DE2731727B2

DE2731727B2 - Schaltungsanordnung zur Feststellung der Leserichtung von seriell optisch abtastbaren Taktmarkieningen

Info

Publication number: DE2731727B2
Application number: DE2731727A
Authority: DE
Inventors: Joseph Dipl.-Ing. Rotkreuz Clarinval; Rolf Dipl.-Ing. Eth Cham Schmidhauser
Original assignee: LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1977-06-21
Filing date: 1977-07-13
Publication date: 1979-10-11
Also published as: IT7824734A0; JPS548929A; US4172554A; FR2395549A1; SE443254B; IT1096013B; JPS5846744B2; FR2395549B1; BE868282A; AT377862B; DE2731727A1; GB1596129A; SE7807062L; ES470931A1; ATA414378A; DE2731727C3; CH616254A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Feststellung der Leserichtung von seriell optisch abtastbaren Taktmarkierungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Es sind Lesegeräte für Kartenförmige Aufzeichnungsträger bekannt, die eine Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger und einem Lesekopf des Lesegerätes erfordern. Beispielsweise wird der Aufzeichnungsträger in einer Führungsbahn des Lesegerätes an einem stationären Lesekopf vorbeibewegt, der die in einer oder mehreren DatensDuren des

Aufzeichnungsträgers aufgezeichnete kodierte Information ausliest. In vielen Fällen ist eine konstante Relativgeschwindigkeit zwischen Aufzeichnungsträger und Lesekopf erforderlich, was einen verhältnismäßig hohen technischen Aufwand bedingt

Es ist bekannt, die Bedingung einer konstanten Lesegeschwindigkeit zu umgehen, indem auf dem Aufzeichnungsträger eine Taktspur mit Taktmarkierungen angeordnet wird, wobei die Taktmarkierungen, die im Lesegerät ebenfalls abgetastet werden, jeweils den Ort und damit den Zeitpunkt markieren, in welchem mit dem Lesekopf ein Datenbit der Datenspur ausgelesen werden soll. Dies gestattet den Aufzeichnungsträger beim Auslesen der Information mit beliebiger Geschwindigkeit von Hand zu transportieren. Durch eine Umkehrung der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers während des Lesevorganges ist es jedoch möglich, eine andere als die tatsächlich auf der Datenspur aufgezeichnete Information vorzutäuschen. Dies kann verhindert werden, wenn die Leserichtung, d. h. die Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers, im Lesegerät detektiert wird.

Ein bekanntes Lesegerät für Identitätskarten mit vier Datenspuren, einer Paritätskontrollspur und einer Taktspur enthält einen Lesekopf für die Taktspur, der gegenüber den Leseköpfen für die übrigen Spuren um so viel versetzt ist, daß sich sein Ablesebereich mit den Ablesebereichen der anderen Köpfe überlappt. Eine Leserichtungsdetektor überwacht anhand der Signale sämtlicher Leseköpfe die Transportrichtung der Karte und erzeugt bei falscher Transportrichtung ein Fehlersignal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässige Detektion der Leserichtung allein anhand derTaktmarkierungen ermöglicht.

Die Erfindung besteht in den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Aufzeichnungsträger,

F i g. 2 ein Prinzipschaltbild eines Lesegerätes,

Fig. 3 die Abbildung des an einer Geraden gespiegelten Aufzeichnungsträgers der F i g. 1,

F i g. 4 ein Signaldiagramm und

F i g. 5 ein Flußdiagramm.

In der Fig. 1 bedeutet 10 einen kartenförmigen Aufzeichnungsträger, der eine Identitätskarte, eine Zutrittskarte, eine Kreditkarte, ein Wertpapier, ein Check, eine Fahrkarte, eine Datenkarte, eine Lochkarte usw. sein kann. Dieser Aufzeichnungsträger 10 besitzt eine Taktspur 11 mit optisch maschinell lesbaren Taktmarkierungen 12 und mindestens eine zur Taktspur 11 parallele Datenspur 13, die eine kodierte Information enthält. Die Taktmarkierungen 12 bestehen aus drei verschiedenen Markierungsarten 1, 2 und 3, die in der Zeichnung durch unterschiedliche Schraffuren angedeutet und auf der Taktspur — in der Zeichnung von links nach rechts betrachtet — in der zyklischen Reihenfolge 123123 ... angeordnet sind. Im dargestellten Beispiel sind die Taktmarkierungen 12 lückenlos aneinandergereiht. Sie unterscheiden sich gegenüber der markierungsfreien Fläche des Aufzeichnungsträgers 10 durch eine im Lesegerät detektierbare charaktei istische Reflexion, Transmission, Strahlenbrechung oder Strahlenbeugung und können demnach beispielsweise farbige Flächen. Löcher mit charakteristischer Form. Beueunes-

gitter, Hologramme, Kinoforms, Fresnellinsen, Reliefstrukturen usw. sein.

