DE2747076B2

DE2747076B2 - Optoelektrischer Code-Kartenleser

Info

Publication number: DE2747076B2
Application number: DE2747076A
Authority: DE
Inventors: Carl Walter 7201 Durchhausen Granholm
Original assignee: Interflex Datensysteme & Co Kg 7730 Villingen-Schwenningen GmbH
Current assignee: Interflex Datensysteme GmbH
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1977-10-20
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2747076C3; US4237375A; DE2747076A1

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektrischen Code-Kartenleser, insbesondere für Code-Karten mit unsichtbaren, verdeckt zwischen zwei ausschließlich Infrarot-Licht durchlassenden Deckplatten angeordneten HeIl-Dunkel-Codierungen, mit mehreren, in bestimmten durch die Codierung festgelegten Abständen voneinander in einem Kartenführungskanal angeordneten, jeweils aus einer impulsbetriebenen Foto-Diode als Lichtquelle und einem Foto-Transistor als Empfänger bestehenden Leseköpfen, die an eine elektronische, im Impulsbetrieb arbeitende Versorgungsschaltung bzw. an eine elektronische Auswertungsschaltung angeschlossen sind und bei dem das Lesen der Codierung bei bewegter Karte erfoglt.

Code-Karten mit nicht sichtbaren Codierungen und/oder haibdurchlässigen, bzw. schwach durchlässigen Deckblättern bedürfen zum Lesen einer hohen Lichtleistung, was bedeutet, daß dafür geeignete Kartenleser eine große Stromaufnahme, d. h. einen hohen Leistungsbedarf aufweisen müssen. Derartige Code-Karten sind insbesondere wegen ihrer Fälschungssicherheit als Kreditkarten, Scheckkarten und Personen-Identifikationskarten sehr verbreitet. Alle bisher zum Lesen solcher Code-Karten bekannten opto-elektrischen Codekartenleser sind so ausgelegt, daß sie sowohl während ihrer Betriebsbereitschaft als auch während des Lesebetriebes volle Leistungskraft entwickeln und somit während dieser Zeit im Dauerbetrieb einer hohen Leistungsaufnahme und hohen Dauerbelastung unterworfen sind. Dies bedingt nicht nur eine Versorgung aus einer leistungsstarken Energiequelle, z. B. eines Netzgerätes, sondern ha», auch zur Folge, daß die als Lichtquelle für die Leseköpfe verwendeten Foto-Dioden im Dauerbetrieb die maximale Nennleistung zu erbringen haben. Deshalb sind die bekannten Code-Kartenleser dieser Art einerseits für Batteriebetrieb ungeeignet und andererseits mit einer verhältnismäßig geringen Lebensdauer ausgestattet.

Hinzu kommt, daß die bekannten Kartenleser, zumindest in der Regel, mit einem mechanischen Karteneinzugsantrieb versehen sein müssen, um eine konstante Lesegeschwindigkeit bzw. Impulsfolgefrequenz während des Karteneinzuges zu gewährleisten.

Bei einer Vorrichtung (DE-OS 25 59 430) zur Prüfung von Ausweisdokumenten od. dgl. arbeitet eine Foto-Diode zwar auch im Impulsbetrieb. Dieser Impulsbetrieb ist zur Funktionssicherheit erforderlich, damit ein zusätzliches Phänomen als Erkennungshilfe ausgenutzt werden kann, das darin besteht, daß die besonderen Prüfstoffe aus Verbindungen seltener Erden auch die Eigenschaft haben, impulsweise einfallendes Licht mit bestimmten Verzögerungen zu reflektieren bzw. durchzulassen. Mit Hilfe eines zeitlich abgestimmten Impulsoszillators können diese zeitlichen Verzögerungen als

zusätzliches Identifikationsmerkmal ausgenutzt werden. Dabei erfolgt das Lesen bei stillstehender Code-Karte, d. h. Etatisch. Würde man bei dem dort angewendeten Leseprinzip das Lesen dynamisch, d.h. bei bewegter Karte durchführen wollen, so wäre es unbedingt erforderlich, eine die Karte mit präziser Vorschubgeschwindigkeit transportierende Vorrichtung für den Karteneinschub vorzusehen, weil sonst eine Abstimmung auf die prüfstoffspezifische zeitliche Verzögerung der zu lesenden Lichtimpulse nicht möglich wäre. Andererseits ist bei statischem Lesebetrieb eine präzise Positionierung der Code-Karte im Leseschacht erforderlich, was nicht nur bezüglich der Führungselemente im Leseschacht, sondern auch bezüglich der Abmessungen der Karte eine hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich macht Dies bedingt auch, daß die Karte von äußeren mechanischen Verformungen und Beschädigungen freigehalten werden muß bzw. daß beschädigte Karten nicht mehr verwendbar sind.

