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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lesevorrichtung für eine elektronische Zutrittskontrolle, mit einer Platine, einer auf der Platine angeordneten Steuereinheit und einer auf derselben Platine angeordneten und mit der Steuereinheit zusammenwirkenden Antenne. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine elektronische Zutrittskontrolle mit einer solchen Lesevorrichtung.
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Lesevorrichtungen sowie Zutrittskontrollen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese kommen bei elektronisch gesteuerten Schließvorrichtungen zur Kontrolle von Eingangstüren und Durchgängen zum Einsatz, beispielsweise in Wandlesegeräten, Teilen eines Türbeschlages oder auch in einem Knauf eines Zylinderschlosses. Bei Heranführen eines über eine Zutrittsberechtigung verfügenden Transponders an die Lesevorrichtung erfolgt ein Auslesen des Transponders und bei Erkennen einer Zutrittsberechtigung eine Freigabe, so dass die Tür oder der Durchgang geöffnet und passiert werden kann. Die Zutrittskontrolle erlaubt somit den Zutritt einer oder ggf. mehrerer Personen.
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Allerdings ist bei derartigen Lesevorrichtungen problematisch, dass auf Grund der kompakten Anordnung von Steuereinheit und Antenne, die sich regelmäßig auf derselben Platine befinden, die Steuereinheit von dem magnetischen Wechselfeld der Antenne durchdrungen wird und dieses erheblich schwächen kann. Dadurch wird die Lesereichweite eingeschränkt, was die Funktion von Lesevorrichtung und Zutrittskontrolle erheblich beeinträchtigen kann. Ein zuverlässiger Betrieb einer Lesevorrichtung ist somit nicht gewährleistet.
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Zur Verbesserung der Lesereichweite wurden im Stand der Technik die Steuereinheit und die Antenne auf verschiedenen Platinen angeordnet und die Platinen beabstandet voneinander platziert. Ebenfalls wurde die Steuereinheit separat von der auf einer Platine angeordneten Antenne positioniert. Neben einem größeren baulichen Aufwand und entsprechend höheren Herstellungskosten ist dabei auch von Nachteil, dass der Platzbedarf der Lesevorrichtung steigt, was deren Einbau an Türe oder Durchgang hinsichtlich konstruktivem Aufwand und sicherem Einbau erschwert und zu höheren Einbaukosten führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Mitteln und bei geringem Platzbedarf eine hohe Reichweite einer Lesevorrichtung zu ermöglichen.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch eine Lesevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist die Lesevorrichtung derart ausgestaltet und weitergebildet, dass ein Abschirmelement zur magnetischen Abschirmung der Steuereinheit vorgesehen ist, dass das Abschirmelement einen ersten Abschnitt aufweist, der auf einer ersten, die Antenne tragenden Platinenseite angeordnet ist und die Steuereinheit bedeckt, wobei die Antenne nicht bedeckt ist, und dass das Abschirmelement mindestens einen zweiten Abschnitt aufweist, der auf einer zweiten Platinenseite in einem der Antenne gegenüberliegenden Bereich angeordnet ist.
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Es kann bei einer kompakten Anordnung der Lesevorrichtung eine hohe Reichweite erreicht werden, wenn die Steuereinheit relativ zur Antenne durch ein Abschirmelement magnetisch abgeschirmt wird. Steuereinheit und Antenne sind auf derselben Platine angeordnet, und zwar auf einer gemeinsamen Platinenebene. Die Abschirmung wird realisiert, indem das Abschirmelement zum einen oberhalb der Steuereinheit und zum anderen unterhalb der Antenne geführt ist. So weist das Abschirmelement einen ersten Abschnitt auf, der auf einer ersten, die Antenne tragenden Platinenseite angeordnet ist und die Steuereinheit bedeckt, wobei die Antenne nicht bedeckt oder freigelassen ist. Zudem weist das Abschirmelement mindestens einen zweiten Abschnitt auf, der auf einer zweiten, d. h. der anderen Platinenseite angeordnet ist, und zwar in einem der Antenne gegenüberliegenden Bereich. Somit befindet sich das Abschirmelement auf der einen Seite unterhalb der Antenne und auf der anderen Seite oberhalb der Steuereinheit. Das Magnetfeld wird somit oberhalb der Elektronik geführt. Durch diese Ausgestaltung des Abschirmelements wird auch bei einer platzsparenden Anordnung von Antenne und Steuereinheit auf einer Platinenebene eine hinreichende Reichweite einer Lesevorrichtung erreicht.
