DE3714263A1 - Anordnung zur standlinien- oder standortbestimmung von passiven kode- oder informationstraegern in bezug auf die identifizierungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Standlinien- oder Standortbe­ stimmung nach Anspruch 1. Automatische Transportsysteme benötigen im Be­ trieb u.a. Identifizierungs-einrichtungen mit sog. passiven Kodeträgern. Von diesen sind verschiedene Systeme bekannt, beispielsweise können die Identifizierungseinrichtungen durch Abstrahlung elektromagnetischer Ener­ gie die passiven Kodeträger mit notwendiger Betriebsenergie versorgen. Der so aktivierte Kodeträger liest die gespeicherte Information seriell aus und wirkt durch Freischalten, Bedämpfen oder Kurzschließen seiner Empfangsantenne gemäß der Daten bzw. des Kodes auf die Identifizierungs­ einrichtung zurück, so daß diese abgegebene Daten oder Kodes lesen kann. Ein solches Verfahren ist bekannt durch Patent Nr. DE 32 42 551. Weiterhin ist der Einsatz dieser Systeme zur Positionierung oder Standortbestimmung bekannt. Dies geschieht u.a. durch Bestimmung der empfangenen Feldstärke oder des Modulationsgrades. Allen gemein ist eine relativ große Ungenau­ igkeit bei der Ermittlung des Standortes. So ist es schwierig, eine Ge­ nauigkeit von +/-20 mm bei einem gleichzeitigen Abstand Kodeträger - Iden­ tifizierungseinrichtung von 75 mm wesentlich zu unterbieten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne größeren Aufwand eine wesentliche Genauigkeitssteigerung bei der Standlinien- oder Standortbestimmung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß in der Sendeein­ richtung zwei oder mehrere zueinander gegenphasige Wechselfelder erzeugt werden.

Dabei wird davon ausgegangen, daß es prinzipiell wesentlich einfacher ist, einen engen Bereich zwischen beispielsweise zwei zueinander gegen­ phasigen Wechselfeldern zu erkennen, in dem kein oder ein deutlich ge­ schwächtes Magnetfeld meßbar ist, als ein Maximum in einem relativ weit verlaufenden gleichsinnigen Magnetfeld zu suchen.

Gelangt ein passiver Kode- oder Informationsträger in die Reichweite ei­ ner derartig ausgebildeten Sendeeinrichtung, so wird auf ihn im wesentli­ chen induktiv Energie übertragen. Diese wird gleichgerichtet und als Ver­ sorgungsenergie benutzt. Der so aktivierte Kodeträger gibt die gespei­ cherte Information über die gleiche oder eine extra Antenne - durch Be­ schalten oder durch Frequenzumsetzung - aus.

Die Kodeübermittlung hält so lange an, bis die Empfangsantenne des Kode­ trägers in den Bereich zwischen den Sendeantennen gelangt, in dem die Feldstärke praktisch zu Null abgebaut ist. Hier wird die Rückwirkung des Kodeträgers auf die Sendeantennen unwirksam. Die Energieübertragung setzt aus; bei langsamer Bewegung wird die Kodeübermittlung unterbrochen. Die Detektion dieses Bereiches läßt eine Standlinien- oder Standortbestimmung zu.

Der einfachste Fall ergibt sich, wenn die Indentifizierungseinrichtung nach Anspruch 2 zwei gegenphasig betriebene Sendeantennen und eine Detek­ torschaltung für das Vorhandensein einer Kodeübermittlung enthält. Aller­ dings wird nur der gesamte Bereich ohne Kodeempfang detektiert und nicht die exakte Standlinie.

Eine andere Möglichkeit ergibt sich nach Anspruch 3 für die Standlinien- oder Standortbestimmung, wenn genau die beiden Punkte angezeigt werden, an denen der Kodeempfang gerade aus- oder wieder einsetzt. Die wahre Mit­ te der Empfangsantenne liegt dann zwar zwischen Aussetz- und Einsetz­ punkt, aber die Abweichung zwischen Mitte und den beiden Punkten auch bei Kodeträgern unterschiedlicher Güte ist gering, so daß eine Aussage über die wahre Mitte ohne weiteres zu machen ist. Ggf. kann dieser "Offset" durch Anpassung oder Nachgleichen korrigiert oder durch die Auswertung berücksichtigt werden.

