Vorrichtung und Verfahren zur Prüfung und drahtlosen übermittlung des

Zustande eines Signalgebers

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung zur Prüfung und drahtlosen über- mittlung des Zustands eines Signalgebers, eine Prüfanordnung mit einer Mehrzahl derartiger Prüfeinrichtungen und zugehörige Prüfverfahren.

Stand der Technik

Zur Identifikation werden seit mehreren Jahren Transponder erfolgreich eingesetzt: Der berührungslose Firmenausweis, der den Zutritt zum Arbeitsplatz freigibt oder die Wegfahrsperre auf Basis eines in den Fahrzeugschlüssel eingebauten Transponders sind typische Beispiele. Dabei erweist sich die Transponder- bzw. RFI D-Technologie robuster als herkömmliche Kennzeichnungssysteme, insbesondere Etiketten mit Barcodes: Für verschmutzte, verdeckte oder beschädigte Barcodes stehen trotz einer wachsenden Zahl von eingebauten Redundanzen die Chancen auf Erfassung schlecht. Dagegen bietet die von einer optischen Sichtverbindung unabhängige RFID-Technologie auch bei stark verschmutzten Datenträgern eine konstant hohe Lesequalität. Weitere Vorteile der RFID-Technologie sind die prinzipiell hohen Speicherfähigkeiten (aktuell bis zu 64 kByte), die Möglichkeit der Umprogrammierung und der verschlüsselten Datenübertragung.

Ein Transponder besteht üblicherweise aus einem Koppelelement (Spule oder Mikrowellenantenne) und einem elektronischen Mikrochip. Passive Transponder enthalten keine eigene Spannungsversorgung (Batterie) und verhalten sich

außerhalb des Ansprechbereichs eines Lesegeräts vollkommen passiv. Erst innerhalb des Ansprechbereichs eines Lesegeräts wird der Transponder aktiviert. Die zum Betrieb des passiven Transponders benötigte Energie wird e- benso wie Takt und Daten durch die Koppeleinheit kontaktlos zum Transpon- der übertragen.

Durch Kombination eines Transponders mit einem Sensor ist es möglich neben einer Identifikationsnummer physikalische Messdaten drahtlos zu übertragen [RFID-Forum 06/2004, S.20]. Eingesetzt werden hierbei in der Regel akti- ve Transponder, also Transponder mit integrierter Batterie, zum eigenständigen Erfassen von Messdaten außerhalb der Reichweite der Lesestation. Messgeräte, die Ihre Messergebnisse per Funk übertragen, werden auch als Telemetriesysteme bezeichnet. Im Gegensatz zu passiven Transpondem sind all diese messenden Systeme aufwändig und teuer in der Herstellung sowie wartungsintensiver aufgrund der eigenen Energieversorgung.

Darstellung der Erfindung

Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden und insbesondere eine einfache und kostengünstige Prüfeinrichtung anzugeben, mit der zum einen der Zustand eines Signalgebers, wie etwa eines Druckschalters überwacht werden kann und mit der zum anderen zugleich der Gegenstand, der mit Prüfeinrichtung versehen ist, gekennzeichnet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Prüfeinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Eine Prüfanordnung und zugehöriger Prüfverfahren sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weitere vorteilhafte Details, Aspekte und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung

ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Figuren und den Beispielen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Abkürzungen und Begriffe benutzt:

Die Abkürzung RFID (Radio Frequency Identification) wird hier allgemein für Identifkationssysteme mit kontaktloser elektromagnetischer Energie- und Datenübertragung verwendet - unabhängig von der eingesetzten Trägerfre- quenz.

Unter Transponderauslesegerät wird ein System verstanden, das über elektromagnetische Felder einen Transponder mit Energie versorgen, Daten aus dessen Chip auslesen und optional auch Daten auf den Chip schreiben kann.

Gemäß der Erfindung weist eine Prüfeinrichtung zur Prüfung und drahtlosen übermittlung des Zustands eines Signalgebers auf:

- einen passiven Transponder mit einem Transponderchip und einer Koppelantenne, jedoch ohne eigene Energieversorgung, - einen Signalgeber, der zumindest zwei Zustände einnehmen kann, wobei

- der Signalgeber elektrisch so mit der Koppelantenne des Transponders verbunden ist, dass der Transponder in einem ersten Zustand des Signalgebers außer Funktion gesetzt ist, und die Funktion des Transponders in einem zweiten Zustand des Signalgebers im Wesentlichen unbeeinträchtigt ist.