Zur Aufzeichnung der kodierten Information auf die Datenspur 13 können bekannte, z. B. optische oder magnetische Speicherverfahren angewandt v.erden. Im dargestellten Beispiel enthält die Datenspur 13 ebenfalls optisch maschinell lesbare Markierungen 14 sowie markierungsfreie Felder 15, wobei eine Markierung 14 z. B. eine binäre »1« und ein markierungsfreies Feld 15 eine binäre »0« darstellt. Die Taktmarkierungen 12 sind ι ο gegenüber den Markierungen 14 und den Feldern 15 der Datenspur 13 derart seitlich versetzt, daß jeder Übergang von einer Taktmarkierung 12 zur nächsten Taktmarkierung mit der Mittellinie einer Markierung 14 bzw. eines markierungsfreien Feldes 15 zusammenfällt π und dadurch im Lesegerät den Zeitpunkt zur Auslesung des nächsten Datenbits festlegt.

Eine solche seitliche Versetzung ist selbstverständlich nichi erforderlich, wenn statt dessen die Takt- und Datenfühler im Lesegerät entsprechend seitlich versetzt werden. Die Datenspur 13 trägt an ihrem Anfang eine Referenzmarkierung 16, deren Zweck später erläutert wird.

Das Lesegerät nach der Fig. 2 weist einen kombinierten Lesekopf 17 für die Taktspur 11 und die Datenspur 13 auf, der aus einer oder mehreren nicht dargestellten Lichtquellen, drei optischen Taktfühlern Ei, £2 und E₃ sowie einem oder mehreren Datenfu hlern 18 besteht. Der Taktfühler Ei ist so ausgebildet, da J das elektrische Signal Wi an seinem Ausgang einen hohen so Wert annimmt, wenn der Lesekopf 17 einer Taktmarkierung 12 der Art 1 gegenübersteht. Befindet sich jedoch eine Taktmarkierung 12 der Art 2 oder 3 unter dem Lesekopf 17, so ist das Signal Wi praktisch Null. In gleicher Weise spricht der Taktfühler E2 bzw. Ej auf π Taktmarkierungen 12 der Art 2 bzw. 3 an und erzeugt ein elektrisches Signa! Η-_λ bzw. Wj. Je nach der Natur der Taktmarkierungen 12 kann z. B. durch den Einsatz von Filtern oder Masken oder durch die Anordnung der Taktfühler E₁ bis Ei in unterschiedlichen Winkelpositio- -to nen dafür gesorgt werden, daß jeder der Taktfühler selektiv auf die ihm zugeordnete Markierungsart 1, 2 oder 3 anspricht. Jeder Taktfühler E\ bis Ej kann aus einem einzigen oder aus mehreren an eine Detektionslogik angeschlossenen Lichtempfängern bestehen. ή

Die Taktfühler E, bis E₃ sind mit einem Leserichtungsdetektor verbunden, der beim seriellen Abtasten der Taktmarkierungen 12 die Ablaufrichtung der Reihenfolge der von den Taktfühlern erzeugten Taktsignale feststellt. Im dargestellten Beispiel ist dieser Leserich- 5» tungsdetektor durch einen Mikroprozessor 19 gebildet, der auch das vom Datenfühler 18 erzeugte Datensignal D verarbeitet und auswertet.

Im dargestellten Beispiel sind die Taktfühler F.\ bis Ej über drei Komparaloren 20 bis 22 an den durch den Vi Mikroprozessor 19 gebildeten Leserichtungsdetektor angeschlossen. Der Komparator 20 ist eingangsseitig mit den Taktfühlern E\ und E2, der Komparator 21 mit den Taktfühlern £2 und Ej und der Komparator 22 mit den Taktfühlern Ei und Ei verbunden. Die Ausgangs- w signale der Komparatoren 20 bis 22 sind in der Fig. 2 mit Fi bis Fj bezeichnet.

