EP3916685A1 - Control circuit of an electronic access control system with a transponder detector and method for reading a transponder - Google Patents

Control circuit of an electronic access control system with a transponder detector and method for reading a transponder Download PDF

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EP3916685A1
EP3916685A1 EP21174763.9A EP21174763A EP3916685A1 EP 3916685 A1 EP3916685 A1 EP 3916685A1 EP 21174763 A EP21174763 A EP 21174763A EP 3916685 A1 EP3916685 A1 EP 3916685A1
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EP
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transponder
control circuit
antenna
main antenna
circuit according
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EP21174763.9A
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Helmut Aswegen
Tim Riddermann
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Aug Winkhaus GmbH and Co KG
Original Assignee
Aug Winkhaus GmbH and Co KG
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Definitions

  • the detection of a transponder and the start of communication is generally referred to as "wake up", since the control circuit is transferred from a sleep mode in which detection sequence signals are generated to an operating mode in which communication with the transponder is generated.
  • FIG. 11 shows an embodiment of a magnetic coupling of the main antenna 10 and the detection antenna 11 of the control circuit 1 from FIG Figures 1 to 3 . It can be seen here that the detection antenna 11 and the main antenna 10 enclose one another. The detection antenna 11 and the main antenna 10 can also be arranged on a common core (not shown). In an embodiment not shown, the detection antenna 11 has a higher number of turns than the main antenna 10.

Abstract

Bei einer Steuerschaltung (1) eines elektronischen Zutrittkontrollsystems hat ein Transponderdetektor (2) für Signale eines Transponders (3) eine elektrisch von einer Hauptantenne (10) entkoppelte Detektionsantenne (11). Die Detektionsantenne (11) ist ausschließlich magnetisch mit der Hauptantenne (10) verbunden. Die Steuerschaltung (1) lässt sich in einen Schließzylinder (4) einsetzen.In a control circuit (1) of an electronic access control system, a transponder detector (2) for signals from a transponder (3) has a detection antenna (11) which is electrically decoupled from a main antenna (10). The detection antenna (11) is only magnetically connected to the main antenna (10). The control circuit (1) can be inserted into a lock cylinder (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung eines elektronischen Zutrittkontrollsystems mit einem Transponderdetektor für Signale eines Transponders, insbesondere eines RFID-Transponders, mit einer Hauptantenne und mit einer Detektionsantenne zur Detektion des in Kommunikationsreichweite befindlichen Transponders. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auslesen eines Transponders, insbesondere eines RFID-Transponders, mit der Steuerschaltung, wobei eine Hauptantenne bestromt wird und eine Steuereinrichtung die Änderung einer Amplitude an einer Detektionsantenne erfasst.The invention relates to a control circuit of an electronic access control system with a transponder detector for signals from a transponder, in particular an RFID transponder, with a main antenna and with a detection antenna for detecting the transponder located within communication range. The invention also relates to a method for reading out a transponder, in particular an RFID transponder, with the control circuit, a main antenna being energized and a control device detecting the change in an amplitude at a detection antenna.

Ein Transponderdetektor ist beispielsweise aus der EP 1 840 790 B1 bekannt. Bei diesem Transponderdetektor werden Detektionsabfolgesignale erzeugt und damit in Kommunikationsreichweite befindliche Transponder erfasst. Wird kein Transponder erfasst, wird die Erzeugung der Detektionsabfolgesignale kontinuierlich weitergeführt. Wird ein Transponder erfasst, wird eine Kommunikation mit diesem aufgebaut. Dies erfordert jedoch einen hohen Energieaufwand.A transponder detector is, for example, from EP 1 840 790 B1 known. With this transponder detector, detection sequence signals are generated and thus transponders located within communication range are detected. If no transponder is detected, the generation of the detection sequence signals is continued continuously. If a transponder is detected, communication with it is established. However, this requires a high expenditure of energy.

Die Erfassung eines Transponders und der Start der Kommunikation wird im allgemeinen als "wake up" bezeichnet, da die Steuerschaltung von einem Schlafmodus, in dem Detektionsabfolgesingale erzeugt werden, in einen Betriebsmodus, in dem eine Kommunikation mit dem Transponder erzeugt wird, überführt wird.The detection of a transponder and the start of communication is generally referred to as "wake up", since the control circuit is transferred from a sleep mode in which detection sequence signals are generated to an operating mode in which communication with the transponder is generated.

