DE3779811T2

DE3779811T2 - Identifizierungssystem.

Info

Publication number: DE3779811T2
Application number: DE8787103573T
Authority: DE
Inventors: Henry S Katzenstein
Original assignee: Rautaruukki Oyj
Current assignee: IDESCO OULU FI Oy
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2007-03-13
Also published as: EP0245605A2; EP0245605A3; JP2519237B2; JPS62271078A; EP0245605B1; DE3779811D1; AU6996187A; KR940007613B1; ATE77477T1; CA1274299A; KR870009304A; US4752776A; AU587313B2

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Identifizierung eines Objektes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft insbesondere ein System zur genauen und zuverlässigen Identifizierung eines Objektes innerhalb einer minimalen Zeitdauer.
Die Erfindung betrifft weiter ein System, welches immun gegen hohe Pegel eines Störgeräusches oder kleine Gegenstände im Datenübertragungspfad ist und selbstsynchron arbeitet, ohne die Notwendigkeit, eine Energiequelle für das Objekt bereitzustellen. Die Erfindung ist darüberhinaus sehr einfach aufgebaut, so daß der Transponder des Objekts in einem einzelnen integrierten Chip eingebaut werden kann und das Lesegerät, welches von dem Objekt entfernt ist, ebenso in einem einzelnen integrierten Schaltkreischip eingebaut werden kann.
Da unsere Gesellschaft in zunehmender Weise komplex wird, wird es in zunehmender Weise wichtig, verschiedene Objekte identifizieren zu können. Zum Beispiel sind in einer Flugzeugfabrik zur Herstellung eines Düsenflugzeugs Tausende, wenn nicht Zehntausende von verschiedenen Werkzeugen notwendig, um die verschiedenen Teile, welche in ein Flugzeug eingebaut werden, herzustellen. Deshalb ist es wichtig, die einzelnen Werkzeuge schnell und zuverlässig identifizieren zu können. Ein Grund dafür ist es, daß eine schnelle und verläßliche Identifizierung jedes einzelnen Werkzeugs kosteneffektiv ist, da es die Zeit, welche zur Identifizierung eines solchen Werkzeugs benötigt wird, minimiert. Ein weiterer Grund ist es, daß eine schnelle und zuverlässige Identifizierung jedes einzelnen Werkzeuges die Wahrscheinlichkeit minimiert, daß ein falsches Werkzeug ausgewählt und bei einem Werkstück verwendet wird, wodurch das Werkstück beschädigt oder unbrauchbar wird.
Es ist seit längerer Zeit bekannt, daß es wünschenswert wäre, ein System zur Erreichung einer schnellen und zuverlässigen Identifizierung von Objekten, wie z.B. Werkzeugen, bereitzustellen. Dementsprechend sind ausgedehnte Versuche, von einer Vielzahl verschiedener Seiten unternommen worden, um ein befriedigendes System bereitzustellen. Diese Versuche sind aus einer Vielzahl von Gründen nicht produktiv gewesen. Deshalb existiert ein befriedigendes System zur Identifizierung von Objekten, wie z.B. Werkzeugen, noch nicht.
Die Systeme, welche bereits in Gebrauch sind, sind unbefriedigend aus einer Vielzahl von Gründen. Sie sind nicht schnell. Z.B. verwenden einige der Systeme einen an dem Objekt vorgesehenen Transponder, welcher die Energie, welche von einem Fernbedienungs-Lesegerät empfangen wird, speichert und der nach diesem Speichern von Energie einen Code erzeugt. Die Energie wird durch das Aufladen einer Kapazität in dem Transponder gespeichert. Andere Systeme überstreichen einen Frequenzbereich und erkennen die Störungen, welche bei einer bestimmten Frequenz erzeugt werden, in diesem Frequenzbereich. Es ist daher klar, daß beide Arten von Systemen relativ langsam sind.
Aus der WO 85/03831 ist ein Identifizierungssystem bekannt, welches aus einem Lesegerät/Erregerquelle und einem passiven integrierten Transponder (PIT) besteht. Die Lesegerät/Erregerquelle-Einheit beinhaltet drei funktionale Haupteinheiten; die Erregerquelle, den Signalumformer und die Demodulations- und Erkennungsschaltkreise. Eine Wechselstromsignalquelle stellt ein Signal hoher Spannung der Abfragespule über einen Kondensator bereit, welcher so ausgewähltist, daß er mit der Erregersignalfrequenz schwingt. Der Signalumformer ist mit der Abfragespule verbunden und dient dazu, das Signal, welches von dem PIT zurückgegeben wird, zu verstärken und ungewünschte Signale außerhalb des Frequenzbereichs, welchen die PIT-Signale verwenden, auszufiltern. Das verstärkte Ausgangssignal des Signalumformers wird an die Demodulations- und Erkennungseinheit gespeist, um die Signalenergie der Erregerquelle weiter zu reduzieren und das Signal vom PIT, welches zwischen zwei Frequenzen verändert wird, zu demodulieren. Der PIT besteht aus einer Induktionsspule, wodurch der magnetische Fluß, welcher durch die Abfragespule erzeugt wird, Energie mit der Anregungsfrequenz in den PIT einspeist. Darüberhinaus wird der Inhalt des Identifizierungsspeichers sequentiell unter der Steuerung der logischen Schaltkreise, welche einen seriellen Datenstrom erzeugen, ausgelesen. Der Datenstrom wird in eine codierte Wechselfrequenzwelle umgewandelt, die über komplementäre Stromsenken mit der PIT-Spule verbunden ist, um eine zeitveränderliche Belastung der PIT-Spule zu verursachen, welche in dem Bereich der Abfragespule erscheint. Es ist diese Spannung, welche der Signalumformer verstärkt und erkennt.
Die DE-AS 15 06 858 zeigt ein System zur Identifizierung und Verteilung von Subjekten, von denen jedes einen Identifizierungscode trägt. Eine Vorrichtung zur Ausstrahlung eines unmodulierten, hochfrequenten Abfragesignals empfängt ein moduliertes, hochfrequentes Antwortsignal verschiedener Frequenzwerte. Der Transponder, welcher die Antwortsignale erzeugt, umfaßt eine Schwingungseinrichtung, welche in Abhängigkeit des codierten Signals mit dem elektronischen Schaltkreis verbunden und abgetrennt werden. Der Empfänger verstärkt und decodiert das empfangene Transpondersignal und steuert die Einrichtung zur Verteilung der Subjekte.
Aus der US-PS 42 47 758 ist ein Identifizierungs- und Erkennungssystem bekannt, welches ein Sende/Empfangsgerät und eine Transpondereinheit umfaßt. Wenn die Transpondereinheit in den Bereich der Sende/Empfangseinheit gerät, werden Abfrageimpulse an den Transponder und die Sende/Empfangseinheit angelegt. Ein voreinstellbarer Zähler innerhalb des Transponders wird mit einer Zahl, welche die Dateninformation repräsentiert, welche zu dem Sende/Empfangsgerät übertragen werden soll, voreingestellt. Wenn der Zähler innerhalb des Transponders unter der Steuerung der Abfrageimpulse auf Null heruntergezählt hat, sendet der Transponder einen Rücksetzimpuls an das Sende/Empfangsgerät aus. Dieser Rücksetzimpuls wird einem Zähler innerhalb des Sende/Empfangsgeräts zugeführt, welcher simultan mit dem Zähler in dem Transponder aufwärts gezählt hat. Deshalb hat der Zähler in dem Sende/Empfangsgerät den gleichen Zählstand erreicht, welcher in dem voreingestellten Zähler des Transponders voreingestellt war. Dieser Zählstand wird in einen parallelen Eingabe/Ausgabe-Schaltkreis geladen und von einem Mikroprozessorsystem verarbeitet.
Aus der FR-25 48 953 ist ein Identifizierungssystem bekannt, mit einer Hauptstelle und einer Nebenstelle zum Austausch von Information. Die Nebenstelle überträgt ihre Daten an die Hauptstelle, welche wiederum diese Information zurücksendet. Wenn die Nebenstelle die Information richtig empfangen hat, antwortet sie mit einem Bestätigungssignal, das die Hauptstelle empfängt. Schließlich beendet die Hauptstelle den Datenaustausch mit einem Ende-Signal und versetzt die Nebenstelle in einen Ruhezustand.
Die Systeme, welche gegenwärtig in Gebrauch sind, haben andere entscheidende Beschränkungen. Die Systeme sind nicht selbstsynchron. Mit anderen Worten ausgedrückt: die Systeme operieren nicht auf der Basis von internen, in dem System erzeugten Taktsignalen. Dies hat zur Folge, daß die Systeme das Lesegerät manchmal mit falschen und ungenauen Meldungen des Codes, welcher das Objekt an dem Transponder identifiziert, versorgen. Dadurch wird manchmal an dem Lesegerät ein unzulässiges Objekt identifiziert.
Die Systeme, welche im Gebrauch sind, haben noch andere kritische Beschränkungen. Z.B. sind die im Gebrauch befindlichen Systeme manchmal auf Störsignale empfindlich. Darüberhinaus blockieren manchmal Teile, welche sich in dem Weg zwischen dem Transponder und dem Lesegerät befinden, den Empfang der Identifizierungssignale, welche von dem Transponder ausgesandt werden, bei den in Gebrauch befindlichen Systemen. Diese Blockade hat sogar stattgefunden, wenn die sich in dem Weg befindlichen Teile relativ klein sind. Diese Probleme sind noch durch die Tatsache vergrößert worden, daß die im Gebrauch befindlichen Systeme nicht selbstsynchron sind. Das hat dazu geführt, daß die im Gebrauch befindlichen Systeme Objekte unzulässig identifizieren.
Die in Gebrauch befindlichen Systeme sind auch relativ kompliziert. Das hat dazu geführt, daß die in Gebrauch befindlichen Systeme überaus groß sind aus der Sichtweise des Platzbedarfs, welcher von diesen Systemen beansprucht wird. Dies hat auch die in Gebrauch befindlichen Systeme davor abgehalten von den Vorteilen der integrierten Schaltkreistechnologie Gebrauch zu machen. Z.B. wäre es wünschenswert, den Transponder in einem einzelnen integrierten Schaltkreischip einzubauen und alle oder wenigstens fast alle der Lesegerätkomponenten auf einem anderen integrierten Schaltkreischip unterzubringen.
Die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 stellt ein System bereit, welches die obengenannten Nachteile beseitigt. Das System ist schnell, genau und zuverlässig. Es arbeitet auf einer selbstsynchronen und passiven Basis. Es ist immun gegen Störsignale und effektiv sogar dann, wenn sich kleine Teile zwischen dem Transponder und dem Lesegerät befinden. Es ist einfach und kompakt, so daß der Transponder in einem einzelnen integrierten Schaltkreischip untergebracht ist und der ganze, oder fast der ganze Schaltkreis des Lesegeräts in einem anderen einzelnen integrierten Schaltkreischip eingebaut ist. Es ist sehr tolerant bezüglich Schwankungen der Kennwerte der Komponenten, so daß es ökonomisch in Vielzahl hergestellt werden kann.
