DE69705049T2

DE69705049T2 - Identifizierungseinrichtung

Info

Publication number: DE69705049T2
Application number: DE69705049T
Authority: DE
Inventors: William Sadler
Original assignee: ACOS Ltd
Current assignee: ACOS Ltd
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 2002-03-07
Anticipated expiration: 2017-08-13
Also published as: EP0920668A1; ES2160361T3; EP0920668B1; WO1998008182A1; DE69705049D1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme und insbesondere auf eine Identifikationseinrichtung zum Lesen von elektronischen Identifikationsmarkierungen.

Vorgeschichte der Erfindung

Identifikationseinrichtungen weisen zahlreiche Anwendungen auf, bei denen das Identifizieren und/oder Lokalisieren von beweglichen Objekten vorteilhaft oder notwendig ist. Eine solche Einrichtung kann zum Beispiel in in einem Verkaufslokal angeordneten Sicherheitssystemen zum Auslösen eines Alarms bei Entfernen eines mit einer Markierung versehenen Gegenstandes aus einer in dem Verkaufslokal gekennzeichneten Fläche eingesetzt werden. Alternativ kann die Einrichtung zum Identifizieren von die Markierung tragendem Vieh in einem Melkraum oder einer Futterstation verwendet werden.
Viele Bauarten dieser Identifikationseinrichtungen werden mit Markierungen verwendet, die RF-Identifikationssignale aussenden, die mit einer in der Einrichtung vorgesehenen RF-Einheit zusammenwirken.
Von diesen elektronischen Markierungen und RF-Einheiten sind mehrere verschiedene Bauarten erhältlich. Eine Ausführungsform einer Markierung weist zum Erzeugen der für ihren Betrieb notwendigen Energie eine eingebaute Batterie auf. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sie nur eine begrenzte Anwendung findet.
Alternativ kann die Markierung einen passiven Transponder aufweisen, der die Energie von der Einrichtung über einen induktiven Abgreifer erhält (der durch die Antenne gebildet werden kann, die auch ein RF-Identifikationssignal aussendet) und der deshalb eine eingebaute Batterie nicht benötigt.
Bei einer als Full Duplex bekannten Bauart des Systems erhält die Markierung ihr Ladesignal und überträgt ihr Identifikationssignal zur gleichen Zeit. Alternativ erhält die Markierung ihr Ladesignal während einer Hälfte eines Betriebszyklus und sendet ihr Identifikationssignal während der anderen Hälfte aus. Dies ist als Half-Duplex-Anordnung bekannt.
Bei diesen beiden Systemen erhält die Markierung ihre Energie von einem Ladesignal, das von der Rundfunkfrequenzschaltung (RF-Einheit) erzeugt und dann von einer auf der Identifikationseinrichtung vorgesehenen Antenne ausgestrahlt wird. Andere Teile der RF-Einheit arbeiten als Empfänger und decodieren die Information, die von der Markierung in ihrem Ladezustand ausgestrahlt und entweder von der gleichen Antenne oder einer anderen, auch an die RF-Einheit angeschlossenen, spezialisierten Empfangsantenne empfangen wird.
Bei einem bekannten Identifikationssystem ist die RF-Einheit so aufgebaut, daß sie nur an eine Antenne angeschlossen wird, die innerhalb eines Abstandes von etwa einem Meter zum Erzielen des maximalen Lesebereiches für die Markierungen angeordnet ist. Das System arbeitet auf einer Frequenz von 134,2 kHz, und die Antenne und ihr Kabel müssen eine Gesamtinduktivität zwischen 26 und 28 uH, nominal 27, aufweisen. Bei Standardmarkierungen liegt der maximale Lesebereich in der Größenordnung von 1100 mm bei Betrieb mit einer Antenne mit einer Spule aus entweder Litzendraht (der aus einer großen Anzahl von sehr feinen isolierten Fasern besteht) oder einem Speaker Cable (einem sauerstofffreien Kupferkabel ähnlich dem Litzendraht, jedoch ohne die Isolation der einzelnen Fasern).
Im typischen Fall weist die Antenne einen Durchmesser im Bereich von wenigen Millimetern (falls sie in einer in einer Hand gehaltenen Einheit enthalten ist) bis zu etwa einem Meter auf (falls die Antenne einen Teil einer statischen Installation bilden soll).
Größere, schwerere, auf andere Weise arbeitende Markierungen können Lesebereiche von mehr als drei Metern erreichen. Für den größten Teil der Anwendungen sind sie jedoch unpraktisch.
Falls die Antenne jedoch weiter von der RF-Einheit entfernt angeordnet werden soll, muß sie zum Ausgleich der erhöhten Länge des zu ihrem Anschließen an die RF-Einheit notwendigen Kabels eine herabgesetzte Induktivität aufweisen, da die erhöhte Kabellänge zu einem größeren Beitrag zur Induktivität der an die RF-Einheit angeschlossenen Last, das heißt Kabel und Antenne, führt.
Dies vermindert den Bereich der Antenne und beeinträchtigt die Konstruktion der Antennen, die für die Identifikationseinrichtung verwendet werden können, mit einer ganzen Anzahl von Einschränkungen.
EP 0 676 824 A1 zeigt eine mobile Rundfunkfelefoneinheit mit einer schraubenförmigen und einer einziehbaren Stabantenne. Diese Einrichtung verwendet die schraubenförmige Antenne nach dem Einziehen der Stabantenne. Bei ausgefahrenem Stab wirkt das schraubenförmige Element auf einen parallelen Induktor zum Ausbilden einer an die Antennenschaltung des Telefons angepaßten Impedanz. Bei der letzteren Betriebsart ermöglicht das schraubenförmige Element der Antennenschaltung lediglich eine Anpassung an den Impedanzunterschied zwischen den schraubenförmigen und den dipolaren Antennen.
