DE4200082A1 - Vorrichtung und verfahren zum erkennen eines magnetisierbaren markierungselementes - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zum erkennen eines magnetisierbaren markierungselementesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfah
ren zum Erkennen eines magnetisierbaren Markierungs
elementes, und zwar insbesondere eines solchen magneti
sierbaren Markierungselementes, das zum Schutz gegen
unbefugte Entwendung eines Gegenstandes an diesen ange
bracht wird. Genauer gesagt geht es bei der Erfindung
darum, das Vorhandensein eines Markierungselementes mit
bekanntem magnetischem Verhalten an einem Gegenstand
feststellen zu können oder aber bei einem Markierungs
element, das zwei unterschiedliche magnetische Verhalten
annehmen kann, den gerade eingenommenen Zustand fest
stellen zu können.
Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von derartigen
auch als Anti-Diebstahl-Vorrichtung bezeichneten Systeme
bekannt, mit denen erkannt werden soll, ob Gegenstände
oder Waren aus einem Ladenlokal oder einer Ausleih-An
stalt, wie beispielsweise einer Leih-Bibliothek für
Bücher, Filme, CD-Platten u. dgl., unbefugterweise ent
wendet werden. Diese Systeme werden grundsätzlich in
zwei Gruppen unterteilt, nämlich zum einen in Systeme,
bei denen auf ein elektromagnetisches Abfragefeld an
sprechende Responder-Einrichtungen mit darin integrier
ten elektrischen Schaltungseinrichtungen, zumeist
Schwingkreise und deren sonstige Beschaltung, an dem
Gegenstand bzw. der Ware angebracht sind. Diese Respon
der-Einrichtungen werden über das Abfrage-Magnetfeld in
elektrische Schwingung versetzt, wobei die Responder-
Einrichtung dann ein Signal aussendet, mit dessen Detek
tion angezeigt ist, daß sich der Responder noch an der
zu schützenden Ware befindet. Die Responder-Einrichtun
gen, die zumeist in Kunststoff-Plaketten o. dgl. einge
gossen sind, müssen also vom Personal von der Ware ent
fernt werden, damit kein Alarm ausgelöst wird. Beispiele
für diese bei Radio-Frequenzen arbeitenden Systeme sind
in den deutschen Offenlegungsschriften 22 63 905,
24 17 935, 25 29 589, 31 22 239, 31 19 112, 34 13 839,
31 04 978, in der deutschen Patentschrift 29 04 978 oder
in der europäischen Offenlegungsschrift 03 87 970 be
schrieben.
Die zweite große Gruppe von Systemen betrifft magneti
sierbare Markierungselemente, die bei Hindurchführung
durch das Abfrage- oder Erregerfeld, bei dem es sich um
ein Magnetwechselfeld handelt, ummagnetisiert werden und
damit das Erregerfeld beeinflussen. Wegen der Hysterese
eigenschaften des magnetisierbaren Markierungselementes
verändert sich bei jeder Ummagnetisierung sprunghaft die
Magnetflußdichte, was durch eine Empfangsantenne oder
anderweitige Empfangsvorrichtung etwa in Form einer
Leiter-Schleife erkannt wird. Die zeitliche Änderung der
Magnetflußdichte an der Empfangsvorrichtung setzt sich
also aus einer zeitlichen Änderung aufgrund der Änderung
der Erreger-Magnetfeldstärke und der sprunghaften Ände
rung bei jeder Ummagnetisierung des Markierungselementes
zusammen. Beispiele für derartige Systeme finden sich in
den deutschen Offenlegungsschriften 28 20 166,
27 09 522, 28 23 191, 34 19 785, in den deutschen
Patentschriften 31 43 002, 35 05 052, in den europä
ischen Offenlegungsschriften 01 53 286 und 03 64 107, in
den PCT-Veröffentlichungen 83/02 027, 34/02 798 und
87/00 324 sowie in der US-Patentschrift 47 91 412.
Bei den mit einem ummagnetisierbaren Markierungselement
arbeitenden Systemen gibt es solche, bei denen das Mar
kierungselement von der Ware durch das Personal entfernt
wird, so daß am Ausgang kein Alarm angezeigt wird. Es
sind aber auch Systeme bekannt, bei denen das Markie
rungselement aktivierbar und deaktivierbar, d. h. "scharf
gemacht" und "entschärft" werden kann. Derartige Systeme
werden insbesondere bei Ausleih-Bibliotheken eingesetzt,
wo es darauf ankommt, das Markierungselement des von dem
Kunden zurückgebrachten Gegenstandes wieder erneut
"scharf" zu machen. Die aktivierbaren und deaktivier
baren Markierungselemente verbleiben im Regelfall an dem
Gegenstand. Zu derartigen Überwachungssystemen gehört
neben der stationären Überwachungsanlage für die Erzeu
gung und Detektion des Erreger-Magnetfeldes am Ausgang
des Ladenlokals (auch Korridor genannt) auch (Tisch-)
Geräte, mit denen das Markierungselement aktiviert (so
genannte Resensitizer), deaktiviert (sogenannte Desensi
tizer) und der Zustand (aktiv oder deaktiv) des Markie
rungselementes überprüft werden kann (sogenannte Veri
fier).
Sämtlichen bekannten Anti-Diebstahl-Systemen gemeinsam
ist das Problem, einen Alarm nicht aufgrund einer
externen, sich auf das Abfrage- oder Erreger-Magnetfeld
und/oder die Empfangsvorrichtung auswirkenden Störung,
sondern ausschließlich dann auszulösen, wenn ein Gegen
stand mit einem nicht entfernten oder nicht deaktivier
ten Markierungselement durch den Korridor bewegt wird.
Denn Fehlalarmauslösungen sind für den Betreiber des
Überwachungssystems äußerst unangenehm, da sein Kunde in
den Verdacht kommt, den fraglichen Gegenstand unbefug
terweise entwenden zu wollen.
Zur Erhöhung der Störunempfindlichkeit werden bei den in
der obigen Patentliteratur beschriebenen Systemen eine
Vielzahl von Verfahren benutzt, nach denen das Ausgangs
signal der dem Abfragefeld ausgesetzten Empfangsvorrich
tung in bestimmter Weise weiterverarbeitet und unter
sucht wird. So sind beispielsweise Systeme bekannt, bei
denen anhand einer Amplituden-Ermittlung mit gegebenen
falls vorheriger Filterung erkannt werden soll, ob das
Ausgangssignal der Empfangsvorrichtung von einer Störung
herrührt oder nicht (DE-OS 28 20 166, DE-OS 27 09 522,
DE-OS 28 23 191 und EP-OS 01 53 286). Ferner sind Ver
fahren bekannt, bei denen Korrelationsfunktionen berech
net oder bestimmte Harmonische des Empfangssignals er
mittelt werden, deren Amplitudenwerte untersucht und mit
Vorgabewerten verglichen werden (DE-OS 34 19 785, EP-OS
03 64 107, PCT WO 83/02 027, PCT WO 34/02 798, PCT WO
87/00 324, US-PS 47 91 412, DE-PS 31 43 002). Die Unter
suchung des Empfangssignals bzw. bestimmter Harmonischer
des Empfangssignals auf Über- bzw. Unterschreitung eines
vorgegebenen Schwellwerts ist eine recht unsichere
Methode, die noch keine hinreichend zuverlässigen Aus
sagen zuläßt. Die Korrelationsfunktions-Methoden sind
grundsätzlich recht zuverlässig, erfordern aber einen
relativ komplizierten Schaltungsaufbau mit komplizierter
Signalverarbeitung.
Die Erfindung betrifft Überwachungssysteme mit insbeson
dere ummagnetisierbaren Markierungselementen, die vor
zugsweise aktivier- und deaktivierbar sind, und insbe
sondere eine Überprüfvorrichtung, mit dem der Zustand
des an der Ware oder dem Gegenstand angebrachten Markie
rungselementes beispielsweise vom Personal erkannt und
überprüft werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige
Vorrichtung zu schaffen, die bei einfachem schaltungs
technischen Aufbau einen hohen Grad an Störunempfind
lichkeit hervorbringt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine
Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Sendevorrichtung,
eine Empfangsvorrichtung, eine Signalauswertevorrichtung
und eine Anzeigevorrichtung aufweist. Die Hauptbestand
teile der Signalauswertevorrichtung sind dabei eine
Bandpaßfilterungsvorrichtung und eine Vergleichsvorrich
tung. Die Sendevorrichtung erzeugt ein Erreger-Magnet
wechselfeld mit einer bestimmten Grundfrequenz. Das Mar
kierungselement erzeugt Veränderungen der Flußdichte des
Erreger-Magnetwechselfeldes, die von der Empfangsvor
richtung aufgenommen werden. Die Bandpaßfilterungsvor
richtung filtert das elektrische Ausgangssignal der
Empfangsvorrichtung, das dem von der Empfangsvorrichtung
empfangenen Empfangssignal und damit der Magnetfluß
dichteänderung des Erreger-Magnetfelds entspricht.
