DE2406354C3 - Vorrichtung zum elektrischen Lesen eines Informationsträgers - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Lesen eines Informationsträgers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist eine derartige Vorrichtung aus der DT-OS 19 20 697 bekannt, mit welcher gelochte Informationsträger, z. B. Lochstreifen, gelesen werden können. Bei der bekannten Vorrichtung umfaßt die Felderzeu gungseinrichtung ein Bauelement aus selbstpolarisierendem Werkstoff zur Erzeugung eines äußeren, elektrostatischen Feldes, in welchem der Informationsträger zum Lesen bewegt wird, ohne daß er selbst aufgeladen wird. Die in Form von Löchern vorliegende Information wird mittels der Sonden durch eine entsprechende Störung des äußeren Feldes erkannt, wozu die Sonden selbst Feldelektroden sind und mit dem Bauelement aus selbstpolarisierendem Werkstoff in einer Schaltung zusammenarbeiten. Entsprechend dem angewandten Prinzip können mit der bekannten Vorrichtung nur solche Informationen gelesen werden, die mit einer Änderung der Dicke des Informationsträgers ver- 5$ bunden sind, was typischerweise bei einem Loch der Fall ist. Informationen, die lediglich durch Niveausprünge ohne gleichzeitige Dickenänderung dargestellt sind, »lso z. B. geprägte Zeichen können nicht gelesen werden, da reine Niveausprünge zu keiner Änderung des .äußeren elektrischen Feldes zwischen dem Bauelement und der jeweiligen Sonde führen.

Aus Proceedings of the IRE, 1953, S. 1405 ist ein Speichersystem für digitale Rechner bekannt, bei welpheitn das Speichermedium eine rotierbare Scheibe aus isolierstoff ist Das Einschreiben digitaler Information geschieht mittels der Aufbringung örtlich begrenzter Ladungsflecken auf einer Seite der glatten Scheibe, so daß die beschriebene Scheibe ein der Information entsprechendes Ladungsmuster aufweist Zur Erzeugung der Ladungsflecken beim Schreiben sind mit Hcchspannungsimpulsen beaufschlagbare Nadelelektroden vorgesehen, die die Ladungsilecken durch Coronaemladung auf die Scheibe bringen. Zum Auslesen des Speichers wird das Ladungsmuster auf der Scheibe mittels gesonderter Leseelektroden in nicht näher erläuterter Weise abgetastet. Bei diesem Speichersystem ist die information nicht geometrisch, durch Niveausprünge einer Fläche in bezug auf eine Referenzfläche, sondern rein elektrisch definiert Soweit von einer Corona-Entladung Gebrauch gemacht wird, geschieht dies zum Zwecke der Aufzeichnung, nicht zum Lesen der Information.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte Vorrichtung so auszugestalten, daß mit ihr auch Informationsträger, z. B. Kredit- oder Scheckkarten gelesen werden können, bei denen die Information lediglich durch Niveausprünge einer Fläche ohne gleichzeitige Dickenänderung des Informationsträgers dargestellt ist, wie es z. B. bei Informationsträgern mit geprägten Zeichen der Fall ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit der im Anspruch 1 gekennzeichneten Vorrichtung gelöst.

Der Erfindung liegt das neuartige Prinzip zugrunde, daß der zu lesende Informationsträger selber quasi zur elektrischen Sichtbarmachung der gemometrischen Information aufgeladen und dann das vom Informationsträger ausgehende elektrische Feld mittels der hierzu elektrisch getrennten Sonden abgetastet wird. Dadurch kann auch solche Information gelesen werden, die nur durch Niveausprünge einer Fläche relativ zu einer Referenzfläche ohne gleichzeitige Dickenänderung des Informationsträgers definiert ist Dies schließt nicht aus, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung natürlich auch zum Lesen solcher Information geeignet ist, bei welcher mit den Niveausprüngen gleichzeitig eine Dikkenänderung einhergeht Die Erfindung ist besonders geeignet zum schnellen maschinellen Lesen von Kreditkarten, Scheckkarten und ähnlichen Informationsträgern mit geprägten Zeichen. Sie vermeidet hier den hohen Aufwand für eine zusätzliche elektrische oder magnetische Darstellung der Zeichen oder die komplizierten Mittel, die für das optische Lesen ausschließlich geometrischer Zeichen notwendig sind.

