NO830802L - Flatebundet digitalt kapasitivt informasjonslager og fremgangsmaate for avlesing og omkoding av samme - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et flatebundet informasjonslager og fremgangsmåte for avlesing og omkoding av samme.

Flere former for flatebundne informasjonslagre er velkjent, f.eks. magnetiske, optiske og lederbaner. De kan alle avleses ved anbringelse i en avleserenhet som enten er stasjonær i forhold til informasjonslageret eller som krever relativ bevegelse. Lave omkostninger er et felles trekk, imidlertid er ikke-autoriserte forandringer i den lagrede informasjon ikke tilstrekkelig vanskelig. Digitale informasjonslagre basert på et kapasitivt prinsipp er velkjente, f.eks. UK-patent 1.037.633 som beskriver en konstruksjon basert på en linjematriks. I de fleste tilfeller kreves det galvanisk tilkopling til informasjonslageret, imidlertid beskriver US-patent 3.604.900 en kapasitiv tilkopling til et flerlags informasjonslager, hvilken omfatter elek-troniske kretser. Det er imidlertid ikke gjort tiltak for autorisert koding av informasjonslageret etter innkapsling. DOS 26 00 289 omtaler i heller uklare ordelag, et kapasitivt informasjonslager som har metallområder atskilt av et dielektrikum, hvor innholdet av informasjonsenheten ut-trykkes som verdien av den dannede kondensator, og hvor koding utføres ved ødeleggelse av kondensatorens dielektrikum ved hjelp av en høy spenning tilført kapasitivt til en-hetskondensatoren. Ingen av de kapasitive informasjonslagre med kapasitiv tilkopling som hittil er kjent, kan anvendes i områder hvor det er begrenset tilgang på kraft til avleser- og omkodingsenhet.

Det er et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et digitalt, kapasitivt informasjonslager som har en lav produk-sjonspris, hvilket er lett å avlese med lavt energiforbruk i avleserapparatet, som effektivt kan omkodes ved hjelp av apparatet med lavt energiforbruk, og som er vanskelig å omkode for ikke-autoriserte personer. Dette er oppnådd ifølge oppfinnelsen ved å la de ledende områder av enhets-kondensatorene, bare delvis overlappe hverandre.

Krav 2 angir at et av de ledende områder kan være felles for flere kondensatorenheter.

Krav 3 angir at en enhetskondensator kan ha et svakt ledd i forbindelsen med kondensatoren.

Krav 4 angir at avlesing av en kondensator finner sted ved hjelp av elektroder anbragt kun på en side av informasjonslageret .

Krav. 5 angir at omkoding av en kondensatorenhet finner sted ved hjelp av en høyspenningspuls tilført elektroder anbragt på kun en side av informasjonslageret.

Krav 6 angir at omkoding av en kondensatorenhet i tilfelle den har et svakt ledd, finner sted i samsvar med krav 5, imidlertid er mekanismen forskjellig.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det følgende med henvisning til tegningen, hvor

fig. 1 viser et planriss av fire kondensatorenheter ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et sideriss av kondensatorenhetene,

fig. 3 viser et plan- og sideriss av en konstruksjon ifølge krav 2, og

fig. 4 viser et planriss av kondensatorenheter ifølge krav 3,

fig. 5 viser plan- og sideriss av en utførelsesform av oppfinnelsen som gjør den spesielt egnet til bruk ved transak-sjoner under hvilke, verdien av inf ormas jonslageret, representert ved den innkodede informasjon, skal nedskrives under transaksjonen,

fig. 6 viser arrangementet av elektroder (ikke i målestokk) som nyttes i forbindelse med fremgangsmåtene ifølge krav 4,5 og 6,

fig. 7 viser den prinsipielle oppbygning av utstyret som skal koples til elektrodene vist i fig. 6 for å utføre frem-gangsmåten ifølge krav 4, og

fig. 8 viser den prinsipielle oppbygning av utstyret som skal koples til elektrodene vist i fig. 6 for å utføre frem-gangsmåten ifølge krav 5 og 6.

