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Tier-Identifizierungssysten
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Die Erfindung bezieht sich auf automatische Gier-Identifizierungssysteme
und insbesondere auf Systeme zum elektronischen Identifizieren von Milchkuhen und
dgl.
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Um den Milchertrag bei Milchkühen zu optimieren, werden automatisierte
Computersysteme benutzt, um Daten über jedes Tier zu sammeln und automatisch Futter
an dieses auszugeben. Die Mengen des an eine bestimmte Euh ausgegebenen Futters
hängen von ihrem Alter, ihrer Gesundheit und ihrem Zustand im Nilchzyklus ab, so
daß jedes Tier identifiziert werden muß. Zahlreiche Einrichtungen sind bekannt,
um eine optische Identifizierung von Milchkühen zu ermöglichen, wie Ohrclips, Nackenbänder
und Ketten, Schwanzbänder und Flankenmarkierungen. Eine solche optische Identifizierung
von Tieren erfordert jedoch in das Computersystem eine Eingabe des geeigneten Identifizierungscodes
von Hand, was sowohl teuer ist als auch Fehlern ausgesetzt sein kann.
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Es wurden automatische Tier-Identifizierungssysteme vorgeschlagen.
Diese umfassen einen passiven Uransponder, der an dem Tier angebracht oder in diesem
eingepflanzt ist. Dieser Transponder wird angesteuert, wenn das Tier durch einen
Durchgang von erregten Spulen hindurchgeht.
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Bei der Ansteuerung sendet der Transponder einen einzigen Code an
einen Empfänger aus, der das Tier identifiziert. Auf einer Milchfarm ist der Durchgang
z.B. an einem-zu der Melkanlage führenden Weg angeordnet, so daß das Tier unmittelbar
vor der Fütterung identifiziert wird.
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Die Schwierigkeit dieser bisherigen automatischen Systeme liegt in
ihren hohen Kosten, Größe und Empfindlichkeit gegenüber Rauschen und anderen nachteiligen
Umgebungsbedingungen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Einrichtung zum
Identifizieren von Tieren. Im einzelnen umfaßt die Erfindung einen Impulsgenerator
zum Erzeugen einer Folge von Impulsen an einem Ausgang, einen ersten, mit dem Ausgang
des Impulsgenerators verbundenen Zahler der Anzahl von Impulsen, wobei der erste
Zähler einen Ausgang hat, an dem der Gesamteahlerstand angegeben ist, wenn ein Signal
an einem Einschalteingang erhalten wird, einen zweiten Zahler zum Zählen der Anzahl
von an seinem Eingang erhaltenen Impulsen, wobei der zweite Zähler ein Rücksetzsignal
an seinem Ausgang erzeugt, wenn ein vorgewählter Zählerstand erreicht ist, eine
eine ZahlsignaL-2bertragerwicklung und eine Zählsignal-AuSnehmerwicklung aufweisende
erste Kopplungseinrichtung zum Koppeln des Ausgangssignals des Impulsgenerators
auf den Eingang des zweiten Zählers und eine eine Rücksetzsignal-Übertragerwicklung
und eine Rücksetzsignal-Aufnehmerwicklung aufweisende zwei te Kopplungseinrichtung
zum Koppeln des Rücksetzsignals
von dem zweiten Zähler auf den
Einschalteingang am ersten Zähler.
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Der Impulsgenerator, der erste Zähler, die Zählsignal Übertrager'ii&lung
und die Rücksetzsignal-Aufnehmerwicklung bilden einen Sende-Empfänger und der zweite
Zähler, die Zählsignal-uSnehmerwic'Klung und die Rücksetzsignal-ubertragerwicklung
bilden einen Transponder, der an dem Tier befestigt ist. Wenn Tier sich dem Sende-Empfänger
nähert, werden die von dem Impulsgenerator erzeugten Impulse elektromagnetisch mit
Hilfe der ersten Kopplungseinrichtung an den Eingang des zweiten Zählers in der
Transpondereinheit übertragen. Der zweite Zähler zählt daher die Impulse synchron
mit dem ersten Zähler, der mit dem Impulsgenerator in dem Sende-Empfänger unmittelbar
verbunden ist. Wenn vorgewählte Zählerstand erreicht ist, wird das Rücksetzsignal
von dem zweiten Zähler über die zweite Kopplungseinrichtung für den Sende-Empfänger
erzeugt. Das Rücksetzsignal erlaubt, daß der dann in dem ersten Zähler gespeicherte
Zählerstand angezeigt oder gespeichert wird, und es setzt den ersten Zähler auf
Null, zurück um den Zyklus zu wiederholen. Solange das Tier in der Nähe der Sende-Empfängereinheit
bleibt, werden sowohl der erste als auch der zweite Zähler synchron betätigt, um
wiederholt die vorgewählte Anzahl zu zählen und diese anzuzeigen oder an ein Datenverarbeitungssystem
zu übertragen. Der zweite Zähler umfaßt eine Einrichtung zum Wahlen des vorgewählten
Zählerstandes von Rand, so daß damit ein einzelner Zählerstand oder eine Zahl jeder
Transpondereinheit und damit jedem Tier, das diese trägt, zugeordnet werden kann.
