DE4336896C2 - Verfahren zur Energieversorgung von mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden und mit aktiver Elektronik beschalteten Identifizierungsmarken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ener­ gieversorgung von mit akustischen Oberflächenwellen arbei­ tenden und mit aktiver Elektronik beschalteten Identifi­ zierungsmarken - ID-Tags - nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

ID-Tags (siehe beispielsweise US 4 746 830) sind passive Schlüsselkomponenten in Identifizie­ rungssystemen, welche berührungslos über größere Entfer­ nungen identifiziert werden können. Dazu sendet ein Abfra­ ge/Auswertegerät hochfrequente Funkimpulse aus, die von einem im Bereich des Abfrage/Auswertegerätes befindlichen ID-Tag empfangen werden, darin in akustische Oberflächen­ wellen umgesetzt, in elektromagnetische Signale rücküber­ führt und als Antwort an das Abfrage-Auswertegerät zurück­ gesendet werden. Durch auf den ID-Tag vorgesehene Reflek­ toren für akustische Oberflächenwellen wird im Antwortsi­ gnal eine Codierung mit einer großen Anzahl von verschie­ denen eindeutigen Möglichkeiten erzeugt.

Wenn über die reine Identifizierung hinaus weitere Daten übertragen werden sollen, ist die vorgenannte Anzahl von Codierungsmöglichkeiten bei weitem zu klein. Durch eine zusätzliche Beschaltung des ID-Tags mit einer aktiven Elektronik lassen sich diese Möglichkeiten wesentlich er­ weitern. Durch Modulation der ID-Tag-Antwortsignale oder durch Erzeugung eigener Antwortsignale können dann weitere Daten zum Abfrage/Auswertegerät übertragen werden. Dadurch werden zusätzliche Funktionen möglich, wobei es sich bei­ spielsweise auch um die Übertragung von Daten vom Abfra­ ge/Auswertegerät zum ID-Tag und deren nichtflüchtige Spei­ cherung in diesem handelt.

Bei einer derartigen Erweiterung von ID-Tags zu "aktiven" ID-Tags muß die aktive Elektronik mit Energie versorgt werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Energie elek­ tromagnetisch oder über Magnetspulen zum aktiven ID-Tag zu übertragen (siehe beispielsweise US 3 745 569).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei­ ne Möglichkeit zur energiesparenden und weitestgehend stö­ rungsfreien drahtlosen Energieübertragung zu aktiven ID-Tags der vorgenannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung in Blockform einer Ausführungsform eines Identifizierungssystems mit einem aktiven ID-Tag; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung in Blockform einer besonderen Ausführungsform zur drahtlosen Ener­ gieübertragung zu einem ID-Tag.

Gemäß Fig. 1, die den generellen Aufbau eines Identifi­ zierungssystems der in Rede stehenden Art zeigt, ist ein Abfrage/Auswertegerät 10 mit einer daran angeschlossenen Antenne 11 vorgesehen, das ein Abfragesignal für ein ID-Tag 15 mit einer an dieses angeschlossenen Antenne 16 abstrahlt und Antwortsignale wieder empfängt. Das ID-Tag 15 ist in der oben erläuterten Weise mit einer aktiven Elektronik 17 beschaltet.

Das Identifizierungssystem enthält weiterhin ein Sendege­ rät 12 mit einer daran angeschlossenen Antenne 13 zur drahtlosen Energieübertragung für die Energieversorgung der aktiven Elektronik 17. Die über die Antenne 16 des ID-Tag empfangene elektromagnetische Energie wird bei­ spielsweise über eine Lade- und Speicherschaltung 18, 19 in die aktive Elektronik 17 eingespeist. Diese Halteschal­ tung ist schematisch durch einen Gleichrichter 18 und ei­ nen Haltekondensator 19 realisiert. Es sei darauf hinge­ wiesen, daß es sich dabei lediglich um eine beispielhafte Darstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzips handelt und daß hier im Rahmen des fachmännischen Könnens auch an­ dere Realisierungen möglich sind, wie dies generell auch für die bisher erläuterten Komponenten des Identifizie­ rungssystems gilt.

Der Kern der Erfindung ist nun darin zu sehen, daß das ID-Tag 15 so betrieben wird, daß es bei fehlender Energie­ versorgung rein passiv und bei Vorhandensein von Energie über die aktive Elektronik 17 als aktives ID-Tag arbeitet. Dazu wird die Ausstrahlung von elektromagnetischer Energie über das Sendegerät 12 und die Antenne 13 nur dann akti­ viert, wenn das Abfrage/Auswertegerät 10 über ein Antwort­ signal das Vorhandensein des ID-Tags 15 erkannt hat. Dies kann dadurch erfolgen, daß das Abfrage/Auswertegerät 10 das Sendegerät 12 über eine Auswerteelektronik 14 akti­ viert, wenn es ein Antwortsignal vom ID-Tag 15 aufgenommen hat. Auf diese Weise erfolgt die Aussendung der für die Energieversorgung der aktiven Elektronik 17 notwendige elektromagnetische Strahlung kurzzeitig und gezielt. Es ergibt sich daraus insbesondere der Vorteil, daß zur Stei­ gerung der Sicherheit und Zuverlässigkeit auch höhere Strahlungsleistungen vertretbar sind, als dies bei einem Dauerstrichbetrieb des Sendegerätes 12 der Fall wäre.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Energieübertragung erst dann aktiviert werden, wenn das ID-Tag 15 als ein für eine bestimmte Erkennungsaufgabe wesentliches Element identifiziert worden ist. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß lediglich ein vorgegebener für die Energie­ übertragung relevanter Teil des Abfragesignals für das ID-Tag 15 ausgenutzt wird. Damit können für andere Aufga­ ben vorgesehene ID-Tags dadurch ausgeschlossen werden und damit keine Energieübertragung auslösen, deren Antwort­ signal als nicht relevant erkannt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Energieübertragung nur dann aktiviert werden, wenn sich die Antenne 11 des Abfrage/Auswertegerätes 10 und die An­ tenne 16 des ID-Tags 15 in einer günstigen Position zuein­ ander befinden. Dies ist durch Auswertung der Amplitude des im ID-Tag 15 passiv reflektierten Signals und/oder durch Auswertung der Position zwischen senderseitiger An­ tenne 11 und empfangsseitiger Antenne 16 z. B. nach Maßgabe des Doppeleffektes möglich. Die letztgenannte Möglichkeit der Positionsbestimmung ist beispielsweise bereits in der älteren deutschen Patentanmeldungen P 43 10 610.2 beschrieben.

In Weiterbildung der Erfindung kann mit den aktiv erwei­ terten Antwortsignalen von ID-Tags auch eine Information über die bereits im ID-Tag verfügbare Energie auf das Ab­ frage/Auswertegerät rückübertragen und basierend auf die­ ser Information die Energieübertragung hinsichtlich Lei­ stung und/oder Dauer und/oder Wiederholungsrate so gesteu­ ert werden, daß eine zuverlässige Funktion gewährleistet bleibt und trotzdem eine überflüssige Energieabstrahlung unterbleibt.

Für eine Leistungssteuerung ist schematisch eine Möglich­ keit in Fig. 2 dargestellt, in der entsprechende Elemente wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen und einem Strichzusatz bezeichnet sind. Dabei enthält das Abfra­ ge/Auswertegerät 10′ einen Sendegerätteil 12′, der in Ab­ hängigkeit vom Empfang eines Abfragesignals von einem ID-Tag 15 zur ID-Tag-Erkennung eine kleine Leistung und zur Energieversorgungsübertragung eine große Leistung ab­ strahlt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Ab­ fragesignale und die Energieversorgungssignale in unter­ schiedlichen Frequenzbereichen übertragen werden.

Darüber hinaus kann den Energieversorgungssignalen auch Information aufmoduliert sein.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die schaltungstechnische Realisierung der anhand der Fig. 1 und 2 schematisch erläuterten Identifizierungssysteme im Rahmen des fachmän­ nischen Könnens ohne weiteres in unterschiedlichen Ausfüh­ rungsformen möglich ist. So können beispielsweise unter­ schiedliche Antennen zur Abfrage und Energieübertragung verwendet werden, wie dies in Fig. 1 bereits dargestellt ist. Im Unterschied dazu können auch unterschiedliche An­ tennen zur Abfrage vor und nach der Energieübertragung vorgesehen sein. Weiterhin können die Antwortsignale nach der Energieübertragung aktiv verstärkt werden oder es kann des Abfragesignal direkt oder am ID-Tag abgegriffen und verstärkt werden, wobei aus dem verstärkten Signal Krite­ rien zur Sand/Empfangsumschaltung gewonnen werden können.

Claims (9)

1. Verfahren zur Energieversorgung von mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden und mit aktiver Elektronik (17) beschalteten Identifizierungsmarken (15 bis 17) in Identifizierungssystemen, welche die Identifizierungsmar­ ken (15 bis 17) als abzufragende Elemente, ein Abfra­ ge/Auswertegerät (10, 11) zum Abfragen der Identifizie­ rungsmarken (15 bis 17) und Auswertung von diesen rückge­ sendeten Abfragesignalen sowie ein Sendegerät (12, 13) zur Energieübertragung für die Energieversorgung der aktiven Elektronik (17) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieübertragungssendegerät (12, 13) vom Ab­ frage/Auswertegerät (10, 11) für die Energieversorgung je­ weils mindestens einer Identifizierungsmarke (15 bis 17) dann aktiviert wird, wenn das Abfrage/Auswertegerät (10, 11) diese Identifizierungsmarke (15 bis 17) identifiziert hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktivierung des Energieübertragungssendegerätes (12, 13) lediglich ein vorgegebener Teil des Abfragesignals ausgenutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Aktivierung des Energieübertragungssen­ degerätes (12, 13) eine Amplitudenauswertung des Abfrage­ signals durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Aktivierung des Energieübertragungssen­ degerätes (12, 13) eine Positionsauswertung aus den Iden­ tifizierungssignalen von Identifizierungsmarken (15 bis 17) durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß den Abfragesignalen von Identifizie­ rungsmarken (15 bis 17) über die aktive Elektronik (17) eine Information über die in den Identifizierungsmarken (15 bis 17) vorhandene Energie aufgeprägt und die Energie­ übertragung über das Abfrage/Auswertegerät (10, 11) hin­ sichtlich Leistung und/oder Übertragungsdauer und/oder Wiederholungsrate gesteuert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abfragesignale vom Abfra­ ge/Auswertegerät (10, 11) und die Energieversorgungssi­ gnale vom Energieübertragungssendegerät (12, 13) mit un­ terschiedlicher Leistung derart abgestrahlt werden, daß die Leistung der Energieversorgungssignale größer als die der Abfragesignale ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abfragesignale und die Energiever­ sorgungssignale in unterschiedlichen Frequenzbereichen übertragen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß den Energieversorgungssignalen Informa­ tion aufmoduliert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Energieversorgung über Magnetspulen erfolgt.