Fig. 1 viser fire kondensatorer av et stort antall, som tilsammen utgjør informasjonslageret. Kondensatoren a be-står av et første ledende område(1)som er atskilt fra et andre ledende område(2)ved hjelp av dielektrikum(3)som vist i fig. 2. Verdien av kondensatorene er en av to verdier, idet det kapasitive lager er digitalt. Ettersom avstanden mellom ledende områder er konstant og forutsatt at dielektrikumet også er konstant, er verdien av kondensatbrenheten kun avhengig av overlappingen av de to områder. Dersom passende hensyn tas til den gjensidige påvirkning mellom hosliggende kondensatorer, kan disse klassifiseres etter størrelse og fastlegge visse informasjonsbærende diskrete verdier. I forbindelse med beskrivelsen av utstyrets virke-måte som vist i fig. 6 og 8, vil det sees at det vil være praktisk å ha et visst informasjonsområde som ikke kan omkodes. Dette er oppnådd ved å plassere visse kondensatorer i en avstand fra overflaten som er større enn den til visse andre kondensatorer. Fig. 3 viser en oppbygning som muliggjør koding av en del-informasjon i samme horisontale linje, dvs. informasjoner som hører naturlig sammen med hensyn til den videre informa-sjonsbehandling. Dette oppnås ved å la det første ledende lag av hver kondensator være et kontinuerlig lag(5)atskilt fra det andre ledende lag ved et tynt dielektrikum (3) . Bruk av et kontinuerlig lag etablerer mulighet for å benytte et oksydlag på overflaten til det kontinuerlige lag(5)som dielektrikum under anvendelse av en forøvrig velkjent teknikk. Derved oppnås fordelen av et meget tynt og stabilt lag som dog har en veldefinert sammenbruddsfeltstyrke. Fig. 4 viser en oppbygning som er helt analog til fig. 3, men hvor det er etablert en innsnevring i den del av det andre ledende område (8,8',8")som ikke overlapper det første ledende område (5 ,) . Anvendelsen av denne oppbygning er for-klart i forbindelse med fig. 8. Fig. 5 viser en oppbygning analog med fig. 3, men hvor det som bærer for informasjonslageret er anvendt et stabilt isolatorark(D). Det er også vist hvorledes en varierende grad av overlapping angir hvorvidt den logiske verdi '■' 1 1 tilsvarende stor overlapping eller '0' tilsvarende liten overlapping, skal knyttes til den spesielle kondensatorenhet. Det er vist at delinformasjonen som er definert av det ledende område(5)og de ledende områder(2<n>)indikerer et binært nummer med h. bit. Det er innlysende at flere grader av overlapping kan anvendes hvorfor oppløsningsevnen av informasjonen vil være avhengig av utstyrets skjelneevne og kondensatorenes materialmessige ensartethet.

