur Detektion und Identifikation von Gegenständen, dadurch gekennzeichnet ist, dass

a) ein oder mehrere Hochfrequenzsender 5 einschließlich Sende-Koppeleinrichtung 3 und ein oder mehrere Hochfrequenzempfänger 6 einschließlich Empfangs- Koppeleinrichtung 4, welche so beschaffen, angeordnet und zusammengefügt sind, dass ein räumlich zwischen, oder neben den beiden Koppeleinrichtungen befindliches Sicherungselement mit einem leitfähiges Gebilde 2, welches auf einer Karte 1 aus elektrisch nicht leitfähigem Material, oder einem dreidimensionalen Körper angebracht ist, von dem von der Sende-Koppeleinrichtung ausgehenden Hochfrequenzfeld angeregt wird, wodurch dieses in elektrische Resonanz gerät und die aufgenommene Hochfrequenzenergie an die Empfangs-Koppeleinrichtung weiterleitet und an diese abgibt, wobei diese selektiv übertragene Hochfrequenzenergie zu dem Hochfrequenzempfänger geleitet und von diesem analysiert und bewertet wird,
b) oder ein oder mehrere Kapazitätssensoren, welche aus je zwei Kondensatorplatten 9 und 10 bestehen, welche zusammen mit dem leitfähigen Gebilde 8 des Sicherungselementes 7 einen Kondensator bilden, Teil eines elektrischen Oszillatorschwingkreises darstellen, welcher aus einer Induktivität (11), den Kondensatorplatten (9 und 10) sowie einem optionalen Kondensator (12) besteht, wobei das Vorhandensein oder nicht Vorhandensein des Sicherungselementes eindeutige Frequenzänderungen des Oszillators bewirken, welche durch eine nachgeschaltete Detektionseinrichtung detektiert und ausgewertet wird.
c) oder ein oder mehrere Induktivitätssensoren, welche aus je einer nahe dem leitfähigen Gebilde des Sicherungselementes angeordneten Induktivität besteht, welche Teil eines L/C Oszillatorschwingkreises ist und deren Induktivität und somit die Frequenz des Oszillators bei Annäherung des Sicherungselementes verändert wird, welche durch eine nachgeschaltete Detektionseinrichtung detektiert und ausgewertet wird.

Die weitere Ausgestaltung, sowie alternative Ausführungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen definiert.

Verfahren A

In der ersten Ausbildungsform der beschriebenen Vorrichtung, wird das frequenzselektive Hochfrequenzübertragungsverhalten zur Detektion der Sicherungselemente herangezogen. Der Grad der hochfrequenten Leistungsübertragung ist abhängig von der Übereinstimmung der Resonanzfrequenz des Sicherungselementes und dem körperlichen Vorhandensein des Sicherungselementes.

Verfahren B

In der zweiten Ausbildungsform wird das Vorhandensein des leitfähigen Gebildes dahingehend genutzt, dass die auf dem Sicherungselement angeordneten leitfähigen Gebilde Teil eines Detektions-Schwingkreises sind, welcher bei Vorhandensein des leitfähigen Gebildes verstimmt wird. Diese Verstimmung, welche in Richtung tiefere Frequenz erfolgt wird detektiert und ist somit Indiz für das Vorhandensein des leitfähigen Gebildes. Die Wahl der Arbeitsfrequenz ist unkritisch und liegt weit unterhalb der Resonanzfrequenz des Sicherungselementes.

Verfahren C

Eine optionale Kodierung Unterschiedlicher Sicherungselemente erfolgt durch die Anordnung von mehr als einem leitfähigen Gebilde auf dem Sicherungselement oder der Lochkarte. Zusätzlich zu der Anzahl, bestimmt die Position der leitfähigen Gebilde auf dem Sicherungselement die Kodierung. Auf jeder spezifizierten Position wird entweder eine Sensoranordnung gemäß Verfahren A oder Verfahren B oder Verfahren C einschließlich der entsprechenden Elektronik angeordnet.