Bei dem bekannten Prüfprinzip ist es zudem erforderlich, daß die Karte an der Stelle, wo der sog. Prüfstoff angeordnet ist, klarsichtig durchscheinend ist, daß nur Licht einer bestimmten Wellenlänge verwendet wird, was alternde Foto-Dioden nicht immer garantieren, und daß zumindest die Stelle, an der der sog. Prüfstoff angeordnet ist, immer schmutzfrei gehalten wird, weil sonst Lesefehler unvermeidbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen opto-elektrischen Code-Kartenleser der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei wesentlich niedrigerer Leistungsaufnahme und zugleich höherer Leseleistung eine wesentlich längere Lebensdauer bezüglich der Funktionstüchtigkeit der als Lichtquelle verwendeten Foto-Dioden aufweist und der mit handelsüblichen Batterien betrieben werden kann, was mit einschließt, daß auf einen mechanischen Karteneinzugsantrieb verzichtet werden soll.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Lichtquellen und Leseköpfe sowie die elektronischen Versorgungs- und Auswertungsschaltungen im die Lesebereitschaft gewährenden Leerlaufbetrieb und im Lesebetrieb leistungsmäßig derart unterschiedlich betrieben werden, daß im Leerlaufbetrieb nur wenigstens ein Lesekopf in längeren Zeitabständen mit kurzen, leistungsschwachen Impulsen versorgt wird und daß im Lesehetrieb sämtliche Leseköpfe mit Impulsen betrieben werden, deren Amplituden wesentlich über denen des Leerlaufbetriebes und über der für den Dauerbetrieb der Foto-Dioden zulässigen Nennleistung liegen und deren Folgefrequenz auf die maximale Lesegeschwindigkeit abgestimmt ist.

Dadurch, daß während des Lesebetriebes sowohl die Leseköpfe in ihrer Gesamtheit, als auch die elektronischen Versorgungs- bzw. Auswertungsschaltungen ebenfalls impulsweise, und zwar mit einer höheren Impulsfolgefrequenz wesentlich höheren Impulsleistung betrieben werden, ist es möglich, die Foto-Dioden mit einer wesentlich höheren Stromstärke und damit höheren Lichtleistung zu betreiben. Der Impulsbetrieb während des Lesens der Code-Karte ermöglicht es auch, auf einen kontinuierlichen Einzugsantrieb für die Code-Karte zu verzichten, und zwar dadurch, daß bestimmte vorgegebene Impulsfolgen, d. h. Hell-Dunkel-Sprünge mindestens zweier versetzt zueinander angeordneter Leseköpfe, die einer sog. Taktspur zugeordnet sind, als Kriterium für die korrekte bzw. zu Auswertungsfehlern führende Kartenführung benutzt werden.

Der erfindungsgemäße Code-Kartenleser vermeidet die vorerwähnten Nachteile des bekannten Code-Kartenlesers und er besitzt einen einfacheren Aufbau und garantiert eine wesentlich höhere Funktionssicherheit, insbesondere auch verschmutzter, leicht beschädigter oder äußerlich verfärbter Karten.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Umschaltung von Leerlaufbetrieo auf Lesebetrieb automatisch in Abhängigkeit vom Ausbleiben

ιυ eines Impulses an dem Lesekopf für Leerlaufbetrieb erfolgt

Dadurch ist der Code-Kartenleser in der Lage, selbsttätig ohne weitere äußere Einwirkung von Leerlaufbetrieb auf Lesebetrieb umzuschalten, sobald an dem im Leerlaufbetrieb impulsweise betriebenen Lesekopf ein Hell-Dunkel-Sprung erfolgt, d. h. sobald eine Code-Karte mit korrekter Codierung in den Kartenleser eingesteckt wird

