DE10227681A1

DE10227681A1 - Verfahren zur Anbringung eines Transponders an einem Ventilkörper aus Metall und Transpondermodul zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10227681A1
Application number: DE10227681A
Authority: DE
Inventors: Werner Bloch; Jean-Jacques Hagens; Michel Grenier
Original assignee: Syscan International Inc; AEG Identifikationssysteme GmbH
Current assignee: Syscan RS Inc; AEG Identifikationssysteme GmbH
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung eines Transponders (2) mit einem Chip (3) und einer Spule (4) an einem Druckbehälter (9) aus Metall, insbesondere dem Sicherheitsverschluß des Druckbehälters, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß DOLLAR A die Spule (4) stabförmig aufgewickelt und an ihren Enden mit den elektrischen Anschlüssen (3a, 3b) des Chips (3) unter Bildung eines Transponders (2) elektrisch verbunden wird, DOLLAR A der Transponder (2) in eine Hülle (7) aus einem nicht metallischen Material eingebracht wird, DOLLAR A das so gebildete Transpondermodul (1) vollständig in eine Kavität (8) des Druckbehälters (9) in der Weise eingebracht wird, daß die Spulenachse (X) parallel zur Oberfläche (9a) des Druckbehälters (9) liegt und die Spule (4) zumindest teilweise im Bereich eines Fensters (10) des Druckbehälters (9) positioniert ist, und DOLLAR A die Kavität (8) des Druckbehälters (9) nach dem Einbringen des Transponders (2) mit einem nicht metallischen elastischen Material (11) vergossen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung eines Transponders mit einem Chip und einer Spule an einem Druckbehälter aus Metall, wie beispielsweise einer Gasflasche und insbesondere dem Sicherheitsverschluß des Druckbehälters, einem Ventil des Druckbehälters oder dem Körper des Druckbehälters selbst. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Transpondermodul, das besonders gut geeignet zur Durchführung des Verfahrens ist.
Transponder bestehend aus einem Chip und einer Spule sind hinlänglich bekannt und werden in unterschiedlichen Be reichen eingesetzt, wo ein berührungsloser Datenaustausch zwischen dem Chip des Transponders und einem Lesegerät stattfinden soll. Der Datenaustausch erfolgt hierbei über elektromagnetische Wechselfelder, wozu der Transponder eine entsprechende Antenne in Form einer Spule besitzt. Die Transpondertechnik kommt beispielsweise bei berührungslos arbeitenden Chipkarten zum Einsatz. Neben solchen Anwendungsfeldern in weitgehend ungestörten Umgebungen gibt es auch Einsatzbereiche, in denen die Transponder direkt auf elektrisch leitenden, insbesondere metallischen Flächen zum Einsatz kommen. Dies ist häufig in der Automatisierungstechnik der Fall, wenn Transponder zur Objektidentifikation verwendet werden.
In diesem Zusammenhang wird in der DE 196 22 387 A1 vorgeschlagen, die Spule auf einen flachen Trägerkörper aufzuwickeln und diesen Trägerkörper an der Oberfläche des Metallkörpers über entsprechende Befestigungseinrichtungen in der Weise angzubringen, daß die Achse der Spule etwa parallel zur Oberfläche des Metallkörpers liegt.
Problematisch an diesem Verfahren ist, daß der Transponder im Betrieb empfindlich gegen mechanische und thermische Beanspruchungen, Vibrationen etc. ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Transponder auf einfache Weise und gut geschützt an einem Druckbehälter angebracht werden kann. Des weiteren soll ein Transpondermodul angegeben werden, das für die Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spule stabförmig aufgewickelt und an ihren Enden mit den elektrischen Anschlüssen des Chips unter Bildung eines Transponders elektrisch verbunden wird, der Transponder in eine Hülle aus einem nicht metallischen Material eingebracht wird, das so gebildete Transpondermodul vollständig in eine Kavität des Druckbehälters in der Weise eingebracht wird, daß die Spulenachse parallel zur Oberfläche des Druckbehälters liegt und die Spule zumindest teilweise im Bereich eines Fensters des Druckbehälters positioniert ist, und die Kavität des Druckbehälters nach dem Einbringen des Transponders mit einem nicht metallischen elastischen Material vergossen wird.
Aufgrund der stabförmigen Ausbildung der Transponderspule und deren Anordnung im Bereich des Fensters des Druckbehälters kann ein Magnetfeld, das durch die Sendespule eines entsprechenden RF(radio-frequency)-Lesegerätes erzeugt wird, durch das Fenster hindurch die Transponderspule anregen, so daß der Chip des Transponders ausgelesen und auch beschrieben werden kann. Durch die Einbettung des Transponders in der Kavität ist der Transponder dabei gegen Beschädigungen geschützt. Weiterhin ist der Transponder in ein elastisches Material eingebettet, welches den Transponder gegen thermomechanische Spannungen, Schockeinwirkungen, Vibrationen und mechanische Schläge schützt.
