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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bandmarkierung, aufweisend
eine Vielzahl von passiven Resonanzschaltkreisen der Art, die im Oberbegriff
von Anspruch 1 dargestellt ist.
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STAND DER TECHNIK
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Es
ist bekannt, dass Bandmarkierungen dieser Art eine Bandmarkierung
mit passiven Resonanzschaltkreisen aufweisen, wobei jeder Resonanzschaltkreis
eine Induktionsspule und einen Kondensator aufweist, die einen Resonanzschaltkreis
mit einer definierten Frequenz bilden. Eine Bandmarkierung dieser
Art ist aus dem Dokument
US-4.767.237 bekannt,
bei der die Aktivierung der Resonanzschaltkreise durch elektromagnetische
Kopplung zwischen den Resonanzschaltkreisen und einem Paar Leiter erfolgt,
die sich über
die Länge
des Bandes erstrecken und an einem Ende miteinander verbunden sind und
wobei an dem anderen Ende an die Leiter ein Signal angelegt wird,
um die Resonanzschaltkreise zu aktivieren. Die aktivierten Resonanzschaltkreise
werden in herkömmlicher
Weise mittels einer Erfassungsvorrichtung von der Oberfläche über der
unterirdisch positionierten Bandmarkierung erfasst.
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Eine ähnliche
Konstruktion ist im Dokument
JP-A-2210288 offenbart,
bei der die Spule durch einen spiralförmigen Körper gebildet ist, der mittels Verbindungsdrähten mit
einem Kondensator des Chiptyps verbunden ist. Das stellt wegen der
erforderlichen Arbeiten zum Anbringen und Verbinden der Kondensatoren
des Chiptyps eine verhältnismäßig teuere
Konstruktion dar. Auf dem Gebiet der Anhänger zur elektronischen Diebstahlüberwachung
von Warenartikeln sind ähnliche
Resonanzschaltkreise z. B. aus den Dokumenten
US-A-4.694.283 und
US-A-4.369.557 bekannt.
Diese Dokumente beschreiben verhältnismäßig komplexe
Konstruktionen, die eine während
der Herstellung eine Faltoperation erfordern, was zu einem hohen
Herstellungspreis und möglicherweise
zu großen Änderungen
der erreichten Resonanzfrequenzen führt. Auf diesem Gebiet besteht
die Hauptaufgabe darin, den EAS-Anhänger so klein wie möglich zu
machen, um die Herstellungskosten zu verringern und die Anbringung der
Anhänger
an allen Warenartikeln bequem zu gestalten.
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Das
Dokument
US-A-5.116.654 offenbart eine
Bandmarkierung zum Orten eines verdeckten Schaltkreises, der eine
Vielzahl elektronischer Markierungen enthält, die darauf in vorgegebenen
Intervallen beabstandet sind. Die Markierungen sind vorzugsweise
passive Resonanzschaltkreise, die auf eine definierte Frequenz abgestimmt
sind. Der Abstand und/oder die Orientierung von Markierungen können zum
Codieren von Informationen verwendet werden.
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Das
Dokument
EP-A-435.585
A2 offenbart ein dielektrisches Kabel, das mit wenigstens
einer Resonanzmarkierung versehen ist, die nach dem Verbergen des
Kabels geortet werden kann, um Informationen über die Lage des Kabels bereitzustellen.
Das beschriebene System enthält
eine Diode in der Resonanzmarkierung, derart, dass die Markierung
eine Frequenz empfangen und eine andere Frequenz abstrahlen kann.
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Das
Dokument
DE 31 51 523 offenbart
ein entsprechendes System mit Resonanzschaltkreisen als Markierungen
für ein
verborgenes Kabel oder eine verborgene Leitung. Verschiedene Resonanzfrequenzen
schaffen die Möglichkeit
der Unterscheidung zwischen verschiedenen Kabeln und Leitungen.
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Das
Dokument
GB-2.378.250
A offenbart eine Geotextilstruktur, die mit metallischen
Streifen versehen ist, die auf ein Bodensonden-Radar ansprechen,
damit es von der Oberfläche über der
verborgenen Geotextilie fernerfasst werden kann, um die Tiefe und
die Position der Geotextilie genau zu erfassen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bandmarkierung
der oben angegebenen Art zu schaffen, mit der die Bandmarkierung
mit geringen Kosten hergestellt werden kann und bei der gleichzeitig
eine drahtlose Aktivierung und Erfassung einer Bandmarkierung in
einer verborgenen Position geschaffen werden kann, z. B. von der
Oberfläche über der
unterirdisch positionierten Bandmarkierung, wobei diese Aufgabe
mit der Bandmarkierung des besagten Typs gelöst wird, die gemäß der vorliegenden
Erfindung außerdem
die Merkmale umfasst, die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1
angegeben sind. Bei dieser Anordnung kann die Bandmarkierung durch
einen verhältnismäßig kostengünstigen Herstellungsprozess
hergestellt werden, bei dem leitende Materialschichten auf den Oberflächen der
dielektrischen Kunststoff-Folie vorgesehen sind und gebildet werden,
indem z. B. eine Aluminiumschicht auf beiden Seiten der dielektrischen
Kunststoff-Folie vorgesehen wird und diese Schichten geätzt werden, um
die Induktionsspulen und Kondensatoren für die Resonanzschaltkreise
zu schaffen. Durch das Vorsehen der leitenden Materialschichten,
die die Spulen und Kondensatoren auf Oberflächen der dielektrischen Kunststoff-Folie
bilden, in einer solchen Weise, dass eine mögliche Unterbrechung in der
Bandmarkierung einen Resonanzverlust oder eine Verlagerung der Resonanzfrequenz
von wenigstens einem der Resonanzschaltkreise zur Folge hat, kann eine
derartige Wirkung in der dielektrischen Kunststoff-Folie erfasst
werden, was eine Anzeige dafür darstellen
würde,
dass die Bandmarkierung einer übermäßigen mechanischen
Belastung unterworfen wurde, was wiederum eine Anzeige dafür sein kann, dass
die in der Umgebung vorhandenen unterirdischen Formationen ihre
Trageigenschaften verloren haben oder die Bandmarkierung aufgegraben
wurde.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
dargelegt. Durch das Vorsehen von Induktionsspulen, die nur wenige
Wicklungen, vorzugsweise nur eine einzige Wicklung aufweisen, und
durch das Auslegen dieser Spulen in der Weise, dass sie eine geeignete
Größe besitzen,
kann eine drahtlose Erfassung z. B. von der Oberfläche über einer
unterirdisch positionierten Bandmarkierung z. B. unter Verwendung
der Techniken, die in EAS-Systemen von Anhänger-Resonanzschaltkreisen
bekannt sind, geschaffen werden. Durch die Verwendung von Induktionsspulen
mit einer einzigen Wicklung oder wenigen Wicklungen besitzt der
entsprechende Kondensator einen verhältnismäßig hohen Kapazitätswert,
was zu einem geringen Einfluss von Streukapazitäten auf die Resonanzfrequenz
führt.
Wie von den oben erwähnten
Sicherheitsanhängern
bekannt ist, können
die Kondensatoren durch eine leitende Schicht auf einer Seite der
dielektrischen Kunststoff-Folie und eine gegenüberliegend positionierte leitende
Schicht auf der gegenüberliegenden
Seite der dielektrischen Kunststoff-Folie gebildet sein.
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Durch
die Verwendung von verschiedenen Resonanzfrequenzen zum Markieren
von verschiedenen Objekten kann nach speziellen Objekten, die durch
ein derartiges Band markiert sind, unter Verwendung der Resonanzfrequenz
für das
spezielle Objekt, das erfasst werden soll, gesucht werden. Damit
die Resonanzfrequenz auf einfache Weise eingestellt werden kann,
können
die Kondensatoren mit fingerähnlichen
Steckern gebildet sein, die wahlweise von den restlichen Kondensatoren
getrennt werden können,
um die Kapazität
und dementsprechend die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltkreise
zu ändern.
Durch das Vorsehen von verschiedenen Resonanzfrequenzen für voneinander
unabhängige
Resonanzschaltkreise auf derselben Bandmarkierung können diese
getrennten Frequenzen erfasst werden und dementsprechend kann die
Unversehrtheit der Bandmarkierung erfasst werden, indem die korrekte Folge
von Resonanzfrequenzen längs
der Bandmarkierung erfasst wird. Die Bandmarkierung kann natürlich mit
dem zu markierenden und zu erfassenden Objekt direkt verbunden oder
integriert sein, wie z. B. ein Kunststoffrohr für unterirdische Verwendungsmöglichkeiten.
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Um
die Frequenzstabilität
durch Verringerung der Streukapazitäten zu verbessern, kann an
einer oder an beiden Seiten der dielektrischen Kunststoff-Folie,
auf der sich die leitendem Materialsschichten befinden, eines Abstandsschicht
vorgesehen sein, um einen isolierenden Abstand zu in der Umgebung
möglicherweise
vorhandenen leitenden Materialien wie z. B. nasser Erdboden oder
dergleichen vorzusehen. In Abhängigkeit
von der Umgebung, in der die Bandmarkierung verwendet werden soll,
kann die Abstandsschicht in Form einer isolierenden Folie eine Dicke
zwischen wenigen Mikrometern und mehreren Millimetern aufweisen.
Die Dicke der Abstandsschicht kann außerdem verwendet werden, um
eine verstärkte
und/oder wohldefinierte Bruchfestigkeit für die Bandmarkierung zu schaffen.
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Wenn
vorgesehen ist, dass die Erfassung von einem fahrenden Fahrzeug
erfolgen soll, ist es vorteilhaft, dass Spulen mit länglicher
Form vorhanden sind, die sich hauptsächlich in der Längsrichtung der
Bandmarkierung erstrecken, wodurch bewirkt werden kann, dass die
Zeitdauer für
eine Bewegung über
eine derartige Induktionsspule ausreichend ist, damit das Vorhandensein
des Resonanzschaltkreises und seine Resonanzfrequenz erfasst werden können. Die
Bandmarkierung kann in ein Geotextilmaterial integriert sein, damit
seine Unversehrtheit erfasst werden kann, wobei eine derartige Konstruktion für Geotextilmaterialien,
die unter Eisenbahngleisen verwendet werden, besonders gut geeignet
ist.
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Verschiedene
Verfahren der Verwendung der Bandmarkierung werden in der folgenden
genauen Beschreibung und in den Ansprüchen dargelegt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im
folgenden detaillierten Abschnitt der vorliegenden Beschreibung
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen einer
erfindungsgemäßen Bandmarkierung,
die in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert.
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1 zeigt
schematisch eine Explosionsansicht der Struktur einer Bandmarkierung
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 zeigt
schematisch die übereinander liegenden
Schichten, die den Kondensator des Resonanzschaltkreises bilden
und gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung fingerähnliche Stecker
umfassen;
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3 zeigt
schematisch einen Aufbau einer erfindungsgemäßen Bandmarkierung, die in
eine unterirdische Leitung integriert ist;
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4 zeigt
schematisch die Verwendung einer Bandmarkierung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die in eine Geotextilie integriert ist, die unter Eisenbahngleisen
verwendet wird, wobei die Unversehrtheit der Geotextilie aus einem
fahrenden Zug erfasst wird; und
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5 zeigt
schematisch die Bandmarkierung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die in eine Brückenkonstruktion
integriert ist, um mögliche
Verlagerungen in der Struktur zu erfassen.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
in 1 gezeigte Bandmarkierung umfasst eine dielektrische
Kunststoff-Folie 1, die auf ihrer oberen und unteren Oberfläche mit
leitenden Materialschichten 2, 3 und 4 versehen
ist. Wie in 1 ersichtlich ist, ist die leitende
Materialschicht 2 an der oberen Seite so konfiguriert,
dass sie eine Induktionsspule bildet, die in der in 1 gezeigten
Ausführungsform
nur eine einzige im Allgemeinen rechtwinklige Spulenwindung umfasst
und an einem Ende in einem leitenden Bereich 4 endet. Auf
der gegenüberliegenden
Seite der dielektrischen Kunststoff-Folie ist die leitende Materialschicht 3 in
der Weise gebildet, dass sie einen leitenden Bereich bereitstellt, der
dem leitenden Bereich 4 der oberen Seite gegenüberliegt,
und wobei ein Verbindungselement 5 vorgesehen ist, um eine
elektrische Verbindung mit jenem Anschluss der Induktionsspule 2 zu
bilden, der dem oben erwähnten
leitenden Bereich 4 gegenüberliegend positioniert ist.
Diese Verbindung ist z. B. vorgesehen, indem mehrere unregelmäßige kleine
Löcher
durch die dielektrische Kunststoff-Folie ausgebildet sind.
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Wie
in 2 gezeigt ist, sind die leitenden Materialschichten,
die den Kondensator bilden, mit fingerähnlichen Steckern 4a–d, 3a–c gebildet,
wodurch die Kapazität
de Kondensators eingestellt werden kann, indem ausgewählte Abschnitte
dieser fingerähnlichen
Stecker getrennt werden, wodurch die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises
eingestellt wird.
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Um
sicherzustellen, dass in der dielektrischen Kunststoff-Folie 1 jeder
Bruch in Querrichtung wenigstens einen Resonanzschaltkreis zerstört, ist die
Induktionsspule als eine längliche,
vorwiegend rechteckige Spule gebildet, die einen Überlappungsbereich 6 mit
der nachfolgenden Spule, wie z. B. in 1 gezeigt
ist, wobei eine Spule in der Längsrichtung
der Bandmarkierung in der nachfolgenden Spule vorgesehen ist.
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Typische
Werte für
die Induktivität
L, die Kapazität
C und die Resonanzfrequenz F sind L = 0,5 bis 0,8 μH, C = 400
bis 700 pF bzw. F = 5 bis 10 MHz, wobei natürlich in Abhängigkeit
von der beabsichtigten Verwendung der Bandmarkierung andere Werte verwendet
werden können.
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In 3 ist
die Bandmarkierung in der Weise gezeigt, dass sie in eine unterirdische
Leitung 7 integriert ist, wobei diese Figur zeigt, wie
eine Person 8, die über
der unterirdischen Leitung 7 läuft, unter Verwendung einer
Aktivierungs- und Erfassungsvorrichtung 9 das Vorhandensein
der Resonanzschaltkreise erfasst, wodurch die Unversehrtheit der
Leitung 7 und ihre Position erfasst werden kann.
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Um
die Güte
der Erfassung der Unversehrtheit der unterirdischen Bandmarkierung
zu verbessern, können
die einzelnen Resonanzschaltkreise verschiedene Resonanzfrequenzen
aufweisen, z. B. zwei verschiedene Resonanzfrequenzen in der Weise,
dass jeder zweite Resonanzschaltkreis eine Resonanzfrequenz F1 aufweist
und der jeweils dazwischen liegende Resonanzschaltkreis eine Resonanzfrequenz
F2 aufweist. Auf diese Weise ist der Person, die die Bandmarkierung
erfasst, bekannt, dass sich die Resonanzfrequenz ständig zwischen
diesen beiden Resonanzfrequenzen F1 und F2 ändern sollte.
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In
einer weiteren verbesserten Ausführungsform
werden die beiden Frequenzen F1 und F2 mit einer dritten Resonanzfrequenz
F3 ergänzt,
wobei die Resonanzfrequenzen des Resonanzschaltkreises so positioniert
sind, dass sich die Resonanzfrequenz zwischen F1 und F2 ändert, und
nach 2N Resonanzschaltkreisen ist ein Resonanzschaltkreis mit einer
Resonanzfrequenz F3 positioniert und es ist somit bekannt, dass
nach N Änderungen
zwischen den Resonanzfrequenzen F1 und F2 stets die Resonanzfrequenz
F3 folgen sollte. Wenn die Anzahl von Änderungen zwischen F1 und F2
zwischen zwei Resonanzschaltkreisen mit der Resonanzfrequenz F3 nicht
gleich N ist, wird dadurch angegeben, dass zwischen den beiden Positionen,
an denen F3 erfasst wird, ein fehlerhafter Resonanzschaltkreis vorhanden
ist.
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Diese
zuletzt genannte bevorzugte Ausführungsform
ist besonders vorteilhaft in einem System, bei dem die Erfassung
der Unversehrtheit der Bandmarkierung aus einem beweglichen Objekt 10 erfolgt, wie
etwa ein Zug 10 oder ein Fahrzeug, das sich über der
Bandmarkierung bewegt, wie in 4 schematisch
gezeigt ist. Dabei ist eine spezielle Erfassungsvorrichtung 11 in
dem Zug 10 oder in dem Fahrzeug oder in dem ähnlichen
beweglichen Fahrzeug montiert, wobei diese spezielle Erfassungsvorrichtung
einen Zähler
umfasst, der die Anzahl von Frequenzänderungen zwischen F1 und F2
zählt und
dann, wenn die Resonanzfrequenz F3 empfangen wird, angibt, ob die
Anzahl von Änderungen
zwischen F1 und F2 gleich N ist. Wenn das nicht der Fall ist, wird
eine Warnmeldung 12 aktiviert, wobei diese Warnmeldung möglicherweise
an eine Warnstation gesendet wird, die die z. B. durch ein GPS-System (globales
Positionierungssystem) erfasste Position des Fehlers der Bandmarkierung
angibt, so dass technisches Personal ausgesendet werden kann, das
die unterirdische Bandmarkierung untersucht, um die Position des Fehlers
genau zu erfassen und mögliche
Vorsichtmaßnahmen
auszuführen,
damit spätere
Hauptstörungen
vermieden werden.
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Wenn
die Bandmarkierung unter einem Eisenbahngleis positioniert ist,
ist sie vorzugsweise in eine Geotextilie zum Tragen des Eisenbahngleises integriert
und eine mögliche
Unterbrechung in der Geotextilie gibt an, dass der Untergrund unter
dem Eisenbahngleis unter dem Gewicht des Eisenbahngleises und des
Zuges nachgibt, wobei das infolge von unterirdischen Hohlräumen erfolgen
könnte,
die beim Bau des Eisenbahngleises nicht erfasst wurden.
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Eine
weitere Verwendungsmöglichkeit
der Bandmarkierung könnte
bei Brückenkonstruktionen 13 erfolgen,
wie in 5 schematisch angegeben ist, wobei die Erfassung
der Unversehrtheit der Bandmarkierung ebenfalls von einem Fahrzeug,
das über die
Brücke
fährt,
erfolgen kann.
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Wie
aus der Verwendung von Anhängern
zur elektronischen Überwachung
von Warenartikeln in Verbindung mit dem Diebstahlsschutz in Läden und Supermärkten bekannt
ist, hängt
der Abstand, aus dem der Resonanzschaltkreis erfasst werden kann, hauptsächlich von
der Öffnungsfläche der
Induktionsspule und der Anzahl von Wicklungen, die diese Öffnung umgeben,
ab. Gemäß den vorliegenden Konstruktionen
ist diese Fläche
infolge der Längserstreckung
der Induktionsspulen sehr groß.
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Der
verringerte Q-Wert
infolge der geringen Induktivität, die durch
die wenigen oder eine einzige Wicklung bereitgestellt wird, und
ihr entsprechend höherer
Kapazitätswert
C für dieselbe
Resonanzfrequenz f
wird in der Konstruktion
ausgeglichen, indem der Widerstand R des Resonanzschaltkreises verringert wird,
indem z. B. die Spule mit breiteren Leitern versehen wird, vorzugsweise
indem ein Widerstand R für
die Spule bereitgestellt wird, der unter 1 ⎕ liegt, wobei
ein Wert unter 0,5 ⎕ stärker
bevorzugt und ein Wert unter 0,1 ⎕ am stärksten bevorzugt
ist.
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Die
Erfassung der Resonanzfrequenzen der voneinander unabhängigen Resonanzschaltkreise kann
unter Verwendung der Technik ausgeführt werden, die von den oben
erwähnten
Sicherheitsanhängern
bekannt ist.
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Wenn
die Bandmarkierung in sehr feuchten unterirdischen Formationen verwendet
werden soll, kann die Bandmarkierung an beiden Seiten mit einer isolierenden
Schicht mit einer wesentlichen Dicke ergänzt werden, um einen bestimmten
minimalen Abstand zu den verhältnismäßig feuchten
unterirdischen Formationen sicherzustellen, die in gewissem Umfang
elektrisch leitfähig
sind.
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In
der obigen Beschreibung wurde die Erfindung in Verbindung mit ihren
bevorzugten Ausführungsformen
erläutert,
wobei viele Modifikationen für einen
Fachmann offensichtlich sind, ohne von den folgenden Ansprüchen abzuweichen.