Dieses elektrische Ausgangssignal kann man sich als
Überlagerung von sinusförmigen Signalen mit einem ganz
zahligen Vielfachen der (Grund)-Frequenz des Erreger-
Magnetwechselfeldes vorstellen. Durch die Bandpaßfilte
rung werden die Signalanteile dieser Grundfrequenz und
die Signalanteile mit denjenigen Frequenzen, die außer
halb des durch die Bandpaßfilterungsvorrichtung bestimm
ten Frequenzbandes liegen, herausgefiltert. Das Filter
ausgangssignal besteht also aus einer Überlagerung von
Signalen, deren Frequenzen ein ganzzahliges Vielfaches
der Frequenz des Erreger-Magnetwechselfeldes ist, soweit
diese ganzzahligen Vielfachen der Frequenz innerhalb des
Frequenzbandes liegen. Bei einer Frequenz des Erreger-
Magnetwechselfeldes von typischerweise 1 kHz (gleich der
Frequenz des Ausgangs- oder Trägersignals der Empfangs
vorrichtung) sollte eine Filterung der Harmonischen des
Trägersignals, also der Oberwellen des Trägersignals, im
Frequenzbereich zwischen beispielsweise 10 bis 20 kHz,
oder auch 50 bis 60 kHz, d. h. in einem Frequenzbereich
erfolgen, der um mindestens eine Größenordnung (Zehner
potenz) von der Trägersignalfrequenz abweicht.
Das derart gefilterte Filterausgangssignal wird einer
Vergleichsvorrichtung zugeführt, die neben diesem Signal
auch ein dem Erreger-Signal für das Erreger-Magnet
wechselfeld empfängt, das bezüglich seiner Frequenz der
(Grund)-Frequenz des Erreger-Magnetfeldes entspricht. In
der Vergleichsvorrichtung wird eine Phasenlagenüberprü
fung der beiden Signale durchgeführt, indem nämlich der
Wert für die halbe Periodendauer des Erreger-Signals mit
der Größe eines Zeitintervalls zwischen zwei aufeinan
derfolgenden, betragsmäßig maximalen Signalwerten unter
schiedlicher Polarität des Filterausgangssignals ver
glichen wird. Anhand dieses Vergleichs und dessen Ergeb
nis kann dann gesagt werden, ob sich ein (ummagnetisier
bares) Markierungselement noch am Gegenstand befindet
oder sich ein aktivier- und deaktivierbares Markierungs
element in seinem aktivierten, d. h. scharfen Zustand
befindet oder nicht.
Die Signalauswertung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
basiert auf den folgenden physikalischen Grundlagen.
Ein ummagnetisierbares Markierungselement weist Hyste
reseeigenschaften auf, aufgrund derer die Magnetfluß
dichte im Markierungselement beim Ummagnetisieren durch
das Erreger-Magnetwechselfeld mehr oder weniger sprung
haft ändert. Ohne Beeinflussung durch andere magneti
sierte Gegenstände bzw. Materialien ist die Hysterese
kurve des Markierungselementes symmetrisch, d. h. die
positive Koerzitivkraft +HC ist betragsmäßig gleich der
negativen Koerzitivkraft -HC. Bei sinusförmiger Änderung
des Erreger-Magnetwechselfeldes treten die Magnetfluß
dichteänderungen durch Ummagnetisierung des Markierungs
elementes stets symmetrisch zum Nulldurchgang der zeit
lichen Veränderung der Erreger-Magnetfeldstärke auf. Da
die Koerzitivkraft des Markierungselementes wesentlich
kleiner als der Scheitelwert der Magnetfeldstärke des
Erregerfeldes ist, liegt die Magnetflußdichteänderung
näherungsweise im Nulldurchgang des Magnetfeldes.
Neben einer Änderung der Magnetflußdichte infolge der
sich sinusförmig ändernden Magnetfeldstärke erfaßt die
Empfangsvorrichtung auch eine Veränderung der Magnet
flußdichte bei jeder Ummagnetisierung des Markierungs
elementes. Bei nicht durch andere magnetische Materia
lien beeinflußtem Markierungselement weist die Änderung
des Empfangssignals der Empfangsvorrichtung infolge der
Ummagnetisierung des Markierungselementes gleiche Symme
trie und dieselbe Frequenz wie das Erreger-Magnet
wechselfeld auf. Berücksichtigt man, daß die Magnetfluß
dichteänderung in der typischerweise eine Spule, Leiter-
Schleife oder Antenne aufweisenden Empfangsvorrichtung
ein Spannungs- oder Stromsignal induziert, so ist das
Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden, be
tragsmäßig gleich großen maximalen Signalwerten unter
schiedlicher Polarität des Filterausgangssignals gleich
der halben Periodendauer des Erreger-Magnetwechselfel
des. Erkennt also die Vergleichsvorrichtung, daß ein
derartiges Zeitintervall innerhalb eines vorgegebenen
Toleranzbereiches um den Wert für die halbe Perioden
dauer des Erreger-Magnetwechselfeldes herum liegt, gibt
die Vergleichsvorrichtung ein entsprechendes erstes Aus
gangssignal aus, das in einer optischen und/oder akusti
schen Anzeigevorrichtung in ein erstes Anzeigesignal zum
Anzeigen des Vorhandenseins eines Markierungselementes
mit dem oben beschriebenen magnetischen Verhalten umge
setzt wird. Sofern sich an dem gerade untersuchten
Gegenstand kein Markierungselement befindet, ist das
Filterausgangssignal (ohne externe Störeinflüsse) gleich
Null, da das Ausgangssignal der Empfangsvorrichtung bei
sinusförmigem Erreger-Magnetwechselfeld sinusförmig ist
und demzufolge die in der Bandpaßfilterungsvorrichtung
erfolgende Oberwellen- oder Harmonischen-Filterung ein
Nullsignal liefert. Weist das Filterausgangssignal auf
einanderfolgende, betragsmäßig maximale Signalwerte mit
einem außerhalb dieses Toleranzbereiches liegenden zeit
lichen Abstand auf, so läßt dies auf eine Störung oder
auf ein deaktiviertes Markierungselement schließen.
Die Signalauswertung bei der erfindungsgemäßen Vorrich
tung ist denkbar einfach, da sie lediglich auf eine
Oberwellenfilterung des Ausgangssignals der Empfangs
vorrichtung und einen Zeitvergleich zwischen dem Fil
terausgangssignal und dem Erregersignal für das Erreger-
Magnetwechselfeld hinausläuft. Ein Vergleich eines
Amplitudenwertes mit einem Schwellwert o. dgl. zur Ent
scheidung, ob und, wenn ja, welche Anzeige gegeben wird,
ist nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht vorge
sehen. Die Amplitude des von der Empfangsvorrichtung
ausgegebenen elektrischen Signals, insbesondere die
Größe der Spitzen (peak), die dem bei einem sinusförmi
gen Trägersignal überlagert sind, gehen in die Auswer
tung nicht ein. Vielmehr ist der zeitliche Abstand je
weils aufeinanderfolgender Spitzenwerte ausschlaggebend,
die durch das Vorhandensein des ummagnetisierbaren Mar
kierungselement verursacht werden. Eine externe Störung
kann nur dann zu einer Fehlanzeige führen, wenn die
externe Störung mit derselben Frequenz wie das Erreger-
Magnetwechselfeld auftritt, phasengleich mit dem Er
reger-Magnetwechselfeld ist und im durch die Bandpaßfil
terungsvorrichtung vorgegebenen Frequenzbereich die
selben Oberwellen mit denselben Signalanteilen wie ein
Markierungselement erzeugt. Das gleichzeitige Zusammen
treffen dieser drei Bedingungen ist recht unwahrschein
lich, weshalb die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe
Zuverlässigkeit gegen externe Störungen gewährleistet.
Insbesondere bei einem Verifier-Gerät, mit dem, wie oben
erläutert, das Personal bei einem aktivier- und deakti
vierbaren Markierungselement dessen Zustand vor der Aus
gabe der mit diesem Markierungselement versehenen Ware
überprüft, ist eine hohe Störunempfindlichkeit ge
wünscht. Es soll nämlich verhindert werden, daß das be
triebsbereite Verifier-Gerät durch externe Einflüsse an
spricht und eine Anzeige ausgibt, obwohl kein Gegenstand
an dem Gerät vorbeigeführt wird.