Der zur Erzeugung der elektrischen Ladung auf dem Informationsträger erfindungsgemäß vorgesehene Corona-Lader hat im übrigen konstruktiv den Vorteil, daß eine hohe Ladung und eine sehr gleichmäßige Verteilung der Ladung erzielt wird. Von der Höhe der Ladung hängt die Größe der von der bzw. den Sonden festgestellten Spannungsänderung ab, während die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Eindeutigkeit des Lesevorgangs förderlich ist. Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 wird der Lesevorgang nochmals dadurch verbessert, daß die elektrische Ladung zeitlich unmittelbar vor der Abtastung durch die Sonden erfolgt, wodurch unvermeidbare, allmähliche Ladungsverluste ohne Einfluß bleiben.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum elektrischen Lesen von Kreditkarten,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g, 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1,

F i g. 4 einen F i g. 3 ähnlichen Schnitt zur Darstel-

lnng der Wirkungsweise der Vorrichtung,

Fig·5 eine graphische Darstellung des zeitlichen Stromverlaufes während des durch F i g. 4 erläuterten Betriebes,

F i g. 6 ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung des Lese-Vorgangs.

Die F i g-1, 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung zum elektrischen Lesen eines Informationsträgers in Form einer flachen Karte C Die Karte C besteht aus isolierendem Material, z. B. aus Kunststoff, und kann ζ. Β. ίο «ine Kreditkarte sein. Die Karte C trägt Information in Form alphanumerischer Zeichen 10. Diese sind Ober-Jllchenabschnitte, welche gegenüber benachbarten Qberflächenabschnitten versetzt sind, wobei die versetzten Abschnitte durch die Karte reichen. Solche Zei-,dien können z. B. durch Prägung der Karte angebracht (werden. Die Zeichen sind auf beiden Seiten der Karte - durch Sehen und Fühlen abtastbar. Die Zeichen können iach durch Umrisse von öffnungen definiert sein, die z. B. durch Stanzen in der Karte angebracht sind. Alternativ können die Zeichen auch durch erhabene oder vertiefte Oberflächengebiete gebildet sein, welche nur auf einer Seite der Karte trscheinen. In jedem Fall haben die Karten alle die gleiche Eigenschaft, daß der Umriß der Zeichen durch einen Niveausprung oder -übergang gegenüber einer Referenzfläche definiert ist. Genau diese Eigenschaft wird zum Ablesen der Information von der Karte verwendet.

Hierzu wird die Karte C mittels eines Lesekopfes RH abgetastet Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 bis 3 ist die Karte mit der Vorderseite nach unten angeordnet, so daß die Erhebungen der Zeichen auf einer elektrisch leitfähigen mit Masse verbundenen Stützplatte 12 aufliegen. Zur Abtastung ist eine Relativbewegung zwischen der Karte und dem Lesekopf notwendig.

Beim Ausführungsbeispiel wird die Karte C stationär festgehalten und der Lesekopf RH in Richtung des Pfeiles 14 mittels einer Transporteinrichtung M verlagert Der Lesekopf RH ist mit einem geringen Abstand über der flachen Rückseite 16 der Karte C angeordnet, wobei der Abstand Vi des Lesekopfes von der Rückseite 16 ungefähr der gleiche ist wie der Abstand V2 der Rückseite 16 von der Oberseite der Stützplatte 12. Bei Betrachtung von der Rückseite 16 hat jedes Zeichen, z. B. das Zeichen »1« in F i g. 1, eine maximale Höhe L, vgl. F i g. 2. Zum 7^%vecke der Zeichenerkennung kann die Höhe L ir» fünf Zonen a, b, c. d und e unterteilt werden, vgl. F i g. 2, die mittels des Lesekopfes RH getrennt abgetastet werden.

Gemäß F i g. 3 umfaßt der Lesekopf einen Corona-Lader 22 üblicher Ausbildung zur Bombardierung der Rückseite 16 mit positiven Ionen. Der Co.-ona-Lader ist an eine Hochspannungsquelle 20 angeschlossen, welche eine Gleichspannung in der Größenordnung von 10 KV liefert, die zwischen Masse und einem feinen Draht 22 anliegt, von welchem aus die positiver Ionen abgegeben werden. Der Draht 22 ist im Abstand Vi von der Rückseite 16 angeordnet und besitzt eine Länge, gemessen in normaler Richtung zur Zeichenebene der F i g. 3, die gleich oder größer als die Zeichenhöhe L ist. Oberhalb des Drahtes 22 ist eine leitfähige Abschirmung 24 angeordnet. Die Abschirmung 24 endet in einer elektrisch leitfähigen Masseplatte 26, deren Niveaufläche ebenfalls im Abstand Vi über der Rückseite 16 liegt Wenn der Lesekopf RH in Richtung des *5 Pfeils 14 bewegt wird, bombardieren vom Draht 22 emittierte positive Ionen die Rückseite 16 der Karte C, wodurch eine elektrische Oberflächenladung auf der

