HOFMANN FALK (DE)
EICHLER JOERG (DE)
SCHUBERT STEFAN (DE)
SYMANZIK HORST (DE)
HOFMANN FALK (DE)
EICHLER JOERG (DE)
SCHUBERT STEFAN (DE)
| EP1045325A1 | 2000-10-18 | |||
| FR2757952A1 | 1998-07-03 | |||
| US5491715A | 1996-02-13 | |||
| EP1130531A2 | 2001-09-05 | |||
| US5812065A | 1998-09-22 | |||
| US6307517B1 | 2001-10-23 |
| 1. | Verfahren zum Senden und Empfangen von Signalen durch einen Transponder, bei dem der Transponder in ein elektomagneti sches Wechselfeld einer TransponderLeseund/oder schreibeinrichtung gebracht wird, das einen Schwingkreis in dem Transponder erregt, der einerseits eine Spannung zur Spannungsversorgung des Transponders induziert und anderer seits bei Erreichen seiner vollen Funktion das elektromag netische Wechselfeld moduliert und durch diese Modulation Daten übertragen und verarbeitet werden, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Selbstabgleich der Resonanzfrequenz des Schwingkreises in dem Transponder erfolgt, wenn dieser in das Wechselfeld der TransponderLeseund/oder schreibeinrichtung gelangt, wobei der Selbstabgleich er folgt, bevor der Transponder seine volle Funktion erlangt. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbstabgleich durch eine Einstellung der Kapazität des Schwingkreises erfolgt, wobei die Abstimmung beginnt, so bald der Transponder mit ausreichend Energie versorgt wird, und dass alle nicht benötigen Einheiten des Transponders während des Abstimmvorganges abgeschaltet sind. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abstimmung die Kapazität in Änderungsschritten verän dert wird und dass die Änderungsschritte der Kapazität des Schwingkreises (1) fest oder adaptiv einstellbar sind. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität in einem Regelkreis als Regelgröße bis zu einem Maximum einer Messgröße verändert wird. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Kapazität bei einem erreichten Maximum der Messgröße oder ein dieser Kapazität entsprechender Wert in einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher gespeichert und mit diesem Wert bei einem erneuten Einbringen des Transponders in das Wechselfeld die Kapazität direkt einge stellt wird. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße die im Resonanzkreis (1) detektierte Pha se von Strom und Spannung ist. |
| 7. | Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstimmvorgang, dann, wenn Strom und Spannung in Phase sind, eine maximale Spannung erreicht ist oder nach einer festen Zeit abgebrochen wird. |
| 8. | Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Kapazität durch ein Gradientensuchverfahren bestimmt wird, bei dem die Abstimmrichtung durch eine ein fache Zustandsmaschine oder einen Mikrokontroller bestimmt wird, und der Wert der abstimmbaren Kapazität entsprechend verringert oder erhöht wird, wobei die Abstimmrichtung ge wechselt wird, wenn bei n von m aufeinanderfolgenden Ab stimmschritten die Spannung kleiner ist als beim vorherigen Abstimmschritt, und der Vorgang iterativ wiederholt wird, bis eine maximale Spannung erreicht wird, oder nach einer festen Zeit abgebrochen bzw. der Vorgang in größeren Zeit abständen fortgesetzt wird und wobei die Pausen zwischen den einzelnen Iterationsschritten hinreichend groß sind, dass der Transponder genügend Energie für den nächsten Ite rationsschritt aufnehmen kann. |
| 9. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Transponder derart programmiert wird, dass bei einer ersten Programmierung ein Grobabgleich er folgt, bei dem der Resonanzkreis (1) mit einer externen Re ferenzschwingung beaufschlagt wird, dass dabei eine Bestim mung der Kapazität mit dem bestmöglichen Resonanzergebnis vorgenommen und der dabei auftretende Wert für die ein stellbare Kapazität in einem nichtflüchtigen Speicher abge legt wird. |
| 10. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der Transponder zur Betriebsspannungsbereit stellung für eine Abstimmeinheit (3) voraufgeladen wird. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Annäherung des Transponders (6) an die TransponderLese und/oder Schreibeinrichtung ein langsam frequenzmoduliertes Trägersignal (7) entweder von der Leseeinheit (5) zeitweise (zeitmultiplex), oder von einer separaten Spule (8) an einem anderen Ort (diversitymultiplex) erzeugt wird. |
Eine mögliche Anwendung sind ohne externe Spannungsversorgung betriebene Transponder, welche ihre Energie aus einem elektro- magnetischen Feld beziehen. In einer Spule wird dabei eine Spannung induziert. Die Spule bildet mit einer parallel ge- schalteten Kapazität einen Schwingkreis. Je besser die Reso- nanzfrequenz des Schwingkreises und die Frequenz der elektro- magnetischen Welle übereinstimmen, desto mehr Energie kann der Transponder aus dem elektromagnetischen Feld beziehen, und des- to weiter kann er vom Sender der elektromagnetischen Welle ope- rieren.
Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises kann auf Grund von Bauelementetoleranzen, Temperatureinflüssen, Einwirkungen aus der Umgebung des Transponders, z. B. Metallkörpern, und gegen- seitiger Beeinflussung benachbarter Transponder variieren.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, die Wirksamkeit von Transpondern, d. h. deren Reichweite bei Gewährleistung einer Lese-und Schreibsicherheit ohne Veränderung der übrigen Para- meter, wie z. B. der Sendeleistung der Transponder-Lese- und/oder-schreibeinrichtung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches 1 ge- löst. Besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen 2 bis 11 dargestellt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungs- beispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeich- nungen zeigt Fig. 1 einen Resonanzschwingkreis mit abstimmbarer Kapazi- tät und Fig. 2 eine Anordnung zur Voraufladung des erfindungsgemä- ßen Transponders.
Es wird ein Verfahren beschrieben, welches den Selbstabgleich des Resonanzkreises während des Betriebes des Transponders er- möglicht. Die Neuerung ist dabei der Selbstabgleich während des Betriebes und die dazu verwendeten Verfahren.
Sobald der Transponder mit Energie versorgt wird, aktiviert die Spannungsüberwachungseinheit (2) zuerst die Abstimmeinheit (3).
Alle anderen nicht benötigten Einheiten des Transponders sind während des Abstimmvorganges abgeschalten, um Energie zu spa- ren.
Eine erste Abstimmmethode basiert auf der Detektierung der Pha- se von Strom und Spannung an dem Resonanzkreis (1). Aus der Phasenlage ergibt sich die Abstimmrichtung. Im Resonanzkreis (1) wird die abstimmbare Kapazität entsprechend verringert oder erhöht, bis Strom und Spannung in Phase sind, oder eine maxima- le Spannung erreicht wird. Es besteht auch die Möglichkeit, den Abstimmvorgang nach einer festen Zeit abzubrechen.
Eine alternative Abstimmmethode ist ein hardwareimplementiertes Gradientensuchverfahren. Bei diesem wird die Abstimmrichtung durch eine einfache Zustandsmaschine oder einen Mikrokontroller bestimmt. Ist bei n von m aufeinanderfolgenden Abstimmschritten die Spannung kleiner als beim vorherigen Abstimmschritt, wird die Abstimmrichtung gewechselt. Dieser Vorgang wird iterativ wiederholt bis eine maximale Spannung erreicht wird. Es besteht wiederum die Möglichkeit, den Abstimmvorgang nach einer festen Zeit abzubrechen oder nach einer festen Zeit in größeren Zeit- schritten weiter abzustimmen. Zwischen den einzelnen Iterati- onsschritten werden entsprechende große Pausen eingelegt, damit der Transponder wieder genügend Energie aus dem elektromagneti- schen Feld aufnehmen kann.
Der nach dem Abstimmvorgang ermittelte Einstellwert wird in ei- nem Speicher (4) abgespeichert. Bei Verwendung eines nicht- flüchtigen Speichers ist es möglich, den letzten Abstimmwert über eine Periode zu speichern in der der Transponder nicht mit Energie versorgt wird. Dadurch kann der letzte Abstimmwert als Startpunkt für den nächsten Abstimmvorgang genutzt werden. Des Weiteren kann nach der Fertigung zum Ausgleich fertigungsbe- dingter Bauteiletoleranzen eine erste Grobabstimmung des Reso- nanzkreises (1) erfolgen. Dabei wird der Resonanzkreis (1) auf eine Referenzfrequenz abgestimmt und der Abstimmwert für die einstellbare Kapazität im nichtflüchtigen Speicher abgelegt.
Bei Verwendung eines flüchtigen Speichers wird der Abstimmwert nur für die Zeit, in der der Transponder mit Energie versorgt wird, gehalten. In diesem Fall wird der nächste Abstimmvorgang nach erneuter Versorgung des Transponders mit Energie von einem vorgegebenen Wert für die abstimmbare Kapazität gestartet.
Die einzelnen Änderungsschritte für den Kapazitätswert können pro Iteration fest oder adaptiv einstellbar sein.
Um den Transponder (6) mit einer Startenergie zu versorgen, die die Abstimmeinheit (3) anfänglich speist, kann der Transpon- der (6) bei Annäherung an die Leseeinheit (5) vorgeladen werden.
Dabei wird ein langsam frequenzmoduliertes Trägersignal (7) entweder von der Leseeinheit (5) zeitweise erzeugt (zeitmulti- plex) oder von einer separaten Spule (8) an einem anderen Ort (diversitymultiplex) erzeugt.
Verfahren zum Selbstabgleich eines Resonanzschaltkreises Bezugzeichenliste 1 abstimmbare Kapazität 2 eine Spannungsüberwachungseinheit 3 Abstimmeinheit 4 Speicher 5 Transponder-Lese-und/oder-schreibeinrichtung 6 Transponder 7 Wechselfeld 8 Spule