DE U 94 06 081.9 zeigt eine Identifikationseinrichtung mit einer großen Anzahl von Antennen, die die Energie zuführen, und solche Identifikationssignale, die von den zum Beispiel an Brieftauben befestigten, beweglichen, passiven Identifikationstranspondern erzeugt werden. Die Antennen werden in zwei miteinander verwobenen Gruppen betrieben, von denen die eine bei gleichzeitigem Betreiben der Antennen der anderen Gruppe nicht aktiv sind, so daß Paare benachbarter Antennen niemals gleichzeitig betrieben werden. Der Betrieb sämtlicher Antennen in der Gruppe würde das System bei Verwendung großer Antennen mit einem großen Energiebedarf belasten, und das System weist keine Mittel zum Beherrschen der sich aus der unterschiedlichen Länge des die Antennen an die Antriebsschaltung des Systems anschließenden Leiters ergebenden Impedanzschwankungen auf.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Ein Kommunikationssystem mit einem an eine Last angeschlossenen Treiber, wobei die Last ein Sendemittel enthält und der Treiber der Last Strom zuführt und damit das Ausstrahlen von Energie durch das Sendemittel zum Irregen eines ferngelegenen Transponders bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Last einen parallel zu dem Sendemittel und dem Treiber liegenden Induktor enthält, um die Gesamtinduktivität der Last herabzusetzen, daß das Sendemittel mehrere Antennen enthält, von denen jede in einer von dem Treiber abgelegenen Stellung angeordnet ist, und zusätzlich zum Ausstrahlen der genannten Energie zur Aufnahme eines Identifikationssignals von einem Transponder dient und daß der Induktor am Treiber angeordnet ist.
Falls nur die in der Last enthaltenen Induktivitäten durch die Antenne und den Induktor gebildet werden, wird die Gesamtinduktivität LT der Last mit der folgenden Gleichung wiedergegeben:
wobei L&sub1; und L&sub2; die entsprechenden Induktivitäten der Antenne und des Induktors sind. Falls zum Beispiel der Treiber eine Last mit einer Induktivität vom 27 uH sieht und der Induktor eine Induktivität von rund 40 uH aufweist, darf die Antenne eine Induktivität von 83 uH aufweisen. Die Erfindung ermöglicht damit die Verwendung des Treibers mit einer Antenne mit einer größeren Induktivität als dies bei Fehlen des Induktors möglich wäre. Es wurde auch gefunden, daß die zahlreichen Konstruktionsbeschränkungen bei einer Antennenimpedanz von weniger als rund 27 uH sich nicht auf eine Antenne mit einer Induktivität in der Größenordnung von 75 bis 100 uH beziehen. Es wurde gefunden, daß dies ein bequemer Bereich möglicher Induktivitäten für mindestens eine Anwendung ist, wie sie nachstehend beschrieben wird.
Die Induktivität des Induktors ist damit vorzugsweise derart, daß die Induktivität der Antenne im Bereich von 74 bis 93 uH liegen kann, und die Antenne nimmt in diesem Fall zweckmäßig die Form einer rechteckförmigen Spule mit einer Höhe von 850 mm und einer Breite von 325 mm an.
Zusätzlich kann der Treiber einen Abstimminduktor mit veränderlicher Induktivität aufweisen. Damit kann er mit Antennen mit in einem vorgegebenen Bereich unterschiedlichen Induktivitäten verwendet werden. In diesem Fall erhöht der in der Last parallelliegende Induktor den Bereich der möglichen Induktivitäten der verwendbaren Antennen und ermöglicht auch die Verwendung von Antennen mit hohen Induktivitäten.
Bei Eignung des Systems zum Betrieb mit einer Last mit annähernd 27 uH weist der Induktor vorzugsweise eine Induktivität von annähernd 50 uH oder weniger, vorzugsweise 40 uH, auf und ermöglicht eine Verwendung des Systems mit einer Antenne mit einer Induktivität im Bereich von 74 bis 93 uH.
Da der Induktor am Treiber angeordnet ist, liegt jede beträchtliche Länge eines den Treiber an die Antenne anschließenden Kabels auch parallel zum Induktor. Als Ergebnis hiervon kann der Beitrag der Induktivität der Länge des Kabels zu der gesamten Induktivität der Last herabgesetzt werden. Folglich ermöglicht die Erfindung auch den Anschluß der Antenne an den Treiber mit einer verhältnismäßig langen Kabellänge und ermöglicht damit auch die Anordnung in einem verhältnismäßig großen Abstand vom Treiber, während die Induktivität des Kabels auf die Größe der Antenne nur geringfügige oder keine praktischen Beschränkungen ausübt.
Theoretisch sollte die Verwendung eines Induktors mit einer Induktivität möglich sein, die nur geringfügig über der erforderlichen gesamten Induktivität der Last (zum Beispiel 27 uH) liegt und parallel an eine Antenne mit einer Induktivität von mehreren Hundert oder sogar Tausend uH angeschlossen werden kann. In der Praxis bessert sich das Verhalten der gewickelten Antenne mit der Anzahl der in der Wicklung vorhandenen Windungen nur, solange die über der Antenne (und damit dem Bereich der Antenne) entwickelte Spannung durch den Widerstand des Drahtes, aus dem die Antenne aufgebaut ist, begrenzt wird. Die Erfindung ermöglicht jedoch die Verwendung des Systems mit einem weiten Bereich verschiedener Bauarten und Größen von aus gewickelten Starkstromkabeln hoher Güte hergestellten Antennen. Im allgemeinen ist die Zahl der zum Erreichen eines vorgegebenen Bereiches erforderlichen Windungen bei größeren Antennen kleiner.