Die Sensoranordnungen der Verfahren A oder B oder C werden beispielsweise bei Anwendung innerhalb eines Abrechnungssystems in dem Kassenautomaten oder einem separaten Leser installiert. Hierbei wird durch die entsprechende Identifikation beispielsweise die Gültigkeit der entsprechend ausgerüsteten Lochkarte erkannt.

Alternativ können die Sensoranordnungen der Verfahren A oder B oder C auch in die handbetätigten Lochzangen von Abrechnungssystemen integriert werden um somit ungültige Lochkarten erkennen zu können.

Beschreibung der Erfindung in beispielhaften Ausgestaltungen, anhand der Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2

Fig. 1 zeigt einen Hochfrequenzsender 5 und eine Sende-Koppeleinrichtung 3, welche je nach Betriebsfrequenz aus einer Spule oder einer einzelnen Drahtwindung besteht. Weiterhin ist ein Hochfrequenzempfänger 6 mit einer Empfangs- Koppeleinrichtung 4 vorhanden, welche ebenfalls aus einer Spule oder einer einzelnen Drahtwindung besteht. Die Koppeleinrichtungen der Sender und der Empfänger sind so beschaffen, angeordnet und zusammengefügt, dass ein räumlich zwischen, oder neben den beiden Koppeleinrichtungen befindliches Sicherungselement mit einem leitfähigen und resonanzfähigen Gebilde 2, welches auf einer Karte 1 aus elektrisch nicht leitfähigem Material, oder einem dreidimensionalen Körper angeordnet ist, von dem von der Sende- Koppeleinrichtung ausgehenden Hochfrequenzfeld angeregt wird. Wenn die Erregerfrequenz gleich der Resonanzfrequenz des leitfähigen Gebilde ist, gerät dieses in elektrische Resonanz und überträgt die aufgenommene Hochfrequenzenergie zu der Empfangs-Koppeleinrichtung, wobei die selektiv übertragene Hochfrequenzenergie anschließend zu dem Hochfrequenzempfänger geführt und von diesem analysiert und bewertet wird. Die Bewertung erfolgt nach der Höhe der übertragenen Leistung, wobei eine Triggerschwelle definiert wird, ab welcher das Sicherungselement als korrekt erkannt eingestuft wird.

Optional können mehrere Übertragungsstrecken, jeweils aus Sender, Empfänger und den Koppeleinrichtungen bestehend so angeordnet sein, dass räumlich unterschiedlich angeordnete Resonanzelemente detektiert werden können. Als weitere Option können die mehrfach vorhandenen Übertragungsstrecken auf jeweils unterschiedlichen Frequenzen arbeiten um so Resonanzelemente unterschiedlicher Frequenz zu detektieren. Dies kann natürlich auch durch die zyklische Änderung der Betriebsfrequenz des Senders erreicht werden.

Fig. 2 zeigt einen Kapazitätssensor, welcher aus je zwei fest in der Detektions einrichtung installierten Kondensatorplatten 9 und 10 besteht, welche zusammen mit dem leitfähigen Gebilde 8 des Sicherungselementes 7 einen Kondensator bilden, welcher zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren darstellt. Dieses Kondensatorgebilde ist Teil eines Oszillatorschwingkreises, welcher aus einer Induktivität 11, den Kondensatorplatten 9 und 10 sowie einem optionalen Kondensator 12 besteht, wobei das Vorhandensein des Sicherungselementes eine Frequenzerniedrigung des Oszillators bewirkt, welche durch eine nachgeschaltete Detektionseinrichtung detektiert und ausgewertet wird. Optional können mehrere Oszillatoren einschließlich der zugehörigen beiden Koppelkondensatoren 9 und 10 so angeordnet sein, dass räumlich unterschiedlich angeordnete Resonanzelemente detektiert werden können.