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung als Überwachungs
vorrichtung am Ausgang eines Ladenlokals eingesetzt, so
ist das erste Anzeigesignal gleichbedeutend mit einem
Alarmsignal, das akustisch deutlich wahrnehmbar den Ver
such einer unbefugten Entwendung eines Gegenstandes an
zeigen soll. Ist die erfindungsgemäße Vorrichtung da
gegen als Überprüf- oder Verifier-Gerät für das Personal
ausgelegt, so soll diesem mit dem ersten Anzeigesignal
angezeigt werden, daß das Markierungselement sich im
scharfen Zustand befindet, so daß die Überwachungsanlage
am Ausgang des Ladenlokals bei Hindurchführung des mit
diesem Markierungselement versehenen Gegenstandes an
spricht, der Gegenstand also gegen unbefugte Entwendung
gesichert ist.
Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Zeitvergleichs
zwischen zwei aufeinanderfolgenden, betragsmäßig maxi
malen Signalwerten unterschiedlicher Polarität des Fil
terausgangssignals und der halben Periodendauer des Er
reger-Magnetwechselfeldes ist gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung eine der Signalverarbei
tungsvorrichtung nachgeschaltete Signalumsetzvorrichtung
vorgesehen. Diese Signalumsetzvorrichtung erzeugt eine
Folge von Impulsen, wobei der Abstand zweier aufeinan
derfolgender Impulse gleich dem Abstand zweier aufeinan
derfolgender, betragsmäßig maximaler Signalwerte unter
schiedlicher Polarität des Filterausgangssignals ist. In
der Vergleichsvorrichtung werden dann das Impulszeitintervall
und die halbe Periodendauer miteinander ver
glichen.
Die Signalumsetzvorrichtung weist vorzugsweise eine
Gleichrichtvorrichtung zum Gleichrichten des Filteraus
gangssignals und eine der Gleichrichtvorrichtung nach
geschaltete Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung auf.
Diese letztgenannte Vorrichtung erzeugt Impulse mit
einer Breite, die gleich demjenigen Zeitintervall ist,
innerhalb dessen das gleichgerichtete Filterausgangs
signal jeweils größer als ein vorgebbarer Schwellwert
ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Impulssignal-
Erzeugungsvorrichtung um eine Schmitt-Trigger-Einrich
tung.
Zur Glättung des der Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung
zugeführten gleichgerichteten Filterausgangssignals ist
eine Serienschaltung aus Hochpaßfilterungsvorrichtung
und Tiefpaßfilterungsvorrichtung vorgesehen. Ein derart
geglättetes Signal läßt sich in der Impulssignal-Erzeu
gungsvorrichtung anschließend zuverlässiger in einzelne
Impulse umsetzen, deren Breiten gleich denjenigen Zeit
intervallen ist, für die die Signalwerte des Filteraus
gangssignals jeweils größer als der vorgegebene Schwell
wert ist.
Vorteilhafterweise wird der Wert für die halbe Perio
dendauer aus dem Erreger-Schwingungssignal für das Er
reger-Magnetwechselfeld abgeleitet. Das Erreger-Schwin
gungssignal wird dabei von einer Steuervorrichtung er
zeugt und von dieser der Sendevorrichtung zugeführt.
Um die Vergleichsoperation in der Vergleichsvorrichtung
auf einen Impulsbreitenvergleich zweier in Phase lie
gender Impulssignalfolgen reduzieren zu können, wird
auch das Erreger-Schwingungssignal in einer dafür vor
gesehenen weiteren Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung in
einzelne Impulse umgesetzt. Die Breite dieser Impulse
entspricht dabei der Dauer der Zeitintervalle, für die
der Absolutwert des Erreger-Schwingungssignals größer
ist als ein vorgebbarer Schwellwert. Auch bei dieser
Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung handelt es sich vor
zugsweise um eine Schmitt-Trigger-Einrichtung.
Bei Umsetzung sowohl des Filterausgangssignals als auch
des Erreger-Schwingungssignals in jeweilige Impulsfolgen
wird in der Vergleichsvorrichtung ein Zeitvergleich
zwischen den Zeitintervallen aufeinanderfolgender
Impulse der einen Impulsfolge mit denjenigen aufeinan
derfolgenden Impulsen der anderen Impulsfolge durchge
führt. Die Operation der Vergleichsvorrichtung kann in
vorteilhafter Weise dadurch vereinfacht werden, daß
beide Impulsfolgen jeweils einer Frequenzteilung unter
zogen werden, so daß sich Impulsfolgen mit der halben
Frequenz der vorherigen Impulsfolge ergeben. Jetzt
brauchen in der Vergleichsvorrichtung lediglich noch die
Breiten zweier phasengleicher Impulse verglichen zu
werden. Ist die Breite eines Impulses, der durch Ver
arbeitung des Ausgangssignals der Empfangsvorrichtung
erzeugt worden ist, gleich oder unter Berücksichtigung
eines Toleranzbereiches gleich der Breite eines Impul
ses, der durch Verarbeitung des Erreger-Schwingungssig
nals erzeugt worden ist, so gibt die Vergleichsvorrich
tung das erste Ausgangssignal zum Erzeugen des ersten
Anzeigesignals an die Anzeigevorrichtung aus, wodurch
angezeigt wird, daß ein Gegenstand mit gegebenenfalls
nicht deaktiviertem Markierungselement an der Überprüf
vorrichtung vorbeigeführt wird.
Wie bereits oben erwähnt, lassen sich mit der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung sowohl der Aktiv- als auch der
Deaktiv-Zustand eines sowohl aktivier- als auch deakti
vierbaren Markierungselementes ermitteln. Ein derartiges
Markierungselement weist beispielsweise ein erstes um
magnetisierbares Material mit einer geringen Koerzitiv
kraft und ein zweites ummagnetisierbares Material mit
einer hohen Koerzitivkraft auf. Die beiden magnetisier
baren Materialien liegen in Form von übereinander ange
ordneten Materialschichten vor, wobei die Schichtenfolge
hinter einem Waren-Etikett angeordnet ist oder in Strei
fenform ausgebildet ist. Während die Feldstärke des Er
reger-Magnetwechselfeldes Werte annimmt, die größer sind
als die Koerzitivkraft des ersten Materials, ist die
Koerzitivkraft des zweiten Materials größer als die
maximale Feldstärke des Erreger-Magnetwechselfeldes. Die
Koerzitivkraft des ersten Materials ist um ca. zwei
Größenordnungen (Zehnerpotenzen) kleiner als der Maxi
malwert der Feldstärke des Erreger-Magnetwechselfeldes
ist, während die Koerzitivkraft des zweiten Materials
zumindest etwa das 2- bis 3fache des Amplitudenwertes
des Erreger-Magnetwechselfeldes beträgt. Die Magneti
sierung bzw. Entmagnetisierung des zweiten magnetischen
Materials erfolgt mittels bekannter Magnetisierungs- und
Entmagnetisierungsverfahren in den bereits eingangs ge
nannten Resensitizer- bzw. Desensitizer-Geräten. Bei
entmagnetisiertem zweiten Material verhält sich das Mar
kierungselement in dem Erreger-Magnetwechselfeld wie
oben beschrieben. Das Erreger-Magnetwechselfeld ist zu
gering, um das zweite magnetisierbare Material so weit
zu magnetisieren, daß es Einfluß auf das Ummagnetisie
rungsverhalten des ersten magnetisierbaren Materials
hat. Demgegenüber wirkt sich das von dem zweiten Mate
rial erzeugte Magnetfeld dann, wenn es bis zu seiner
Sättigung (vor-)magnetisiert ist, auf das Ummagnetisie
rungsverhalten des ersten Materials aus und bewirkt eine
Verschiebung der Hysteresekurve des ersten Materials mit
der Folge, daß diese nicht mehr symmetrisch zum Null
punkt ist. Unter dem Einfluß des Magnetfeldes des zwei
ten Materials ist die positive Koerzitivkraft +HC be
tragsmäßig größer (kleiner) als die negative Koerzitiv
kraft -HC. Der Einfluß des Magnetfeldes des zweiten bis
zur Sättigung magnetisierten Materials auf das erste
Material kann derart stark sein, daß die Hysteresekurve
bis vollständig zu positiven (negativen) Magnetfeldstär
ken hin verschoben ist, die beiden betragsmäßig unter
schiedlichen Koerzitivkräfte also dasselbe Vorzeichen
haben. Die von der Empfangsvorrichtung erfaßten Magnet
flußdichteänderungen fallen also auch näherungsweise
nicht mehr mit den Nulldurchgängen des Zeitverlaufs der
Feldstärke des Erreger-Magnetwechselfeldes zusammen.
