NL1006493C2 - Systeem voor het contactloos elektronisch uitwisselen van gegevens, alsmede lees/schrijfeenheid en drager bestemd voor toepassing in een dergelijk systeem. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Systeem voor het contactloos elektronisch uitwisselen van gegevens, alsmede lees/schrijf-eenheid en drager bestemd voor toepassing in een dergelijk systeem.

De uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het contactloos, d.w.z. zonder galvanisch contact, uitwisselen van gegevens, omvattende ten minste een lees/ schrijfeenheid en tenminste een drager.

5 Er zijn verschillende systemen bekend voor het elektronisch uitwisselen van gegevens tussen een lees/ schrijfeenheid en een drager, die bijvoorbeeld is uitgevoerd als een kaart of als een willekeurig ander voorwerp.

10 In de eerste plaats zijn systemen bekend, hierna contactsystemen genoemd, waarvan de drager is voorzien van een contactvlak waarop onderling elektrisch geïsoleerde contacten op een gestandaardiseerde wijze zijn aangebracht om vanuit de lees/schrijfeenheid een in de 15 drager opgenomen microcomputer te voeden en deze door middel van de in de lees/schrijfeenheid opgenomen microcomputer te besturen voor de beoogde gegevensuitwisseling tussen de lees/schrijfeenheid en de drager.

Een bezwaar van een dergelijke drager is dat de 20 werking van de daarin opgenomen microcomputer in principe gemakkelijk onderzocht kan worden, aangezien de functie van elk van de contacten van het contactvlak bekend is, en het resetcircuit en het klokcircuit zich niet op de drager bevinden. De gemakkelijke onderzoeksmogelijk-25 heid geeft aanleiding tot fraude die aanzienlijke nadelige gevolgen kan hebben voor de houder van de drager of de beheerder van een transactiesysteem waarin de drager wordt gebruikt. Bovendien zijn contactsystemen duur en kwetsbaar door de electromechanische onderdelen die 30 nodig zijn om het contactvlak tegen andere contacten aan te drukken, en vanwege bij gebruik optredende corrosie, 100649 3 -2- beschadiging en vervuiling van de contacten, waardoor de werking van het systeem ongunstig wordt beïnvloed.

In de tweede plaats zijn systemen bekend waarin over grotere afstanden contactloos gegevens uitgewisseld 5 kunnen worden. Dergelijke systemen worden ook wel aangeduid als "proximity,,-systemen. Een proximity-lees/ schrijfeenheid zendt continu of intermitterend een relatief sterk electromagnetisch veld uit met een voor een dergelijke toepassing gereserveerde standaardfrequentie. 10 Als de proximity-drager in het veld van de proximity-lees/schrijfeenheid wordt gebracht, ontvangt de drager voldoende energie uit het veld om een microcomputer in de drager te activeren ten behoeve van een gegevensuitwisseling. Aangezien de proximity-drager niet over vol-15 doende energie beschikt om na ontvangst van gegevens afkomstig van de proximity-lees/schrijfeenheid gegevens op de frequentie van de proximity-lees/schrijfeenheid terug te zenden, werkt de proximity-lees/schrijfeenheid gewoonlijk zodanig, dat deze het daardoor opgewekte veld 20 onderbreekt om de proximity-drager in de gelegenheid te stellen gegevens terug te zenden. Zolang het veld van de proximity-lees/schrijfeenheid aanwezig is, slaat de proximity-drager energie op in een buffer om deze energie te kunnen gebruiken voor het terugzenden van gege-25 vens in de tijd waarin de proximity-lees/schrijfeenheid geen veld uitzendt. De proximity-lees/schrijfeenheid en de proximity-drager zenden aldus afwisselend gegevens uit.

Een eerste bezwaar van proximity-systemen is dat 30 deze, met het oog op mogelijke wederzijdse storingen, op relatief grote afstand van elkaar opgesteld dienen te worden. Een tweede bezwaar is dat proximity-systemen duur zijn en veel energie gebruiken. Een derde bezwaar is het risico dat verschillende proximity-dragers op 35 hetzelfde moment door het veld van een proximity-lees/ schrijfeenheid geactiveerd kunnen worden. Tenslotte belemmert het afwisselend door de proximity-lees/ 1006493 -3- schrijfeenheid en de proxiraity-drager uitzenden van gegevens een snelle, intensieve gegevensuitwisseling.

De uitvinding beoogt een systeem van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen dat de nadelen van de 5 contactsystemen en de proximity-systemen niet kent, en in het bijzonder contactloos werkt, een onbelemmerde snelle gegevensuitwisseling mogelijk maakt die op eenvoudige wijze uitstekend te beveiligen is, eenvoudig, betrouwbaar en goedkoop is, met klein aantal elektro-10 nische componenten gebouwd kan worden, en een zeer laag energiegebruik heeft.