Die Taktfühler Ei bis Ej sind ferner an ein Summierglied 23 zur Bildung eines Referenzsignals R angeschlossen. Ein Vergleichsglied 24, das ein Aus- <'"' gangssignal S erzeugt, ist eingangsseitig mit dem Summicrglied 23 sowie mit dem Datenfühler 18 und ausgangsseitig mit dem Mikroprozessor 19 verbunden.

Zum seriellen Auslesen der auf dem Aufzeichnungsträger 10 gespeicherten kodierten Information wird der Aufzeichnungsträger in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schlitz des Lesegerätes eingeführt und am Lesekopf 17 vorbeibewegt. Wird der Aufzeichnungsträger hierbei entgegen der vorgeschriebenen Transportrichtung bewegt, so gibt der durch den Mikroprozessor 19 gebildete Leserichtungsdetektor ein Les-richtungssignal L ab, das die Auswertung der gelesenen Information sperrt oder bei der Auswertung z. B. durch Umkehrung der Bit-Reihenfolge berücksichtigt wird.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3 bis 5 die Arbeitsweise des Lesegerätes im einzelnen erläutert und die Entstehung des Leserichtungssignals L gezeigt, wenn der Aufzeichnungsträger 10 zu Beginn in der richtigen, danach aber in der entgegengesetzten Transportrichtung bewegt wird.

Zur bildlichen Darstellung einer Transportrichtungsumkehrung ist in der F i g. 3 auf der Linken Seite einer Geraden 26 ein Teil des Aufzeichnungsträgers 10 in der ursprünglichen Weise und auf der rechten Seite dieser Geraden im Spiegelbild gezeichnet. Ein gestricheltes Rechteck 25 deutet den in einem bestimmten Betrachtungszeitpunkt vom Lesekopf 17 (Fig. 2) erfaßten Bereich des Aufzeichnungsträgers 10 an. Es sei angenommen, daß das Rechteck 25 in der Zeichnung von links nach rechts wandert und hierbei die Gerade 26 überschreitet, was einer Umkehrung der Transportrichtu/ig gleichkommt. Die F i g. 4 zeigt den Verlauf der hierbei im Lesegerät entstehenden elektrischen Signale W, bis Wj, F, bis F₃, D, Rund L

Wenn der Lesekopf 17 eine Taktmarkierung 12 der Art 1 überstreicht, steigt das Signal W| an und fällt danach wieder ab. Entsprechendes gilt für die Signale W2 und W₃ sowie bezüglich der Markierungen 14 für das Datensignal D. Infolge der endlichen Breite B des Rechtecks 25 verlaufen die Anstiegs- und Abfallflankcn dieser Signale verhältnismäßig flach.

Das Ausgangssignal Fi des Komparators 20 nimmt den Wert logisch 0 an, solange Wi > W2 ist, und springt, wenn der Lesekopf 17 von einer Taktmarkierung 12 der Art 1 auf eine Taktmarkierung der Art 2 übergeht und somit Wi < W2 wird, auf den Wert logisch 1. Wenn sich der Lesekopf 17 ausschließlich im Bereich einer Taktmarkierung 12 der Art 3 befindet und die Signale Wi und W2 demnach verschwindend klein sind, so sind der Schaltzustand des Komparators 20 und damit auch das Signal Fi nicht definiert, weshalb das Signal Fi in diesem Bereich der Fig. 4 gestrichelt gezeichnet ist. Das hier für das Signal Fi Gesagte gilt analog für die Signale Fi und F₃.

Aufgrund der Signale Fi bis F₃ können drei Zustände Si bis Sj unterschieden werden, nämlich der Zustand Si bei Fi = I und F2 = 0, der Zustand S2 bei F2 = I und F₁ = 0 und schließlich der Zustand Sj bei Fj=! und F₁-O. Jeweils beim Übergang vom einen der Zustände Si bis Sj zum nächsten Zustand wird im Mikroprozessor 19 das nächste Datenbit aus dem Datensignal Dausgelesen.

Bei richtiger Leserichtung wechseln diese Zustände in der Ablaufrichtung ... Si, S2, S₃, Si ... und bei entgegengesetzter Leserichtung in der Ablaufrichtung ... Si, S₃, S2, Si...

