DE29512798U1 - Übertragungsgerät für Lese-Schreib-Transponder - Google Patents

Description

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DIEHL IDENT GMBH, 90478 Nürnberg
Übertragungsgerät fur Lese-Schreib-Transponder

Die Erfindung betrifft ein Übertragungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches Übertragungsgerät ist insofern aus dem DE-GM 93 19 759 bekannt, als darin bereits ein Transponder für Zeitnahmeeinrichtungen, insbesondere zum Konstatieren bei Brieftauben-Wettflügen, beschrieben wird, dessen Speicher neben einer festen Identinformation noch mit einer variablen Information von vorzugsweise stochastischem Inhalt belegt werden kann. Dafür muß vom Übertragungsgerät aus der beschreibbare Teil des Transponder-Speichers zur Datenübertragung angesteuert werden können, während der gesamte Speicherinhalt (also sowohl sein fester Ident-Inhalt wie auch sein variabler Zusatz-Inhalt) vom Übertragungsgerät gelesen werden können muß, wenn die Transponder-Spule induktiv an die Antennen-Spule des Übertragungsgerätes gekoppelt ist, wie in der EP 0 582 137 A für ein Tauben-Konstatiersystem nach EP 0 544 277 A näher beschrieben. Die Erfindung bezieht sich aber auch auf Transponder-Übertragungsgeräte für beliebig andere Identifikationsaufgaben.

Aus der EP 0 625 832 A ist ein reines Lesegerät für die in Transpondern abgelegten Identinformationen bekannt, bei welchem durch Umschalten von Kapazitäten eine einbau- oder betriebsbedingt auftretende Verstimmung des Resonanzkreises mit der Antennen-Spule jedenfalls für die tatsächliche Lesezeitspanne kompensiert wird. Dadurch wird die Bandbreite verringert und so die Lese-Empfindlichkeit gesteigert, also die erforderliche Leseannäherung der Transponderspule unkritischer. Allerdings ist die kleine Bandbreite für einen Schreibbetrieb über die Antennen-Spule von Nachteil, weil die Bandbreite umgekehrt proportional zur Einschwingzeit ist, also eine hohe Schwingkreis-Güte (schmale Resonanzkurve) eine lange Zeitspanne für den Schreibvorgang bedingt. Das aber ist besonders dann kritisch, wenn allenfalls quasistationäre Verhältnisse bei der induktiven Kopplung von der

Transponder-Spule über die Antenneit^pule'EunT'LesegWät^ierrschen, wie beim Durchlauf eines Wettkämpfers durch eine Kontrollstelle, beim Einsatzgeschäft einer Brieftauben-Reiseflugvereinigung oder beim Einflug einer in den heimatlichen Schlag heimkehrenden Brieftaube. In solchen Fällen ist es nötig, den gewünschten Informationsumfang in möglichst kurzer Zeitspanne in den Transponder zu übertragen (und womöglich gleich abschließend noch einmal für Kontroll- oder Dokumentationszwecke zurückzulesen).

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung deshalb die technische Problemstellung zugrunde, ein Übertragungsgerät für mit Lese-Schreib-Speichern ausgestattete Transponder für die unterschiedlichen, kontroverse Anforderungen stellenden Betriebsweisen zu optimieren.

Dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das gattungsgemäße Übertragungsgerät gemäß dem Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches ausgelegt ist.

Nach dieser Lösung wird je nachdem, ob die Antennen-Spule des Lesegerätes intern oder extern moduliert wird, also ob eine Datenübertragung zum Transponder hin (Schreibbetrieb) oder vom Transponder her (Lesebetrieb) stattfindet, die Güte des Antennenschwingkreises in dem Sinne umgeschaltet, daß die Resonanzkurve bei Schreibbetrieb eine breite, dagegen bei Lesebetrieb eine schmale Bandbreite aufweist. So kann das gemäß den Fourier-Beziehungen mit großer Bandbreite gekoppelte rasche Einschwingverhalten für einen schnellen Schreibvorgang mit hohem Modulationsgrad (bis hin zur ausgetasteten Trägerfrequenz des Koppelfeldes) genutzt werden; während für den Lesebetrieb mit seiner über die Transponder-Spule erfolgenden Bedämpfung des Hochfrequenz-Koppelfeldes (was nur einen geringen Modulationsgrad erbringt) die hohe Empfindlichkeit einer geringen Bandbreite (also des Schwingkreises von hoher Güte) zur Verfugung steht.

