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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Austausch von Daten mit mindestens einem tragbaren im wesentlichen kartenförmigen Datenträger mit einer Stromversorgungs-, einer Speicherschaltung und einer Daten-ein- und -ausgangsschaltung sowie gegebenenfalls einer Informationsverarbeitungsschaltung und mindestens einer mit einer Datenverarbeitungs- und Datenempfangsanlage verbundenen Lese-Schreibeinrichtung mit der der Datenträger über eine mit der Stromversorgungsschaltung und der Datenein- und -ausgangsschaltung verbundene induktive Kopplungsschleife koppelbar ist.
Eine solche Anordnung wurde z. B. durch die DE-OS 2 738 113 bekannt. Diese bekannte Lösung ist in erster Linie für die Durchführung von Bearbeitungsvorgängen, wie Bank-Dienstleistungen, wie die Aus- und bzw. oder Eingabe von Gegenständen und das Öffnen von Sperren vorgesehen. Bei dieser bekannten Einrichtung sind ein in eine Aufnahmeeinrichtung der Vorrichtung, wie einen Automaten und bzw. oder ein Prüfgerät, eingebbare Identifikanten, wie Kreditkarten, Scheckkarten oder dgl. vorgesehen, die einen Merkmalspeicher aufweisen, in dem ein nur dem rechtmässigen Inhaber des Indentifikanten zugeordnetes persönliches Merkmal gespeichert ist, das mit einem in die Vorrichtung eingebbaren Merkmal auf das Vorhandensein einer vorbestimmten Beziehung mittels einer Prüfeinrichtung überprüfbar ist.
Bei dieser bekannten Vorrichtung ist weiters vorgesehen, dass die Merkmalspeicher nur einmal ladbar und die Prüfeinrichtung im Indentifikanten angeordnet ist. Dabei sind induktive Kopplungsstreifen zur Einkopplung von Daten und für die Stromversorgung vorgesehen, wobei für den letzteren Zweck noch Umsetzer vorgesehen sind. Dabei ergibt sich allerdings der Nachteil, dass es im bekannten Falle lediglich möglich ist, Impulse zu übertragen. Ausserdem ergibt sich durch die Notwendigkeit der Anordnung von Umsetzern ein entsprechender Schaltungsaufwand.
Weiters wurde durch die EP 79 047 A2 eine Anordnung bekannt, bei der die Energieübertragung und die Datenübertragung zum Datenträger über Mikrowellen-Sende- und Empfangseinrichtungen erfolgt. Der Nachteil dieser Lösung liegt in dem relativ komplizierten Aufbau der nötigen Sende- und Empfangseinrichtungen. Ausserdem müssen auch entsprechende Vorrichtungen getroffen werden, um allfällige Beeinflussungen von in der Nähe der Lese-Schreibeinrichtung befindlichen Geraten durch die Mikrowellen zu vermeiden.
Weiters wurde auch schon vorgeschlagen, eine Kopplung zwischen der Lese-Schreibeinrichtung mit dem Datenträger auf optischem oder kapazitivem Weg vorzusehen. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass nur relativ kleine Energien auf diesem Weg übertragen werden können und die Datenträger daher meist mit einer Batterie zur Stromversorgung versehen werden müssen, oder es ist nur ein Datenfluss vom Datenträger zur Leseeinrichtung möglich. Ein solcher Betrieb ist aber für viele Anwendungen nicht ausreichend. So ist es z. B. für Wertkarten, die zum mehrmaligen Betrieb verschiedene Einrichtungen, z. B.
Ausgabeautomaten, wobei der Wert der Karte jeweils um einen bestimmten Wert vermindert wird, oder für ein Arbeitszeit-Erfassungssystem, bei dem die Anwesenheitszeiten auf der Karte bei der Betätigung der entsprechenden Kontrolluhren auf der Karte automatisch addiert werden, ein derartiger Betrieb nicht ausreichend.
Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die einen Datenfluss vom und zum Datenträger ermöglicht und bei der der Datenträger dünn ausgeführt sein kann und die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die induktive Kopplungsschleife als wenigstens eine in den Datenträger eingebettete, scheibenförmige Spule aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist und die LeseSchreibeinrichtung zwei an sich bekannte axial voneinander distanzierte, koaxial angeordnete und miteinander elektrisch verbundene Spulen aufweist, wobei die auf dem Datenträger angeordnete Spule in den axialen Spalt zwischen den Spulen der Lese-Schreibeinrichtung einschiebbar ist.
Auf diese Weise wird eine sehr weitgehende Kopplung erzielt, die auch die Übertragung der für den Betrieb einer Informationsverarbeitungsschaltung auf dem Datenträger nötigen Energie und damit einen Datenfluss in beiden Richtungen erlaubt, wobei der Datenträger selbst sehr dünn, etwa in der Stärke einer üblichen Scheck- oder Bankomatkarte, ausgeführt sein kann.
Durch diese Anordnung der Spulen der Lese-Schreibeinrichtung ergibt sich auch der Vorteil, dass bei eingeschobenem Datenträger im Bereich der auf diesem vorgesehenen Spule ein sehr homogenes Feld herrscht und praktisch keine Streuung auftritt und so eine sehr hohe Sicherheit der korrekten Datenübertragung gegeben ist.
Von besonderem Vorteil in diesem Zusammenhang ist es, in Weiterbildung der Erfindung, dass die Spule einlagig mit vorzugsweise spiralförmigen Windungen ausgebildet ist.
Eine Lese-Schreibeinrichtung dieser Art wurde durch die DE-OS 2 539 794 bekannt. Bei dieser sind Spulen mit stabförmigen ferromagnetischen Kernen vorgesehen, wodurch sich entsprechend grosse Streuverluste ergeben.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spulen der Lese-Schreibeinrichtung in an sich bekannter Weise einen Kern aus ferromagnetischem Material aufweisen und dass im Zentrum der Datenträger-Spule eine magnetisch gut leitende Schichte, ein ferromagnetischer Kern od. dgl. angeordnet ist, wobei mit relativ kleinen Spulen die nötige Energieübertragung gewährleistet werden kann. Durch die Anbringung eines magnetisch gut leitenden Materials im Zentrum der Datenträger-Spule ergibt sich ein besonders kleiner Luftspalt, wodurch die Streuung weiter vermindert wird.
Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Spule im Bereich einer Ecke des Datenträgers auf diesem aufgebracht ist und der Kern der Spulen der Lese-Schreibeinrichtung ein an zwei Seiten luftspaltfrei schliessendes Joch aufweist, da auf diese Weise eine besonders gute Führung des magnetischen Flusses gewährleistet ist und kaum Streuungen, die einen erhöhten Magnetisierungsbedarf erfordern würden, auftreten.
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Für die Energie- und Datenübertragung an den Datenträger kann bei Verwendung lediglich einer Datenüberträger-Spule ein Zweifrequenz-Verfahren angewendet werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann jedoch auch so vorgegangen werden, dass für die getrennte Übertragung von Energie und Daten jeweils eine gesonderte Spule vorgesehen ist, wobei vorzugsweise jeweils eine Spule im Bereich einer Ecke des Datenträgers angeordnet ist.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 und 2 schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Einrichtung im Schnitt, Fig. 3 und 4 zwei verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung von Kernen für die Spulen der Lese-Schreibeinrichtung, Fig. 5 und 6 zwei verschiedene Ausführungsformen von Datenträgem in vergrössertem Massstab und Fig. 7 ein Blockschaltbild für eine mögliche Schaltung des Datenträgers.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind in der Lese-Schreibeinrichtung (1) zu beiden Seiten eines zum Einschreiben eines Datenträgers (2) vorgesehenen Spaltes (3) Spulen (4,4') angeordnet, die miteinander elektrisch verbunden sind, wobei beide den gleichen Wickelsinn aufweisen und praktisch eine einzige, etwa in der Mitte ihrer axialen Erstreckung geteilte Spule, darstellen. Diese Spulen (4,4') sind über eine entsprechende Schnittstellenschaltung mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden. Die beiden letztgenannten Einrichtungen sind nicht Teile der Erfindung und können beliebig ausgebildet sein.