Der bekannte Transponderdetektor arbeitet mit mehreren Trägerfrequenzen. Die beiden Antennen fungieren jeweils als Sender und Empfänger. Durch die Doppelfunktion beider Antennen und die Verwendung mehrerer Trägerfrequenzen erfordert der Transponderdetektor einen hohen Energiebedarf und ist sehr aufwändig aufgebaut.The known transponder detector works with several carrier frequencies. The two antennas each act as a transmitter and receiver. Due to the dual function of both antennas and the use of several carrier frequencies, the transponder detector requires a lot of energy and is very complex.

Ein hoher Energieverbrauch und ein unnötig aufwändiger Aufbau muss jedoch vermieden werden, wenn ein solcher Transponderdetektor in einer elektronischen Schließeinrichtung, wie beispielsweise einem Schließzylinder eingesetzt wird. Solche Schließeinrichtungen haben meist nur eine Batterie als Energiespeicher mit begrenzter Kapazität und bieten zudem nur sehr wenig Bauraum.However, high energy consumption and an unnecessarily complex structure must be avoided if such a transponder detector is used in an electronic locking device, such as a locking cylinder. Such locking devices usually have only one battery as an energy store with limited capacity and also offer very little installation space.

Aus der EP 3 300 039 A1 ist ein elektronisches Zutrittskontrollsystem für ein Gebäude bekannt geworden, bei dem eine Steuerungseinrichtung eine Zutrittskontrollkomponente wahlweise in einem Vollbetriebsmodus betreibt oder in einen Bereitschaftsbetriebsmodus versetzt. Dieses Zutrittskontrollsystem umfasst ein Funknetzwerk mit mehreren Netzknoten.From the EP 3 300 039 A1 an electronic access control system for a building has become known in which a control device operates an access control component either in a full operating mode or in a standby operating mode. This access control system comprises a radio network with several network nodes.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Steuerschaltung mit einem Transponderdetektor zu schaffen, welche möglichst einfach aufgebaut ist und einen besonders geringen Energieverbrauch aufweist. Weiterhin soll ein besonders einfaches Verfahren zum Auslesen des Transponders geschaffen werden.The invention is based on the problem of creating a control circuit with a transponder detector which is constructed as simply as possible and has a particularly low energy consumption. Furthermore, a particularly simple method for reading out the transponder is to be created.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hauptantenne und die Detektionsantenne magnetisch miteinander gekoppelt und elektrisch voneinander getrennt sind und dass eine Steuereinrichtung in einem ersten Betriebsmodus zur Versorgung der Hauptantenne mit elektrischem Strom zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes und in einem zweiten Betriebsmodus zur Kommunikation mit dem Transponder über die Hauptantenne ausgebildet ist.This problem is solved according to the invention in that the main antenna and the detection antenna are magnetically coupled to one another and electrically separated from one another and that a control device in a first operating mode for supplying the main antenna with electrical current to generate an electromagnetic field and in a second operating mode for communicating with the Transponder is formed over the main antenna.

Durch diese Gestaltung ermöglicht der Transponderdetektor mit der Hauptantenne eine bidirektionale Kommunikation mit dem Transponder. Da die Detektionsantenne lediglich magnetisch mit der Hauptantenne gekoppelt ist, erfährt diese bei der Anwesenheit eines Transponders im Empfangsbereich eine Dämpfung. Diese Dämpfung wird von der Steuereinrichtung erfasst, worauf diese von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umschaltet und eine Kommunikation mit dem Transponder über die Hauptantenne ermöglicht. Dank der Erfindung gestaltet sich der Aufwand für die Schaltung der Antennen besonders einfach. Die Steuerschaltung hat hierdurch zudem einen besonders geringen Energieverbrauch, so dass sie besonders für den Einsatz in einer Schließanlage mit begrenzter Energiespeicherkapazität geeignet ist.With this design, the transponder detector with the main antenna enables bidirectional communication with the transponder. Since the detection antenna is only magnetically coupled to the main antenna, this is attenuated if a transponder is present in the reception area. This attenuation is detected by the control device, whereupon it switches from the first operating mode to the second operating mode and enables communication with the transponder via the main antenna. Thanks to the invention, the effort for switching the antennas is particularly simple. As a result, the control circuit also has a particularly low energy consumption, so that it is particularly suitable for use in a locking system with limited energy storage capacity.

Die magnetische Koppelung bei gleichzeitiger elektrischer Trennung der Hauptantenne von der Detektionsantenne gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die Hauptantenne und die Detektionsantenne einander umschließen oder auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind. Durch diese Gestaltung ist der Transponderdetektor besonders einfach aufgebaut.The magnetic coupling with simultaneous electrical separation of the main antenna from the detection antenna is particularly simple according to another advantageous development of the invention if the main antenna and the detection antenna surround one another or are arranged on a common core. This design means that the transponder detector has a particularly simple structure.

