NL8204802A

NL8204802A - Detectieplaatje met niet-lineair circuit voor een detectiestelsel.

Info

Publication number: NL8204802A
Application number: NL8204802A
Authority: NL
Original assignee: Nedap Nv
Priority date: 1982-12-10
Filing date: 1982-12-10
Publication date: 1984-07-02
Also published as: US4572976A

Description

, * . . Λ VO 3388

Detectieplaatje met niet-lineair circuit voor een detectiestelsel.

De uitvinding heeft betrekking op een detectieplaatje met een niet-lineair circuit voor elektromagnetisch detectiestelsel waarin twee verschillende zendfrequenties worden toegepast, omvattend een resonantieketen, die is verbonden met een niet-lineair element dat 5 uit de zendfrequenties een derde, te detecteren frequentie vormt.

Een dergelijk detectieplaatje is bekend uit de Duitse octrooiaanvrage 2.750.863. Dit bekende detectieplaatje is ingericht om uitgaande van twee door een van het detectiestelsel deel uitmakende zend-inrichting in een ondervragingszone uitgezonden signalen met frequenties 10 fl resp. f2 een signaal met een derde frequentie f3 te vormen. Dit derde signaal kan worden gedetecteerd en geeft dan de aanwezigheid van een detectieplaatje in de ondervragingszone aan. Het bekende detectieplaatje is hiertoe voorzien van een resonantieketen, die een niet-lineair element, zoals een diode omvat. Deze diode vormt uit de ontvangen signalen met 15 de frequenties fl en f2 een aantal vervormingscomponenten. De frequenties fl en f2 zijn zodanig gekozen, dat deze frequenties beide binnen het resonantiegebied van de resonantieketen liggen.

De frequentie fl kan bijv. samenvallen met de top van de resonantie-karakteristiek van de resonantieketen en de frequentie f2 kan iets hoger 20 zijn dan de frequentie fl en zodanig zijn gekozen, dat ter hoogte van f2 de resonantiekarakteristiek relatief weinig is gedaald.

Indien voorts het signaal met de frequentie fl de grootste amplitude heeft, is van de vervormingscomponenten het signaal met een frequentie f3 = 2fl - f2 het sterkst vertegenwoordigd in de stroom 25 door de spoel van de resonantieketen. Deze frequentie ligt immers eveneens in een gebied waar de resonantiekarakteristiek van de resonantieketen nog weinig is gedaald.

De aanwezigheid van een signaal met de frequentie f3, hetgeen duidt op de aanwezigheid van een detectieplaatje in de onder-30 vragingszone kan nu eenvoudig met een smalbandfilter met centrale frequentie f3 worden gedetecteerd.

Ofschoon het bekende detectieplaatje voor vele toepassingen goed voldoet, is soms toch behoefte aan een sterker signaal met de frequentie f3, zodat een hogere detectiekans ontstaat. Voorts is het 8204802

t V

-2- wenselijk, dat zowel de bekende detectieplaatjes als detectieplaatjes met een hogere detectiekans samen met hetzelfde, reeds voor de bekende detectieplaatjes gebruikte, detectiestelsel kunnen worden toegepast.

De uitvinding beoogt derhalve een detectieplaatje te 5 verschaffen, dat aan deze behoefte voldoet.

Hiertoe wordt volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding een detectieplaatje van de beschreven soort daardoor gekenmerkt, dat het niet-lineaire element deel uitmaakt van een versterkend halfgeleidercircuit, dat is verbonden met een voedingsbatterij en 10 dat een ingangsketen heeft die is gekoppeld met de resonantieketen, en een uitgangsketen, die een spoel omvat, welke magnetisch is gekoppeld met de spoel van de resonantieketen, waarbij het resonantiegebied van de resonantieketen beide zendfrequenties en de te detecteren frequentie omvat.