Zur Vermeidung bzw. Erkennung von aus Fehlbedie-

2(i nungen oder falschen Code-Karten resultierenden Lesefehlern ist in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß in der Auswertungsschaltung ein Impulsfolgeprogramm unlöschbar gespeichert ist, mit dem eine mittels eines besonderen Taktlesers, der zwei in Bezug auf den Hell-Dunkel-Abstand einer auf der Code-Karte befindlichen Taktspur in Einschubrichtung um das 1,5-fache voneinander entfernte Leseköpfe aufweist, gelesene Taktimpulsfolge impulsweise verglichen wird. Dadurch wird nicht nur die allgemeine

j» Funktionssicherheit erhöht, sondern insbesondere die Möglichkeit von Manipulationen an der Code-Karte selbst oder die Verwendung falscher, d.h. nicht legitimierter Code-Karten vermieden.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen,

f> daß das Impulsfolgeprogramm sowohl eine Impulsfolge enthält, die einer bedienungsgerechten Einschubbewegung der Code-Karte entspricht, als auch eine Impulsfolge, die einer bedienungsgerechten Entnahmebewegung der Code-Karte entspricht und zusätzlich

ίο dazu unterschiedliche, bezüglich der Impulsart, Impulszahl und des zeitlichen Impulsabstandes auf die Annahmefähigkeit der Auswertungsschaltung ausgelegte Impulsfolgen enthält Durch eine derartige Programmierung des Code-Kartenlesers ist nicht nur die

ij Möglichkeit gegeben, daß der Kartenleser die optimalen, d. h. bedieriungsgerechter. Eir.schubbcwcgungen und Auszugsbewegungen der Code-Karte erkennt und darauf anspricht, sondern der Kartenleser kann auch innerhalb bestimmter Grenzbereiche, die die Annahme-

w fähigkeit der Auswertungsschaltung nach oben und nach unten begrenzen, unregelmäßige Einschub- bzw. Auszugsbewegungen bezüglich der gelesenen Informationen fehlerfrei verarbeiten, solange die von der Kartenbewegung abhängige Impulsfolge mit einer der

■>5 gespeicherten Impulsfolgen übereinstimmt. Für die Praxis bedeutet dies, daß die zu lesende Code-Karte nicht unbedingt in einem Zug bis zum Anschlag in den Kartenleser hineingeführt werden muß, sondern daß der Kartenleser auch dann noch richtig anspricht, wenn die

bo Code-Karte während des Einschubes kurzzeitig hin und her bewegt wird.

Um eine unnötige Leistungsaufnahme zu vermeiden, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Leseköpfe und die Auswertungsschaltung

μ sowohl bei Fehlererkennung als auch nach regulär beendetem Lesevorgang unmittelbar wieder auf Leerlaufbetrieb umgeschaltet werden.

F.in solcher onto-elektrisoher CoHe-Kartenlespr läßt

sich nicht nur auf verhältnismäßig einfache Weise, sondern auch mit geringstmöglichem Raumbedarf konstruktiv verwirklichen, und zwar dadurch, daß die Leseköpfe und die Versorgungs- und Auswertungsschaltungen auf mehreren, parallel übereinanderliegend ^r> in einem mit einem Karteneinsteckschlitz versehenen Rahmenteil befestigten gedruckten Leiterplatten angeordnet sind, wobei zwei der Leiterplatten unmittelbar über bzw. unter dem Einsteckschlitz angeordnet sind und den Kartenführungskanal bilden. ι ο

Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden der Aufbau und die Funktionsweise eines Ausführungsbeispieles der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Code-Kartenleser in Frontansicht

F i g. 2 eine Draufsicht der F i g. i η

F i g. 3 eine Seitenansicht der F i g. J

Fig.4 eine Code-Karte in Draufsicht mit abgenommener Deckschicht

F i g. 5 einen Schnitt V-V durch die Karte der F i g. 4 sowie ein dazugehöriges Takt-Impulsdiagramm

Fig.6 ein Funktions-Blockschaltbild der Auswertungsschaltung.

Die baulichen Teile des opto-elektrischen Kartenlesers bestehen aus einem Frontrahmen 1, der einen Karten-Einsteckschlitz 2 mit frontseitig vorstehenden r> unteren und seitlichen Führungsflächen 3 bzw. 4 versehen ist und der darüber hinaus eine Fehleranzeigelampe 5 besitzt. Der rückwärtige Teil des Kartenlesers ist mit einer gehäuseartigen Schutzverkleidung 6 versehen, in der insgesamt vier gedruckte Leiterplatten m 7,8,9 und 10 untergebracht sind, die im Frontrahmen 1 derart befestigt sind, daß sie mit dem in einer horizontalen Ebene liegenden Einsteckschlitz 2 einen Neigungswinkel von 5° aufweisen, damit das Eindringen von Fremdlicht in das Innere des Kartenführungskana- λ les, der von den beiden innen liegenden Leiterplatten 8 und 9 gebildet ist, vermieden wird. In Fig.3 ist der Kartenleser in Gebrauchslage an einer Frontplatine 11 eines weiter nicht dargestellten Gehäuses gezeigt.