Als weitere Option kann die Schwingkreisspule so angeordnet sein, daß sich diese räumlich unmittelbar neben dem leitfähigen Gebilde befindet. Hierbei wird der Schwingkreis durch das leitfähige Gebilde so beeinflusst, dass die Frequenz des Oszillators bei Vorhandensein des Schwingkreises erhöht wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Detektion und Identifikation von Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass

a) ein oder mehrere Hochfrequenzsender (5) einschließlich Sende-Koppeleinrichtung (3) und ein oder mehrere Hochfrequenzempfänger (6) einschließlich Empfangs- Koppeleinrichtung (4), welche so beschaffen, angeordnet und zusammengefügt sind, dass ein räumlich zwischen, oder neben den beiden Koppeleinrichtungen befindliches Sicherungselement mit einem leitfähiges Gebilde (2), welches auf einer Karte (1) aus elektrisch nicht leitfähigem Material, oder einem dreidimensionalen Körper angebracht ist, von dem von der Sende- Koppeleinrichtung ausgehenden Hochfrequenzfeld angeregt wird, wodurch dieses in elektrische Resonanz gerät und die aufgenommene Hochfrequenzenergie an die Empfangs-Koppeleinrichtung weiterleitet und an diese abgibt, wobei diese selektiv übertragene Hochfrequenzenergie zu dem Hochfrequenzempfänger geleitet und von diesem analysiert und bewertet wird,
b) oder ein oder mehrere Kapazitätssensoren, welche aus je zwei Kondensatorplatten (9 und 10) bestehen, welche zusammen mit dem leitfähigen Gebilde (8) des Sicherungselementes (7) einen Kondensator bilden, Teil eines elektrischen Oszillatorschwingkreises darstellen, welcher aus einer Induktivität (11), den Kondensatorplatten (9 und 10) sowie einem optionalen Kondensator (12) besteht, wobei das Vorhandensein oder nicht Vorhandensein des Sicherungselementes eindeutige Frequenzänderungen des Oszillators bewirken, welche durch eine nachgeschaltete Detektionseinrichtung detektiert und ausgewertet wird,
c) oder ein oder mehrere Induktivitätssensoren, welche aus je einer nahe dem leitfähigen Gebilde des Sicherungselementes angeordneten Induktivität besteht, welche Teil eines L/C Oszillatorschwingkreises ist und deren Induktivität und somit die Frequenz des Oszillators bei Annäherung des Sicherungselementes verändert wird, welche durch eine nachgeschaltete Detektionseinrichtung detektiert und ausgewertet wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendefrequenz oder die Sendefrequenzen der Hochfrequenzsender (5) gleich der elektrischen Resonanzfrequenz der auf der Karte (1) oder dem dreidimensionalen Körper angebrachten oder aufgebrachten elektrisch leitfähigen Gebilde (2) entspricht.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Oszillatorschwingkreises (8 und 9 und 10 und 11 und 12) nicht der elektrischen Resonanzfrequenz der auf der Karte oder dem dreidimensionalen Körper angebrachten oder aufgebrachten elektrisch leitfähigen Gebildes entspricht.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren optional in den Kassenautomaten von Abrechnungssystemen angeordnet sind.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren optional in den handbetätigten Lochzangen von Abrechnungssystemen oder abgesetzten stationären Locheinrichtungen angeordnet sind.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnungen optional mehrfach vorhanden sind, wobei diese an unterschiedlichen Positionen des Sicherungselementes oder der Lochkarte das Vorhandensein und die Position von mehr als einem leitfähigen Gebilden detektieren.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lochkarte oder das Sicherungselement aus nicht leitfähigem Material besteht, aufi oder in welchem ein oder mehrere geometrische Gebilde, welche Hochfrequenzschwingkreise oder Dipolantennen oder Einzelstrahler darstellen, mittels elektrisch leitfähigem Material gebildet sind.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement aus einem dreidimensionalen Körper besteht, auf oder in welchem ein oder mehrere Hochfrequenzschwingkreise oder Dipolantennen oder Einzelstrahler mittels elektrisch leitfähigem Material gebildet sind.