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Ein allgemeines Ziel der Erfindung ist es, eine kleine, niedrige Kosten
verursachende und zuverlässige Einrichtung zum elektronischen Identifizieren von
Tieren zu schaffen.
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Der Transponder wird an oder in dem Tier befestigt oder eingepflanzt
und der zweite Zähler in diesem wird eingestellt, einet Rücksetzimpuls zu erzeugen,
wenn ein vorgewählter Zählerstand erreicht ist. Die in dem Transponder benutzte
Elektronik ist minimal und wird von einer Gleichrichterschaltung gespeist, die ihre
Energie von dem von dem Sende-Empfänger erzeugten Signal ableitet. Da der Zähler
in dem Sende-Empfänger und der Zähler in dem Transponder kontinuierlich und wiederholt
bis zu der vorgewählten Anzahl zählen, wird die Identifizierung des Tiers wiederholt
vorgenommen, solange sich der Transponder innerhalb des Bereichs des Sende-Empfängers
befindet. Als Folge davon können durch, z.B. Rauschimpulse, bewirkte Fehler durch
eine Mittelwert- oder Vergleichseinrichtung beseitigt werden, die fehlerhafte Zählerstände
iseitiOen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Identifizierungssystem
zu schaffen, das mit kommerziell erhältlichen Datenverarbeitungssystemen kompatibel
ist. Die Zahl, die das Tier identifiziert, wird als ein als binäre Zahl in dem ersten
Zähler gespeicherter Zählerstand angewendet.
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Diese binäre Zahl kann über geeignete Decodierschaltungen an eine
sichtbare Anzeige oder über eine geeignete Interfaceschaltung an einen digitalen
Computer gegeben werden.
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Gemäß einem bevorzugten Gedanken weist also eine Sende-Empfängereinheit
einen Oszillator auf, der eine Impulsfolge für einen Sende-2mpfänger-Zähler erzeugt,
der mit einer Anzeige verbunden ist. Diese Impulsfolge wird auch mit Hilfe von Spulen
an einen in einer tragbaren Transpondereinheit enthaltenen Zähler übertragen, der
an dem Tier
befestigt ist. Der Zähler der Transpondereinheit zählt
synchron mit dem Sende -Empfänger-Zähler und er erzeugt einen Rücksetzimpulse, wenn
er eine vorgewählte Anzahl von Impulsen zählt . Dieser Rücksetzimpuls wird mit Hilfe
von Spulen an die Sende-Empfänger-Einheit übertragen.
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Die vorgewählte Anzahl entspricht der Identifizierungszahl des Tieres
und der Rücksetzimpuls liest diese Anzahl aus dem Sende-Rmpfänger-Zähler an die
Anzeige aus.
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Die vorstehenden und weitere Ziele und Vorteile der 3rfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung.
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Die Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die
einen Teil derselben bilden und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigen. Diese Ausführungsform muß jedoch nicht zwangsläufig den vollständigen Erfindungsgedanken
darstellen, der vielmehr durch die Patentansprüche umrissen wird. Im einzelnen zeigt:
Fig. 1 eine Darstellung der in Verbindung mit einer Kuh benutzten Erfindung, Fig.
2 eine perspektivische Darstellung in auseinandergezogener Form einer Transpondereinheit,
die einen Teil der Erfindung bildet, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung in
auseinandergeeogener Form eines Spulenmoduls, der einen Teil der Sende-Empfänger-Einheit
der Erfindung bildet, Fig. 4 ein elektrisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Tier-Identifizierungssystems,
Fig. 5 schematisch eine elektrische
Schaltung der Transpondereinheit, die einen Teil der Erfindung bildet, Fig. 6 schematisch
eine elektrische Schaltung der Sende-Empfänger-Einheit, die einen Teil der Erfindung
bildet, Fig. 7 eine graphische Darstellung der Signale, die an verschiedenen Punkten
der in Fig. 4 gezeigten Schaltung auftreten und Fig. 8 schematisch eine elektrische
Schaltung eines anderen Ausführungsbeispiels der Verstärker- und Detektorschaltung,
die ein Teil des in Fig. 4 gezeigten Systems bildet.
