EP1040606A1 - System zur kabellosen optischen energie- und datenübertragung - Google Patents

System zur kabellosen optischen energie- und datenübertragung

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Publication number
EP1040606A1
EP1040606A1 EP98961253A EP98961253A EP1040606A1 EP 1040606 A1 EP1040606 A1 EP 1040606A1 EP 98961253 A EP98961253 A EP 98961253A EP 98961253 A EP98961253 A EP 98961253A EP 1040606 A1 EP1040606 A1 EP 1040606A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
processing device
data processing
wireless
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98961253A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen HAIBLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP98961253A priority Critical patent/EP1040606A1/de
Publication of EP1040606A1 publication Critical patent/EP1040606A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/806—Arrangements for feeding power
    • H04B10/807—Optical power feeding, i.e. transmitting power using an optical signal

Definitions

  • the invention relates to an identification system for the transmission, processing and storage of data.
  • This system contains at least a first and a second data processing unit.
  • the first data processing unit contains at least first means for wireless radiation of energy and second means for wireless reception of data.
  • the second data processing device contains at least third means for converting the energy radiated wirelessly by the first means of the first data processing device into electrical supply energy, and fourth means for the wireless transmission of data to the second means of the first data processing device.
  • the first data processing device can be a so-called writing and reading device, for example.
  • a practical embodiment of the second data processing device can be, for example, a so-called mobile data carrier.
  • Such an exemplary arrangement can be drawn as an identification system.
  • data may be read out from a selected mobile data carrier in a contactless manner by a central writing and reading device.
  • This volume can be in a group of volumes.
  • data can also be written to one or more mobile data carriers without contact.
  • the data carrier or data carriers must be supplied with electrical supply energy at least for the duration of a data retrieving, ie reading, or at least for the duration of a data storing, ie writing.
  • energy-storing elements in the mobile data carriers, such as batteries should be avoided. the. Instead, the required electrical supply energy should also be transmitted without contact.
  • inductive identification systems In practice, a distinction can be made between so-called inductive identification systems, RF identification systems and optical identification systems for the wireless transmission of energy and data. Basically, different types of electrical components must be used for wireless radiation and the reception of data and energy.
  • Inductive identification systems have the disadvantage, on the one hand, that the inductive coupling with the distance between a first data processing device, which is usually in the form of a so-called writing and reading device, and a second data processing device, which is usually in the form of a mobile data carrier, is strong decreases.
  • the range of such a system is severely limited due to the limitation of the maximum field strength.
  • the inductive coupling can be significantly disturbed by metallic objects.
  • RF identification systems also called “radio frequency” or high-frequency identification systems
  • high frequencies or microwaves are used for wireless transmission
  • one frequency in the "radio frequency” range is used for data transmission and another frequency in the “radio frequency” range is also used for energy transmission.
  • Electrical antennas are used for data and energy transmission.
  • the disadvantage of high-frequency identification systems is that in the second data processing device, which is usually in the form of a mobile data carrier, a battery must be used from a short range of about 50 cm. This is necessary because the maximum permissible field strength of the first data processing device, which is usually designed in the form of a so-called writing and reading device, is no longer sufficient to supply a data carrier from the electromagnetic high-frequency field.
  • a further disadvantage with high-frequency identification systems is that a so-called separation of data carriers, i.e. It is difficult to specifically activate a single, selected data carrier from a group of data carriers by means of a read and write device.
  • visible light or infrared light is used in optical identification systems for wireless transmission. Wavelengths that are in the nanometer range occur in the transmission range.
  • Optoelectronic or photoelectric components for example light-emitting and photodiodes or lasers, are used for radiation or reception. During transmission, limit values, for example with regard to the laser protection classes, must be observed.
  • visible light is used for energy transmission and infrared light used for data transmission.
  • Optoelectronic components are required for data and energy transmission.
  • the invention is based on the object of specifying an identification system which, despite dispensing with energy-storing elements, such as Batteries that have a longer range than conventional identification systems.
  • the object is achieved according to the characterizing part of claim 1 with an identification system in which the first means of the first data processing device and the third means of the second data processing device are designed such that an optoelectronic channel for wireless energy transmission is present, and the fourth means of the second data processing device and the second means of the first data processing device are designed such that there is a first high-frequency, electromagnetic channel for wireless data transmission from the second to the first data processing device.
  • the invention is based on the fact that wavelength ranges so different are used for energy transmission and data transmission that the transmission to different Chen based physical principles.
  • an optoelectronic channel is used for the energy transmission and a high-frequency, electromagnetic channel is used for the data transmission in at least one transmission direction. Visible light can preferably be used in the optoelectronic channel for energy transmission.
  • Another advantage of the identification system according to the invention is that there is no mutual interference between the optoelectronic channel for energy transmission and the high-frequency channel for data transmission. No complex filter circuits are thus necessary in the first and second data processing devices.
  • FIG. 1 shows the block diagram of an identification system according to the
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the mode of operation of the identification system according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows the block diagram of an identification system according to the
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the mode of operation of the identification system according to FIG. 3,
  • FIG. 6 shows the basic circuit diagram for an exemplary embodiment of an identification system according to the block diagram of FIG. 3,
  • FIG. 7 shows the basic circuit diagram for a first exemplary embodiment of an identification system according to the block diagram of FIG. 4,
  • FIG. 8 shows the basic circuit diagram for a second exemplary embodiment of an identification system according to the block diagram of FIG. 4.
  • Figure 1 shows the block diagram of an identification system according to the invention, which is designed as an example as a "read-only" identification system. This can be implemented, for example, as a so-called “simple read-only” identification system, which automatically triggers a data transmission when it is illuminated via the optoelectronic channel used for wireless energy transmission.
  • the first data processing device 1 has an internal device for data processing. This controls all processes and is shown symbolically without further connections as block 15 in Figure 1.
  • the first data processing device 1 also has first means 22 for wireless energy radiation, which generate an optoelectronic channel 7 for wireless energy transmission from the first to a second data processing device 3a.
  • the second data processing device 3a also has an internal device for data processing and possibly data storage, which controls all processes e and is shown symbolically without further connections as block 27 in FIG. 1.
  • the second data processing device 3a also has third means 33 for converting the energy radiated wirelessly by the first means 22 of the first data processing device 1 via the optoelectronic channel 7 into electrical supply energy. All electrical equipment in the second data processing device 3a can be directly supplied with energy in this way. In particular, no additional batteries are required to store supply energy.
  • fourth means 24 for the wireless transmission of data are available. These generate a first high-frequency, electromagnetic channel 9 for wireless data transmission from the second data processing device 3a to the second means 24 of the first data processing device 1.
  • the first data Data processing device 1 is preferably designed as a so-called “reading device” and the second data processing device 3a as a mobile data carrier in particular.
  • Beitungsvorraumen Z to establish a data communication between the verar- the second data processing apparatus 3 is first activated by construction of the channel 7 to the opto-electronic energy transfer.
  • the first channel 9 for high-frequency, electromagnetic data transmission is set up by the second data processing device 3a.
  • the respective data contents are then transferred via the first channel 9 to the “reading device” 1 for further processing, in particular by arranging their internal data processing and storage unit 37.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the mode of operation of an identification system according to FIG. 1 in the manner of a spatial top view.
  • the spatial spread of the individual, wireless transmission channels 5 is symbolically visualized.
  • a first data processing device 1 designed as a reading device communicates with a second data processing device 3a designed as a data carrier.