Zur weiteren Vereinfachung des Transponderdetektors trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Steuereinrichtung mit der Hauptantenne über eine digitale Schnittstelle und mit der Detektionsantenne über eine analoge Schnittstelle verbunden ist. Über die digitale Schnittstelle kann die Hauptantenne im ersten Betriebsmodus in einem so genannten Pollingprozess einfach mit Detektionssignalen versorgt werden und im zweiten Betriebsmodus die Daten des Transponders ausgelesen werden. Über die analoge Schnittstelle lässt sich die Dämpfung einfach erfassen, welche durch den im Empfangsbereich befindlichen Transponder an der Detektionsantenne verursacht wird. Hierdurch kann die Steuereinrichtung von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umschalten.According to another advantageous development of the invention, it helps to further simplify the transponder detector if the control device is connected to the main antenna via a digital interface and to the detection antenna via an analog interface. The main antenna can easily be supplied with detection signals via the digital interface in a so-called polling process in the first operating mode and the data from the transponder can be read out in the second operating mode. The attenuation caused by the transponder located in the reception area on the detection antenna can be easily recorded via the analog interface. This enables the control device to switch from the first operating mode to the second operating mode.

Eine ständige Bestromung der Hauptantenne im ersten Betriebsmodus lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Steuereinrichtung zur Bestromung der Hauptantenne in Intervallen ausgebildet ist. Hierdurch hat der Transponderdetektor einen besonders geringen Energieverbrauch.A constant energization of the main antenna in the first operating mode can easily be avoided according to another advantageous development of the invention if the control device is designed to energize the main antenna at intervals. As a result, the transponder detector has a particularly low energy consumption.

Ein Spannungssignal der Detektionsantenne bei der Erfassung eines Transponders lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erhöhen, wenn die Detektionsantenne mit zumindest einem Amplitudenverstärkungsmodul gekoppelt ist. Ein solches Amplitudenverstärkungsmodul hat damit die Funktion eines Spannungsvervielfachers. Die Detektionsantenne ist hierdurch wesentlich sensitiver für Spannungsänderungen oder Spannungsdämpfungen während des Pollingprozesses. Durch die erhöhte Sensitivität kann der Pollingprozess bei wesentlich niedrigeren Feldenergien durchgeführt werden, was zur Verringerung des Energieverbrauchs beiträgt. Zudem werden auch Transponder mit besonders kleinen Koppelungsfaktoren erkannt.According to another advantageous development of the invention, a voltage signal from the detection antenna when a transponder is detected can be increased if the detection antenna is coupled to at least one amplitude amplification module. Such an amplitude amplification module thus has the function of a voltage multiplier. This makes the detection antenna much more sensitive to voltage changes or voltage attenuations during the polling process. Due to the increased sensitivity, the polling process can be carried out at significantly lower field energies, which helps to reduce energy consumption. In addition, transponders with particularly small coupling factors are recognized.

Zur weiteren Erhöhung des Spannungssignals trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn mehrere Amplitudenverstärkungsmodule in Reihe geschaltet sind.According to another advantageous development of the invention, a further increase in the voltage signal contributes if a plurality of amplitude amplification modules are connected in series.

Das Amplitudenverstärkungsmodul gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das Amplitudenverstärkungsmodul eine Delon-Schaltung oder eine Villard-Schaltung aufweist. Zur weiteren Erhöhung der Sensitivität der Detektionsantenne trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Detektionsantenne eine höhere Windungszahl hat als die Hauptantenne. Beispielsweise führt eine Verdoppelung der Windungszahl zu einer Verdoppelung der Sensitivität.According to another advantageous development of the invention, the amplitude amplification module is particularly simple in construction if the amplitude amplification module has a Delon circuit or a Villard circuit. According to another advantageous development of the invention, it helps to further increase the sensitivity of the detection antenna if the detection antenna has a higher number of turns than the main antenna. For example, doubling the number of turns leads to a doubling of the sensitivity.

Zur weiteren Vereinfachung des Aufbaus des Transponderdetektors trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Steuereinrichtung zur Erfassung der Dämpfung der Spannung an der Detektionsantenne ausgebildet ist. Das Signal der Detektionsantenne wird im Pollingprozess, also im ersten Betriebsmodus, ausgewertet und bei entsprechender Signalhöhe, was gleichbedeutend mit einer ausreichenden Dämpfung der Antennenspannung ist, von der Steuereinrichtung erfasst, um in den zweiten Betriebsmodus zu wechseln. Damit kann ein Kommunikationsversuch mit dem detektierten Transponder unternommen werden.To further simplify the structure of the transponder detector, it contributes according to another advantageous development of the invention if the control device is designed to detect the attenuation of the voltage at the detection antenna. The signal from the detection antenna is evaluated in the polling process, i.e. in the first operating mode, and when the signal level is appropriate, which is synonymous with sufficient attenuation of the antenna voltage, it is detected by the control device in order to switch to the second operating mode. This enables an attempt to communicate with the detected transponder.