Die in Fig.4 und 5 dargestellte Code-Karte 12 besteht in an sich bekannter Weise aus drei unlösbar miteinander verbundenen Blättern 13, 14 und 15. Das obere Blatt 13 und das untere Blatt 15 bestehen jeweils aus einem Material, das nur infrarotlicht-durchlässig ist und das der Code-Karte 12 die notwendige Steifigkeit ^ bzw. Festigkeit verleiht. Das mittlere Blatt 14 hingegen stellt den eigentlichen Code-Träger dar, der aus einem an sich lichtundurchlässtgen Material besteht, in dem die Code-Markierungen in Form von lichtdurchlässigen, reihenweise angeordneten rechteckförmigen Ausschnitten untergebracht sind. Dabei stellen die quadratischen Ausschnitte 17,18,19,20 und 21 eine sog. Codespur dar, während die in den Reihen 22 und 23 jeweils in einer Anzahl von 16 Stück vorhandenen jeweils schmäleren Ausschnitte die eigentlichen Informationsbits verkörpern und in bestimmten Kombinationen bestimmte binäre Zahlenwerte darsteilen. Es ist aus Fig.4 ersichtlich, daß die Ausschnitte 17,18 und 19,20 und 21 jeweils den gleichen, einer Ausschnittbreite entsprechenden Abstand voneinander haben und daß die in der ^b0 Reihe 22 angeordneten Bit-Ausschnitte so breit und so angeordnet sind, daß jeweils zwei dieser Ausschnitte direkt unter einem der Ausschnitte 17, 18, 19 und 20 angeordnet sind, wobei die jeweils dazwischenliegenden Bit-Ausschnitte sich direkt unterhalb des nicht lichtdurchlässigen Zwischenraumes zwischen zwei Ausschnitten 17 ... 21 der Taktspur liegen. Die Bit-Ausschnitte der Reihe 23 sind gegenüber den Bit-Ausschnitten der Reihe 22 jeweils um die halbe Breite versetzt.

In der Fig. 5 sind zwei Leseköpfe LK I und LKW gezeigt, deren Abstand in Einschubrichtung der Karte 12 um das 1,5-fache größer ist, als der Abstand a zweiei benachbarter Taktspurenausschnitte bzw. als die Breite a der Taktspurausschnitte 17 bis 21. Die beirr Einschieben der Code-Karte 12 in den Kartenleser in den Leseköpfen LKX und LKW entstehenden Impulse sind in F i g. 5 zeichnerisch in direkten Bezug gesetzt zu den Taktspurausschnitten 17 bis 21, wobei die zeitlichen Abstände der einzelnen Weiß (w) und Schwarz foJ-Zustände unberücksichtigt geblieben sind. Durch diese Ausbildung und Anordnung der Takt-Ausschnitte 17 ... 21 einerseits und der Leseköpfe LKI und LK W andererseits ist die Möglichkeit gegeben, korrekte Karteneinschübe, die von der nachstehend beschriebenen Auswertungsschaltung richtig ausgewertet werden können, von solchen zu unterscheiden, die zu schnell, zu langsam oder zu unregelmäßig vor sich gehen.

In Fig.6 sind schematisch die wesentlichsten Bestandteile der Auswertungsschaltung, d. h. der Elektronic des Kartenlesers dargestellt, deren Bauteile auf den gedruckten Leiterplatten 7,8 und 9 angeordnet sind. Dabei stellen die einzelnen Blöcke jeweils funktionell zusammengehörende Schaltungsgruppen dar. Da solche Schaltungsgruppen in der Elektronic-Fachwelt an sich bekannt sind, kann auf die Erläuterung ihres schaltungsmäßigen Aufbaues verzichtet werden.