  • the exemplary identification system contains several Elements that correspond to the type of a second data processing device.
  • FIG. 2 shows, by way of example, 2 such elements 3a and 3b designed as mobile data carriers.
  • a channel 7 for optoelectronic energy transmission is first set up via the first means 22 of the reading device 1. This can practically consist in the form of a light beam, for example from bundled visible light or from laser light.
  • a light cone is shown with straight lines.
  • a desired data carrier in the example data carrier 3a, can hereby be illuminated in a targeted manner. This is isolated so that further data carriers, including the exemplary data carrier 3b, remain passive.
  • the energy supply of the individual data carrier 3a now takes place via the third means 33.
  • the latter can now send 33 data via the third means.
  • a channel 9 is set up for high-frequency, electromagnetic data transmission, which is shown symbolically in the example of FIG. 2 in a dashed line in the form of a curved radiation field. This radiation field reaches the second means 24 of the reading device 1, via which the data contained therein are received for further processing.
  • both isolation and data communication between the two data processing devices is possible without these having to be spatially aligned with one another in a special way. Furthermore, their distance can be considerably larger than in conventional systems. Large ranges can be achieved without any problems without permissible limit values being exceeded both with regard to the optoelectronic energy transmission channel and with regard to the high-frequency electromagnetic data transmission channel.
  • FIGS. 3 and 4 show block diagrams of two further versions of identification systems according to the invention, which are designed as so-called “read” and “write” identification systems.
  • Their wireless transmission channels 5 each contain a further channel for data transmission from the first to the second data processing device. It is a so-called “write” channel, via which data can also be written into the second data processing device.
  • the first data processing device can be designed as a so-called “writing and reading device”, via which data can not only be called up from a second data processing device designed as a data carrier, but can also be written into such a device 3 and 4 contain the first data processing device 1 of such an identification system for this purpose fifth means 26 for wireless radiation of data, furthermore the second data processing device 3a contains sixth means 40 for wireless reception of data from the fifth means of the first data processing device 1.
  • the fifth means 26 of the first data processing device 1 and the sixth means 40 of the second data processing device 3a are designed so that a second high-frequency electromagnetic channel 13 for wireless data transmission from the first data processing device 1 to the second data processing device 3a is present.
  • the first high-frequency, electromagnetic channel 9 and the second high-frequency, electromagnetic channel 13 advantageously form a high-frequency, electromagnetic channel bundle 8.
  • the first high-frequency, electromagnetic channel 9 can advantageously be in this channel bundle 8 by a direct high-frequency electromagnetic radiation and the second high-frequency, electromagnetic one Channel 13 are formed by an electromagnetic backscatter that is modulated onto this high-frequency radiation.
  • Possible advantageous, practical designs of the means 24, 26, 42, 40 are explained in more detail below using the example of the basic circuit diagram of FIG. 6.
  • the fifth means 26 of the first data processing device 1 and the sixth means 40 of the second data processing device 3a are designed such that there is an optoelectronic channel 11 for wireless data transmission from the first data processing device 1 to the second data processing device 3a.
  • the optoelectronic channel 7 for wireless energy transmission and the optoelectronic channel 11 for wireless data transmission from the first data processing device 1 to the second data processing device 3a advantageously form an optoelectronic channel bundle 47 and the optoelectronic channel 11 for wireless data transmission from the first data processing device 1 to the second data processing device 3a are formed by modulation onto the optoelectronic radiation used for wireless energy transmission.
  • Possible advantageous, practical embodiments of the means 22, 26, 33, 40 are explained in more detail below using the examples of the basic circuit diagrams of FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the mode of operation of an identification system according to FIG. 3 in the manner of a spatial top view, which in principle corresponds to the representation of FIG. 2.
  • a preferably directed channel 7 for optoelectronic energy transmission is also first set up here via the first means 22 of the first data processing device 1, which is preferably designed as a writing and reading device.
  • This can practically consist in the form of a light beam, for example from bundled visible light or from laser light.
  • the boundaries of a light cone are shown with straight lines.
  • a desired second data processing device which is preferably designed as a mobile data carrier, can be hereby beam 3a, can be targeted. This separates them so that possible further data carriers, including the exemplary data carrier 3b, remain passive.
  • the energy supply of the individual data carrier 3a now takes place via the third means 33. This is now ready for use.
  • the writing and reading devices 1 initially use the fifth means 26 to build up a high-frequency, electromagnetic channel 13, which is used to transmit data to the sixth means 40 of the data carrier 3a.
  • 5 shows the channel 13 symbolically in the form of a curved radiation field designed with straight lines.
  • the data transmitted in the process (“write”) can be used, for example, to initialize the data carrier, which means that it is used for retransmission
  • a further channel 9 for high-frequency, electromagnetic data transmission is set up, which is represented symbolically in the example of FIG. 5 in a dashed line in the form of a further, curved radiation field.
  • the data are fed from the data carrier 3a into the radiation field 9 via the third means 33. This in turn reaches the second means 24 of the writing and reading device 1, via which the data contained in the radiation field are received for further processing.
  • FIG. 6 shows the basic circuit diagram for a first exemplary embodiment of an identification system according to the block diagram of FIG. 3. As already explained, two wireless transmission channels are set up in area 5 between the two data processing devices in this example.
  • first means 22 for wireless radiation of energy In the example in FIG. 6, these contain an electrical energy source 28, which can be designed, for example, in the form of a power pack.
  • An electrical energy source 23 is fed via this, which can be embodied, for example, in the form of an incandescent lamp or a laser beam.
  • a reflector can be provided to focus the light cone of an incandescent lamp.
  • the radiation is received by third means 33 in the second data processing device and converted into electrical supply energy.
  • These third means 33 can contain a solar cell, via the output line 34 of which the electrical operating means of a second data processing device, in particular designed as a mobile data carrier, are supplied with electrical energy.
  • An internal data storage and processing unit 27, the fourth means 42 for high-frequency wireless data radiation and any additional sixth means 40 for high-frequency wireless data reception are present as operating means.
  • the fourth means 42 contain a transmitting device 31, which is preferably designed in the form of a circuit that can be easily implemented in terms of circuitry.
  • the internal data storage and processing unit 27 feeds the data to be emitted, and converts it into modulated high-frequency signals for radiation via a high-frequency antenna 25, for example a dipole antenna.
  • the high-frequency data radiation channel is shown in the example in FIG. 6 by means of an arrow 9. Its radiation is received at least as a reading device designed first data processing device 1 via local second means 24 for data reception.
  • These in turn preferably contain a high-frequency antenna 21, which supplies the radiation to a connected high-frequency receiving device 19 for demodulation.
  • the reconstructed data can then be fed to the internal processing unit 15.
  • the first data processing device is designed as a write and read device according to the example of FIG. 6, additional, fifth means 26 for high-frequency data radiation are available. These preferably have a high-frequency transmission device 17 for converting data, which are provided by the data processing unit 15 for the mobile data carrier 3a. The data radiation in the direction of the data carrier 3a in turn takes place via the high-frequency antenna 21.
  • the high-frequency data transmission channel resulting from this is shown in the example in FIG. 6 by means of an arrow 13.
  • the radiation is in turn received by the high-frequency antenna 25 in the mobile data carrier and fed to a further data receiving device 29 for high-frequency demodulation.
  • the two high-frequency channels for data transmission are advantageously designed in the form of a channel bundle 8, in which e.g. the data of the channel 9 are modulated onto the radiation of the channel 13 as so-called backscatter. This is also known as load modulation.