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Wie in den Fig. 1-4 dargestellt ist, umfaßt das erfindungsgefäße Tier-Identifizierungssystem
eine Transpondereinheit 1 und eine Sende-EmDfängereinheit, die aus einem Spulenmodul
2 und einer Konsoleneinheit 3 gebildet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die
Transpondereinheit 1 ein zweiteiliges, aus Kunststoff gegossenes Gehäuse 4a und
4b, das eine gedruckte Schaltungstafel 5 umfaßt. Die gedruckte Schaltung 5-tafel
5 trägt die elektrischen Bauelemente der Transpondereinheit 1, die später im einzelnen
beschrieben wird. Diese Bauteile umfassen eine Zählsignal-Aufnehmerspule 6, die
um den Umfang der Schaltungstafel 5 gewickelt ist, und eine Rücksetzimpuls-ffbertragerspule
7, die um die Schaltung tafel 5 in einer Ebene gewickelt ist, die im wesentlichen
senkrecht zu der der Spule 6 angeordnet ist. Die beiden Hälften des Gehäuses 4 sind
miteinander verbunden, um die elektrischen Bauelemente des Sende-Empfängers 1 hermetisch
abzudichten und es ist eine Öffnung 8 vorgesehen, um eine Kette 9 aufzunehmen, die
sich um den Hals des Tieres schlingt.
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Wie am besten aus den Fig. 1 und 3 zu erkennen ist, umfaßt der Spulenmodul
2 ein zweiteiliges gegossenes Kunststoffgehäuse 10a und 10b, das ein Spulentragglied
11 mit Rechteckform einschließt. Eine Zählsignal-Übertragerspule 12 ist um den Umfang
des Traggliedes 11 gewickelt und eine Rücksetz-Impuls-AuSnehmerspule 13 ist um das
Tragglied 11 in Ebenen gewickelt, die im wesentlichen senkrecht zu der der Spule
12 angeordnet sind. Die Rücksetzimpuls-Aufnehmerspule 13 ist aus vier Teilen 13a
bis 13d gebildet, die längs der Länge des Traggliedes 11 mit Abstand zueinander
angeordnet und miteinander in Reihe geschaltet sind. Die zwei Hälften des Gehäuses
10 sind miteinander verbunden, um die Spulen 12 und 13 hermetisch abzudichten und
eine Einrichtung zum Befestigen dieser an einer geeigneten Struktur zu bilden. Ausgezeichnete
Ergebnisse wsurden erhalten, wenn der Spulenmodul 2 an der Vorderseite eines Futterbehälters
14 befestigt wird. Wenn das Tier sein Maul in den Futterbehälter 14 hineinsteckt,
gelangt die Transpondereinheit 1 in unmittelbare Nachbarschaft mit dem Spulenmodul
2 und es tritt eine zuverlässige Kopplung der Signale zwischen ihnen auf.
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Obwohl die Spezifikationen für die Sende-Empfänger-Spulen 12 und 13
und die Transponderspulen 6 und 7 für eine geeignete Arbeitsweise des Tier-Identifizierungssystems
nicht kritisch sind, sind die Größe und der Aufbau dieser Spulen bei der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung in der Tabelle A angegeben.
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Tabelle A ZählsiCnal-Ubertragerspule 12 50 Windungen von #
28 AWG (Amerikanische Drahtlehre) -Draht, wobei jede Windung einen Flächenbereich
von etwa 230 cm2 begrenzt.
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Rücksetzimpuls-Aufnehmerspule 13a bis 13d 12 Windungen von #
28 AWG-Draht für jeden der vier Teile, wobei jede Windung einen Flächenbereich von
etwa 32,5 cm2 begrenzt.
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Zähls ignal-Aufnehmerwicklung 6 750 Windungen von 36 AWG-Draht, wobei
jede Windung einen Flächenbereich von etwa 21,5 cm2 begrenzt.
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Rücksetzimpuls-Übertragerspule 7 200 Windungen vonk 3Z AWG-Draht,
wobei jede Windung einen Flächenbereich von etwa 4,35 cm2 begrenzt.
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Wie insbesondere in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist, sind die Zählsignal-Übertragerspule
12 in dem Modul 2 mit der Konsoleneinheit 3 über ein abgeschirmtes Kabel 15 und
die Rücksetzimpuls-Aufnehmerspule 13 in diesem mit- der Eonsoleneinheit 3 über ein
verdrilltes Paar 16 verbunden. Die Konsoleneinheit 3 kann an einem geeigneten Platz
angeordnet werden, der bis zu etwa 7,5 m von dem Spulenmodul 2 entfernt ist. Wie
später noch im einzelnen diskutiert wird, kann die Konsoleneinheit 3 mit einem Computer
verbunden sein,
der Identifizierungscode von mehreren dieser Konsoleneinheiten
über die gesamte Milchfarm erhält oder sie kann ein integraler Bestandteil eines
solchen Computers sein.