Die vorgeschlagene Lösung ist wesentlich einfacher und kostengünstiger als der grundsätzlich ebenfalls mögliche Einsatz von passiven Transpondern mit Sensoreingang, die Messdaten nur innerhalb der Reichweite der Lesestation erfassen und direkt übermitteln, und die aufgrund der aufwändigeren Signalverarbeitung im Transponderchip und den wesentlich geringeren Produktionsmengen wesentlich teurer sind, als die in Massenproduktion hergestellten

Standardtransponder, die für die vorliegende Prüfeinrichtung zum Einsatz kommen können.

Vorzugsweise enthält der Transponder eine eindeutige Kennung, insbesonde- re eine Seriennummer, die den Transponder und damit die Prüfeinrichtung eindeutig kennzeichnet.

In einer ersten, bevorzugten Erfindungsvariante ist der Signalgeber im Bereich der Kontaktstellen zwischen Transponderchip und Antenne angeschlossen, wobei der Signalgeber in einem niedrigohmigen Zustand die Koppelantenne des Transponders kurzschließt und dadurch den Transponder außer Funktion setzt, und in einem hochohmigen Zustand die Funktion des Transponders im Wesentlichen unbeeinträchtigt lässt.

Die Koppelantenne des Transponders kann dabei insbesondere aus Kupfer bestehen und die Anschlussleitungen zum Signalgeber an die Antenne im Bereich ihrer Anschlüsse an den Transponderchip angelötet sein.

Bei einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Erfindungsvariante ist der Signalge- ber in die Koppelantenne eingefügt, wobei der Signalgeber in einem niedrigohmigen Zustand die Koppelantenne und damit den Transponder in Funktion setzt, und in einem hochohmigen Zustand die Koppelantenne unterbricht und den Transponder außer Funktion setzt.

In allen Erfindungsvarianten kann vorgesehen sein, dass der Transponder in Etikettform ausgebildet ist. Insbesondere kann der Transponder flexibel ausgeführt sein.

Der Signalgeber ist mit Vorteil ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Schalter, einem Temperatursensor, insbesondere einem Bimetall- Schalter oder einem Thermowiderstand, einem lichtempfindlichen Sensor, insbesondere einem Photowiderstand oder einer Photodiode, einem Drucksen-

sor, einem Füllstandssensor, einem Leitfähigkeitssensor und einem Feuchtesensor.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Prüfeinrichtung ist der Transponder für die Anwendung eines Verfahrens zur individuellen Erkennung eingerichtet. In manchen Anwendungen kann es auch von Vorteil sein, wenn der Transponder für eine gesicherte Datenübertragung, insbesondere über Identifizierungs- o- der Autorisierungsprotokolle, eingerichtet ist.

Zweckmäßig ist der Transponder auf eine Arbeitsfrequenz zwischen 9 und 135 kHz, vorzugsweise zwischen 100 und 135 kHz ausgelegt. Alternativ kann der Transponder auf eine Arbeitsfrequenz im ISM-Frequenzbereich, insbesondere auf eine Arbeitsfrequenz um 6,78 MHz, 13,56 MHz, 27,125 MHz, 40,68 MHz, 433,92 MHz, 869,0 MHz, 915,0 MHz, 2,45 GHz, 5,8 GHz oder 24,125 GHz, und besonders bevorzugt auf eine Arbeitsfrequenz um 13,56 MHz ausgelegt sein.

Der Transponder kann insbesondere Daten enthalten, wie eine Identifikationsnummer, Spezifikation der Prüfeinrichtung, Position der Prüfeinrichtung, Spezi- fikation eines Prüflings, durchgeführte oder durchzuführende Verarbeitungsschritte, durchlaufene oder zu durchlaufende Verarbeitungsstationen, Aufenthaltsorte und Zeiten, physikalische Messgrößen, wie Temperatur, Druck, Füllstand, Beschleunigung, vom an den Transponder angeschlossenen Signalgeber, Herstellungsdatum der Prüfeinrichtung, Bedienungsanleitung oder Steue- rungscode für Verarbeitungssysteme.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Prüfeinrichtung einen weiteren passiven Transponder mit einem Transponderchip und einer Koppelantenne, jedoch ohne eigene Energieversorgung, wobei der Signalgeber elektrisch so mit der Koppelantenne des weiteren Transponders verbunden ist, dass der weitere Transponder in dem zweiten Zustand des Signalgebers außer Funkti-

on gesetzt ist, und die Funktion des weiteren Transponders in dem ersten Zustand des Signalgebers im Wesentlichen unbeeinträchtigt ist.