  • a directed light cone 7 is emitted by the writing and reading device 1.
  • the data carrier 3a receives the light beam 7 with the solar cell 33 and feeds the internal electronic components.
  • the data carrier 3a is thus activated.
  • the writing and reading device 1 then sends out a carrier signal 13.
  • the data carrier 3a receives the carrier signal and modulates backscattering, for example on . This is in turn evaluated by the writing and reading device 1 for the purpose of identifying the respective data carrier 3a.
  • the antenna 25 of the data carrier 3a is electrically loaded in time with the data to be transmitted.
  • the writing and reading device 1 recognizes the data carrier 3a and in turn begins the data transmission by emitting a modulated radio frequency 13.
  • the data carrier 3a can detect the start of the data transmission, for example by evaluating the radio frequency signal, evaluating a time window, or a combination of both measures .
  • the data carrier 3a demodulates the high-frequency signals and carries out data processing. This can e.g. Write access to the internal data storage and processing unit, or the beginning of its own high-frequency data radiation include. In order to emit its own data, the data carrier 3a waits until an unmodulated carrier 13 is received again by the writing and reading device 1. Then the antenna 25 of the data carrier 3a is loaded in time with the data to be transmitted.
  • Figure 7 shows the basic circuit diagram for a first exemplary embodiment of an identification system according to the block diagram of Figure 4. This differs from the example of Figure 6 in that for data transmission from the first data processing unit 1 to the second data processing unit 3a not a high frequency, but also a optoelectronic channel 11 is present.
  • the fifth means 26 for data radiation on the side of the first data processing unit 1 and the sixth means 40 for receiving data on the side of the second data processing unit 3a are thus not designed using high-frequency technology components, but optoelectronic components. Infrared radiation is particularly suitable as a medium for the channel 11.
  • the fifth means 26 thus advantageously have an optoelectronic transmission device 35 which receives the data to be emitted from the processing unit 15, converts it and converts it into an optoelectronic one Radiating element 37 supplies.
  • This can be in the form of one or more infrared light-emitting diodes or infrared laser diodes.
  • the embodiment of FIG. 7 has the advantage that a particularly reliable separation of a second data processing unit can be achieved by designing both the optoelectronic channel for energy transmission and the optoelectronic channel for data transmission in a focused manner.
  • the sixth means 40 for receiving data have photoelectric receiving element 41, which can advantageously be designed in the form of a photodiode 41. This is followed by an amplifier and decoding device 39. As in the example in FIG. 6, visible light is also advantageously used in the circuit of FIG. 7 for energy transmission on channel 7 and high-frequency radiation on channel 9 used for data transmission from data carrier 3a to writing and reading device 1.
  • FIG. 8 finally shows the basic circuit diagram for a second exemplary embodiment of an identification system according to the block diagram of FIG. 4.
  • channel 7 for wireless energy transmission and channel 11 for wireless data transmission from the first to the second data processing device are in the form of a second, optoelectronic channel bundle 47 for the simultaneous transmission of energy and data.
  • the data can advantageously be modulated onto the high-energy light beam.
  • the optoelectronic transmission device 35 of the fifth means 26 thus imprints the data to be transmitted directly into the supply voltage or the supply current for light source 23.
  • the sixth means 40 for wireless data reception can be implemented in the same manner as in the example in FIG.

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Abstract

Das Identsystem enthält eine erste Datenverarbeitungsvorrichtung (1) mit ersten Mitteln (22) zur Abstrahlung von Energie und zweiten Mitteln (24) zum Empfang von Daten, eine zweite Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) mit dritten Mitteln (33) zur Umwandlung der Energie und vierten Mitteln (42) zur Abstrahlung von Daten. Die ersten, dritten Mittel bilden einen optoelektronischen Kanal (7) zur kabellosen Energieübertragung. Die vierten, zweiten Mittel bilden einen hochfrequenten Kanal (9) zur kabellosen Datenübertragung von der zweiten zur ersten Datenverarbeitungsvorrichtung.

Description

Beschreibung
SYSTEM ZUR KABELLOSEN OPTISCHEN ENERGIE- UND DATENÜBERTRAGUNG
Die Erfindung betrifft ein Identsystem zur Übertragung, Verarbeitung und Speicherung von Daten. Dieses System enthält zumindest eine erste und eine zweite Datenverarbeitungseinheit. Dabei enthält die erste Datenverarbeitungseinheit zumindest erste Mittel zur kabellosen Abstrahlung von Energie, und zweite Mittel zum kabellosen Empfang von Daten. Die zweite Datenverarbeitungsvorrichtung enthält zumindest dritte Mittel zur Umwandlung der von den ersten Mitteln der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung kabellos abgestrahlten Energie in elektrische Versorgungsenergie, und vierte Mittel zur ka- bellosen Abstrahlung von Daten an die zweiten Mittel der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung.
Bei einer praktischen Anwendung kann es sich bei der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung z.B. um ein sogenanntes Schreib- und Lesegerät handeln. Ferner kann es sich bei einer praktischen Ausführung bei der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung z.B. um einen sogenannten mobilen Datenträger handeln. Eine derartige beispielhafte Anordnung kann als ein Identsystem gezeichnet werden. Dabei werden durch ein u.U. zentrales Schreib- und Lesegerät berührungslos Daten von einem ausgewählten mobilen Datenträger ausgelesen. Dieser Datenträger kann sich in einer Gruppe von Datenträgern befinden. Gegebenenfalls können auch Daten berührungslos in einen oder mehrere mobile Datenträger eingeschrieben werden. Der oder die Datenträger müssen dabei zumindest für die Dauer einer Daten abrufenden, d.h. lesenden, bzw. zumindest für die Dauer einer Daten einspeichernden, d.h. schreibenden, Datenübertragung mit elektrischer Versorgungsenergie gespeist werden. Dabei sollen separate, energiespeichernde Elemente in den mobilen Datenträgern, wie z.B. Batterien, vermeiden wer- den. Statt dessen soll auch die benötige elektrische Versorgungsenergie berührungslos übertragen werden.
In der Praxis kann zur kabellosen Übertragung von Energie und Daten unterschieden werden zwischen sogenannten induktiven Identsystemen, RF- Identsystemen und optischen IdentSystemen. Dabei müssen jeweils grundsätzlich unterschiedliche Arten von elektrischen Bauteilen für die kabellose Abstrahlung und den Empfang von Daten und Energie eingesetzt werden.
Bei induktiven Identsystemen werden zur kabellosen Übertragung niedrige Frequenzen eingesetzt. Dabei treten im Übertragungsbereich große elektromagnetische Wellenlängen auf, wobei eine rein induktive magnetische Kopplung im magnetischen Nah- feld erfolgt. Zur Abstrahlung bzw. dem Empfang werden Leiterschleifen bzw. Wicklungen eingesetzt. Bei der Übertragung sind Grenzwerte bezüglich der maximalen Feldstärke bei der induktiven Kopplung einzuhalten. Teilweise werden bei induktiven Identsystemen für die Daten- und Energieübertragung un- terschiedliche Frequenzen aus demjenigen Wellenlängenbereich verwendet, bei dem die induktive Kopplung auftritt. Zur Daten- und Energieübertragung dienen Leiterschleifen.