Der bauliche Aufwand und die Fehleranfälligkeit des Transponderdetektors lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn die Trägerfrequenz zur Erregung der Hauptantenne in beiden Betriebsmodi gleich ist. Durch diese Gestaltung wird vermieden, dass die Hauptantenne und der Transponder für unterschiedliche Frequenzen ausgelegt sein müssen. Vorzugsweise beträgt die Trägerfrequenz 13,56 MHz.The structural complexity and the susceptibility to errors of the transponder detector can be kept particularly low according to another advantageous development of the invention if the carrier frequency for exciting the main antenna is the same in both operating modes. This design prevents the main antenna and the transponder from having to be designed for different frequencies. The carrier frequency is preferably 13.56 MHz.

Eine zuverlässige Detektion von verschiedenen Transpondern mit einem breiten Spektrum von Resonanzfrequenzen und Kopplungsfaktoren kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gewährleistet werden, wenn der Hauptantenne ein schaltbares Anpassnetzwerk nachgeschaltet ist, welches auf eine Frequenz oberhalb der Trägerfrequenz abgestimmt ist und zwei Schaltzustände aufweist, wobei das Anpassnetzwerk in einem ersten Schaltzustand eine geringere Impedanz aufweist als in einem zweiten Schaltzustand. Das Anpassnetzwerk, welches RFID-Antennen üblicherweise nachgeschaltet wird, ist meist aus Spulen, Kondensatoren und Widerständen aufgebaut und wird in der Regel auf eine fixe Frequenz, welche der Trägerfrequenz entspricht, eingestimmt. Das Anpassnetzwerk passt das an der Antenne ausgehende und eingehende Spannungssignal an die Bedürfnisse des Systems an und filtert zum Beispiel unerwünschte Oberwellen eines Signals, welche die Verarbeitung erschweren würden. Die beiden Schaltzustände sind vorzugsweise jeweils einem der beiden Betriebsmodi zuzuordnen, wobei der erste Schaltzustand dem ersten Betriebsmodus und der zweite Schaltzustand dem zweiten Betriebsmodus zuzuordnen ist. Die verringerte Impedanz im ersten Schaltzustand kann zum Beispiel durch ein Abschalten von Kondensatoren im Anpassnetzwerk realisiert werden. Durch die Zuordnung des ersten Schaltzustandes zum ersten Betriebsmodus, weist das Anpassnetzwerk bei der Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes zur Detektion von möglichen Kommunikationspartnern eine geringere Impedanz auf. Somit kann bei gleicher Bestromung ein stärkeres Feld erzeugt werden. Hierdurch werden Transponder mit kleineren Kopplungsfaktoren zuverlässiger erkannt. Weiterhin werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch Transponder mit einer stärker von der Trägerfrequenz abweichenden Resonanzfrequenz erkannt, welche zu einer geringeren Dämpfung bei der Trägerfrequenz führt und somit zu einem geringeren Detektionssignal. Solche Abweichungen der Resonanzfrequenz von Transpondern können beispielsweise durch umgebungsbedingte (zum Beispiel bei metallischer Umgebung) Verstimmungen auftreten.A reliable detection of different transponders with a wide range of resonance frequencies and coupling factors can be ensured according to an advantageous development of the invention if the main antenna is followed by a switchable matching network, which is tuned to a frequency above the carrier frequency and has two switching states, the matching network has a lower impedance in a first switching state than in a second switching state. The matching network, which is usually connected downstream of RFID antennas, is usually made up of coils, capacitors and resistors and is usually tuned to a fixed frequency that corresponds to the carrier frequency. The matching network adapts the voltage signal outgoing and incoming at the antenna to the requirements of the system and, for example, filters unwanted harmonics of a signal that would make processing more difficult. The two switching states are preferably each assigned to one of the two operating modes, the first switching state being the first operating mode and the second Switching state is to be assigned to the second operating mode. The reduced impedance in the first switching state can be implemented, for example, by switching off capacitors in the matching network. By assigning the first switching state to the first operating mode, the matching network has a lower impedance when generating an electromagnetic field for the detection of possible communication partners. A stronger field can thus be generated with the same current supply. This means that transponders with smaller coupling factors are recognized more reliably. Furthermore, the embodiment according to the invention also recognizes transponders with a resonance frequency that deviates more strongly from the carrier frequency, which leads to less attenuation at the carrier frequency and thus to a lower detection signal. Such deviations in the resonance frequency of transponders can occur, for example, as a result of environment-related detuning (for example in the case of a metallic environment).