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Wie insbesondere in den Fig. 4 und 6 dargestellt ist, weist die in
der Konsoleneinheit 3 enthaltene Sende-Emsfängereinheit einen 25 KHz-Oszillator
20 auf. Der Oszillator 20 weist ein Paar von Invertern 21 und 22 auf, die über Widerstände
23 und 24 und einen Kondensator 25 in einer herkömmlichen Inverter-Oszillator-Anordnung
geschaltet sind. Ein Potentiometer 26 ermöglicht eine Feineinstellung der Oszillatorfrequenz
und die 25 KHz-Impulsfolge, die an dem Oszillatorausgang 27 erzeugt wird, wird unmittelbar
an einen Takteingang 28 eines dreistelligen BCD-Zählers 29 gegeben. Die gleiche
25 KHz-Impulsfolge wird auch über einen Widerstand 30 an den Eingang eines Wechselspannungsverstärkers
31 gegeben.
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Der Wechselspannungsverstärker 31 weist einen Verstärker 32 als integrierte
Schaltung auf, der eine feste Verstärkung von 50 hat. Ein Verstärker, wie der in
Linear Data Book, veröffentlicht 1976 von National Semiconductor Corporation, beschriebene
Verstärker LM380N wird benutzt.
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Die 25 KHz-Impulsfolge wird an den Eingang dieses als integrierte
Schaltung ausgebildeten Verstärkers 32 über ein den Pegel einstellendes Potentiometer
33 und einen Koppelkondensator 34 gegeben. in die Speisung entkoppelnder Anschluß
an dem Verstärker 32 ist über einen Kondensator 35 mit Signal Erde verbunden und
der Ausgang des Verstärkers 32 speist eine aus der Zählsignal-Übertragerspule 12
und einem Kondensator 36 gebildete LC-Schaltung. Die Kapazität des Kondensators
36 ist so gewählt, daß der Serien-Resonanzkreis auf 25 KHz abgestimmt ist. Eine
Sinusspannung von 25 KHz und bis zu 150 Volt Spitzenspannung wird daher über der
Zählsignal-Übertragerwicklung 12 erzeugt,
um ein erhebliches elektromagnetisches
Feld über dieser zu erzeugen.
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Der dreistellige BCD-Zähler 29 zählt die an dem Ausgangsanschluß 27
des Oszillators 20 erzeugten Impulse. Der Zahler 29 besteht aus drei von einer negativen
Flanke angesteuerten BCD-Zählern, die synchron in Kaskade geschaltet sind. Eine
Verriegelung an jedem Ausgang eines jeden Zählers ermöglicht die Speicherung eines
jeden gegebenen Zählerstandes. Der Zählerstand wird dann im Zeitmultiplex behandelt,
wodurch eine BCD-Zahl oder -Ziffer zu jeweils einem Zeitpunkt an vier Ausgangsanschlüsse
37 gegeben wird. Ziffern-Auswahlausgänge 38 bewirken eine Anzeigesteuerung und werden
von einem integralen Niederfrequenzoszillator gespeist.
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Die Viererverriegelungen in dem Zähler 29 sind wirksam, wenn eine
logisch hohe Spannung an einen Verriegelungseinschalteingang 39 gegeben wird und
der Zähler wird auf Null zurückgesetzt, wenn eine logisch hohe Spannung an einen
Eauptrücksetzanschluß 40 gegeben wird. Der Zähler 29 ist eine kommerziell erhältliche
integrierte Schaltung, wie das Modell M(514553, das im Band 5, Serie A der "Semi-Conductor
Data I,ibrary" beschrieben ist, die 1950 von Motorola Semi-Conductor Products, Inc.
veröffentlicht wurde.
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Die an den Ausgängen 37 des Zählers 29 erzeugte BZD-Zahl wird an eine
B(;D-7-Eiegment-Decoderschaltung 41 gegeben.
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Eine integrierte Schaltung, wie das Modell M(J1s.L511, das in der
zuvor angegebenen Veröffentlichung der Motorola Semi-Conductor Products, Inc. beschrieben
ist, wird zur Durchführung dieser Funktion benutzt. Das decodierte Ausgangssignal
erscheint an sieben Ausgangsanschlüssen 42, die mit den Eingängen von drei 7-Segment-Anzeigen
aus lichtemittierenden Dioden 43a,43b und 43c verbunden
sind. zu
Die Die Ziffern-Auswahlausgänge 38 an dem BCD-Zähler 29 sind mit den jeweiligen
7-Segment-Anzeigen aus lichtemittierenden Dioden 43a bis 43c verbunden, um diese
kontinuierlich und aufeinanderfolgend einzuschalten, um eine Ziffer von dem Decoder
41 aufzunehmen.