Der Widerstand des die Antenne bildenden Drahtes setzt der erreichbaren maximalen Spannung und dem erreichbaren Lesebereich jedoch wieder Grenzen.
Die Antenne wird vorzugsweise mit einem Stück Koaxialkabel an den Treiber angeschlossen.
Ein Koaxialkabel ist insbesondere vorteilhaft, da es verhältnismäßig preiswert ist, niedrige Geräuschpegel erzeugt und nur eine geringe Dämpfung der entlang des Kabels zugeführten Spannungen bewirkt.
Das System kann mit Vorteil so angeordnet werden, daß das von der Antenne ausgestrahlte Signal einen entfernten Transponder aktiviert und ihn ein ldentifikationssignal aussenden läßt. Zweckmäßig wird das Signal von der gleichen Antenne empfangen und vom Treiber gelesen. Das System arbeitet damit wie eine Identifikationseinrichtung zum Lesen und Identifizieren jedes Transponders aus einer Vielzahl von Identifikationstranspondern.
Jede Antenne ist vorzugsweise mit einem entsprechenden Kabelstück an den Treiber und den Induktor angeschlossen, der nach Wahl am Treiber angeordnet ist.
Der Treiber ist vorzugsweise über einen entsprechenden Schalter an jedes Kabel angeschlossen, und die Schalter arbeiten aufeinanderfolgend, so daß der Treiber nacheinander an jede Antenne angeschlossen wird.
Falls die Antennen in unterschiedlichen Abständen vom Treiber angeordnet werden, ändern sich die Induktivitäten ihrer Anschlußkabel entsprechend. Da das Kabel und seine Antenne jedoch parallel an einen weiteren Induktor angeschlossen sind, werden die Auswirkungen dieser Änderungen in der Induktivität auf die am Treiber gesehene Gesamtinduktivität der Last herabgesetzt.
Sämtliche Antennen und die entsprechenden Kabel werden vorzugsweise parallel an den gleichen Induktor angeschlossen.
Dieses Merkmal ist bei Verwendung der Erfindung in einer Umgebung, die gegenüber elektronischen Ausrüstungen potentiell abträglich ist, wie zum Beispiel in einem Melkraum oder einem Futterstall, von besonderem Vorteil, da sich der Treiber und die Schalter zusammen in einem schützenden Gehäuse gruppieren lassen, während die Antennen in den Ställen an verhältnismäßig frei liegenden Orten angeordnet sind.
Die Erfindung liegt auch in einer Identifikationseinrichtung zum Lesen und Identifizieren jedes einzelnen aus einer Vielzahl von zum Aussenden entsprechender Identifikationssignale ausgebildeten Transpondern, wobei die Einrichtung zur Aufnahme dieser Signale und/oder zum Aussenden von zum Erregen dieser Transponder ausreichender Energie eine Vielzahl von Antennen aufweist.
Die Einrichtung weist auch einen an die Antennen angeschlossenen Treiber auf, der den Antennen die Energie zuführt, wobei jede Antenne über ein entsprechendes Kabel an den Treiber angeschlossen ist.
An jedes Kabel ist der Treiber vorzugsweise über einen entsprechenden Schalter aus einer Vielzahl von Schaltern, wie zum Beispiel am Treiber angeordneten Relais, angeschlossen.
Die Erfindung liegt auch in einem Transponder für ein Kommunikationssystem, wobei der Transponder zur Aufnahme der Energie eine Antenne aufweist und eine an eine Last angeschlossene Schaltung, die die Antenne enthält, und die Last die von der Antenne aufgenommene Energie zur Verwendung beim folgenden Betrieb des Transponders speichert und einen zu der Antenne und der Schaltung parallel liegenden Induktor enthält. Damit wird die Gesamtinduktivität der Last, wie sie von der Schaltung gesehen wird, herabgesetzt.
Bei jedem der vorstehend genannten Systeme kann die Antenne eine Wickelantenne sein und unter der Voraussetzung, daß die Gesamtinduktivität und der Gesamtwiderstand der Last den Anforderungen der Einheit oder der Schaltung, an die sie angeschlossen ist, entspricht, eine Vielzahl von Wickelelementen aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Vier Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Identifikationseinrichtung werden nun nur als Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei ist:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der ersten Ausführungsform der Identifikationseinrichtung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen fischgrätenartig ausgebildeten Melkraum, in dem eine Identifikationseinrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten angeordnet ist,
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine außerhalb des Melkraums angeordnete Futterstation, die mit einer ähnlichen Identifikationseinrichtung ausgestattet werden kann,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Teils der zweiten Ausführungsform der Identifikationseinrichtung,
Fig. 5 ein Blockschaltbild der dritten Ausführungsform der Identifikationseinrichtung,
Fig. 6 ein Blockschaltbild der vierten Ausführungsform der Identifikationseinrichtung,
Fig. 7 zeigt einen Teil einer Ohrmarkierung, die einen Transponder zur Verwendung mit irgendeiner der Ausführungsformen der Identifikationseinrichtung aufnimmt, und
Fig. 8 zeigt die an einer Kuh angebrachte Ohrmarkierung.