Nach Anspruch 4 ist für die Erzeugung zweier betragsmäßig gleich großer aber gegenphasiger Wechselfelder die Zusammenschaltung zweier gleicher aber zueinander gegensinnig gewickelter Antennen und der Betrieb durch eine Oszillatorstufe vorteilhaft. Zum einen erhält man weitestgehend be­ tragsmäßig gleich große Felder, zum anderen gestaltet sich der Abgleich der Antennen sehr einfach, da für beide Antennen nur ein einziger Ab­ gleich- bzw. Abstimmvorgang erforderlich.

Nach Anspruch 5 ist eine Fahrtrichtungsanzeige möglich, wenn beide Anten­ nen durch einen Oszillator mit zwei getrennten Endstufen betrieben wer­ den. Werden beide Antennensignale getrennt ausgekoppelt und verarbeitet, kann durch einen Größenvergleich beider Signale, die durch den rückwir­ kenden Kodeträger beeinflußt werden, auf einfache Art die Fahrtrichtung erkannt werden. Mit anderen Worten: die Antenne, die dem Kodeträger näher steht, ist in der Amplitude stärker moduliert als die weiter entfernte Antenne. Der Auswerter erkennt die Fahrtrichtung, indem er registriert, an welcher Antenne die Modulation des Kodeträgers zuerst am größten ist. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die erreichbare Genauigkeit bei der Bestimmung der Standlinie oder des Standortes gegenüber herkömmlichen Systemen um den Faktor 10-20 besser sein kann.

Der zusätzliche Aufwand hingegen ist gering; es werden nur eine zusätzli­ che Antenne und eine einfache Detektorschaltung benötigt.

Ein weiterer großer Vorteil liegt in der starken Reduktion - gemessen auf größere Entfernung - der abgestrahlten Energie, da sich beide Magnetfel­ der kompensieren. Zwar lassen sich in der unmittelbaren Nähe der Antennen die zwei zueinander gegenphasigen Felder sehr gut wahrnehmen - was wie erwähnt für die Identifizierung und Standortbestimmung ausgenutzt wird -, aber auf größere Entfernung ist das System aus zwei dicht beieinanderste­ henden Antennen als eine einzige Antenne anzusehen. Da beide Antennen das gleiche Signal abstrahlen aber zueinander gegenphasig arbeiten, ist das resultierende Signal für einen entfernt stehenden Beobachter theoretisch gleich null. Dies hat insbesondere Vorteile bei der Einhaltung postali­ scher Vorschriften.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf zwei Antennen.

Fig. 2 zeigt dieselbe Antennenanordnung von der Seite.

Fig. 3 zeigt die in die Empfangsantenne des Kodeträgers induzierte Span­ nung in Abhängigkeit des Ortes.

Fig. 4 zeigt den Betrag der induzierten Spannung.

Fig. 5 zeigt den Bereich, in dem die Indentifizierungseinrichtung einen Kode empfängt.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild der Identifizierungseinrichtung und des Kodeträgers.

Fig. 7 zeigt eine Variation nach Fig. 6 zur Fahrtrichtungserkennung.

In Fig. 1 wird der Verlauf der Feldlinien verdeutlicht, der zwischen zwei gegenphasig betriebenen Sendeantennen entsteht. Zur Verdeutlichung sind einige Feldlinien mit Pfeilen gekennzeichnet.

Fig. 2 zeigt dieselbe Antennenanordnung von der Seite, Linien gleicher Feldstärke sind durch Kreise dargestellt.

Weiterhin ist eine Empfangsantenne eines Kodeträgers dargestellt, die die Feldlinien durchquert.

In Fig. 3 wird die in die Empfangsantenne induzierte Spannung in Abhän­ gigkeit des Aufenthaltsortes als Augenblickswert mit Berücksichtigung der Phase dargestellt.

Die Spannung ist in Fig. 4 gleichgerichtet dargestellt. Sie wird für die Energieversorgung des Kodeträgers benutzt. Ab einer bestimmten induzier­ ten Spannung beginnt dieser zu arbeiten.

In Fig. 5 ist der Bereich aufgetragen, in dem die Identifizierungsein­ richtung einen Kode empfangen kann. In der Mitte ist der Bereich zu se­ hen, in dem der Empfang unterbrochen ist; dieser wird nach Bearbeitung für die Standlinien- oder Standortbestimmung ausgenutzt.

Fig. 6 zeigt Blockschaltbilder der Identifizierungseinrichtung (25) und des Kodeträgers (24).

Ein Generator (01) erzeugt eine Frequenz, die im Transistor (02) ver­ stärkt und auf die Antenne (03) eingekoppelt wird. Die beiden zueinander gegensinnig gewickelten Antennen (03, 04) werden durch den Kondensator (05) abgestimmt.