Die Steuerschaltung lässt sich in vielen Bereichen einsetzen. Wegen des geringen baulichen Aufwandes und dem geringen Energieverbrauch lässt sich der Transponderdetektor einfach in Schließanlagen einsetzen, wenn die Steuereinrichtung mit einem elektronischen Sperrmechanismus verbunden ist und dass der Sperrmechanismus mit einem Energiespeicher verbunden ist. Damit kann der Transponderdetektor in meist sehr kleine Abmessungen aufweisenden Schließzylindern eingesetzt werden, welche von elektronischen passiven Transpondern angesteuert werden. Solche Schließzylinder weisen den Sperrmechanismus, eine Batterie oder Zelle als Energiespeicher und die Steuerschaltung zur Ansteuerung des Sperrmechanismus auf.The control circuit can be used in many areas. Because of the low structural complexity and the low energy consumption, the transponder detector can easily be used in locking systems if the control device is connected to an electronic locking mechanism and the locking mechanism is connected to an energy store. The transponder detector can thus be used in locking cylinders, which are usually very small in size and which are controlled by electronic passive transponders. Such lock cylinders have the locking mechanism, a battery or cell as an energy store and the control circuit for controlling the locking mechanism.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines besonders einfachen Verfahrens zum Auslesen des Transponders wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wechsel von dem zweiten Betriebsmodus auf den ersten Betriebsmodus nach einer vorgesehenen Zeitspanne oder nach Abschluss der Kommunikation mit dem Transponder erfolgt. Durch diese Gestaltung ist ein Abschlusskriterium festgelegt, mit welchem eine Kommunikation oder ein Kommunikationsversuch mit dem Transponder beendet wird. Bei Auftreten des Abschlusskriteriums wird wieder in den oben beschriebenen Pollingprozess zurückgeschaltet.The second problem, namely the creation of a particularly simple method for reading out the transponder, is solved according to the invention in that the change from the second operating mode to the first operating mode takes place after a specified period of time or after communication with the transponder has been completed. This design defines a termination criterion with which a communication or a communication attempt with the transponder is ended. If the termination criterion occurs, the polling process described above is switched back to.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

  • Fig.1 schematisch eine Steuerschaltung mit einer elektronischen Schließeinrichtung,
  • Fig.2 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Steuerschaltung,
  • Fig.3 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Steuerschaltung,
  • Fig.4 eine Ausführungsform einer magnetischen Koppelung zweier Antennen der Steuerschaltung,
  • Fig.5 eine Villard-Schaltung der Steuerschaltung,
  • Fig.6 eine Brückenschaltung nach Delon,
  • Fig.7 einen Vervielfacher nach Delon,
  • Fig.8 ein Verfahren zum Auslesen eines Transponders mit der Steuerschaltung.
The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, several of them are shown in the drawing and are described below. This shows in
  • Fig.1 schematically a control circuit with an electronic locking device,
  • Fig. 2 schematically another embodiment of a control circuit,
  • Fig. 3 schematically another embodiment of a control circuit,
  • Fig. 4 an embodiment of a magnetic coupling of two antennas of the control circuit,
  • Fig. 5 a Villard circuit of the control circuit,
  • Fig. 6 a bridge circuit according to Delon,
  • Fig.7 a multiplier according to Delon,
  • Fig. 8 a method for reading out a transponder with the control circuit.

Figur 1 zeigt eine Steuerschaltung 1 eines elektronischen Zutrittkontrollsystems mit einem Transponderdetektor 2 für die Signale eines Transponders 3. Das Zutrittkontrollsystem hat einen beispielhaft dargestellten Schließzylinder 4 mit einem Energiespeicher 5 und mit einem Sperrmechanismus 6. Der Transponder 3 hat einen Transponderchip 7 und eine Antenne 8 und ist als elektronischer Schlüssel zur Ansteuerung des Sperrmechanismus 6 des Schließzylinders 4 ausgebildet. Die Steuerschaltung 1 hat eine Auswerteeinheit 9 zur Auswertung der Signale des Transponders 3 und ist in der Praxis baulich in dem Schließzylinder 4 integriert. Figure 1 shows a control circuit 1 of an electronic access control system with a transponder detector 2 for the signals of a transponder 3. The access control system has an exemplary locking cylinder 4 with an energy store 5 and with a locking mechanism 6. The transponder 3 has a transponder chip 7 and an antenna 8 and is as Electronic key for controlling the locking mechanism 6 of the lock cylinder 4 is formed. The control circuit 1 has an evaluation unit 9 for evaluating the signals from the transponder 3 and, in practice, is structurally integrated in the lock cylinder 4.

