DE69908571T2

DE69908571T2 - System und verfahren zum realisieren besonderer funktionen in kontaktlosen etiketten

Info

Publication number: DE69908571T2
Application number: DE69908571T
Authority: DE
Inventors: Richard Kalinowski
Original assignee: Gemplus SA
Current assignee: Gemplus SA
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2019-03-13
Also published as: FR2776407B1; US6412693B1; JP2002508548A; EP1062622A1; JP4354639B2; ATE242515T1; FR2776407A1; DE69908571D1; WO1999049410A1; EP1062622B1

Description

System und Verfahren zur Herstellung von Sonderfunktionen in kontaktlosen Produktetikette Die vorliegende Erfindung betrifft die elektronische Auszeichnung von Produkten mittels aus einem auf einem dem zu identifizierenden Produkt auf einem Träger anhaftenden elektronischen Schaltkreis bestehenden Etiketten. Sie betrifft insbesondere ein System und ein Verfahren zur vorübergehenden oder endgültigen Ausschaltung bestimmter oder aller Etikettenfunktionen mittels eines Lesegeräts.
Ganz allgemein betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zur sehr schnellen Erstellung vom Sonderfunktionen in kontaktlosen Produktetiketten.
Die Produkte und insbesondere Massenverbrauchsgüter werden mit Barcodes identifiziert, die zur automatischen Preiserfassung an der Kasse mit Hilfe eines EDV Systems abgelesen und analysiert werden. Diese Streifencodes werden auf der Produktpackung aufgedruckt und geben z. B. dem Produkttyp und die Herstellerfirma an. Diese üblichen Barcodes haben jedoch eine rein passive Rolle und lassen sich nicht für die Kontrolle der Zahlung des Produkts, Haltbarkeitsgrenze, des Lagerbestands oder eines Diebstahls, usw. benutzen.
Zur Erfüllung derartiger neuer Funktionen wurde daher vorgeschlagen, aktive, elektronische Etiketten, bestehend aus einem durch einen auf dem zu identifizierenden Produkt anhaftenden elektronischen Miniaturschaltkreis oder elektronischem Chip einzusetzen. Diese elektronischen Etiketten eignen sich zur Fernabfrage über Lese- und Abfragegeräte und zur Antwort durch geeignete Mittel.
Diese elektronischen Etiketten registrieren beispielsweise eine Zahl oder einen Code zur Identifizierung, wie beispielsweise eine bestimmte Zwieback- oder bestimmte Butterpackung,... und können auch weitere Codes, wie beispielsweise die Haltbarkeitsdauer oder die Herstellerfirma enthalten.
Sogenannte Billigetiketten werden im allgemeinen mit Hilfe von elektronischen Schaltkreisen erstellt, die nur das Lesen ihres Inhalts gestatten, so daß ihr Inhalt nicht zur Verwirklichung von Funktionen herangezogen werden kann, die eine Inhaltsänderung oder Neubeschreibung des Etiketteninhalts erfordern.
Eine der Funktionen, deren Verwirklichung in einem elektronischen Lese-Etikett interessant wäre, ist eine vorübergehende oder endgültige Sperrung oder erneute Sperrung des Etiketts oder des Produkts, wenn dies durch den Hersteller nicht zugelassen ist.
Außerdem könnte es interessant sein, dass diese Sperrung komplett total oder partiell ist.
Beim derzeitigen Stand der Technik ist die französische Patentanmeldung 2 677 135 bekannt, die ein Antikollisionsprotokoll beschreibt, mit dem eine automatische Selbsthemmung eines Etiketts ausgelöst wird, wenn das Etikett feststellt, daß sein kompletter Code dem Lesegerät bekannt ist, ohne daß letzteres den Code aus dem Etikett abgefragt hat.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Umsetzung und Verwirklichung eines Systems und Verfahrens zur vorübergehenden oder endgültigen, teilweisen oder kompletten Sperrung von elektronischen, kontaktlosen Lese-Etiketten oder Lese- und Schreib-Etiketten.