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Im Konkreten kann die Lesevorrichtung als RFID-Leser oder NFC-Leser ausgebildet sein. Die Ausgestaltung des Abschirmelements kann hierfür gleichermaßen verwendet werden. Dabei ist denkbar, dass es sich bei der Lesevorrichtung um einen aktiven RFID-Leser oder NFC-Leser handelt. Ebenfalls kann diese Lösung auch für passive RFID-Schaltungen oder NFC-Schaltungen eingesetzt werden, die über das Magnetfeld eines RFID-Lesers oder eines NFC-Lesers gespeist werden.
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Hinsichtlich des Abschirmelements ist denkbar, dass dieses als flexibler, flächiger Körper ausgebildet ist, beispielsweise in Form einer Folie.
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Der zweite Abschnitt des Abschirmelements kann zumindest einen Teilbereich des der Antenne gegenüberliegenden Bereichs der zweiten Platinenseite bedecken. Damit lässt sich eine hinreichende Abschirmung der Steuereinheit realisieren. Der Ausdruck ”der Antenne gegenüberliegende Bereich” ist dahingehend zu verstehen, dass dieser Bereich der Antenne in Normalenrichtung der Platine gegenüberliegt. Um eine hinreichende Abschirmung der Elektronik zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn der bedeckte Teilbereich mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 60%, weiter vorzugsweise mindestens 70%, weiter vorzugsweise mindestens 80%, des der Antenne gegenüberliegenden Bereichs auf der zweiten Platinenseite beträgt. Damit lässt sich eine hinreichende Abschirmung erzielen und die Reichweite oder Lesereichweite steigern.
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Zum Erzielen einer Abschirmungswirkung ist es von Vorteil, wenn der erste Abschnitt des Abschirmelements und der zweite Abschnitt des Abschirmelements – in Normalenrichtung der Platine gesehen – einander überlappen. Somit wird das Magnetfeld oberhalb der Elektronik geführt und die Lesereichweite der Lesevorrichtung erhöht. In der Mitte des Abschirmelements ist kein Magnetfluss vorhanden, da sich die Feldlinien von der Antenne aus nach innen das Abschirmelement nach und nach axial zur Antenne verlassen. Zur Verdeutlichung sei hier darauf hingewiesen, dass der erste Abschnitt auf einer Platinenseite und der zweite Abschnitt auf der anderen Platinenseite angeordnet ist. Die beiden Abschnitte müssen körperlich nicht miteinander verbunden sein.
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Im Konkreten ist denkbar, dass der oder die zweite(n) Abschnitte) als Ring oder ringförmig ausgebildet ist/sind. So können mehrere zweite Abschnitte zu einem Ring oder einem Rahmen zusammengefasst werden und können somit gemeinsam gehandhabt und innerhalb eines Herstellungsschritts gefertigt werden. Der aus zweiten Abschnitten bestehende Ring oder Rahmen ist dabei nach wie vor als flexibler, flächiger Körper ausgebildet, beispielsweise in Form einer Folie. Der Begriff ”Ring” oder ”ringförmig” schließt dabei nicht nur eine kreisförmige Ringform mit einem mittigen Durchgang mit ein. So kann die Ringform auch rahmenartig ausgebildet sein, etwa in Form eines Trapezes mit einem trapezförmigen Durchgang oder in Form eines Rechtecks mit einem rechteckigen Durchgang. Mit anderen Worten kann es sich bei dem Ring auch um einen rechteckförmigen oder trapezförmigen Rahmen handeln.
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Alternativ zu einer separaten Ausgestaltung des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts des Abschirmelements können der erste Abschnitt des Abschirmelements und der zweite Abschnitt des Abschirmelements jeweils miteinander verbunden sein und der zweite Abschnitt kann jeweils durch einen in der Platine ausgebildeten Durchgang geführt sein. Mit anderen Worten können der erste Abschnitt des Abschirmelements und der zweite Abschnitt des Abschirmelements ineinander übergehen. Das Abschirmelement kann somit einstückig ausgebildet sein. Dies erleichtert die Montage des Abschirmelements an der Platine, da nunmehr lediglich eine Komponente gehandhabt und an der Platine angebracht werden muss. Durch die Verbindung zwischen erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt des Abschirmelements ist auch die Befestigung des Abschirmelements an der Platine vereinfacht. Sofern das Abschirmelement im Durchgang der Platine genügend Halt findet, ist eine zusätzliche Befestigung nicht erforderlich.