Ein Lesegerät und ein Transponder sind in den Ansprüchen 17 bzw. 10 beschrieben. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung identifiziert ein Lesegerät (welches auch als ein Abfragegerät betrachtet werden kann) die Information, z.B. die Identität eines Objekts an einem Transponder, welche in binärer Form an dem Transponder bereitgestellt wird. Das Lesegerät erzeugt zunächst einen Impuls, der den Transponder zur Ausstrahlung einer Serie von Signalen, wie z.B. durch magnetische Induktion, an das Lesegerät, aktiviert.
Bei jedem Erreichen des Zählstandes einer bestimmten Anzahl von Signalen in dem Lesegerät erzeugt das Lesegerät einen neuen Impuls, welcher den Transponder veranlaßt, eine neue Serie von Signalen zu erzeugen. Die Erzeugung von Impulsen durch das Lesegerät kann durch das Laden und Entladen von Energie in einem Speicherteil, wie z.B. einer Kapazität, erfolgen. Die Serie von Signalen, welche von dem Transponder erzeugt werden, kann eine erste oder zweite Frequenz aufweisen. Die Signale können mit einer ersten und zweiten Frequenz in einer Sequenz erzeugt werden, welche von (a) dem binären Code, welcher von dem Transponder bereitgestellt wird, und (b) der Polarität der Impulse, welche von dem Transponder in einer solchen Frequenz erzeugt werden, abhängt. Die Signale können mit einer zweiten Frequenz erzeugt werden, indem eine Kapazität über die Kopplungsspule des Transponders verbunden wird. Das Lesegerät identifiziert dann die Information durch die Demodulation der Signale, welche von ihm mit den ersten und zweiten Frequenzen empfangen werden.
Das Lesegerät kann zu jeder Zeit die Erzeugung der Sequenzen von Signalen an dem Transponder unterbrechen, wenn es die Signale, welche von dem Transponder ausgesandt werden, nicht empfängt. Das Lesegerät arbeitet dann auf einer frei laufenden Basis, um Impulse von gegensätzlicher Polarität mit einer relativ niedrigen Frequenz zu erzeugen. Auf diese Art ist das Lesegerät ständig bereit, den Transponder zu aktivieren, wenn der Transponder im folgenden in die wirksame Reichweite des Lesegerätes gebracht wird.
Die vorliegende Erfindung wird noch deutlicher mit den nun folgenden Erläuterungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems, welches ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, zur Erzeugung von Information, wie z.B. Identifizierung eines Objekts an einem Transponder, Ausstrahlung dieser Information an ein Lesegerät und Identifizierung der Information in dem Lesegerät;
Fig. 2 zeigt ein Schaltkreisdiagramm, teilweise in Blockdiagrammform, des Lesegeräts, welches in dem System, welches in Fig. 1 gezeigt ist, enthalten ist;
Fig. 3 zeigt schematisch ein Schaltkreisdiagramm, welches den Aufbau weiterer Merkmale in dem Lesegerät, welches in Fig. 1 gezeigt ist, illustriert;
Fig. 4 zeigt ein Schaltkreisdiagramm, teilweise in Blockdiagrammform, des Transponders, welcher in dem System, welches in Fig. 1 gezeigt ist, enthalten ist;
Fig. 5 zeigt in einem Schnittbild in der Vorderansicht den Aufbau eines der Teile, welches magnetische Spulen und Kerne enthält, welche in dem Lesegerät und dem Transponder enthalten sind zur Bereitstellung einer magnetischen Kopplung zwischen dem Lesegerät und dem Transponder;
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des magnetischen Teiles, welches in Fig. 5 gezeigt ist;
Fig. 7 illustriert in Form einer Wahrheitstabelle die Arbeitsweise eines Formatgenerators, welcher in dem Transponder, welcher in Fig. 4 gezeigt ist, enthalten ist;
Fig. 8 zeigt die Wellenformen der Signale, welche von dem Lesegerät und dem Transponder erzeugt werden;
Fig. 9 illustriert die Kennlinien der Signale, welche dem Lesegerät erzeugt werden;
Fig. 10 illustriert schematisch einen integrierten Schaltkreischip, in den im wesentlichen alle Teile des Lesegeräts eingebaut sind; und
Fig. 11 illustriert schematisch einen integrierten Schaltkreischip, in den im wesentlichen alle Teile des Transponders eingebaut sind.
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm eines Ausführungsbeispieles des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt einen Impulsgenerator 10, welcher mit einer Spule 12 eines Lesegeräts, das mit der Ziffer 14 gekennzeichnet wird, verbunden ist. Ein Frequenzdetektor 16 ist mit der Spule 12 gekoppelt und die Ausgangssignale des Frequenzdetektors werden an eine Signalleitung 18 gespeist. Ein Transponder, welcher im allgemeinen durch das Bezugszeichen 20 gekennzeichnet ist, beinhaltet eine Spule 22. Eine Kapazität 24 ist über die Spule 22 verbunden. Ein Schalter 26 und eine Kapazität 28 sind ebenso in Serie miteinander und zur Spule 22 verbunden.
Die Spulen 12 und 22 sind so konstruiert, daß sie über eine bestimmte Distanz magnetisch miteinander gekoppelt sind. Diese Distanz kann zwischen 10&supmin;&sup5; Meter bis zu 1 Meter (einige Milliinches bis zu einigen Feet) lang sein. Die Spulen 12 und 22 sind weiter so konstruiert, daß sie andere magnetische Signale, welche nicht von den Spulen 12 und 22 erzeugt werden, nicht empfangen.
Um die Operation des Systems, welches in Fig. 1 gezeigt ist, zu starten, erzeugt der Impulsgenerator einen Impuls, welcher in Fig. 8 mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet ist. Dieser Impuls ist durch magnetische Induktion über die Spule 12 mit der Spule 22 gekoppelt, welche eine Vielzahl von Signalen 32 erzeugt. Diese Signale werden bezüglich der Amplitude beschränkt, um die Signale 42, welche eine rechteckförmige Charakteristik besitzen, zu erzeugen. Wenn der Schalter 26 geöffnet ist, bilden die Spule 22 und Kapazität 24 einen Resonanzkreis, welcher die Signale 34 mit einer ersten Frequenz, wie z.B. 3 MHz, erzeugt. Wenn jedoch der Schalter 26 geschlossen wird, wird die Kapazität 28 parallel zu der Spule 22 und der Kapazität 24 verbunden. Als Ergebnis werden Signale in dem Transponder 20 erzeugt, welche eine zweite Frequenz, wie z.B. 2 MHz besitzen.
Die Information, wie z.B. die Identifizierung des Objekts, wird in Form eines Binärcodes, welcher aus einer Vielzahl von Bits besteht, welche jeweils durch eine binäre "1" oder eine binäre "0" repräsentiert werden, übertragen. Für jedes binäre Bit wird in dem Transponder 20 eine Sequenz von Signalen mit beiden, den ersten und zweiten Frequenzen, erzeugt. Die Reihenfolge, in welcher die Signale in der ersten und zweiten Frequenz in jeder Sequenz erzeugt werden, relativ zu den Pulsen, wie z.B. dem Puls 30, ist abhängig, wenigstens teilweise von dem Wert des binären Bits abhängig, welches in dieser Sequenz identifiziert wird.
Die Signale, z.B. die Signale 32, die in jeder Vielzahl erzeugt werden, sind von der Spule 22 zur Spule 12 magnetisch gekoppelt, wie z.B. durch magnetische Induktion. Das Lesegerät 14 zählt dann diese Signale. Wenn der Zählstand einen bestimmten Wert erreicht hat, wie z.B. 10, erzeugt der Impulsgenerator 10 der Fig. 1 einen neuen Puls, wie derjenige, welcher mit dem Bezugszeichen 34 in der Fig. 8 gekennzeichnet ist. Dieser Puls hat eine entgegengesetzte Polarität zu derjenigen des Pulses 30. Dadurch wird eine Vielzahl von Signalen, wie z.B. mit dem Bezugszeichen 36 in der Fig. 8 gekennzeichnet, erzeugt. Die Signale 36 entsprechen den Signalen 32 mit der Ausnahme, daß sie eine Frequenz besitzen, welche verschieden von der Frequenz der Signale 32 ist. Z.B. haben die Signale 36 die zweite Frequenz, wenn die Signale 32 die erste Frequenz aufweisen. Entsprechend haben die Signale 36 die erste Frequenz, wenn die Signale 32 die zweite Frequenz besitzen.
Die Signale 36 werden dann an das Lesegerät 14 übertragen und von dem Lesegerät gezählt. Wenn der Zählstand einen bestimmten Wert, wie z.B. zehn, erreicht, erzeugt der Impulsgenerator 10 einen Puls 40 (Fig. 8) in der Spule 12. Dieser Puls hat die gleiche Polarität wie der Puls 30. Die Erzeugung des Pulses 40 bewirkt, daß der Transponder 20 eine Vielzahl von Signalen mit einer ersten und zweiten Frequenz erzeugt. Auf diese Art entsteht eine Interaktion zwischen dem Lesegerät 14 und dem Transponder 20 zur Erzeugung von Impulsen, wie z.B. die Impulse 30, 34 und 40 in dem Lesegerät 14 und die Erzeugung einer Vielzahl von Signalen in dem Transponder 20 in Antwort auf diese Impulse.
Jede Sequenz von Signalen besteht aus einer bestimmten Anzahl (z.B. zehn) von Signalen einer ersten Frequenz und einer bestimmten Anzahl an Signalen zweiter Frequenz. Das bedeutet, daß die Zeit, welche erforderlich ist, um die aufeinanderfolgenden Sequenzen zu erzeugen, konstant ist.
In jeder Sequenz steuert die bestimmte Reihenfolge der Signale der ersten Frequenz und der Signale der zweiten Frequenz den Wert des binären Bits, welcher durch die Sequenz repräsentiert wird. Diese Reihenfolge wird von dem Frequenzdetektor 16 erkannt, welcher die Signale, die in der ersten Spule mit der ersten und zweiten Frequenz erzeugt werden, demoduliert. Das demodulierte Signal ist mit dem Bezugszeichen 42 in Fig. 8 versehen. Wie gezeigt wird, besitzt das demodulierte Signal in jeder Sequenz zwei Zeitabschnitte von ungleicher Dauer. Die Dauer der Zeitabschnitte, welche den Signalen der ersten Frequenz (d.h. 3 MHz) entspricht, ist kürzer als die Dauer des Zeitabschnitts, welcher den Signalen der zweiten Frequenz (d.h. 2 MHz) entspricht.
Fig. 2 zeigt weitere Details des Lesegeräts 14, welches in Fig. 1 gezeigt ist. Das Lesegerät 14, das in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt eine Spannungsquelle 50, wie z.B. eine Batterie, welche eine Gleichspannung bereitstellt. Ein Anschluß der Spannungsquelle 50 kann mit einem Referenzpotential, wie z.B. dem Nullpotential, verbunden sein. Die festen Kontakte des Schalters 52 sind mit den entgegengesetzten Anschlüssen der Spanungsquelle 50 verbunden. Von dem beweglichen Arm des Schalters 52 besteht eine Verbindung über den Widerstand 53 zu einem Anschluß der Kapazität 54. Obwohl der Schalter 52 als mechanischer Schalter gezeigt ist, ist es klar, daß der Schalter 52 aus elektronischen Komponenten, wie z.B. Halbleitern, gebildet werden kann, wie in Fig. 3 gezeigt werden wird.
