DE3023446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Identifiziersystem gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein derartiges Identifizierungssystem ist aus der US-PS 26 93 525 bekannt.

Bei Identifizierungssystemen von Objekten, welche Sende­ spulen als Suchelemente und Resonanzkreise als Detektionselemente verwenden, ist es üblich, zwei Hauptgruppen zu unterscheiden, und zwar aktive und passive Systeme.

Bei den aktiven Systemen wird durch einen Sender über die Sendespule Energie ausgestrahlt. Sobald in dem Ein­ flußbereich des Systems ein Detektionselement mit einem auf die betreffende Frequenz abgestimmten Kreis ge­ langt, wird durch das Detektionselement als Reaktion auf das empfangene Signal ein Signal er­ regt und ausgestrahlt. Am Sender der Abfragestelle be­ finden sich ein Empfänger, welcher die ausgesandten Signale empfängt und weiterverarbeitet. Dabei wird an der Abfragestelle minimal ein Sender und Empfänger und am zu identifizierenden Objekt außer dem Detektorkreis auch noch ein Sender benötigt.

Das dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zugrunde liegende Identifizierungssystem ist ein passives System. Bei diesem System wird das durch einen Sender und über das Sendespulorgan ausgestrahlte elektromagnetische Feld durch die Anwesenheit eines Detektorblocks mit einem oder mehreren Abstimmkreisen im Einflußbereich beein­ flußt. Die Resonanz im abgestimmten Kreis, der am zu identifizierenden Objekt angebracht ist, hat eine Ver­ änderung der elektrischen Belastung der Sendespule zur Folge, die festgestellt und im Empfänger weiterverstärkt wird. Am Resonanzkreis des zu identifizierenden Objektes, welches z. B. aus einer einzigen Spule mit Kondensator besteht, ist kein Sender mehr nötig, welcher auf das empfangene Signal ein Signal aussenden würde.

Bei diesem gattungsgemäßen System wird die Frequenz des durch das Sendespulorgan ausgesandten Signales linear je­ weils zwischen einem minimalen und einem maximalen Frequenzwert geändert. Die Resonanzfrequenzen der abge­ stimmten Kreise liegen innerhalb des Frequenzbereiches des Senders. Die Anwesenheit eines Resonanzkreises im Wirkungsbereich des Senders wird anhand einer Ver­ änderung der Spannung des Sendesignals gestellt. Durch den abgestimmten Resonanzkreis wird Energie absorbiert, da dieser durch ein empfangenes Signal mit der Resonanzfrequenz zum Schwingen gebracht wird, wodurch die Belastung des Senders verändert wird.

Der Nachteil bei diesem gattungsgemäßen System besteht darin, daß in vielen Fällen auch durch fremde Sender, z. B. Rundfunksender und durch schnell bewegte metallische Gegenstände Störsignale entstehen können, deren Dauer gleichgroß ist wie die der durch die Resonanzkreise gebildeten Signale, so daß eine falsche Identifizierung entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungs­ gemäßes Identifizierungssystem zuverlässiger auzuge­ stalten.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Identifiziersystem gemäß dem Oberbegriff des Hauptan­ spruches erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst, also dadurch erzielt, daß das Sendespulorgan aus zwei gleichen, in Gegenphase geschalteten Sendespulen besteht, die derart an­ geordnet sind, daß in einer zwischen ihnen angeordneten Meßspule die Resultierende des magnetischen Feldes gleich Null ist bei Abwesenheit eines Resonanzkreises im Arbeits­ bereich 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 Er­ findung, 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 Identifizier­ system, bei welcher der Generator durch eine Steuerschaltung gesteuert wird, diese Steuerung so ausgebildet, daß der Generator periodisch pulsförmig und stufenartig aufeinander folgende höhere oder tiefere Fre­ quenzen an die Sendespulen liefert.

Weiter kann bei einem erfindungsgemäßen System, bei welchem eine Empfangsschaltung vorgesehen ist, diese Empfangsschal­ tung an die Meßspule angeschlossen und so ausgebildet sein, derart, daß das Ausgangssignal bei einer Störung des mag­ netischen Feldes durch einen Resonanzkreis bzw. der Abwesen­ heit einer Störung eine logische "1" bzw. eine logische "0" darstellt. Die erfindungsgemäße Steuerschaltung, die an den Ausgang der Empfahngsschaltung angeschlossen ist, kann dabei eine logische Schaltung sein, die zu jedem Resonanzkreis weiß, wie viel Reaktionen von diesem in einem gegebenen Zeitraum erwartet werden können, und bei einer Unterschrei­ tung bzw. Überschreitung diese Reaktionen nicht verarbeitet. Diese logische Schaltung kann als ein Mikrocomputer ausge­ bildet sein.