Die gezeigte Anordnung stellt eine Ausführung nach Anspruch 4 dar, in der beide Antennen durch eine einzige Oszillatorstufe betrieben werden. In dem hier verwendeten Frequenzbereich von 1 kHz bis 10 MHz leisten Ferrit­ stabantennen mit einer Güte von 10-100 gute Dienste.

Das magnetische Feld wirkt (13) auf die Empfangsantenne des Kodeträgers ; die entstehende Spannung wird in einer Energielade- und Kodeschaltein­ richtung (11) gleichgerichtet und einem Ladekondensator zugeführt. Ist genügend Energie im Kondensator gespeichert, wird der Kodespeicher (12) gestartet, der entsprechend seinem seriellen Kode die Kodeschalteinrich­ tung (11) steuert. Diese kann die Antenne (10) nach den verschiedenen Prinzipien (Freischalten, Bedämpfen, Kurzschließen) beschalten. Auf die Sendeantennen (03, 04) ist die Rückwirkung (14) als amplitudenmoduliertes Signal festzustellen. Das Antennensignal wird ausgekoppelt, gleichgerich­ tet (06), gefiltert (07), verstärkt (08) und einem Auswerter (09) zuge­ führt, der das Kodewort entsprechend dem Kode des Kodespeichers (12) aus­ gibt. Der Kode kann auf einem Display angezeigt werden. Weiterhin bein­ haltet der Auswerter einen Detektor mit logischem Ausgang, der angibt, wann der Kode gerade ein- oder aussetzt.

Die Zustandsänderung an diesem Ausgang kann beispielsweise für ein Fahr­ zeug als Stop- oder Positionierbefehl verwendet werden.

Fig. 7 zeigt eine mögliche Anordnung nach Anspruch 5. Beide Antennen (15, 16) werden durch je eine eigene Oszillatorendstufe (17, 18) betrieben. Gelangt ein Kodeträger von einer Seite in die Reichweite des Antennensy­ stems, ist der Modulationsgrad an beiden Antennen unterschiedlich. Der Modulationsgrad ist an der Antenne höher, die dem Kodeträger am nächsten ist. Eine doppelte Gleichrichterschaltung (19, 20) betreibt einen Opera­ tionsverstärker (21) der auf einer Anzeige und Ausgabe (22) darstellt, ob der Kodeträger von links oder rechts betrieben wird. Um mit dieser Anord­ nung eine Standlinien- oder Standortbestimmung vornehmen zu können, wer­ den die beiden Antennensignale auf eine Entkopplungsstufe (23) gegeben, die dann beide Signale zusammenführt. Dieses könnte mit zwei gleich gro­ ßen Widerständen bewerkstelligt werden. Danach ist eine Signalverarbei­ tung vorzunehmen, wie unter Fig. 6 beschrieben.

Claims (5)

1. Anordnung zur Standlinien- oder Standortbestimmung von passiven Kode- oder Informationsträgern in Bezug auf die Identifizierungseinrich­ tung dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhebung oder wesentliche Schwächung eines elektromagnetischen Feldes, die zwischen zwei oder mehreren zueinander gegenphasigen Wechselfeldern entsteht, wel­ che von der Identifizierungseinrichtung abgestrahlt werden, registriert und für die Standlinien- oder Standortbestimmung verwendet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Identifizierungseinrichtung wenig­ stens zwei Sendeantennen enthält, die gegenphasig betrieben werden, so daß ein nach dem Prinzip der Feldänderung oder Frequenzumsetzung funk­ tionierender Kodeträger genau dann aussetzt oder keine Feld- oder Fre­ quenzänderung durch Beschalten seiner Antennen bewirkt, wenn dessen Empfangseinrichtung in den Bereich des aufgehobenen oder wesentlich geschwächten Feldes der Sendeeinrichtung gelangt und dieser Zustand von der Identifizierungseinrichtung erfaßt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Identifizierungseinrichtung genau die Stellen registriert, an denen die Feldänderungen durch den Kodeträger gerade aus- oder einsetzen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Antennen, die zueinander gegensinnig gewickelt sind, durch dieselbe Oszillatorstufe betrieben wer­ den, um zwei zueinander gegenphasige aber betragsmäßig annähernd gleich große Magnetfelder zu erzeugen.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier zueinander gegen­ sinnig gewickelter Antennen, die durch zwei getrennte Oszillatorendstufen betrieben werden und bei entsprechend getrennter Auskopplung der Anten­ nensignale in Verbindung mit einem Kodeträger eine Fahrtrichtungserken­ nung ermöglicht wird.