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Wie es später noch im einzelnen erläutert wird, erhält die Transponder-Einheit
1, wenn sie in die Nähe der Zählsignal-ttbertragerspule 12 gebracht wird, das erzeugte
25-KHz-Signal und formt es zurück in eine 25 KHz-Impulsfolge. Die Impulse dieser
25 KHzImpulsfolge werden gezählt und, wenn eine vorgewählte Anzahl von der Tranepondereinheit
1 empfangen wurde, erzeugt sie ein 200 SHz-Signal während etwa 20 Mikrosekunden.
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Wie dieses insbesondere in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist, wird der
von dem Transponder 1 erzeugte 200 KHz-Signalstoß von der Rücksetzimpuls-Aufnehmerspule
13 aufgenommen und über das Kabel 16 an eine Verstärker- und Detektorschaltung 45
gegeben. Ein Kondensator 44 ist über die Spule 13 geschaltet und seine Kapazität
ist so gewählt, daß er die sich ergebende Tank-Schaltung auf 200 KHz abstimmt. Die
Schaltung 45 umfaßt einen Differenzeingang, einen Differenzausgang und einen Breitband-Videoverstärker
46, dessen Eingänge mit der Rücksetzimpuls-Aufnehmerspule 13 verbunden sind. Die
Ausgänge des Videoverstärkers 46 sind über Kopplungskondensatoren 47 und 48 mit
den Eingängen eines Hochgeschwindigkeits-Analog-Spannungsvergleichers 49 verbunden.
Der Videoverstärker 46 ist eine lineare integrierte Schaltung, wie das Modell uA733,
das von Signetics hergestellt wird,und der Spannungsvergleicher 49 ist eine lineare
integrierte Schaltung, wie das Modell SE-NE 529, das ebenfalls von Signetics hergestellt
wird. Ein
Umlaufanschluß 50 an dem Spannungsvergleicher 49 ist
mit einer Spannungsquelle logisch hohen Pegels verbunden und sein A-Ausgangsanschluß
51 ist über einen Koppelwiderstand 52 und eine Diode 54 mit einem Ladekondensator
56 verbunden.
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Die die Diode 54, den Widerstand 52 und den Kondensator 56 umfassende
Schaltung arbeitet als ein Umhüllenden-Detektor. Das Ausgangssignal dieses Umhüllendendetektor
ist ein positiver Spannungsimpuls von etwa 20 Mikrosekunden Dauer, der über einen
Widerstand 58 an den Eingang eines Schmitt-Triggers 59 gegeben wird. in Widerstand
60 und ein Potentiometer 61 dienen als eine Einrichtung zum Einstellen des- Ansprechpegels
des Schmitt-Triggers 59. Der Schmitt-Trigger 59 dient als ein Rauschfilter und als
eine Einrichtung zum Formen is SpannungsimPulses von 20 Nikrosekunden Dauer in ein
Signal, das zur Zuführung an eine digitale logische Schaltung geeignet ist.
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Die Verstärker-und Detektorschaltung 45 dient daher zum Verstärken
des 200 EEz-REicksetzsignals, das von der Transponder-Einheit 1 über die Spule 13
aufgenommen wird, und zum Umformen dieses Rücksetzsignals in einen positiven Spannungsimpuls,
der an den Eingang 62 eines ersten monostabilen Multivibrators 63 gegeben werden
kann.
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Eine andere Ausführungsform der Verstärker- und Detektorschaltung
45 ist in Fig. 8 gezeigt. Das von dem Transponder 1 erzeugte 200 KEz-Stoßsignal
wird an der hEtiicksetz-Impuls-Aufnehmerspule 13 aufgenommen und über das Kabel
16 an einen Breitband-Videoverstärker 105 gegeben. Für diesen Verstärker wird das
Modell µA733, das von Signetics hergestellt sird, bevorzugt. Ein Kondensator 106
mit einer
Kapazität von 0,0068 µF ist mit dem Verstärker 105 verbunden,
um seine Verstärkung bei 25 KHz zu erniedrigen. Die ses dampft irgendein 25 KHz-Signal,
das durch lUreuzkopplung auf die Spule 13 gelangen kann. Der Differenzausgang des
Verstärkers 105 wird wechselspannungsmäßig über Kondensatoren 107 und 108 und Widerstände
109 und 110 an einen Operationsverstärker 111 gegeben. Der Verstärker ist ein Modell
µA741, der in einer Differenzeingangsschaltung mit einer Verstärkung von eins geschaltet
ist.