In einer noch weitergehend verallgemeinernden Weise bezweckt die Erfindung die Umsetzung eines Systems und die Verwirklichung eines Verfahrens zur Benutzung oder Nichtbenutzung bestimmter Funktionen des kontaktlosen, elektronischen Lese- oder Lese- und Schreib-Etiketts.
Die Erfindung betrifft daher ein Steuersystem für Sonderfunktionen in kontaktlosen, elektronischen Etiketten mithilfe eines durch eine Antenne mit abgestimmtem Schaltkreis durch eine Modulator modulierte Signale mit einer Trägerfrequenz F₀ sendenden Lesegeräts, wobei die besagten ausgesendeten Signale durch eine Antenne mit abgestimmtem, auf jedem elektronischen Etikett angeordnetem Schaltkreis festgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass:

– das Lesegerät außerdem einen Impulsgenerator einer Vielzahl von Impulsfrequenzen aufweist, wobei diese Impulse jeder Sequenz auf einen Modulator angewendet werden, der das Trägerfrequenzsignal in charakteristischer Weise verändert.
– das elektronische Etikett außerdem einen Feststellschaltkreis der Impulse mit charakteristischer Modulation und einem Interpretationsschalkreis der Impulssequenz umfasst und
– jede Impulssequenz in den Schaltungen des elektronischen Etiketts eine unterschiedliche Aktion bedeutet. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Realisierungsbeispiels hervor, wobei die besagte Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erfolgt, in denen:
– 1 ein Funktionsschema eines kontaktlosen elektronischen Etikettes und des Lesegeräts eines derartigen, erfindungsgemäßen Etiketts darstellt,
– die 2a bis 2f Signaldiagramme darstellen, die vom Lesegerät an das kontaktlose elektronische Etikett zur Umsetzung bestimmter Funktionen im elektronischen Etikett gesendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Anwendung zur Sperrung bestimmter Funktionen im kontaktlosen elektronischen Etikett ausgehend vom Lesegerät beschrieben, wobei jedoch klar ist, dass sie sich auch für kompliziertere Systeme eignet, die einen echten Dialog zwischen dem Lesegerät und dem elektronischen Etikett erlauben.
Ein kontaktloses elektronisches Etikett 10 enthält eine Antenne 12 mit einem abgestimmten Schaltkreis, bestehend aus einer Induktionsspule 14 und einem Kondensator 16. Die abgestimmte Frequenz F₀ der Antennen 12 ist beispielsweise 13,56 MHz.
Dieser abgestimmte Antennenschaltkreis ist an verschiedene Schaltungen 18 bis 24 angeschlossen, die jeweils besondere Funktionen ausführen. So realisiert der Schaltkreis 24 die Gleichrichtungsfunktion doppelter Wechselfolge des Signals an den Buchsen des abgestimmten Schaltkreises, zu Beispiel durch eine Diodenbrücke B. Diesem Gleichrichtungsschaltkreis folgt ein Filterkondensator 26 des gleichgerichteten Signals, das die Versorgungsspannung V_dd aller anderen Schaltkreise des elektronischen Etikettes liefert, insbesondere die in 1 abgebildeten. Die Schaltung 18 liefert die sogenannte Uhr und deren Synchronisation mit derselben ausgehend von der Frequenz F₀. Mit Ausnahme des Gleichrichterschaltkreises 24 werden die vo dem Uhrenschaltkreis 18 gelieferten Signale unterschiedlicher Frequenzen auf die anderen, in 1 dargestellten oder nicht dargestellten Schaltkreisen des elektronischen Etiketten angewendet.
Der Schaltkreis 20 realisiert die Demodulation und Dekodierung der Signale, die das Signal mit der Trägerfrequenz F0 modulieren, wobei diese Signale die vom Etikett empfangenen Informationen darstellen.
Die Schaltung 22 setzt eine für die Erfindung typische Funktion um, nämlich die Erkennung und Messung der Ausschaltsequenzen der magnetischen Antennenfeldstärke, die nachstehend noch im Einzelnen betrachtet wird.
