DE202005017229U1 - Metal container e.g. for liquid or gases, has antenna formed by narrow, long perforation in outer wall of metal molding - Google Patents

Metal container e.g. for liquid or gases, has antenna formed by narrow, long perforation in outer wall of metal molding Download PDF

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Abstract

A metal container has an antenna designed for electromagnetic oscillation in a perforation in resonance in the outer wall (11). The antenna is formed by a narrow, long perforation (12) in the outer wall of a metal molding fabricated on the container. The longitudinal edges of the perforation (12) are fabricated as concentric circular segments.

Description

Die Erfindung betrifft ein Metallbehälter, insbesondere Lagerbox für Kleinteile oder Flasche für Flüssigkeiten oder Gase, mit einer Antenne zur Funkkommunikation für die Übertragung von Informationen zur Identifizierung des Behälters.The Invention relates to a metal container, especially storage box for Small parts or bottle for liquids or gases, with an antenna for radio communication for transmission of information identifying the container.

Stand der TechnikState of technology

Zur Identifizierung von Waren oder Transportbehältern werden nach neuestem Stand der Technik elektronische Chips mit Antenne eingesetzt. Die Chips sind meist nur wenige Quadratmillimeter groß und besitzen entweder eine auf dem Chip angeordnete oder eine externe Antenne. Diese elektronischen „Module" sind meist auf ein Trägermaterial aufgebracht, was über eine Klebeschicht verfügt. Mittels dieser Klebeschicht wird die gesamte Anordnung an der Ware oder dem Transportbehälter befestigt. Über ein Lesegerät erhält der Chip zunächst Energie und dann einen Lese- oder Schreibbefehl. Dieser Befehl wird anschließend ausgeführt und die angeforderte Information mit Hilfe der zuvor übertragenen Energie oder auch mit Hilfe der Energie aus einem internen Energiespeicher zur Abfrageeinrichtung übertragen.to Identification of goods or transport containers will be the newest Prior art electronic chips with antenna used. The Chips are usually only a few square millimeters in size and own either an on-chip or an external antenna. These electronic "modules" are mostly on one support material what's up has an adhesive layer. By means of this adhesive layer, the entire arrangement of the goods or the transport container attached. About one reader receives the chip first Energy and then a read or write command. This command will subsequently accomplished and the requested information using the previously transmitted Energy or with the help of energy from an internal energy storage transferred to the interrogator.

Ein bedeutender Nachteil dieser Art der Identifizierung liegt in der drastischen Reichweitenreduzierung die Eintritt, wenn die Identifizierungseinrichtung auf einen Untergrund aus Metall aufgebracht wird. Der Leseabstand liegt bei der Anbringung auf nichtleitendem Material bei einigen 10 Zentimetern oder Metern und geht bei Anbringung auf Metallbehältern bis auf wenige Millimeter zurück oder die Kommunikation kommt sogar völlig zum Erliegen.One significant disadvantage of this type of identification lies in the Drastic reduction in coverage the entry, if the identification device is applied to a metal substrate. The reading distance when mounting on non-conductive material at some 10 centimeters or meters and goes up to metal containers when mounted back to a few millimeters or the communication comes to a complete standstill.

Diesem Effekt wird derzeit begegnet, indem mit unterschiedlichen konstruktiven Massnahmen versucht wird, die Antenne in einem möglichst großen Abstand zu dem Metalluntergrund zu befestigen. Das führt im Allgemeinen dazu, das die Reichweitenreduzierung weniger stark in Erscheinung tritt und Lesereichweiten von einigen Zentimetern erreicht werden. Gleichzeitig hat diese Methode allerdings den Nachteil, dass der Behälter in seinen äußeren Abmessungen verändert wird. Dies kann wiederum bei Handhabungsprozessen zu Beeinträchtigungen führen.this Effect is currently encountered by using different constructive Measures is tried, the antenna in the greatest possible distance to the metal surface to fix. Leading In general, the range reduction is less strong appears and reading distances of a few centimeters be achieved. At the same time, however, this method has the disadvantage that the container in its outer dimensions changed becomes. This in turn can lead to impairments in handling processes to lead.