Die Spule 12 ist in Fig. 2 zwischen dem zweiten Anschluß der Kapazität 54 und dem geerdeten Anschluß der Spannungsquelle 50 verbunden. Die Spule 12 und der Widerstand 54 können so gestaltet sein, daß sie jeden Impuls, welcher den Impulsen 30, 34 und 40 folgt, welche in der Spule 12 erzeugt werden, dämpfen. Die Spule 12 ist auch so gestaltet, daß sie den magnetischen Fluß, welcher in der Spule 12 zur Spule 22 richtet, und einen minimalen Fluß in jeder anderen Richtung als der Richtung der Spule 22 erzeugt. Dadurch, daß der Fluß der Spule 12 im wesentlichen nur in Richtung der Spule 22 geschieht, ist die Spule 12 im wesentlichen immun gegen magnetische Streufelder. Die Spule 12 ist ebenso immun gegen Interaktion mit magnetischem oder elektrisch leitendem Material, welches sich nicht in dem Flußpfad, welcher von der Spule erzeugt wird, befindet.
Die zwei Anschlüsse der Spule 12 sind mit den Eingangsanschlüssen eines beschränkenden Verstärkers 56 verbunden. Die Ausgangssignale des Verstärkers 56 werden an einen Eingangsanschluß eines "Exklusiv-oder"-Netzwerkes gespeist, dessen anderer Eingangsanschluß Signale von einem Ausgangsanschluß eines astabilen Multivibrators, welcher mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet ist, empfängt. Die Ausgangssignale des "Exklusiv-oder"-Netzwerkes (57) werden an den Eingangsanschluß eines Zählers (58) geliefert, dessen Ausgangssignal an die Eingangsanschlüsse des getakteten astabilen Multivibrators 60 geleitet wird. Der Multivibrator 60 hat zwei im wesentlichen identische Eingangsanschlüsse und einen Takteingangsanschluß, wobei einer der identischen Eingangsanschlüsse als ein "Set"-Eingangsanschluß ("S") festgelegt werden kann und der andere dieser identischen Eingangsanschlüsse als ein "Reset"-Eingangsanschluß ("R") bestimmt werden kann. Die Signale, welche an jeden Eingangsanschluß des Multivibrators 60 angelegt werden, steuern den Betrieb einer verbundenen Stufe des Multivibrators.
Die ersten Anschlüsse der Widerstände 62 und 64 sind entsprechend von dem Ausgangsanschluß jeder Stufe des Multivibrators 60 zu dem Eingangsanschluß der anderen Stufe des Multivibrators verbunden. Entsprechende Verbindungen bestehen von den zweiten Anschlüssen der Widerstände 62 und 64 zu den ersten Anschlüssen der Kapazitäten 66 und 68, deren zweite Anschlüsse an das Referenzpotential, wie z.B. das Nullpotential, angeschlossen sind. Die Signale der Ausgangsanschlüsse der zwei Stufen des Multivibrators steuern die Position des beweglichen Armes des Schalters 52. Der bewegliche Arm des Schalters 52 wird alternativ aufwärts und abwärts in Übereinstimmung mit den an den Ausgangsanschlüssen der zwei Stufen des Multivibrators erzeugten Signale bewegt.
Der Transponder 20 ist im weiteren Detail in der Fig. 4 gezeigt. Er beinhaltet die Spule 22, welche auch in Fig. 1 gezeigt ist. Ein Kapazität 24, welche mit gestrichelten Linien gezeigt ist, ist parallel zur Spule 22 verbunden. Die Kapazität ist mit gestrichelten Linien gezeigt, weil angenommen werden kann, daß sie aus den verteilten Kapazitäten der Spule 22 und anderen Elementen des Schaltkreises, welcher in der Fig. 4 gezeigt ist, gebildet wird. Falls notwendig, kann eine diskrete Kapazität parallel zur Spule 22 verbunden werden und es kann angenommen werden, daß sie in der verteilten Kapazität 24 enthalten ist. Die Spule 22 und die Kapazität 24 bilden einen Schaltkreis, welcher mit einer ersten Frequenz, wie z.B. 3 MHz Resonanz zeigt. Dieser Resonanzkreis erzeugt Schwingungssignale in Antwort auf jeden Impuls der Spule 12.
Der Drain-Anschluß eines Transistors 72 ist mit einem ersten Anschluß der Spule 22 verbunden, und der Source-Anschluß des Transistors 72 ist mit einem Anschluß einer Kapazität 74 verbunden, deren anderer Anschluß mit dem zweiten Anschluß der Spule 22 verbunden ist. Der erste Anschluß der Spule 22 ist ebenso mit dem Gate-Anschluß eines Transistors 76 und dem Drain-Anschluß eines Transistors 78 verbunden. Es bestehen Verbindungen von dem zweiten Anschluß der Spule 22 zu dem Drain-Anschluß des Transistors 76 und dem Gate-Anschluß des Transistors 78. Die Source-Anschlüsse der Transistoren 74 und 76 sind gemeinsam mit dem Referenzpotential, wie z.B. dem Nullpotential, verbunden. Die Transistoren 74 und 76 können Feldeffekttransistoren sein.
Ein Spannungsbegrenzer 80 ist parallel zur Spule 22 geschaltet. Die Signale des Spannungsbegrenzers 80 werden entsprechend über die Signalleitungen 81 und 83 an die zwei Eingangsanschlüsse des Taktseparators 82 gespeist. Der Taktseparator 82 hat einen ersten Ausgangsanschluß zur abwechselnden Bereitstellung erster Taktsignale, welche eine positive Polarität der Erregungsimpulse, wie z.B. die Impulse 30, 34 und 40, repräsentieren und einen zweiten Ausgangsanschluß zum alternativen Erzeugen zweiter Signale, welche eine negative Polarität in diesen Erregerimpulsen repräsentieren. Die Signale des Taktseparators 82 werden an die Eingangsanschlüsse eines Formatgenerators 84 und einen Multiplexer 86 gespeist. Das Ausgangssignal des Formatgenerators 84 wird an den Gate-Anschluß des Transistors 72 angelegt. Der Formatgenerator 84 empfängt auch Eingangssignale vom Multiplexer 86. Die binäre Eingangsinformation, die das zu identifizierende Objekt identifiziert, kann an die Eingangsanschlüsse des Multiplexers 86 gespeist und in dem Multiplexer gespeichert werden.
Wenn sich der bewegliche Arm des Schalters 52 mit dem oberen festen Kontakt des Schalters, wie in Fig. 2 gezeigt, verbunden ist, wird ein Schaltkreis gebildet, welcher die Spannungsquelle 50, den Schalter 52, den Widerstand 53, die Kapazität 54 und die Spule 12 umfaßt. Dies bewirkt einen Stromfluß durch die Spule 12 zur Erzeugung des Impulses 30. Der Impuls wird aufgrund der Konstruktion der Spule 12 und der Hinzunahme des Widerstandes 53 beträchtlich gedämpft, wie in Fig. 8 mit dem Bezugszeichen 90 gekennzeichnet. Die Erzeugung des Impulses 30 in der Spule 12 bewirkt, daß die Signale 32 in dem Transponder 20 erzeugt werden. Dieses Signale wiederum bewirken, daß Signale magnetisch in die Spule 12 zurückgekoppelt werden. Diese Signale sind amplitudenbegrenzt durch den Verstärker 56 und werden dann durch das "Exklusiv-oder" - Netzwerk 57 an den Zähler 58 gespeist. Wenn der Zählstand des Zählers 58 einen bestimmten Wert, wie z.B zehn erreicht, erzeugt der Zähler ein Signal, um den Multivibrator 60 von einem Betriebszustand in den anderen umzuschalten. Das bewirkt, daß ein Signal an den Schalter 52 angelegt wird, um den beweglichen Arm des Schalters aus der oberen Kontaktstellung in die untere Kontaktstellung des Schalters zu bringen.
Wenn der bewegliche Arm des Schalters 52 sich in der unteren Kontaktstellung des Schalters befindet, wird die Kapazität 54 durch einen Schaltkreis, welcher die Kapazität, die Spule 12, den Schalter 52 und den Widerstand 53 umfaßt, entladen. Dadurch fließt ein Strom durch die Spule 12 als ein Ergebnis der Entladung der Kapazität 54 in einer gegensätzlichen Richtung zu dem Strom, welcher durch die Spule 12 als ein Ergebnis des Ladens der Kapazität fließt. Der Impuls 34, der in der Spule 12 als ein Ergebnis des Entladens der Kapazität 54 erzeugt wird, hat dementsprechend eine gegensätzliche Polarität zur Polarität des Impulses 32. Auf diese Art haben die Impulse, welche von der Spule 12 erzeugt werden, abwechselnd eine Polarität und dann die entgegengesetzte Polarität. Dies ist in Fig. 8 gezeigt durch eine positive Polarität für die Impulse 30 und 40 und eine negative Polarität für den Puls 34.
Der Transponder 20 erzeugt durch magnetische Induktion einen Puls, welcher jedem der Pulse, wie z.B. die Impulse 30, 34 und 40, welche in dem Lesegerät 14 erzeugt werden, entspricht. Wie vorangehend beschrieben, erzeugt der Transponder 20 auch eine Vielzahl von Signalen immer dann, wenn das Lesegerät 14 einen Puls, wie z.B. die Impulse 30 oder 34, erzeugt. Da die aufeinander nachfolgenden Impulse, wie z.B. die Impulse 30 und 34, entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, besitzen die Signale, wie die Signale 32 und die Signale 36, welche von dem Transponder erzeugt werden, ebenso gegensätzliche Polaritäten.
Der Transistor 76 arbeitet in der Weise, daß er die negativen Schwingungen der Signale, welche an dem oberen Anschluß der Spule 22 in der Fig. 4 erzeugt werden, gegen Masse ableitet, so daß nur die positiven Schwingungen von diesen Signalen an den Spannungsbegrenzer 80 über die Signalleitung 81 gespeist werden. In der gleichen Weise arbeitet der Transistor 78, um die negativen Anteile der Signale, welche an dem unteren Anschluß der Spule 22 in der Figur erzeugt werden, gegen Masse abzuleiten, so daß nur die positiven Schwingungen dieser Signale über die Signalleitung 83 an den Spannungsbegrenzer 80 gespeist werden.
Die Amplituden der Signale, welche an den Spannungsbegrenzer 80 gespeist werden, werden begrenzt, um die Signale 85 zu erzeugen (Fig. 8) und dann an den Taktseparator 82 gespeist. Der Taktseparator 82 erkennt die Polarität des Lesegerätimpulses in Abhängigkeit von jeder Vielzahl von Signalen, welche in der Spule 22 erzeugt werden, wie z.B. die Signale 32 oder die Signale 36, und erzeugt ein Taktsignal an einem bestimmten seiner Ausgangsanschlüsse synchron mit dem Erscheinen dieser Pulse. Jedes nachfolgende Taktsignal fällt zeitlich mit dem Impuls der Spule 22 zusammen und die Polarität dieses Impulses ist gegensätzlich zu der Polarität des vorangegangenen Impulses, da die Pulse 30, 34 und 40 abwechselnde Polaritäten besitzen. Die Taktsignale, wie z.B. ein Taktsignal 96 der Fig. 8, welche zeitlich mit einer positiven Polarität des Impulses der Spule 22 zusammenfallen, werden von einer Ausgangsignalleitung des Taktseparators 82 an den Formatgenerator 84 gespeist. Taktsignale, wie z.B. ein Taktsignal 98 der Fig. 8, welches mit einer negativen Polarität des Pulses der Spule 22 zeitlich zusammenfällt, werden auf der anderen Ausgangssignalleitung des Taktgenerators 82 an den Formatgenerator 84 gespeist.