Es ist ferner bekannt (NE-Patentanmeldung 75.13 348) in der Nähe der Sendespule eine Empfangsspule anzu­ bringen, die so angeordnet ist, daß bei Anwesenheit eines Resonanzkreises 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 vor­ handen sein. Außerhalb dieser von der Sendespule stammenden Streufelder sind häufig noch Störungsfelder von äußeren Quellen 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 aufge­ stellt ist, der vom Störungsfeld gebildete vertikale Vektor ungünstig auf die Empfangsspule einwirken kann.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung mit zwei in Gegen­ phase geschalteten Sendespulen, zwischen welchen sich die Meßspule befindet, wird zusätzlich der Vorteil erhalten, daß die Empfindlichkeit größer ist.

Das erfindungsgemäße System kann mit Vorteil z. B. für folgen­ de 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.
• 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 Detektor­ block eine derartige Meßstelle passiert, findet eine Signal­ abgabe statt.
• c) Identifizierung von Tieren, z. B. beim automatischen Füttern von Kühen. Die Kühe, die alle einen derartigen Detektorblock tragen, können bei einer Anzahl von Futter­ stellen ihr Kraftfutter aufnehmen. Jede Kuh hat nur Anrecht auf eine bestimmte Menge Kraftfutter. Wenn nun die Futter­ stelle mit zwei Sendespulen und einer Meßspule ausgerüstet wird, kann jede Kuh 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.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles er­ läutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschema einer Ausführungform der Er­ findung;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der stufenweisen Änderung der Sendefrequenzen in einem bestimmten Frequenzbereich und

Fig. 3 eine logarithmische Darstellung der Art, wie die Frequenz stufenweise in 24 Stufen das Gebiet von 10 bis 89 KHz durchläuft.

Im Blockschema nach der Fig. 1 sind die beiden in Gegen­ phase geschalteten Sendespulen 1 A und 1 B des Sendespulorganes 1 dargestellt.

Die Sendespule 1 A und 1 B werden durch einen Generator be­ tätigt. 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.

Zur Erzielung einer großen Empfindlichkeit wird die Meßspule im allgemeinen wesentlich kleiner als die Sendespule ausge­ bildet, und es sind die drei Spulen alle in einer Ebene ange­ bracht. 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 heißt, wenn die Resultierende des mag­ netischen Feldes in der Meßspule Null ist. Wenn hingegen in den Wirkungsbereich des Systems ein Resonanzkreis gelangt, entsteht am Ausgang eine logische "1".

Dadurch, daß der Resonanzkreis durch das vom Sendespulorgan ausgestrahlte Feld in Resonanzschwingungen gerät, wird das magnetische Feld gestört, wobei in der Meßspule eine Spannung entsteht.

Der in der Fig. 1 dargestellte Generator 2 kann durch eine Steuerschaltung 6 so gesteuert werden, daß die Frequenz des durch die Sendespulen 1 A und 1 ausgestrahlten Signale in Stufen nach der Fig. 2 in einem gegebenen Frequenz­ bereich zwischen fl und fn variiert. Die Amplitude der nach­ einander 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 nieder­ frequenten Bereich oder in einer Kombination von beiden aus­ gestrahlt werden.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel der Art, wie die Frequenz der durch die Sendespulen ausgestrahlten Signale stufenweise in 24 Stunden von 10 bis 89 KHz verändert wird.

Dadurch, daß im Wirkungsbereich ein auf eine bestimmte Frequenz abgestimmter Kreis im Detektorblock durch das auf der betreffenden Frequenz ausgestrahlte Signale zum Schwingen gebracht wird, kann genau festgestellt werden, welcher Detektorblock die Störung des magnetischen Feldes zustande bringt. Dadurch, daß im Detektorblock verschiedene und auf verschiedene Frequenzen abgestimmte Resonanzkreise ange­ bracht 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.

Wenn z. B. 24 Frequenzen nacheinander ausgestrahlt werden und in jedem Detektorblock zwei auf verschiedene Frequenzen ab­ gestimmte Resonanzkreise vorgesehen werden, können 276 verschie­ dene Objekte identifiziert werden, da es

gibt.