Induktive Identsysteme weisen zum einen den Nachteil auf, daß die induktive Kopplung mit der Entfernung zwischen einer ersten Datenverarbeitungsvorrichtung, welche meist in Form eines sogenannten Schreib- und Lesegerätes ausgebildet ist, und einer zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung, welche meist in Form eines mobilen Datenträgers ausgebildet ist, stark ab- nimmt. Auf Grund der Begrenzung der maximalen Feldstärke ist die Reichweite eines derartigen Systems stark eingeschränkt. Zudem kann die induktive Kopplung erheblich durch metallische Gegenstände gestört werden.
Bei RF Identsystemen, auch „Radio Frequency-" oder Hochfrequenz-Identsysteme genannt, werden zur kabellosen Übertragung hohe Frequenzen bzw. Mikrowellen eingesetzt. Dabei tritt im Übertragungsbereich ein elektromagnetisches Fernfeld mit Wellenausbreitung auf. Zur Abstrahlung bzw. dem Empfang werden elektrische Antennen, insbesondere Dipole, eingesetzt. Bei der Übertragung sind Grenzwerte bezüglich der im elektroma- gnetischen Fernfeld auftretenden maximalen äquivalenten
Strahlungsleistung einzuhalten. Bei einem RF-Identsystem wird jeweils eine im "radio frequency" Bereich liegende Frequenz zur Datenübertragung und eine andere, ebenfalls im "radio frequency" Bereich liegende Frequenz zur Energieübertragung verwendet. Zur Daten- und zur Energieübertragung werden elektrische Antennen eingesetzt.
Bei Hochfrequenz-Identsystemen tritt der Nachteil auf, daß in der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung, welche meist in Form eines mobilen Datenträgers ausgebildet ist, bereits ab einer geringen Reichweite von etwa 50cm eine Batterie eingesetzt werden muß. Diese ist erforderlich, da die maximal zulässige Feldstärke der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung, welche meist in Form eines sogenannten Schreib- und Lesegerä- tes ausgebildet ist, nicht mehr zur Versorgung eines Datenträgers aus dem elektromagnetischen Hochfrequenzfeld ausreicht. Bei Hochfrequenz-Identsystemen tritt als weiterer Nachteil auf, daß eine sogenannte Vereinzelung von Datenträgern, d.h. ein gezieltes Aktivieren eines einzelnen, ausge- wählten Datenträgers aus einer Gruppe von Datenträgern durch ein Schreib- und Lesegerät, ist nur schwer möglich ist.
Schließlich wird bei optischen Identsystemen zur kabellosen Übertragung sichtbares Licht bzw. Infrarotlicht eingesetzt. Dabei treten im Übertragungsbereich Wellenlängen auf, die im Nanometerbereich liegen. Zur Abstrahlung bzw. dem Empfang werden optoelektronische bzw. photoelektrische Bauelemente eingesetzt, z.B. Leucht- und Photodioden bzw. Laser. Bei der Übertragung sind Grenzwerte z.B. bezüglich der Laserschutz- klassen einzuhalten. Bei einem optischen Identsystem wird sichtbares Licht zur Energieübertragung und infrarotes Licht zur Datenübertragung eingesetzt. Zur Daten- und Energieübertragung werden optoelektronische Bauelemente benötigt.
Auch bei optischen Identsystemen würde der Nachteil auftre- ten, daß in der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung, welche meist in Form eines mobilen Datenträgers ausgebildet ist, eine Batterie eingesetzt werden müßte, falls das optische Identsystem nicht exakt ausrichtbar ist und eine etwa 50 cm überschreitende Reichweite aufweisen soll . Dies hat seine Ur- sache darin, daß die in der Regel zum Energieempfang dienende Solarzelle im mobilen Datenträger nur eine begrenzte Größe und damit eine begrenzte Leistung aufweist. Die hiervon gelieferte Energie ist in der Praxis nicht ausreichend, um optoelektronische Bauelemente, z.B. mehrere Leuchtdioden, zu versorgen, die eine Datenübertragung mit einem ausreichend großen Abstrahlungswinkel ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Identsystem anzugeben, welches trotz Verzicht auf energiespeichernde Ele- mente, wie z.B. Batterien, eine größere Reichweite aufweist, als herkömmliche Identsysteme.
Die Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst mit einem Identsystem, bei dem die ersten Mittel der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung und die dritten Mittel der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung so ausgebildet sind, daß ein optoelektronischer Kanal zur kabellosen Energieübertragung vorliegt, und die vierten Mittel der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung und die zweiten Mittel der er- sten Datenverarbeitungsvorrichtung so ausgebildet sind, daß ein erster hochfrequenter, elektromagnetischer Kanal zur kabellosen Datenübertragung von der zweiten zur ersten Datenverarbeitungsvorrichtung vorliegt .
Die Erfindung beruht darauf, daß für die Energieübertragung und die Datenübertragung so unterschiedliche Wellenlängenbereiche benutzt werden, daß die Übertragung auf unterschiedli- chen physikalischen Prinzipen beruht. Erfindungsgemäß wird für die Energieübertragung ein optoelektronischer Kanal und für die Datenübertragung in wenigstens einer Übertragungsrichtung ein hochfrequenter, elektromagnetischer Kanal einge- setzt. Bevorzugt kann sichtbares Licht im optoelektronischen Kanal für die Energieübertragung eingesetzt werden.
Dies hat den Vorteil, daß die Reichweite des Identsystems gemäß der Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Identsystemen gesteigert werden kann, ohne daß zum einen die jeweiligen Kanäle betreffende, maximale Grenzwerte überschritten werden, und ohne daß zum anderen energiespeichernde Elemente in der insbesondere als mobiler Datenträger dienenden zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung notwendig sind.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Identsystems besteht darin, daß keine wechselseitigen Beeinflussung zwischen dem optoelektronischen Kanal für die Energieübertragung und dem hochfrequenten Kanal für die Datenübertragung auftreten. In der ersten und zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung sind somit keine aufwendigen Filterschaltungen notwendig.
Schließlich tritt der weitere Vorteil auf, daß über den ersten optoelektronischen Kanal eine schnelle und sichere Ver- einzelung eines ausgewählten Datenträgers aus einer Gruppe von Datenträgern möglich ist, während über den zweiten, hochfrequenten, elektromagnetischen Kanal eine Datenübertragung mit einem großen Abstrahlungswinkel erreicht werden kann. Für die Datenübertragung sind somit keine besonderen Fokussierung bzw. wechselseitigen Ausrichtung zwischen den beiden Datenverarbeitungsvorrichtung notwendig .