Ins Einzelne gehende Beschreibung

Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung dient zur Verwendung beim Identifizieren von Vieh, das einen Transponder enthaltende Ohrmarkierungen aufweist. Die Einrichtung weist vierzehn Antennen 1 bis 14 auf. Jede Antenne enthält eine Wicklung aus vieladrigem Draht und strahlt im Betrieb ein zeitveränderliches, zum Beispiel schwingendes Magnetfeld zum Erregen einer Aufnahmespule eines Transponders aus, so daß dieser ein von der Antenne aufzunehmendes RF-Identifikationssignal aussenden kann.
Ein solcher Transponder befindet sich in der in Fig. 7 gezeigten Ohrmarkierung. Die Markierung weist einen zylinderförmigen Körper 220 auf, von dessen Rückseite ein Stiel 222 vorsteht. Das Ende des Stiels 222 weist eine Fassung 224 zur Aufnahme eines nicht gezeigten Knopfes zum Halten der Markierung am Ohr der Kuh auf. Fig. 8 zeigt die Markierung am Ohr der Kuh. Der Stiel 222 tritt durch ein Loch im Ohr durch. Der Knopf wird nach dem Drücken der Fassung 224 durch das Loch an dieser befestigt, so daß das Ohr zwischen dem Körper 222 und dem Knopf eingeklemmt ist.
Die zum Betreiben jeder der Antennen 1 bis 14 erforderlichen Ströme werden von einem gemeinsamen Treiber 16 zur Verfügung gestellt, der in diesem Beispiel einen von Texas Instruments gelieferten TIRIS 2000-Leser enthält, der auch die durch die Antennen von den Transpondern empfangenen Signale liest, so daß die Transponder und damit das die Markierungen tragende Vieh identifiziert werden können. Der Treiber weist eine Sendefrequenz von 134,2 kHz auf.
Zum Erzeugen eines den Antennen zuzuführenden Wechselstroms weist der Treiber ein RF-Modul und ein Steuermodul auf, das den vom RF-Modul empfangenen Strom mit einem Impulssignal moduliert, so daß der Wechselstrom in Form von intermittierenden Entladungsstößen zugeführt wird. Das Steuermodul steuert auch den Betrieb des RF-Moduls, decodiert und prüft die von den Transpondern empfangenen Daten und wandelt sie in ein zur Zufuhr zu einem seriellen Eingang eines Computers geeignetes Format um und steuert die verschiedenen Eingangs- und Ausgangsleitungen des Lesers. Das RF-Modul enthält eine Antennenschaltung mit einer eine veränderliche Induktivität aufweisenden Abstimmwicklung, damit ein Anwender die RF-Schaltung auf eine vorgegebene Antenne abstimmen kann.
Der Treiber 16 weist einen Anschluß auf, durch den die Ströme zugeführt und durch den die empfangenen Signale dem Treiber zugeleitet werden, und dieser Anschluß ist an zwei 1 Ampère-Einpol-Umschaltrelais (SPCO) 18 und 20 über ein Kabel 22, das eine zweiadrige Leitung bildet, angeschlossen. Ebenfalls an den Anschluß des Treibers 16 angeschlossen ist ein Induktor 23 mit einer Induktivität von 40 uH, die parallel über dem Kabel 22 liegt, so daß der Induktor im Betrieb an den Treiber 16 parallel zu jeder gerade mit Strom vom Treiber beaufschlagten Antenne 1 bis 14 angeschlossen ist. Jedes der Relais 18 und 20 ist seinerseits an ein entsprechendes Zweigkabel 24 und 26 angeschlossen. Die Kabel 22, 24 und 26 sind aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellte vieladrige Kabel. Deshalb sind die Kabel bestimmten Bauarten hochwertiger Lautsprecherkabel ähnlich. Alternativ können die Kabel 22, 24 und 26 auch Koaxialkabel sein.
Jede der Antennen 1 bis 7 ist in einem entsprechenden Stall angeordnet, und die Antennen sind damit in regelmäßigen Abständen entlang des Kabels 24 über entsprechende Relais 28 bis 34 an dieses angeschlossen. Ähnlich schließen die Relais 35 bis 41 jeweils eine der Antennen 8 bis 14 unter gegenseitigem Abstand an das Kabel 26 an. Die Relais 28 bis 41 sind sämtlich von der gleichen Bauart wie die Relais 18 und 20, und sämtliche Relais sind über Steuerleitungen 45 und 47 an die Steuereinheit 44 angeschlossen, die auch mit dem Treiber 16 verbunden ist. Jede Antenne ist über ein Endstück (zum Beispiel) von 550 mm oder über ein Koaxialkabel an ihr Relais angeschlossen.
Die Steuereinheit 44 steuert den Betrieb der Relais in solcher Weise, daß zu jedem Zeitpunkt des Betriebs der Einrichtung nur eine der Antennen 1 bis 14 in der Schaltung mit dem Treiber 16 verbunden ist. Der Treiber 16 führt nur dieser Antenne einen Stromstoß zu und überwacht sie nach dem Stromstoß im Hinblick auf irgendein von einem aktivierten Transponder kommendes identifizierendes RF-Signal innerhalb des Antennenbereiches.
Jedes solches Signal wird vom Treiber 16 gelesen, der ein den betroffenen Transponder identifizierendes Signal der Steuereinheit 44 zuleitet, die diese Information mit der Identität derjenigen Antenne, die dieses Signal empfing, in Beziehung setzt. Dieser Vorgang wird dann für jede andere Antenne der Einrichtung wiederholt.