Die Erfindung enthält auch einen Behälter mit einer Prüfeinrichtung der vorge- nannten Art, wobei der Transponder der Prüfeinrichtung gleichzeitig zur Kennzeichnung des Behälters oder dessen Inhalts eingerichtet ist, insbesondere dadurch, dass er mit einer eindeutigen Identifikationsnummer versehen ist.

Die Erfindung enthält weiter eine Prüfanordnung mit einer Mehrzahl von Prüf- einrichtung der oben beschrieben Art. Dabei können die Transponder der Prüfeinrichtungen beispielsweise auf sequentielles Auslesen durch das Lesefeld eines Transponderauslesegeräts eingerichtet sein. In andere Ausgestaltungen sind die Transponder der Prüfeinrichtungen auf gleichzeitige Anordnung im Lesefeld eines Transponderauslesegerät und Auslesen durch ein An- tikollisionsverfahren eingerichtet.

Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Prüfen und übermitteln des Zustands eines Signalgebers, der zumindest zwei Zustände einnehmen kann, bei dem - ein passiver Transponder mit einem Transponderchip und einer Koppelantenne, jedoch ohne eigene Energieversorgung bereitgestellt wird, der Signalgeber elektrisch so mit der Koppelantenne des Transponders verbunden wird, dass der Transponder in einem ersten Zustand des Signalgebers außer Funktion gesetzt wird, und die Funktion des Transponders in einem zweiten Zustand des Signalgebers im Wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt, versucht wird, den Transponder mit einem Transponderlesegerät auszulesen, und

- auf Grundlage des Erfolgs oder Nichterfolgs des Ausleseversuchs auf den Zustand des Signalgebers geschlossen wird.

Nach einem weiteren erfindungsgemäß Verfahren zum Prüfen und übermitteln des Zustands eines Signalgebers, der zumindest zwei Zustände einnehmen kann, ist vorgesehen, dass ein erster und zweiter passiver Transponder, jeweils mit einem Transponderchip und einer Koppelantenne, jedoch ohne eigene Energieversorgung bereitgestellt werden, der Signalgeber elektrisch so mit der Koppelantenne des ersten Transponders verbunden wird, dass der erste Transponder in einem ersten Zustand des Signalgebers außer Funktion gesetzt wird, und die Funktion des ersten Transponders in einem zweiten Zustand des Signalgebers im Wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt,

- der Signalgeber elektrisch so mit der Koppelantenne des zweiten Transponders verbunden wird, dass der zweite Transponder in dem zweiten Zustand des Signalgebers außer Funktion gesetzt wird, und die Funktion des zweiten Transponders in dem ersten Zustand des Signalgebers im Wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt, versucht wird, zumindest einen der Transponder mit einem Transpon- derlesegerät auszulesen, und

- auf Grundlage des Erfolgs oder Nichterfolgs des Ausleseversuchs auf den Zustand des Signalgebers geschlossen wird.

Zum Prüfen einer Prüfanordnung mit einer Mehrzahl von Prüfeinrichtung der oben beschriebenen Art können die Prüfeinrichtungen sequentiell in das Lesefeld eines Transponderauslesegeräts gebracht und mit dem eben genannten Prüfverfahren ausgelesen werden. Alternativ können mehrere Prüfeinrichtungen gleichzeitig im Lesefeld eines Transponderauslesegeräts angeordnet sein und mittels eines Antikollisionsverfahrens mit dem genannten Prüfverfahren ausgelesen werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei sind nur die

für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine Prüfeinrichtung auf Basis eines Standardtransponders nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 2 eine Prüfeinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, die eine Plausibilitätskontrolle des Prüfergebnisses ermöglicht.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Zunächst wird mit Bezug auf die Figur 1 als exemplarische Ausführungsform ein Etikett mit einem Transponder 2 erläutert, der mit Hilfe eines Schalters 33 eingeschaltet bzw. ausgeschaltet werden kann.

Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 1 das Etikettensubstrat, auf dem der Transponder 2 mit Transponderchip 21 - hier als Chipmodul - und Antenne 22 aufgebracht ist. Ein derartiger Aufbau ist als RFID-Etikett oder „smart label" bekannt und wird kommerziell in großen Stückzahlen hergestellt.

Erfindungsgemäß wird dieses RFID-Etikett über zwei isolierte Anschlussdrähte 31 , 32 mit einem Schalter bzw. Signalgeber 33 so verbunden, dass der Transponder bei geschlossenem Schalter deaktiviert ist, während er bei offenem Schalter voll funktionsfähig ist. Dies wird durch eine Kontaktierung der Anschlussdrähte 31 , 32 im Bereich der Anschlusspunkte der Antenne 22 an das Chipmodul erreicht. Dadurch lassen sich Antenne und Chip bei geschlossenem Schalter kurzschließen - der Transponder ist deaktiviert. Andererseits wird die Funktionsfähigkeit des Transponders bei offenem Schalter im Ausführungsbeispiel nur unwesentlich beeinträchtigt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Tatsache, dass es einen Zustand des Signalgebers gibt, im Ausführungsbeispiel den hochohmigen Zustand, in dem der Transponder 2 voll funktionsfähig ist und möglichst wenig durch die Zuleitungen zum Signalgeber beeinträchtigt wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass a) die Geometrie des Transponders 2 an sich durch die Montage des Signalgebers nicht verändert wird, b) ein Transponder verwendet wird, der mit induktiver Kopplung - über eine spulenförmige Antenne - besonders bevorzugt bei 13,56 MHz arbeitet und c) die Anschlussdrähte möglichst kurz im Verhältnis zur Länge der Antennenleiterbahn ausgeführt sind.

Der Signalgeber kann beispielsweise in ein (mobiles) Prüfsystem integriert sein, die das Vorhandensein und den mechanischen Kontakt eines Prüflings feststellen soll. Je nach Anforderung an das Prüfsystem kann durch den mechanischen Kontakt ein Schalter geschlossen oder geöffnet - und entsprechend der Transponder deaktiviert oder aktiviert - werden. Der Zustand kann dann drahtlos über die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung ausgelesen werden.

Ein besonderer Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass das Prüfsystem ohne Verkabelung und damit flexibel ausgestaltet werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Prüfsystem eine große Anzahl von Prüfstellen aufweist, die an variablen Positionen angeordnet sein müssen. Jede Prüfstelle muss dann jeweils nur eine Prüfeinrichtung mit einem Transpon- der mit eindeutiger Kennzeichnung (Seriennummer) enthalten, der über ein einheitliches Lesegerät, beispielsweise über einen Scan-Vorgang ausgelesen werden kann.

Bei hohen Qualitäts- bzw. Sicherheitsanforderungen an das Prüfergebnis kann der Signalgeber 40, wie in Fig. 2 gezeigt, auch aus zwei Schaltern, einem öffner 41 und einem Schließer 42 - bestehen, die jeweils nach dem erfindungsgemäßen Aufbau an einen Transponder 51 bzw. 52 angeschlossen sind. Bei

dieser Ausführungsvariante ist eine Plausibilitätskontrolle des Prüfergebnisses möglich, da in jedem Fall immer ein Transponder pro Prüfstelle auslesbar sein muss.

Ist der Transponder - wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben - als Etikett ausgeführt, so kann dieses RFID-Etikett direkt an geeigneter Stelle auf das Prüfsystem geklebt werden. Ist eine stabilere Ausführung erforderlich, so kann beispielsweise a) der Aufbau gekapselt werden, b) das RFID-Etikett auf eine Karte bzw. ein robustes Substrat geklebt und zwischen Karte und Prüf- System geschützt angeordnet werden oder c) der Aufbau von vorneherein direkt in einer Chipkarte oder einem anderen sogenannten Hard-Tag, also einem robusteren Transpondertyp, realisiert werden.

Während die Erfindung insbesondere mit Bezug auf bevorzugte Ausführungs- beispiele gezeigt und beschrieben worden ist, versteht sich für den Fachmann, dass änderungen in Gestalt und Einzelheiten gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend sein. Statt dessen soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung den Um- fang der Erfindung veranschaulichen, der in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist.