DE69121923T2

DE69121923T2 - Transponder

Info

Publication number: DE69121923T2
Application number: DE69121923T
Authority: DE
Inventors: Karl Stickelbrocks
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2011-01-30
Also published as: US5073781A; DE69121923D1; DE4002801C1; EP0440153B1; ATE142811T1; EP0440153A3; EP0440153A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transponder mit einem Empfangs- und Auswerteteil und einem Sendeteil, einem Energiespeicherungsmittel, das durch einen von einem Abfragegerät gelieferten HF-Abfrageimpuls aufladbar ist und die Versorgungsspannung für den Empfangs- und Auswerteteil sowie den Sendeteil liefert, einem Kennungsgenerator, der ihm fest zugeordnete Kennungsdaten liefert, und einem Meßdatengenerator, der von einem Sensor Signale empfängt und in Meßdaten umsetzt, wobei der Empfangs- und Auswerteteil derart ausgebildet ist, daß er den Sendeteil zum Aussenden der Kennungsdaten nur freigibt, wenn die Versorgungsspannung einen ersten vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.
EP-A-0 301 127 beschreibt einen Transponder, der in Verbindung mit einem Abfragegerät in einem Identifizierungssystem verwendet werden kann. In solch einem Identifizierungssystem sind einzelne Gegenstände jeweils mit einem Transponder versehen, in dem eine diesem Gegenstand zugeordnete Kennung gespeichert ist. Wenn ein HF-Abfrageimpuls mit Hilfe eines Abfragegerätes ausgesendet wird und sich ein einen Transponder tragender Gegenstand innerhalb des Sendebereiches des Abfragegerätes befindet, antwortet der Transponder durch Aussenden des in ihm gespeicherten Codes, der durch das Abfragegerät empfangen und registriert wird. Die Transponder können z.B. an Tieren angebracht sein, die sich in einem Stall oder dergleichen befinden, und die mit Hilfe von fest installierten oder tragbaren Abfragegeräten ständig überwacht werden sollen.
Es besteht ein Bedürfnis, nicht nur die Kennungsdaten als Reaktion auf den HF-Abfrageimpuls zum Abfragegerät zu senden, sondern zusätzlich auch Meßdaten zurückzusenden, die einen oder mehrere physikalische Parameter am Ort des Transponders wiedergeben, die mit Hilfe eines oder mehrerer Sensoren erfaßt worden sind. Die Umwandlung der von den Sensoren erfaßten physikalischen Parameter in eine Form, die für das Senden geeignet ist, erfordert, ebenso wie das tatsächliche Zurücksenden der Meßdaten, zusätzliche Energie, und diese Energie muß durch das Energiespeicherungsmittel in dem Transponder geliefert werden. Wegen der unterschiedlichen räumlichen Abstände zwischen dem Abfragegerät und einem Transponder wird die Energiespeicherungsvorrichtung im Transponder nicht immer vollständig durch einen HF-Abfrageimpuls aufgeladen, und daher wird es relativ häufig vorkommen, daß die verfügbare Energie nicht ausreicht, sowohl die Kennungsdaten als auch die Meßdaten, die durch Umwandlung der von den Sensoren gelieferten Meßsignale erzeugt wurden, vollständig und mit der notwendigen Reichweite zum Abfragegerät zurückzusenden. Es besteht die Gefahr, daß die Kennungsdaten verstümmelt werden, so daß die vom Abfragegerät empfangene Information nicht mehr ausgewertet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transponder der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem es gewährleistet ist, daß wenigstens die Kenndaten unverstümmelt zum Abfragegerät gesendet werden können, falls die dafür erforderliche Energie in dem Energiespeicherungsmittel vorhanden ist.
Gemäß der Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, daß der Empfangs- und Auswerteteil den Sendeteil zum Aussenden der Meßdaten erst freigibt, wenn die Versorgungsspannung am Energiespeicherungsmittel größer als ein zweiter vorherbestimmter Schwellenwert ist, der über dem ersten vorherbestimmten Schwellenwert liegt.
Im Transponder gemäß der Erfindung prüft der Empfangs- und Auswerteteil vor jeder Freigabe oder Nullstellung des Sendeteils, ob die Versorgungsspannung am Energiespeicherungsmittel ausreicht, um die Kennungsdaten und die Meßdaten zum Abfragegerät zurückzusenden. Falls die Versorgungsspannung für diese vollständige Informationsübertragung zu gering ist, werden nur die Kennungsdaten zurückgesendet, während das Zurücksenden der Meßdaten nicht freigegeben wird. Auf diese Weise wird eine Verstümmelung der wichtigen Kennungsdaten verhindert, so daß trotz unvollständiger Aufladung des Energiespeicherungsmittels eine Identifizierung des mit dem Transponder versehenen Gegenstandes gesichert ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit Hilfe der Zeichnungen erläutert, in denen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild des Transponders gemäß der Erfindung ist, teilweise als Blockschaltbild ausgeführt,
