DE3734290A1 - Lesegeraet fuer ausweiskarten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lesegerät mit einem Leseschlitz für Ausweiskarten mit in Spuren angeordneten Codierelementen, die beim Durchziehen der jeweiligen Ausweiskarte mittels Sensoren gelesen werden.

Ein Lesegerät der vorstehend erläuterten Art ist bereits bekannt. Das bekannte Lesegerät weist beidseitig des Leseschlitzes Sender und Empfänger zum induktiven Lesen der Codiereinlage auf. lnsgesamt sind fünf Sender-Empfängerpaare in Form von Spulen übereinander angeordnet. Das bekannte Lesegerät arbeitet als Durchzugleser, so daß an der Karte vorhandene Verschmutzungen die Funktionsfähigkeit nicht beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lesegerät der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß der Aufwand für die Feststellung der in der Ausweiskarte gespeicherten Daten und deren Weiterverarbeitung geringer wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einer Seite des Leseschlitzes die Sensoren in einer Reihe quer zur Ziehrichtung angeordnet und mit einem Oszillator für eine hochfrequente Schwingung von konstanter oder nahezu konstanter Frequenz gekoppelt sind und daß die Sensoren jeweils an einen Gleichrichter angeschlossen sind, der über einen zugeordneten Schwellwertdetektor mit einem Eingang eines Mikrocomputers verbunden ist. Die Auslesung der gespeicherten Daten der Ausweiskarte erfolgt bei dieser Anordnung nicht mehr nach dem Sender-Empfängerprinzip, sondern nach dem Wirbelstromprinzip. Wenn an der Spule des jeweiligen Sensors eine metallische Einlage der Ausweiskarte vorbeibewegt wird, dann wird die Schwingung bedämpft, d.h., die Schwingung wird in Abhängigkeit von den gespeicherten Daten amplitudenmoduliert. Die amplitudenmodulierte Schwingung wird demoduliert und einem Schwellwertdetektor zugeführt, der binäre Signale an seinem Ausgang erzeugt, die in einem Mikrocomputer weiterverarbeitet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Präzisions­ gleichrichter mit nachgeschaltetem Spannungsfolger für die Erzeugung eines Bezugssignals vorgesehen, das mit jedem auszuwertenden Signal in den Schwellwertdetektoren verglichen wird. Hierdurch wird ein temperaturstabiles Bezugspotential zur Verfügung gestellt.

Vorzugsweise ist der Mikrocomputer mit einer seriellen Schnittstelle für die bidirektionale Übertragung von Daten ausgestattet. Der Mikrocomputer dekodiert die von den Sensoren empfangenen Daten und sendet sie über einen seriellen Kanal zu einer nachgeschalteten zentralen Verarbeitungs- und Steuereinheit.

Es ist günstig, wenn die Ausweiskarten jeweils in Zeilen und Spalten angeordnete Codierelemente aufweisen, wobei die erste Zeile ein Startzeichen und die letzte Zeile ein vom Startzeichen verschiedenes Endezeichen enthält und wobei das Startzeichen und das Endezeichen unsymmetrisch in bezug auf die Spaltensymmetrielinie als Codierelemente vorgesehen sind. Bei dieser Ausbildung der Ausweiskarte kann der Mikrocomputer aufgrund der Zuordnung unterschiedlicher Bedeutungen zu den einzelnen Spalten und an Hand des Start- und Endezeichens die in der Ausweiskarte gespeicherten Daten unabhängig davon, ob die Ausweiskarte zuerst mit dem Startzeichen oder Endezeichen und mit der unteren oder oberen Spur am Schlitzboden durch den Schlitz geführt wird, durch Sortierung in der richtigen Reihenfolge zur Verfügung stellen.

Der Mikrocomputer ist ausgangsseitig zweckmäßigerweise mit zwei Anzeigeelementen verbunden, von denen eines die Lesebereitschaft und als gültig vom Mikrocomputer erkannte Ausweiskarten und das andere den nicht funktionsbereiten Zustand und die Ungültigkeit einer gelesenen Ausweiskarte anzeigt.

Vorzugsweise ist der Mikrocomputer auf unterschiedliche Übertragungsgeschwindigkeit der seriellen Schnittstelle einstellbar. Damit ist eine Anpassung an verschiedene Auswerteinheiten möglich.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Lesegerät mit elektronischen Schaltungselementen und

Fig. 2 eine Ausweiskarte in Draufsicht.