Voor het bereiken van de voornoemde oogmerken omvat het systeem volgens de uitvinding: tenminste een lees/ schrijfeenheid en tenminste een drager, waarbij de lees/ 15 schrijfeenheid een op een voorafbepaalde resonantiefre-quentie afgestemd eerste resonant circuit met tenminste een eerste spoel omvat, en waarbij de drager een op voornoemde resonantiefrequentie afgestemd tweede resonant circuit met tenminste een tweede spoel omvat; mid-2 0 delen voor het met de eerste spoel opwekken van een magnetisch wisselveld met voornoemde resonantiefrequentie; eerste modulatiemiddelen voor het gedurende voorafbepaalde tijdsperioden wijzigen van voornoemde resonantiefrequentie van het eerste resonante circuit bij een 25 magnetische koppeling tussen de eerste en de tweede spoel; en tweede modulatiemiddelen voor het gedurende voorafbepaalde tijdsperioden wijzigen van voornoemde resonantiefrequentie van het tweede resonante circuit bij een magnetische koppeling tussen de eerste en de 30 tweede spoel.

De magnetische koppeling tussen (de eerste spoel van) een lees/schrijfeenheid en (de tweede spoel van) een drager is vergelijkbaar met de koppeling tussen de primaire wikkeling en de secundaire wikkeling van een 35 transf ormator.

1006493 -4-

De lees/schrijfeenheid wekt een draaggolf op die bij een magnetische koppeling tussen de eerste en de tweede spoel tweezijdig, d.w.z. zowel door de lees/ schrijfeenheid als door de drager, gemoduleerd kan wor-5 den. De koppeling tussen de lees/schrijfeenheid en de drager kan aldus opgevat worden als een seriële (halfdu-plex) verbinding. Er behoeft niet zoals bij proximity-systemen overgeschakeld te worden tussen zenden en ontvangen, waardoor een snellere gegevensuitwisseling moge-10 lijk is. De door de lees/schrijfeenheid opgewekte draaggolf kan de drager continu van elektrische energie voorzien, waardoor er geen beperking is aan de tijdsduur en richting van de gegevensuitwisseling tussen de lees/ schrijfeenheid en de drager.

15 Een geschikte magnetische koppeling tussen de eer ste en de tweede spoel en de daarmee te bereiken gegevensuitwisseling vindt alleen plaats bij een relatief kleine afstand (bijvoorbeeld kleiner dan enkele cm) tussen de lees/schrijfeenheid en de drager, waardoor het 20 systeem volgens de uitvinding gekarakteriseerd zou kunnen worden als een (bijna-) aanraaksysteem. Het magnetische veld dat wordt opgewekt door de lees/schrijfeenheid is slechts bijvoorbeeld het lokale magnetische veld van een kleine spoel, zodat geen dure zend/ontvanginstalla-25 ties benodigd zijn zoals bij proximity-systemen, en tevens zelfs bij kleine afstand (bijvoorbeeld in de orde van cm) tussen lees/schrijfeenheden geen onderlinge storing optreedt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvatten de eerste 30 en de tweede modulatiemiddelen elk een microcomputer met een of meer geheugens, waarbij de wijzigingen van de resonantiefrequentie van de resonante circuits plaatsvinden op basis van in de respectieve geheugens opgeslagen gegevens. Op deze wijze kan er niet alleen voor 35 worden gezorgd dat een lees/schrijfeenheid een bijbehorende drager herkent, maar tevens is het mogelijk dat een drager zich bekend maakt aan een lees/schrijfeen- 1006493 -5- heid, waarbij zowel de lees/schrijfeenheid als de drager gegevens in hun respectieve geheugens kunnen opslaan. Deze geheugens dienen daartoe herschrijfbaar en permanent (d.w.z. geen gegevensverlies bij het uitvallen van 5 de voeding) te zijn. De in de geheugens opgeslagen programmagegevens kunnen zorgen voor een zeer goede beveiliging van de gegevensoverdracht tussen de lees/schrijf-eenheid en de drager.

In een voorkeursuitvoeringsvorm maakt de eerste 10 spoel deel uit van een LC-kring, waarvan de condensator in serie met de eerste spoel is geschakeld. In een volgende voorkeursuitvoeringsvorm maakt de tweede spoel deel uit van een LC-kring, waarvan de condensator parallel is geschakeld aan de tweede spoel. Overigens is in 15 principe zowel voor de LC-kring van de lees/schrijfeenheid als die van de drager zowel een serieschakeling als een parallelschakeling van de spoel en de condensator mogelijk. In de hiervoor aangegeven voorkeursuitvoeringsvormen is echter een optimale configuratie verkre-20 gen met het oog op het energieniveau, de voedingsbron en de eenvoud van de lees/schrijfeenheid resp. de drager.