15 Volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een detectieplaatje van de beschreven soort daardoor gekenmerkt dat de resonantieketen een resonantiegebied heeft, dat één der beide zendfrequenties en de te detecteren frequentie omvat en dat het niet-lineaire element in serie is verbonden met een tweede resonantieketen, 20 waarvan het resonantiegebied de tweede zendfrequentie omvat, welke aanzienlijk lager is dan de eerste zendfrequentie en de te detecteren frequentie .

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening.

25 Fig. 1 toont schematisch het elektrische circuit van het bekende detectieplaatje, alsmede de ligging van de optredende frequenties t.o.v. de resonantiekarakteristiek van de resonantieketen;

Fig. 2 toont een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een elektrisch circuit voor een detectieplaatje volgens de uitvinding; 30 Fig. 3 toont een variant van Fig. 2; en

Fig. 4 toont een tweede uitvoeringsvorm van een circuit voor een detectieplaatje volgens de uitvinding.

Fig. IA toont een uit een spoel L en een condensator C opgebouwde resonantieketen, waarmee tevens een niet-lineair element in 35 de vorm van een diode D is verbonden. Deze elektrische keten is op bekende wijze aangebracht in een niet afgebeeld detectieplaatje.

8204802 -3- * "* .

Een dergelijk plaatje kan bijv. ter voorkoming van winkeldiefstal zijn bevestigd aan de in een winkel aanwezige waren.

In een ondervragingszone, die bijv. bij de winkeluit-gang is gecreëerd, wordt door een van het detectiestelsel deel uitmaken-5 de zendinrichting een detectieveld opgewekt met frequenties fl en f2.

Deze frequenties worden opgevangen door de resonantie-keten, waarin als gevolg van de aanwezigheid van het niet-lineaire element een aantal vervormingscomponenten wordt gevormd. Van deze componenten wordt voor de detectie die component gebruikt, die naast fl en f2 10 het sterkst is vertegenwoordigd in het in de resonantieketen opgewekte signaal.

In Fig. 1B is de mogelijke ligging van de frequenties fl en f2 t.o.v. de resonantiekarakteristiek R aangegeven. De frequentie fl valt in het gegeven voorbeeld samen met de top van de resonantie-15 karakteristiek en heeft een grotere amplitude dan de iets hoger liggende frequentie f2, die een zodanige waarde heeft, dat bij f2 de resonantiekarakteristiek t.o.v. de topwaarde nog een relatief hoge waarde heeft, zodat het signaal met frequentie f2 relatief weinig demping ondervindt.

Door de gekozen waarden van de frequenties fl en f2 en 20 van de amplituden van de signalen met deze frequenties is van de in de resonantieketen opgewekte signalen het signaal met een frequentie f3 * 2fl - f2 het sterkst van alle vervonaingscomponenten aanwezig. In tegenstelling tot f2 ligt f3 in dit geval lager dan fl.

Zoals reeds opgemerkt, is in bepaalde toepassingen be-25 hoefte aan een sterker signaal met de derde frequentie, zodat een hogere detectiekans ontstaat.

Dit is in het bijzonder het geval, wanneer goederen met een hoge waarde, zoals bijv. bontmantels beschermd dienen te worden.

Voorts komt het in grote warenhuizen dikwijls voor, dat 30 naast goederen waarvoor de normale detectiekans voldoende wordt geacht, ook goederen aanwezig zijn,.waarvoor onder gebruikmaking van overigens hetzelfde detectiestelsel, een verhoogde detectiekans gewenst is.

Fig. 2 toont schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een circuit voor een detectieplaatje volgens de uitvinding, dat bij toe-35 passing samen met het bekende detectiestelsel een hogere detectiekans geeft, zonder dat enige wijziging van het dikwijls reeds aanwezige detectiestelsel nodig is. Detectieplaatjes volgens de uitvinding kunnen 8204802 -4- dus tezamen met de bekende detectieplaatjes in één en hetzelfde bedrijf worden toegepast.

Het in Fig. 2 getoonde circuit omvat weer een resonan-tieketen opgebouwd uit een spoel en een condensator C. De resonantie-5 karakteristiek kan dezelfde vorm en ligging hebben als de in Fig. 1B getoonde resonantiekarakteristiek.Ook de frequenties f1, f2 en f3 kunnen dezelfde ligging hebben.