Ein Lesegerät (10) für Ausweiskarten (12), von denen in Fig. 1 eine in einer Ansicht von der Schmalseite dargestellt ist, enthält einen Leseschlitz (14), durch den die Ausweiskarten hindurch­ gezogen werden. Auf einer Seite des Leseschlitzes (14) sind in der Wand übereinander fünf Sensoren (16), (18), (20), (22) und (24) quer zur Ziehrichtung der Ausweiskarte (12) angeordnet.

Die Anzahl der Sensoren (16) bis (24) entspricht der Anzahl von Spuren in der Ausweiskarte (12), die metallische Codiereinlagen enthält. Die Sensoren (16) bis (24), die in Fig. 1 als Spulen dargestellt sind, sind mit einem Oszillator (26) gekoppelt, der eine Schwingung von konstanter oder nahezu konstanter Frequenz erzeugt. Als Sensoren (16) bis (24) können insbesondere die von der Firma Siemens AG unter der Bezeichnung Bero DC Sonden (3SG2230-oAEOO) vertriebenen Sensoren verwendet werden. Die an die Sensoren (16) bis (24) angelegten Schwingungen können von einem gemeinsamen Oszillator kommen. Dann ist durch eine Entkopplung dafür gesorgt, daß bei Impedanzänderungen an einem oder mehreren Sensoren die Schwingung an den übrigen Sensoren nicht beeinträchtigt wird. Jedem Sensor (16), (18), (20), (22), (24) ist ein Gleichrichter (28), (30), (32), (34), (36) mit einem Verstärker nachgeschaltet. An die Gleichrichter (28) bis (36) sind jeweils Schwellwertdetektoren (38), (40), (42), (44), (46) angeschlossen, deren Ausgänge jeweils mit einem Eingang (Port) eines Mikrocomputers (48) verbunden sind. Von den fünf Verbindungsleitungen zwischen den Schwellwertdetektoren (38) bis (46) und dem Mikrocomputer (48) ist in Fig. 1 nur eine Leitung (50) dargestellt. Die übrigen vier sind symbolisch durch Querstriche in der Leitung (50) dargestellt.

Dem Oszillator (26) ist weiterhin ein Präzisionsgleichrichter (52) nachgeschaltet, an den ein Spannungsfolger (54) angeschlossen ist. Mit dem Ausgang des Spannungsfolgers (54) sind jeweils Eingänge der Schwellwertdetektoren (38) bis (46) verbunden, denen hierdurch ein temperaturstabiles Bezugspotential zur Verfügung gestellt wird.

Der Mikrocomputer (48) enthält einen von der Firma INTEL unter der Type 8031 vertriebenen Mikroprozessor (56), der mit einem Quarz (58) verbunden ist. Weiterhin sind Anschlüsse T und RxD des Mikroprozessors (56) mit einem Pegelwandler (60) für eine serielle V 24 - Schnittstelle verbunden, an die ein Kanal (62) für eine bidirektionale Datenübertragung angeschlossen ist. Der Kanal (62) ist am anderen Ende mit einer zentralen Verarbeitungs- und Steuereinheit verbunden. Der Mikroprozessor (56), der zwei 16 - Bit Zeitgeber/Zähler und einen 128 Byte Datenspeicher enthält, ist über Ein-/Ausgabeports mit einem Latch-Baustein (64) und einem Programmspeicher (66), einem Festwertspeicher, verbunden. An weitere Ein-/Ausgabeports des Mikroprozessors (56) sind mehrere Schalter angeschlossen, die in Fig. 1 gemeinsam durch einen Schalterblock (68) dargestellt sind, der drei von Hand betätigbare Schalter aufweist. Durch die Schalter werden Steuerworte in den Mikroprozessor (56) eingegeben, mit denen einerseits die Paritätsprüfung (gerade oder ungerade) und andererseits die Übertragungsgeschwindigkeit (Bandrate) auf dem seriellen Kanal (62) eingestellt wird. Weitere Ein-/Ausgabeports des Mikroprozessors (56) sind über nicht näher bezeichnete Treiberschaltungen mit Anzeigeelementen (70), (72) verbunden, bei denen es sich vorzugsweise um lichtemittierende Dioden (LED) handelt.

Die V 24 -Schnittstelle wird insbesondere ohne Handshake-Signale betrieben. Das auf dem Kanal (62) übertragene Datenformat besteht aus sieben Datenbits, einem Stop-Bit und einem Paritätsbit, das je nach der Auswahl durch die oben beschriebenen Schalter ungerade oder gerade sein kann.