På grunn av den mekaniske forsterkning av informasjonslageret ved hjelp av underlaget (D),kan det håndteres, og med hensyntagen til de gitte omkodingsmuligheter, vil det være hensiktsmessig som et såkalt "debét"-kort. Et "debet"-kort representerer en verdi og kan nyttes til oppnåelse av for-deler, f.eks. muligheten for å telefonere fra offentlige telefonautomater hvor det kan representere en betaling på linje med mynter. For hver tellepuls skal verdien av "debet"-kortet nedskrives inntil det totale antall telle-pulser er brukt, hvoretter det skal ugyldiggjøres. Informasjonslageret innleiret i et "debet"-kort skal ha minst to funksjoner, 1) en del av lageret skal inneholde informa sjon : . som muliggjør identifikasjon av kortet. Bit-mønsteret på denne del må ikke endres, da en endring vil gjøre kortet ugyldig, og 2) en del av lageret skal inneholde informasjon om kortets øyeblikkelige verdi. Bit-mønsteret på denne del av informasjonslageret endres etter hvert som kortets verdi minskes. Kortet kan utføres slik at det har flere separate spor. Noen spor kan inneholde informasjon om kortets identitet, andre spor kan inneholde informasjon om kortets verdi. Fig. 6 viser et arrangement av elektroder som kan nyttes ved måling av de på forhånd innkodede kondensatorer og ved omkoding ifølge krav 4,5 og 6. Hver elektrode er ved sin nærhet kun tilknyttet en av de ledende områder som utgjør en kondensator. Således er elektroden (10)knyttet til ledende område (1 )og elektroden (9)er knyttet til ledende område r(2).Det er også vist en forskjellig plassering av elektroden (lO)nemlig på den andre side av informasjonslageret(10'). Dette må ansees å være innenfor grensene til teknikkens stand, hvilken alltid har foreskrevet en stor grad av nærhet mellom to elektroder som utgjør det som kan kalles koplings-kondensatorer ^ ), (C^) >°9(i forhold til den teknikkens stand som er definert ovenfor) (C^<1>). Ettersom elektrodene er beregnet både for avlesing og for omkoding, som vist i figuren, må det være mulig å kople disse til forskjellig utstyr i henhold til den beregnede bruk. Dette er vist med ledningsforbindelser(11)til elektroden(10)og(12)til elektrode (9) . Fig. 7 viser utstyr som skal forbindes med elektroder(9)og (10)for å muliggjøre avlesing av den innleirede informasjon når informasjonslageret er bragt i nærhet av elektrodenes plan. En høyfrekvent spenning fra generator(13)tilføres ledende område(2)gjennom koplingskondensatoren (C ) som dannes av en del av det ledende område(2),isolatoren(4),og elektroden(9)som-kan benevnes "generatorhode". Signalet på ledende område(2)overføres til ledende område(1)via konden- satorenheten (C) . Fra ledende område(1)overføres signalet til elektrode (1 0) via koplingskondensatoren (C^) som utgjøres av en del av det ledende område (1)/isolatorer (3) og (4),,og elektroden(10)som kan benevnes "detektorhode". Fra detektor-hodet føres signalet til en forsterker(14) (fig. 7). Amplituden til signalet som overføres til forsterkeren(14)av-henger av verdiene til kondensatorene (C^), (C) og (C^) som er effektive i serier. Hvis (C^) og (C^) er betraktelig større enn (C), vil amplituden til det overførte signal hovedsakelig bli bestemt av størrelsen av informasjons-kondensatorenheten (C). I tilfelle kondensatoren (C) over-stiger en viss verdi, vil utgangsterminalen (16) få en nivå-detektor (15) i et utgangssignal svarende til logisk '1'. I motsatt fall vil utgangssignalet svare til logisk '0'. Nivå-detektoren(15)kan også være innrettet slik at inngangssignaler innenfor visse grenser vil svare til logisk<1>1<1>, mens inngangssignaler innenfor visse andre grenser vil svare til logisk '0'. Inngangssignaler utenfor disse intervaller vil gi et utgangssignal på nivådetektorens (15) andre ut-gangsterminal (17), hvilket signal kan nyttes til styring av f.eks. avvising av informasjonens gyldighet. Ved be-nyttelse som "debet"-kort, kan dette bety avvisning på

grunn av ugyldighet. Avlesing av informasjonslageret kan også foregå ved ombytting av forbindelsen mellom generator (13), forsterker (14) og elektroder (9) og (10). Genera-toren og detektorhodene kan være bevegelige som en enhet,

et "lesehode" for å komme i forbindelse med det aktuelle område av informasjonslageret, eller informasjonslageret kan beveges inn i en avleser inneholdende disse hoder i korrekt posisjon. Trekkmidler kan anbringes på den side som har forsterkningsbasen (D) for å sikre tilstrekkelig mekanisk kontakt.

Informasjonslagerets innkodede informasjon kan endres ved

å endre de fysiske egenskaper til dielektrikumet (3) i kondensatoren (C), hvorved dens verdi endres slik at avlesning som ovenfor beskrevet, gir et annet signal på nivå-

detektorens (15) utgangsterminaler. Dielektrikumets (3) egenskaper endres ved å påtrykke en høy spenning mellom kondensatorens (C) ledende områder (2) og (1). Utstyr som vist i fig. 8 benyttes for dette, idet en høyspennings-eller kombinert høyspenning- og høyfrekvent generator (dvs. en pulsgenerator) (18) forbindes med elektroden (9) og en fast spenning, eventuelt en jordforbindelse, til elektroden (10). Høyspenningsgeneratoren (18) tilfører en spennings-puls til det ledende område (2) via kondensatoren (C ), og det ledende område (1) kan ansees å være koplet til jord med hensyn til korte spenningspulser via kondensator (C^).