Der Transponderdetektor 2 hat eine Hauptantenne 10 und eine Detektionsantenne 11, welche ausschließlich magnetisch miteinander gekoppelt sind. Die Hauptantenne 10 ist über eine digitale Schnittstelle 12 bidirektional mit einer Steuereinrichtung 13 verbunden. Die Detektionsantenne 11 ist über eine analoge Schnittstelle 14 mit der Steuereinrichtung 13 verbunden.The transponder detector 2 has a main antenna 10 and a detection antenna 11, which are exclusively magnetically coupled to one another. The main antenna 10 is bidirectionally connected to a control device 13 via a digital interface 12. The detection antenna 11 is connected to the control device 13 via an analog interface 14.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Steuerschaltung 101, welche sich von der aus Figur 1 dadurch unterscheidet, dass zwischen einer Detektionsantenne 111 und einer Steuereinrichtung 113 ein Amplitudenverstärkungsmodul 115 angeordnet ist sowie, dass zwischen der Hauptantenne 110 und der Steuereinrichtung 113 ein schaltbares Anpassnetzwerk 112 angeordnet ist. Das Amplitudenverstärkungsmodul 115 erhöht das Spannungssignal der Detektionsantenne 111. Das Anpassnetzwerk 112 weist zwei Schaltzustände mit unterschiedlichen Impedanzen auf und wird geschaltet, wenn die Steuerschaltung 1 zwischen ihren beiden Betriebsmodi wechselt. Ansonsten ist diese Ausführungsform wie die aus Figur 1 aufgebaut. Figure 2 FIG. 11 shows a further embodiment of a control circuit 101, which differs from FIG Figure 1 differs in that an amplitude amplification module 115 is arranged between a detection antenna 111 and a control device 113 and that a switchable matching network 112 is arranged between the main antenna 110 and the control device 113. The amplitude amplification module 115 increases the voltage signal of the detection antenna 111. The matching network 112 has two switching states with different impedances and is switched when the control circuit 1 changes between its two operating modes. Otherwise this embodiment is like the one from below Figure 1 built up.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Steuerschaltung 201, welche sich von der aus Figur 2 nur dadurch unterscheidet, dass mehrere Amplitudenverstärkungsmodule 215 hintereinander angeordnet sind. Ansonsten ist diese Ausführungsform wie die aus Figur 2 aufgebaut. Die Amplitudenverstärkungsmodule 215 können zu einem Vervielfacher 216 zusammengeschaltet sein. Figure 3 FIG. 11 shows a further embodiment of a control circuit 201 which differs from FIG Figure 2 only differs in that several amplitude amplification modules 215 are arranged one behind the other. Otherwise this embodiment is like the one from below Figure 2 built up. The amplitude amplification modules 215 can be interconnected to form a multiplier 216.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform einer magnetischen Koppelung der Hauptantenne 10 und der Detektionsantenne 11 der Steuerschaltung 1 aus den Figuren 1 bis 3. Hierbei ist zu erkennen, dass die Detektionsantenne 11 und die Hauptantenne 10 einander umschließen. Die Detektionsantenne 11 und die Hauptantenne 10 können zudem auf einem nicht dargestellten gemeinsamen Kern angeordnet sein. In einer nicht dargestellten Ausführungsform hat die Detektionsantenne 11 eine höhere Windungszahl als die Hauptantenne 10. Figure 4 FIG. 11 shows an embodiment of a magnetic coupling of the main antenna 10 and the detection antenna 11 of the control circuit 1 from FIG Figures 1 to 3 . It can be seen here that the detection antenna 11 and the main antenna 10 enclose one another. The detection antenna 11 and the main antenna 10 can also be arranged on a common core (not shown). In an embodiment not shown, the detection antenna 11 has a higher number of turns than the main antenna 10.

Figur 5 zeigt eine Villard-Schaltung 17, welche im Amplitudenverstärkungsmodul 115 in den in Figur 2 und 3 dargestellten Steuerschaltungen 101 eingesetzt und mit der Detektionsantenne 111 verbunden ist. Hierbei ist mit C eine Kapazität und mit D eine Diode dargestellt. Die von der Villard-Schaltung 17 ausgehende Spannung ist mit UA gekennzeichnet. Figure 5 shows a Villard circuit 17, which in the amplitude gain module 115 in the in Figure 2 and 3 shown control circuits 101 is used and connected to the detection antenna 111. Here with C a capacitance and with D a diode is shown. The voltage emanating from the Villard circuit 17 is identified by U A.