Die Umschaltung der Schwingkreis-Güte im Übertragungsgerät kann besonders einfach dadurch erfolgen, daß eine Einweg-Gleichrichterschaltung an den Abgriff eines kapazitiven Teilers gelegt ist, der die Abgleichkapazität für den Schwingkreis mit der Antennen-Spule darstellt; wobei parallel zu diesem Gleichrichterzweig eine gegensinnig gepolte Diode in Serie mit einem elektronischen Schalter vorgesehen ist, der für hohe Schwingkreis-Güte (also im Lesebetrieb) gesperrt ist.

Zusätzliche Alternativen und Weiftflbildlingen*Sowt6 weiteYe Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der zusammenfassenden Kurzfassung am Ende dieser Unterlagen, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche blockschaltmäßig abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Schreib-Lese-Übertragungsgerät mit induktiv an seine Antenne gekoppeltem Kennungsträger-Transponder. Deren Funktion ist unter beispielhafter Bezugnahme auf Identifikationsaufgaben bei sportlichen Wettkämpfen beschrieben.

Das in der Zeichnung symbolisch skizzierte Übertragungsgerät 13 wirkt über eine eingebaute oder extern angeschlossene Antenne 14 und ein induktives Koppelfeld 15 mit einem momentan in räumliche Nähe verbrachten Transponder 12 zusammen.

Die Transponder 12 unterscheiden sich durch in ihren Speichern 20 irreversibel abgelegte Ident- oder Kennungs-Informationen. Dadurch individualisiert jeder Transponder 12 einen damit ausgestatteten Wettkampf-Teilnehmer, beispielsweise eine Brieftaube, in deren Fußring ein solcher Transponder 12 integriert ist. Um den Transponder 12 möglichst preisgünstig und klein auslegen zu können, verfügt er über keine eigene Energiequelle, sondern bezieht seine Betriebsenergie aus dem Koppelfeld 15, sobald er sich hinreichend dicht an die Antennen-Spule 16 angenähert hat. Das von der Spule 16 mit einer Frequenz in der Größenordnung von 100 bis 150 kHz abgestrahlte magnetische Feld 15 induziert in der Transponder-Spule 17 eine Spannung, die zum Betrieb der elektronischen Schaltungen im Transponder 12 ausreicht. Um die Resonanz-Spannungsüberhöhung ausnutzen zu können, ist wenigstens die Spule 16 in der Antenne 14 des Übertragungsgerätes 13 (ggf. auch — in der Zeichnung nicht berücksichtigt — die Transponder-Spule 17) durch Kondensatoren 18-18 auf Resonanz mit der vom Sender 19 gelieferten Trägerfrequenz für das Hochfrequenz-Koppelfeld 15 abgestimmt.

Die über die induzierte Spannung im Transponder 12 bei hinreichender Annäherung an die Übertragungsgerät-Antenne 14 betriebene elektronische Halbleiterschaltung besteht im wesentlichen aus einem in ASIC-Technologie erstellten Speieher 20. Der ist unterteilt in einen Bereich, welcher ein Nur-Lese-Speicher ist, und in einen anderen Bereich, welcher auch beschrieben werden kann, also als Schreib-Lese-Speicher betreibbar ist. Dabei kann es sich um unterschiedlich organisierte

Bereiche auf einem einzigen SpeTCheiThip hä^delTf, odef'abeT'jeder dieser beiden Funktions-Bereiche ist in einem eigenen Chip verwirklicht. Entscheidend ist, daß der Nur-Lese-Bereich des Speichers 20 nur einmalig mit einer nur einmal vergebenen, verschlüsselten Ident-Information beschrieben ist, vorzugsweise im Zuge der Speicher-Produktion durch eine verschlüsselte fortlaufende Zahl. Diese Ident-Information ist mittels des Übertragungsgerätes 13 über das Koppelfeld 15 zur entschlüsselten Darstellung und Registrierung für die Wettkampfauswertung auslesbar. Die Ident-Information kann aber nicht geändert (überschrieben oder sonstwie gelöscht) werden. Je nach der Herstellungstechnologie kann die Ident-Information durch Laserprogrammierung eingebrannt werden, oder dieser Nur-Lese-Bereich des Speichers 20 ist als EPROM realisiert, der schaltungsmäßig nach erstmaligem Beschreiben gegen weiteres Beschreiben blockiert ist. Durch körperliche Zuordnung eines Transponders 12 ist so jeder Wettkampfteilnehmer über die eingespeicherte Ident-Information eindeutig individualisiert.