Im Mikroprozessor 19 wira die Ablaufrichtung gemä!¹ dem Flußdiagramm der Fig. 5 geprüft, in welchem Y für »ja« und N für »nein« steht. Zur Erläuterung dieses Flußdiagramms sei angenommen, daß der augenblickliche Zustand Si (im Diagramm oben) ist und der Aufzeichnungsträger 10 vorerst in der

richtigen Richtung transportiert wird. Die periodische Verneinung der Frage F₂= 1 ? und Bejahung der Frage Fi = I! führt im Flußdiagramm jeweils zum Zustand S\ zurück, bis das Signal Fi= \ wird und der Zustand 52 eingenommen wird. Die Bejahung der Frage F3=l? führt zum Zustand 53, die Bejahung der Frage Fi = I ? zurück zum Zustand S\ usw.

Eine Transportrichtungsumkehrung des Aufzeichnungsträgers 10 beispielsweise im Zustand 52 führt nach der Verneinung der Frage F₃=I? zur Verneinung der Frage F2=1?, worauf der erfolgte Rücklauf in den Zustand S\ festgestellt und das Leserichtungssigrial L (F i g. 4) verändert wird.

Mit der beschriebenen Anordnung kann also die Lescnchiüng uiiCin aniiHuu ucr ι aKirnarKierunigen \*. zuverlässig festgestellt werden, so daß die Leserichtungsdetektion keine unerwünschte Einschränkung der Kodiermöglichkeiten auf der bzw. den Datenspuren mit sich bringt. Durch den beschriebenen Signalvergleich mit den Komparatoren 20 bis 22 können auch an einem abgenützten Aufzeichnungsträger, der nur noch schwache Analogsignale H₁ bis Hi liefert, leicht weiterverarbeitbare digitale Signale Fi bis Fi erzeugt werden.

Die von den Taktfühlern E\ bis £j erzeugten Signale H\ bis, Wj enthalten neben der Taktinformation noch eine Intensitätsinformation, die vortrefflich zum fehlerfreien Auslesen der in der Datenspur 13 gespeicherten kodierten Information ausgewertet werden kann. Die Empfindlichkeit der Taktfühler E\ bis Ei kann leicht derart aufeinander abgestimmt werden, daß das Referenzsignal R am Ausgang des Summiergliedes 23 über die Länge der Taktspur 11 praktisch konstant ist (Fig.4). Durch Vergleich des Datensignals D mit dem Referenzsignal R im Vergleichsglied 24 (Fig. 2) kann ein Ausgangssignal 5 gebildet werden, das von Temperatur- und Spannungsschwankungen sowie von der Abnützung des Aufzeichnungsträgers 10 weitgehend unabhängig ist, da Einwirkungen dieser Art das Datensignal D und das Referenzsignal 5 in gleicher Weise beeinflussen und somit kompensiert werden. Eine besonders gute Kompensation kann erzielt werden, wenn mit dem Vergleichsglied 24 der Quotient aus dem Datensignal Dunddem Referenzsignal Rgebildet wird.

Vorteilhaft wird mit einem weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Vergleichsglied das Ausgangssignal 5 des Vergleichsgliedes 24 mit einem ersten und einem zweiten, in einem Speicher des Mikroprozessors 19 gespeicherten Referenzwert verglichen. Der eine dieser beiden Referenzwerte wird vorzugsweise zu Beginn des Lesevorganges an der Referenzmarkierung 16 und der andere Referenzwert am ersten der markierungsfreien Felder 15 der Datenspur 13 (F ig. 1) ermittelt und in den genannten Speicher eingespeichert. Ferner kann das beim Abtasten der Referenzmarkicrung 16 bzw. des ersten Feldes 15 am Vergleichsglied 24 entstehende Aiisgangssignal 5 als erster bzw. zweiter Referenzwert in den Speicher eingespeichert werden.

Durch den Vergleich des Ausgangssignals 5 des Vcrgleichsgliedes 24 mit den beiden am Aufzeichnungsträger 10 ermittelten Referenzwerten kann der Einfluß von Temperatur- und Spannungsschwankungen und der Abnützung des Aufzeichnungsträgers noch weiter

in vermindert werden. Außerdem werden durch diese Maßnahme auch Alterungs- und Dritteinflüsse der optischen und elektronischen Bauelemente des Lesegerätes weitgehend kompensiert. Die beschriebenen Maßnahmen gewährleisten somit ein sicheres Auslesen

ij der kodierten Informationen.