Als niet-lineair element is nu echter in plaats van een diode D de basis-emitter-overgang van een transistor T verbonden over 10 de resonantieketen.

De transistor T is in gemeenschappelijke emitterschakeling aangesloten. Voedingsspanning voor de transistor wordt verkregen uit een batterij B, waarvan de ene klem met de emitter is verbonden terwijl de andere klem via een tweede spoel L2 is verbonden met de collector van de transistor. 15 Bij een voldoende hoog niveau van de door de ontvangen signalen met de frequentie fl en f2 in de resonantiekring L^C opgewekte signalen, komt de basis-emitterovergang van de transistor tijdens de signaaltoppen in de geleidende toestand, zodat in de spoel L2 een puls-vormige stroom ontstaat.

20 Daar de tweede spoel L2 magnetisch is gekoppeld met de eerste spoel , zoals is aangegeven door de dubbele pijl M, worden de in de eerste spoel reeds opgewekte signalen versterkt. De over de basis-emitterovergang heersende spanningsdrempel bewerkstelligt een sterke niet-lineaire vervorming, zodat ook een versterkt signaal met de frequentie f3 ontstaat 25 in de resonantiekring I^C en wordt uitgezonden.

De magnetische koppeling tussen de spoelen kan op diverse wijzen worden bewerkstelligd. Zo kunnen de spoelen en L2 bijv. gezamenlijk op een ferrietkem zijn gewikkeld. Ook is het mogelijk de spoelen L·^ en L2 uit te voeren als vlakke spoelen, die concentrisch zijn 30 gemonteerd.

Zolang het circuit van het detectieplaatje zich niet in de ondervragingszone bevindt, vloeit in dit circuit geen stroom en wordt de batterij niet belast. Bij toepassing van moderne raïniatuurbatterijen kan daardoor een levensduur van meer dan 5 jaar verwacht worden, zodat 35 de toepassing van een batterij geen bezwaar is.

Opgemerkt wordt, dat evenals zulks bij het bekende de- 8204802 -. »* -5- tectieplaatje het geval is, het detectieplaatje volgens de uitvinding ook gebruikt kan worden indien het signaal met de frequentie fl of het signaal met de frequentie f2 of beide signalen door de zendinrichting gemoduleerd zijn. Deze modulatie is dan terug te vinden in het signaal 5 met de frequentie f3.

Voorts is het detectieplaatje volgens de uitvinding ook bruikbaar in een detectiestelsel, dat werkt met een enkele ondervra-gingsfrequentie, of met één of twee zwaaiende ondervragingsfrequenties. Dergelijke detectiestelsels zijn op zichzelf reeds bekend en zullen hier 10 daarom niet nader worden toegelicht. Ook bij dergelijke detectiestelsels toegepast verschaft een detectieplaatje volgens de uitvinding, mits de resonantiefrequentie wordt aangepast aan de in deze stelsels gebruikte frequentie(s), een versterkt uitgangssignaal en dus een hogere detectie-kans.

15 Opgemerkt wordt, dat diverse modificaties van de be schreven uitvoeringsvorm voor de deskundige voor de hand liggen. Zo kan in plaats van de transistor T bijv. een Darlingtonschakeling worden toegepast of een veldeffecttransistor. Ook een tunneldiode of een ander geschikt halfgeleiderelement is goed toepasbaar.

20 Een uitvoeringsvorm met een veldeffecttransistor FET

is volledigheidshalve getoond in Fig. 3.