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Sein Ausgangssignal wird über einen Kondensator 112 an einen Phasenvergleichseingang
113 einer phasenverriegelten Schleifenschaltung 114 wechselstrommäßig übertragen.
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Die phasenverriegelte Schleifenschaltung 114 ist eine MGMos integriete
Schaltung des Modells IiC 14046 von Motorola, die in der in "Semi-Conductor Date
Library", veröffentlicht 1975 von Motorola Semi-Conductor Products, Inc, beschrieben
ist. Der Widerstand 115 und der Kondensator 116 sind so-gewählt, daß sie eine freilaufende,
spannungsgesteuerte Oszillatorfrequenz von 100 KHz bewirken und der Widerstand 117
und der Kondensator 118 wirken als ein Tiefpaßfilter, das die Schleifenansprechzeit
steuert. Der Ausgangsanschluß 119 der phasenverriegelten Schleife 114 wird unterhalb
von 0,5 Volt gehalten, wenn das an ihren Eingang 113 gegebene Signal eine Frequenz
unter der von 100 KHz hat, und wird auf eine Spannung von mindestens 4,5 Volt gelegt,
wenn das Eingangssignal oberhalb von 100 KHz liegt. Mit anderen Worten, der 200
KEz-Rcksetzimpuls wird in einen Spannungsimpuls von etwa 4,5 Volt umgeformt. Ein
Paar von NAND-Gliedern 120 und 12 wirken als Schmitt-Trigger, um diesen Spannungsimpuls
zu puffern, bevor er an den monostabilen Multivibrator 63 gegeben wird.
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Die Vorderflanke des Rücksetz-Spannungsiepulses, der an den Eingang
62 des ersten monostabilen Multivibrators 63 gegeben wird, erzeugt einen negativen
Spannungsimpuls mit der Dauer von einer Mikro sekunde an seinem Ausgang 64. Dieser
Impuls wird an den Verrie gelungseinschalteingang 39 des dreistelligen BCD-Zählers
29 gegeben, um den in dem Zähler 29 gespeicherten Zählerstand an den Decoder 41
und die Anzeige 43 auszulesen. Gleichzeitig wird ein positiver Spannungsimpuls mit
der Dauer von einer Mikrosekunde an einem Ausgang 65 des monostabilen Multivibrators
63 erzeugt. Dieser Impuls wird an einen Eingang 66 eines zweiten monostabilen Multivibrators
67 gegeben, der auf die ins Negative gehende oder Rückflanke des Impulses anspricht,
um einen positiven Impuls mit einer Dauer von einer Mikrosekunde an einem Q-Ausgang
68 zu erzeugen. Der Q-Ausgang 68 ist mit dem Haupt-Rücksetzanschluß 40 an dem drei-stelligen
BCD-Zähler 29 verbunden und der von ihm erzeugte Impuls dient zum Rücksetzen des
Zählers 29 unmittelbar, nachdem sein Zählerstand verriegelt und an die Anzeige 43
ausgelesen wurde.
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Obwohl getrennte Schaltungen für die monostabilen Multivibratoren
63 und 67 benutzt werden können, wird in der bevorzugten Ausführungsform eine einzige
integrierte Schaltung, wie der duale wsdersetzbare, wiederrücksetzbare monostabile
Multivibrator, Modell Nr. Mm14528, benutzt, der in der zuvor angegebenen Veröffentlichung
der Motorola Semi-Conductor Product, Inc. beschrieben ist.
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Wie in den Fig. 5 und 4 dargestellt ist, weist die Transpondereinheit
1 drei Grundkomponenten auf, nämlich einen Gleichrichterteil 70, einen Znhrerteil
71 und einen Oszillatorteil 72. Der Gleichrichterteil 70 umfaßt eine erste Diode
73
und einen Filterkondensator 74, der mit einer Leitung der Zählsignal-Aufnehmerspule
6 verbunden ist und eine positive Speisegleichspannung für die Bauelemente der Transpondereinheit
an einem Anschluß 75 liefert. Eine zweite Diode 76 ist ebenfalls mit der Zählsignal-Aufnehmerspule
6 verbunden, um das über dieser induzierte Signal gleichzurichten und eine positive
25 KHz-Impulsfolge über einem Widerstand 77 zu erzeugen. Ein Kondensator 78 ist
der Zählsignal-Aufnehmerspule 6 parallelgeschaltet und seine S:apg ität ist so gewählt,
daß er die sich ergebende Tankschaltung auf 25 KHz abstimmt.
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Die von dem Gleichrichterteil 70 erzeugte 25 KHz-Impulsfolge wird
über eine Bettung 79 an den Takteingang 80 eines 12-Bit-Binärzählers 81 gegeben.