Die Taktmarkierungen 12 können, wie bereits erwähnt. Beugungsgitter, Hologramme, Kinoforms, Fresnellinsen u.dgl. sein. Die Herstellung solcher optischer Elemente erfordert hohe Investitionen und Fachkenntnisse, so daß durch die vorgeschlagene Anordnung von Taktmarkierungen verschiedener Arten auch eine hohe Sicherheit gegen Fälschungen erzielt werden kann.

,_ Kurzfassung

Die Einrichtung besteht aus einem kartenförmigen Aufzeichnungsträger (10), der eine Taktspur (11) sowie mindestens eine eine kodierte Information enthaltende Datenspur (13) aufweist, und aus einem Lesegerät. Auf

!'ι der Taktspur (11) sind in zyklischer Reihenfolge mindestens drei verschiedene Arten (1; 2; 3) von optisch lesbaren Taktmarkierungen (12) angeordnet. Das Lesegerät weist mindestens drei optische, auf je eine der verschiedenen Arten (1; 2; 3) von Taktmarkierungen

r, (12) ansprechende Taktfühler auf, welche an einen Leserichtungsdetektor angeschlossen sind. Die Ablaufrichtung der Reihenfolge der von den Taktfühlern erzeugten Taktsignale ist mit dem Leserichtungsdctektor feststellbar. Die Taktfühler sind über drei Kompara-

4i) toren an den Leserichtungsdetektor angeschlossen, wobei jeder Komparator eingangsseitig mit zwei der drei Taktfühler verbunden ist. Die Taktfühler sind ferner an ein Summierglied zur Bildung eines Referenzsignals angeschlossen und das Summierglied sowie mindestens

4--, ein Datenfühler zum seriellen Auslesen der kodierten Information sind mit einem Vergleichsglied verbunden. Mindestens ein weiteres Vergleichsglied vergleicht das Ausgangssignal des Vergleichsgliedes mit einem ersten und einem zweiten, in einem Speicher gespeicherten Referenzwert. Die Taktmarkierungen (12) sind Beugungsgitter, Hologramme, Kinoforms oder Fresnellinsen. die einen einfallenden Lichtstrahl in vorbestimmte charakteristische Richtungen lenken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Feststellung der Leserichtung von seriell optisch abtastbaren Taktmarkierungen, die in einer Taktspur kartenförmiger Datenträger angeordnet und den in mindestens einer zur Taktspur parallelen Datenspur enthaltenen kodierten Informationen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die n>3 unterschiedlichen zyklisch und lückenlos aufeinanderfolgenden Taktmarkierungen (12) η optische Taktfühler (Er, E₂; E₃), die auf je eine der Markierungsarten (1; 2; 3) ansprechen, vorgesehen sind, die über η Komparatoren (20; 21; 22), die eingangsseitig mit jeweils zwei aufeinanderfolgenden Taktfühlern (Ei; £2; £3) verbunden sind, an den Leserichtungrdetektor (19) angeschlossen sind, der das Leserichtungssignal abgibt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leserichtungsdetektor (/9) durch einen Mikroprozessor gebildet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfühler (£1; £2; £3) an ein Summierglied (23) zur Bildung eines Referenzsignals (R) angeschlossen sind und daß das Summerglied (23) sowie mindestens ein Datenfühler (18) zum seriellen Auslesen der kodierten Information mit einem Vergleichsglied (24) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres Vergleichsglied zum Vergleich des Ausgangssignals (S) des Vergleichsgliedes (24) mit einem ersten und einem zweiten, in einem Speicher gespeicherten Referenzwert angeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Referenzwert an einer ersten Referenzfläche (16) bzw. einer zweiten Referenzfläche (15) der Datenspur (13) ermittelbar und in den Speicher einspeicherbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Abtasten der ersten Referenzfläche (16) bzw. der zweiten Referenzfläche (15) am Vergleichsglied (24) entstehende Ausgangssignal (S) als erster bzw. zweiter Referenzwert in den Speicher einspeicherbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfühler (Ei; £2; £3) für die einen einfallenden Lichtstrahl in vorbestimmte charakteristische Richtungen lenkenden Taktmarkierungen (12) in unterschiedlichen Winkelpositionen angeordnet sind.