Fig. 2 einen Schaltungsabschnitt des Empfangs- und Auswerteteils zeigt, der die überprüfung der Versorgungsspannung am Energiespeicherungsmittel durchführt,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 2 eingesetzten Schwellenwertschalter darstellt und
Fig. 4 einen Abschnitt des Sendeteils zur Erläuterung der Aussendung der Kennungs- und/oder Meßdaten zurück zum Abfragegerät darstellt.
Das schematische Schaltbild von Fig. 1 zeigt nur diejenigen Komponenten des zu beschreibenden Transponders, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Der Transponder enthält einen Resonanzkreis 10 mit einer Spule 12 und einem dazu parallelgeschalteten Kondensator 14; die Resonanzfrequenz dieses Resonanzkreises 10 entspricht der Frequenz eines HF-Abfrageimpulses, der von einem nicht dargestellten Abfragegerät ausgesendet wurde. In Reihe zu dem Resonanzkreis 10 ist eine Diode 16 geschaltet. Sobald der Resonanzkreis 10 einen HF-Abfrageimpuls empfängt, führt die Diode eine Gleichrichtung durch, so daß ein parallel zum Resonanzkreis 10 und zur Diode 16 liegender und als Energiespeicherungsmittel wirkender Kondensator 18 aufgeladen wird. Die versorgungsspannung Vcc für die anderen Komponenten des Transponders kann von diesem Kondensator abgegriffen werden. Die Versorgungsspannung wird einem Signaleingang 20 eines Empfangs- und Auswerteteils 22 zugeführt, der je nach der Größe der Versorgungsspannung Freigabe- oder Nullstellungssignale an den Ausgängen 24 und 26 liefert. Diese Freigabesignale werden einem Sendeteil 28 zugeführt, der einen Kennungsgenerator 30 und einen Meßdatengenerator 32 enthält. Im Kennungsgenerator 30 sind dem Transponder fest zugeordnete Kennungsdaten abgespeichert, und der Meßsignalgenerator 32 kann Meßdaten erzeugen, die er aus der Umwandlung von Meßsignalen erhält, die ihm von einem Sensor 34 zugeführt werden. Der Sensor kann z.B. ein Temperatursensor sein. Sobald der Kennungsgenerator 30 von dem Empfangs- und Auswerteteil 22 ein Freigabesignal empfängt, kann der Sendeteil 28 die Kennungsdaten übernehmen und an einem Ausgang 36 aussenden. Die von dem Ausgang 36 abgegebenen Signale werden dazu verwendet, eine mit nicht dargestellten Mitteln in dem Resonanzkreis 10 angeregte HF-Schwingung zu modulieren, und diese Schwingung kann dann von der Spule 12 des Resonanzkreises 10 abgestrahlt und vom Abfragegerät empfangen werden. Das Abfragegerät erhält daher über die Kennungsdaten Informationen über die Identität des Objekts, an dem der Transponder angebracht ist.
Das Freigabesignal am Ausgang 26 des Empfangs- und Auswerteteils 22 führt zu den Meßsignalen, die durch den Sensor 34 geliefert werden, wobei sie in dem Meßdatengenerator 32 in eine Form umgewandelt wurden, in der sie vom Sendeteil an dessen Ausgang 36 ebenfalls ausgesendet und zur Modulation der Schwingung in dem Resonanzkreis 10 benutzt werden können. Auf diese Weise kann das Abfragegerät auch Informationen über den vom Sensor 34 erfaßten physikalischen Parameter erhalten.
Die Fig. 2 zeigt schematisch, wie in dem Empfangs- und Auswerteteil 22 die Freigabesignale an den Ausgängen 24 und 26 erzeugt werden. Der dafür verantwortliche Schaltungsteil enthält zwei Schwellenwertschalter 38 und 40, die jeweils einen Eingang 42 bzw. 44 aufweisen, an dem die Versorgungsspannung Vcc anliegt. Ferner umfaßt jeder Schwellenwertschalter einen Eingang 46 und 48, an dem eine Referenzspannung anliegt, die einen Schwellenwert S1 bzw. S2 definiert.
Der Schwellenwert S1 ist niedriger als der Schwellenwert S2, was bedeutet, daß der Schwellenwertschalter das Freigabesignal am Ausgang 24 abgibt, sobald die Versorgungsspannung Vcc größer als der Schwellenwert S1 ist, während er das Freigabesignal am Schwellenwertschalter 26 erst dann abgibt, wenn die Versorgungsspannung Vcc auch größer als der Schwellenwert S2 ist. Der Schwellenwert S1 ist so eingestellt, daß das Freigabesignal am Ausgang 24 erst abgegeben wird, wenn die in dem als Energiespeicherungsmittel dienenden Kondensator 18 gespeicherte Energie mit Sicherheit ausreicht, um dem Sendeteil 28 die Energie zur Verfügung zu stellen, die zum Zurücksenden der vollständigen Kennungsdaten erforderlich ist. Der Schwellenwert S2 ist so eingestellt, daß das Freigabesignal am Ausgang 26 erst abgegeben wird, wenn die im Kondensator 18 gespeicherte Energie ausreicht, um die Kennungsdaten und die Meßdaten zurückzusenden.
Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel dafür, wie die Schwellenwertschalter 38 und 40 aufgebaut sein können. Jeder dieser Schwellenwertschalter 38, 40 enthält einen Transistor 50, 52, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 54 bzw. 56 und einer Zenerdiode 58 bzw. 60 verbunden ist. Die zwei Reihenschaltungen liegen zwischen der Versorgungsspannungsleitung 62 und Masse. Ein weiterer Widerstand 64 bzw. 66 liegt zwischen der Versorgungsspannungsleitung 62 und dem jeweiligen Emitter der Transistoren 50, 52. Die Emitter der zwei Transistoren 50, 52 liegen an Masse. In den zwei Schwellenwertschaltern definiert die jeweilige Zenerspannung der Zenerdioden 58, 60 die Schwellenwerte. Sobald der jeweilige Schwellenwert überschritten wird, wird an dem Ausgang 24 oder 26 das entsprechende Freigabesignal abgegeben.
Die Fig. 4 stellt ein Schaltbild dar, das eine Möglichkeit zeigt, wie die Kennungsdaten und die Meßdaten unter der Steuerung der Freigabesignale an den Ausgängen 24, 26 im Sendeteil 28 zum Aussenden verarbeitet werden können.
Sobald der Schwellenwertschalter 38 das Freigabesignal am Ausgang 24 abgibt, wird ein Feldeffekttransistor 68, der in dem Kennungsdatengenerator 30 enthalten ist, in den leitenden Zustand versetzt, so daß eine Steuereinheit 70 wirksam gemacht wird. Die Steuereinheit 70 ist im wesentlichen ein Taktgenerator, der an zwei in Reihe geschaltete Schieberegister 72 und 74 Schiebeimpulse anlegt. Außerdem legt sie ein Sendesignal an ein Kennungsdatenspeichermittel 76 an. Das Anlegen dieses Sendesignals an das Kennungsdatenspeichermittel 76 führt dazu, daß die Inhalte des Kennungsdatenspeichermittels zum Schieberegister 74 übertragen werden. Durch Takten der beiden Schieberegister 72 und 74 mit Hilfe der Taktsignale von der Steuereinheit 70 können die aus dem Kennungsdatenspeichermittel 76 zum Schieberegister 74 übertragenen Kennungsdaten seriell am Ausgang 78 abgegeben werden, so daß sie in dem Sendeteil 28 in die Form gebracht werden können, die zum Modulieren der Schwingung des Resonanzkreises 10 erforderlich ist. Es ist bisher angenommen worden, daß der Empfangs- und Auswerteteil 22 ein Freigabesignal nur am Ausgang 24 abgegeben hat. Das heißt, daß das Schieberegister 72 außer den Taktsignalen von der Steuereinheit 70 keine Eingangssignale empfangen hat. Daher gibt das Schieberegister 78 am Ausgang nur die Kennungsdaten von dem Kennungsdatenspeichermittel 76 ab.
Sobald jedoch der Empfangs- und Auswerteteil 22 auch an seinem Ausgang 26 ein Freigabesignal abgibt, d.h. die verfügbare Versorgungsspannung Vcc ausreicht, sowohl die Kennungsdaten als auch die Meßdaten zurückzusenden, bewirkt das Freigabesignal am Ausgang 26, daß ein Feldeffekttransistor 80 leitend gemacht wird und als Folge davon ein A/D-Umsetzer 82 aktiviert wird. In dem aktivierten Zustand wandelt der A/D-Umsetzer 82 die analogen Signale, die zu ihm durch den Sensor 34 geliefert wurden, in digitale Signale um, die parallel an den Ausgängen 84 abgegeben und in das Schieberegister 72 übertragen werden. Als Folge davon werden, nach dem Abgeben der Kennungsdaten am Ausgang 78, die mittlerweile in das Schieberegister 74 geschobenen Meßdaten auch abgegeben, so daß in der gewünschten Weise sowohl die Kennungsdaten als auch die Meßdaten durch den Sendeteil 28 verwendet werden, um die Schwingung des Resonanzkreises 10 zu modulieren.
Sobald eine genügend große Versorgungsspannung Vcc an dem Kondensator 18 verfügbar ist, bewirkt daher die in Fig. 4 als Beispiel dargestellte Schaltung, daß der Transponder nicht nur die wichtigen Kennungsdaten, sondern auch die Meßdaten zu dem Abfragegerät zurücksendet, die einem physikalischen Parameter entsprechen, der von dem Sensor 34 erfaßt wurde. Die Verwendung der Schwellenwertschalter 38 und 40 stellt sicher, daß in ungünstigen übertragungsfällen, in denen das Energiespeicherungsmittel in dem Transponder nicht vollständig aufgeladen worden ist, das Zurücksenden der Meßdaten unterdrückt wird, da dann die verfügbare Energie mit großer Wahrscheinlichkeit ausreicht, um die Kennungsdaten zurückzusenden.