Dieser Zustand wird in der Vergleichsvorrichtung er
kannt, indem nämlich das Zeitintervall zwischen zwei
aufeinanderfolgende, betragsmäßig maximale Signalwerte
unterschiedlicher Polarität des Filterausgangssignals
größer bzw. kleiner als die halbe Periodendauer des Er
reger-Magnetwechselfeldes ist und auch außerhalb der
jeweiligen Toleranzbereiche liegt. In diesem Fall gibt
die Vergleichsvorrichtung ein zweites Signal aus, das
von der Anzeigevorrichtung in ein von dem ersten An
zeigesignal unterschiedliches zweites Anzeigesignal um
gesetzt wird. Während das erste Anzeigesignal je nach
Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Alarm
anzeigen soll, handelt es sich bei dem zweiten Anzeige
signal lediglich um ein Überprüfsignal, das anzeigt, daß
das Markierungselement deaktiviert bzw. "entschärft"
ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aber nicht nur in
der Lage, die Asymmetrie der Hysteresekurve des Markie
rungselementes qualitativ zu erkennen; vielmehr ist an
hand der Größen der Zeitintervall zwischen zwei betrags
mäßig maximalen Signalwerten auch eine Aussage über den
Grad der Asymmetrie der Hysteresekurve möglich. Damit
ergibt sich ein weitaus größeres Einsatzgebiet für die
erfindungsgemäße Vorrichtung als lediglich die Anwendung
im Zusammenhang mit Anti-Diebstahl-Systemen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich eine
Vielzahl von magnetisierbaren Elementen mit einstell
baren magnetischen Eigenschaften erkennen und quanti
tativ untersuchen. Beispiele derartiger Elemente sind
magnetisch veränderbar gekoppelte Zweischicht-Magnet
filme mit zwei unterschiedlichen Koerzitivfeldstärken
(-kräften), sogenannte Wieganddrähte, Magnetfilme mit
veränderbarer Anisotropie, Warenetiketten mit zwei mög
lichen unterschiedlichen Magnetzuständen für die elek
tronische Warensicherung.
Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit, mit der der Zustand
des magnetisierbaren Markierungselementes angezeigt
wird, ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbil
dung der Erfindung vorgesehen, daß die Anzeigevorrich
tung nicht sogleich bei Empfang eines einzigen ersten
oder zweiten Ausgangssignals der Vergleichsvorrichtung
das entsprechende Anzeigesignal erzeugt. Insoweit vor
teilhaft ist es, wenn zunächst mehrere Zeitintervalle
zwischen zwei aufeinanderfolgenden, betragsmäßig maxi
malen Signalwerten unterschiedlicher Polarität des Fil
terausgangssignals mit jeweils der halben Periodendauer
des Erreger-Magnetwechselfeldes verglichen werden, um
dann, wenn bei diesen Vergleichen immer entweder erste
oder zweite Ausgangssignale von der Vergleichsvorrich
tung erzeugt worden sind, das entsprechende Anzeigesig
nal aus zugeben. Die Anzahl der Vergleichsvorrichtungs-
Ausgangssignale, die die Anzeigevorrichtung vor Erzeu
gung des entsprechenden Anzeigesignals empfangen haben
muß, kann in Abhängigkeit von der Art des Ausgangssig
nals (erstes oder zweites) unterschiedlich sein.
Wie bereits oben erwähnt, wird bei aktivier- und deakti
vierbaren Markierungselementen das Verifier-Gerät immer
zusammen mit einem Resensitizer- oder Desensitizer-Gerät
verwendet. Vor der Ausgabe einer Ware oder eines Gegen
standes an einen Kunden wird der Gegenstand bzw. die
Ware mit dem Markierungselement von dem dazu autorisier
ten Personal an dem Desensitizer-Gerät vorbeigeführt, um
das Markierungselement zu "entschärfen". Das Desensiti
zer-Gerät erzeugt ein starkes Magnetfeld, in dem das
zweite Material des Markierungselementes bis zur Sätti
gung magnetisiert wird. Um überprüfen zu können, ob das
Markierungselement auch tatsächlich "entschärft" ist,
wird der Gegenstand anschließend an dem Verifier-Gerät
vorbeigeführt, in dem die oben beschriebenen Operationen
ablaufen. Dabei braucht die Aussage, daß das Markie
rungselement deaktiviert ist, nicht übermäßig möglichst
zuverlässig getroffen zu werden, denn selbst wenn das
Markierungselement trotz gegenteiliger Anzeige durch das
Verifier-Gerät noch aktiviert ist, würde dies lediglich
dazu führen, daß am Ausgang des Ladenlokals Alarm ge
geben wird. Also braucht die Vergleichsvorrichtung
lediglich ein oder einige wenige zweite Ausgangssignale
hintereinander auszugeben, damit die Anzeigevorrichtung
das zweite Anzeigesignal zum Anzeigen des deaktiven Zu
standes des Markierungselementes ausgegeben wird.
Zum Aktivieren der Markierungselemente werden die Gegen
stände an dem Resensitizer-Gerät vorbeigeführt, das ein
Magnetwechselfeld mit sich allmählich verringernder
Intensität zum Entmagnetisieren des zweiten Materials
des Markierungselementes erzeugt. Danach ist das Markie
rungselement "scharf". Um diesen Zustand zu überprüfen,
wird der Gegenstand mit dem Markierungselement an dem
Verifier-Gerät vorbeigeführt. Hierbei ist es wünschens
wert, möglichst zuverlässig anzeigen zu können, daß das
Markierungselement zur Sicherung des Gegenstands aktiv
ist, weshalb vor der Ausgabe des entsprechenden ersten
Anzeigesignals von der Vergleichsvorrichtung mehrere
erste Ausgangssignale erzeugt worden sein sollten als
dies zur Erkennung lediglich des Deaktiv-Zustandes der
Fall ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Phasen
lagen zwischen den Nulldurchgängen des Erreger-Magnet
wechselfeldes und den maximalen positiven oder negativen
Signalwerten desjenigen Signals verglichen, das durch
Oberwellen-Bandpaßfilterung des Ausgangssignals der dem
Erreger-Magnetwechselfeld ausgesetzten Empfangsvorrich
tung erzeugt wird. Wenn bei Phasengleichheit des Filter
ausgangssignals mit dem Erreger-Magnetwechselfeld bzw.
dem Erreger-Schwingungssignal das Zeitintervall zwischen
zwei aufeinanderfolgenden, betragsmäßig maximalen Sig
nalwerten unterschiedlicher Polarität des Filteraus
gangssignals um einen zuvor bestimmten Toleranzbereich
nicht von dem Wert für die halbe Periodendauer des Er
reger-Schwingungssignals abweicht, wird kein das Vorhan
densein des Markierungselementes oder kein den Aktiv-Zu
stand des Markierungselementes anzeigendes Ausgangssig
nal ausgegeben. Wegen der drei zusammenkommenden Voraus
setzungen, nämlich der Phasengleichheit, der Träger
signalfrequenz und der Zusammensetzung bzgl. der heraus
gefilterten Oberwellen-Signalanteile ist es relativ
unwahrscheinlich, daß eine externe Störung zu einer
Fehlalarmauslösung bzw. Fehlanzeige der erfindungsge
mäßen Vorrichtung führt.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des
erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich also allein durch
Auswertung einer Magnetfeldänderung überprüfen, ob ein
magnetisierbares Markierungselement mit bestimmtem be
kanntem magnetischem Verhalten vorhanden ist oder nicht
oder welchen von zwei möglichen Zuständen ein magne
tisches Markierungselement mit veränderbarem magne
tischem Verhalten gerade einnimmt.
Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei
spiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen
zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Erken
nung des Zustandes eines magnetisierbaren Mar
kierungselementes,
Fig. 2 den Aufbau eines Markierungselementes,
Fig. 3 bis 9 Kurven und Signalzeitverläufe zur Erläuterung
der Auswirkungen eines aktivierten Markierungs
elementes in einem Erreger-Magnetwechselfeld bei
Einnahme seines ersten Magnetisierungszustandes,
Fig. 10 bis 16 Signalverläufe an den in Fig. 1 gekennzeichneten
Stellen bei einem aktivierten Markierungs
element,
Fig. 17 bis 23
Kurven und Signalzeitverläufe zur Erläuterung
der Auswirkungen eines deaktivierten Markie
rungselementes in einem Erreger-Magnetwechsel
feld bei Einnahme seines zweiten Magnetisie
rungszustandes und
Fig. 24 bis 30 Signalverläufe an den in Fig. 1 gekennzeichneten
Stellen bei einem deaktivierten Markierungs
element.
