FI74358C - Kapasitiv laesmetod foer kodkort och laesanordning foer foerverkligande av foerfarandet. - Google Patents

Description

! 74358

Koodikortin kapasitiivinen lukinnenetelmä ja lukulaite menetelmän toteuttamiseksi. - Kapasitiv läsmetod för kodkort och läsanordning för förverkligande av förfarandet.

Keksinnön kohteena on koodikortin kapasitiivinen lukumenetel-mä, jossa mentelmässä lukijan lähetinelektrodeilla lähetetään suurtaajuussignaali korttia varten varatun raon yli raon vastakkaisella puolella oleville vastaanotinelektrodeille, joiden vastaanottama signaali muuttuu kortissa olevien johtavuustäp-lien vaikutuksesta. Keksinnön kohteena on myös menetelmän toteuttamiseksi tarkoitettu koodikortin kapasitiivinen lukulaite, johon kuuluu suurtaajuusgeneraattori, lähetinelektrodit, jotka on kytketty generaattoriin suurtaajuuslähetinsignaalin lähettämiseksi, lähetinelektrodeja vastapäätä olevat vastaan-otinelektrodit, jolloin lähetin- ja vastaanotinelektrodien väliin muodostuu rako, johon kortti on työnnettävissä siten, että elektrodien välillä kapasitiivisesti siirtyvä signaali muuttuu kortissa olevien johtavuustäplien vaikutuksesta.

Tämän tyyppisissä tunnetuissa koodikortin lukulaitteissa koodikortin tunnistus suoritetaan kortin staattisessa asennossa vasta sitten kun kortti on työnnetty perille asti lukulaitteen vastaanottorakoon. Tällainen koodinlukuperiaate rajoittaa kortin koodikombinaatioiden määrän melko vaatimattomaksi suhteessa lukulaitteen lähetin-vastaanotinelektrodiparien lukumäärään. On selvää, että lähetin-vastaanotinelektrodiparien lukumäärän kasvaessa laitteen hinta kasvaa vastaavasti. Toinen vakava puute tunnetuissa kapasitiivisissa kortinlukijoissa on niiden häiriöalttius ja siitä aiheutuva epäluotettavuus. Kuitenkin tällaisia koodikortin lukulaitteita käytetään sovellutusalueilla, joilla vaaditaan erittäin suurta luotettavuutta ja lisäksi suurta koodikombinaatioiden määrää. Tällaiset koodikortit ja niiden lukulaitteet ovat yleistymässä mitä erilaisimpien automaattilaitteiden toiminnan käynnistämiseen kuten lukkojen avaamiseen, luottokorttiautomaateissa esim. bensiiniasemilla, pankkikorteissa esim. rahanottoautomaattei-hin jne. Koska kapasitiivisista koodikortinlukijoista ei ole 2 74358 voitu poistaa edellä mainittuja haittatekijöitä/ ovat pääasiassa induktiiviset ja magneettiset koodikortinlukijät yleistyneet.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu koodikor-tin kapasitiivinen lukumenetelmä ja lukulaite, joilla saavutetaan mahdollisimman suuri koodikombinaatioiden määrä, joka voidaan luotettavasti tunnistaa mahdollisimman vähillä lukulaitteen lähetin-vastaanotinelektrodipareilla.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnöllä oheisessa patenttivaatimuksissa esitettyjen tunnusmerkkien avulla.

Seuraavassa keksinnön erästä suoritusesimerkkiä selostetaan lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää päältä nähtynä luettavaa koodikorttia.

Kuvio 2 esittää kapasitiivisten tunnistuselektrodien sijoittamista kortinlukijaan.

Kuvio 3 esittää poikkileikkauksena lukulaitteen koodinluku-elektrodeja ja kuvio 4 esittää kuvion 3 eri elektrodien signaaleja.

Kuvio 5 esittää poikkileikkauksena lukulaitteen sijainnin-määrittelyelektrodien rakennetta ja keskinäistä sijoittelua sekä vastaanotinelektrodeihin liittyviä esivahvistimia, jotka liittyvät signaalien käsittely-piiriin 10.

Kuvio 6 esittää kortin sijainninmäärittelyelektrodien havain-nointialuetta A ja koodinlukuelektrodien havainnoin-tialuetta B suhteessa kortin liikkumaan matkaan S.

Kortinlukija on tarkoitettu lukemaan muovista 86 x 54 mm:n "käyttökorttistandardin" mukaista korttia 1. Kortissa 1 on 3 74358 viisi koodisaraketta, joista yksi on käytetty kortin sijainnin määrittelyyn kortinlukijaan 11 nähden. Tällä sarakkeella on yksi ainoa sijainninmäärittelytäplä 3. Neljällä muulla rivillä on 31 kappaletta kooditäpliä 2. Koodi muodostuu kun kooditäplistä tietty osa on muodostettu sähköisesti johtaviksi täpliksi. Havaitaan, että esim. esitetyllä 31 kooditäplällä saavutetaan valtava määrä koodikombinaatioita. Kortin etureunaan on jätetty tyhjä alue 4 ja takareunassa on johtavuustäplät 5, joilla ilmaistaan kortin mahdollinen väärä asento.