Auf diese Weise identifiziert die Einrichtung nicht nur die Transponder in den Bereichen der Antennen, sondern stellt auch fest, welcher Transponder sich im Bereich welcher Antenne, und damit, welche Kuh sich in welchem Stall befindet. Weiter ermöglicht die Einrichtung dem Betreiber die Ermittlung jeder keine Markierung tragenden Kuh, da eine solche Kuh, wenn sie sich in einem Stall befindet, nicht identifiziert wird.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Einrichtung weisen sämtliche Antennen 1 bis 14 eine Induktivität im Bereich von 74 bis 93 uH auf.
Zur Inbetriebnahme des Treibers werden die Relais 18 und 34 geschlossen, so daß die Antennenschaltung des Treibers 16 nur mit der Antenne 7 zusammengeschaltet ist und die Induktivität der Abstimmwicklung geändert wird, bis die Spannung von Spitze zu Spitze in der Schaltung ihr Maximum erreicht hat. Dies entspricht einer Schaltung mit einer Resonanzfrequenz von 134,2 kHz, das heißt der Frequenz des von dem RF-Modul im Treiber 16 zugeführten Wechselstroms. Bei diesem besonderen Beispiel beträgt die am Eingang/Ausgang der Antennenschaltung bei angeschlossener Antenne 7 gesehene Induktivität 27 uH, und die Induktivität der Abstimmwicklung wird in die Mitte ihres Induktivitätsbereiches oder in die Nähe dieser Mitte gesetzt.
Die Feinabstimmung der Antenne 7 wird dann durch paralleles Anschließen eines eine geeignete Kapazität aufweisenden, nicht gezeigten Kondensators an die Antenne 7 bewirkt.
Die die Antennen 1 bis 6 enthaltenden Schaltungen werden dann durch paralleles Anschließen der entsprechenden Kondensatoren an diese Antennen abgestimmt. Die Kapazität dieser Kondensatoren nimmt dann von der Antenne 7 bis zur Antenne 1 progressiv zu und gleicht damit sich aus den Schaltungen mit verschiedenen Kabellängen ergebende Schwankungen in der Auswirkung des Kabels 24 auf die Impedanz der die Antennen enthaltenden Schaltungen aus.
Die passende Wahl des Abstimmkondensators für jede Antenne gestattet damit die Verwendung dieser Antenne an jeder Stelle am Kabel 24.
Zusätzlich kann ein veränderlicher Abstimminduktor zum Ermöglichen einer Einzelabstimmung einer Antenne mit jeder Antenne in Reihe geschaltet werden. Die Abstimminduktoren und/oder -kondensatoren können die Notwendigkeit der Abstimmung des Systems mit der Abstimmwicklung beseitigen.
Es leuchtet ein, daß die Einrichtung mit mehr oder weniger Antennen und entsprechenden, an die Zweigkabel 24 und 26 angeschlossenen Relais versehen werden kann.
Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung dient zum Einbau in einen Melkraum, wobei die Antennen 1 bis 14 an einem Ende eines entsprechenden Stalls angeordnet werden, so daß jede Antenne ein Identifikationssignal von einem Transponder an einer in ihrem Stall befindlichen Kuh empfangen kann. Die Einrichtung stellt damit fest, welche Kühe sich in welchem Stall befinden, und ermöglicht damit zum Beispiel die Überwachung der Produktivität einer Milchkuh oder die automatische Zuteilung einer für die jeweilige Kuh passenden Futtermenge.
Der in Fig. 2 gezeigte Melkraum weist sechzehn in zwei Reihen angeordnete Ställe (101-108, 101'-108') auf. Jede Reihe enthält acht Ställe. Der Zugang zu jeder Stallreihe ergibt sich über einen von zwei Korridoren 50 und 51, die auf beiden Seiten eines zentral angeordneten Arbeitsplatzes 53 angeordnet sind. Im Betrieb gehen sechzehn Kühe durch eins der beiden Eingangstore 52 und 54, wobei jede Kuh dann in einen der Ställe hineingeht. Nach dem Melken verlassen die Kühe die Ställe und gehen durch die Ausgangstore 56 und 58 aus dem Melkraum hinaus.
Jeder Stall enthält auch eine der sechzehn Antennen 61 bis 76. Jede Antenne bildet einen Teil einer Identifikationseinrichtung, die mit der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung in sämtlichen Einzelheiten identisch ist, mit Ausnahme der Anzahl der an jedes Zweigkabel angeschlossenen Antennen: acht in diesem Fall. Eins der Zweigkabel schließt die Antennen 61 bis 68 an einen TIRIS 2000-Leser an. Die andere schließt die Antennen 69 bis 76 an den gleichen Leser an. Jede Antenne ist in solcher Lage an ihrem jeweiligen Stall befestigt, daß eine Kuh bei richtigem Hineingehen in den Stall mit ihrem Kopf an der Antenne vorbeigeht.
Aus Gründen der Klarheit wurden die Einzelteile der Identifikationseinrichtung mit Ausnahme der Antennen aus Fig. 2 weggelassen.
Die Antennen 61 bis 76 weisen sämtlich die gleiche Induktivität auf. Eine Einzelabstimmung mit parallelen Kondensatoren und/oder Reiheninduktoren gleicht die Auswirkung unterschiedlicher Längen der die Antennen an den Leser anschließenden Zweigkabel aus.
Die entsprechende, jede Antenne enthaltende Schaltung wird so abgestimmt, daß der Leser eine Induktivität zwischen 26 und 28 (vorzugsweise 27) uH sieht.
In dem in Fig. 2 gezeigten System werden Parallelkondensatoren, nicht Reiheninduktoren, zur Abstimmung verwendet. Die am weitesten vom Lesekopf liegenden Antennen (68, 76) werden parallel an die Kondensatoren mit der kleinsten Kapazität angeschlossen, während die Kondensatoren für die Antennen (61, 68), die dem Lesekopf am nächsten sind, die größte Kapazität aufweisen. Die Kapazitäten des Parallelkondensators für die Antennen 61 bis 68 betragen 1,04 nF, 0,9 nF, 0,8 nF, 0,68 nF, 0,56 nF, 0,44 nF, 0,32 nF bzw. 0,2 nF. Jeder der Kondensatoren für die Antennen 69 bis 76 hat die gleiche Kapazität wie der für eine der Antennen 61 bis 68 vorgesehene entsprechende Kondensator.