Zusätzlich zum Empfang der Taktsignale vom Taktseparator 82 empfängt der Formatgenerator 84 auch Signale vom Multiplexer 86. Der Multiplexer 86 speichert eine Vielzahl von binären Signalen, von denen jedes einen ersten und zweiten logischen Pegel besitzt, die entsprechend eine binäre Eins und eine binäre Null codieren. Die Vielzahl der binären Signale besitzen einen einzelnen Code zur Identifizierung jedes einzelnen Objektes. Z.B. kann der Code ein Muster wie z.B. 011010110101 besitzen, um ein einzelnes Werkzeug von tausend anderen Werkzeugen zu identifizieren, wobei das Bit niedrigster Wertigkeit sich an dem rechten Ende befindet. Die nachfolgenden Bits der Information, welche in dem Multiplexer 86 gespeichert sind, werden durch den Multiplexer dem Formatgenerator 84 synchron mit den Taktsignalen einer bestimmten Polarität des Taktseparators 82 zugeführt. Z.B. wenn der erste Puls einer jeden Sequenz, wie z.B. der Puls 30 oder der Puls 40 eine positive Polarität besitzt, wird das nächste Bit in dem Code des Multiplexers dem Formatgenerator 84 in Antwort auf die Erzeugung eines Pulses von positiver Polarität in der Spule 12 zugeführt. Da der Multiplexer 86 zu Beginn einer jeden Sequenz das nächste Bit des Codes, welcher das Objekt identifiziert, in den Formatgenerator 84 schiebt, arbeitet der Multiplexer 86 tatsächlich wie ein Schieberegister.
Der Formatgenerator 84 erzeugt Signale in Übereinstimmung mit der Wahrheitstabelle, welche in Fig. 7 gezeigt ist. Unter bestimmten Bedingungen, welche in der Wahrheitstabelle spezifiziert sind, erzeugt der Formatgenerator 84 ein Signal, welches bewirkt, daß der Transistsorschalter 72 geöffnet (oder nicht leitend) wird. Dies bewirkt, daß die Spule 22 Signale mit einer ersten Frequenz, wie z.B. 3 MHz, erzeugt. Unter anderen Bedingungen, wie in der Wahrheitstabelle spezifiziert, erzeugt der Formatgenerator 84 ein Signal, welches bewirkt, daß der Transistorschalter 72 geschlossen (oder leitend) wird. Dadurch wird die Kapazität 74 parallel zur Spule 22 geschaltet. Als Ergebnis erzeugt die Spule 22 Signale einer zweiten Frequenz, wie z.B. 2 MHz.
Fig. 7 illustriert in Form einer Wahrheitstabelle, wie der Formatgenerator 84 auf die Polarität der Taktsignale des Taktgenerators 82 und die binären Bits der Information des Multiplexers 86 antwortet, um die Reihenfolge, in der die Signale mit einer ersten und zweiten Frequenz in jeder Sequenz erzeugt werden, zu erkennen. Z.B., wie in Fig. 7 gezeigt, wenn eine binäre Eins durch den Multiplexer 86 erzeugt wird und die Polarität des ersten Taktsignals in jeder Sequenz positiv ist, öffnet der Formatgenerator 84 anfänglich den Schalter 72 in der Sequenz für Zeiten, welche einem positiven Taktsignal folgen. Dies ist mit dem Buchstaben "0" in Fig. 7 gekennzeichnet, um zu zeigen, daß der Schalter 72 in der Sequenz anfangs geöffnet ist. Dies bewirkt die Erzeugung der Signale mit der ersten Frequenz in der Sequenz, bevor die Signale mit der zweiten Frequenz in der Sequenz erzeugt werden. Falls eine binäre Null in einer Sequenz erzeugt wird und die Polarität des ersten Taktsignals in der Sequenz negativ ist, wird der Schalter in der Sequenz anfangs geöffnet und danach geschlossen. Dies ist durch den Buchstaben "0" in Fig. 7 für diese Bedingungen gekennzeichnet. In Fig. 7 kennzeichnet der Buchstabe "C" für bestimmte Bedingungen, daß der Schalter 72 in einer Sequenz anfangs geschlossen und danach geöffnet wird.
Wie vorangehend beschrieben, werden die aufeinanderfolgenden Signale, welche von dem Transponder 20 erzeugt werden, von dem Lesegerät 14 empfangen. Diese Signale werden durch den Frequenzdetektor und den Demodulator 16 demoduliert und die demodulierten Signale werden auf die Signalleitung 18 gegeben. Das Muster von binären Einsen und binären Nullen im Multiplexer 86 kann dementsprechend durch die Bestimmung der relativen Zeitdauer der positiven und negativen Anteile der demodulierten Signale in jeder Sequenz und der Polarität der Pulse, wie z.B. Pulse 30 und 40, zu Beginn einer jeden Sequenz erkannt werden. Tatsächlich wird die Wahrheitstabelle, welche in Fig. 7 gezeigt ist, rekonstruiert.
Die demodulierten Signale (auch in Fig. 8 mit dem Referenzzeichen 42 für eine Sequenz gezeigt) werden in Fig. 9 mit dem Bezugszeichen 96 gekennzeichnet und in Bezug zu den Erregerimpulsen, wie z.B. Pulse 30, 34 und 40 dargestellt. Die Erkennung des Musters von binären Einsen und binären Nullen in dem Multiplexer 86 durch den Frequenzdetektor und den Demodulator 16 wird durch die Tatsache vereinfacht, daß die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen gleicher Polarität, wie z.B. Impulse 30 und 40, im wesentlichen konstant ist, unabhängig von der Reihenfolge, in der die Signale mit den ersten und zweiten Frequenzen erzeugt werden. Z.B. ist die Summe der Zeitdauer zwischen den Impulsen 30 und 34 und zwischen dem Puls 34 und dem darauffolgenden Impuls 40 (alle Pulse bilden eine Sequenz) gleich den Summen der Zeitdauern zwischen den Anfangsimpulsen in den darauffolgenden Sequenzen.
Es kann manchmal passieren, daß die magnetische Kopplung zwischen der Spule 12 in dem Lesegerät 14 und der Spule 22 in dem Transponder 20 in der Mitte der Erzeugung von Signalsequenzen zur Identifizierung des Objekts, welches mit dem Transponder verbunden ist, unterbrochen wird. Dies kann aus verschiedenen Gründen passieren. Z.B. kann der Transponder 20 außerhalb der wirksamen Reichweite des Lesegeräts 14 bewegt werden oder ein Gegenstand von relativ großen Ausmaßen kann sich zwischen dem Lesegerät und dem Transponder befinden, um jegliche magnetische Induktion zwischen dem Lesegerät und dem Transponder zu blockieren. Der Schaltkreis, welcher in Fig. 3 gezeigt ist, ist in dem Lesegerät 14 eingebaut, um unter diesen Umständen zu arbeiten. Der Schaltkreis, welcher in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt einen Widerstand bei 106, den Widerstand 53, die Kapazität 54 und die Spule 12, welche in Fig. 2 gezeigt ist.- Der Schaltkreis umfaßt auch ein Paar Transistoren 100 und 102, welche zusammen den Schalter 52 bilden können.
Der Transistor 100 kann ein p-Kanal-Feldeffekttransistor und der Transistor 102 kann ein n-Kanal-Feldeffekttransistor sein. Der Source-Anschluß des p-Kanal-Transistors 100 ist mit der Spannungsquelle 50 verbunden. Der Drain-Anschluß des Transistors 100 und der Drainanschluß des Transistors 102 sind gemeinsam mit dem Widerstand 53 und mit einem Anschluß des Widerstandes 106 verbunden, dessen anderer Anschluß das Referenzpotential, wie z.B. das Nullpotential, erhält. Der Source-Anschluß des Transistors 102 empfängt auch das Referenzpotential, wie z.B das Nullpotential.
Es besteht eine Verbindung von dem Gate-Anschluß des Transistors 100 zum Ausgangsanschluß einer Stufe des astabilen Multivibrators 60. Der Gate-Anschluß des Transistors 100 empfängt die Ausgangssignale eines "UND"-Gatters 108. Ein Eingangsanschluß des "UND"-Gatters 108 empfängt die Spannung von dem gleichen Ausgangsanschluß des Multivibrators 16 und speist Signale an dem Gate-Anschluß des Transistors 100. Eion zweiter Eingangsanschluß des "UND"-Gatters 108 empfängt die Signale, welche auf der Signalleitung 110 erzeugt werden.
Wenn ein Signal mit einem logischen Pegel, welcher eine binäre "1" repräsentiert, auf der Signalleitung 110 erzeugt wird, arbeitet das oben beschriebene System, um den binären Code, welcher in dem Multiplexer 86 in dem Transponder 20 bereitgestellt wird, zu erkennen. Wenn jedoch die Erzeugung der Signalsequenzen des Transponders 20 zum Lesegerät 14 unterbrochen ist, wie z.B. eine Unterbrechung in der magnetischen Kopplung zwischen den Spulen 12 und 22, beginnt der Multivibrator 60 mit einer relativ niedrigen Frequenz frei zu schwingen. Z.B., wenn das Signal auf der Ausgangssignalleitung des Multivibrators 60 einen niedrigen Pegel besitzt, wird der Transistor 100 leitend. Dies bewirkt, daß ein Strom durch einen Schaltkreis, welcher die Spannungsquelle 50, den Transistor 100, den Widerstand 53, die Kapazität 54 und die Spule 12 umfaßt, fließt. Dieser Strom lädt die Kapazität 53.
Nachdem die Kapazität 54 aufgeladen worden ist, entlädt sie sich langsam durch einen Schaltkreis, welcher die Kapazität, den Widerstand 53, den Widerstand 106 und die Spule 12 umfaßt. Wenn das Signal auf der Ausgangssignalleitung des Multivibrators 60 einen hohen Pegel annimmt, und dieses Signal durch das "UND"-Gatter 108 passiert, bewirkt dies, daß der Transistor 102 leitend wird. Die verbleibende Ladung der Kapazität 54 wird dann durch einen Schaltkreis entladen, welcher den Kondensator, den Widerstand 53, den Transistor 102 und die Spule 12 umfaßt. Auf diese Art arbeitet der Multivibrator 60 mit einer relativ niedrigen Frequenz frei schwingend. Dies bewirkt, daß die Spule 12 Impulse mit einer relativ niedrigen Frequenz erzeugt, um den Transponder 20 zu aktivieren, wenn der Transponder relativ zum Lesegerät in die magnetisch induktive Reichweite relativ zum Lesegerät 14 bewegt wird.