Der Kartenleser ist mit insgesamt vier jeweils aus einer Foto-Diode D und einem Fototransistor 7 bestehenden Leseköpfen LK I, LKII, LKIII und LKIV ausgerüstet, die transistorseitig an einen Komparatorverstärker 24 angeschlossen sind, der seinerseits von einem Verstärker 28 und von einem justierbaren Schwellwertschalter 27 gesteuert wird. Sämtliche Foto-Dioden D der vier Leseköpfe LKI bis LKIV sind an einen Hochleistungsschalter 26 angeschlossen. Dabei ist lediglich die Foto-Diode D des Lesekopfes LKl zusätzlich an einen Niederleistungsschalter 25 angeschlossen, der ausgangsseitig noch auf den Schwellwertschalter 27 geschaltet ist Der Niederleistungsschalter 25 und der Hochleistungsschalter 26 sind an verschiedene Steuerausgänge eines Prozessors 33 für Impulsselektion angeschlossen, wobei der Verstärker 28 am gleichen Ausgang des Prozessors für Impulsselektion 33 liegt, wie der Niederleistungsschalter 25. Außerdem besitzt die in F i g. 6 schematisch dargestellte Auswertungsschaltung einen Mehrphasenoszillator 29, ein Kartenerkennungsregister 30, ein Zustandsregister 31, einen Synchronisierer 32, ein Taktregister 34, einen Zustandszähler 35, einen Zustandsdecoder 36, einen Programmspeicher 37 für bestimmte Impulsfolgen der Taktspur, einen Datenspeicher 38, einen Leistungsschalter 39 zu dem Programmspeicher 37, einen Fehler-Schalter 40, der bei fehlerhafter Einführung einer richtigen Karte oder beim Einführen einer falschen Karte den Programmspeicher abschaltet, einen Geschwindigkeitssensor, der zusammen mit einem Ausgang des Prozessors 33 den Fehlerschalter 40 steuert sowie ein Puffer 42, der vom Zustandsdecoder 36 beaufschlagt ist und bestimmte Betriebszustandssignale sowie Fehlersignale liefert

Während der Mehrphasenoszillator 29 einerseits zur Lieferung der sich sowohl bezüglich des Zeitabstandes als auch bezüglich ihrer Menge unterscheidenden Takt- und Leseimpulse dient und zugleich zur Taktkontrolle benutzt wird, hat der Prozessor 33 für die Impulsselektion die Aufgabe, in Abhängigkeit von den verschiede-

nen Betriebszuständen die vom Mehrphasenoszillator 29 gelieferten Impulse programmgemäß den Foto-Dioden D der vier Leseköpfe LK I ... LK IV als auch den übrigen Schaltgruppen der Auswertungsschaltung zuzuführen. Dabei erfolgt die Steuerung des Prozessors 33 vom Zuslandsregister 31, das auch den Mehrphasenoszillator 29 beeinflußt und das seinerseits vom Kartenerkennungsregister 30 und vom Zustandsdecoder 36 gesteuert wird. Das Kartenerkennungsregister 30 ist eingangsseitig einerseits an den dem Lesekopf LK I zugeordneten Ausgang des Komparatorverstärkers 24 und andererseits an einen Befehlsausgang des Prozessors 33 angeschlossen, welch letzterer signalisiert, daß eine Code-Karte 12 in den Kartenleser eingesteckt ist.

Das Zusiandsregisier 3i unterscheidet zwischen ü »Leerlaufbetrieb«, »Kartenlesen«, »Karte gelesen« sowie zwischen »Lesebetrieb« und »Fehler«.

Der Zustandszähler 35, der ebenfalls über den Prozessor 33 vom Mehrphasenoszillator 29 getaktet wird, ist eingangsseitig an den Programmspeicher 37 angeschlossen, ausgangsseitig zugleich auf den Zustandsdecoder 36 und den Programmspeicher 37 geschaltet. Das Zeitspur- oder Taktregister 34 ist eingangsseitig einerseits mit den den Leseköpfen LK I und LKW zugeordneten Ausgängen des Komperator-Verstärkers 24 und andererseits zur Taktierung ebenfalls mit einem Ausgang des Prozessors 33 verbunden und ausgangsseitig auf den Programmspeicher 37 geschaltet.

Im Datenspeicher 38, der ebenfalls vom Mehrphasenoszillator 39 über den Prozessor 33 getastet wird, sind die auf den einzelnen Code-Karten, die einem bestimmten Code-Leser zugeordnet sind, enthaltenen Daten gespeichert und zum Vergleich bzw. zur Identifizierung bereitgehalten. Die auf den einzelnen Karten binär codiert gespeicherten Daten werden von den beiden Leseköpfen LK III und LK IV gelesen und in den Datenspeicher 38 zum Vergleich eingegeben.