Anhand von Fig. 1 soll der Schaltungsaufbau der Vorrich
tung zum Erkennen des Zustandes eines magnetisierbaren
Markierungselementes am Beispiel eines Verifier-Gerätes
beschrieben werden. Das Verifier-Gerät, dessen konstruk
tiver Aufbau hier nicht näher beschrieben wird, weist
eine Sendevorrichtung in Form einer Sendespule 10 auf,
die mit einem sinusförmigen Erreger-Schwingungssignal
betrieben wird. Dieses Erreger-Schwingungssignal wird in
einer Ansteuerschaltung 12 erzeugt, die einen Oszillator
14 und einen Verstärker 16 aufweist. Die Ansteuerschal
tung 12 gibt ein Erreger-Schwingungssignal mit einer
Frequenz von beispielsweise 1 kHz aus. Neben der Sende
spule 10 wird das Erreger-Schwingungssignal einer
Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung in Form einer
Schmitt-Trigger-Schaltung 18 zugeführt, deren Ausgangs
signal in einer Frequenzteilungsschaltung 20 derart um
gesetzt wird, daß das impulsförmige Ausgangssignal der
Frequenzteilungsschaltung 20 die halbe Frequenz des
impulsförmigen Ausgangssignals der Schmitt-Trigger-
Schaltung 18 aufweist. Das Ausgangssignal der Frequenz
teilungsschaltung 20 wird nach Umsetzung in einer Pegel
umsetzschaltung 22 als Signal U1 einer Vergleichsschal
tung 24 zugeführt.
In dem von der Sendespule 10 erzeugten Erreger-Magnet
wechselfeld ist eine Empfangsvorrichtung in Form einer
Empfängerspule 26 angeordnet, an deren Ausgang ein von
dem Erreger-Magnetwechselfeld induziertes zeitabhängiges
Ausgangsspannungssignal U2 erzeugt wird. Das Ausgangs
signal U2 der Empfängerspule 26, dessen Trägerfrequenz
gleich der Grundfrequenz des Erreger-Schwingungssignals,
also ein 1 kHz ist, wird einer Bandpaß-Filterungsschal
tung 28 zugeführt. Das durch die Bandpaß-Filterungs
schaltung 28 vorgegebene Frequenzband reicht beispiels
weise von der Frequenz 10 kHz bis zur Frequenz 20 kHz,
so daß das Filterausgangssignal U3 aus einer Überlage
rung derjenigen Oberwellen-Signalanteile besteht, deren
Frequenzen ein Vielfaches der Trägerfrequenz des indu
zierten Spannungssignals U2 der Empfangsspule 26 sind.
Als Bandpaß-Filterungsschaltung werden beispielsweise
Tschebyscheff-Filter vierter Ordnung eingesetzt.
Das Filterausgangssignal U3 der Bandpaß-Filterungsschal
tung 28 wird einer Gleichrichtschaltung 32 der Signal
verarbeitungsvorrichtung 30 zugeführt. Die Bandpaß-Fil
terungsschaltung 28 ist Bestandteil einer Signalverar
beitungsvorrichtung 30, deren erste Stufe sie bildet.
Das von der Gleichrichtschaltung 32 gleichgerichtete
Filterausgangssignal U3 wird als Spannungssignal U4
einem Hochpaßfilter 34 und danach einem Tiefpaßfilter 36
zugeführt. Diese beiden Filter sind Bestandteil der
Signalverarbeitungsvorrichtung 30. Das Ausgangssignal U5
am Ausgang des Tiefpaßfilters 36 wird einer Impuls
signal-Erzeugungsvorrichtung in Form einer Schmitt-
Trigger-Schaltung 38 zugeführt. Die Gleichrichtschaltung
32, die beiden Filter 34, 36 und die Schmitt-Trigger-
Schaltung 38 bilden eine Signalumsetzschaltung 39 zum
Umsetzen des Ausgangssignals der Empfangsspule 26 in
Impulssignale. Die Signalumsetzschaltung 39 ist Bestand
teil der Signalverarbeitungsvorrichtung 30.
Das Ausgangssignal U6 der Schmitt-Trigger-Schaltung 38
wird einer Frequenzteilungsschaltung 40 zugeführt, die
das impulsförmige Ausgangssignal U6 in ein impulsförmi
ges Signal mit der halben Frequenz des Signals U6 um
setzt. In einer der Frequenzteilungsschaltung 40 nach
geschalteten Pegelumsetzschaltung 42 wird der Pegel des
frequenzgeteilten Ausgangssignals U6 der Schmitt-
Trigger-Schaltung 38 umgesetzt. Das Ausgangssignal U7
der Pegelumsetzschaltung 42, das gleichzeitig auch das
Ausgangssignal der Signalverarbeitungsvorrichtung 30
ist, wird, wie das Ausgangssignal U1, das durch Signal
verarbeitung aus dem der Sendespule 10 zugeführten Er
regersignal hervorgegangen ist, der Vergleichsschaltung
24 zugeführt.
Die Vergleichsschaltung 24 weist zwei getaktete Zähler
44 auf, die die Breite der Impulse der beiden der Ver
gleichsschaltung 24 zugeführten Signale ermitteln. An
schließend werden diese beiden Impulsbreiten in der Ver
gleichsschaltung 24 miteinander verglichen. In Abhängig
keit von dem Ergebnis des Vergleiches erzeugt die Ver
gleichsschaltung 24 ein erstes oder ein zweites Aus
gangssignal, das einer Anzeigeschaltung 46 zugeführt
wird. In der Anzeigeschaltung 46 wird das Ausgangssignal
der Vergleichsschaltung 24 in ein erstes oder in ein
zweites Anzeigesignal umgesetzt, das einem Lautsprecher
48 zugeführt wird. Sämtliche Einheiten der in Fig. 1 als
Blockschaltbild dargestellten Vorrichtung sind mit einer
Energieversorgungsquelle 50 verbunden.
Anhand der Explosionsdarstellung gemäß Fig. 2 soll nach
folgend kurz beispielhaft ein Markierungselement erläu
tert werden. Das in einem Preisschild integrierte Mar
kierungselement 51 weist zwei Schichten 51a, b aus unter
schiedlichem magnetisierbarem Material auf. Die erste
Materialschicht 51a, die aus einem weichmagnetischen
ersten Material, z. B. Permalloy besteht, weist dabei
eine Koerzitivkraft auf, die kleiner ist als die Feld
stärke des Erregerfeldes. Die zweite Materialschicht 51b
des Markierungselementes 51 besteht aus einem zweiten
Material, z. B. einem Eisenoxid, mit einer Koerzitiv
kraft, die wesentlich größer als der Scheitelwert der
Magnetfeldstärke des Erregerfeldes ist. Eine dritte
Materialschicht 51c aus z. B. Papier oder sonstigem be
druckbarem Material dient der Wiedergabe von Informa
tionen, z. B. des Verkaufspreises oder sonstiger in
erster Linie für die Bestandserfassung wesentlicher
Daten, wie z. B. bestimmter Kodierungen. Sämtliche
Schichten 51a, b, c liegen unmittelbar übereinander und
bilden das sandwichartige Markierungselement 51. Bei
einem aktiven Markierungselement 51 ist die zweite Mate
rialschicht 51b entmagnetisiert, wohingegen die zweite
Materialschicht 51b bis zur Sättigung magnetisiert ist,
wenn das Markierungselement 51 deaktiviert ist. Die
Magnetisierung oder Entmagnetisierung der zweiten Mate
rialschicht erfolgt durch ein sogenanntes Desensitizer-
Gerät bzw. Resensitizer-Gerät. Der mit dem Markierungs
element 51 versehene Gegenstand wird entweder an dem
Resensitizer-Gerät oder an dem Desensitizer-Gerät vor
beibewegt, um das Markierungselement 51 "scharf zu
machen", also in den aktiven Zustand zu versetzen, oder
aber ein scharfes Markierungselement 51 zu "entschär
fen", also in den deaktiven Zustand zu überführen.
Anhand der Diagramme nach den Fig. 3 bis 30 wird nach
folgend die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Erkennen
des Zustandes eines magnetisierbaren Markierungselemen
tes beschrieben. Die Diagramme nach den Fig. 3 bis 16
zeigen den Zeitverlauf der in Fig. 1 gekennzeichneten
Spannungssignale U1-U8 für den Fall, daß sich in dem von
der Sendespule 10 erzeugten Erreger-Magnetwechselfeld
ein aktiviertes Markierungselement befindet. Demgegen
über zeigen die Fig. 17 bis 30 die Zeitverläufe der
Spannungssignale U1-U8 für den Fall, daß sich im Er
reger-Magnetwechselfeld ein deaktiviertes Markierungs
element befindet.