Die ErfindungThe invention

Aufgabe der Erfindung ist es, durch sinnvolle Einbeziehung des Metalls, an dem die Funkeinrichtung installiert ist, in die Konstruktion der Antenne, die Effizienz der Anordnung so zu verbessern, dass eine Reichweitenreduzierung durch die Nähe zum Metall weitestgehend vermieden ist. Gleichzeitig soll möglichst die äußere Form des auszurüstenden Metallkörpers erhalten bleiben.task the invention is, by meaningful inclusion of the metal, where the radio is installed into the structure the antenna to improve the efficiency of the arrangement so that a Reach reduction due to the proximity to the metal as far as possible is avoided. At the same time as possible the outer shape to be equipped metal body remain.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst indem, wie im Anspruch 1 beschrieben, bereits am Metallbehälter vorhandene Teile geringfügig verändert werden, die so die Funktion der Funkantenne übernehmen.These The object is achieved according to the invention by as described in claim 1, already present on the metal container Parts slightly changed become the function of the radio antenna.

Wird in die vorhandene Aussenwand ein schmaler länglicher Durchbruch eingebracht, stellt dieser das negative Abbild eines Dipols dar und verhält sich umgekehrt wie ein Dipol. Das bedeutet, dass elektrische und magnetische Komponente der Welle in ihrer Polarisation vertauscht sind. Ein waagerecht angebrachter länglicher Durchbruch hat also die gleiche Polarisation wie eine senkrechte Stabantenne. Werden die länglichen Außenkanten des Durchbruchs als konzentrische Kreissegmente ausgeführt, verhält sich die Anordnung weniger richtungsabhängig.Becomes inserted into the existing outer wall a narrow elongated breakthrough, this represents the negative image of a dipole and behaves reversed like a dipole. That means that electric and magnetic Component of the wave are reversed in polarization. One horizontally mounted elongated Breakthrough has the same polarization as a vertical one Rod antenna. Become the elongated ones outer edges the breakthrough designed as concentric circle segments, behaves the arrangement is less directional.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference on figures of a drawing closer explained. Hereby show:

1 ein Ausschnitt der Außenwand eines Metallbehälters als Draufsicht mit einem länglichen Durchbruch, der als Funkantenne arbeitet; 1 a section of the outer wall of a metal container as a plan view with an elongate aperture, which operates as a radio antenna;

2 die Ausführung des Durchbruchs in Form von zwei konzentrischen Kreissegmenten; 2 the execution of the breakthrough in the form of two concentric circle segments;

3 die Seitenansicht eines Ausschnittes der Außenwand eines Metallbehälters mit eingebrachtem Durchbruch und nach innen verlegter metallischen Überbrückung des Durchbruchs bei erhaltener ebener Außenfläche (B); und 3 the side view of a section of the outer wall of a metal container with introduced breakthrough and laid inwardly metallic bridging of the aperture with preserved flat outer surface (B); and

4 die Seitenansicht eines Ausschnittes der Außenwand eines Metallbehälters mit eingebrachtem Durchbruch wobei die erfindungsgemäßen Teile, zum Erhalt einer ebenen Innenfläche (A), nach außen verlagert sind. 4 the side view of a section of the outer wall of a metal container with a breakthrough introduced wherein the parts according to the invention, to obtain a flat inner surface (A), are displaced outwards.

Das für die Abstrahlung und den Empfang von elektromagnetischen Wellen relevante Bauteil wird in den Ausführungsbeispielen als Variante 1 durch eine länglich ausgeführte Unterbrechung (12, 32) der elektrisch leitenden Außenschicht (11, 21, 31, 41) des Behälters gebildet. Diese Unterbrechung kann auch in Form von zwei konzentrischen Kreissegmenten (22), ausgeführt werden (Variante 2). Es lässt sich auch in den länglichen Durchbruch eine schmale, für die Arbeitsfrequenz isolierte Metallfläche (Variante 3) in der Ebene der äußeren Wandung einbringen. Der Abstand zwischen den Rändern des Durchbruchs und der eingebrachten Metallfläche sollte gleich oder größer der Materialdicke der Außenwand ausgeführt werden. Die Kontaktierung wird dann zum einen über den eingebrachten Metallstreifen und zum anderen über eine Längsseite des Durchbruchs ausgeführt. Diese Drei Varianten haben etwas unterschiedliche Eigenschaften. Variante 1 besitzt eine zur Richtung des Durchbruchs um 90° gedrehte Polarisierungsrichtung des Feldes. Bei Variante 2 ist das Feld unpolarisiert. Beide Varianten haben den Vorteil, dass sich die Anpassung an den Wellenwiderstand des Kabels durch Verlagerung der Kontaktierungspunkte (13, 23) entlang des Durchbruchs optimieren lässt. Variante 3 passt von vornherein gut zu Kabeln mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm. Um zu erreichen, dass dieses Bauteil vom Behälterinhalt unbeeinflusst arbeiten kann ist in Richtung des Behälterinnenraumes ein elektrisch leitendes Abschirmelement (33; 43) eingefügt. Der so entstandene Holraum kann zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit mit einer Vergussmasse ausgefüllt werden. Diese Konstruktion bietet folgende Vorteile:

  • – Unveränderte äußere Form des Behälters
  • – Großer elektromagnetische Gewinn der Antenne
  • – Hohe mechanische Stabilität auch bei sehr roher Handhabung
The relevant for the emission and reception of electromagnetic waves component is in the embodiments as variant 1 by an elongated interruption ( 12 . 32 ) of the electrically conductive outer layer ( 11 . 21 . 31 . 41 ) of the container. This interruption can also take the form of two concentric circular segments ( 22 ), (variant 2). It can also bring in the elongated breakthrough a narrow, isolated for the working frequency metal surface (variant 3) in the plane of the outer wall. The distance between the edges of the aperture and the introduced metal surface should be equal to or greater than the material thickness of the outer wall. The contact is then on the one hand over the introduced Metallstrei fen and on the other carried out over a longitudinal side of the opening. These three variants have slightly different properties. Variant 1 has a polarization direction of the field rotated by 90 ° with respect to the direction of the breakthrough. In variant 2, the field is unpolarized. Both variants have the advantage that the adaptation to the characteristic impedance of the cable by shifting the contact points ( 13 . 23 ) along the breakthrough. Variant 3 fits well from the outset to cables with a characteristic impedance of 50 ohms. In order to ensure that this component can work unaffected by the container contents, an electrically conductive shielding element (in the direction of the container interior) is ( 33 ; 43 ). The resulting hollow space can be filled to increase the mechanical strength with a potting compound. This construction offers the following advantages:
  • - Unmodified outer shape of the container
  • - Great electromagnetic gain of the antenna
  • - High mechanical stability even with very rough handling

Soll der Innenraum des Behälters in seinen Abmessungen erhalten bleiben, ist es sinnvoll, an der Stelle des Durchbruchs (42), wie in 4 dargestellt, die Außenhaut (41) des Behälters mechanisch nach außen zu verlagern. Das kann auch durch ein Aufsetzen der Antennenbaugruppe auf die Außenwand des Behälters erfolgen. Der Vorteil der unveränderten äußeren Abmessungen ist dann allerdings hinfällig. Diese Variante ist besonders sinnvoll bei sehr dickwandigen Behältern oder bei Körpern aus Vollmaterial.If the interior of the container should be kept in its dimensions, it makes sense to use at the site of the breakthrough ( 42 ), as in 4 represented, the outer skin ( 41 ) of the container to shift mechanically outward. This can also be done by placing the antenna assembly on the outer wall of the container. The advantage of the unchanged external dimensions is then obsolete. This variant is particularly useful for very thick-walled containers or bodies made of solid material.

Die konstruktiven Abmessungen ergeben sich wie folgt:
Die Länge der Unterbrechung sollte etwa 5 % kürzer als die halbe Wellenlänge der Arbeitsfrequenz ausgeführt werden. Die Breite des Durchbruchs hängt von der benötigten Bandbreite ab. Da für die Übertragung von Identifizierungsdaten eine nur sehr schmale Bandbreite notwendig ist, kann auch die Breite des Durchbruchs sehr klein ausgeführt werden. Als Richtwert sei hier die einfache bis doppelte Materialdicke angegeben. Zur Erhöhung der Bandbreite ist es ausreichend die Breite des Durchbruchs an seinen Enden zu erhöhen. Um maximalen Gewinn zu gewährleisten ist es sinnvoll die Abmessungen empirisch in einem Messraum zu optimieren.The constructive dimensions are as follows:
The length of the interruption should be about 5% shorter than half the wavelength of the working frequency. The width of the breakthrough depends on the required bandwidth. Since only very narrow bandwidth is necessary for the transmission of identification data, the width of the breakthrough can be made very small. As a guideline here the simple to double material thickness is given. To increase the bandwidth, it is sufficient to increase the width of the opening at its ends. To ensure maximum profit, it makes sense to optimize the dimensions empirically in a measuring room.