Es ist manchmal wünschenswert, den Dialog zwischen dem Lesegerät 14 und dem Transponder 20 zu unterbrechen, während das Lesegerät der Transponder sich mitten im Dialog befinden. Um eine solche Unterbrechung zu ermöglichen, wird ein Signal mit einem logischen Pegel "0" auf der Signalleitung 110 erzeugt. Dieses deaktiviert das "UND"-Gatter 108. Dies bewirkt, daß die Ladung in der Kapazität 54 sich langsam durch einen Schaltkreis entlädt, welcher die Kapazität 54, die Widerstände 53 und 106 und die Spule 12 umfaßt. Aufgrund dieser langsamen Entladung werden keine negativen Pulse, welche den Pulsen 34 in Fig. 8 entsprechen, in den Spulen 12 und 22 erzeugt.
Ein Reset-Generator 99 ist zwischen dem Taktseparator 82 und dem Multiplexer 96 gemäß Fig. 4 verbunden. Der Reset-Generator 99 empfängt die Taktsignale abwechselnder Polarität, welche von dem Taktseparator 82 erzeugt werden. Daher wird im Falle, daß ein negativer Impuls, wie z.B. der Puls 34, von den Spulen 12 und 22 nicht während einer bestimmten Zeitdauer, wie z.B. einer Zeitdauer, welche größer als die Zeitdauer zwischen den Pulsen 30 und 40 (aber weniger als das Zweifache dieser Zeitdauer) erzeugt wird, der Multiplexer 86 durch den Reset-Generator 99 zurückgesetzt. Dadurch kann eine neue Operation zur Identifizierung des Objekts mit einem einzelnen Code in dem Multiplexer 86 gestartet werden.
Die Spule 12 erzeugt einen Impuls immer dann, wenn die Kapazität 54 über die Spule geladen oder entladen wird, wie in dem vorangehenden Absatz beschrieben. Diese Impulse fragen das Gebiet innerhalb der wirksamen Reichweite der Spule 12 ab. Falls sich ein Transponder innerhalb dieses Gebietes befindet, und die Spule 12 in dem Lesegerät 14 auf diesen Transponder zeigt, wird ein elektronischer Dialog zwischen dem Lesegerät und diesem Transponder aufgebaut, wie oben im Detail beschrieben zur Erkennung der Identität des Objekts dieses Transponders. Auf diese Art, nämlich durch die Erzeugung von Impulsen mit einer relativ niedrigen Frequenz wie oben beschrieben, ist der Schaltkreis, welcher in Fig. 4 gezeigt ist, zu jeder Zeit bereit, eine Identifizierung des Objekts des Transponders 14 in Übereinstimmung mit dem einzelnen Code, welcher von dem Multiplexer 86 bereitgestellt wird, zu beginnen. Diese Identifizierung wird durch die Bereitstellung eines Signals mit einem logischen Pegel, welcher einer binären "1" entspricht, auf der Signalleitung 110 gestartet.
Die Fig. 5 und 6 illustrieren den Aufbau der magnetischen Teile für die Spule 12 des Lesegeräts 14. Ein ähnlicher Aufbau kann für die magnetischen Teile der Spule 22 vorgesehen sein. Die Spule 12 des Lesegeräts 14 ist auf einen Kern 130 gewickelt, welcher im Querschnitt eine E-Form besitzt. Die Spule 12 ist auf dem mittleren Schenkel des Kerns 130 vorgesehen und wird durch die Außenschenkel abgeschirmt. Wenn die Spule 12 Energie empfängt, erzeugt sie auf diese Art einen Fluß, welcher mit dem Bezugszeichen 132 in Fig. 5 gekennzeichnet ist. Dieser Fluß breitet sich von dem Kern 130 in einer gesteuerten Richtung aus. Dieser Fluß ist mit der Spule 22 des Transponders 20 magnetisch gekoppelt, um Signale in der Spule 22 zu induzieren, wenn die Spule 22 des Transponders sich innerhalb der wirksamen Reichweite der Spule 12 des Lesegeräts 14 befindet.
Die Spule des Lesegeräts ist in einen Schaltkreis eingebaut, welcher den Widerstand 53 enthält. Dies bewirkt, daß die Impulse, wie z.B. die Impulse 32 und 36, welche in der Spule 22 erzeugt werden, gedämpft werden. Auf der anderen Seite ist die Spule 22 mit einem Resonanzkreis verbunden, welcher die Kapazität 24 (und eine zusätzliche Kapazität, falls notwendig) einschließt, zur Erzeugung der Signale mit der ersten Frequenz und der weiterhin die Kapazitäten 24 und 74 enthält, zur Erzeugung der Signale mit der zweiten Frequenz. Darüber hinaus werden die Signale, welche von der Spule 22 erzeugt werden, nicht durch einen zusätzlichen Widerstand gedämpft. Die Spule 22 ist auch lose mit der Spule 12 gekoppelt. Aus diesen Gründen ist die Spule 22 in der Lage, immer dann eine Vielzahl von Signalen zu erzeugen, wenn die Spule 12 einen Impuls erzeugt.
Das oben beschriebene System ist selbstsynchron. Dies rührt von der Tatsache her, daß das Lesegerät 14 zu einer bestimmten Zeit Taktsignale, wie z.B. die Taktsignale 96 und 98, in Antwort auf die Vielzahl der Signale, welche von der Spule 22 erzeugt werden, erzeugt. Dies rührt auch von der Tatsache her, daß jede Sequenz von Signalen, welche mit der ersten und zweiten Frequenz erzeugt werden, dieselbe Zeitdauer besitzen. Es rührt auch von der Tatsache her, daß die Spule 12 auf die Signale, welche in der Spule 22 erzeugt werden, mit einem neuen Impuls nach jeder bestimmten Anzahl von solchen Signalen antwortet und daher, daß die Spule 22 auf jeden Impuls, welcher von der Spule 12 erzeugt wird, mit der Erzeugung einer Vielzahl von Signalen antwortet. Das System ist infolgedessen selbstsynchron, obwohl keine Taktsignale extern erzeugt werden.
Das System, welches in den Zeichnungen gezeigt und oben beschrieben ist, hat auch andere wichtige Vorteile. Z.B. erfordert der Transponder 20 keine externen Energiequellen, da er seine Energie von den Impulsen, welche von der Spule 12 erzeugt werden, empfängt. Weiterhin empfängt das Lesegerät 14 minimale Energie, da die Impulse, wie z.B. die Impulse 32, 36 und 40, eine relativ kurze Zeitdauer besitzen, verglichen mit den relativ langen Intervallen zwischen den aufeinanderfolgenden Pulspaaren.
Das System ist auch vorteilhaft, da es relativ immun gegen Störgeräusche und kleine Gegenstände in dem Übertragungspfad ist. Dies resultiert von mehreren Faktoren. Z.B. sind die Spulen 12 und 22 nur für magnetische Signale empfänglich, welche direkt auf die Öffnungen der Kerne, auf welche sie gewickelt sind, gerichtet sind. Weiterhin wird die Information in Form von frequenzmodulierten Codes mit spezifischen Frequenzen, wie z.B. die ersten und zweiten Frequenzen, erzeugt. Ein weiterer Faktor ist es, daß das Lesegerät 14 jeden Impuls nur dann erzeugt, wenn es eine bestimmte Anzahl von Signalen gezählt hat, welche von der Spule 22 mit der ersten und zweiten Frequenz erzeugt werden.
Das System, welches in den Figuren gezeigt und oben beschrieben ist, ist darüber hinaus relativ schnell. Dies rührt zum Teil von der Tatsache her, daß der Transponder 20 sofort auf die Impulse, welche von dem Lesegerät 14 erzeugt werden, antwortet. Es resultiert auch von der Tatsache her, daß das Lesegerät 14 sofort auf die Signale, welche von dem Transponder 20 erzeugt werden, antwortet. Es resultiert weiterhin von der Tatsache, daß im wesentlichen alle Komponenten des Lesegeräts 14 in einem ersten integrierten Schaltkreischip 140 eingebaut werden können und daß dieser Chip relativ kleine Ausmaße besitzt. Ein weiterer dazu beitragender Faktor ist, daß im wesentlichen alle Komponenten des Transponders 20 in einem integrierten Schaltkreischip 142 untergebracht werden können, und daß dieser Chip relativ kleine Ausmaße besitzt.
Das oben beschriebene System ist auch sehr tolerant bezüglich Schwankungen der Kennwerte der Komponenten. Dies erleichtert die Herstellung von großen Mengen des Lesegeräts 12 und des Transponders 20. Die relativ leichte Herstellung wird noch verstärkt durch die Herstellung des Lesegeräts 14 auf dem integrierten Schaltkreischip 140 (Fig. 10) und die Herstellung des Transponders 20 auf dem integrierten Schaltkreischip 142 (Fig. 11).
Obwohl das System beschrieben worden ist in Verbindung mit der Identifizierung eines Objekts, kann das System auch dazu verwendet werden, jegliche Art von Information zu erzeugen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Multiplexer 86 weggelassen wird, und extern von dem Transponder erzeugte Signale in binär codierter Form, welche die zu identifizierende Information repräsentieren, direkt dem Formatgenerator 84 zugeführt werden. Alternativ dazu kann die extern erzeugte Information an den Multiplexer 86 angelegt werden, welcher diese Information speichert und dann diese Information dem Formatgenerator 84 durch die Operation als Schieberegister zuführt.
Das System, welches in den Zeichnungen gezeigt und oben beschrieben ist, ist auch vorteilhaft, da nahezu alle Komponenten des Lesegeräts in dem integrierten Schaltkreischip 140 der Fig. 10 eingebaut werden können. Der integrierte Schaltkreischip 140 ist in Fig. 10 nur schematisch dargestellt und es kann angenommen werden, daß er alle Komponenten der Fig. 2 und 3 mit Ausnahme der Spule 12, und in einigen Fällen die Kapazität 54 enthält. Es kann angenommen werden, daß die Kapazität 54 nicht in dem integrierten Schaltkreischip 140 enthalten ist, da sie ein Ladekondensator ist und infolgedessen einen relativ hohen Wert besitzt.
In analoger Weise können nahezu alle Komponenten des Transponders 20 in dem integrierten Chip 142 der Fig. 11 eingebaut werden. Der integrierte Schaltkreischip 142 der Fig. 11 ist ebenso nur schematisch dargestellt. Alle Komponenten, welche in Fig. 4 (mit Ausnahme der Spule 22) gezeigt sind, sind in dem integrierten Schaltkreischip 102 enthalten.
Durch den Einbau nahezu aller Komponenten des Lesegeräts 14 in den integrierten Schaltkreischip 140 und alle Komponenten des Transponders 20 auf dem integrierten Schaltkreischip 142, beanspruchen das Lesegerät und der Transponder einen minimalen Platzbedarf. Dadurch kann der Transponder 20 unauffällig an dem zu identifizierenden Objekt angebracht sein. Das Lesegerät 14 kann ebenso bequem in einer Tasche getragen werden, bis es verwendet werden soll. Das Einbauen des Lesegeräts 14 und des Transponders 20 in integrierten Schaltkreischips führt dazu, daß das Lesegerät und der Transponder mit im wesentlichen identischen Kennwerten dupliziert und mit relativ hohen Frequenzen betrieben werden können.
Obwohl diese Erfindung unter Bezug auf die speziellen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sind die Grundgedanken geeignet, in vielen anderen Ausführungsbeispielen Anwendung zu finden. Diese Erfindung ist daher nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