Figur 6 zeigt eine Brückenschaltung nach Delon 18, welche als Amplitudenverstärkungsmodul 115 in den in Figur 2 und 3 dargestellten Steuerschaltungen 101 eingesetzt werden kann. Die Kennzeichnungen der Symbole entsprechen denen in Figur 5 beschriebenen, wobei mehrere Kondensatoren Ci und Dioden Di (i= 1, 2) verwendet werden. Figure 6 shows a bridge circuit according to Delon 18, which is used as an amplitude amplification module 115 in the FIGS Figure 2 and 3 illustrated control circuits 101 can be used. The markings of the symbols correspond to those in Figure 5 described, wherein several capacitors C i and diodes D i (i = 1, 2) are used.

Figur 7 zeigt einen Vervielfacher nach Delon 19, welcher für mehrere Amplitudenverstärkungsmodule 215 als Vervielfacher 216 gemäß der Steuerschaltung 201 nach Figur 3 eingesetzt und mit der Detektionsantenne 211 verbunden werden kann. Figure 7 shows a multiplier according to Delon 19, which is used as a multiplier 216 according to the control circuit 201 for a plurality of amplitude amplification modules 215 Figure 3 can be used and connected to the detection antenna 211.

Figur 8 zeigt ein Verfahren zum Auslesen des Transponders 3 der Steuerschaltung 1 nach den Figuren 1 bis 3. In einem den Grundzustand S1 der Steuerschaltung 1 kennzeichnenden ersten Betriebsmodus wird in einem Polling-Prozess S2 zyklisch und in großen zeitlichen Abständen ein Detektionssignal von der Hauptantenne 10 abgesandt. Eine Dämpfung der Antennenspannung der Detektionsantenne 11 durch den in Kommunikationsreichweite befindlichen Transponder 3 wird von der Steuereinrichtung 1 im Schritt S3 erfasst. Bei vorliegender Erfassung wird im Schritt S4 in einem zweiten Betriebsmodus ein Kommunikationsversuch S5 mit dem Transponder 3 gestartet. Im Schritt S6 werden die Daten des Transponders 3 ausgelesen und eine Schließberechtigung für den Schließzylinder 4 abgefragt. Im Schritt S7 wird der Sperrmechanismus 6 angesteuert und damit der Schließzylinder 4 entriegelt. Bei einem Fehlschlagen des Kommunikationsversuches im Schritt S5, bei einem Ausbleiben einer Detektion eines Transponders 3 im Schritt S3, bei dem Fehlen einer Schließberechtigung im Schritt S6 oder nach dem Verstreichen einer vorgesehenen Zeitspanne im Schritt S7 wird wieder in den ersten Betriebsmodus zurückgeschaltet und das Verfahren von neuem gestartet. Figure 8 shows a method for reading out the transponder 3 of the control circuit 1 according to FIG Figures 1 to 3 . In a first operating mode characterizing the basic state S1 of the control circuit 1, a detection signal is sent from the main antenna 10 cyclically and at large time intervals in a polling process S2. Attenuation of the antenna voltage of the detection antenna 11 by the transponder 3 located within communication range is detected by the control device 1 in step S3. If the detection is present, a communication attempt S5 with the transponder 3 is started in step S4 in a second operating mode. In step S6, the data of the transponder 3 is read out and a locking authorization for the lock cylinder 4 is requested. In step S7, the locking mechanism 6 is activated and thus the lock cylinder 4 is unlocked. If the communication attempt in step S5 fails, if a transponder 3 is not detected in step S3, if there is no locking authorization in step S6 or after a specified period of time has elapsed in step S7, the system switches back to the first operating mode and the method from restarted.

Claims (13)