Ein Zähler, wie das Modell Es14040, das in der zuvor angegebenen Veröffentlichung
der Motorola Semi-Gonductor Products, Inc. beschrieben ist, wird bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel benutzt und zählt bis zu 4096 Impulse, die an seinem Takteingang
80 empfangen werden. Wenn eine logisch hohe Spannung an den Rücksetzeingang 82 gegeben
wird, wird der Zähler auf Null zurückgesetzt.
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Der Gesamtzählerstand in dem Zähler 81 wird in binärer Form an einer
Gruppe von Ausgangsanschlüssen 83 angegeben. Die neun niedrigstwertigen Ziffernausgänge
83 werden bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel benutzt, so daß damit ein maximaler
Zählerstand von 512 möglich ist. Jeder der'Ausgänge 83 ist mit einem Eingang von
einem von drei NAND-Gliedern 84 bis 86 verbunden und der Ausgang eines jeden NAIiD-Gliedes
84 bis 86 ist mit den jeweiligen Eingängen eines NOR-Gliedes 87 verbunden. Jeder
der neun Eingangsanschlüsse der NAND-Glieder 84 bis 86 ist außerdem getrennt mit
dem positiven Gleichspannungsspeiseanschluß 75 über jeweilige Leitungen 88 bis 96
verbunden.
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Die Programmierung oder Voreinstellung einer jeden Transpondereinheit
1 auf eine vorgewählte Identifizierungszahl wird durch Abtrennen der jeweiligen
Leitungen 88-96 erreicht.
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Soll z.B. das die Transponder-Einheit 1 tragende Tier durch die Dezimalzahl
293 identifiziert werden, so werden die Zeitungen 88, 90, 93 und 96 durchtrennt.
Die verbleibenden Leitungen 89,91,92,94 und 95 bleiben bestehen und die ingänge
der NAND-Glieder, mit denen sie verbunden sind, bleiben auf einer logisch hohen
Spannung. Um die Zuführung der positiven Speisespannung an die Zähler-Ausgangsanschlüsse
83 zu verhindern, werden die Verbindungen zwischen diesen und den Eingängen is NAND-Gliedes,
das mit dem Speiseanschluß 75 verbunden bleibt, durchtrennt. Die Eingänge der NAND-Glleder,
zu denen die durchtrennten Leitungen führen, bleiben andererseits mit dem 12-Bit-Binärzähler
81 verbunden und werden von diesem gesteuert. Nur wenn der Zahler 81 293 Impulse
gezählt hat, d.h. er an seinen Ausgängen 85 die Binärzahl 100100101 erzeugt, befinden
sich alle ingänge der NAND-Glieder 84 bis 86 auf einer logisch hohen Spannung. Wenn
daher der Zähler 81 seine vorgewählte Identifizierungszahl erreicht, erhalten alle
Eingänge des NOR-Gliedes 87 eine logisch hohe Spannung und auch der Ausgang 97 führt
hohen Pegel. Die durch die jeweiligen Leitungen 88-96 angegebenen Dezimalzahlen
sind in der Tabelle B gezeigt und es ist klar, daß jede beliebige Zahl von 0 bis
511 durch Unterbrechen der Leitungen vorgewählt werden kann, die die gewunschte
Summe erzeugen, und daß höhere Zahlen durch Umfassen zusätzlicher Stufen des Zählers
81 möglich sind.
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Tabelle B Leitung Nr. Dezimalzahl 88 1 89 2 90 4 91 8 92 16 93 32
94 64 95 128 96 256 Die NAND-Glieder 84-86 sind in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einer einzigen integrierten Schaltung enthalten, wie dem Modell
MC14023, das in der zuvor erwähnten Veröffentlichung der Motorola Semi-Conductor
Products, Inc, beschrieben ist,und das IiOR-Glied 87 ist in einer einzigen integrierten
Schaltung enthalten, wie dem Modell MC14025, das in der zuvor angegebenen Veröffentlichung
der Motorola Semi-Conductor Products, Inc., beschrieben ist, zusammen mit zwei anderen
NOR-Gliedern 98 und 99.
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Die NOR-Glieder 98 und 99 sind zur Bildung eines Flip-Flops miteinander
verbunden, das durch eine logisch hohe Spannung gesetzt wird, die über eine Leitung
100 von dem Ausgang 97 zugeführt wird, und das durch den nächsten 25 KHz-Impuls
zurückgesetzt wird, der über eine Leistung 101 von dem Gleichrichterteil 70 erhalten
wird.