Die erfindungsgemäße Identifikationseinrichtung kann in viel größeren Melkräumen eingesetzt werden, zum Beispiel in Melkräumen mit vierzig Ställen, die aus zwei Reihe mit je zwanzig Ställen bestehen.
Falls die zu lesenden Markierungen ausreichend unbeweglich sind, kann eine sehr große Anzahl von an einen gemeinsamen Treiber angeschlossenen Antennen verwendet werden. In der Praxis können Kostenüberlegungen der Zahl der Antennen, die an ein vorgegebenes RF-Modul angeschlossen werden können, tatsächlich begrenzen, da die Kosten der Beschaffung eines koaxialen Anschlußkabels und eines Steuerkabels gleich den Kosten der Beschaffung eines weiteren RF-Moduls sein können.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch an einer außerhalb des Melkraums angeordneten Futterstation angebracht werden. Ein Beispiel hierfür wird in Fig. 3 gezeigt. Die Bezugszeichen 150 bis 153 bezeichnen jeweils einen Stall, von denen jeder mit seiner eigenen Krippe ausgerüstet ist, die mit 154, 156, 158 und 160 bezeichnet sind und die Futter aus einem von vier über den Krippen angeordneten Futterausgabetrichtern 162, 164, 166 und 168 erhalten. Jeder Stall ist mit einer Antenne ausgerüstet.
Im Betrieb wird bei Hineingehen einer Kuh in einen Stall der Futterstation ihre Ohrmarkierung gelesen, und eine passende Futtermenge wird von der Ausgabevorrichtung der Kuh in diesem Stall zugeführt. Im allgemeinen wird die tägliche Futterration einer Kuh in verschiedene Teile aufgeteilt, so daß die Kuh zum Beispiel nur ein Maximum eines Viertels ihrer täglichen Ration in jedem Sechsstundenzeitraum erhalten wird.
Fig. 4 zeigt einen TIRIS 2000-Lesekopf 200, der mit dem Kopf/Treiber 16 identisch und über ein einziges Zweigkabel 210 von 11,6 m Länge an die acht Antennen 201 bis 208 angeschlossen ist, und deutlicher, wie ein Parallelinduktor zwischen einem Treiber und der Antenne angeschlossen werden kann.
Das System enthält eine Anordnung aus einer Steuereinheit, Relais und einer Steuerleitung zum Anschließen jeder Antenne an den Lesekopf 200. Die Steuereinheitrelais und die Steuerleitungen sind denen bei dem System von Fig. 1 verwendeten ähnlich und sind deshalb aus Gründen der Klarheit in Fig. 4 weggelassen worden.
Jede der Antennen 201 bis 208 ist parallel an einen entsprechenden Kondensator mit einer unter der Antenne angegebenen Kapazität angeschlossen. Die Einrichtung enthält einen Induktor 212 mit 50 uH. Dieser ist parallel an die Antennen 201 bis 208 angeschlossen. Der Induktor 212 vermindert den Anteil der Induktivität von jeder sich mit dem Kopf 200 in der Schaltung befindenden Antenne 201 bis 208 an der Last (gesehen vom Kopf 200). In der Tat wird die Induktivität der Last LT mit der folgenden Formel wiedergegeben:
Dabei ist L&sub1; die Induktivität des Induktors 212 und L&sub2; die Induktivität der Antenne.
Im Ergebnis kann jede der Antennen 201 bis 208 eine höhere Induktivität und damit mehr Windungen aufweisen, als es ohne Induktor 212 der Fall gewesen wäre.
Im Ergebnis kann über jeder der Antennen 201 bis 208 durch den Kopf 200 eine hohe Spannung entwickelt werden (Werte über 200 V wurden aufgezeichnet (Spannungsspitze zu Spannungsspitze)), und der Bereich jeder Antenne wird vergrößert.
Die in Fig. 5 gezeigte Identifikationseinrichtung weist sechs, den Antennen der ersten beiden Ausführungsformen ähnliche Antennen 301 bis 306 auf. Jede von diesen ist über ein entsprechendes Koaxialkabel 312 bis 317 an ein entsprechendes Relais 307 bis 311 angeschlossen. Die Länge der Kabel 312 bis 317 ist so bemessen, daß sich die Relais 307 bis 311 in einer einzigen Einheit 318 in der Nähe eines TIRIS 2000-Kopfes 320 entfernt von den Antennen 301 bis 306 anordnen lassen. An den Kopf 320 ist die Einheit 318 über Koaxialkabel 322 und 324 und über ein Zweigrelais 325 einer Zweigrelaiseinheit 326 angeschlossen.
Die Zweigrelaiseinheit 326 enthält drei andere Relais 328 bis 330, von denen jedes an eine weitere, nicht gezeigte Antennenrelaiseinheit angeschlossen ist, die ihrerseits der Einheit 318 ähnlich ist. Jede weitere Antennenrelaiseinheit ist ihrerseits in einer der Verbindung zwischen den Antennen 301 bis 306 und der Einheit 318 ähnlichen Weise an eine weitere, nicht gezeigte Gruppe aus sechs Antennen angeschlossen.
Der Betrieb der Relais des Systems wird mit einer Steuereinheit 332 gesteuert, die in einer ähnlichen Weise arbeitet wie die Einheit 44 des in Fig. 1 gezeigten Systems und die damit die Relais so steuert, daß zu jedem Zeitpunkt nur eins der Relais aus der Einheit 326 und eins der Relais aus der zugehörigen Antennenrelaiseinheit geschlossen sind. Die Steuereinheit stellt damit sicher, daß die RF-Einheit zu jedem Zeitpunkt nur mit einer der Antennen des Systems verbunden ist.