Die Funktionsweise des beschriebenen Code-Karten lesers ist folgende:

im Leerlaufbetrieb, wenn keine Code-Karte in den Code-Kartenleser eingeschoben ist, wird die Foto-Diode D des Lesekopfes LK I mit Impulsen vom 20 ms Dauer und 10 mA beaufschlagt, deren zeitliche Abstände je nach Verwendungszweck relativ kurz sein kann, um rasch eine etwa eingeschobene Karte zu erkennen oder relativ lang, auf jeden Fall aber von solcher Dauer, daß die gesamte Einschaltzeit wesentlich geringer ist als bei Dauerbetrieb. Mit jedem Impuls wird zugleich der Komparator-Verstärker 24 eingeschaltet. Solange keine Karte eingeschoben ist, erhält der Foto-Transistor Tdes Lesekopfes LKI den Lichtimpuls und liefert ein Spannungssignal, das zwei- bis dreimal so hoch ist wie der Schwellwert des Komparators. Der dem Lesekopf LK I zugeordnete Ausgang des Komparatorverstärkers 24 schaltet auf den Zustand »hell« um. Dabei trigger! die fallende Flanke dieses Impulses das Kartenerkennungsregister 30 mit der Information »keine Karte vorhanden«. Nach etwa 1 —5 ms wird dieser Zyklus wiederholt. Der durchschnittliche Stromverbrauch (Leistungsaufnahme) ist sehr niedrig, weil nur eine sehr kurze Einschaltdauer vorliegt Ein Kondensator der mit der Stromversorgung verbunden ist, arbeitet als Leistungspuffer für die Versorgung dieses Impulses, so daß die Stromversorgung nur den Durchschnittsstrom aufzubringen hat Dieser liegt je nach dem Verhältnis zwischen der Impulsdauer und der Impulspause zwischen 150 μΑ und 1 mA. Damit kann eine sehr minimale Leistungsaufnahme gewährleistet werden, so daß auch ein Batteriebetrieb mit diesem Code-Kartenleser möglich ist.

Mit dem Einführen einer Code-Karte 12 in den Leser wird automatisch von Leerlaufbetrieb auf Lesebetrieb umgeschaltet. Durch das Einführen der Code-Karte 12 wird der nächste Lichtimpuls des auf die Taktspur gesetzten Lesekopfes LK I unterdrückt, so daß er den Foto-Transistor dieses Lesekopfes nicht erreicht. Da dieser Leerlauf- oder Tastimpuls über den Prozessor 33 zugleich aber auch dem Kartenerkennungsregister zugeführt wird, erkennt dieses durch das Ausbleiben des entsprechenden Impulses vom Komparatorverstärker 24, daß eine Karte eingeschoben ist und der Kartenleser insgesamt auf Lesebetrieb umgeschaltet werden muß. Dies geschieh! dadurch, daß die fallende Flanke des vom Prozessor 33 an das Kartenerkennungsregister 30 gelieferte Impuls das Kartenerkennungsregister 30 auf den Zustand »Lesebetrieb« oder »Kartenlesen« umschaltet. Dadurch wird augenblicklich ein weiterer Impuls von 20 ms ausgelöst, der zum Lesen mit hoher Leistung dient. Nun werden alle vier Foto-Dioden Oder Leseköpfe LK I, LK 11, LK III und LK IV mit Impulsen von 100 bis 400 mA, versorgt und diese erzeugen eine so hohe Lichtstärke der Foto-Dioden, daß selbst Karten mit einem Lichtdurchgang von weniger als 1% gelesen werden können. Die Foto-Transistoren lesen nun die lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Stellen, d. h. die Bit-Ausschnitte und die nicht durchlässigen Zwischenräume der Code-Karte und liefert entsprechende Impulssignale, die durch den Komparatorverstärker 24 verstärkt und soweit es sich um Taktimpulse handelt, über das Takt- oder Zeitspurregister 34 an den Programmspeicher 37 und soweit es sich um Datenbits handelt, in den Datenspeicher 38 gegeben werden. Dabei verschieben jeweils die fallenden Flanken dieser Impulse die Logikzustände im Taktregister 34, und durch die selben Flanken wird dann auch das Zustandsprogramm des Programmspeichers 37 eingeschaltet. Der Programmspeicher 37 entscheidet dann, ob eine richtige Code-Karte eingeschoben wurde. Nach etwa 200 ^s werden die Lichtimpulse wiederholt, wobei zunächst ein Niederleistungsimpuls über den Niederleistungsschalter 25 an den Lesekopf LK I gelangt, um zu prüfen, ob die Karte noch vorhanden ist. Danach kommt ein Impuls hoher Leistung an alle vier Leseköpfe, um den Karten-Code zu lesen, im Lesebetrieb iiegt die Einschaltdauer bei etwa 10%, wodurch eine gesamte Stromaufnahme von etwa 12OmA auftritt. Wird die Karte wieder herausgenommen, so fällt das ganze System wieder in den Leerlaufbetrieb.

