DE3009179A1

DE3009179A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung des antwortsignals einer einrichtung zur automatischen indentifizierung von objekten und/oder lebewesen

Info

Publication number: DE3009179A1
Application number: DE19803009179
Authority: DE
Inventors: Rainer 6900 Heidelberg Strietzel
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1981-09-24
Also published as: US4418411A; EP0035692B1; ATE12428T1; EP0035692A1; JPS56140486A

Description

-Ί-

BROWN,BOVERI & CIE AKTIENGESELLSCHAFT

Mannheim 27. Febr. 1980

Mp.-Nr. 515/80 ZFE/P3-Bi/Bt

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung des Antwortsignals einer Einrichtung zur automatischen Identifizierung von Objekten und/oder Lebewesen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung des Antwortsignals einer Einrichtung zur automatischen Identifizierung von Objekten und/oder Lebewesen, bestehend aus einem ortsfesten Abfragegerät und einem am Objekt bzw. Lebewesen befestigten Antwortgerät, wobei das Abfragegerät einen Energiesender, einen Empfänger und eine Auswerteeinheit und das Antwortgerät einen Energieempfänger und -wandler, einen Kennzeichen-Speicher, einen Taktgenerator und einen Kennzeichen-Sender enthaltende Schal tungs einheit und wenigstens eine Antenne enthält, wobei das Abfragegerät zusätzlich einen Öffnungscode-Speicher und einen Öffnungscode-Sender und das Antwortgerät zusätzlich einen Öffnungscode-Empfänger, einen Öffnungscode-Speicher und einen Öffnungscode-Vergleicher enthält, die mit den übrigen Baugruppen des Antwortgerätes so verschaltet sind, daß eine im Kennzeichen-Spei-

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eher gespeichertes Kennzeichen nur dann vom Kennzeichen-Sender abgestrahlt wird, wenn der vom Abfragegerät abgestrahlte und der im Antwortgerät gespeicherte Öffnungscode übereinstimmen. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und ist ein Zusatz zur Patentanmeldung P 29 19 753.3.

Das Antwortgerät der Einrichtung des Hauptpatents ist für eine Befestigung an Objekten und/oder Lebewesen vorgesehen und wird durch eine von dem Abfragegerät ausgesandten Energiewelle mit der erforderlichen Energie versorgt. Die Ausführung der Antwortgeräte erfolgt in integrierter Halbleiter-, Dick- oder Dünnfilmtechnik.

Der im Antwortgerät enthaltene Kennzeichen-Sender muß aus empfangstechnischen aber auch aus gesetzlichen Gründen sein Antwortsignal mit hoher Frequenzgenauigkeit abstrahlen. Freilaufende Oszillatoren, beispielsweise RC-Oszillatoren, besitzen in einfachen Schaltungen eine große Temperaturabhängigkeit; komplizierte Schaltungen, bei denen die Temperaturabhängigkeit kompensiert wird, sind wegen der geringen zur Verfügung stehenden Speiseenergie nicht einsetzbar. Die Verwendung von Schwingquarzen verbietet sich aufgrund des Raumbedarfs der Quarze sowie der zusätzlichen Montagekosten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen eines vom Kennzeichen-Sender des Antwortgerätes auszusendenden Antwortsignals mit hoher Frequenzstabilität bei geringem Schaltungsaufwand anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß ein erster Modulator im Abfragegerät auf die Energiewelle ein Antwortträgersignal aufmoduliert, daß ein Demodulator im Antwort-

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gerät das Antwortträgersignal von der Energiewelle trennt, daß ein zweiter Modulator im Antwortgerät das An two r t trag er signal mit dem Kennzeichen moduliert und daß der Kennzei- · chen-Sender das modulierte Antwortträgersignal als Antwortsignal abstrahlt.

Der für die Erzeugung des Antwortträgersignals benötigte Oszillator hat seinen Platz im Abfragegerät und kann deshalb die Frequenz mit jeder gewünschten Genauigkeit erzeu-

■JO gen. Da die vom Energiesender ausgestrahlte Energiewelle eine relativ hohe Intensität hat, kann auch das Antwortträgersignal mit hoher Intensität aufmoduliert werden, so daß das im Antwortgerät von der Energiewelle getrennte Antwortträgersignal ohne weitere Verstärkung wieder ausgestrahlt werden kann.

Eine Verdoppelung der Frequenz des Antwortträgersignals im Abfragegerät läßt eine einfache Rückgewinnung des ursprünglichen Signals im Antwortgerät zu.

Vorzugsweise wird die Energiewelle mit dem Antwortträgersignal amplitudenmoduliert. Modulatoren und Demodulatoren für Amplitudenmodulation sind besonders einfach. Gemäß einer Weiterbildung wird die Energiewelle mit dem Antwortträgersignal frequenzmoduliert; die Demodulation im Antwortgerät erfolgt dann vorzugsweise mittels Flankendemodulator.

Vorzugsweise wird das im Antwortgerät von der Energiewelle getrennte Antwortträgersignal mit dem im Kennzeichen-Speieher gespeicherten Kennzeichen amplitudenmoduliert. Dies hat den Vorteil, daß der Modulator gleichzeitig auch zur Sperrung des Kennzeichen-Senders bei Nichtübereinstimmung der Öffnungscode verwendet werden kann.

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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird im Abfragegerät das Antwortträgersignal seinerseits mit dem Öffnungscodesignal moduliert, vorzugsweise puls-dauer-moduliert. ι

j Dadurch ist es möglich, alle Signale über eine einzige An-

tenne abzustrahlen. Die Puls-Dauer-Modulation ermöglicht ι

die Verwendung von Demodulatoren in Digital-Technik, die j

besonders störfrei arbeiten.

j Vorzugsweise wird im Abfragegerät zur Verstärkung und De- !

modulation des vom Antwortgerät kommenden Antwortsignals '

ein aus den Antwortträcjersignal abgeleitetes Überlagerungssignal verwendet. Auf diese Weise wird nicht nur der Einsatz von Synchron-Demodulatoren ermöglicht; vielmehr haben
Änderungen der Frequenz des Antwortträgersignalgenerators '·.

und die damit gleichlaufenden Änderungen der Freguenz des ,

Kennzeichen-Senders keinen Einfluß auf den Empfang und die i

Verarbeitung des Antwortsignals, da auch das aus dem Ant- \

wortträgersignal abgeleitete Überlagerungssignal derselben \

Frequenzänderung unterliegt. Hochstabile Oszillatoren sind ;

deshalb nicht erforderlich; außerdem kann die Demodulation

des Antwortsignals mit Hilfe von taktgesteuerten Digital-Schaltungen erfordern, die so eine hohe Stör sicherheit erhalten.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist zusätzlich zu den bereits im Hauptpatent

beschriebenen Merkmalen die zusätzlichen Merkmale auf, daß
das Abfragegerät einen Generator für das Antwortträgersignal
und einen Modulator zur Modulation der vom Energiesender
abgestrahlten Energiewelle mit dem Antwortträgersignal enthält und daß das Antwortgerät zusätzlich einen dem Energieempfänger nachgeschalteten Energie-Demodulator und ein Antwortträgersignalfilter enthält.

Gemäß einer Weiterbildung enthält das Abfragegerät einen
Überlagerungssignalgenerator, der aus dem Antwortträger-

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signal ein Überlagerungssignal erzeugt, und einen dem Kennzeichen-Empfänger zugeordneten Demodulator, der das Antwortsignal mit Hilfe des Überlagerungssignals demoduliert. Hierdurch werden etwaige Auswirkungen von Frequenzänderungen des Antwortträgersignalgenerators eliminiert.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung besitzt das Abfragegerät einen weiteren Modulator, der das Ausgangssignal des Öffnungscode-Speichers auf das Antwortträgersignal aufmoduliert, bevor dieses auf die Energiewelle aufmoduliert wird, und das Antwortgerät einen Öffnungscode-Demodulator, der den Öffnungscode vom Antwortträgersignal trennt.