1. Elektromagnetisches Identifizierungssystem, mit einem Lesegerät (14), welches sich in einer ersten Position befindet, einem Transponder (20), welcher sich an einer zweiten Position befindet, die gegenüber der ersten Position verschoben ist, einer Koppeleinrichtung (12, 22), welche das Lesegerät (14) und den Transponder (20) koppelt, einer Impulserzeugungseinrichtung (10) in dem Lesegerät (14) zur Erzeugung eines ersten Impulses (30), welcher eine erste Serie von Signalen (32) initiiert, welche von einer Signalerzeugungseinrichtung (22, 24, 26, 28) in dem Transponder (20) erzeugt wird, und eine von ersten und zweiten Frequenzen, in Abhängigkeit von einem binären Code in dem Transponder (20) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Impulserzeugungseinrichtung (10) einen zweiten Impuls (34) in der Koppeleinrichtung (12, 22) erzeugt in Antwort auf die erste Serie von Signalen (32) und eine zweite Serie von Signalen (36) in dem Transponder (20) initiieren mit der jeweils anderen der ersten und zweiten Frequenzen.

2. Identifizierungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (52 - 68), welche in Antwort auf die Signale (32, 36), welche durch den Transponder (20) mit den ersten und zweiten Frequenzen erzeugt werden, in der Koppeleinrichtung (12, 22) Impulse (30, 34, 40) mit ersten und zweiten entgegengesetzten Polaritäten in aufeinanderfolgenden Operationszyklen von Interaktionen erzeugt, und eine Einrichtung (84) in dem Transponder (20), welche in Antwort auf die Polaritäten der Impulse in den aufeinanderfolgenden Operationszyklen und auf den Binärcode, welcher die Information identifiziert, in jedem Zyklus der Interaktionen die Signale (32, 36) mit den ersten und zweiten Frequenzen in einer bestimmten Reihenfolge in bezug auf die aufeinanderfolgenden Impulse erzeugt.

3. Identifizierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, worin die Information ein Objekt identifiziert und worin die Einrichtung für den Binärcode einen vorausgewählten Binärcode zur Identifizierung des Objekts bereitstellt, und worin eine Einrichtung (16) enthalten ist zur Demodulation der Signale mit den ersten und zweiten Frequenzen einer jeden Sequenz zur Bereitstellung eines pulscodierten, modulierten Signals, welches das Objekt identifiziert.

4. Identifizierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin die Einrichtung zur Erzeugung von Pulsen in dem Lesegerät (14) eine Einrichtung (58) enthält, um in jeder Sequenz eine bestimmte Anzahl an Signalen (32, 36) einer ersten Frequenz und einer bestimmten Anzahl von Signalen einer zweiten Frequenz zu zählen, bevor die nächste Sequenz initiiert wird.

5. Identifizierungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, durch eine Einrichtung (16), welche in Antwort auf das pulscodierte, modulierte Signal die Information zurückgewinnt.

6. Identifizierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung in dem Lesegerät (14), welche in Antwort auf die Reihenfolge der Signale mit den ersten und zweiten Frequenzen in jeder Sequenz, eine Kennzeichnung des einzelnen Codes des Transponders bereitstellt.

7. Identifizierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung in dem Lesegerät (14) zur Unterbrechung der Erzeugung von Signalen in den Sequenzen mit den ersten und zweiten Frequenzen und zur nachfolgenden Initiierung von neuen Sequenzen der Erzeugung von Signalen mit den ersten und zweiten Frequenzen.

8. Identifizierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: eine erste Spule (12) in dem Lesegerät (14), wobei die erste Spule (12) so konstruiert ist, daß sie eine beträchtliche Dämpfung der in dieser Spule (12) erzeugten Impulse bewirkt, eine zweite Spule (22) steht, welche sich in dem Transponder (20) befindet und in magnetisch gekoppelter Beziehung zu der ersten Spule (12) ist, wobei die zweite Spule (22) so konstruiert ist, daß sie auf jeden Impuls der ersten Spule (12) dadurch antwortet, daß sie eine Serie von Signalen (32, 36) erzeugt, eine Einrichtung (24, 28), welche in dem Transponder (20) operativ mit der zweiten Spule (22) gekoppelt ist, um die Erzeugung von Serien von Signalen mit ersten und zweiten Frequenzen zu erreichen.

9. Identifizierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: einen E-geformten Kern (130) und eine Spule (12), welche auf den Kern gewickelt ist zur Bereitstellung einer gedämpften Erzeugung von Impulsen in dem Lesegerät, und einen E-geformten Kern und eine zweite Spule (22), welche auf den Kern gewickelt ist, und sich in dem Transponder in magnetisch gekoppelter Beziehung mit der ersten Spule (12) befindet.

10. Transponder als Teil eines Identifizierungssystems, umfassend: eine Einrichtung (22) zum Empfang der Impulse von einem Lesegerät und zur Erzeugung einer Vielzahl von Signalen in Antwort auf jedes dieser empfangenen Signale, wobei die Einrichtung (22) zum Empfang der Impulse in dem Transponder operativ ist und die Signale mit einer entweder ersten oder zweiten Frequenz an das Lesegerät überträgt, eine Einrichtung (86) zur Erzeugung von Signalen in binär codierter Form mit ersten und zweiten Frequenzen in einer Reihenfolge, welche abhängig von dem binären Code der Information ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder weiter enthält:

eine Einrichtung (82), welche in Antwort auf die empfangenen Impulse kennzeichnet, ob diese empfangenen Impulse der erste Impuls in einem Paar oder der zweite Impuls in dem Paar sind,

eine Einrichtung (84), welche in Antwort auf die Signale des binären Codes und auf die Kennzeichnungen der ersten und zweiten empfangenen Impulse in jedem Paar, Signale in aufeinanderfolgenden Sequenzen mit ersten und zweiten Frequenzen, in einer Reihenfolge in Abhängigkeit von dem binären Code und den Kennzeichnungen der ersten und zweiten empfangenen Pulse in jedem Paar, erzeugt.