Der wahlfrei beschreibbare Schreib-Lese-Bereich des Speichers 20 ist vorzugsweise unterteilt in einen Teilbereich zur Aufnahme einer Zufallsinformation, die unmittelbar vor jedem Wettkampf-Einsatz im Transponder 12 selbst erzeugt und so für den aktuellen Wettkampf der Ident-Information zugeordnet wird (wie im eingangs erwähnten Gebrauchsmuster 93 19 759 näher erläutert); und in einen weiteren Teilbereich, in den z. B. vom Züchter oder vom Rennstall etwa Zugehörigkeits-Nachrichten und/oder vom Einsatzkommitee Informationen über den aktuellen Wettkampf eingeschrieben werden können. Die abgespeicherten Informationen werden später (insbesondere beim Zieleinlauf) in Zuordnung zu anderen Daten (insbesondere der Zielankunfts-Zeit) wieder ausgelesen und nach Dekodierung in Klarschrift angezeigt oder ausgedruckt.

Im Lesebetrieb, also zum Übertragen einer Information vom Transponder 12 an das Übertragungsgerät 13, wird die Transponder-Spule 17 im Takte der aus dem Speicher 20 ausgelesenen Binärinformation bedämpft, was zu einer entsprechenden Bedämpfung (Modulation) des Koppelfeldes 15 führt und folglich im Übertragungsgerät 13 mittels eines (Amplituden-)Demodulators 35 in eine binäre Impulsfolge umgewandelt werden kann, die über einen Dekodierer 36 in eine verständliche Information rückgewandelt wird. Zum Einschreiben einer Information in den Transponder-Speicher 20 dagegen wird das vom Sender 19 gelieferte Hochfrequenzfeld im Übertragungsgerät 13 moduliert (im vorliegenden Realisierungsbeispiel amplituden-moduliert). Die über eine externe Tastatur 22 eingebbare Infor-

niation wird dafür in einem CodieTer 23 in eine biTfäre Sighalfdlge umgesetzt, welche den Modulator 24 speist. Aus dem kann beispielsweise der Antennenverstärker 36 über seinen Sperr-Eingang 37 ausgetastet werden, um eine 100-%-Amplitudenmodulation und damit im Interesse sicherer Datenübertragung über das Koppelfeld 15 den höchstmöglichen Modulationsgrad zu bewirken. Grundsätzlich kann aber auch (insbesondere um eine unbefugte induktive Aufnahme des modulierten Koppelfeldes 15 durch Dritte möglichst zu unterbinden) die Information mit einem reduzierten Modulationsgrad übermittelt werden. In der Zeichnung ist dafür zur Veranschaulichung im Antennen-Verstärker 36 ein gegengekoppelter Opperationsverstärker 38 vorgesehen, dessen Beschaltung 39 (am Eingangswiderstand oder wie dargestellt am Gegenkopplungswiderstand).durch Widerstandsänderung im Takte der binären Information aus dem Codierer 23 verändert wird.

Der Übertragungsgerät-Schwingkreis 40 ist für Lesebetrieb im Lesegerät auf eine möglichst hohe Güte, also auf eine möglichst schmale Resonanzkurve ausgelegt, um über die Resonanzüberhöhung eine hohe Koppelenergie für das aus dem Transponder 12 zu bedämpfende Feld 15 vorzugeben, also wegen hoher Empfangsempfindlichkeit auch noch über einen vergleichsweise großen Spulenabstand den Transponder 12 auslesen zu können. Natürlich muß die Resonanzkurven-Bandbreite groß genug bleiben, um die Bandbreite der aufzunehmenden Information passieren lassen zu können.

Dagegen ist für den Schreibbetrieb, also für das Einschreiben einer Information aus dem Übertragungsgerät 13 in den Transponder-Speicher 20, im Interesse einer raschen Datenübermittlung eine geringere Bandbreite der Resonanzkurve günstiger, weil die Einschwingzeit zur Bandbreite umgekehrt proportional ist. Ein rascher Schreibvorgang ist aber insbesondere dann anzustreben, wenn ein großer Informationsumfang an den Transponder 12 übermittelt werden soll, der seinerseits nur relativ kurzfristig bezüglich der Antennen-Spule 16 stationär orientiert verharrt.

Deshalb wird erfindungsgemäß im Übertragungsgerät 13 für den Schreibbetrieb der Schwingkreis 40 durch eine zusätzliche Bedämpfung, also verringerte Güte, auf eine breitere Resonanzkurve umgeschaltet. Das ist in der Zeichnung durch einen Schreib-Schalter 41 veranschaulicht, der in geschlossenem Zustand den Lese-Demodulator 28 über seinen Sperr-Eingang 37 außer Betrieb setzt, den Modulator

24 über einen Inverter 42 einschalet und vor allem dem *S*cliwingkreis 40 eine Bedämpfung 43 zuschaltet.