Vorzugsweise ist der zweite Modulator im Abfragegerät ein Puls-Dauer-Modulator.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Aufbaus von Abfrage

gerät und Antwortgerät bei getrennter Übertragung von Energiewelle und Öffnungscode,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel bei kombinierter Über-

tragung von Energiewelle und Öffnungscode zwi

schen Abfragegerät und Antwortgerät.

In Fig. 1 erkennt man als Blockschaltbild ein Abfragegerät 1, das ortsfest oder auch mobil eingesetzt werden kann.

Es besteht im wesentlichen aus einem Energie-Sender 11.1, der eine Energiewelle 3.1 aussendet. Weiterhin befindet sich im Abfragegerät 1 ein Öffnungscode-Generator 14. Der Öffnungscode wird vom Öffnungscode-Sender 15 auf einer Energiewelle 3.2 ausgesendet. Weiterhin befindet sich im Abfragegerät 1 ein Kennzeichen-Empfänger 12.1, der über eine

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Energiewelle 3.3 Daten von einem Antwortgerät 2 empfängt. Die vom Kennzeichen-Empfänger 12.1 empfangenen Daten werden in einer Datenverarbeitungseinheit 13 ausgewertet und gegebenenfalls angezeigt.
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Im Abfragegerät 1 befindet sich außerdem ein Antwortträgersignalgenerator 17, der ein Antwortträgersignal erzeugt, welches über einen Energie-Modulator 11.2 die Energiewelle 3.1 des Energiesenders 11.1 moduliert. Der Modulator 11.2 ist ein Amplitudenmodulator.

Das Abfragegerät 1 enthält ferner einen Überlagerungssignalgenerator 16, der aus dem Antwortträgersignal ein Überlagerungssignal bildet, mit dessen Hilfe in einem Demodulator 12.2 das vom Kennzeichen-Empfänger 12.1 empfangene und vom Antwortgerät 2- kommende Antwortsignal demoduliert wird, bevor es der Datenverarbeitungseinheit 13 zugeführt wird.

Im Antwortgerät 2 befindet sich ein Energie-Empfänger 21.1, der die vom Energiesender 11.1 eingestrahlte Energie aufnimmt. In einem dem Energieempfänger 21.1 nachgeschalteten Energie-Demodulator 21.2 wird das Antwortträgersignal von dem Energiesignal getrennt. Das Energiesignal wird in eine Versorgungsspannung für die übrigen Baugruppen des Antwortgerätes 2 umgewandelt. Das Antwortträger signal wird einem Antwortträgersignalfilter 21.3 zugeführt. Dieses Filter 21.3 kann als Tiefpaßfilter oder als Bandpaßfilter in Analog-Technik ausgebildet sein. Eine besonders einfache und platzsparende Lösung ergibt sich bei Ausbildung des Filters 21.3 in Digital- Technik.

In einem Kennzeichen-Modulator 27.1 wird das aus dem Antwortträgersignalfilter 21.3 kommende Antwortträgersignal mit dem aus einem Kennzeichen-Speicher 26 ausgelesenen Kennzeichen moduliert und über einen Kennzeichen-Sender 27.2 als Antwortsignal abgestrahlt. Wenn das auf der Energie-

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welle 3.1 übertragene Antwortträgersignal eine ausreichende Leistung besitzt, ist es nicht erforderlich, im Kennzeichen-Sender 27.2 eine Verstärkerstufe für das Antwortsignal vorzusehen, so daß der Bedarf des Antwortgerätes 2 an Versorgungsenergie sehr gering wird.

Der vom Öffnungscode-Sender 15 des Abfragegerätes 1 abgestrahlte Öffnungscode wird in einem Öffnungscode-Empfänger 22 des Antwortgerätes 2 empfangen, demoduliert und

an einen Öffnungscode-Vergleicher 2 3 weitergeleitet· Dieser vergleicht den empfangenen Öffnungscode mit dem in einem
Öffnungscode-Speicher 24 gespeicherten Code. Bei Übereinstimmung der beiden Codes wird über einen Öffnungscode-Verarbeiter 25, der gg'f. mit dem Öffnungscode-Vergleicher 23 vereinigt sein kann, ein Signal an den Kennzeichen-Modulator 27.1 gegeben, worauf die Modulation des aus dem Filter 23.1 kommenden Antwortträgersignal mit dem aus dem
Kennzeichen-Speicher 26 kommenden Kennzeichen freigegeben wird.