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Im einfachsten Fall kann das Abschirmelement mit den verbundenen ersten und zweiten Abschnitten als Parallelogramm oder Rechteck ausgebildet sein, das durch zwei Durchgänge in der Platine geführt ist. Bei dieser Ausgestaltung würde das Abschirmelement einen ersten Abschnitt und zwei zweite Abschnitte aufweisen, wobei diese Abschnitte insgesamt ein Rechteck oder Parallelogramm bilden können.
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Ebenfalls denkbar ist, dass das Abschirmelement einen ersten Abschnitt und vier zweite Abschnitte aufweist. Der erste Abschnitt selbst kann dabei die Form eines Parallelogramms oder eines Rechtecks aufweisen, wobei sich an jeder Seite des Parallelogramms oder Rechtecks ein zweiter Abschnitt anschließt. Das Abschirmelement kann in diesem Falle durch vier Durchgänge geführt sein. Das Abschirmelement kann mit dem ersten Abschnitt und den vier zweiten Abschnitten in Form eines Kreuzes ausgebildet sein.
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Wie bereits angedeutet, ist es von Vorteil, wenn mindestens zwei Durchgänge, vorzugsweise vier Durchgänge, in der Platine ausgebildet sind. Bei zwei Durchgängen kann ein Abschirmelement mit zwei zweiten Abschnitten auf einfache Weise an der Platine angeordnet werden. Bei vier Durchgängen kann ein Abschirmelement mit einem ersten Abschnitt und vier zweiten Abschnitten an der Platine angeordnet werden.
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Im Konkreten können die Durchgänge als Schlitze ausgebildet sein, wobei zwei Schlitze jeweils parallel zueinander angeordnet sein können. Somit kann das Abschirmelement auf einfache Weise durch die Platine geführt werden. Bei vier Schlitzen können jeweils zwei Schlitze parallel zueinander angeordnet sein. Die vier Schlitze können somit in Form eines Parallelogramms oder Rechtecks angeordnet sein.
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Im Konkreten können die Durchgänge jeweils zwischen der Steuereinheit und der Antenne ausgebildet sein. Somit ist eine einfache Führung des Abschirmelements durch die Platine ermöglicht.
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Im Konkreten kann das Abschirmelement als Folie ausgebildet sein. Abschirmende Folien sind für verschiedene Frequenzbereiche auf dem Markt erhältlich und bieten hinreichende Abschirmungseigenschaften. Nicht benötigte Abschnitte können auf einfache Weise aus der Folie herausgetrennt, beispielsweise herausgeschnitten, werden. Bei der abschirmenden Folie kann es sich um eine Ferritfolie oder eine sonstige RFID-Abschirmfolie handeln. Verwendbar sind beispielsweise die Produkte FerroxFoil der Firma Ferroxcube (Ferroxcube International Holding B. V., EINDHOVEN, NL), AB-5000R/AB-5000RF Series der Firma 3M (3M Company, St. Paul Minn., USA) oder WE-FAS/WE-FSFS der Firma Würth Elektronik (Würth Elektronik GmbH & Co. KG, Niedernhall, DE). Maßgeblich ist, dass am Ort der elektronischen Schaltung bzw. der Steuereinrichtung durch die Antenne erzeugte magnetische Wechselfelder durch Verwendung einer solchen abschirmenden Folie vermieden, zumindest jedoch auf ein Minimum reduziert werden.
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In Bezug auf die Antenne ist denkbar, dass diese in Form einer Schleife ausgebildet und dass die Steuereinheit innerhalb der Schleife angeordnet ist. Somit kann bei einer zum Erreichen einer hohen Reichweite entsprechenden Größe eine platzsparende Anordnung der Steuereinheit innerhalb der Schleife erfolgen. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit im Auge der Schleife angeordnet sein.
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Im Konkreten kann die Antenne unmittelbar auf die Platine aufgebracht sein, insbesondere als Platinenantenne ausgebildet sein. Dies stellt eine kostengünstige und platzsparende Ausgestaltung dar.
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Die Steuereinheit kann einen Speicher, eine Antennenbeschaltung, eine Auswerteelektronik und/oder eine Energieversorgung aufweisen. Der Speicher dient zur Sicherung von Informationen, beispielsweise von Zutrittsberechtigungsdaten. Die Antennenbeschaltung dient zum Anschluss und zum Betrieb der Antenne. Mittels der Auswertelektronik kann ausgewertet werden, ob ein an die Lesevorrichtung herangeführter Transponder über eine entsprechende Berechtigung verfügt. Die Energieversorgung versorgt die Lesevorrichtung mit Energie. Die Energieversorgung kann als Netzanschluss ausgebildet sein. Alternativ kann die Energieversorgung für eine netzunabhängige Versorgung einen Akkumulator oder eine Batterie aufweisen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine elektronische Zutrittskontrolle mit einer Lesevorrichtung, wie voranstehend beschrieben, gelöst. Neben der voranstehend beschriebenen Lesevorrichtung kann die Zutrittskontrolle außerdem noch eine Schließeinheit aufweisen, welche mit der Lesevorrichtung drahtlos oder drahtgebunden gekoppelt und mit einem Aktuator in eine Freigabestellung verlagerbar ist.
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Bei der Schließeinheit kann es sich um ein Zylinderschloss, um einen ansteuerbaren Schließriegel oder um einen ansteuerbaren Türöffner handeln. Die voranstehend aufgeführten Schließeinheiten sind im Bereich der Tür oder des Durchgangs befestigt, beispielsweise an einem Türrahmen oder einem Torrahmen. Wird ein Transponder an die Lesevorrichtung herangeführt, erfolgt ein Auslesen des Transponders, wobei bei vorliegender Zutrittsberechtigung die Steuereinheit ein Signal an das Schließelement weitergibt und dort das Schließelement mittels des Aktuators in eine Freigabestellung verlagert wird. Die Tür oder der Durchgang kann dann geöffnet werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einer schematischen Darstellung eine teilweise geschnittene Seitenansicht sowie eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Lesevorrichtung und
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2 in einer schematischen Darstellung eine teilweise geschnittene Seitenansicht sowie eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer Lesevorrichtung.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Lesevorrichtung 10 für eine elektronische Zutrittskontrolle. Die Lesevorrichtung 10 weist eine Platine 12 und eine Steuereinheit 14 auf. Die Steuereinheit 14 ist in der Mitte der Platine 12 angeordnet. Die Lesevorrichtung 10 weist außerdem eine Antenne 16 auf, bei der es sich um eine RFID-Antenne handeln kann.
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Die Steuereinheit 14 und die Antenne 16 sind auf der Platine 12 angeordnet, und zwar auf bzw. in gleicher Platinenebene. Die Antenne 16 ist als Platinenantenne 18 ausgebildet. Die Antenne 16 ist in Form einer Schleife ausgebildet.
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Zur magnetischen Abschirmung der Steuereinheit 14 ist ein Abschirmelement 20 vorgesehen. Das Abschirmelement 20 ist als Folie 22 in Form einer Ferritfolie ausgebildet.
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Das Abschirmelement 20 verfügt über einen ersten Abschnitt 24, der eine rechteckige Form aufweist. Der erste Abschnitt 24 ist auf einer ersten, die Antenne 16 tragenden Platinenseite 26 angeordnet. Der erste Abschnitt 24 bedeckt die Steuereinheit 14, wobei die Antenne 16 nicht bedeckt oder freigelassen ist.
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Das Abschirmelement 20 weist zudem vier zweite Abschnitte 28 auf. Der erste Abschnitt 24 des Abschirmelements 20 und die zweiten Abschnitte 28 des Abschirmelements 20 sind miteinander verbunden. Mit anderen Worten es gehen der erste Abschnitt 24 und die zweiten Abschnitte 28 des Abschirmelements 20 ineinander über. Der erste Abschnitt 24 und die zweiten Abschnitte 28 bilden die Form eines Kreuzes.
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Die zweiten Abschnitte 28 sind zum Teil auf einer zweiten Platinenseite 30 in einem der Antenne 16 gegenüberliegenden Bereich 32 angeordnet. In der Platine 12 sind Durchgänge 34 in Form von Schlitzen 36 ausgebildet. Jeweils zwei Schlitze 36 sind parallel zueinander angeordnet. Die Schlitze 36 bilden ein Rechteck.
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Die vier zweiten Abschnitte 28 sind durch die Durchgänge 34 in Form der Schlitze 36 geführt. Dabei bedecken die zweiten Abschnitte 28 des Abschirmelements 20 einen Teilbereich 38 des der Antenne gegenüberliegende Bereichs 32 der zweiten Platinenseite 30. Wie in 1 zu erkennen ist, sind die Durchgänge 34 in Form der Schlitze 36 zwischen Steuereinheit 14 und Antenne 16 angeordnet.
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Die Steuereinheit 14 kann einen Speicher, eine Antennenbeschaltung, eine Auswertelektronik und/oder eine Energieversorgung aufweisen. Die Steuereinheit 14 dient zum Betreiben der Antenne 16 sowie zur Auswertung der an die Lesevorrichtung 10 herangeführten Transponder (nicht dargestellt).
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Wenngleich die vorliegende Ausführungsform ein Abschirmelement 20 mit vier zweiten Abschnitten 28 und vier Durchgängen 34 in Form der Schlitze 36 zeigt, sei an dieser Stelle angemerkt, dass auch eine Ausführung mit lediglich zwei zweiten Abschnitten 28 und somit lediglich zwei Durchgängen 34 bzw. Schlitzen 36 denkbar ist. Beispielsweise könnten die in 1 oberen und unteren zweiten Abschnitte 28 und Durchgänge 34 bzw. Schlitze 36 weggelassen werden, so dass die Platine 12 lediglich über zwei Durchgänge 34 in Form der Schlitze 36 verfügt. Das Abschirmelement 20 kann dann insgesamt die Form eines Parallelogramms oder eines Rechtecks aufweisen. Hiermit ist die konstruktive Ausgestaltung nochmals vereinfacht.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Lesevorrichtung 110 für eine elektronische Zutrittskontrolle.
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Zur Vermeidung von Wiederholungen sei zunächst auf die voranstehenden Ausführungen zur ersten Ausführungsform einer Lesevorrichtung verwiesen, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Abweichend von der ersten Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform ein Abschirmelement 120 mit einem ersten Abschnitt 124 und vier zweiten Abschnitten 128 auf. Dabei sind der erste Abschnitt 124 und die zweiten Abschnitte 128 separat ausgebildet. Durchgänge in der Platine 12 sind somit nicht erforderlich.
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Der erste Abschnitt 124 des Abschirmelements ist auf der ersten Platinenseite 26 angeordnet, die die Antenne 16 trägt. Der erste Abschnitt 124 bedeckt die Steuereinheit 14, wobei die Antenne 16 nicht bedeckt oder freigelassen ist.
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Die zweiten Abschnitte 128 sind auf einer zweiten Platinenseite 30 in einem der Antenne 16 gegenüberliegenden Bereich 32 angeordnet. Dabei bedecken die zweiten Abschnitte 128 zumindest einen Teilbereich 38 des der Antenne 16 gegenüberliegenden Bereichs 32 der zweiten Platinenseite 30. Der erste Abschnitt 124 des Abschirmelements 120 und die zweiten Abschnitte 128 des Abschirmelements 120 überlappen einander, und zwar in Normalenrichtung 140 der Platine gesehen.
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Wie auch bei der ersten Ausführungsform wird das Abschirmelement auf der zweiten Platinenseite 30 unterhalb der Antenne 16 und auf der ersten Platinenseite 26 oberhalb der Steuereinheit 14 angeordnet, so dass das Magnetfeld oberhalb der Steuereinheit 14 geführt ist.
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Hinsichtlich der zweiten Abschnitte 128 ist denkbar, dass diese ringförmig oder als Ring ausgeführt sind und somit zu einem rechteckförmigen Ring oder einem rechteckförmigen Rahmen mit einem rechteckförmigen Durchgang ausgebildet sind. Damit können die zweiten Abschnitte 128 in einem Herstellungsschritt passgenau gefertigt und in einem Montagevorgang an der Platine 12 befestigt werden.