Im Programmspeicher 37 ist das eigentliche Funktions- bzw. Zustandsprogramm des gesamten Kartenlesers enthalten. Er nimmt die Zeittakt-Daten der gelesenen Karte auf und vergleicht sie mit gespeicherten Systemzustandsdaten, die im Zustandszähler 35, der auch ein Sub-Zustands-Register enthält liegen. Wenn sich die Lage der Karte entscheidend ändert so wird ein neuer Zustand durch den Programmspeicher in den Zustandszähler 35 bzw. in dessen Sub-Zustands-Register geschrieben. Der Programmspeicher 37 wird jeweils nur für etwa 1 bis 2 us bei jedem Leseimpulszyklus eingeschaltet Seine durchschnittliche Stromaufnahme während des Lesens liegt bei 1,5 mA. Der Zustandszähler 35 und das in ihm enthaltene Sub-Zustands-Register sind in CMOS-Logik aufgebaut und speichern den Leseverlauf mit außerordentlich geringer Leistungsaufnahme. Die Möglichkeiten eines hybriden logischen Systems mit CMOS und einem jeweils nur

kurzzeitig eingeschalteten Schottky-PROM sind voll genutzt.

Der Zustands-Zähler 35 und das darin enthaltene Sub-Zustands-Register speichern die bisherige Kartenposition, so daß Veränderungen der Lage der Karte verglichen und verarbeitet werden können. Das PROM 37 vergleicht die Daten der veränderten Position der Karte mit den gespeicherten Daten der bisherigen Position und erbringt eine Phasenverschiebung um 90°, um festzustellen, ob die Karte eingeschoben oder herausgezogen wird. Das PROM 37 entscheidet auch, ob ein etwaiges Rückwärtsbewegen der Karte das akzeptable Maß (vier Bits rückwärts bedeuten Fehler) überschritten hat oder ob ein Einschieben über den bisherigen Punkt hinaus erfolgt ist. Der Durchgang von logisch »1« auf »0« oder umgekehrt (hell-dunkel-Wechsel) an den Leseköpfen LK I und LK H bestimmen die Lage der Daten-Bits auf den Datenspuren der Karte. Wenn diese »vorwärts«-Durchgänge (weiterer Einschub) erkannt werden, so werden die Bits der Datenspuren in den Datenspeicher 38 geschrieben. Ist die Karte vollständig eingeschoben, so ist der Zustand »vollständig gelesen« erreicht und die Pulsserie mit hoher Leistung wird abgeschaltet. Wird die Karte über das akzeptable Maß hinaus rückwärts bewegt, bevor sie vollständig eingeschoben und die Lesung vollendet war, so wird ebenfalls abgeschaltet und »Fehler« angezeigt. Auch die »Vorwärts«-Durchgänge werden auf ausreichende Einschubgeschwindigkeit geprüft, und zwar durch den Geschwindigkeitssensor 41. Sind die Zeitabstände zwischen Dateneingaben größer als 0,6 s, so geht das System ebenfalls auf Nieder-Leistung und zeigt »Fehler« an. Sowohl der Hochleistungs-Zustand wie auch der Fehler-Zustand beinhalten die Prüfung, ob eine Karte gesteckt ist und führen zum Übergang in den Leerlaufbetrieb, sobald die Karte abgezogen wird.

Es ist zu beachten, daß die Abtastung »Bewegung und Bewegungsrichtung« viermal erfolgt, für jeden Hell-Dunkel-Wechsel, so daß für jedes Hell-Dunkel-Paar vier

ίο lineare Bezugspunkte definiert werden. Dabei ist jeweils der Durchgang von hell nach dunkel und umgekehrt der Bezugspunkt.

Kontinuierliches Abtasten ist nicht erforderlich, vielmehr genügen kurze Tastimpulse, solange die Frequenz dieser Tastimpulse entscheidend schneller ist als die beobachteten Wechsel der Hell-Dunkel-Muster. Durch diese periodischen Abtastungen des sich bewegenden Hell-Dunkel-Musters können helle und dunkle Zustände definiert werden als zwei oder mehr aufeinander folgende helle oder dunkle Tastungen. Das Abtasten des Hell-Dunkel-Wechsels erfordert notwendigerweise eine Speicherung der vorhergegangenen Information. Ein vorheriges Dunkel-Signal mit einem nachfolgenden Heil-Signal bedeutet einen hell nach Dunkel-Durchgang.