Im Antwortgerät 2 kann ferner ein zentraler Taktgenerator 28 angeordnet sein, der den logischen Ablauf der Datenverarbeitung in den einzelnen Baugruppen steuert und koordiniert. Es ist jedoch auch möglich, das Taktsignal ebenso

wie das Antwortträgersignal von dem Abfragegerät 1 aus zu übertragen.

Zur Übertragung der Energiewelle des Antwortträgersignals und der Daten vom Abfragegerät 1 zum Antwortgerät 2 und

zurück kann prinzipiell das ganze Spektrum der elektromagnetischen Wellen verwendet werden. Es ist jedoch zu
berücksichtigen, daß eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit erzielt werden muß und daß auch möglichst eine Bündelung der vom Energie-Sender 11.1 abgestrahlten Energie auf die Empfangsantenne des Antwortgerätes vorgenommen werden sollte, da diese naturgemäß in vielen Anwendungsfällen

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extrem klein ausgebildet werden muß und trotzdem eine hohe Energiedichte empfangen soll. Da gleichzeitig auch das Durchdringen von unterschiedlichen Gegenständen wie Kleidern, Isolierstoff usw. gewünscht wird, wird im allgemeinen der Mikrowellenteil des elektromagnetischen Spektrums für die Energiewelle verwendet werden.

Die Frequenz des Antwortträgersignals sollte aus den selben Gründen möglichst hoch liegen. Um jedoch die Verarbeitung mit digitalen Bausteinen, die einen geringen Energiebedarf haben und nur eine kleine Versorgungsspannung benötigen, zu ermöglichen, sollte diese Frequenz möglichst niedrig liegen. Die Frequenz des Antwortträgerssignals wird daher beim gegenwärtigen'Stand der Technik auf dem Halbleitergebiet bei etwa 150 Megahertz liegen.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Energiewelle 3.4 nicht nur mit dem Antwortträgersignal sondern auch mit dem Öffnungscode-Signal moduliert ist. Hierzu wird das aus dem Antwortträgersignalgenerator 17 kommende Antworttr ägersignal in einem weiteren Modulator 18 mit dem aus dem Öffnungscode-Speicher 14 kommenden Öffnungscode moduliert, um dann seinerseits mit Hilfe des Energie-Modulators 11.2 auf die Energiewelle des Energiesenders 11.1 aufmoduliert zu werden.

Der Modulator 18 ist als Puls-Dauer-Modulator ausgebildet. Die Puls-Dauer-Modulation hat den Vorteil, daß die Anfangsflanken der Impulse äquidistant sind; nur die Rückflanken werden moduliert. Aufgrund dieser Tatsache kann das Antwortträgersignal auf der Empfangsseite leicht dadurch wiedergewonnen werden, daß auf die Anfangsflanken getriggert wird.

Dies erfolgt im Antwortgerät 2 mit Hilfe des Öffnungscode-Demodulators 21.4, der den Öffnungscode vom Antwortträgersignal trennt und den Code an den Öffnungscode-Vergleicher 23,

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das Antwortträgersignal an das Antwortträgersignalfilter 21.3 weiterleitet. Bei Verwendung eines Flip-Flops an dieser Stelle wird eine zuvor im Abfragegerät 1 vorgenommene Frequenzverdopplung wieder rückgängig gemacht.

Die übrigen Raugruppen funktionieren so, wie es anhand der Fig. 1 oder auch bereits im Hauptpatent beschrieben ist. Die wesentliche Verbesserung gegenüber dem Gegenstand des Hauptpatents besteht darin, daß im Antwortgerät kein Oszillator für das Antwortträgersignal nötig ist, da das Antwortträgorsignal vom Abfragegerät 1 aus übertragen und vom Antwortgerät 2 lediglich wieder abgestrahlt wird. Dadurch ist eine Vereinfachung der Schaltung und eine Verringerung des Energiebedarfs und-des Volumens der Antwortgeräte möglich.