Weitere, vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in Unteransprüchen enthalten. Die Erfindung wird desweiteren anhand der in den nachfolgend kurz angeführten Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Dabei zeigt
FIG 1 das Blockschaltbild eines Identsystems gemäß der
Erfindung, welches beispielhaft als ein sogenanntes "read-only" Identsystem ausgebildet ist,
FIG 2 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise des Identsystems gemäß Figur 1,
FIG 3 das Blockschaltbild eines Identsystems gemäß der
Erfindung, welches als ein sogenanntes "read-write" Identsystem ausgebildet ist, mit einem weiteren hochfrequenten, elektromagnetischen "write" Kanal zur Datenübertragung,
FIG 4 das Blockschaltbild eines Identsystems gemäß der
Erfindung, welches als ein sogenanntes "read-write" Identsystem ausgebildet ist, mit einem weiteren optoelektronischen "write" Kanal zur Datenübertragung,
FIG 5 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise des Identsystems gemäß Figur 3,
FIG 6 das Prinzipschaltbild für eine beispielhafte Ausführung eines Identsystems gemäß dem Blockschaltbild von Figur 3 ,
FIG 7 das Prinzipschaltbild für eine erste beispielhafte Ausführung eines Identsystems gemäß dem Blockschaltbild von Figur 4, und
FIG 8 das Prinzipschaltbild für eine zweite beispielhafte Ausführung eines Identsystems gemäß dem Blockschaltbild von Figur 4. Figur 1 zeigt das Blockschaltbild eines Identsystems gemäß der Erfindung, welches beispielhaft als ein "read-only" Identsystem ausgebildet ist. Dieses kann beispielsweise als ein sogenanntes „einfaches read-only" Identsystem ausgeführt sein, welches bei einer Anstrahlung über den zur kabellosen Energieübertragung dienenden optoelektronischen Kanal selbsttätig eine Datenabsendung auslöst. Die erste Datenverarbei- tungsvorrichtung 1 verfügt dabei über eine interne Vorrichtung zur Datenverarbeitung. Diese steuert alle Abläufe und ist symbolisch ohne weitere Anschlüsse als Block 15 in Figur 1 eingezeichnet. Die erste Datenverarbeitungsvorrichtung 1 weist ferner erste Mittel 22 zur kabellosen Energieabstrah- lung auf. Diese generieren einen optoelektronischen Kanal 7 zur kabellosen Energieübertragung von der ersten zur einer zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a. Schließlich sind zweite Mittel 24 zum kabellosen Empfang von Daten vorhanden. Die zweite Datenverarbeitungsvorrichtung 3a verfügt ebenfalls über eine interne Vorrichtung zur Datenverarbeitung und gegebenenfalls Datenspeicherung. Diese steuert alle Abläufe und ist symbolisch ohne weitere Anschlüsse als Block 27 in Figur 1 eingezeichnet. Die zweite Datenverarbeitungsvorrichtung 3a weist ferner dritte Mittel 33 zur Umwandlung der von den ersten Mitteln 22 der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1 über den optoelektronischen Kanal 7 kabellos abgestrahlten Energie in elektrische Versorgungsenergie auf. Hierüber können alle elektrischen Betriebsmittel in der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a direkt mit Energie versorgt werden. Es sind insbesondere keine zusätzlichen Batterien zur Speicherung von Versorgungsenergie notwendig. Schließlich sind vierte Mittel 24 zur kabellosen Abstrahlung von Daten vorhanden. Diese generieren einen ersten hochfrequenten, elektromagnetischen Kanal 9 zur kabellosen Datenübertragung von der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a zu den zweiten Mitteln 24 der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1.
Das Identsystem von Figur 1 stellt ein sogenanntes "read- only" Identsystem dar. Dabei ist in der Praxis die ersten Da- tenverarbeitungsvorrichtung 1 bevorzugt als eine sogenannte "Leseeinrichtung" und die zweite Datenverarbeitungsvorrichtung 3a als ein insbesondere mobiler Datenträger ausgebildet. Zum Aufbau einer Datenkommunikation zwischen den Datenverar- beitungsvorrichtungen wird zunächst die zweite Datenverarbeitungsvorrichtung 3a durch Aufbau des Kanals 7 zur optoelektronischen Energieübertragung aktiviert. Als Reaktion darauf wird der erste Kanal 9 zur hochfrequenten, elektromagnetischen Datenübertragung von der zweiten Datenverarbeitungsvor- richtung 3a aufgebaut. Insbesondere durch Vermittlung von deren interner Datenverarbeitungs- und Speichereinheit 37 werden dann die jeweiligen Dateninhalte über den ersten Kanal 9 an die "Leseeinrichtung" 1 zur weiteren Verarbeitung übergeben. Bei derart aufgebauten Identsystemen können eine größere bis sehr große Anzahl an zweiten Datenverarbeitungsvorrichtungen vorhanden sein. Diese sind beispielhaft in Form von Datenträgern mobil verteilt. Die Aktivierung eines bestimmten, ausgewählten Datenträgers aus dieser Gruppe, d.h. dessen Vereinzelung, wird in vorteilhafter Weise durch einen geziel- ten und u.U. fokussierten Aufbau des optoelektronischen Kanals 7 begünstigt. Auf Grund der dabei erfolgten Energieübertragung ist dieser nun "sendefähig", baut den ersten hochfrequenten, elektromagnetischen Kanal 9 auf und überträgt ausgewählte Daten zurück. Da auf Grund der vorangegangenen Verein- zelung keine anderen Datenträger der Gruppe "sendefähig" sind, ist eine besondere räumliche Ausrichtung des Kanals 9 auf die "Leseeinrichtung" 1 nicht erforderlich. Dies wird am Beispiel der Figur 2 noch näher erläutert.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Wirkungsweise eines Identsystems gemäß der Figur 1 in der Art einer räumlichen Draufsicht. Dabei ist die räumliche Ausbreitung der einzelnen, kabellosen Übertragungεkanäle 5 symbolisch visua- liert. Dabei kommuniziert beispielsweise eine als Lesegerät ausgebildete erste Datenverarbeitungsvorrichtung 1 mit einer als Datenträger ausgebildeten zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a. Das beispielhafte Identsystem enthält mehrere Elemente, welche dem Typ einer zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung entsprechen. In Figur 2 sind hierzu beispielhaft 2 derartige, als mobile Datenträger ausgebildete Elemente 3a und 3b dargestellt. Zum Aufbau einer Datenkommunikation wird zunächst über die ersten Mittel 22 des Lesegerätes 1 ein Kanal 7 zur optoelektronischen Energieübertragung aufgebaut. Dieser kann praktisch in Form eines Lichtstrahles z.B. aus gebündeltem sichtbaren Licht oder aus Laserlicht bestehen. Im Beispiel der Figur 2 ist mit geraden Linien ein Lichtkegel dagestellt. Hiermit kann ein gewünschter Datenträger, im Beispiel der Datenträger 3a, gezielt angestrahlt werden. Dieser wird hierdurch vereinzelt, so deß weitere Datenträger, so auch der beispielhafte Datenträger 3b, passiv bleiben. Über die dritten Mittel 33 erfolgt nun die Energieversorgung des vereinzelten Datenträgers 3a. Dieser kann nun über die dritten Mittel 33 Daten absenden. Hierzu wird ein Kanal 9 zur hochfrequenten, elektromagnetischen Datenübertragung aufgebaut, welcher im Beispiel der Figur 2 in strichlierter Linie in Form eines gekrümmten Strahlungsfeldes symbolisch darge- stellt ist. Dieses Strahlungsfeld erreicht die zweiten Mitteln 24 des Lesegerätes 1, worüber die darin enthaltenen Daten zur Weiterverarbeitung empfangen werden.
Aus der Darstellung von Figur 2 ist ersichtlich, daß sowohl eine Vereinzelung als auch eine Datenkommunikation zwischen beiden Datenverarbeitungsvorrichtungen möglich ist, ohne daß diese in besonderer Weise räumlich aufeinander ausgerichtet sein müssen. Ferner kann deren Abstand erheblich größer sein, als bei herkömmlichen Systemen. Es können problemlos große Reichweiten erzielt werden, ohne daß sowohl bezüglich des optoelektronischen Energieübertragungskanals als auch bezüglich des hochfrequenten, elektromagnetischen Datenübertragungska- nales zulässige Grenzwerte überschritten werden.