Bei einer solchen Verbindung liegt jede Antenne auch parallel zu einem parallel über dem Kabel 324 liegenden Induktor 334 mit 40 uH.
Vorzugsweise sind die Koaxialkabel (hier mit 322, 336-338 bezeichnet), die die Zweigrelaiseinheit 326 an jede Antennenrelaiseinheit (wie die Einheit 318) anschließen, von gleicher Länge, und die Abstimmung des Systems wird vereinfacht, falls die Art und Länge der die zusätzlichen Antennengruppen an ihre jeweilige Antenneneinheit anschließenden Kabel der Bauart und der Länge der zum Anschließen der Antennen 301 bis 306 an die Einheit 318 verwendeten Kabel ähnlich ist.
Die RF-Einheit 320, der Induktor 334, die Steuereinheit 332 und die Zweig- und Antennenrelaiseinheiten können sämtlich nebeneinander und damit in einer Entfernung von den Stellen, in denen die Antennen aufgebaut sind, angeordnet sein und sich in einer für elektronische Ausrüstung im allgemeinen feindlichen Umgebung befinden.
Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Version des Identifikationssystems, bei dem ein TIRIS 2000-Lesekopf 350 an eine einzige Antenne 352 entlang einer Länge eines Koaxialkabels 354 angeschlossen ist, über dem ein zweiter Induktor 356 so angeschlossen ist, daß dieser zweite Induktor 356 und die Antenne 352 parallel zueinander liegen. Aus der Figur ist ersichtlich, daß der Induktor 356 an der RF- Einheit 350 angeordnet ist, so daß der größere Teil der Länge des Kabels 354 parallel zu dem Induktor 356 auch an die Einheit 350 angeschlossen ist. Folglich hat die Induktivität dieser Länge des Kabels eine verringerte Auswirkung auf die Induktivität der Last (die durch den Induktor 356, die Antenne 352 und die Anschlußkabel gebildet wird).
Bei sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Abstimmen der Antennen auf die angeschlossenen Leser ein verhältnismäßig unkomplizierter Vorgang. Es wurde zum Beispiel gefunden, daß Antennen mit einer gesamten Schaltinduktivität (gemessen am Leser), die über einem Bereich von etwa 2 uH schwankt, als Gruppe abgestimmt werden können und sämtliche Antennen eine Spitzenspannung von nur etwas unter dem erreichbaren Maximum aufweisen. In größeren Abständen angeordnete Antennen können durch Hinzufügen von parallel zu jeder Antenne angeschlossenen Kondensatoren abgestimmt werden. Die Werte dieser Kondensatoren müssen jedoch zum Erzielen angemessener Lesebereiche in Anbetracht des Parallelanschlusses an die Induktoren nicht genau bestimmt werden.
Der Abstand, in dem die Antenne 352 vom Leser 350 betrieben werden kann, wird nicht von der Induktivität, sondern nur vom Widerstand des Kabels 354 eingeschränkt. In einem Abstand von zum Beispiel fünfzehn Metern vom Leser 350 beträgt der Lesebereich der Antenne 352 etwa 900 mm, in einem Abstand von fünfundzwanzig Metern 850 mm und bei hundert Metern 750 mm.
Das verbesserte Verhalten des Parallelinduktorsystems ist derart, daß die gleiche Technik bei der einen Teil der Markierungsschaltung bildenden Induktorspule angewendet werden kann. Der Einbau einer doppelten Induktorschaltung in solcher Weise, daß der Lesebereich der Markierung wesentlich verbessert wird, sollte möglich sein.
Die folgenden Anmerkungen ergeben eine Erörterung der sich aus der Erfindung und deren Anwendung ergebenden verschiedenartigen Vorteile.
1. Das Betriebsverhalten der Antennen ist dergestalt, daß ein wahres Multiplexsystem mit Zugang zu zehn oder mehr Antennen möglich wird, im typischen Fall mit einer Geschwindigkeit von bis zu zehn pro Sekunde (die Lesefrequenz der Treiberschaltung).
2. Obwohl die beschriebenen Systeme sich auf statische Antennen beziehen, führt der zweite Induktor zu einer ähnlichen Verbesserung beim Betriebsverhalten derjenigen Antennen, die bei in der Hand zu haltenden Markierungsleseeinheiten eingesetzt werden.
3. Antennen können aus den meisten Drahtsorten oder Vielleiterkabelarten hergestellt werden. Kleine Vieladerkabel mit fünf oder sechs Adern aus 0,22 mm²-Draht verhalten sich einigermaßen gut. Es wurde jedoch gefunden, daß der Querschnitt des Drahtes sehr wichtig sein kann. Größere Querschnittsflächen weisen geringere Widerstände auf und häufig mehr Litzen pro Leiter. Der Querschnitt eines solchen Drahtes verbessert die Ladespannung und die Empfangsfunktion der Antenne.
4. Der Induktor kann eine einfache Luftspule mit drei Windungen aus einem Kabel mit sieben Adern sein. Falls der Induktor jedoch in die Nähe eines ferromagnetischen Stoffes gestellt werden soll, wird angenommen, daß es für den Induktor besser wäre, in der Form einer toroidalen Wicklung mit einem Luftkern oder einer um die zentrale Nabe eines Ferritkerns gewickelten Spule vorzuliegen, wobei der Kern den Querschnitt des entgegengesetzten Buchstabens Es aufweist. Jede dieser beiden Spulenarten hat sich gegenüber einer Interferenz aus der Substanz als weniger verwundbar erwiesen als die einfache Spule.