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Leerseite

Claims

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Ansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung des Antwortsignals einer Einrichtung zur automatischen Identifizierung von Objekten und/oder Lebewesen, bestehend aus einem ortsfesten Abfrage-IC gerät (1) und einem am Objekt bzw. Lebewesen befestigten Antwortgerät (2), wobei das Abfragegerät (1) einen Energiesender (11.1), einen Empfänger (12.1) und eine Auswerteeinheit (13) und das Antwortgerät (2) einen Energieempfänger und -wandler (21.1), einen Kennzeichen-Speicher (26), einen Taktgenerator (28) und einen Kennzeichen-Sender (27.2) enthaltende Schaltungseinheit und wenigstens eine Antenne enthält und wobei das Abfragegerät (1) zusätzlich einen Öffnungscode-Generator (14) und gegebenenfalls einen Öffnungscode-Sender (15) und das Antwortgerät (2) zusätzlich einen Öffnungscode-Empfänger (22), einen Öffnungscode-Speicher (24) und einen Öffnungscode-Vergleicher (23) enthält, die mit den übrigen Baugruppen des Antwortgerätes (2) so verschaltet sind, daß ein im Kennzeichen-Speicher (26) gespeichertes Kennzeichen nur dann vom Kennzeichen-Sender (27.2) abgestrahlt wird, wenn der vom Abfragegerät (1) abgestrahlte und der im Antwortgerät (2) gespeicherte Öffnungscode übereinstimmen, nach Patentanmeldung P 29 19 753.3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Modulator (11.2) im Abfragegerät (1) auf die Energiewelle (3.1, 3.2) ein Antwortträgersignal auf moduliert, daß ein Demodulator (21.2) im Antwortgerät (2) das Antwortträgersignal von der Energiewelle trennt, daß ein zweiter Modulator (27.1) im Antwortgerät (2) das Antwortträgersignal mit dem Kennzeichen moduliert und daß der Kennzeichensender (27.2) das modulierte Antwortträgersignal als Antwortsignal abstrahlt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiewelle mit dem Antwortträgersignal amplitudenmoduliert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiewelle mit dem Antwortträgersignal frequenzmoduliert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortträgersignal mittels Flankendemodulator demoduliert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß¹ die Frequenz des Antwortträgersignals vor der Abstrahlung im Abfragegerät H) verdoppelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortträgersignal mit dem Kennzeichen amplitudenmoduliert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Abfragegerät (1) das Antwortträgersignal mit dem Öffnungscodesignal moduliert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortträgersignal puls-dauer-moduliert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Abfragegerät (1) das Antwortsignal mit einem aus dem Antwortträgersignal abgeleiteten Überlagerungssignal überlagert wird.

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(lCU Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragegerät (1) zusätzlich einen Antwortträgersignal-Genera tor (17) für das Antwortträgersignal und einen Energie-Modulator (11.2) zur Modulation der vom Energiesender (11.1) abzustrahlenden Energiewelle (3.1) mit dem Antwortträgersignal enthält, und daß das Antwortgerät (2) zusätzlich einen dem Energieempfänger (21.1) nachgeschalteten Energiedemodulator (21-2) und ein Antwortträgersignalfilter (21.3) enthält.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragegerät (1) einen Überlagerungssignalgenerator (16), der aus dem Antwortträgersignal ein Überlage- -|5 rungssignal erzeugt, und einen dem Kennzeichen-Empfänger

(12.1) zugeordneten Demodulator (12.2) enthält, der das Antwort-signal mit Hilfe des Überlagerungssignals demoduliert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragegerät (1) einen weiteren Modulator (18) enthält, der das Ausgangssignal des Öffnungscode-Generators (14) auf das Antworttträgersignal aufmoduliert, bevor dieses auf die. Energiewelle (3.4) auf moduliert wird, und daß das Antwortgerät (2) einen Öffnungscode-Demodulator (21.4) enthält, der den Öffnungscode vom Antwortträgersignal trennt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich— net, daß der weitere Modulator (18) ein Puls-Dauer-Modulator ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen Modulatoren (11.2, 27.1) Amplitudenmodulatoren sind.

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