Kuviosta 2 näkyy kortinlukijan 11 elektrodien sijoittelu. Kortin 1 asema lukijaan 11 nähden luetaan kahdeksalla elektrodi-parilla 13, joiden rakenne selvitetään myöhemmin kuvion 5 yhteydessä. Koodin lukemiseen tarkoitetut elektrodit 12 on sijoitettu rinnakkain yhteen riviin, joka on poikittainen kortin 1 työntösuuntaan nähden. Koodinlukuelektrodeja 12 on neljä kappaletta vastaten kooditäplien 2 rivien lukumäärää.

Kortissa 1 oleva sähköä johtava kooditäplä luetaan kapasitii-visesti kuvan 3 esittämällä anturilla. Anturin lähetinpuolen elektrodeihin 12a ja 12b tuodaan generaattorilta 5 V p-p noin 500 kHz sakara-aalto. Vaiheenkääntäjällä 7 käännetään elektrodilla 12a olevan signaalin f vaihe elektrodeilla 12b olevan signaalin vaiheeseen nähden (vrt. kuvio 4).

Kun elektrodien välissä ei ole johtavaa kooditäplää 2, signaali kytkeytyy kapasitiivisesti vastaanotinelektrodiin 12, josta saatu signaali vahvistetaan esivahvistimessa 9 esim.

5 V tasolle. Saatu signaali f2 on vahvistimen 9 hitaudesta johtuen hieman (TQ) viivästynyt lähetetystä signaalista f^.

Kun elektrodien väliseen rakoon työnnetään kortti 1, jossa on johtava kooditäplä 2, tulee täplä 2 sellaiselle kohdalle, että se osittain tai kokonaan peittää vastaanotinelektrodin 12. Tällöin elektrodin 12b ja täplän 2 päällekkäinen pinta-ala on suurempi kuin täplän 2 ja elektrodin 12a päällekkäinen pinta-ala. Elektrodista 12b signaali kytkeytyy täplään 2 4 74358 ja siitä edelleen vastaanotinelektrodiin 12, jolloin signaalin f2 vaihe on kääntynyt noin 180° f^teen nähden. Täplän 2 havaitseminen eli ^2in vaiheen kääntyminen ilmaistaan ottamalla signaalista f2 näytteitä signaalin nousevan reunan kohdalla. Näin uloslähtevä data on "1" kun johtavuustäplä 2 ei ole välissä ja muuten "0".

Kortin sijainnin määrittelyyn käytettävien elektrodien rakenne poikkeaa hieman koodialueen lukemiseen tarkoitetusta anturista. Kuvion 5 poikkileikkauskuvasta nähdään, että peräkkäiset lähetinelektrodit 13a ja 13b ovat keskenään eri vaiheisia, koska niissä vuorottelvat ja signaalit. Generaattorilta G tuleva signaali ϊγ käännetään vaiheenkääntäjällä 7 signaaliksi f^. Vastaanotinelektrodit 13 ovat pinta-alaltaan pienikokoisia ja sijaitsevat kunkin lähetinelektrodin 13a ja 13b etureunan kohdalla kortin työntösuunnassa nähtynä. Lisäksi vastaanotinelektrodien 13 välissä ovat maaelektrodit 13c. Työnnettäessä korttia elektrodien väliseen rakoon, tulee si-jainninmäärittelyyn tarkoitettu kortin johtavuustäplä 3 elektrodin 13 päälle, jolloin vastaanotetun signaalin f2 vaihe kääntyy. Tämä johtuu siitä, että täplän 3 ja edellisen lähetinelektrodin 13b päällekkäinen pinta-ala on suurempi kuin täplän 3 ja vastaanotinelektrodin 13 päällä olevan lähetinelektrodin 13a päällekkäinen pinta-ala.

Vastaanotetun signaalin ^2 vaihe kääntyy takaisin, kun täplä 3 tulee enemmän vastaanotinelektrodin 13 päällä olevan lähetinelektrodin 13a alle.

Tällä elektrodirakenteella saadaan aikaan kapeampi johtavuus-täplän havainnointialue A (Fig. 6) kuin koodinlukuelektrodien 12 havainnointialue B. Näin voidaan olla varmoja siitä, että kun havaitaan kortin sijainninmäärittelytäplä 3, mahdolliset ko. poikittaisrivin kooditäplät on varmasti havaittu ja kyseisen rivin koodin ilmaiseva data, esim. "1 1 0 1" saadaan oikein riippumatta kortin 1 liikenopeudesta ja liikesuunnasta. Kortin käytännöllinen nopeusalue on 0 ... 50 m/s.

5 74358

Vastaanotinelektrodien esivahvistimet 8 ja 9 voidaan tehdä esim. CMos sarjan puskuroimattomista inverttereistä.

Datasignaalien käsittely-yksikkö 10 voidaan rakentaa valmiista IC-piireistä digitaalitekniikasta tunnettuun tapaan. Käsittely-piirin 10 rakenne riippuu olennaisesti sovellutuskohteesta.

Claims (4)

6 74358

1. Koodikortin kapasitiivinen lukumenetelmä, jossa menetelmässä lukulaitteen (11) lähetinelektrodeilla (12a, 12b; 13a, 13b) lähetetään suurtaajuussignaali koodikorttia (1) varten varatun lukuraon yli raon vastakkaisella puolella oleville vastaanotinelektrodeille (12; 13), joiden vastaanottama signaali muuttuu koodikortissa (1) olevien johtavuus-täplien (2; 3) vaikutuksesta, jolloin kortin (1) sijainti määritellään useita kertoja lukuraossa tapahtuvan työntö-liikkeen aikana ja kortin koodin muodostavat johtavuustäplät (2) luetaan koodikortin työntösuuntaan nähden poikittaisella rivillä jokaisen sijainninmäärittelyn aikana, tunnet-t u siitä, että sijainnin määrittelyyn ja koodin luentaan käytettävien tunnistuselektrodien lähetinelektrodiosilla (12a ja 12b; 13a ja 13b), jotka ovat kortin työntösuunnassa peräkkäin, lähetetään sinänsä tunnetusti keskenään eri vai-heiset signaalit (f^ ja FJ), jotka korttia (1) elektrodien väliin työntämällä vuoron perään kytketään kortin johtavuus-täplien (2; 3) välityksellä kulloinkin samaan vastaanotine-lektrodiin (12; 13), että kunkin vastaanotinelektrodin (12; 13) vastaanottaman signaalin (f2) vaihetta tarkkaillaan suhteessa lähetinsignaalin (f^ tai fi[) vaiheeseen ja vaiheen muutos ilmaistaan kortin luettuna johtavuustäplänä (2; 3).

2. Koodikortin kapasitiivinen lukulaite patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, johon laitteeseen kuuluu suurtaajuusgeneraattori, lähetinelektrodit (12a, 12b; 13a, 13b), jotka on kytketty generaattoriin suurataa-juuslähetinsignaalin lähettämiseksi, lähetinelektrodeja vastapäätä olevat vastaanotinelektrodit (12; 13), jolloin lähetin- ja vastaanotinelektrodien väliin muodostuu lukura-ko, johon koodikortti (1) on työnnettävissä siten, että elektrodien välillä kapasitiivisesti siirtyvä signaali muuttuu kortissa (1) olevien johtavuustäplien (2; 3) vaikutuksesta, koodin muodostavien johtavuustäplien (2) ollessa sijoitettuna useisiin riveihin monirivisen koodin muodostami- f 74358 seksi ja koodilukuelektrodien (12a, 12b, 12) ollessa sijoitettuna ainoastaan lukuraon alkupäähän jaettuna lukuraon leveyssuunnassa eli kortin työntösuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa kortin rinnakkaisia johtavuustäplärivejä vastaavalla tavalla, tunnettu siitä, että koodikortis-sa on koodin muodostavien johtavuustäplien lisäksi sijaintia ilmaiseva johtavuustäplä (3), jonka tunnistuselektrodit (13a, 13b, 13) lukulaitteessa (11) on sijoitettu pienin välimatkoin kortin työntösuuntaiseen riviin olennaiselle osalle lukuraon pituutta, jolloin korttia lukurakoon työnnettäessä koodinlukuelektrodit (12a, 12b, 12) on järjestetty suorittamaan useita peräkkäisiä koodinlukuja sijainnintunnistuse-lektrodien (13a, 13b, 13) määräämässä luentatahdissa ja lopullinen koodi määräytyy näiden peräkkäisten koodinlukujen yhteistuloksena, ja että koodinlukuelektrodien vastaanotine-lektrodi (12) on vastapäätä keskeistä lähetinelektrodia (12a), jonka molemmin puolin on lähetinelektrodit (12b), joiden signaali (f].) on vastakkaisvaiheinen keskeisen lähe-tinelektrodin (12a) signaaliin (f2.) nähden.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodien pinta-alat ja keskinäinen sijoitus on valittu siten, että sijanninmäärittelyelektrodien (13) lukualue (A, Fig. 6) on kapeampi kuin koodinlukuelektrodien (12) lukualue (B).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että sijainninmäärittelyelektrodien vastaanotinelekt-rodit (13), joiden pinta-ala on olennaisesti pienempi kuin lähetinelektrodien (13a, 13b) pinta-ala, on sijoitettu vastapäätä kunkin peräkkäisen lähetinelektrodin (13a, 13b) etureuna-aluetta kortin työntösuunnassa nähtynä. 8 74358