DE4002801C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transponder mit einem Empfangs- und Auswertungsteil und einem Sendeteil, einem Ener­ giespeicher, der durch einen von einem Abfragegerät geliefer­ ten HF-Abfrageimpuls aufladbar ist und die Versorgungsspannung für den Empfangs- und Auswertungsteil sowie den Sendeteil lie­ fert, einem Kennungsgenerator, der ihm fest zugeordnete Ken­ nungsdaten liefert, und einem Meßdatengenerator, der von einem Sensor Meßsignale empfängt und in Meßdaten umsetzt, wobei der Empfangs- und Auswertungsteil derart ausgebildet ist, daß er den Sendeteil zum Aussenden der Kennungsdaten nur freigibt, wenn die Versorgungsspannung einen ersten vorgegebenen Schwel­ lenwert übersteigt.

In der EP 03 01 127 A1 ist ein Transponder beschrieben, der in Zusammenwirkung mit einem Abfragegerät in einem Identifizie­ rungssystem eingesetzt werden kann. In einem solchen Identifi­ zierungssystem sind einzelne Gegenstände jeweils mit einem Transponder versehen, in dem eine ihm zugeordnete Kennung ge­ speichert ist. Wenn mit Hilfe eines Abfragegeräts ein HF-Ab­ frageimpuls ausgesendet wird und sich ein einen Transponder tragender Gegenstand innerhalb der Sendereichweite des Abfra­ gegeräts befindet, dann antwortet der Transponder durch Aus­ senden der in ihm gespeicherten Kennung, die dann vom Abfrage­ gerät empfangen und registriert wird. Beispielsweise können die Transponder an Tieren angebracht sein, die sich in einem Stall befinden und die mit Hilfe von fest installierten oder tragbaren Abfragegeräten ständig überwacht werden sollen.

Es besteht ein Bedürfnis, nicht nur als Reaktion auf den HF- Abfrageimpuls die Kennungsdaten zum Abfragegerät zu senden, sondern zusätzlich auch noch Meßdaten zurückzusenden, die ei­ nen oder mehrere physikalische Parameter am Ort des Transpon­ ders wiedergeben, die mit Hilfe eines oder mehrerer Sensoren erfaßt worden sind. Das Umsetzen der von Sensoren erfaßten physikalischen Parameter in eine Form, die für das Aussenden geeignet ist, erfordert ebenso wie das eigentliche Zurücksen­ den der Meßdaten zusätzliche Energie, die der Energiespeicher im Transponder liefern muß. Wegen der unterschiedlichen räum­ lichen Abstände zwischen dem Abfragegerät und einem Transpon­ der wird der Energiespeicher im Transponder durch einen HF-Ab­ frageimpuls nicht immer vollständig aufgeladen, so daß relativ häufig der Fall eintreten wird, daß die zur Verfügung stehende Energie nicht ausreicht, sowohl die Kennungsdaten als auch die aus den von den Sensoren gelieferten Meßsignalen durch Umset­ zung erzeugten Meßdaten vollständig und mit der notwendigen Reichweite zum Abfragegerät zurückzusenden. Dabei besteht die Gefahr, daß die Kennungsdaten verstümmelt werden, so daß die vom Abfragegerät empfangene Information nicht mehr verwertet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transponder der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem gewährlei­ stet wird, daß zumindest die Kennungsdaten unverstümmelt zum Abfragegerät gesendet werden können, falls die dafür erforder­ liche Energie im Energiespeicher vorhanden ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Empfangs- und Auswertungsteil den Sendeteil zum Aussenden der Meßdaten erst freigibt, wenn die Versorgungsspannung am Ener­ giespeicher größer als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist, der über dem ersten vorgegebenen Schwellenwert liegt.