Die Schaltung 26 bildet ebenfalls eine für die Erfindung typische Funktion, nämlich die Interpretation der Ausschaltsequenzen der magnetischen Feldstärke, die ebenfalls nachstehend in Verbindung mit den Diagrammen der 2 noch genauer erklärt wird.
Die sich aus der Interpretation der Ausschaltsequenzen der magnetischen Feldstärke ergebenden Signale werden über eine Logikschaltung 30 auf eine Antennenmodulationsschaltung 28 angewendet. Dieser Modulationsschaltkreis 28 empfängt darüber hinaus die vom Schaltkreis 32 gelieferten Meldungen, der die Synthese der digitalen Meldungen realisiert, die das Etikett an das Lesegerät übertragen kann.
Der Rntennenmodulator wurde schematisch durch den Schaltkreis 28 und durch einen Schalter 38 parallel zum abgestimmten Schaltkreis dargestellt, der durch den Schaltkreis 28 gesteuert wird. Ein Belastungswiderstand 6 wurde in Serie mit dem Schalter 38 dargestellt.
Neben diesen, zum Verständnis der Funktionsweise der Erfindung nötigen Schaltungen, enthält das Etikett auch noch weitere elektronische Schaltungen, wie beispielsweise einen Speicher 34, der die verschiedenen Informationen des mit dem Etikett versehenen Produkts und die Schaltkreise 36 beinhaltet. Diese Leseschaltkreise 36 werden von den vom Schaltkreis 20 festgestellten und dekodierten Signalen gesteuert und liefern Signale, die auf den Syntheseschaltkreis der Meldungen 32 angewendet werden.
Diese Lese- oder Ablesevorrichtung des Etiketts 10 umfasst auf bekannte Weise eine aus einem abgestimmten Schaltkreis bestehende Antenne 42, der eine Induktionsspule 44 und einen Kondensator 66 umfasst, wobei die abgestimmte Frequenz F₀ ist. Die zwei Antennen 12 und 44 koppeln sich magnetisch wie per Pfeil 46 dargestellt, und "k" wird dabei als der Kopplungsfaktor bezeichnet.
Die Antenne 42 wird auf der Trägerfrequenz F₀ mit den elektrischen, digitalen Niederfrequenz-Modulationssignalen gespeist, welche die ans Etikett 10 zu übertragenden Informationen übertragen. Diese elektrischen Signale werden von einem Modulator 50 erzeugt, der einerseits vom Oszillator 48 die Trägerfrequenz F₀ und andererseits vom Nachrichtensynthesizer 52 die NF-Modulationssignale enthält. Die Ausgangssignale de Modulators 50 werden auf einen Leistungsverstärker 54 angewendet, dessen Ausgangsbuchse direkt an die Antenne 42 angeschlossen ist.
Die von der Antenne 42 gesendeten Signale werden auf den Empfängerschaltkreis 56 angewendet, der ihre Feststellung, Demodulation und Dekodierung realisiert.
Erfindungsgemäß enthält das Lesegerät 40 ferner einen Ausschaltequenzgenerator 58 für die elektromagnetische Feldstärke, dessen Ausgangssignale den Modulator 50 steuern. Diese Ausschaltsequenzen werden mit dem vom Oszillator 48 gelieferten Signalen synchronisiert und können die in den 2b bis 2f gezeigten Formen annehmen. Die Schaltkreise 52 und 58 des Lesegeräts 40 werden vom Mikroprozessor 62 gesteuert, der auch die Analyse und Interpretation der vom Schaltkreis 56 gelieferten Signale vornimmt.
Diese Ausschaltungen des elektromagnetischen Feldes werden durch Sperrung der Ausgabe des Signals mit der Trägerfrequenz F₀ bewirkt. Anstelle der vollständigen Sperrung des Trägers kann man jedoch auch eine Amplitudenmodulation des Trägers eines bestimmten Wertes, z. B. bei 50% aufweisende Signale verwenden. Damit diese Ausschaltungen des elektromagnetischen Feldes verschiedene Informationen übertragen können, schlägt die Erfindung vor, sie je nach ihrer Bedeutung mit unterschiedlichen Frequenzen vorzunehmen.