f *

Karte entsteht

Der Lesekopf RH weist femer fünf Sonden 30 zur Abtastung jeweils einer der Zonen a, b, c, d und e auf. Wie in F i g. 3 gezeigt ist reicht jede Sonde mit einer Spitze 36 durch eine öffnung 32 in der Masseplatte 26 und ist an dieser mittels eines Isolators 34 befestigt Die Spitze 36 fluchtet mit der Unterseite der Masseplatte, so daß sie dem elektrischen Feld zwischen der Masseplatte und der Rückseite der Karte C ausgesetzt ist Das andere Ende der Sonde 30 ist elektrisch an einen Detektor 40 angeschlossen, der ein ÄC-Glied aus einem Kondensator 42 und einem Widerstand 43 umfaßt, das in Serie zwischen der Sonde 30 und Masse liegt Die Sonde 30 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß der Durchmesser der Spitze 36 kleiner als die Breite W der schmälsten zu erkennenden Zeichenvertiefung ist wie sie z. B. beim Zeichen »1« vorliegt. Wenn beispielsweise die Breite W der schmälsten Vertiefung in der Größenordnung von 1 mm liegt, kann die Sondenspitze einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,7 mm haben. Bei einer derartigen Anordnung können die Abstände Vi und Y2 in der Größenordnung von 1 mm liegen. Die Sonden sind gemäß F i g. 2 an eine geeignete Decodierschaltung für die Zeichenerkennung angeschlossen, welche eine Ausgabe steuert

Eine gemäß F i g. 3 konstruierte Vorrichtung wurde getestet Dabei wurde festgestellt, daß in der Sonde bei deren Wanderung über Niveausprünge auf der aufgeladenen Seite der Karte C ein charakteristischer Strom erzeugt wird, der mittels eines Oszillographen beobachtet wurde. Dieser charakteristische Strom hat insofern binären Charakter, als er eine erste Polarität bei Vorbeiwanderung der Sonde an einem Niveausprung in einer ersten Richtung und die entgegengesetzte Polarität bei Vorbeiwanderung der Sonde an einem Niveausprung in der entgegengesetzten Richtung zeigt. Die Versuchsergebnisse sind in den F i g. 4 und 5 dargestellt. Bei der Vorbeiwanderung der Sonde 30 an der Vorderkante 50 der Karte Chatte der charakteristische Strom einen ersten binären Pegel, der in F i g. 5 als positive Stromspitze 52 dargestellt ist. Bei der anschließenden Vorbeiwanderung der Sonde 30 am ersten Niveausprung 54 wurde wiederum ein charakterischer Strom beobachtet, der den entgegengesetzten binären Pegel hatte, wie er durch die negative Stromspitze 56 im Stromverlauf nach F i g. 5 dargestellt ist. Bei der darauffolgenden Vorbeiwanderung der Sonde 30 am zweiten Niveausprung 58 wurde ein charakteristischer Strom beobachtet, der die entgegengesetzte Charakteristik im Vergleich zur Vorbeiwanderung der Sonde am ersten Niveausprung 54 aufwies. Dieser charakterische Strom ist in F i g. 5 als positive Stromspitze 60 dargestellt.

Vermutlich läßt sich diese binäre Natur des charakteristischen Stromes unter Bezug auf F i g. 4 wie folgt erklären. Die Stützplatte 12 und die aufgeladene Rückseite 16 der Karte Cbilden einen Kondensator Ci. Dieser Kondensator umfaßt sowohl die Dicke der Karte CaIs auch den Luftspalt zwischen der Karte und der Oberfläche der Stützplatte 12. Ein zweiter Kondensator Ci ist zwischen der Oberfläche der Platte 12 und dem zurückgesetzten Niveau der Rückseite 16 definiert. Dieser Kondensator Ct ist zwischen der Oberfläche der Platte 12 und dem zurückgesetzten Niveau der Rückseite 16 definiert. Dieser Kondensator Ci umfaßt ebenfalls die Dicke der Karte zusammen mit dem zwischen der Platte und der Karte existierenden Luftspalt. Da der Luftspalt-Abschnitt des Kondensators Ct wesent-

lieh größer als der des Kondensators C2 ist, hat der Kondensator O eine wesentlich kleinere Kapazität als der Kondensator Ci.