Im erfindungsgemäßen Transponder prüft der Empfangs- und Aus­ wertungsteil vor der Freigabe des Sendeteils jeweils, ob die Versorgungsspannung am Energiespeicher ausreicht, die Ken­ nungsdaten und die Meßdaten zum Abfragegerät zurückzusenden. Ist die Versorgungsspannung für diese vollständige Informa­ tionsübertragung zu niedrig, werden nur die Kennungsdaten zu­ rückgesendet, während das Zurücksenden der Meßdaten nicht freigegeben wird. Auf diese Weise wird eine Verstümmelung der wichtigen Kennungsdaten vermieden, so daß trotz unvollständi­ ger Aufladung des Energiespeichers eine Identifizierung des mit dem Transponder versehenen Gegenstandes gewährleistet wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches, teilweise als Blockschaltbild aus­ geführtes Schaltbild des erfindungsgemäßen Transpon­ ders,

Fig. 2 einen Schaltungsabschnitt des Empfangs- und Auswer­ tungsteils, der die Überprüfung der Versorgungsspan­ nungswerte am Energiespeicher durchführt,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 2 verwendeten Schwellenwertschalter und

Fig. 4 ein Abschnitt des Sendeteils der Erläuterung der Zu­ rücksendung der Kennungs- und/oder Meßdaten zum Ab­ fragegerät.

Das schematische Schaltbild von Fig. 1 zeigt nur diejenigen Baueinheiten des zu beschreibenden Transponders, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Der Transponder enthält einen Resonanzkreis 10 mit einer Spule 12 und einem dazu parallel geschalteten Kondensator 14; die Resonanzfre­ quenz dieses Resonanzkreises 10 entspricht der Frequenz eines von einem nicht dargestellten Abfragegerät ausgesendeten HF- Abfrageimpulses. In Serie zu dem Resonanzkreis 10 liegt eine Diode 16. Sobald der Resonanzkreis 10 einen HF-Abfrageimpuls empfängt, führt die Diode eine Gleichrichtung durch, so daß ein parallel zum Resonanzkreis 10 und zur Diode 16 liegender, als Energiespeicher wirkender Kondensator 18 aufgeladen wird. An diesem Kondensator kann dann die Versorgungsspannung V_cc für die übrigen Baueinheiten des Transponders abgegriffen wer­ den. Die Versorgungsspannung wird einem Signaleingang 20 eines Empfangs- und Auswertungsteils 22 zugeführt, der je nach der Höhe der Versorgungsspannung an Ausgängen 24 und 26 Freigabe­ signale abgibt. Diese Freigabesignale werden einem Sendeteil 28 zugeführt, der einen Kennungsgenerator 30 und einen Meßda­ tengenerator 32 enthält. Im Kennungsgenerator 30 sind dem Transponder fest zugeordnete Kennungsdaten abgespeichert, und der Meßsignalgenerator 32 kann Meßdaten erzeugen, die er aus der Umsetzung von Meßsignalen gewinnt, die ihm von einem Sen­ sor 34 zugeführt werden. Der Sensor kann beispielsweise ein Temperatursensor sein. Sobald der Kennungsgenerator 30 vom Empfangs- und Auswertungsteil 22 ein Freigabesignal empfängt, kann der Sendeteil 28 die Kennungsdaten übernehmen und an ei­ nen Ausgang 36 abgeben. Die vom Ausgang 36 abgegebenen Signale werden dazu benutzt, eine mit nicht dargestellten Mitteln im Resonanzkreis 10 angeregte HF-Schwingung zu modulieren, die dann von der Spule 12 des Resonanzkreises 10 abgestrahlt und vom Abfragegerät empfangen werden kann. Das Abfragegerät er­ hält also über die Kennungsdaten eine Information über die Identität des Objekts, an dem der Transponder angebracht ist.

Das Freigabesignal am Ausgang 26 des Empfangs- und Auswer­ tungsteils 22 hat zur Folge, daß im Meßdatengenerator 32 die vom Sensor 34 gelieferten Meßsignale in eine Form umgesetzt werden, in der sie vom Sendeteil ebenfalls an dessen Ausgang 36 abgegeben und zur Modulation der Schwingung im Resonanz­ kreis 10 benutzt werden können. Dadurch kann das Abfragegerät auch Informationen über den vom Sensor 34 erfaßten physikali­ schen Parameter erhalten.

In Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie im Empfangs- und Auswertungsteil 22 die Freigabesignale von den Ausgängen 24 und 26 erzeugt werden. Der dafür zuständige Schaltungsteil enthält zwei Schwellenwertschalter 38 und 40, die jeweils ei­ nen Eingang 42 bzw. 44 aufweisen, an dem die Versorgungsspan­ nung V_cc anliegt. Ferner weist jeder Schwellenwertschalter ei­ nen Eingang 46 und 48 auf, an dem eine einen Schwellenwert S1 bzw. S2 bestimmende Referenzspannung anliegt.

Der Schwellenwert S1 ist niedriger als der Schwellenwert S2, was bedeutet, daß der Schwellenwertschalter das Freigabesignal am Ausgang 24 abgibt, sobald die Versorgungsspannung V_cc grö­ ßer als der Schwellenwert S1 ist, während sie das Freigabesi­ gnal am Schwellenwertschalter 26 erst dann abgibt, wenn die Versorgungsspannung V_cc auch größer als der Schwellenwert S2 ist. Der Schwellenwert S1 ist so eingestellt, daß das Freiga­ besignal am Ausgang 24 erst abgegeben wird, wenn die im als Energiespeicher dienenden Kondensator 18 gespeicherte Energie mit Sicherheit ausreicht, um dem Sendeteil 28 die zum Zurück­ senden der vollständigen Kennungsdaten notwendige Energie zur Verfügung zu stellen. Der Schwellenwert S2 ist so eingestellt, daß das Freigabesignal am Ausgang 26 erst dann abgegeben wird, wenn die im Kondensator 18 gespeicherte Energie zum Zurücksen­ den der Kennungsdaten und der Meßdaten ausreicht.

In Fig. 3 ist ein Beispiel dafür gezeigt, wie die Schwellen­ wertschalter 38 und 40 aufgebaut sein können. Jeder dieser Schwellenwertschalter 38, 40 enthält einen Transistor 50, 52, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt einer Serienschaltung aus einem Widerstand 54 bzw. 56 und einer Zenerdiode 58 bzw. 60 verbunden ist. Die beiden Serienschaltungen liegen dabei zwischen der Versorgungsspannungsleitung 62 und Masse. Ein weiterer Widerstand 64 bzw. 66 liegt zwischen der Versorgungs­ spannungsleitung 62 und dem jeweiligen Emitter der Transisto­ ren 50, 52. Die Emitter der beiden Transistoren 50, 52 liegen an Masse. In den beiden Schwellenwertschaltern bestimmt je­ weils die Zenerspannung der Zenerdioden 58, 60 die Schwellen­ werte. Sobald der jeweilige Schwellenwert überschritten wird, wird am Ausgang 24 bzw. 26 jeweils das Freigabesignal abgege­ ben.

In Fig. 4 ist ein Schaltbild dargestellt, das eine Möglich­ keit veranschaulicht, wie die Kennungsdaten und die Meßdaten unter der Steuerung durch die Freigabesignale an den Ausgängen 24, 26 im Sendeteil 28 zum Aussenden verarbeitet werden.

Sobald der Schwellenwertschalter 38 das Freigabesignal am Aus­ gang 24 abgibt, wird ein im Kennungsdatengenerator 30 enthal­ tener Feldeffekttransistor 68 in den leitenden Zustand ver­ setzt, so daß eine Steuereinheit 70 wirksam gemacht wird. Die Steuereinheit 70 ist im wesentlichen ein Taktgenerator, der an zwei hintereinander geschaltete Schieberegister 72 und 74 Schiebeimpulse anlegt. Außerdem legt sie an einen Kennungsda­ tenspeicher 76 ein Übertragungssignal. Das Anlegen dieses Übertragungssignals an den Kennungsdatenspeicher 76 bewirkt, daß der Inhalt des Kennungsdatenspeichers in das Schieberegi­ ster 64 übertragen wird. Durch Takten der beiden Schieberegi­ ster 72 und 74 mit Hilfe der Taktsignale aus der Steuereinheit 70 werden die aus dem Kennungsdatenspeicher 76 in das Schiebe­ register 74 übertragenen Kennungsdaten seriell am Ausgang 78 abgegeben, so daß sie im Sendeteil 28 in die zum Modulieren der Schwingung des Resonanzkreises 10 notwendige Form gebracht werden können. Es ist bisher angenommen worden, daß der Emp­ fangs- und Auswertungsteil 22 nur am Ausgang 24 ein Freigabe­ signal abgegeben hat. Dies bedeutet, daß das Schieberegister 72 außer den Taktimpulsen aus der Steuereinheit 70 keine Ein­ gangssignale empfangen hat. Daher gibt das Schieberegister 78 am Ausgang auch nur die Kennungsdaten aus dem Kennungsdaten­ speicher 76 ab.

