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Die Erfindung betrifft ein Identifiziersystem zum Erkennen
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von Objekten, wie z.B. Lebewesen und/oder Gegenständen, bestehend
aus einem Sendspulorgan, welches durch einen Generator mit veränderlicher Frequenz
erregt wird, sowie einen auf dem zu identifizierenden Objekt anzubringenden Detektionsblock
mit einem oder mehreren Resonanz kreisen, die jeder auf eine andere Frequenz abgestimmt
sind.
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Ein derartiges Identifiziersystem ist aus der amerikanischen Patentschrift
2 693 525 bekannt.
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Es ist allgemein üblich, Systeme zum Identifizieren von Objekten,
welche Sendespulen als Suchelemente und Resonanzkreise als Oetektionselemente verwenden,
in zwei Hauptgruppen zu unterteilen, und zwar aktive und passive Systeme.
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Bei den aktiven Systemen wird durch einen Sender über das Sendspulorgan
Energie ausgestrahlt. Sobald in den Einflußbereich des Systems ein Detektionsblock
mit einem auf die betreffende Frequenz abgestimmten Kreis gelangt, wird durch den
Detektionsblock als Reaktion auf das empfangene Signal ein oder mehrere Signale
erregt und ausgestrahlt. Am Sender der Abfragestelle befindet sich ein Empfänger,
welcher die durch den On LekLorblock ausgesandten Signale empfängt und weiter verarbeitet.
Dabei wird an der Abfragestelle minimal ein Sender und Lmpfänger und am zu identifizierenden
Objekt außer dem fletektorkreis auch noch ein Sender benötigt.
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Bei den passiven Systemen, von denen z.B. ein in der erwähnte US-Patentschrift
beschrieben ist, wird das durch einen Sender über das Sendspulorgan ausgestrahlte
elektromagnetische Feld durch die Anwesenheit eines Detektorblocks mit einem oder
mehreren
Abstimmkreisen im Einflußbereich beeinflußt. Die Resonanz im abgestimmten Kreis,
der am zu identifizierenden Objekt angebracht ist, hat eine Veränderung der elektrischen
Belastung der Sendespule zur Folge, welche Änderung festgestellt und im Empfänger
weiter verstärkt wird. Am Resonanzkreis des zu identifizierden Objektes, welches
z.B. aus einer einzigen Spule mit Kondensator besteht, ist kein Sender mehr nötig,
welcher auf das empfangende Signal ein Signal aussenden würde.
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Bei dem in der erwähnten US-Patentschrift beschriebenen Identifiziersystem
wird die Frequenz des durch das Sendspulorgan ausgesandten Signales linear jeweils
zwischen einem minimalen und einem maximalen Frequenzwert geändert. Die Resonanzfrequenzen
der abgestimmten Kreise liegen innerhalb des Frequenzbereiches des Senders. Die
Anwesenheit eines Resonanzkreises im Wirkungsbereish des Senders wird anhand einer
Veränderung der Spannung des Sendesignales festgestellt.
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Durch den abgestimmten Resonanzkreis wird Energie absorbiert, da dieser
durch ein mit seiner Resonanzfrequenz empfangenes Signal zum Schwingen gebracht
wird, wodurch die Belastung des Senders verändert wird.
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Der Nachteil eines derartigen Systems besteht darin, daß in vielen
Fällen auch durch fremde Sender, z.B. Rundfunksender und durch schnell bewegte metallische
Gegenstände Störsignale entstehen können, deren Dauer gleich groß ist wie die der
durch die Resonanzkreise gebildeten Signale, so daß eine falsche Identifizierung
entsteht.
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Die Erfindung hat die Beseitigung der erwähnten Nachteile und die
Schaffung eines zuverlässigen Identifiziersystems zum Ziel. Das wird bei dem erwähnten
erfindungsgemäßen System
dadurch erzielt, daß das Sendspulorgan
aus zwei gleichen, in Gegenphase geschalteten Sendespulen besteht, die derart angeordnet
sind, daß in einer zwischen ihnen angeordneten Meßspule die Resultierende des magnetischen
Feldes gleich Null ist bei Abwesenheit eines Resonanzkreises im Arbeitsbereich und
ungleich Null bei dessen Anwesenheit, derart, daß der angestrahlte Resonanzkreis
das magnetische Feld der Sendespulen stört und in der Meßspule eine Spannung induziert
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der
Resonanzkreis aus einer Spule und einem Kondensator besteht, ist die Meßspule klein
gegenüber den Sendespulen, und es liegen alle drei Spulen in einer Ebene. Auch wird
erfindungsgemäß bei einem Identifiziersystem, bei welcher der Generator durch eine
Steuerschaltung gesteuert wird, diese Steuerung so ausgebildet, daß der Generator
in jeder sich wiederholende Periode pulsförmig und stufenartig nacheinander folgende
höhere oder tiefere Frequenzen an die Sendespulen liefert.