So haben in 2b die vom LGenerator 58 erzeugten Löschimpulse 60 eine Frequenz Fr und bedeuten beispielsweise eine vollständige und endgültige Sperrung des elektronischen Etikettes 10. Die Frequenz F_r ist ein Unter-Vielfaches der Frequenz F₀.
In ähnlicher Weise haben die Löschimpulse 60 der in 2c gezeigten Sequenz des Diagramms eine Frequenz von F_r/1,5 und bedeuten beispielsweise eine endgültige Sperrung bestimmter Funktionen, d. h. eine teilweise, endgültige Sperrung des elektronischen Etiketts.
Im Diagramm der 2d werden Löschimpulse 60 mit der Frequenz F_r/2 gezeigt, die beispielsweise eine vollständige aber vorübergehende Sperrung der Etikettenfunktionen bedeuten.
Die Löschimpulse 60 des Diagramms der 2e besitzen die Frequenz F_r/2,5 und bedeuten beispielsweise eine vorübergehende Sperrung bestimmter Funktionen, d.h. eine teilweise, vorübergehende Sperrung.
Die im Diagramm der 2f dargestellten Löschimpulse der Frequenz Fr/3 schließlich können beispielsweise die komplette Sperrung aller Funktionen bis zur nächsten Abfrage des Etiketts bedeuten.
Eine vorübergehende Sperrung würde zum Beispiel die Umsetzung einer Diebstahlsicherung ermöglichen. Somit kann eine Operatorin, zum Beispiel eine Kassiererin das Etikett bei der Zahlung vor seinem Durchgang unter der Ausgangssperre entwerten Das Etikett kann entweder nach Ablauf eines bestimmten, automatisch gezählten Zeitintervalls, der automatisch gezählt wird und dessen Dauer mit der im Etikett gespeicherten Energie gekoppelt ist, oder durch eine Ableseanweisung erneut validiert werden.
Eine endgültige, teilweise oder komplette Sperrung kann beispielsweise gegen die betrügerische Wiederverwendung von Betriebsmitteln wie Verpackungen oder Tonerkassetten von Photokopiermaschinen oder Druckerpatronen eingesetzt werden.
Im Etikett wird dies nach der ersten Benutzung durch Betätigung eines Sperrkodes bewerkstelligt, was eine Wiederverwendung unmöglich macht.
Wenn das Elektroniketikett 10 die vom Lesegerät 90 gesendeten Impulse in der Schaltung 22 empfängt, werden diese vom Schaltkreis 26 ausgewertet, damit der vom Lesegerät verlangte Typ der Sperre festgelegt werden kann.
Zur Information sei noch angeführt, daß die Frequenz F_r 10 kHz beträgt, bzw. eine Periodendauer von 100 μs hat und die Dauer aller in 2 dargestellten Impulse (60) 5 bis 20 μs beträgt.
Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung werden diese Impulssequenzen vom Lesegerät zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt des Dialogs zwischen Lesegerät und elektronischem Etikett gesendet, nämlich beispielsweise nach Ablauf des festen Zeitintervalls τ nach dem Empfang der letzten, vom elektronischen Etikett übertragenen Meldung. Ferner schaltet das elektronische Etikett nach der Aussendung der letzten Mitteilung jeweils für die Dauer T auf Empfangsbetrieb, wobei diese Zeit T ausreichend lang sein muss, beispielsweise einige Millisekunden, damit die ankommenden Impulssequenzen ausgewertet werden können.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand ihrer Anwendung zur Umsetzung von Sperrfunktionen beschrieben, es ist jedoch offensichtlich, daß sie sich auch zur Verwirklichung aller anderen Sonderfunktionen in einem elektronischen Etikett eignet.
Die Erfindung wurde ferner in Verbindung mit einer Codierung beschrieben, die anhand der Frequenzen von Impulssequenzen vorgenommen wird, aber sie kann selbstverständlich auch mit anderen Kodierungsarten vorgenommen werden; beispielsweise durch Amplitudenmodulation des Signals der Trägerfrequenz F₀ oder Indexmodulation innerhalb eines beschriebenen Zeitfensters der Dauer T oder durch eine Kombination dieser verschiedenen Parameter.