Vorteile

1. Die Erfindung ermöglicht ein ähnlich gutes Betriebsverhalten von aus Standardkupferdraht hergestellten Antennen mit niedrigem "Q" wie das von Antennen mit hohem "Q". Zum Beispiel führt eine Antenne aus einem Kabel mit fünf Adern und 0,75 mm² in der Form eines Rechtecks von 900 mm · 400 mm (wie bei der TIRIS GO3-Antenne) zu einem Lesebereich von 1000 mm gegenüber 1150 mm bei der GO3 und mit einem Bruchteil der Kosten.
2. Größere Abstände zwischen der Antenne und der RF-Einheit und die Verwendung von preisgünstigem Koaxialkabel bilden die Grundlage für ein sehr wirtschaftliches Vielfach-Antennensystem.

Claims

1. Ein Kommunikationssystem mit einem an eine Last angeschlossenen Treiber (16; 200; 320; 350), wobei die Last ein Sendemittel enthält und der Treiber der Last Strom zuführt und damit das Ausstrahlen von Energie durch das Sendemittel zum Erregen eines ferngelegenen Transponders (220) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Last einen parallel zu dem Sendemittel und dem Treiber liegenden Induktor (212; 334) enthält, um die Gesamtinduktivität der Last herabzusetzen, daß das Sendemittel mehrere Antennen (zum Beispiel 1; 68; 168; 208; 306) enthält, von denen jede in einer von dem Treiber abgelegenen Stellung angeordnet ist, und zusätzlich zum Ausstrahlen der genannten Energie zur Aufnahme eines ldentifikationssignals von einem Transponder dient und daß der Induktor am Treiber angeordnet ist.

2. Ein System nach Anspruch 1, wobei dieses System zur Verwendung mit den Transpondern (220) geeignet ist, die zum Ausstrahlen elektromagnetischer und/oder magnetischer Identifikationssignale dienen.

3. Ein System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem jede Antenne (zum Beispiel 1; 68; 168; 208; 306) eine Induktivität im Bereich von 74 bis 93 Mikro- Henry aufweist.

4. Ein System nach Anspruch 3, bei dem der Treiber (16; 200; 320; 350) eine Abstimmvorrichtung mit veränderlicher Induktivität aufweist zum Ermöglichen einer Verwendung des Treibers mit Antennen mit in einem gegebenen Bereich unterschiedlichen Induktivitäten.

5. Ein System nach Anspruch 3, bei dem der Treiber (16; 200; 320; 350) zum Betreiben einer Last mit annähernd 27 Mikro-Henry ausgebildet ist und der Induktor eine Induktivität von annähernd 50 Mikro-Henry oder weniger aufweist.

6. Ein System nach Anspruch 5, bei dem der Induktor (212; 334) eine Induktivität von 40 Mikro-Henry aufweist.

7. Ein System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Antenne (zum Beispiel 1; 68; 168; 208; 306) über ein Koaxialkabel an den Treiber angeschlossen ist.

8. Ein System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Antenne über ein jeweiliges Kabel (312-317) an den Treiber (16; 200; 320; 350) und den Induktor (212; 334) angeschlossen ist.

9. Ein System nach Anspruch 8, bei dem der Treiber (16; 200; 320; 350) über einen jeweiligen Schalter (307-311) an jedes Kabel angeschlossen ist und die Schalter nacheinander so arbeiten, daß jede Antenne im Betrieb nacheinander an den Treiber (16; 200; 320; 350) und den parallelen Induktor (212; 334) angeschlossen wird.

10. Ein System nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei dem die Antennen und die entsprechenden Kabel bei Betrieb parallel an den gleichen Induktor (212; 334) am Treiber angeschlossen werden.

11. Ein System oder eine Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem/der jede Antenne eine oder mehrere Spulen eines elektrischen Leiters umfaßt.

12. Ein System nach Anspruch 11, bei dem die Spule eine allgemein toroidale Gestalt aufweist.