Claims

1. Transponder mit einem Empfangs- und Auswerteteil und einem Sendeteil, einem Energiespeicherungsmittel (18), das durch einen von einem Abfragegerät gelieferten HF-Abfrageimpuls aufladbar ist und die Versorgungsspannung für den Empfangs- und Auswerteteil sowie den Sendeteil liefert, einem Kennungsgenerator, der ihm fest zugeordnete Kennungsdaten liefert, und einem Meßdatengenerator, der von einem Sensor Signale empfängt und in Meßdaten umsetzt, wobei der Empfangs- und Auswerteteil derart ausgebildet ist, daß er den Sendeteil zum Aussenden der Kennungsdaten nur freigibt, wenn die Versorgungsspannung einen ersten vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangs- und Auswerteteil (22) den Sendeteil (28) zum Aussenden der Meßdaten erst freigibt, wenn die Versorungsspannung am Energiespeicherungsmittel (18) größer als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist, der über dem ersten vorgegebenen Schwellenwert liegt.

2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangs- und Auswerteteil (22) zwei Schwellenwertschalter (38, 40) enthält, deren Schaltschwellen dem ersten vorgegebenen Schwellenwert bzw. dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert entsprechen.

3. Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe der Kennungsdaten und der Meßdaten zwei in Serie geschaltete Schieberegister (72, 74) vorgesehen sind, von denen das erste Schieberegister (72) die Meßdaten parallel empfängt, wenn der Sendeteil zum Aussenden der Meßdaten freigegeben ist, während das zweite Schieberegister (74) die Kennungsdaten empfängt, wenn der Sendeteil zum Aus-Text Fehlt