In een uitvoering van het systeem volgens de uitvinding waarin de drager de lees/schrijfeenheid moet aanraken om een gegevensuitwisseling tot stand te bren-25 gen, is de lees/schrijfeenheid bij voorkeur voorzien van een druksensor voor het detecteren van de aanwezigheid van de drager. De lees/schrijfeenheid kan in een dergelijke uitvoeringsvorm bij afwezigheid van een drager in een gereedstaande bedrijfsmodus ("standby mode") worden 30 gehouden, waarbij door het energieverbruik van de lees/ schrijfeenheid zeer beperkt kan worden gehouden. Dit is in het bijzonder van belang indien de lees/schrijfeenheid wordt gevoed door een batterij.

De uitvinding wordt in het navolgende meer in de-35 tail toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: 1006493 -6- fig. 1 schematisch de verschillende componenten van het systeem volgens de uitvinding toont; fig. 2a een omhullende van een spanning gemeten in het resonante circuit van de lees/schrijfeenheid weer-5 geeft; fig. 2b een omhullende van een spanning u gemeten in het resonante circuit van de drager gezien in de tijd t weergeeft; fig. 3a de omhullende van de spanning volgens fig. 10 2a toont bij modulatie van het resonante circuit van de drager; fig. 3b de in fig. 2b getoonde omhullende van de spanning toont bij modulatie van het resonante circuit van de drager; 15 fig. 4a de omhullende van de spanning volgens fig.

2a toont bij modulatie van het resonante circuit van de lees/schrijfeenheid; en fig. 4b de omhullende van de spanning volgens fig. 2b toont bij modulatie van het resonante circuit van de 20 lees/schrijfeenheid.

Fig. 1 toont een systeem volgens de uitvinding met een door een onderbroken lijn omvatte lees/schrijfeenheid 2 en een door een andere onderbroken lijn omvatte drager 4. De lees/schrijfeenheid 2 omvat een resonant 25 circuit of afgestemde kring 6, waarin een in serie met elkaar geschakelde condensator 8 en eerste spoel 10 zijn opgenomen. Met de afgestemde kring 6 is een frequentie-generator 12 verbonden welke ervoor zorgt dat de afgestemde kring 6 een magnetisch wisselveld 14 opwekt met 30 een frequentie die gelijk is aan de resonantiefrequentie van de afgestemde kring 6. De afgestemde kring 6 kan onder besturing van een microcomputer 16 voorzien van een geheugen 18 worden verstemd met behulp van eerste modulatiemiddelen 20. De microcomputer 16 is gekoppeld 35 met een druksensor 22 welke is ingericht om te reageren op een aanraking door de drager 4, door de lees/schrijfeenheid 2 te activeren.

1006493 -7-

De drager 4 omvat een resonant circuit of afgestem-de kring 24, waarin een condensator 2 6 en een daaraan parallel geschakelde spoel 28 zijn opgenomen. Bij een via het magnetische veld 14 teweeggebrachte magnetische 5 koppeling tussen de spoelen 10 en 28 wordt vanuit de afgestemde kring 24 energie toegevoerd aan een voeding 30, welke op zijn beurt de overige componenten van de drager 4 voedt. De drager omvat voorts tweede modulatie-middelen 32 voor het verstemmen van de af gestemde kring 10 24 onder besturing van een microcomputer 34 voorzien van een geheugen 36.

De gegevensuitwisseling tussen de lees/schrijfeenheid 2 en de drager 4 vindt plaats zodra een voldoende magnetische koppeling tussen de spoelen 10 en 28 tot 15 stand is gebracht door deze voldoende in eikaars nabijheid te brengen. Hierdoor ontvangt de voeding 30 voldoende energie om de drager 4 te activeren, welke de tweede modulatiemiddelen 32 activeert voor het verstemmen van de afgestemde kring 24 gedurende een vooraf 20 bepaalde tijdsperiode, waardoor een bijbehorende respons optreedt in de afgestemde kring 6 van de lees/schrijf-eenheid 2. Deze respons wordt gedetecteerd door eerste demodulatiemiddelen 38, en leidt onder besturing van de microcomputer 16 tot een verstemming van de afgestemde 25 kring 6 door de eerste modulatiemiddelen 20 gedurende een vooraf bepaalde tijdsperiode. Dit brengt dankzij de magnetische koppeling tussen de spoelen 10 en 28 een bijbehorende respons teweeg in de afgestemde kring 24, welke respons in de drager 4 gedetecteerd wordt via 30 tweede demodulatiemiddelen 40. Aldus kan een gegevensuitwisseling tussen de lees/schrijf eenheid 2 en de drager 4 tot stand worden gebracht die door het op een geschikte wijze programmeren van de microcomputers 16 en 34 zeer zwaar beveiligd kan worden.