Die Abgleich-Kapazität des Schwingkreises 40 besteht zweckmäßigerweise aus einer Serienschaltung von wenigstens zwei Kondensatoren 18, die dadurch einen kapazitiven Spannungsteiler bilden. Der Anschluß des Demodulators 28 zwischen diesen Kondensatoren 18-18 erbringt den Vorteil, über den zur Spule 16 und damit zum Antennenverstärker 36 hin gelegenen Längs-Kondensator 18 eine Gleichspannungs-Entkopplung zu erzielen. An diesen Abgriff des kapazitiven Spannungsteilers 18-18 ist auch — über einen Halbleiter-Bedämpfungsschalter 44 — die Bedämpfung 43 angeschlossen. Diese ist realisiert durch zwei parallele Serienschaltungen je eines kleinen Widerstandes 45 und einer Diode 46, wobei die Dioden 46 in den beiden parallelen Serienschaltungen gegensinnig orientiert sind. Die Serienschaltung, in welcher die Diode 46 für positive Spannung am Spannungsteiler-Abgriff in Durchlaßrichtung gepolt ist, ist über einen Transistor 47 des Bedämpfungs-Schalters 44 vom Schreib-Schalter 41 her bei Lesebetrieb, also bei unbedämpfter und deshalb schmalerer Resonanzkurve abgeschaltet. Dann wirkt der dazu parallele Zweig mit der gegensinnig gepolten Diode 46 als Einweg-Gleichrichter, der den Abgriff am kapazitiven Spannungsteil 18-18 auf positives Potential anhebt, wodurch auch dieser nicht über den Transistor 47 verlaufende Zweig gesperrt und somit der Schwingkreis 40 entdämpft wird. Bei Schreibbetrieb dagegen versetzt der Schalter 41 den Transistor 47 in Durchlaß, so daß über seine Diode 46 die positiven Halbwellen durch den Widerstand 45 abgeleitet werden; während die negativen Halbwellen über den dazu parallelen Zweig abgeleitet werden. So ist im Schreibbetrieb für jede Halbwelle einer der beiden Widerstände 45 als Bedämpfung des Schwingkreises 40 wirksam, mit der Folge entsprechend herabgesetzter Güte, also verbreiterter Resonanzkurve.

Über die Schalter 41-44 ist also die Bandbreite des Schwingkreises 40 in dem Sinne umschaltbar, daß er im Interesse raschen Schreibbetriebes mit geringerer Güte, dagegen im Interesse empfindlicheren Lesebetriebes mit höherer Güte arbeitet.

Claims (7)

Ansprüche

1. Übertragungsgerät (13) fur Schreib-Lese-Transponder (12), insbesondere eines Zeitnahniesystemes für sportliche Wettbewerbe wie für das Konstatieren im Brieftaubensport, mit einer induktiven Übertragungsgerät-Antenne (14), an deren Spule (16) die Spule (17) eines Transponders (12) zum Einschreiben bzw. Auslesen von Informationen mittels eines modulierten Hoch-Frequenz-Feldes (15) koppelbar ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Antennen-Spule (16) Teil eines Schwingkreises (40) ist, der für Schreibbetrieb vom Übertragungsgerät (13) zum Transponder (12) auf eine geringere Güte als im Lesebetrieb vom Transponder (12) zum Übertragungsgerät (13) umschaltbar ist.

2. Übertragungsgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß wenigstens ein Widerstand (45) an einen kapazitiven Spannungsteiler (18-

18) im Schwingkreis (40) schaltbar ist.

3. Übertragungsgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß zwei Widerstände (45) in Serie mit zueinander gegensinnig orientierten Dioden (46) parallel geschaltet sind, von denen auch die eine Serienschaltung sperrt, wenn die andere abgeschaltet wird.

4. Übertragungsgerät nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß mit einem Widerstand (45) und seiner Diode (46) ein Transistor (47) in Serie geschaltet ist, der zum Einschalten der Bedämpfüng durchschaltbar ist.

5. Übertragungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei Umschalten der Bedämpfüng auf geringe Güte ein Modulator (24) vor der Spule (16) freigeschaltet und ein Demodulator (28) nach der Spule (16) gesperrt wird.

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6. Übertragungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß im Schreibbetrieb ein Modulator (24) einen Antennen-Verstärker (36) im Takte der binärcodiert an den Transponder (12) zu übermittelnden Information austastet.

7. Übertragungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß im Schreibbetrieb ein Modulator (24) die Verstärkung des von einem Hochfrequenz-Sender (19) gespeisten Antennen-Verstärkers (36) im Takte der an den Transponder (12) zu übermittelnden Information verändert.