Außerdem ist eine Hülle aus einem nicht metallischen Material vorgesehen, die einerseits einen zusätzlichen Schutz bietet und andererseits aus dem Transpondermodul auch eine geschlossene Einheit bildet, die leicht in die Kavität des Druckbehälters eingebracht und darin positioniert werden kann.
Im übrigen ist die Kavität des Druckbehälters mit einem elastischen Material vergossen, um dem Transponder einen Schutz gegen mechanische Beschädigungen zu geben und zu fixieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Transponder in der Weise in die Kavität eingebracht wird, daß er bis auf den Bereich des Fensters vollständig von Metall umschlossen ist. Hierbei kann es ausreichen, das Fenster des Druckbehälters als einen schmalen Spalt auszubilden, der hinsichtlich der Länge und/oder auch hinsichtlich der Breite kleiner als die Spule sein kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Transponder sehr gut gegen Beschädigungen geschützt ist. Beispielsweise kann der Transponder in eine als parallel zur Oberfläche des Druckbehälters verlaufende Bohrung eingebracht sein, wobei er dann bis auf die Bohrungsöffnung und die Fensteröffnung vollständig von Metall umschlossen ist.
Alternativ ist es möglich, den Transponder in eine als Nut ausgebildete Kavität in der Oberfläche des Druckbehälters einzubringen. Bei dieser Ausführungsform ist al lerdings darauf zu achten, daß die Nut so tief ist, daß der Transponder von der Oberfläche des Druckbehälters nicht vorsteht.
Insbesondere in dem Fall, daß die Kavität als Bohrung ausbildet ist, kann die Hülle zweckmäßigerweise in Rohrform ausgebildet sein, wobei der Transponder dann in die Hülle so eingebracht wird, daß die Spulenachse parallel zur Rohrachse verläuft und somit eine definierte Ausrichtung in Bezug auf die Hülle besitzt.
Im übrigen kann die rohrförmige Hülle an ihren axialen Enden offen oder auch an einem Ende geschlossen ausgebildet sein.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung en wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
1 in Schnittansicht ein Transpondermodul gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 in schematischer Draufsicht das Transpondermodul aus 1, das in eine Bohrung eines Sicherheitsverschlusses eines Druckbehälters eingebracht ist, und
3 die Anordnung aus 2 in Seitenansicht.
In 1 ist ein Transpondermodul 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses Transpondermodul 1 umfaßt einen Transponder 2 bestehend aus einem Chip 3 und einer Spule 4, die stabförmig auf einen Ferritkern 5 aufgewickelt ist und an ihren Endbereichen mit den elektrischen Anschlüssen 3a, 3b – auch Bondpads genannt – des Chips 3 elektrisch verbunden ist. Der Transponder 2 ist in eine rohrförmige und an ihrem einen axialen Ende verschlossene Hülle 7 eingebracht, die mit einem elastischen Material 6 gefüllt ist. Der Transponder 2 ist in der Hülle 6 dabei so positioniert, daß die Längsachse der Spule 4 bzw. des Ferritkerns 5 parallel zur Längsachse der Hülle 7 liegt.
Das so gebildete Transpondermodul 1 ist in eine Kavität 8 eines Druckbehälters 9 wie beispielsweise einer Gasflasche – hier dem Sicherheitsverschluß der Gasflasche – aus Metall eingebracht, die als eine parallel zur Oberfläche 9a des Sicherheitsverschlusses 9 gelegene Bohrung ausgebildet ist, wobei die Bohrung 8 mit einem spaltförmigen Fenster 10 zu der Oberfläche 9a des Sicherheitsverschlusses 9 hin öffnet. Das Transpondermodul 1 ist dabei in der Weise in der Bohrung 8 positioniert, daß die Transponderspule 4 im Bereich des Fensters 10 liegt, wie dies insbesondere in der Draufsicht von 2 gut erkennbar ist, und außerdem das Transpondermodul 1 und damit auch die Spule 4 etwa parallel zu der Oberfläche 9a des Sicherheitsverschlusses 9 ausgerichtet ist.
Die Bohrung 8 des Sicherheitsverschlusses 9 mit dem darin positionierten Transpondermodul 1 ist mit einem Vergußmaterial 11 verfüllt, um das Transpondermodul 1 zu fixieren und zu schützen.
Im übrigen lassen die 1 bis 3 gut erkennen, daß die Länge l_TM des Transpondermoduls 1 größer ist als die Länge l_LF des Lesefensters 10 und auch eine größere Breite besitzt. Konkret sind die Abmessungen des Lesefensters 10 gerade noch so groß gewählt, daß ein Magnetfeld, das durch die Sendespule eines nicht dargestellten RF-Lesegeräts in das Fenster 10 eindringen und die Spule 4 anregen kann, so daß der Chip 3 des Transponders 2 ausgelesen und auch beschrieben werden kann.
In erfindungsgemäßer Weise erfolgt die Einbringung des Transponders 2 in die Bohrung 8 des Sicherheitsverschlusses 9 in der folgenden Weise:
Zunächst wird in einem ersten Schritt die Spule 4 auf den Ferritkern 5 aufgewickelt und an ihren Enden mit den elektrischen beiden Anschlüssen 3a, 3b des Chips 3 unter Bildung des Transponders 2 elektrisch verbunden.
Anschließend wird der so gebildete Transponder 2 in die Hülle 7 eingebracht und dort so positioniert, daß die Längsachse des Ferritkerns 5 etwa parallel zur Längsachse der Hülle 7 ausgerichtet ist. In dieser Position wird der Transponder 2 fixiert, indem die Hülle 7 mit dem elastischen Material 6 vergossen wird.
Das so gebildete Transpondermodul 1 wird in die Längsbohrung 8 des Sicherheitsverschlusses 9 eingebracht und so positioniert, daß einerseits die Längsachse der Hülle 7 und damit auch die Längsachse der Spule 4 parallel zu der Oberfläche 9a des Sicherheitsverschlusses 9 ausgerichtet ist und andererseits die Spule 4 direkt unterhalb des Fensters 10 in dem Sicherheitsverschlusses 9 positioniert ist. Anschließend wird das Transpondermodul 1 in der Bohrung 8 fixiert, indem die Bohrung 8 mit dem Vergußmaterial 11 verfüllt wird.

Claims

Verfahren zur Anbringung eines Transponders (2) mit einem Chip (3) und einer Spule (4) an einem Druckbehälter (9) aus Metall, insbesondere dem Sicherheitsverschluß des Druckbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) stabförmig aufgewickelt und an ihren Enden mit den elektrischen Anschlüssen (3a, 3b) des Chips (3) unter Bildung eines Transponders (2) elektrisch verbunden wird, der Transponder (2) in eine Hülle (7) aus einem nicht metallischen Material eingebracht wird, das so gebildete Transpondermodul (1) vollständig in eine Kavität (8) des Druckbehälters (9) in der Weise eingebracht wird, daß die Spulenachse (x) parallel zur Oberfläche (9a) des Druckbehälters (9) liegt und die Spule (4) zumindest teilweise im Bereich eines Fensters (10) des Druckbehälters (9) positioniert ist und die Kavität (8) des Druckbehälters (9) nach dem Einbringen des Transponders (2) mit einem nicht metallischen elastischen Material (11) vergossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kavität (8) eine Nut in der Oberfläche des Druckbehälters (9) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder (2) in der Weise in die Kavität (8) eingebracht wird, daß er bis auf den Bereich des Fensters (10) im wesentlichen vollständig von Metall umschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder (2) in eine als parallel zur Oberfläche des Ventilkörpers (9) verlaufende Bohrung (8) als Kavität eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (10), in dessen Bereich die Spule (4) positioniert wird, kleiner ist als der Transponder (2).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (10) eine geringere Länge und/oder geringere Breite als die Spule (4) des Transponders (2) besitzt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Hülle (7) rohrförmig ist und der Transponder (2) in die Hülle (7) so eingebracht wird, daß die Spulenachse parallel zur Rohrachse läuft.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) auf einen Ferritkern aufgewickelt wird.
Transpondermodul mit einem Transponder (2), der einen Chip (3) und eine damit elektrisch verbundene Spule (4) aufweist und in ein elastisches Material (6) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule ( 4) stabförmig aufgewickelt ist, der Transponder (2 ) in eine insbesondere rohrförmig ausgebildete Hülle (7) eingebracht ist und die Hülle (7) mit dem elastischen Material (6) gefüllt ist.
Transpondermodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Hülle (7) an ihren axialen Enden offen ist.
Transpondermodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Hülle (7) an einem axialen Ende geschlossen ausgebildet ist.
Transpondermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmige Spule (4) auf einen Ferritkern (5) aufgewickelt ist.
Transpondermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmige Spule (4) parallel zur Längsachse der Hülle (7) ausgerichtet ist.