Die Ausweiskarte (12) (Fig. 2) enthält fünf Spalten, die in Fig. 2 mit S 1, S 2, S 3, S 4 und S 5 bezeichnet sind. Jeder Spalte ist eine bestimmte Wertigkeit im BCD-Code zugeordnet. Die Wertigkeiten der Spalten S 1 bis S 4 sind jeweils 1, 2, 4 und 8. Die fünfte Spalte S 5 ist für Paritätsbits bestimmt. Jede Ausweiskarte (12) hat fünfzehn Zeilen, die in Fig. 2 mit Z 1, Z 2, Z 3, Z 4, Z 5, Z 6, Z 7, Z 8, Z 9, Z 10, Z 11, Z 12, Z 13, Z 14 und Z 15 bezeichnet sind. In Fig. 2 sind die möglichen Codierstellen der Zeilen und Spalten mit O bezeichnet. Die erste und letzte Zeile, Z 1 und Z 15, sind jeweils für ein Startzeichen und ein Endezeichen bestimmt. Das Startzeichen hat vorzugsweise den dezimalen Wert 12 (hexadezimal c), während das Endezeichen vorzugsweise den dezimalen Wert 8 (hexadezimal 8) hat. Dies bedeutet, daß das Start- und das Stoppzeichen unsymmetrisch in bezug auf die in der Mitte der Spalte S 3 verlaufende Spaltensymmetrielinie (74) der Ausweiskarte (12) angeordnet sind. Start- und Endezeichen sind in jeder Ausweiskarte (12) vorhanden, die beispielsweise eine Metallfolieneinlage haben kann, in die durch Lochung bestimmte Daten eingegeben werden. ln der Spalte S 5 werden ungerade Paritätsbits gespeichert, da bei gerader Parität und keiner Lochung in einer Spalte S 1 bis S 4 eine Lochung in der Spalte S 5 notwendig wäre.

Wenn eine Ausweiskarte (12) durch den Leseschlitz (14) bei betriebsbereitem Lesegerät (10) hindurchgezogen wird, dann ruft das vom Oszillator (26) in den Sensoren (16) bis (24) erzeugte elektromagnetische Wechselfeld Wirbelströme in der Metalleinlage hervor. Durch die Wirbelströme tritt eine Dämpfung ein. Befindet sich in der Metalleinlage eine Lochung, dann entsteht beim Vorbeibewegen der entsprechenden Stelle an einem Sensor keine oder nur eine geringe Dämpfung des elektromagnetischen Wechselfeldes. Die Amplituden der in den Sensoren (16) bis (24) auftretenden hochfrequenten Wechselspannungen weichen bei einer bedämpften und nicht bedämpften Schwingung wesentlich voneinander ab. Die Wechselspannungen beaufschlagen die Gleichrichter (28) bis (36) nebst Verstärkern. Die gleichgerichteten Spannungen stehen an den Eingängen der Schwellwertdetektoren (38) bis (46) an. In Abhängigkeit davon, ob die gleichgerichteten Spannungen die Referenzspannung über- oder unterschreiten, wird vom jeweiligen Schwellwertdetektor ein binäres Signal der Wertigkeit "1" oder "0" ausgegeben. Die binären Signale werden vom Mikrocomputer (48) empfangen und weiterverarbeitet.

Der Mikroprozessor (56) dekodiert die von den Schwellwert­ detektoren (38) bis (46) beim Lesen einer Ausweiskarte (12) erzeugten Signale und stellt sie in einer vorgegebenen Reihenfolge an der V 24 - Schnittstelle zur Verfügung. Da sich das Startzeichen und das Endezeichen voneinander unterscheiden, erkennt der Mikroprozessor (56), ob eine Ausweiskarte (12) zuerst mit der Zeile Z 1 oder Z 15 in den Schlitz (14) eingeführt wurde. Durch die unsymmetrische Anordnung des Start- und Endezeichens in bezug auf die Spalten S 1 bis S 4 erkennt der Mikroprozessor (56) wiederum, ob die Ausweiskarte (12) mit der Spalte S 1 oder S 15 am Boden des Schlitzes (12) durch diesen hindurchbewegt wird. Der Mikroprozessor (56) wertet diese Informationen aus, um im Falle einer zuerst mit dem Ende und/oder mit der ersten Spalte S 1 am Schlitzboden durch den Leseschlitz (14) hindurchgeführten Ausweiskarte (12) die ausgelesenen Daten in der richtigen Reihenfolge zu sortieren. Die Ausweiskarte (12) kann daher in bezug auf die Schmalseiten in beliebiger Position durch den Schlitz (14) hindurchgeführt werden, wobei die Daten durch den Mikroprozessor (56) automatisch in die richtige Reihenfolge gebracht werden, die vorzugsweise der Reihenfolge entspricht, wie sie entsteht, wenn beim Lesen der Ausweiskarte (12) die Zeile Z 1 zuerst gelesen wird und die Spalte S 5 dem Boden des Schlitzes (14) benachbart ist.