35 De toepassing van een druksensor 22 ter detectie van de aanwezigheid van een drager 4 is overigens niet essentieel; de aanwezigheid van de drager 4 kan bijvoor- 1006493 -8- beeld ook gedetecteerd worden door de lees/schrijfeenheid periodiek het wisselveld 14 te laten opwekken, waarbij de drager 4 bij een voldoende magnetische koppeling tussen de spoelen 10, 28 van de lees/schrijfeenheid 5 2 resp. de drager 4 door modulatie van het magnetische wisselveld zijn aanwezigheid van de lees/schrijfeenheid 2 kenbaar maakt.

Fig. 2a en 2b tonen de omhullenden van de spanningen op punten 42 resp. 44 in de afgestemde kringen 6 10 resp. 24 op het moment waarop wel een magnetische koppeling tussen de spoelen 10 en 28 bestaat, maar geen gegevensuitwisseling tussen de lees/schrijfeenheid 2 en de drager 4 plaatsvindt. De frequentie van het magnetische wisselveld 14 is bijvoorbeeld 500 kHz.

15 Fig. 3a en 3b tonen de spanning op de meetpunten 42 resp. 44 wanneer de afgestemde kring 24 van de drager 4 door middel van de tweede modulatiemiddelen 32 gedurende drie achtereenvolgende tijdsperioden wordt verstemd.

Fig. 4a en 4b tonen de spanning op de respectieve 20 meetpunten 42 en 44 wanneer de afgestemde kring 6 van de lees/schrijfeenheid 2 met behulp van de eerste modulatiemiddelen 20 gedurende drie tijdsperioden wordt verstemd.

Tijdens een gegevensuitwisseling is de frequentie-25 generator 12 voortdurend werkzaam en de magnetische koppeling tussen de lees/schrijfeenheid 2 en de drager 4 voortdurend aanwezig, zodat de voeding 30 van de dager 4 constant energie ontvangt. De tijdsduur van de gegevensuitwisseling is daardoor in principe onbeperkt.

30 1006493

Claims (8)

1. Systeem voor het contactloos elektronisch uitwisselen van gegevens, omvattende: 5 tenminste een lees/schrijfeenheid en tenminste een drager, waarbij de lees/schrijfeenheid een op een voorafbepaalde resonantiefrequentie afgestemd eerste resonant circuit met tenminste een eerste spoel omvat, en waarbij de drager een op voornoemde voorafbepaalde reso- 10 nantiefrequentie afgestemd tweede resonant circuit met tenminste een tweede spoel omvat; middelen voor het met de eerste spoel opwekken van een magnetisch wisselveld met voornoemde resonantiefrequentie; 15 eerste modulatiemiddelen voor het gedurende vooraf bepaalde tijdsperioden wijzigen van voornoemde resonantiefrequentie van het eerste resonante circuit bij een magnetische koppeling tussen de eerste en de tweede spoel; en 20 tweede modulatiemiddelen voor het gedurende vooraf- bepaalde tijdsperioden wijzigen van voornoemde resonantiefrequentie van het tweede resonante circuit bij een magnetische koppeling tussen de eerste en de tweede spoel. 25

2. Systeem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede modulatiemiddelen elk een microcomputer met een of meer geheugens omvatten, waarbij de wijzigingen van de resonantiefrequentie van de resonante 30 circuits plaatsvinden op basis van in de respectieve geheugens opgeslagen gegevens.

3. Systeem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de respectieve geheugens van de lees/schrijfeenheid en 35 de drager herschrijfbare permanente geheugens omvatten. 1°06493 -10-

4. Systeem volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de eerste spoel deel uitmaakt van een LC-kring, waarvan de condensator in serie met de eerste spoel is geschakeld. 5

5. Systeem volgens een van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de tweede spoel deel uitmaakt van een LC-kring, waarvan de condensator parallel is geschakeld aan de tweede spoel.

6. Systeem volgens een van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de lees/schrijfeenheid een druksensor omvat voor het detecteren van de aanwezigheid van de drager.

7. Lees/schrijfeenheid bestemd voor toepassing in het systeem volgens een van de conclusies 1-4 en 6.

8. Drager bestemd voor toepassing in het systeem volgens een van de conclusies 1-3 en 5. 20 1006493