Dergelijke modificaties worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

Fig. 4 toont een voorbeeld van een elektrisch circuit 25 voor een detectieplaatje. Dit circuit omvat een eerste resonantieketen L3C3 waarvan het resonantiegebied bijv. de frequenties f2 en f3 zoals getoond in Fig. 1 omvat. Voorts is een tweede resonantieketen L4C4 aanwezig, met een veel lager liggend resonantiegebied. De keten L3C3 kaui bijv. een resonantiefrequentie van ± 13 MHz hebben terwijl de keten 1<4C4 30 een resonantiefrequentie van ± 10 kHz kan hebben. Indien een dergelijk detectieplaatje in een ondervragingsveld wordt gebracht, dat de frequentie f2 en een lage frequentie f4 van bijv. 10 kHz omvat, dan wordt door het niet-lineaire element weer een te detecteren frequentie f3, welke binnen het resonantiegebied van de keten L3C3 ligt, gevormd.

35 Aangezien een laagfrequent signaal van bijv. ± 10 kHz sterker kan worden uitgezonden dan een hoogfrequent signaal zoals fl, wordt op deze wijze ook een relatief sterk signaal met de te detecteren 8204802 I " * -6- frequentie S3 verkregen, zodat de detectiekans vergroot is.

Een detectieplaatje volgens Fig. 4 kan voorts zonder problemen gebruikt worden voor detectiestelsels van de bekende soort, d.w.z. detectiestelsels waarbij de beide zendfrequenties binnen het re-5 sonantiegebied van de resonantieketen liggen, daar in dat geval de laag-frequente resonantieketen als kortgesloten mag worden beschouwd.

8204802

Claims

1. Detectieplaatje met een niet-lineair circuit voor elektromagnetisch detectiestelsel waarin twee verschillende zendfrequenties worden toegepast, omvattend een resonantieketen, die is verbonden met een niet-lineair element, dat uit de zendfrequenties een derde, te 5 detecteren frequentie vormt, met het kenmerk, dat het niet-lineaire element deel uitmaakt van een versterkend half-geleidercircuit, dat is verbonden met een voedingsbatterij en dat een ingangsketen heeft die is gekoppeld met de resonantieketen, en een uit-10 gangsketen, die een spoel omvat, welke magnetisch is gekoppeld met de spoel van de resonantieketen, waarbij het resonantiegebied van de resonantieketen beide zendfrequenties en de te detecteren frequentie omvat.

2. Detectieplaatje volgens conclusie 1, met het kenmerk, 15 dat het halfgeleidercircuit bestaat uit een transistor met drie elektroden, waarvan de stuurelektrode en een tweede elektrode zijn verbonden met de resonantieketen, terwijl de tweede elektrode en een derde elektrode deel uitmaken van de uitgangsketen.

3. Detectieplaatje volgens conclusie 2, 20 met het kenmerk, dat de transistor een in gemeenschappelijke emitterschakeling verbonden transistor is.

4. Detectieplaatje volgens conclusie 2, met het kenmerk, 25 dat dé transistor een veldeffecttransistor is.

5. Detectieplaatje volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het halfgeleidercircuit een Darlingtonschakeling is.

6. Detectieplaatje volgens één der voorgaande conclu- 30 sies, met het kenmerk, dat de spoel van de resonantieketen en de spoel van de uitgangsketen van het halfgeleidercircuit vlakke spoelen zijn, die concentrisch zijn gemonteerd. 8204802 -8-

7. Detectieplaatje volgens één der conclusies 1 t/m 5, met hetkenmerk, dat de spoel van de resonantieketen en de spoel van de uitgangsketen gezamenlijk op een ferrietstaat zijn gewikkeld. 5

8. Detectieplaatje met een niet-lineair circuit voor elektromagnetisch detectiestelsel waarin twee verschillende zendfrequenties worden toegepast, omvattend een resonantieketen, die is verbonden met een niet-lineair element, dat uit de zendfrequenties een derde, te detecteren frequentie vormt, 10 met het kenmerk, dat de resonantieketen een resonantiegebied heeft, dat één der beide zendfrequenties en de te detecteren frequentie omvat en dat het niet-lineaire element in serie is verbonden met een tweede resonantieketen, waarvan het resonantiegebied de tweede zendfrequentie omvat, welke aan-15 zienlijk lager is dan.de eerste zendfrequentie en de te detecteren frequentie . ******** 8204802