Unabhängig von dem Umstand, ob die zweite Material
schicht bis zur Sättigung magnetisiert ist oder entmag
netisiert ist, wird der magnetisch weiche Teil des Mar
kierungselementes 51 (d. h. dessen erste Materialschicht
51a) unter dem Einfluß des Erreger-Magnetwechselfeldes
mit jeder Magnetisierungsumkehr ummagnetisiert. Die
Hysteresekurve der weich-magnetischen Schicht 51a ist
für den Fall, daß der zweite Teil des Markierungselemen
tes 51 (d. h. dessen zweite Schicht 51b) entmagnetisiert
ist, in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 zeigt also diejenige
Hysteresekurve, die die magnetischen Eigenschaften des
Markierungselementes 51 in dessen aktiven Zustand be
schreibt. Mit +HC, -HC, +BREM,-BREM sind die positiven
und die negativen Koerzitivkräfte bzw. die positive und
die negative Remanenz bezeichnet. Die Hysteresekurve ist
symmetrisch zum Nullpunkt. Der zeitliche Verlauf der
sinusförmigen Erreger-Magnetstärke HERR ist in Fig. 4
dargestellt. Damit ändert sich die Magnetflußdichte BERR
aufgrund der Änderung der Erreger-Magnetfeldstärke HERR
ebenfalls sinusförmig, was in Fig. 5 dargestellt ist.
Dieser Magnetflußschicht überlagert ist die aus der Um
magnetisierung resultierende Magnetflußdichte BUM, deren
Zeitverlauf in Fig. 6 gezeigt ist. Sobald die Erreger-
Magnetfeldstärke HERR "von unten" die positive Koerzi
tivkraft +HC erreicht und übersteigt, kehrt sich die
Magnetflußdichte der ersten Materialschicht 51a von
-BREM auf +BREM um. Sobald die Erreger-Magnetfeldstärke
HERR "von oben" die negative Koerzitivkraft -HC erreicht
und unterschreitet, kehrt sich die Magnetflußdichte der
ersten Materialschicht 51a von +BREM auf -BREM um. Da
die Hysteresekurve symmetrisch ist (|-HC|=|+HC|), sind
die Zeitspannen, für die die Magnetflußdichte BUM den
Wert -BREM oder +BREM annimmt, gleich lang und im Ideal
fall To/2, wenn To die Periodendauer des Erreger-Magnet
wechselfeldes ist (siehe Fig. 4). Das in der Empfänger
spule 26 induzierte Spannungssignal (Fig. 9) setzt sich
aus einem infolge der Veränderung der Erreger-Magnet
flußdichte hervorgerufenen ersten Signalanteil UERR
(Fig. 7) und einen infolge der Ummagnetisierung der
ersten Materialschicht 51a hervorgerufenen zweiten Sig
nalanteil UUM (Fig. 8) zusammen. Da die induzierte Span
nung proportional zur Veränderung der Magnetflußdichte
ist, verläuft der erste Signalanteil UERR sinusförmig,
jedoch um 90° phasenverschoben zum Erreger-Magnet
wechselfeld, während der zweite Signalanteil UUM aus (im
Idealfall) Nadelimpulsen 52 unterschiedlicher Polarität
an den Stellen der Ummagnetisierung der ersten Material
schicht 51a zusammengesetzt ist. Da die Hysteresekurve
gemäß Fig. 3 symmetrisch zum Nullpunkt ist, also die
positive und die negative Koerzitivkraft betragsmäßig
gleich sind, weisen aufeinanderfolgende Nadelimpulse 52
den Abstand To/2 voneinander auf.
Da die Koerzitivkraft des magnetisch weichen ersten
Materials relativ klein ist, insbesondere im Vergleich
zum Maximalwert der Erreger-Magnetfeldstärke relativ
klein ist, erfolgt die Ummagnetisierung also näherungs
weise bei jedem Nulldurchgang der Erreger-Magnetfeld
stärke. Damit ändert sich näherungsweise bei jedem Null
durchgang die Magnetflußdichte, was sich in nadelförmi
gen Impulsen 52 im Bereich der Scheitelpunkte des ohne
Vorhandensein eines Markierungselementes sinusförmigen
induzierten Ausgangssignals U2 der Empfangsspule 26
niederschlägt. Bei einem aktivierten Markierungselement
(das zweite Material ist nicht bis zur Sättigung auf
magnetisiert) stellt sich also für das induzierte Aus
gangssignal U2 der Empfängerspule 26 der in Fig. 10 wie
dergegebene Signal-Zeitverlauf ein. Das Ausgangssignal
besteht aus einer Sinus-Grundwelle mit der Frequenz fo
und der Periodendauer To, die beide gleich dem (nicht
dargestellten) Erreger-Schwingungssignal sind, wobei
diesem Sinussignal die durch die Ummagnetisierung her
vorgerufenen Impulse oder Peaks 52 überlagert sind. Fig.
10 entspricht also, was die Entstehung des Signalver
laufs angeht, der Fig. 9 mit der Näherung, daß die
Koerzitivkräfte im Vergleich mit dem Amplitudenwert für
das Erreger-Magnetwechselfeld mit näherungsweise Null
angesetzt worden sind.
Nach Filterung des induzierten Spannungssignals U2 in
der Bandpaß-Filterungsschaltung 28 ergibt sich das
Spannungssignal U3, dessen Zeitverlauf in Fig. 11 dar
gestellt ist. Dieses Spannungssignal besteht aus den
überlagerten Signalanteilen der Harmonischen der Träger
frequenz im durch die Bandpaß-Filterungsschaltung 28
vorgegebenen Frequenzband. Das Signal U3 weist aufeinan
derfolgende, betragsmäßig maximale Signalwerte 53 ab
wechselnder Polarität auf, wobei das Zeitintervall Tx
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalwerten 53
unterschiedlicher Polarität näherungsweise To/2 ist.
Nach Gleichrichtung dieses Spannungssignals U3 in der
Gleichrichtschaltung 32 ergibt sich das Spannungssignal
U4, dessen Zeitverlauf in Fig. 12 dargestellt ist. Durch
Hoch- und anschließende Tiefpaßfilterung des gleichge
richteten Spannungssignals U4 in den Filtern 34 und 36
entsteht das Spannungssignal U5, dessen Zeitverlauf Fig.
13 wiedergibt. In Fig. 13 ist auch der Schwellwert Uth
angegeben, mit dem das sich zeitlich ändernde Spannungs
signal U5 in der Schmitt-Trigger-Schaltung 38 verglichen
wird, so daß lediglich für die Zeitintervalle Ty, für
die das Spannungssignal U5 größer ist als der Schwell
wert Uth, das Ausgangssignal der Schmitt-Trigger-Schal
tung 38 einen Wert ungleich Null annimmt.
Das Ausgangssignal U6 der Schmitt-Trigger-Schaltung 38
ist in Fig. 14 dargestellt und besteht aus einer Folge
von Impulsen 54 mit der Breite Ty. Mit dem Spannungs
signal U6 liegt also ein Signal vor, dessen Frequenz
gleich der doppelten Erreger-Schwingungssignalfrequenz
ist. Die Impulse 54 des Spannungssignals U6 liegen dabei
näherungsweise in Phase mit den Nulldurchgängen des Er
reger-Schwingungssignals. Nach Frequenzteilung dieses
Ausgangssignals in der Frequenzteilungsschaltung 40 und
anschließender Pegelumsetzung in der Pegelumsetzschal
tung 42 ergibt sich das Impulssignal U7, dessen Zeit
verlauf in Fig. 15 dargestellt ist und das aus einer
Folge von Impulsen 56 mit der Breite Tx (siehe Fig. 15)
besteht. Die Frequenz des Impulssignales U6 ist gleich
der Frequenz, mit der die erste Materialschicht des Mar
kierungselementes im Erreger-Magnetwechselfeld ummag
netisiert wird.
Wie anhand von Fig. 1 erläutert, wird auch das Erreger-
Schwingungssignal einer Signalverarbeitung durch die
Schmitt-Trigger-Schaltung 18, die Frequenzteilungsschal
tung 20 und die Pegelumsetzschaltung 22 unterzogen mit
dem Ergebnis, daß sich als Ausgangssignal der Pegelum
setzschaltung 22 das Spannungssignal U1 mit dem in Fig.
16 gezeigten Spannungsverlauf einstellt. Auch bei diesem
Signal U1 handelt es sich um eine Folge von Impulsen 58,
deren Breite gleich der halben Periodendauer To/2 des
(nicht dargestellten) Erreger-Schwingungssignals ist. In
der Vergleichsschaltung 24 werden nun die Impulsbreiten
Tx und To/2 zweier in Phase liegender Impulse 56, 58 der
Spannungssignale U7 und U1 miteinander verglichen. Bei
entmagnetisiertem zweiten Material des Markierungs
elementes ist die Impulsbreite Tx eines Impulses 56 des
Spannungssignals U7 gleich der Impulsbreite To/2 eines
Impulses 58 des Spannungssignals U1 und ist damit gleich
der halben Periodendauer des Erreger-Magnetwechselfel
des, oder aber die Breite Tx des Impulses 56 liegt
innerhalb eines vorgegebenen in den Fig. 15 und 16
durch gestrichelte Linien angedeuteten Toleranzbereiches
60. In diesem Fall erzeugt die Vergleichsschaltung 24
für jeden Impulsbreitenvergleich ein erstes Ausgangssig
nal, das der Anzeigeschaltung 46 zugeführt wird. Bei
Empfang einer vorgegebenen Anzahl von ersten Ausgangs
signalen hintereinander gibt die Anzeigeschaltung 46 ein
erstes Anzeigesignal an den Lautsprecher 48 aus, mit dem
ein aktives Markierungselement angezeigt wird.
Nachfolgend werden die Verhältnisse bei einem deakti
vierten Markierungselement beschrieben, das durch die
bis zur Sättigung magnetisierte zweite Materialschicht
gekennzeichnet ist. Unter dem Einfluß des bis zur Sät
tigung magnetisierten zweiten Materials des Markierungs
elementes wird die Hysteresekurve des ersten Materials
verschoben. Damit verläuft die Hysteresekurve nicht mehr
symmetrisch zum Nullpunkt. Es stellt sich beispielsweise
die Hysteresekurve nach Fig. 17 ein. Das Entscheidende
dabei ist, daß die positive Koerzitivkraft und die nega
tive Koerzitivkraft nicht mehr gleich groß sind. Bei
einem Erreger-Magnetwechselfeld HERR mit einem Zeitver
lauf gemäß Fig. 18 ergibt sich zunächst ein zeitlicher
Verlauf der Magnetflußdichte BERR gemäß Fig. 19. Diese
beiden Zeitverläufe stimmen mit den in den Fig. 4 und 5
gezeigten überein. Für die durch die Ummagnetisierung
der ersten Materialschicht hervorgerufene zusätzliche
Magnetflußdichte BUM ergibt sich der Zeitverlauf nach
Fig. 20. Wegen der nicht symmetrischen Hysteresekurve
(|-HC|≠|+HC|) sind die Zeitspannen, für die die zu
sätzliche Magnetflußdichte BUM den Wert +BREM oder -BREM
annimmt, unterschiedlich lang und insbesondere ungleich
To/2. Damit weisen auch die aufeinanderfolgenden Impulse
52 des infolge der Ummagnetisierung der ersten Material
schicht induzierten Spannungssignalanteils UUM (Fig. 22)
unterschiedliche Abstände auf. Den Zeitverlauf des Aus
gangssignals der Empfängerspule 26 zeigt Fig. 23.
Die Signalverarbeitung für ein induziertes Spannungs
signal U2 bei deaktiviertem Markierungselement im Er
reger-Magnetwechselfeld erfolgt grundsätzlich auf die
selbe Weise. Da jedoch der Zeitverlauf des induzierten
Spannungssignals U2 in diesem Fall von demjenigen bei
aktivem Markierungselement abweicht, unterscheiden sich
die Zeitverläufe der Spannungssignale U2 bis U7 von den
zuvor beschriebenen.
Je nach der Richtung und Stärke der Vormagnetisierung
der zweiten Materialschicht liegen die Peaks 52 des
induzierten Spannungssignals U2 links bzw. rechts der
positiven bzw. negativen Scheitelwerte. In Fig. 24 ist
ein angenommener Zeitverlauf für das Signal U2 einge
zeichnet, bei dem die positiven Peaks näherungsweise mit
den positiven Scheitelpunkten des sinusförmigen Anteils
des Spannungssignals U2 zusammenfallen, während die
negativen Peaks 52 den negativen Scheitelpunkten in der
Phase nacheilen. Der Signalverlauf gemäß Fig. 24 ist wie
anhand der Fig. 17 bis 23 erläutert entstanden. Die
Vormagnetisierung der zweiten Materialschicht des Mar
kierungselementes führt also zu einer Verschiebung der
Hysteresekurve der ersten Materialschicht in Richtung
positiver Magnetfeldstärken hin, wobei die zuvor nega
tive Koerzitivkraft -HC näherungsweise bei der Magnet
feldstärke H=0 liegt und die zuvor positive Koerzitiv
kraft +HC "deutlich" von H=0 abweicht (s. Fig. 17 und
18). Der Abstand Tz zwischen einem positiven Peak 52 zu
dem darauffolgenden negativen Peak 52 ist demzufolge
größer als die halbe Periodendauer To/2 des Erreger-
Magnetwechselfeldes und damit größer als der Abstand des
negativen Peak 52 zum nächstfolgenden positiven Peak 52
(s. Fig. 9); denn zwei positive Peaks 52 haben den Zeit
abstand To voneinander. Damit aber weisen auch die durch
die weitere Signalverarbeitung erzeugten Impulse 54 des
Spannungssignals U6 hinter der Schmitt-Trigger-Schaltung
38 untereinander unterschiedliche Abstände auf. Bei der
anschließenden Frequenzteilung in der Frequenzteilungs
schaltung 40 entsteht demzufolge ein Impulssignal mit
Impulsen 62, deren Breite Tz gleich dem Abstand zwischen
einem positiven Peak und dem darauffolgenden negativen
Peak des induzierten Spannungssignals U2 der Empfangs
spule 26 ist, wenn der erste Impuls 54 des Spannungssig
nals U6, der der Frequenzteilungsschaltung 40 zugeführt
wird, einem positiven Peak 52 des Spannungssignals U2
entspricht. Die Breite Tz der Impulse 62 des Spannungs
signals U7 ist größer als die Breite To/2 der Impulse 58
des aus dem Erreger-Schwingungssignal abgeleiteten
impulsförmigen Spannungssignals U1, und zwar auch unter
Berücksichtigung des Toleranzbereichs 60. Die Ver
gleichsschaltung 24 sendet ein diesen Zustand anzeigen
des zweites Ausgangssignal an die Anzeigeschaltung 46
aus, die auf den Empfang einer vorbestimmten Anzahl der
artiger zweiter Ausgangssignale hin ein zweites Anzeige
signal zum Anzeigen des deaktiven Zustandes des Markie
rungselementes an den Lautsprecher 48 ausgibt.
Zur Unterscheidung eines aktiven Markierungselementes
von einem deaktiven wird die Tatsache ausgenutzt, daß
die durch die Ummagnetisierung der ersten Material
schicht hervorgerufenen Spannungsspitzen des induzierten
Ausgangssignals der Empfängerspule bei aktivem Markie
rungselement den gleichen Abstand voneinander aufweisen,
während sie bei deaktivem Markierungselement ungleiche
Abstände voneinander aufweisen. Die Höhe der Spannungs
spitzen spielen für die Auswertung keine Rolle. Die
Ausgangssignale der Empfängerspule bei vorhandenem oder
nicht-vorhandenem oder bei aktivem oder nicht-aktivem
Markierungselement können amplitudenmäßig unterschied
lich sein, d. h. der Wert der Spannungspeaks 52 der Sig
nale nach den Fig. 10 und 24 sind im Regelfall unter
schiedlich.
Damit ein externes Störungssignal fälschlicherweise als
von dem Markierungselement erzeugt erkannt wird, muß das
Störungssignal erstens in einer bestimmten Phasenlage
zum Erreger-Schwingungssignal liegen, zweitens eine
Trägerfrequenz aufweisen, die gleich der Frequenz des
Erreger-Schwingungssignals ist und drittens Harmonische
in dem durch die Frequenzteilungsschaltung 40 vorgegebe
nen Frequenzband aufweisen, die denjenigen entsprechen,
die das induzierte Ausgangssignal U2 der Empfangsspule
26 bei Vorhandensein eines (aktiven oder deaktiven)
Materialelementes aufweist. Trotz ihrer bezüglich der
Signalverarbeitung einfachen Konzeption der hier be
schriebenen Vorrichtung weist diese eine extrem hohe
Störunempfindlichkeit gegen externe Störungen auf, wes
halb die Anzeige, das ein Markierungselement aktiv oder
deaktiv ist, recht zuverlässig ist.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Erkennen eines magnetisierbaren
Markierungselementes insbesondere zum Anbringen an
einen vor unbefugter Entwendung zu schützenden
Gegenstand, mit
- - einer Sendevorrichtung (10) zum Erzeugen eines Erreger-Magnetwechselfeldes zum Ummagnetisieren des Markierungselementes (51),
- - einer im Erreger-Magnetwechselfeld angeordneten Empfangsvorrichtung (26), die ein dem Empfangs signal entsprechendes elektrisches Ausgangssig nal (U2) erzeugt,
- - einer Signalauswertevorrichtung (30) zum Aus
werten des elektrischen Ausgangssignals (U2) der
Empfangsvorrichtung, wobei die Signalauswerte
vorrichtung
- - eine Bandpaßfilterungsvorrichtung (28) zum Filtern des Ausgangssignals (U2) der Empfangs vorrichtung (26) aufweist, wobei das Filter ausgangssignal (U3) aus einer Überlagerung der Signalanteile von Signalen besteht, deren Frequenzen ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz des Ausgangssignals (U2) der Empfangsvorrichtung ist, und
- - eine Vergleichsvorrichtung (24) aufweist, die die Größe eines Zeitintervalls (Tx, Tz) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, betrags mäßig maximalen Signalwerten (53) unterschied licher Polarität des Filterausgangssignals (U3) mit der halben Periodendauer (To/2) des Erreger-Magnetwechselfeldes vergleicht,
- - wobei die Vergleichsvorrichtung (24) ein erstes Ausgangssignal erzeugt, wenn die Größe eines Zeitintervalls (Tx, Tz) gleich der halben Perio dendauer (To/2) des Erreger-Magnetwechselfeldes ist oder innerhalb jeweils vorgegebener Tole ranzbereiche (60) unterhalb oder oberhalb des Wertes für die halbe Periodendauer des Erreger- Magnetwechselfeldes liegt, und
- - einer Anzeigevorrichtung (46, 48), die auf den Empfang eines ersten Ausgangssignals der Ver gleichsvorrichtung (24) hin ein erstes Anzeige signal erzeugt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net,
- - daß die Signalverarbeitungsvorrichtung (30) eine der Bandpaßfilterungsvorrichtung (28) nachge schaltete Signalumsetzvorrichtung (39) aufweist, die das Filterausgangssignal (U3) in eine Folge von Impulsen (54) umsetzt, wobei das Zeitinter vall (Tx, Tz) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen (54) gleich dem Zeitintervall (Tx, Tz) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, betragsmäßig maximalen Signalwerten (53) unterschiedlicher Polarität des Filterausgangssignals (U3) ist, und
- - daß die Vergleichsvorrichtung (24) das Impuls zeitintervall (Tx, Tz) mit der halben Perioden dauer (To/2) vergleicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Signalumsetzvorrichtung (39) aufweist:
- - eine Gleichrichtvorrichtung (32) zum Gleichrich ten des Filterausgangssignals (U3) und
- - eine der Gleichrichtvorrichtung (32) nachge schaltete Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung (38), die Impulse (54) mit einer Breite (Ty) erzeugt, die jeweils gleich demjenigen Zeit intervall ist, innerhalb dessen das gleichge richtete Filterausgangssignal (U3) jeweils größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert (Uth).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen die Gleichrichtvorrichtung (32)
und die Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung (38)
eine Hochpaßfilterungsvorrichtung (34) mit in Serie
zu dieser verbundener Tiefpaßfilterungsvorrichtung
(36) geschaltet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet,
- - daß die Sendevorrichtung (10) von einer Steuer vorrichtung (12) gesteuert ist, die ein Erreger- Schwingungssignal für die Sendevorrichtung (10) zum Erzeugen des Erreger-Magnetwechselfeldes mit der durch das Erreger-Schwingungssignal vorge gebenen Frequenz aus gibt, und
- - daß die halbe Periodendauer (To/2) des Erreger- Magnetwechselfeldes aus dem Erreger-Schwingungs signal abgeleitet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß eine weitere Impulssignal-Erzeugungsvor
richtung (18) vorgesehen ist, die Impulse mit einer
Breite erzeugt, die jeweils gleich demjenigen Zeit
intervall ist, für das der Absolutwert des Erreger-
Schwingungssignals größer ist als ein vorgebbarer
Schwellwert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Vergleichsvorrichtung (24) eine erste und eine zweite Frequenzteilungsvorrichtung (40, 20) vorgeschaltet ist, wobei die erste Frequenz teilungsvorrichtung (40) das Ausgangssignal (U6) der das Filterausgangssignal (U3) empfangenden Signalumsetzvorrichtung (30) und die zweite Frequenzteilungsvorrichtung (20) das Ausgangs signal der das Erreger-Schwingungssignal empfan genden Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung (18) empfängt und beide Frequenzteilungsvorrichtungen (40, 20) Ausgangssignalimpulse mit der halben Frequenz der Eingangssignale erzeugen, und
- - daß die Vergleichsvorrichtung (24) die Impuls breiten (Tx, Tz, To/2) beider Ausgangssignal impulse (56, 62, 58) vergleicht und das erste Aus gangssignal erzeugt, wenn ein Ausgangsimpuls (56, 62) der ersten Frequenzteilungsvorrichtung (40) gleich der Breite des phasengleichen Impulses (58) des Ausgangssignals der zweiten Frequenzteilungsvorrichtung (20) ist oder inner halb jeweils vorgegebener Toleranzbereiche (60) oberhalb oder unterhalb der Breite (To/2) des letztgenannten Impulses (68) liegt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß das Markierungselement
(51) ein erstes magnetisierbares Material (51a) mit
einer geringen Koerzitivkraft und ein zweites mag
netisierbares Material (51b) mit einer hohen Koer
zitivkraft aufweist, die größer ist als die Feld
stärke des Erreger-Magnetwechselfeldes.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet,
- - daß die Vergleichsvorrichtung (24) ein zweites Ausgangssignal ausgibt, wenn die Größe eines Zeitintervalls (Tx, Tz) zwischen zwei aufeinan derfolgenden, betragsmäßig maximalen Signalwer ten (53) unterschiedlicher Polarität des Filter ausgangssignals auf der Grenze der oder außer halb der Toleranzbereiche (60) liegt, und
- - daß die Anzeigevorrichtung (46, 48) auf den Empfang des zweiten Ausgangssignals der Ver gleichsvorrichtung (24) hin ein zweites Anzeige signal erzeugt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Anzeigevorrichtung (46, 48) erst dann
das erste oder das zweite Anzeigesignal erzeugt,
wenn die Vergleichsvorrichtung (24) mehrere erste
bzw. mehrere zweite Ausgangssignale erzeugt hat.
11. Verfahren zum Erkennen eines magnetisierbaren Mar
kierungselementes insbesondere zum Anbringen an
einen gegen unbefugte Entwendung zu schützenden
Gegenstand, bei dem
- - das Markierungselement (51) einem Erreger- Magnetwechselfeld zum Ummagnetisieren des Mar kierungselementes (51) ausgesetzt wird,
- - das resultierende Magnetwechselfeld empfangen und in ein der Änderung des Magnetwechselfeldes entsprechendes elektrisches Signal (U2) umge setzt wird, das aus einer Überlagerung eines der Änderung des Erreger-Magnetwechselfeldes ent sprechenden Trägersignals mit der Frequenz des Erreger-Magnetwechselfeldes und einem der Um magnetisierung des Markierungselementes (51) entsprechenden Signalanteil besteht,
- - das elektrische Signal (U2) einer Bandpaßfilte rung unterzogen wird, wobei ein Filtersignal (U3) erhalten wird, das aus einer Überlagerung von Harmonischen des Trägersignals des elek trischen Signals besteht,
- - das Zeitintervall (Tx, Tz) zwischen zwei betrags mäßig maximalen aufeinanderfolgenden Signalwer ten unterschiedlicher Polarität des Filtersig nals (U3) mit der halben Periodendauer des Er reger-Magnetwechselfeldes verglichen, und
- - für den Fall, daß das Zeitintervall innerhalb vorgegebener Toleranzbereiche oberhalb oder unterhalb der halben Periodendauer des Erreger- Magnetwechselfeldes oder gleich dieser ist, ein Ausgangssignal erzeugt.
Priority Applications (2)
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Date | Code | Title | Description |
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