Figur 3 und 4 zeigen Blockschaltbilder von zwei weiteren Ausführungen von Identsystemen gemäß der Erfindung, welche als sogenannte "read" und „write" Identsysteme ausgebildet sind. Deren kabellose Übertragungskanäle 5 enthalten jeweils einen weiteren Kanal zur Datenübertragung von der ersten zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung. Es handelt sich dabei um einen sogenannten "write" Kanal, worüber Daten auch in die zweite Datenverarbeitungsvorrichtung eingeschrieben werden können. In solchen Fällen kann die erste Datenverarbeitungε- vorrichtung als ein sogenanntes „Schreib- und Lesegerät" ausgeführt sein, worüber Daten nicht nur von einer als Datenträger ausgeführten zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung abge- rufen, sondern auch in eine solche eingeschrieben werden können. Entsprechend den Darstellungen in den Figuren 3 und 4 enthält die erste Datenverarbeitungsvorrichtung 1 eines derartiges Identsystems hierzu fünfte Mittel 26 zur kabellosen Abstrahlung von Daten. Ferner enthält die zweite Datenverar- beitungsvorrichtung 3a sechste Mittel 40 zum kabellosen Empfang von Daten von den fünften Mitteln der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sind die fünften Mittel 26 der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1 und die sechsten Mittel 40 der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a so ausgebildet, daß ein zweiter hochfrequenter, elektromagnetischer Kanal 13 zur kabellosen Datenübertragung von der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1 zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a vorliegt. Vorteilhaft bilden dabei der erste hochfrequente, elektromagnetische Kanal 9 und der zweite hochfrequente, elektromagnetische Kanal 13 ein hochfrequentes, elektromagnetisches Kanalbündel 8. Vorteilhaft kann in diesem Kanalbündel 8 der erste hochfrequente, elektromagnetische Kanal 9 durch eine direkte hochfrequente elektromagnetische Abstrahlung und der zweite hochfrequente, elektromagnetische Kanal 13 durch eine auf diese hochfrequente Abstrahlung aufmodulierte elektromagnetische Rückstreuung gebildet werden. Mögliche vorteilhafte, praktische Ausführun- gen der Mittel 24, 26, 42, 40 werden nachfolgend am Beispiel des Prinzipschaltbildes von Figur 6 noch näher erläutert. Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform sind die fünften Mittel 26 der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1 und die sechsten Mittel 40 der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a so ausgebildet, daß ein optoelektronischer Kanal 11 zur kabellosen Datenübertragung von der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1 zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a vorliegt. Vorteilhaft bilden dabei der optoelektronische Kanal 7 zur kabellosen Energieübertragung und der optoelektronische Kanal 11 zur kabellosen Datenübertragung von der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1 zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a ein optoelektronisches Kanalbündel 47. Vorteilhaft kann in diesem Kanalbündal 47 der optoelektronische Kanal 7 zur kabellosen Energieübertragung durch eine gerichtete optoelektronische Abstrahlung und der opto- elektronische Kanal 11 zur kabellosen Datenübertragung von der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1 zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a durch eine Aufmodulation auf die zur kabellosen Energieübertragung dienende optoelektronische Abstrahlung gebildet werden. Mögliche vorteilhafte, prakti- sehe Ausführungen der Mittel 22, 26, 33, 40 werden nachfolgend an den Beispielen der Prinzipschaltbilder von Figur 7 und 8 noch näher erläutert.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Wirkungsweise eines Identsystems gemäß Figur 3 in der Art einer räumlichen Draufsicht, welche prinzipiell der Darstellung von Figur 2 entspricht. Zum Aufbau einer Datenkommunikation wird zunächst auch hier über die ersten Mittel 22 der bevorzugt als ein Schreib- und Lesegerät ausgeführten ersten Datenverarbei- tungsvorrichtung 1 ein bevorzugt gerichteter Kanal 7 zur optoelektronischen Energieübertragung aufgebaut. Dieser kann praktisch in Form eines Lichtstrahles z.B. aus gebündeltem sichtbaren Licht oder aus Laserlicht bestehen. Auch im Beispiel der Figur 5 sind mit geraden Linien die Begrenzungen eines Lichtkegels dagestellt. Hiermit kann eine gewünschte zweite Datenverarbeitungεvorrichtung, welche bevorzugt als ein mobiler Datenträger ausgebildet ist, im Beispiel der Da- tenträger 3a, gezielt angestrahlt werden. Dieser wird hierdurch vereinzelt, so daß mögliche weitere Datenträger, so auch der beispielhafte Datenträger 3b, passiv bleiben. Über die dritten Mittel 33 erfolgt nun die Energieversorgung des vereinzelten Datenträgers 3a. Dieser ist nun betriebsbereit.
Zu Beginn einer Datenkommunikation kann z.B. das Schreib- und Lesegeräte 1 über deren fünfte Mittel 26 zunächst einen hochfrequenten, elektromagnetischen Kanal 13 aufbauen, welcher zur Übertragung von Daten an die sechsten Mittel 40 des Datenträgers 3a dient. In Figur 5 ist der Kanal 13 symbolisch in Form eines mit geraden Linien ausgeführten, gekrümmten Strahlungsfeldes dargestellt. Die dabei übertragenen Daten („write") können beispielsweise zur Initialisierung des Da- tenträgers dienen, wodurch dieser zur Rückübertragung
(„read") von ausgewählten Daten veranlaßt werden kann. Hierzu wird ein weiterer Kanal 9 zur hochfrequenten, elektromagnetischen Datenübertragung aufgebaut, welcher im Beispiel der Figur 5 in strichlierter Linie in Form eines weiteren, gekrümm- ten Strahlungsfeldes symbolisch dargestellt ist. Die Daten werden vom Datenträger 3a über die dritten Mittel 33 in das Strahlungsfeld 9 eingespeist. Dieses erreicht wiederum die zweiten Mittel 24 des Schreib- und Lesegerätes 1, worüber die im Strahlungsfeld enthaltenen Daten zur Weiterverarbeitung empfangen werden.
Aufgrund der einleitenden Vereinzelung des Datenträgers 3a mittels des ersten, optoelektronischen Energieübertragungska- nales 7 ist es nicht erforderlich, daß der von der ersten zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung verlaufende hochfrequente, elektromagnetische Kanal 13 in einer besonderen Weise fokussiert oder räumlich auf den Datenträger 3a ausgerichtet ist. Auch wenn dessen Strahlungsfeld einen weiteren Datenträger erreichen sollte, in Figur 5 beispielsweise den Datenträ- ger 3b, bleibt dieser passiv. Eine Fehlaktivierung von unerwünschten Datenträgern tritt somit weniger häufig auf. Figur 6 zeigt das Prinzipschaltbild für eine erste beispielhafte Ausführung eines Identsystems gemäß dem Blockschaltbild von Figur 3. Wie bereits dabei erläutert, werden in diesem Beispiel im Bereich 5 zwischen den beiden Datenverarbeitungs- Vorrichtungen zwei kabellose Übertragungskanäle aufgebaut. Der erste, zur optoelektronischen Energieübertragung von der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung dienende Kanal 7 wird generiert von ersten Mitteln 22 zur kabellosen Abstrahlung von Energie. Im Beispiel der Figur 6 enthalten diese eine elektrische Energiequelle 28, welche z.B. in Form eines Netzteiles ausgeführt sein kann. Hierüber wird eine elektrische Energiequelle 23 gespeist, welche z.B. in Form einer Glühlampe oder eines Laserstrahles ausgeführt sein kann. Zur Fokussierung des Licht- kegeis einer Glühlampe kann ein Reflektor vorhanden sein. Die Abstrahlung wird von dritten Mitteln 33 in der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung entgegengenommen und in elektrische Versorgungsenergie umgewandelt. Diese dritten Mittel 33 können eine Solarzelle enthalten, über deren Ausgangsleitung 34 die elektrischen Betriebsmittel einer insbesondere als ein mobiler Datenträger ausgeführten zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden. Als Betriebsmittel sind insbesondere vorhanden eine interne Datenspeicher- und Verarbeitungseinheit 27, die vierten Mittel 42 zur hochfrequenten kabellosen Datenabstrahlung und gegebenenfalls zusätzlich vorhandene sechste Mittel 40 zum hochfrequenten kabellosen Datenempfang.