Die Kontaktierung erfolgt in den beschriebenen Varianten mittels Koaxialkabel. Dieses kann durch die Wandung des „Holraumes" hinter dem Durchbruch geführt werden. Auf diese Weise wird eine gute Abschirmung der elektronischen Baugruppe, zu der das Kabel geführt wird, von dem elektromagnetischen Feld der Antenne erreicht. Die kleineren Baugruppen für die Identifizierung sind meist so ausgelegt, dass sie direkt in größeren Feldern arbeiten können. Deshalb ist es sinnvoll diese direkt ohne Kabel mit dem Durchbruch zu verbinden. Sie benötigen dann keinen separaten mechanisch geschützten Raum.The Contacting takes place in the variants described by means of coaxial cable. This can be guided through the wall of the "Holraumes" behind the breakthrough. In this way, a good shield of the electronic assembly, to which the cable led is achieved by the electromagnetic field of the antenna. The smaller assemblies for The identification are usually designed to be directly in larger fields can work. Therefore, it makes sense this directly without cable with the breakthrough connect to. you need then no separate mechanically protected space.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.The in the foregoing description, claims and drawings Features of the invention can both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments of importance be.

Claims (12)

Metallbehälter mit Antenne, ausgeführt als für elektromagnetische Schwingungen in Resonanz befindlicher Durchbruch in der Außenwand (11; 21; 31; 41).Metal container with antenna, designed as an electromagnetic-wave resonating aperture in the outer wall ( 11 ; 21 ; 31 ; 41 ). Metallbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne durch einen schmalen, länglichen Durchbruch (12; 32) in der äußeren Hülle des Behälters gebildet wird.Metal container according to claim 1, characterized in that the antenna by a narrow, elongated opening ( 12 ; 32 ) is formed in the outer shell of the container. Metallbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne durch einen schmalen, länglichen Durchbruch (12; 42) in der äußeren Hülle eines an dem Behälter hergestellten, metallischen Formstück gebildet wird.Metal container according to claim 1, characterized in that the antenna by a narrow, elongated opening ( 12 ; 42 ) is formed in the outer shell of a metallic fitting made on the container. Metallbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass der durch die Realisierung der Antenne entstandene Durchbruch (32) mittels metallischem Formstück (33) von der Innenseite des Behälters abgedeckt ist.Metal container according to claim 2, characterized in that the breakthrough resulting from the realization of the antenna ( 32 ) by means of a metallic fitting ( 33 ) is covered by the inside of the container. Metallbehälter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskanten des Durchbruchs (12) als konzentrische Kreissegmente ausgeführt sind (22).Metal container according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the longitudinal edges of the opening ( 12 ) are designed as concentric circle segments ( 22 ). Metallbehälter nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch an den gegenüber liegenden Längsseiten kontaktiert ist (13; 23).Metal container according to claim 1, 2, 3 or 5, characterized in that the aperture is contacted on the opposite longitudinal sides ( 13 ; 23 ). Metallbehälter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Durchbruchs ein gegenüber der Kanten des Durchbruchs für die Arbeitsfrequenz isoliertes, elektrisch leitendes Element befindet.metal containers according to claim 1, 2 or 3, characterized in that within of the breakthrough one opposite the edges of the opening for the working frequency isolated, electrically conductive element is located. Metallbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne über das elektrische leitende Element innerhalb des Durchbruchs, und eine Seite des Durchbruchs kontaktiert ist.metal containers according to claim 7, characterized in that the antenna over the electrical conductive element within the breakthrough, and one Page of the breakthrough is contacted. Metallbehälter nach Anspruch 2, 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch an den gegenüber liegenden Enden aufgeweitet ist.Metal container according to claim 2, 3 or 7, characterized in that the opening at the widens opposite ends. Metallbehälter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch durch einen separaten primären Strahler erregt ist.metal containers according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the breakthrough through a separate primary Spotlight is excited. Metallbehälter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch hinreichend lang ausgeführt ist, um einen separaten Strahler gering genug zu dämpfen, ohne selbst in Resonanz zu sein.metal containers according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the breakthrough sufficiently long running is to attenuate a separate radiator low enough, without to be in resonance. Metallbehälter nach Anspruch 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch mittels nicht leitendem Material (Formstück, Vergussmasse) verschlossen ist.metal containers according to claim 2, 3 or 6, characterized in that the breakthrough closed by non-conductive material (fitting, potting compound) is.
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