Das erfindungsgemäße System und Verfahren können auch parallel mit dem klassischen Kommunikationssystem zwischen Lesegerät und elektronischem Etikett eingesetzt werden. Dieser Informationsaustausch besteht in der in der Übertragung digitaler Kodes, die auch die Amplitude des Signals der Trägerfrequenz F₀ modulieren, doch diese digitalen Kodes sind häufig lang, was ihre vollständige Dekodierung häufig verzägert. Im erfindungsgemäßen System und Verfahren sind keine derartigen Verzögerungen vorhanden, so dass die Lese- und Schreibvorgänge im elektronischen Etikett sehr schnell ausgeführt werden können.

Claims

System zur Realisierung von Sonderfunktionen in kontaktlosen elektronischen Etiketten (10) mittels eines Lesegeräts (40), das über eine Antenne (42) mit abgestimmtem Schaltkreis Trägerfrequenzsignale F₀ aussendet, die mit Hilfe des Modulators (50) moduliert wurden und anhand der in jedem elektronischen Etikett (10) integrierten Antenne (12) mit Abstimmkreis festgestellt werden, dadurch gekennzeichnet daß: – das Lesegerät (40) unter anderem einen Mehrfrequenzgenerator (58) mit einer Vielzahl von Impulssequenzen (60) umfasst, wobei die besagten Impulse (60) jeder Sequenz auf den Modulator (50) angewendet werden, um das Signal der Trägerfrequenz charakteristisch zu ändern. – das elektronische Etikett (10) unter anderem einen Detektorkreis (22) der in charakteristischer Weise modulierten Impulse und einen Schaltkreis (26) zur Auswertung der Impulsfrequenz in Abhängigkeit der Modulationseigenschaften besitzt, und – jede Impulssequenz eine unterschiedliche Aktion auf den Schaltkreisen des elektronischen Etiketts (10) bedeutet.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Modulation aus Unterdrückung der Trägerfrequenz während der Dauer der Impulse der Impulssequenzen besteht.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Modulation aus einer Verringerung der Maximalamplitude des Signals der Trägerfrequenz während der Dauer der Impulse der Impulssequenzen besteht.
System gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssequenzen zu ganz bestimmten Zeiten (τ) an das elektronische Etikett übertragen werden und dass das elektronische Etikett diese Impulssequenzen zu diesen bestimmten Zeitzen (τ) während eines bestimmten zeitlichen Intervalls (T) empfangen kann.
Verfahren zur Verwirklichung besonderer Funktionen in kontaktlosen elektronischen Etiketten (10) unter Einsatz eines Lesegeräts (40), das über seine, mit einem abgestimmten Schaltkreis ausgestattete Antenne (92), von einem Modulator (50) beeinflußte Trägerfrequenzsignale F₀ sendet, die als durch eine auf jedem elektronischen Etikett (10) angeordnete Antenne (12) mit abgestimmtem Schaltkreis ausgesendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst, bestehend darin, dass: a) im Lesegerät (40) mindestens eine Impulssequenz erzeugt wird, b) das Trägerfrequenzsignal (F₀) von der Impulssequenz in charakteristischer Weise moduliert wird, c) das im Schritt (b erzeugte, modulierte Signal auf mindestens ein elektronisches Etikett (10) gerichtet ausgesendet wird, d) das ausgesendete, modulierte Signal im Elektroniketikett festgestellt wird, e) das im elektronische Etikett demodulierte Signal entsprechend seiner Modulationsform ausgewertet oder interpretiert wird, f) auf wenigstens einen der Schaltkreise des elektronischen Etikettes (10) eingewirkt wird, um wenigstens eine Funktion gemäß der Interpretation der Stufen (e) zu ändern.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) darin besteht, das Trägerfrequenzsignal (F₀) während jeder Impulssequenz zu unterdrücken.
Verfahren gemäß Anspruch (5., dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) darin besteht, eine festgelegte Verminderung des maximalen Wertes der Amplitude des Trägerfrequenzsignals (F₀) vorzunehmen.