Steuerschaltung (1, 101, 201) eines elektronischen Zutrittkontrollsystems mit einem Transponderdetektor (2) für Signale eines Transponders (3), insbesondere eines RFID-Transponders, mit einer Hauptantenne (10, 110) und mit einer Detektionsantenne (11, 111, 211) zur Detektion des in Kommunikationsreichweite befindlichen Transponders (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptantenne (10, 110) und die Detektionsantenne (11, 111, 211) magnetisch miteinander gekoppelt und elektrisch voneinander getrennt sind und dass eine Steuereinrichtung (13, 113) in einem ersten Betriebsmodus zur Versorgung der Hauptantenne (10, 110) mit elektrischem Strom zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes und in einem zweiten Betriebsmodus zur Kommunikation mit dem Transponder (3) über die Hauptantenne (10) ausgebildet ist.Control circuit (1, 101, 201) of an electronic access control system with a transponder detector (2) for signals from a transponder (3), in particular an RFID transponder, with a main antenna (10, 110) and with a detection antenna (11, 111, 211) for the detection of the transponder (3) located within communication range, characterized in that the main antenna (10, 110) and the detection antenna (11, 111, 211) are magnetically coupled to one another and electrically separated from one another and that a control device (13, 113) in a first operating mode for supplying the main antenna (10, 110) with electrical current to generate an electromagnetic field and in a second operating mode for communication with the transponder (3) via the main antenna (10). Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptantenne (10, 110) und die Detektionsantenne (11, 111, 211) einander umschließen oder auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind.Control circuit according to Claim 1, characterized in that the main antenna (10, 110) and the detection antenna (11, 111, 211) surround one another or are arranged on a common core. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13, 113) mit der der Hauptantenne (10, 110) über eine digitale Schnittstelle (12) und mit der Detektionsantenne (11, 111, 211) über eine analoge Schnittstelle (14) verbunden ist.Control circuit according to Claim 1 or 2, characterized in that the control device (13, 113) with that of the main antenna (10, 110) via a digital interface (12) and with the detection antenna (11, 111, 211) via an analog interface ( 14) is connected. Steuerschaltung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13, 113) zur Bestromung der Hauptantenne (10) in Intervallen ausgebildet ist.Control circuit according to at least one of Claims 1 to 3, characterized in that the control device (13, 113) is designed to energize the main antenna (10) at intervals. Steuerschaltung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsantenne (111, 211) mit zumindest einem Amplitudenverstärkungsmodul (115, 215) gekoppelt ist.Control circuit according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that the detection antenna (111, 211) is coupled to at least one amplitude amplification module (115, 215). Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Amplitudenverstärkungsmodule (215) in einer Reihe geschaltet sind.Control circuit according to Claim 5, characterized in that several amplitude amplification modules (215) are connected in a series. Steuerschaltung nach zumindest einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Amplitudenverstärkungsmodul (115) eine Delon-Schaltung (18) oder eine Villard-Schaltung (17) aufweist.Control circuit according to at least one of Claims 5 and 6, characterized in that the amplitude amplification module (115) has a Delon circuit (18) or a Villard circuit (17). Steuerschaltung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsantenne (11, 111, 211) eine höhere Windungszahl hat als die Hauptantenne (10, 110).Control circuit according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that the detection antenna (11, 111, 211) has a higher number of turns than the main antenna (10, 110). Steuerschaltung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13, 113) zur Erfassung der Dämpfung der Spannung an der Detektionsantenne (11, 111, 211) ausgebildet ist.Control circuit according to at least one of Claims 1 to 8, characterized in that the control device (13, 113) is designed to detect the attenuation of the voltage at the detection antenna (11, 111, 211). Steuerschaltung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfrequenz zur Erregung der Hauptantenne (10, 110) in beiden Betriebsmodi gleich ist.Control circuit according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that the carrier frequency for exciting the main antenna (10, 110) is the same in both operating modes. Steuerschaltung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptantenne (110) ein schaltbares Anpassnetzwerk (112) nachgeschaltet ist, welches auf eine Resonanzfrequenz oberhalb der Trägerfrequenz abgestimmt ist und das zwei Schaltzustände aufweist, wobei das Anpassnetzwerk (112) in einem ersten Schaltzustand eine geringere Impedanz aufweist als in einem zweiten Schaltzustand.Control circuit according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the main antenna (110) is followed by a switchable matching network (112) which is tuned to a resonance frequency above the carrier frequency and which has two switching states, the matching network (112) in a first switching state has a lower impedance than in a second switching state. Steuerschaltung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13, 113) mit einem elektronischen Sperrmechanismus (6) verbunden ist und dass der Sperrmechanismus (6) mit einem Energiespeicher (5) verbunden ist.Control circuit according to at least one of Claims 1 to 11, characterized in that the control device (13, 113) is connected to an electronic locking mechanism (6) and that the locking mechanism (6) is connected to an energy store (5). Verfahren zum Auslesen eines Transponders (3), insbesondere eines RFID-Transponders, mit der Steuerschaltung (1, 101, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Hauptantenne (10, 110) bestromt wird und eine Steuereinrichtung (13, 113) die Änderung einer Amplitude erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel von dem zweiten Betriebsmodus auf den ersten Betriebsmodus nach einer vorgesehenen Zeitspanne oder nach Abschluss der Kommunikation mit dem Transponder erfolgt.Method for reading out a transponder (3), in particular an RFID transponder, with the control circuit (1, 101, 201) according to one of the preceding claims, wherein a main antenna (10, 110) is energized and a control device (13, 113) the The change in an amplitude is detected, characterized in that the change from the second operating mode to the first operating mode takes place after a specified period of time or after the communication with the transponder has been completed.
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