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Weiter kann bei einem erfindungsgemäßen System, bei welchem eine Empfangsschaltung
vorgesehen ist, diese Empfangsschaltung an die Meßspule angeschlossen und so ausgebildet
sein, derart, daß das Ausgangssignal bei einer Störung des magnetischen Feldes durch
einen Resonanzkreis bzw. der Abwesenheit einer Störung eine logische "1" bzw. eine
logische "0" darstellt. Die erfindungsgemäße Steuerschaltung, die an den Ausgang
der Empfangsschaltung angeschlossen ist, kann dabei eine logische Schaltung sein,
die zu jedem Resonanz kreis weiß, wie viel Reaktionen von diesem in einem gegebenen
Zeitraum erwartet werden können, und bei einer Unterschreitung bzw. Überschreitung
diese Reaktionen nicht verarbeitet.
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Diese logische Schaltung kann als ein Mikrocomputer ausgebildet sein.
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Es ist aus der niederländischen Patentanmeldung 75.13348 bekannt,
in der Nähe der Sendespule eine Empfangsspule anzubringen, die so angeordnet ist,
daß bei Anwesenheit eines Resonanz kreises im Wirkungsbereich diese Empfangsspule
keine magnetische Kraftlinien enthält, die durch die Sendespulen erregt werden.
Praktisch werden jedoch immer im Bereich der Empfangsspulen magnetische Kraftlinien
von Streufeldern vorhanden sein. Außerhalb dieser von der Sendespule stammenden
Streufelder sind häufig noch Störungsfelder von äußeren 4uellen vorhanden, die nicht
unter Kontrolle sind und auch abwechselnd entstehen können. Diese Störungsfelder
können in einen horizontalen und einen vertikalen Vektor getrennt werden, so daß,
wenn z.B. die Empfangsspule vertikal aufgestellt ist, der vom Störungsfeld gebildete
vertikale Vektor ungünstig auf die Empfangsspule einwirken kann.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung mit zwei in Gegenphase geschalteten
Sendespulen, zwischen welchen sich die Meßspule befindet, wird zusätzlich der Vorteil
erhalten, daß die Empfindlichkeit größer ist.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das
in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt: Figur 1 ein Blockschema einer Ausführungsform
der Erwindung, Figur 2 ein Diagramm zur Erläuterung der stufenweisen Änderung der
Sendefrequenzen in einem bestimmten Frequenzbereich und
Figur 3
eine logarithmische Darstellung der Art, wie die Frequenz stufenweise in 24 Stufen
das Gebiet von 10 bis 89 KHz durchläuft.
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Im Blockschema nach der Figur 1 sind die beiden in Gegenphase geschalteten
Sendespulen 1A und 1B des Sendspulorganes 1 dargestellt.
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Die Sendespulen 1A und 1B werden durch einen Generator betätigt. Zwischen
den beiden Sendespulen ist eine Meßspule 3 derart angeordnet, daß die Resultierende
des magnetischen Feldes der beiden Sendespulen in der Maßspule Null ist. An die
Enden der Meßspule 3 ist ein Verstärker 4 und nach diesem ein Gleichrichter 4 sowie
Vergleichsorgan 5 mit einstellbarem Schwellenwert angeschlossen.
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Zur Erzielung einer großen Empfindlichkeit wird die Meßspule im allgemeinen
wesentlich kleiner als die Sendespule ausgebildet, und es sind die drei Spulen alle
in einer Ebene angebracht. Die an die Meßspule angeschlossene Empfangsschaltung
mit Verstärker sowie Gleichrichter/Vergleichsschaltung ist so ausgebildet, daß das
Ausgangssignal bei Anwesenheit eines Resonanzkreises im Wirkungsbereich des Systems
eine logische "0" darstellt, das oiD. wenn die Resultierende des magnetischen Feldes
in der Meßspule Null ist. Wenn hingegen in den Wirkungsbereich des Systems ein Resonanzkreis
gelangt, entsteht am Ausgang eine logische "1".
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Dadurch, daß der Resonanz kreis durch das vom Sendspulorgan ausgestrahlte
Feld in Resonanzschwingungen gerät, wird das magnetische Feld gestört, wobei in
der Meßspule eine Spannung entsteht.
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Der in der Figur 1 dargestellte Generator 2 kann durch eine Steuerschaltung
6 so gesteuert werden, daß die Frequenz des durch die Sendespulen 1A und 1 ausgestrãhlten
Signale in Stufen nach der Figur 2 in einem gegebenen Frequenzbereich zwischen fl
und fn variiert. Die Amplitude der nacheinander mit den verschiedenen Frequenzen
ausgestrahlten Signale ist annähernd konstant. Dazu ist zu bemerken, daß die Frequenz
in diesem Zusammenhang nicht von Bedeutung ist. So kann das Signal in einem hochfrequenten
oder niederfrequenten Bereich oder in einer Kombination von beiden ausgestrahlt
werden.
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Die Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel der Art, wie die Frequenz
der durch die Sendespulen ausgestrahlten Signale stufenweise in 24 Stufen von 10
bis 89 KHz verändert wird.