Wenn z. B. 24 Frequenzen nacheinander ausgestrahlt werden und in jedem Detektorblock drei abgestimmte Resonanzkreise ange­ ordnet werden, können 2024 verschiedene Objekte identifiziert werden, nämlich

Die Steuerschaltung 6, welche dem Generator 2 der Sende­ spulen vorgeschaltet ist, und an welche der Ausgang der Empfangsschaltung nach der Meßspule angeschlossen ist, kann als eine logische Schaltung ausgebildet sein. Diese logische Schaltung bestimmt die ausgestrahlten Frequenzen und registriert die zugeführten logischen Werte der Empfangs­ schaltung. Auf diese Weise kann die logische Schaltung fest­ stellen, welches 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 bestimmten Zeit erwartet werden können. Sobald aus irgendwelchen Gründen mehr oder weniger Reaktionen registriert werden, wird der Mikrocomputer diese intern nicht weiter verarbeiten. Durch den Mikrocomputer 6 werden außerdem noch Steuersignale 7 für eine weitere Verarbeitung und/oder Anzeige gebildet.

Der Abstandsbereich ist bei dieser Erfindung im Prinzip unbe­ grenzt und ist praktisch besonders groß. Dadurch, daß mehr Energie in die Sendespulen gebracht wird, wird die Resul­ tierende der magnetischen Felder an der Stelle, wo sich die Meßspule befindet, nicht verändert, sondern Null bleiben.

Außerdem werden dabei eventuelle Störungen von außen noch schwieriger die Meßspule erreichen. Das ist im Gegensatz zum System nach der niederländischen Patentanmeldung 75.13 348, bei welchem bei einer Erhöhung der Energiezufuhr das Streu­ feld ebenfalls größer wird, wodurch es schwieriger wird, mit dem Detektorblock des identifizierenden Objektes die Empfangsspule zu erreichen.

Claims (6)

1. Identifiziersystem zum Erkennen von Objekten, wie z. B. Lebewesen und/oder Gegenständen, bestehend aus einem Sendespulorgan, welches durch einen Generator mit veränderlicher Frequenz erregt wird, sowie einem auf dem zu identifizierenden Objekt anzu­ bringenden Detektionsblock mit einem oder mehreren aus jeweils einer Spule und einem Kondensator be­ stehenden Resonanzkreisen, die jeder auf eine andere Frequenz abgestimmt sind und einer Empfangs­ schaltung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sendespulorgan (1) aus zwei gleichen, in Gegenphase geschalteten Sende­ spulen (1 A, 1 B ) besteht, die derart angeordnet sind, daß in einer zwischen ihnen angeordneten Meß­ spule (3) die Resultierende des magnetischen Feldes bei Abwesenheit eines Resonanzkreises im Arbeits­ bereich gleich Null ist und durch die Anwesenheit mindestens eines Resonanzkreises das magnetische Feld der Sendespulen (1 A, 1 B ) gestört, die Resultierende des magnetischen Feldes ungleich Null und daher in der Meßspule (3) eine Spannung induziert wird.

2. Identifiziersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (1) gegenüber den Sendespulen (1 A, 1 B ) klein ist, und daß alle drei Spulen in einer Ebene liegen.

3. Identifiziersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator durch eine Steuerschaltung ge­ steuert wird, derart, daß der Generator periodisch pulsförmig und stufen­ artig aufeinander folgende höhere oder tiefere Frequenzen an die Sendespulen liefert.

4. Identifiziersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Empfangsschaltung an die Meßspule (3) angeschlossen ist, und derart ausge­ führt ist, daß das Ausgangssignal der Empfangs­ schaltung bei einer Störung des magnetischen Feldes durch einen Resonanzkreis bzw. bei Abwesenheit einer Störung eine logische "1" bzw, eine logische "0" liefert.

5. Identifiziersystem nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung an den Ausgang der Empfangs­ schaltung angeschlossen und als eine logische Schaltung ausgebildet ist, die die Anzahl der Reaktionen auf jeden Resonanzkreis mit der in einem gegebenen Zeitraum zu erwarteten vergleicht und die bei einer Unterschreitung bzw. Überschreitung der erwarteten Anzahl diese Reaktion nicht verar­ beitet.

6. Identifiziersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung ein Mikrocomputer ist.