Dadurch, daß die Einschaltdauer maximal nur 10% beträgt, kann bei gleichzeitig geringerem Energieverbrauch eine wesentlich höhere Maximalbelastung der Foto-Dioden, d. h. eine wesentlich höhere Lichtstärke und auch eine höhere Lebensdauer erzielt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optoelektrischer Code-Kartenleser, insbesondere für Code-Karten mit unsichtbaren, verdeckt zwischen zwei ausschließlich Infrarot-Licht durch- > lassenden Deckplatten angeordneten Hell-Dunkel-Codierungen, mit mehreren in bestimmten durch die Codierung festgelegten Abständen voneinander in einem Kartenführungskanal angeordneten, jeweils aus einer impulsbetriebenen Foto-Diode als Lichtquelle und einem Foto-Transistor als Empfänger bestehenden Leseköpfen, die an eine elektronische, im Impulsbetrieb arbeitende Versorgungsschaltung bzw. an eine elektronische Auswertungsschaltung angeschlossen sind und bei dem das Lesen der ii Codierung bei bewegter Karte erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen und Leseköpfe sowie die elektronische Versorgungsund Auswertungsschaltungen im die Lesebereitschaft gewährenden Leerlaufbetrieb und im Lesebetrieb leistungsmäßig derart unterschiedlich betrieben werden, daß im Leerlaufbetrieb nur wenigstens ein Lesekopf (LK I) in längeren Zeitabständen mit kurzen, leistungsschwachen Impulsen versorgt wird und daß im Lesebetrieb sämtliche Leseköpfe (LKl, .'"> LKII, LKIII, LKIV) mit Impulsen betrieben werden, deren Amplituden wesentlich über denen des Leerlaufbetriebes und über der für den Dauerbetrieb der Foto-Dioden zulässigen Nennleistung liegen und deren Folgefrequenz auf die Jn maximale Lesegeschwindigkeit abgestimmt ist

2. Optoelektrischer Code-Kartenleser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von Leerlaufbetrieb auf Lesebetrieb automatisch in Abhängigkeit vom Ausbleiben eines r> Impulses an dem Lesekopf für Leerlaufbetrieb (LK I) erfolgt.

3. Optoelektrischer Code-Kartenleser nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung bzw. Erkennung von aus Fehibedienun- ίο gen oder falschen Code-Karten resultierenden Lesefehlern in der Auswertungsschaltung ein Impulsfolgeprogramm unlöschbar gespeichert ist, mit dem eine mittels eines besonderen Taktlesers, der zwei in Bezug auf den Hell-Dunkel-Abstand einer i^r> auf der Code-Karte befindlichen Taktspur (17—21) in Einschubrichtung um das 1,5-fache voneinander entfernte Leseköpfe (LKI und LKIl) aufweist, gelesene Taktimpulsfolge impulsweise verglichen wird. ^r'!)

4. Optoelektrischer Code-Kartenleser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulsfolgeprogramm sowohl eine Impulsfolge enthält, die einer bedienungsgerechten Einschubbewegung der Code-Karte entspricht, als auch eine Impulsfolge, die ^r>^r> einer bedienungsgerechten Entnahmebewegung der Code-Karte entspricht und zusätzlich dazu unterschiedliche bezüglich der Impulsart, Impulszahl und des zeitlichen Impulsabstandes auf die Annahmefähigkeit der Auswertungsschaltung ausgelegte Im- w> pulsfolgen enthält.

5. Optoelektrischer Code-Kartenleser nach Anspruch 1 und 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseköpfe (LK 1 bis LK IV) und die Auswertungsschaltung sowohl bei Fehlererkennung als auch M nach regulär beendetem Lesevorgang unmittelbar wieder auf Leerlaufbetrieb umgeschaltet werden.

6. Optoelektrischer Code-Kartenleser nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseköpfe (LKI bis LKIV) um die Versorgungsund Auswertungsschaltungen auf mehreren parallel übereinander liegend in einem mit einem Karteneinsteekschlitz (2) versehenen Rahmenteil (1) befestigten, gedruckten Leiterplatten (7,8,9,10) angeordnet sind, wobei zwei der Leiterplatten (8 und 9) unmittelbar über bzw. unter dem Einsteckschlitz (2) angeordnet sind und den Kartenführungskanal bilden.