Der Datenträger (2) ist kartenförmig ausgebildet und weist eine einlagige spiralförmige Spule (5) auf. Dabei ist der Anschluss der innersten Windung unter einer Isolierschicht radial nach aussen geführt. Die beiden Anschlüsse der Spule (5) sind zu einer in Fig. 1 nicht dargestellten elektronischen Schaltung, die in Dünn- oder Dickschicht-Technik ausgeführt sein kann, geführt, wobei die Schaltung in den kartenförmigen Datenträger (2) integriert ist.
Wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, der Datenträger (2) in den Schlitz (3) der Lese-Schreibeinrichtung (1) eingeschoben, so kommt die auf dem Datenträger (2) aufgebrachte Spule (5) zwischen den Spulen (4,4') zu liegen, wodurch die Spule (5) in einem Bereich mit nur geringer Streuung liegt und eine gute Kopplung erreicht wird.
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übertragen werden. Gleichzeitig ergibt sich auch eine bessere Führung des Magnetfelds.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann dieser Kern (6) als geschlitzter rechteckiger Ring ausgebildet sein, der im Kopf der Lese-Schreibeinrichtung (1) gehalten ist. Wie aus Fig. 3 weiters ersichtlich ist, ist der Schlitz (3) der Lese-Schreibeinrichtung (1) seitlich begrenzt, sodass der Datenträger (2) beim Einschieben exakt geführt ist und die auf dem Datenträger (2) aufgebrachte Spule (5) im eingeschobenen Zustand mit den Spulen (4,4') der Lese-Schreibeinrichtung (1) ausgerichtet ist.
Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung eines Kernes (6), der z. B. aus Ferrit hergestellt sein kann, ist in Fig. 4 dargestellt. Dieser Kern (6") weist ein an zwei Seiten luftspaltfrei schliessendes Joch auf und besteht aus einem unteren Schenkel (61) und einem aus Fig. 4 nicht ersichtlichen, gleich ausgebildeten oberen Schenkel, die über einen L-förmigen Steg (62) miteinander vorzugsweise einstückig verbunden sind. Mit den Schenkeln sind in die Spulen (4,4') eingreifende Stifte (63) verbunden. Mit einem solchen Kern (6") ergeben sich besonders geringe Streuverluste und daher eine besonders gute Übertragung, wobei kaum Verzerrungen auftreten.
Um den unvermeidlichen Luftspalt des Kernes (6) bei eingeschobenem Datenträger möglichst kein zu halten, ist bei der Ausführungsform eines Datenträgers (2) nach der Fig. 5 im Zentrum der aufgebrachten Spule (5) eine Schicht (7) aus magnetisch gut leitendem Material aufgebracht. Statt einer solchen Schicht kann auch ein ferromagnetischer Kern in den Datenträger eingesetzt sein. Aus der Fig. 5 ist auch ersichtlich, dass der Anschluss (8) der innersten Windung der Spule (5) isoliert unter den Windungen der Spule (5) radial herausgeführt ist. Der Anschluss der äussersten Windung der Spule (5) ist hinter der Schnittebene gemeinsam mit den Anschluss (8) zu der nicht dargestellten elektronischen Schaltung geführt, die z. B. in Dünn-oder Dickschicht-Technik ausgeführt sein kann.
Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung eines Datenträgers (2) ist in Fig. 7 dargestellt. Bei dieser ist die innerste Windung der Spule (5) zur anderen Seite des Substrats durchkontaktiert und an eine weitere Spule (5') angeschlossen, die den gleichen Wickelsinn aufweist wie die Spüle (5) und mit dieser praktisch als eine Spule wirkt. Die Ausleitung (8,8') beider Spulen (5, 5') sind mit der äussersten Windung der betreffenden Spule (5 bzw. 5') verbunden und zu der nicht dargestellten elektronischen Schaltung geführt Dies ermöglicht es, mit Spulen mit kleinen Durchmessern das Auslangen zu finden.
Wie in Fig. 6 strichliert angedeutet ist, können auch bei dieser Ausführungsform eines Datenträgers eine oder zwei Schichten (7, 7') aus einem magnetisch gut leitenden Material bzw. Kerne vorgesehen sein, wodurch sich beim Einschieben in eine Lese-Schreibeinrichtung (1) gemäss Fig. 2 ein besonders kleiner Luftspalt ergibt.
In Fig. 7 ist schematisch ein möglicher Aufbau einer elektronischen Schaltung eines Datenträgers (2) dargestellt.
Die Spule (5) ist mit einer Stromversorgungsschaltung (10) verbunden, die die über die Spulen (4,4') der Lese-Schreibeinrichtung (l) und der Spule (5) übertragene Energie in eine für den Betrieb der übrigen Schaltung geeigneten Spannung umwandelt. Dabei kann für die Übertragung von Daten-Versorgungsenergie z. B. ein 2-
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Frequenzverfahren vorgesehen sein, bei dem die Spulen (4,4') der Lese-Schreibeinrichtung mit Wechselspannungen unterschiedlicher Frequenz beaufschlagt sind, von denen die eine mit den zu übertragenden Daten modiliert ist und die andere lediglich zur Übertragung der für den Betrieb des Datenträgers (2) bzw. dessen elektronischer Schaltung benötigten Energie dient. In diesem Fall verarbeitet die Stromversorgungsschaltung (10) lediglich die für die Energieversorgung vorgesehene Frequenz.
Alternativ kann z. B. in Weiterbildung der Ausführungsform gemäss Fig. 4 so vorgegangen werden, dass für die getrennte Übertragung von Energie und Daten jeweils eine gesonderte Spule vorgesehen ist, wobei vorzugsweise jeweils eine Spule im Bereich einer Ecke des Datenträgers angeordnet ist.
Weiters ist mit der Spule (5) eine Eingangs-Ausgangsschaltung (11) verbunden, die die übertragenen Signale einerseits in eine für den Speicher (12) verarbeitbare Form bringt und andererseits aus dem Speicher (12), abgerufenen Signale in eine für die Übertragung zur Lese-Schreibeinrichtung (1) geeignete Form bringt.
In den Speicher (12) ist eine Informationsverarbeitungsschaltung (13) integriert, die den Zugriff zu den einzelnen Speicherplätzen nach den einlangenden Signalen steuert.
PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung zum Austausch von Daten mit mindestens einem tragbaren im wesentlichen kartenförmigen Datenträger mit einer Stromversorgungs-, einer Speicherschaltung und einer Datenein- und -ausgangsschaltung sowie gegebenenfalls einer Informationsverarbeitungsschaltung und mindestens einer mit einer Datenverarbeitungs- und Datenempfangsanlage verbundenen Lese-Schreibeinrichtung, mit der der Datenträger über eine mit der Stromversorgungsschaltung und der Datenein-und-ausgangsschaltung verbundene induktive Kopplungsschleife koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Kopplungssschleife als wenigstens eine in den Datenträger eingebettete, scheibenförmige Spule (5) aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist, und die Lese-Schreibeinrichtung (1) zwei an sich bekannte axial voneinander distanzierte,
koaxial angeordnete und miteinander elektrisch verbundene Spulen (4, 4') aufweist, wobei die auf dem Datenträger (2) angeordnete Spule (5, 5') in den axialen Spalt (3) zwischen den Spulen (4,4') der Lese-Schreibeinrichtung (1) einschiebbar ist.