Idet kondensatorene (C ) og (C,) forutsettes å være betrakte-g r d

lig større enn kondensatoren (C), vil det elektriske felt i dielektrikumet (3) ha den største feltstyrke i området mellom den del av de ledende områder (1) og (2) som utgjør kondensatoren (C). Med en passende høy feltstyrke som er enkel å bestemme av fagmannen, endres de fysiske egenskaper til dielektrikumet slik at kapasiteten og/eller isolasjons-motstanden mellom de ledende områder (1) og (2), endres. Denne endring kan deretter avleses som beskrevet ovenfor.

I tilfelle det benyttes en konfigurasjon av ledende områder som vist i fig. 4, vil det være mulig å oppnå en kort strøm-puls i den innsnevrede del (8,8',8") slik at denne smeltes. I dette tilfellet skal elektroden for avlesing og omkoding (9) være anbragt nær delen (7,7',7") lengst vekk fra det ledende område (5), og det forutsettes tilsvarende forhold som ovenfor med hensyn til kondensatorenes relative verdier.

Den foregående beskrivelse er begrenset til små områder av et informasjonslager ifølge oppfinnelsen. Eksemplet med informasjonslageret brukt som "debét-kort", er et eksempel på bruk hvor en plan struktur er forutsatt. Imidlertid er informasjonslageret i henhold til oppfinnelsen, like an-vendbart i forbindelse med enkeltbuede flater (sylinder-flater) , og hvis krumningsradien er tilstrekkelig større enn de enkelte kondensatorers utstrekning, eller hvis det anvendes krumme avleser- og omkodingselektroder, så vil også dobbeltkrumme flater kunne nytte dette informasjons-lagerprinsipp.

Claims (6)

1. Flatebundet digitalt informasjonslager med et isolerende dekke, i hvilket informasjonen er innkodet som en kombina-sjon av diskrete kondensatorer, hver bestående av et første ledende område og et andre ledende område atskilt av et dielektrikum, karakterisert ved at nevnte første (1 ,.1i', 1 " , ...) og nevnte andre (2 ,2 ' , 2 " ,...) ledende områder kun overlapper hverandre delvis.

2. Informasjonslager ifølge krav 1, karakterisert ved at det første ledende område (5) er utstrakt for å samvirke med et antall andre ledende områder (2,2', 2" )

3. Informasjonslager ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte andre ledende områder be-står av en del (6) som i det minste delvis overlapper det første ledende område, en del (7) som ikke overlapper, og en mellomliggende del (8) som har et redusert tverrsnitt sammenlignet med delene (6) og(7).

4. Fremgangsmåte for avlesning av en diskret informasjons-enhet i et informasjonslager ifølge krav 1 eller 3, idet verdien av kondensatoren anvendes som indikasjon for informasjonsenhetens innhold, karakterisert ved at eksterne elektroder (9) og (10) på samme side av informasjonslageret etablerer ikke-galvanisk (kapasitiv) kontakt med kondensatorens første og andre ledende områder.

5. Fremgangsmåte for omkoding av en diskret informasjons-enhet i et i nf ormasjonslager ifølge krav 1, karakterisert ved at eksterne elektroder (9) og (10) på samme side av informasjonslageret etablerer ikke-galvanisk.. (kapasitiv) kontakt med kondensatorens første og andre ledende områder, hvorved en kort høyspenningspuls tilføres mellom elektrodene (9) og (10) for å oppnå en nedbrytning av dielektrikumet (3) mellom de ledende områder (1) og (2) .

6. Fremgangsmåte for omkoding av en diskret informasjons-enhet i et informasjonslager ifølge krav 3, karakterisert ved at eksterne elektroder (9) og (10) på samme side av informasjonslageret etablerer ikke-galvanisk (kapasitiv) kontakt med kondensatorens første ledende område (5) og andre ledende område (7), hvoretter en kort høyspent puls tilføres mellom elektrodene for å generere en strøm (I) som ødelegger delen (8) med et redusert tverrsnitt.