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Der Ausgang des NOR-Gliedes 98 ist mit einer Reihen-Resonanzschaltung
verbunden, die aus einem Kondensator 102 und der Rücksetzimpuls-Übertragerspule
7 gebildet ist. Der Ausgang des NOR-Gliedes 99 ist mit dem anderen Ende dieser Reihenresonanzschaltung
und mit dem Rücksetzeingang 82 des 12-Bit-Binärzählers 81 verbunden.
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Der Wert des Kondensators 102 ist so gewählt, daß Resonanz bei einer
Frequenz von 200 KHz auftritt. Jedesmal, wenn die vorgewählte Identifizierungszahl
durch den Zähler 81 erreicht wird, wird das von den NOR-Gliedern 88 und99 gebildete
Flip-Flop gesetzt und dann etwa 20 Mikro sekunden später zurückgesetzt. Bei jeder
Änderung dieses Schaltzustandes schwingt die Reihenresonanzschaltung mit einer Frequenz
von 200 KHz.
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Der kurze 200 :Hz-Signalstoß, der jedesmal erzeugt wird, wenn derznhler
81 den vorgewählten Zählerstand erreicht, bildet einen Rücksetzimpuls, der an die
Rücksetzimpuls-Aufnehmerspule 13 durch das von der Spule 7 erzeugte magnetische
Feld übertragen wird. Dieser Rücksetzimpuls wird durch die Sende-Empfänger-Einheit
in der zuvor beschriebenen Weise verarbeitet, um den Gesamtzählerstand auszulesen,
der in ihrem dreistelligen BCD-Zähler 29 gespeichert ist.
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Da beide Zähler 29 und 81 synchron miteinander durch die gleiche 25
KHz-Impulsfolge gezählt werden, entspricht der aus dem Sende-Empfänger-Zähler 29
ausgelesene Gesamtzählerstand dem vorgewählten Zählerstand oder der Identifizierungszahl
der Transponder-Einheit 1.
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Der Fachmann erkennt sofort, daß zahlreiche Änderungen bei dem zuvor
beschriebenen System vorgenommen werden können, ohne daß dadurch der allgemeine
Erfindungsgedanke verlassen
wird. So kann z.B. die Größe der Zähler
29 und 81 leicht verändert werden, um die Verwendung von mehr oder weniger Transponder-Einheiten
zuzulassen und damit die Identifizierung von mehr oder weniger Tieren zu ermöglichen.
Unterschiedliche Kombinationen von logischen Gliedern können ebenfalls benutzt werden,
um die gleiche Gesami;funktlon zu erreichen. Außerdem können andere Einrichtungen
zum Auswählen der Identifizierungszahl der Dransponder-Einheit 1 benutzt werden,
wie z.B. ein"DIP"-Schalter. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Leitungen
88-96 auf der gedruckten Schaltungstafel 5 in der Transponder-Einheit 1 ausgebildet
und diese werden selektiv durch den Benutzer unterbrochen, bevor die Transponder-Einheit
an demDier befestigt wird. Außerdem kann ein voreinstellbarer Zähler, der auf eine
ausgewählte Anzahl voreingestelltwird und durch die 25 KHz-Impulsfolge rückwärtsgezählt
wird, anstelle des 12-Bit-Binärzählers 81 der bevorzugten Ausführungsform benutzt
werden.
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Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die an der Sende-Empfänger-lSinheit
erzeugte Impulsfolge und der an der Transponder-Einheit erzeugte Rücksetzimpuls
gegenseitig mit Hilfe erzeugter elektromagnetischer Wellen übertragen werden, sind
auch andere drahtlose Übertragungen möglich.
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So können z.B. Infrarot-Sender und -Empfänger zu diesem Zweck benutzt
werden.
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Die Konsoleneinheit 3 kann auch eine Anzahl unterschiedlicher Formen
annehmen. So kann z.B. anstelle eines Decodierens und Koppelns des Ausgangssignals
des dreistelligen BCD-Zählers 29 an die sichtbare Anzeige 43 dieses Ausgangssignal
unmittelbar an den Eingang eines Computers gegeben werden, der die Arbeitsweise
der gesamten Farm überwacht.
In diesem Fall ist es vorteilhaft,
einen Mikroprozessor zu benutzen, der mit dem Computer zusammenarbeitet, wobei der
Mikroprozessor auch die Funktionen des dreistelligen BCD-Zählers 29 ausführen kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung besonders zum Identifi -zieren von
Tieren geeignet ist, kann sie selbstverständlich auch zum Identifizieren von nicht-lebenden
Objekten benutzt werden. Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für eine
Anwendung in einer elektrisch verrauschten und beeinträchtigten Umgebung, wie dieses
typisch für eine Farm ist, kann jedoch selbstverständlich auch bei weniger nachteiligen
Umgebungsbedingungen benutzt werden.
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