Die vierten Mittel 42 enthalten eine bevorzugt in Form eines schaltungstechnisch einfach ausführbaren Modulators ausgebildete Sendeeinrichtung 31. Dieser werden die abzustrahlenden Daten von der internen Datenspeicher- und Verarbeitungseinheit 27 zugeführt, und in modulierte Hochfrequenzsignale zur Abstrahlung über eine Hochfrequenzantenne 25 umgewandelt, z.B. eine Dipolantenne. Der hochfrequente Datenabstrahlungs- kanal ist im Beispiel der Figur 6 mittels eines Richtungspfeiles 9 dargestellt. Dessen Abstrahlung wird in der bevor- zugt zumindest als eine Leseeinrichtung ausgeführten ersten Datenverarbeitungsvorrichtung 1 über dortige zweite Mittel 24 zum Datenempfang entgegengenommen. Diese enthalten wiederum bevorzugt eine Hochfrequenzantenne 21, welche die Strahlung einer angeschlossenen hochfrequenten Empfangseinrichtung 19 zu Demodulation zuführt. Die rekonstruierten Daten können dann der internen Verarbeitungseinheit 15 zugeführt werden.
Für den Fall, daß die erste Datenverarbeitungsvorrichtung entsprechend dem Beispiel von Figur 6 als eine Schreib- und Lesevorrichtung ausgeführt ist, sind zusätzliche, fünfte Mittel 26 zur hochfrequenten Datenabstrahlung vorhanden. Diese weisen bevorzugt eine hochfrequente Sendeeinrichtung 17 zur Umsetzung von Daten auf, welche von der Datenverarbeitungs- einheit 15 für den mobilen Datenträger 3a vorgesehen sind. Die Datenabstrahlung in Richtung zum Datenträger 3a erfolgt wiederum über die Hochfrequenzantenne 21. Der hierdurch entstehende hochfrequente Datenübertragungskanal ist im Beispiel der Figur 6 mittels eines Richtungspfeiles 13 dargestellt. Die Abstrahlung wird wiederum von der Hochfrequenzantenne 25 im mobilen Datenträger entgegengenommen und einer weiteren Datenempfangseinrichtung 29 zur hochfrequenten Demodulation zugeführt. Vorteilhaft sind die beiden hochfrequenten Kanäle zur Datenübertragung in Form eines Kanalbündels 8 ausgeführt, in dem z.B. die Daten des Kanals 9 als sogenannte Rückstreuung auf die Abstrahlung des Kanals 13 aufmoduliert sind. Dies wird auch als Belastungsmodulation bezeichnet.
Die Funktionsweise eines beispielhaften Identsystems gemäß dem in Figur 6 dargestellten Prinzip kann wie folgt zusammengefaßt werden. Vom Schreib- und Lesegerät 1 wird einen gerichteten Lichtkegel 7 ausgesendet. Der Datenträger 3a empfängt den Lichtstrahl 7 mit der Solarzelle 33 und speist die internen, elektronischen Bauelemente. Der Datenträger 3a ist somit aktiviert. Das Schreib- und Lesegerät 1 sendet daraufhin ein Trägersignal 13 aus. Der Datenträger 3a empfängt das Trägersignal und moduliert beispielsweise eine Rückstreuung auf . Diese wird wiederum vom Schreib- und Lesegerät 1 zum Zwecke einer Identifikation des jeweiligen Datenträgers 3a ausgewertet. Zur Rückstreuung wird die Antenne 25 des Datenträgers 3a im Takt der zu übertragenden Daten elektrisch be- lastet. Das Schreib- und Lesegerät 1 erkennt den Datenträger 3a und beginnt seinerseits mit der Datenübertragung durch Abstrahlung einer modulierten Hochfrequenz 13. Der Datenträger 3a kann den Beginn der Datenübertragung erfassen, z.B. durch Auswertung des Hochfrequenzsignals, durch Auswertung eines Zeitfensters, oder einer Kombination aus beiden Maßnahmen.
Der Datenträger 3a demoduliert die hochfrequenten Signale und führt Datenverarbeitungen durch. Diese kann z.B. Schreibzugriffe auf die interne Datenspeicher- und Verarbeitungseinheit, oder den Beginn einer eigenen hochfrequenten Datenab- Strahlung beinhalten. Zur Abstrahlung eigener Daten wartet der Datenträger 3a, bis vom Schreib- und Lesegerät 1 wieder ein unmodulierter Träger 13 empfangen wird. Dann wird die Antenne 25 des Datenträger 3a im Takt der jeweils zu übertragenden Daten belastet.
Figur 7 zeigt das Prinzipschaltbild für eine erste beispielhafte Ausführung eines Identsystems gemäß dem Blockschaltbild von Figur 4. Diese unterscheidet sich von dem Beispiel der Figur 6 darin, daß zur Datenübertragung von der ersten Daten- Verarbeitungseinheit 1 zur zweiten Datenverarbeitungseinheit 3a kein hochfrequenter, sondern ebenfalls ein optoelektronischer Kanal 11 vorhanden ist. Die fünften, zur Datenabstrahlung dienenden Mittel 26 auf der Seite der ersten Datenverarbeitungseinheit 1 und die sechsten, zum Datenempfang dienen- den Mittel 40 auf der Seite der zweiten Datenverarbeitungseinheit 3a sind somit nicht unter Verwendung von hochfre- quenztechnischen, sondern von optoelektronischen Bauelementen ausgeführt. Besonders geeignet ist Infrarotstrahlung als Medium für den Kanal 11. Die fünften Mittel 26 weisen somit vorteilhaft eine optoelektronische Sendeeinrichtung 35 auf, welche die abzustrahlenden Daten von der Verarbeitungseinheit 15 entgegennimmt, konvertiert und einem optoelektronischen Abstrahlungselement 37 zuführt. Dieses kann in Form von einer oder mehrerer Infrarot Leuchtdioden oder Infrarot Laserdioden ausgeführt sein. Die Ausführung von Figur 7 hat den Vorteil, daß eine besonders sichere Vereinzelung einer zweiten Daten- Verarbeitungseinheit dadurch erfolgen kann, daß sowohl der optoelektronische Kanal zur Energieübertragung als auch der optoelektronische Kanal zur Datenübertragung fokussiert ausgeführt sind.
Auf der Seite des Datenträgers 3a weisen die sechsten Mittel 40 zum Datenempfang photoelektrisches Empfangselement 41 auf, welches vorteilhaft in Form einer Photodiode 41 ausgeführt sein kann. Dieser ist eine Verstärker- und Dekodiereinrichtung 39 nachgeschaltet . Vorteilhaft wird, wie im Beispiel der Figur 6, auch bei der Schaltung von Figur 7 sichtbares Licht zur Energieübertragung auf dem Kanal 7 und hochfrequente Abstrahlung auf dem zur Datenübertragung vom Datenträger 3a zum Schreib- und Lesegerät 1 dienenden Kanal 9 eingesetzt.