Von der V 24 - Schnittstelle werden nur die Leitungen TxD, RxD und Masse benutzt. Das Übertragungsformat auf dem Kanal (62) ist sieben Bit im ASCII - Code, ein Stopbit und ein Paritätsbit. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist in Stufen z. B. auf 300, 600, 1200, 2400, 4800 oder 9600 Band, mittels der oben erwähnten Schalter einstellbar.

Der Inhalt der jeweiligen Karte wird vom Mikrocomputer (48) als TeIegramm zur zentralen Verarbeitungs- und Steuereinheit übertragen. Das Telegramm beginnt mit dem Zeichen STX und endet mit dem Zeichen ETC im ASCII-Code. Dazwischen werden die dreizehn Zeichen des Karteninhalts übertragen. Im ASCII-Code werden die Zeichen jeweils mit 0 bis 9 und A bis F übertragen. Den Zeichen STX und ETX im ASCII-Code entsprechen die hexadezimalen Werte 02 und 03. Dem Karteninhalt 0 bis 9 und A bis F in der jeweiligen Zeile entspricht also im ASCII-Code jeweils das gleiche Zeichen 0 bis 9 und A bis F.

Das Anzeigeelement (70) leuchtet z.B. grün, während das Anzeigeelement (72) z. B. gelb leuchtet. Der Mikrocomputer (48) steuert das Anzeigeelement (70) zur Aussendung von grünem Licht an, wenn das Lesegerät (10) betriebsbereit ist oder eine gültige Karte, d.h. eine Karte mit einem vom Mikroprozessor (56) als richtig erkannten Inhalt, gelesen wird. Das Anzeigeelement (72) wird zur Aussendung von gelbem Licht angeregt, wenn das Lesegerät (10) nicht lesebereit ist oder wenn eine Karte mit einem als ungültig erkannten Inhalt gelesen wird.

Das Lesegerät (10) wird mittels eines Reset-Befehls betriebsbereit geschaltet. In betriebsbereitem Zustand Ieuchtet das Anzeige­ element (70). Durch einen von der zentralen Verarbeitungs- und Steuereinheit ausgesandten Befehl kann das Anzeigeelement für eine gewisse Zeit, z.B. 1 Sekunde, ausgeschaItet werden. Der Befehl wird durch folgendes Telegramm im ASCII-Code übermittelt:

STX ACK ETX.

Durch den Reset, der das Anzeigeelement (70) zum Leuchten bringt, wird das Anzeigeelement (72) ausgeschaltet.

Wenn vom Mikrocomputer (48) ein Lesefehler erkannt wird, dann wird das Anzeigeelement (72) für eine gewisse Zeit, z. B. 1 Sekunde, eingeschaltet. Auch durch einen von der zentralen Verarbeitungs- und Steuereinheit im Rahmen eines Telegramms gesendeten Befehl wird das Anzeigeelement für eine gewisse Dauer eingeschaltet. Das entsprechende Telegramm hat im ASCII-Code folgenden Aufbau:

STX NAK ETX.

Durch einen weiteren Befehl, der von der Verarbeitungs- und Steuereinheit mit folgenden Telegramm

STX DC 2 ETX

gesendet wird, wird das Anzeigeelement (72) dauernd eingeschaltet. Zugleich wird das Lesegerät (10) gegen das Lesen von Ausweiskarten gesperrt.

Mittels eines anderen Befehls, der von der Verarbeitungs- und Steuereinheit mit folgendem Telegramm

STX DC 1 ETX

gesendet wird, wird das Anzeigeelement (70) dauernd ein- und das Anzeigeelement (72) dauernd ausgeschaltet. Das Lesegerät (10) wird hierbei betriebsbereit gemacht.

Mit dem Mikrocomputer (48) werden folgende vier Fehler erkannt:

• - kein Startzeichen vorhanden,
• - kein Endezeichen vorhanden,
• - Paritätsfehler,
• - ungültige Anzahl Zeichen.

Mittels eines Telegramms teilt der Mikrocomputer (48) der Verarbeitungs- und Steuereinheit die Art des jeweiligen Fehlers mit, dem ein bestimmtes Codewort zugeordnet ist. Das Telegramm hat folgenden Aufbau:

STX NAK/Fehlercodewort/ETX.

In Abhängigkeit von der Fehlerart, die auch Mehrfachfehler einschließen kann, werden Fehlercodewörter nach folgender Tabelle gebildet:

Bei fehlenden Startzeichen und einem Paritätsfehler wird z. B. folgendes Telegramm gesendet

STX NAK : ETX,

dem folgende hexadezimale Zeichen entsprechen:

02 15 3A 03.

Wenn alle Fehlerbits gesetzt sind, sendet das Lesegerät (10) folgendes Telegramm

STX NAK ? ETX,

dem in hexadezimaler Form die Zeichen 0215 3F 03 entsprechen.

Durch einen Befehl von der Verarbeitungs- und Steuereinheit wird das Lesegerät (10) zur Wiederholung des zuletzt ausgesandten Datentelegramms veranlaßt. Der Befehl wird mit folgendem Telegramm übertragen:

STX CAN ETX.

Wenn eine Ausweiskarte (12) gelesen wird, dann werden die Daten mit einem entsprechenden Telegramm sofort gesendet. Die in einem Puffer im Mikroprozessor (56) gespeicherten Daten der vorher gelesenen Ausweiskarte werden hierbei überschrieben.

Claims (8)

1. Lesegerät mit einem Leseschlitz für Ausweiskarten mit in Spuren angeordneten Codierelementen, die beim Durchziehen der jeweiligen Ausweiskarte mittels Sensoren gelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Leseschlitzes (14) die Sensoren (16, 18, 20, 22, 24) in einer Reihe quer zur Ziehrichtung angeordnet und mit einem Oszillator für eine hochfrequente Schwingung von konstanter oder nahezu konstanter Frequenz gekoppelt sind und daß die Sensoren (16, 18, 20, 22, 24) jeweils an einen Gleichrichter (28, 30, 32, 34, 36) angeschlossen sind, der über einen zugeordneten Schwellwert­ detektor (38, 40, 42, 44, 46) mit einem Eingang eines Mikrocomputers (48) verbunden ist.

2. Lesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Präzisionsgleichrichter (52) mit nachgeschaltetem Spannungsfolger (54) für die Erzeugung eines Bezugssignals vorgesehen ist, das mit jedem auszuwertenden Signal in den Schwellwertdetektoren (38, 40, 42, 44, 46) verglichen wird.

3. Lesegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (48) mit einer seriellen Schnittstelle für die bidirektionale Übertragung von Daten ausgestattet ist.

4. Lesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausweiskarten (12) jeweils in Zeilen (Z 1 bis Z 15) und Spalten (S 1 bis S 5) angeordnete Codierelemente aufweisen, wobei die erste Zeile (Z 1) und die letzte Zeile ein vom Startzeichen verschiedenes Endezeichen enthält und wobei das Startzeichen und das Endezeichen unsymmetrisch in bezug auf die Spaltensymmetrielinie (74) als Codierelemente angeordnet sind.

5. Lesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (48) ausgangsseitig mit zwei Anzeigeelementen (70, 72) verbunden ist, von denen einer (70) die Lesebereitschaft und als gültig vom Mikrocomputer (48) erkannte Ausweiskarten (12) und das andere (72) den nicht funktionsbereiten Zustand und die Üngültigkeit einer gelesenen Ausweiskarte (12) anzeigt.

6. Lesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (48) auf unterschiedliche Übertragungsgeschwindigkeiten der seriellen Schnittstelle einstellbar ist.

7. Lesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (48) durch über die serielle Schnittstelle übertragene Befehle in den lesefähigen Zustand und den nicht lesefähigen Zustand einstellbar ist.

8. Lesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Mikrocomputer (48) eine Prüfung auf fehlendes Startzeichen, fehlendes Endezeichen, Paritätsfehler und ungültige Anzahl von Zeichen durchgeführt wird.