11. Transponder nach Anspruch 10, worin der Transponder umfaßt:

eine Einrichtung (86) zur Bereitstellung eines Codes in binär codierter Form zur Identifizierung des Objekts, eine Kapazität (24), eine Schalteinrichtung (72), welche mit der Signalerzeugungseinrichtung und der Kapazität (24) verbunden ist, zur Veränderung der Frequenz der erzeugten Signale in eine zweite Frequenz, welche verschieden von der ersten Frequenz ist, eine Einrichtung (84), welche in Antwort auf den Identifizierungscode und die Polarität der Impulse des Lesegeräts (14) den Betrieb der Schalteinrichtung (72) steuert, um Sequenzen von Signalen (32, 36) mit ersten und zweiten Frequenzen zu erzeugen, wobei die Reihenfolge in jeder Sequenz den Identifizierungscode kennzeichnet.

12. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 oder 11, worin der Transponder umfaßt: eine Einrichtung (82) in dem Transponder (20), welche in Antwort auf die empfangenen Impulse Taktsignale erzeugt, wobei die Signalerzeugungseinrichtung Signale synchron mit den Taktsignalen mit einer ersten Frequenz und einer zweiten Frequenz in einer bestimmten Reihenfolge für eine binäre "1" erzeugt, wenn ein positiver Puls (30) empfangen worden ist und Signale mit einer ersten Frequenz und einer zweiten Frequenz in einer umgekehrten Reihenfolge für eine binäre "1" erzeugt, wenn ein negativer Puls (34) empfangen wurde.

13. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 12, worin der Transponder umfaßt: einen integrierten Schaltkreischip (142), eine Einrichtung (82), welche in dem integrierten Schaltkreischip eingebaut ist zur Identifizierung der Polarität der empfangenen Impulse in dem Transponder (20), eine Einrichtung (86), welche in dem integrierten Schaltkreischip (142) eingebaut ist, zur Identifizierung des Objekts in binär codierter Form, eine Einrichtung (84), welche in dem integrierten Schaltkreischip (142) eingebaut ist und in Antwort auf die Polarität der empfangenen Impulse und des binären Codes die Reihenfolge, in welcher die Signale mit einer ersten und einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten Frequenz erzeugt werden, steuert.

14. Transponder nach Anspruch 13, worin der Transponder eine Einrichtung (99) umfaßt, welche in dem integrierten Schaltkreischip (142) eingebaut ist, zum Zurücksetzen der Identifizierungseinrichtung nachdem die Erzeugung von Signalen mit den ersten und zweiten Frequenzen zur Identifizierung des binären Codes abgeschlossen ist, oder nach der Unterbrechung der Übertragung von Impulsen von dem Lesegerät (14).

15. Transponder nach einem der Ansprüche 13 oder 14, worin die Einrichtung zur Frequenzsteuerung eine Kapazität (74) umfaßt, welche in den integrierten Schaltkreischip (142) eingebaut ist und weiterhin einen Formatgenerator (84) umfaßt, welcher in den integrierten Schaltkreischip (142) eingebaut ist.

16. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 15, worin die Einrichtung zur Erzeugung des Binärcodes so aufgebaut ist, daß sie einen binären Code mit einer Vielzahl von binären Bits erzeugt und eine Verschiebung der binären Bits bereitstellt zur Steuerung des Betriebs des Formatgenerators (84), wenn Signale mit den ersten und zweiten Frequenzen in einer Reihenfolge, welche in Beziehung zu dem Wert des binären Bits nächstniedriger Wertigkeit in der binär codierenden Einrichtung steht, erzeugt worden sind.

17. Lesegerät als Teil eines Identifizierungssystems, umfassend:

eine Impulserzeugungseinrichtung (10) zur Erzeugung von Impulspaaren, eine Einrichtung zur Übertragung von Impulsen eines jeden Paares an den Transponder zur Steuerung der Erzeugung der Signale mit jeweils ersten und zweiten Frequenzen in dem Transponder,

eine Einrichtung (58), welche die Sequenz der Signale, welche in dem Transponder mit jeweils ersten und zweiten Frequenzen erzeugt werden, empfängt, eine Einrichtung (16) zur Demodulation der Signale der jeweils ersten und zweiten Frequenzen, um eine Identifizierung des Objekts zu erreichen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (58) zum Zählen der Anzahl der Signale mit einer dieser ersten und zweiten Frequenzen,

eine Einrichtung (60), welche in Antwort auf einen bestimmten Zählstand der Zahl der Signale der jeweils ersten und zweiten Frequenzen in jeder Sequenz einen nachfolgenden Impuls in den Paaren erzeugt.

18. Lesegerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät umfaßt:

eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen einer Frequenz, welche niedriger ist als diejenige, welche die Erzeugung von Impulsen repräsentiert wird, die von der Erzeugung von Signalen (32, 36) mit den ersten und zweiten Frequenzen resultiert, nach dem Unterbrechen der Erzeugung der Sequenz von Impulsen mit der ersten und zweiten Frequenz und vor der Initiierung einer neuen Sequenz von erzeugten Impulsen.

19. Lesegerät nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät umfaßt:

eine Energiespeichereinrichtung (54), eine Schalteinrichtung (52), die einen ersten und zweiten Betriebszustand besitzt, eine Einrichtung (50, 52, 54), umfassend die Energiespeichereinrichtung (54) und die Schalteinrichtung (52) zur Speicherung von Energie in der Energiespeichereinrichtung (54) in dem ersten Betriebszustand der Schalteinrichtungen (52), zur Entladung der Energie in der Energiespeichereinrichtung (54) in dem zweiten Betriebszustand der Schalteinrichtung (52), zur Erzeugung eines Impulses einer ersten Polarität, welcher an den Transponder übertragen wird nach jedem Laden von Energie in der Energiespeichereinrichtung (54), und zur Erzeugung eines Impulses einer zweiten Polarität, welcher zu dem Transponder (20) übertragen wird nach jedem Entladen der Energiespeichereinrichtung (54) und eine Einrichtung (56 - 60), welche in Antwort auf die Signale mit den ersten und zweiten Frequenzen die Schalteinrichtungen (52) abwechselnd in den ersten und zweiten Betriebszustand bringt.

20. Lesegerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät umfaßt:

eine Einrichtung (58) zum Zählen einer bestimmten Anzahl der Signale, welche mit den ersten und zweiten Frequenzen in dem Transponder (20) generiert werden, wobei die Signalerzeugungsmittel operativ sind, wenn ein bestimmter Zählstand in der Zähleinrichtung (58) erreicht ist, um die Schalteinrichtung (52) in einen anderen Betriebszustand zu bringen, in dem sich die Schalteinrichtung (52) vorher befunden hat.

21. Lesegerät nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät umfaßt: eine astabile Multivibratoreinrichtung (60), welche operativ gekoppelt und mit der Schalteinrichtung (52) verbunden ist, zum abwechselnden Umschalten der Schalteinrichtung (52) in den ersten und zweiten Betriebszustand, wobei die astabile Multivibratoreinrichtung (60) in Antwort auf die Signale mit den ersten und zweiten Frequenzen in dem Lesegerät (14) betrieben wird, um die Schalteinrichtung (52) abwechselnd in den ersten und zweiten Betriebszustand zu bringen, eine Einrichtung, welche mit der Schalteinrichtung (52) und der astabilen Multivibratoreinrichtung (60) verbunden ist, um die Schalteinrichtung (52) abwechselnd in die ersten und zweiten Betriebszustände zu bringen, und in Anwesenheit der Signale der ersten und zweiten Frequenzen, mit einer Frequenz, welche niedriger ist als diejenige der Impulse, welche in Antwort auf die Signale mit den ersten und zweiten Frequenzen erzeugt werden, und eine Einrichtung zur Identifizierung des Teils an dem Transponder (20) gemäß den Zeiten zwischen der Erzeugung von aufeinanderfolgenden Impulsen.

22. Lesegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät umfaßt:

einen integrierten Schaltkreischip (140), eine Einrichtung (58), welche in den integrierten Schaltkreischip (140) eingebaut ist, zum Zählen der Anzahl der Signale, welche von dem Lesegerät (14) mit jeweils den ersten und zweiten Frequenzen empfangen wird, einer Kapazität (54), einer Einrichtung (100), welche in den integrierten Schaltkreischip (140) eingebaut ist zum Aufladen der Kapazität (54), einer Einrichtung (102), welche in den integrierten Schaltkreischip (140) eingebaut ist zur Entladung der Kapazität (54), eine Einrichtung (60), die in den integrierten Schaltkreischip (140) eingebaut ist zur Steuerung des Ladens und Entladens der Kapazität (54) und eine Einrichtung, welche in Antwort auf einen bestimmten Zählstand der Signale den Betrieb der letztgenannten Einrichtung (60) verändert, um eine abwechselnde Ladung und Entladung der Kapazität (54) zu erreichen.

23. Lesegerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät umfaßt: eine Einrichtung, welche in den integrierten Schaltkreischip (140) eingebaut ist, zum abwechselnden Laden und Entladen der Kapazität (54) mit einer relativ niedrigen Frequenz, wenn zwischen dem Lesegerät (14) und dem Transponder (20) keine magnetische Induktion existiert.