Figur 8 zeigt schließlich das Prinzipschaltbild für eine zweite beispielhafte Ausführung eines Identsystems gemäß dem Blockschaltbild von Figur 4. Dabei sind im Vergleich zur Ausführung von Figur 6 der Kanal 7 zur kabellosen Energieübertragung und der Kanal 11 zur kabellosen Datenübertragung von ersten zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung in Form eines zweiten, optoelektronischen Kanalbündels 47 zur gleichzeitigen Übertragung von Energie und Daten ausgeführt. Vorteilhaft können dabei die Daten auf den energiereichen Lichtstrahl aufmoduliert sein. Die optoelektronische Sendeeinrich- tung 35 der fünften Mittel 26 prägt somit die zu übertragenden Daten direkt in die Versorgungsspannung oder den Versorgungsstrom für Lichtquelle 23 ein. Auf der Seite der empfangenden zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung 3a können die sechsten Mittel 40 zum kabellosen Datenempfang in der glei- chen Weise wie im Beispiel der Figur 7 ausgeführt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Identsystem zur Übertragung, Verarbeitung und Speicherung von Daten, mit
a) mindestens einer ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) , insbesondere einem Schreib- und Lesegerät, welche zumindest enthält
i) erste Mittel (22) zur kabellosen Abstrahlung von
Energie, und
ii) zweite Mittel (24) zum kabellosen Empfang von Daten, und mit
b) mindestens einer zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) , insbesondere einem mobilen Datenträger, welche zumindest enthält
i) dritte Mittel (33) zur Umwandlung der von den ersten Mitteln (22) der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) kabellos abgestrahlten Energie in elektrische Versorgungsenergie (34) , und
ii) vierte Mittel (42) zur kabellosen Abstrahlung von
Daten an die zweiten Mittel (33) der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß
c) die ersten Mittel (22) der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) und die dritten Mittel (33) der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) so ausgebildet sind, daß ein optoelektronischer Kanal (7) zur kabellosen Energie- Übertragung vorliegt, und d) die vierten Mittel (42) der zweiten Datenverarbeitungs- Vorrichtung (3a) und die zweiten Mittel (24) der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) so ausgebildet sind, daß ein erster hochfrequenter, elektromagnetischer Kanal (9) zur kabellosen Datenübertragung von der zweiten (3a) zur ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) vorliegt (Fig.l) .
2. Identsystem nach Anspruch 1, wobei
a) die erste Datenverarbeitungsvorrichtung (1) ferner enthält fünfte Mittel (26) zur kabellosen Abstrahlung von Daten, und
b) die zweite Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) ferner enthält sechste Mittel (40) zum kabellosen Empfang von Daten von den fünften Mitteln der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) (Fig.3, 4).
3. Identsystem nach Anspruch 2, wobei die fünften Mittel
(26) der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) und die sechsten Mittel (40) der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) so ausgebildet sind, daß ein zweiter hochfrequenter, elektromagnetischer Kanal (13) zur kabellosen Datenübertragung von der ersten (1) zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) vorliegt (Fig.3).
4. Identsystem nach Anspruch 1 und 3, wobei sowohl die zweiten (24) und fünften Mittel (26) der ersten Datenverar- beitungsvorrichtung (1), als auch die vierten (42) und sechsten Mittel (40) der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) so ausgebildet sind, daß der erste (9) und der zweite hochfrequente, elektromagnetische Kanal (13) ein erstes, hochfrequentes, elektromagnetisches Kanal- bündel (8) bilden (Fig.3).
5. Identsystem nach Anspruch 4, wobei im ersten, hochfrequenten, elektromagnetischen Kanalbündel (8) der erste hochfrequente, elektromagnetische Kanal (9) durch eine hochfrequente elektromagnetische Abstrahlung und der zweite hochfrequente, elektromagnetische Kanal (13) durch eine auf die hochfrequente elektromagnetische Abstrahlung aufmodulierte elektromagnetische Rückstreuung gebildet wird (Fig.3) .
6. Identsystem nach Anspruch 2, wobei die fünften Mittel
(26) der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) und die sechsten Mittel (40) der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) so ausgebildet sind, daß ein optoelektronischer Kanal (11) zur kabellosen Datenübertragung von der ersten (1) zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) vorliegt (Fig.4) .
7. Identsystem nach Anspruch 1 und 6, wobei sowohl die ersten (22) und fünften Mittel (26) der ersten Datenverar- beitungsvorrichtung (1), als auch die dritten (33) und sechsten Mittel (40) der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) so ausgebildet sind, daß der optoelektronische Kanal (7) zur kabellosen Energieübertragung und der optoelektronische Kanal (11) zur kabellosen Datenübertra- gung von der ersten (1) zur zweiten Datenverarbeitungs- vorrichtung (3a) ein zweites, optoelektronisches Kanal- bündel (47) bilden (Fig.4).
8. Identsystem nach Anspruch 7, wobei im zweiten, optoelek- tronischen Kanalbündel (47) der optoelektronische Kanal
(7) zur kabellosen Energieübertragung durch eine gerichtete optoelektronische Abstrahlung und der optoelektronische Kanal (11) zur kabellosen Datenübertragung von der ersten (1) zur zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (3a) durch eine Aufmodulation auf die zur kabellosen Energie- Übertragung dienende optoelektronische Abstrahlung gebildet wird (Fig.4) .
9. Identsystem nach Anspruch 1, wobei die ersten Mittel (22) zur kabellosen Abstrahlung von Energie eine energiereiche
Lichtquelle (23) aufweisen.
10. Identsystem nach Anspruch 1, wobei die zweiten Mittel (24) zum kabellosen Empfang von Daten eine erste Hochfre- quenzantenne (21) aufweisen.
11. Identsystem nach Anspruch 1, wobei die dritten Mittel (33) zur Umwandlung der von den ersten Mitteln (22) der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) kabellos abge- strahlten Energie in elektrische Energie (34) eine Solarzelle aufweisen.
12. Identsystem nach Anspruch 1, wobei die vierten Mittel (42) zur kabellosen Absendung von Daten an die zweiten Mittel (24) der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) eine zweite Hochfrequenzantenne (25) aufweisen.
13. Identsystem nach Anspruch 3 , wobei die fünften Mittel (26) in der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) zur kabellosen Abstrahlung von Daten eine erste Hochfrequenzantenne (21) aufweisen (Fig.6).
14. Identsystem nach Anspruch 3 , wobei die sechsten Mittel (40) in der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) zum kabellosen Empfang von Daten eine zweite Hochfrequenzantenne (21) aufweisen (Fig.6).
15. Identsystem nach Anspruch 6, wobei die fünften Mittel (26) in der ersten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) ein optoelektronisches Abstrahlungselernent (37) zur kabel- losen Abstrahlung von Daten aufweisen, insbesondere eine oder mehrere Infrarot-Leuchtdioden oder Infrarot-Laserdioden (Fig.7) .
16. Identsystem nach Anspruch 6, wobei die sechsten Mittel
(40) in der zweiten Datenverarbeitungsvorrichtung (1) ein photoelektrisches Empfangselement (41) zum kabellosen Empfang von Daten aufweisen, insbesondere eine oder mehrere Photodioden (Fig.7).
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