Es sei nun eine gleichmäßig verteilte Ladung Q auf der Rückseite 16 angenommen. Die Sonde 30 spricht auf den Potentialunterschied zwischen der auf Masse liegenden Stützplatte 12 und der Sonde an. Dieser Potentialunterschied sei als Sondenspannung V_P bezeichnet. Die Kapazität zwischen der Karte und der Sondenspitze kann wegen des kleinen Durchmessers der Sondenspitze als sehr klein angesehen werden. Entsprechend ist diese Kapazität wesentlich kleiner als die der Kondensatoren Ci oder Ci und trägt zu den Änderungen bei der Wanderung der Sonde über die aufgeladene Karte nicht wesentlich bei. Bei ihrer Wanderung über die aufgeladene Karte tastet die Sonde drei Zonen x, y, ζ ab. Im Bereich der Zone x, die vorliegt, bevor die Sonde die Vorderkante 50 der Karte erreicht, ist die Sondenspannung Vp praktisch Null. Im Bereich der Zone y, zwischen der Vorderkante 50 bis zum ersten negativen Niveausprung 54, ist die Sondenspannung V₉ wegen der konstanten Ladung Q und dem niedrigen Wert des Kondensators O hoch. Im Bereich der Zone ζ bildet der Kondensator Cz eine höhere Kapazität als der Kondensator Ct, weshalb dort das Potential b?w. die Sondenspannung erheblich niedriger als im Bereich der Zone y ist

F i g. 6 zeigt eine Ersatzschaltung zur Erläuterung der Detektorwirkung. Die Sonde 30 ist durch einen beweglichen Schalterkontakt 30' dargestellt, welcher wahlweise mit drei Anschlüssen ΛΊ, Vt und Zi verbunden werden kann. Der Anschluß Xt weist praktisch Massepotential auf, während der Anschluß Vi das Potential einer Ersatzbatterie H und der Anschluß Zt das Potential einer Ersatzbatterie Zb hat. Die Batterie Yb liefert ein höheres Potential als die Batterie Zb. Die Batterien Yb und Zb repräsentieren die Sondenspannung Vp in den Zonen χ bzw. ζ und berücksichtigen die Einflüsse der Kondensatoren Ci und Ci. Andere wirksame Kapazitäten in der Schaltung sind durch einen Kondensator 61 repräsentiert, während der wirksame Widerstand der Schaltung durch einen Widerstand 63 gegeben ist. Die Kapazität der Schaltung und des wirksamen Kondensators 61 sowie der wirksame Widerstand 63 erzeugen eine ÄC-Zeitkonstante und dadurch das zeitliche Ansprech- oder Übergangsverhalten, wie es in dem Stromverlauf nach F i g. 5 gezeigt ist. Wenn der Schaltkontakt 30' zwischen den Anschlüssen Xi, Y, und Zt umgeschaltet wird, zeigt der Strom am Anschluß Tdie in F i g. 5 dargestellten Stromspitzen. Die Stromspitze 52 hat eine wesentlich größere Amplitude als die beiden anderen Stromspitzen 56 oder 60 auf Grund der anfänglichen Kondensatoraufladung. Die Stromspitze

56 gibt die Änderung der Kondensatorladung auf einen niedrigeren Wert wieder, während die Stromspitze 60 die Änderung der Kondensatorladung zurück auf den ursprünglichen höheren Wert repräsentiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   L Vorrichtung zum elektrischen Lesen eines Informationsträgers aus isolierendem Material, bei S welchem die Information durch Niveausprünge einer Fläche in bezug auf eine Referenzfläche auf mindestens einer der beiden Seiten des Informationsträgers definiert ist, insbesondere zum Lesen von Kreditkarten mit geprägten Zeichen, mit einer Felderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines durch die Niveausprünge des Informationsträgers veränderbaren elektrischen Feldes, mit mindestens einer der informationstragenden Seite zugeordneten, berührungslos arbeitenden elektrischen Sonde, die an einen spannungsempfindlichen Detektor angeschlossen ist, und mit einer Transporteinrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Feldeizeugungseinrichtung und Sonde einerseits sowie dem Informationsträger andererseits, dadurch gekennzeichnet, daß die Felderzeugungseinrichtung einen an eine Hochspannungsquelle (20) angeschlossenen, gegenüber und mit Abstand von der informationstragenden Seite (16) des Informationsträgers (C) angeordneten Korona-Lader (22) aufweist und von jeder Sonde (30) elektrisch getrennt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, uaß die mindestens eine Sonde (30) und der Korona-Lader (22) baulich zu einem Lesekopf (RH) vereinigt sind.