Sobald der Empfangs- und Auswertungsteil 22 jedoch auch an seinem Ausgang 26 ein Freigabesignal abgibt, die zur Verfügung stehende Versorgungsspannung V_cc also ausreicht, sowohl die Kennungsdaten als auch die Meßdaten zurückzusenden, bewirkt das Freigabesignal am Ausgang 26 das Durchschalten eines Feld­ effekttransistors 80, was bewirkt, daß ein A/D-Umsetzer 82 ak­ tiviert wird. Dieser A/D-Umsetzer 82 setzt im aktivierten Zu­ stand die ihm vom Sensor 34 zugeführten analogen Signale in digitale Signale um, die parallel an den Ausgängen 84 abgege­ ben und in das Schieberegister 72 übertragen werden. Dies hat zur Folge, daß nach dem Abgeben der Kennungsdaten am Ausgang 78 auch die inzwischen in das Schieberegister 74 geschobenen Meßdaten abgegeben werden, so daß wie gewünscht vom Sendeteil 28 sowohl die Kennungsdaten als auch die Meßdaten zu Modula­ tion der Schwingung des Resonanzkreises 10 verwendet werden.

Sobald am Kondensator 18 also eine genügend große Versorgungs­ spannung V_cc zur Verfügung steht, bewirkt die in Fig. 4 als Beispiel dargestellte Schaltung, daß der Transponder nicht nur die wichtigen Kennungsdaten zum Abfragegerät zurücksendet, sondern auch die Meßdaten, die einem vom Sensor 34 erfaßten physikalischen Parameter entsprechen. Die Verwendung der Schwellenwertschalter 38 und 40 stellt sicher, daß in ungün­ stigen Übertragungsfällen, in denen der Energiespeicher im Transponder nicht vollständig aufgeladen worden ist, das Zu­ rücksenden der Meßdaten unterdrückt wird, da dann mit hoher Wahrscheinlichkeit die verfügbare Energie zum Zurücksenden der Kennungsdaten ausreicht.

Claims (3)

1. Transponder mit einem Empfangs- und Auswertungsteil und ei­ nem Sendeteil, einem Energiespeicher, der durch einen von ei­ nem Abfragegerät gelieferten HF-Abfrageimpuls aufladbar ist und die Versorgungsspannung für den Empfangs- und Auswertungs­ teil sowie den Sendeteil liefert, einem Kennungsgenerator, der ihm fest zugeordnete Kennungsdaten liefert und einem Meßdaten­ generator, der von einem Sensor Meßsignale empfängt und in Meßdaten umsetzt, wobei der Empfangs- und Auswertungsteil der­ art ausgebildet ist, daß er den Sendeteil zum Aussenden der Kennungsdaten nur freigibt, wenn die Versorgungsspannung einen ersten vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Empfangs- und Auswertungsteil (22) den Sen­ deteil (28) zum Aussenden der Meßdaten erst freigibt, wenn die Versorgungsspannung am Energiespeicher (18) größer als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist, der über dem ersten vorgegebenen Schwellenwert liegt.

2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangs- und Auswertungsteil (22) zwei Schwellenwert­ schalter (38, 40) enthält, deren Schaltschwellen dem ersten vorgegebenen Schwellenwert bzw. dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert entsprechen.

3. Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe der Kennungsdaten und der Meßdaten zwei in Se­ rie geschaltete Schieberegister (72, 74) vorgesehen sind, von denen das erste Schieberegister (72) parallel die Meßdaten empfängt, wenn der Sendeteil zum Aussenden der Meßdaten frei­ gegeben ist, während das zweite Schieberegister (74) die Ken­ nungsdaten empfängt, wenn der Sendeteil zum Aussenden der Ken­ nungsdaten freigegeben ist.