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Dadurch, daß im Wirkungsbereich ein auf eine bestimmte Frequenz abgestimmter
Kreis im Detektorblock durch das auf der betreffenden Frequenz ausgestrahlte Signal
zum Schwingen gebracht wird, kann genau festgestellt werden, welcher Deektorblock
die Störung des magnetischen Feldes zustande bringt. Dadurch, daß im Detektorblock
verschiedene und auf verschiedene Frequenzen abgestimmter Resonanz kreise angebracht
werden, kann eine große Anzahl von Detektorblöcken voneinander unterschieden werden.
Abhängig von der Anzahl der zu identifizierenden Objekte können mehr oder weniger
Frequenzen und auch mehr oder weniger abgestimmte Kreise verwendet werden.
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Wenn z.B. 24 Frequenzen nacheinander ausgestrahlt werden und in jedem
Detektorblock zwei auf verschiedene Frequenzen abgestimmte Resonanzkreise vorgesehen
werden, können 276 verschiedene Objekte identifiziert werden, da es C2 = 22 !242!!
24 22 1 2 1 276 Kombinationsmöglichkeiten gibt.
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Wenn z.B. 24 Frequenzen nacheinander ausgestrahlt werden und in jedem
Detektorblock drei abgestimmte Pasonanzkreis angeordent werden, können 2024 verschiedene
Objekte identifi-3 24 ! ziert werden, nähmlich C # = # = 2024.
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24 21 ! 3 ! Die Steuerschaltung 6, welche dem Generator 2 der Sendespulen
vorgeschaltet ist, und an welche der Ausgang der Empfangsschaltung nach derf Meßspule
angeschlossen ist man als eine logische Schaltung ausgebildet sein. Diese logische
Schaltung bestimmt die ausgestrahlten Frequenzen und registriert die zugeführten
logischen Werte der Empfangsschaltung. Auf diese Welse kann ole logische Schaltung
feststellen, welche Objekt für die Reaktion in der Meßspule verantwortlich ist für
eine derartige logische Schaltung kann mit Vorteil ein Mikrocomputer verwendet werden.
Dieser kann so programmiert sein, daß er weiß, wie viel Reaktionen von abgestimmten
Resonanzkreisen während einer bestimmter Zeit erwartet werden können. Sobald aus
irgendwelchen Gründ mehr oder weniger Reaktionen registriert werden, wird der Mikrocomputer
diese intern richt weiter verarbeiten. Durch den Mikrocomputer 6 werden außerdem
noch Steuersignale 7 für eine weitere Verarbeitung und/oder Anzeige gebildet.
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Der Abstandsbereicn ist be dieser Erfindung im Prinzip unbegrenz und
ist praktisch besonders groß. Dadurch, daß mehr Energie in di Sendespulen bracht
wird wird die Resulttierende der magnetisenen Feder an der Stelle, wo sich die Meßspule
befindet, nicht verändert, sondern Null bleiber Außerdem werden dabei eventuelle
Störungen von außen noch schwierige die Meßspule erreichen. Das ist im Gegensat
zum System nach der niederländischen Patentanmeldung 75.1334-bei welchem bei einer
Erhöhnung der Energiezufuhr das Straufeld
ebenfalls größer wird,
wadurch es schwieriger wird, mit dem Detektorblock des identifizierenden Objektes
die Empfangsspule zu erreichen.
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Das erfindungsgemäße System kann mit Vorteil z.B. für fqlgende Zwecke
verwendet werden: a) Erkennung von Personen. Dabei kann in einem Gang in jeder Wand
eine Sendespule montiert werden und eine Meßspule im Boden oder in der Decke, wobei
vorbeigehende Personen mit einem Detektorblock signalisiert werden.
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b) Identifizierung von Gegenständen oder Gütern z.B. zur Verhinderung
von Diebstahl. Dazu kann an den zu schützenden Gütern ein Detektorblock befestigt
werden. Damit diese Güter mit dem Detektorblock einen bestimmten Raum nicht verlassen,
werden an den Ausgängen des Raumes Sendespulen mit einer Meßspule montiert. Wenn
ein derartiges Gut mit einem Detektorblock eine derartige Meßstelle passiert, findet
eine Signalabgabe statt.
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c) Identifizierung von Tieren, z.O-. beim automatischen * Füttern
von Kühen. Die Kühe, die alle einen derartigen Detektorblock tragen, können bei
einer Anzahl von Futterstellen ihr Kraftfutter aufnehmen. Jede Kuh hat nur Anrecht
auf eine bestimmte Menge Kraftfutter. Wenn nun die Futterstelle mit zwei Sendespulen
und einer Meßspule ausgerüstet wird, kann jedelKuh einzeln unterschieden werden.
Mit Hilfe eines Mikrocomputers wird festgestellt, wieviel Kraftfutter eine betreffende
Kuh aufnehmen kann. Wenn diese Menge in einem bestimmten Zeitraum aufgenommen wird,
kann diese Kuh nach einem durch das Identifikationssystem gebildeten Signal kein
Kraftfutter mehr zugeteilt bekommen.