DE10049818C2

DE10049818C2 - Read / write device

Info

Publication number: DE10049818C2
Application number: DE10049818A
Authority: DE
Inventors: Werner Schroeder
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-10-09
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: DE10049818A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schreib-/Lesegerät mit mindestens einem in duktiven Koppelelement für kontaktlose Datenträger, einem feststehenden Halteelement und mehreren flachen Spulen, die jeweils auf oder in einem Träger angeordnet sind, der an dem Halteelement beweglich befestigt ist, wobei im Ausgangszu stand eine Fläche, durch die ein Gegenstand hindurchtreten soll, ganz oder teilweise durch die Träger ausgefüllt ist und beim Durchtritt des Gegenstandes der Träger der einwirkenden Kraft nachgibt.The invention relates to a read / write device with at least one in ductive coupling element for contactless data carriers, one fixed holding element and several flat coils are each arranged on or in a carrier which on the Holding element is movably attached, being in the exit stood an area through which an object can pass should be completely or partially filled by the carrier and when the object passes, the bearer of the active Force gives way.

Schreib-/Lesegeräte dieser Art werden für kontaktlose Daten träger eingesetzt. Das induktive Koppelelement erzeugt dabei ein induktives Feld, das sich bis zu dem kontaktlosen Daten träger erstreckt. Durch transformatorische Kopplung mit einer in dem Datenträger integrierten Koppelspule wird elektrische Leistung zum Datenträger übertragen und Daten zwischen dem Schreib-/Lesegerät und dem Datenträger ausgetauscht.Read / write devices of this type are used for contactless data carrier used. The inductive coupling element generates an inductive field that extends up to the contactless data stretcher stretches. By transformer coupling with a in the data carrier integrated coupling coil becomes electrical Power transferred to disk and data between the Read / write device and the data carrier replaced.

Ein Anwendungsgebiet für kontaktlose Datenträger ist die Identifikation von Gegenständen, an denen die Datenträger be festigt sind, und die z. B. auf Transportbändern bewegt wer den. Ein praktischer Anwendungsfall ist die Kennzeichnung von Fluggast-Gepäckstücken auf Transportbändern an Flughäfen oder die Abfertigung von Paketen. Für diese relativ großen Gegen stände muß über dem Transportband ein hinreichend großer lichter Raum zur Verfügung stehen. Zwischen dem außerhalb des lichten Raumes angeordneten induktiven Koppelelement des Schreib-/Lesegeräts und dem Datenträger besteht so unter Um ständen ein sehr großer Abstand, was zu Problemen bei der Erkennungssicherheit der kontaktlosen Datenträger führt. Er schwert wird die Erkennung außerdem, wenn sich leitende Ob jekte im Feldraum befinden. Dies kann z. B. ein parallel zur Fläche eines Koppelelementes angeordnetes leitendes Blech sein, was infolge von Wirbelströmen zu einer erheblichen Be einträchtigung der Funktion der Datenübertragung führt.One area of application for contactless data carriers is Identification of objects on which the data carrier be are consolidated, and the z. B. who moves on conveyor belts the. A practical application is the labeling of Passenger luggage on conveyor belts at airports or the handling of parcels. For this relatively large counter stands must be sufficiently large above the conveyor belt clear space are available. Between the outside of the clear space arranged inductive coupling element of the The read / write device and the data carrier exist under Um there would be a very large gap, which would lead to problems with the Detection reliability of the contactless data carrier leads. he The detection is also difficult if the leading Ob objects are in the field. This can e.g. B. a parallel to Surface of a coupling element arranged conductive sheet be what due to eddy currents to a considerable Be impairment of the function of the data transmission leads.

Letztlich ergibt sich die Forderung nach einem möglichst ge ringen Abstand zwischen dem Koppelelement und den Datenträ gern. Alternativ muß eine sehr große magnetische Feldstärke vorgesehen werden. Aus Regulierungsgründen und wegen des Übersprechens zwischen den Koppelelementen benachbarter Schreib-/Lesegeräte ist der Steigerung der Feldstärke eine Grenze gesetzt. Bei Anbringung der Koppelelemente außerhalb des oben genannten lichten Raumes sind zur Erzeugung einer hinreichend großen magnetischen Feldstärke im Bereich des Da tenträgers darüber hinaus in vielen Anwendungen unerwünscht große Abmessungen des Koppelelements erforderlich.Ultimately, there is a demand for a ge as possible wrestle distance between the coupling element and the data carrier gladly. Alternatively, a very large magnetic field strength must be used be provided. For regulatory reasons and because of the Crosstalk between the coupling elements adjacent Read / write devices is one of increasing the field strength Limit set. When attaching the coupling elements outside of the above clear space are used to create a sufficiently large magnetic field strength in the area of the Da carrier also undesirable in many applications large dimensions of the coupling element required.

Bisher werden zur kontaktlosen Kommunikation mit Datenträgern an auf Transportbändern bewegten Gegenständen sogenannte Tun nel-Leser eingesetzt. Diese sind in Form eines Tunnels über dem Transportband gestaltet. Die Koppelelemente sind in die Flächen des Tunnels integriert. Mindestens zwei Koppelelemen te sind dabei mit ihren Flächennormalen senkrecht zur Trans portrichtung angeordnet. Diese Bauweise bedingt entweder ein starkes Übersprechen zwischen benachbarten Tunnel-Lesern oder, bei Einbringung einer leitenden Abschirmung zwischen diesen, eine erhebliche unerwünschte Dämpfung des magneti schen Feldes. Trotz dieser Maßnahmen ist die Erkennungssi cherheit oft unbefriedigend, vor allem wenn sich leitende Ob jekte im Tunnel-Leser befinden.So far, have been used for contactless communication with data carriers so-called doing on objects moving on conveyor belts nel readers used. These are in the form of a tunnel designed the conveyor belt. The coupling elements are in the Areas of the tunnel integrated. At least two coupling elements te are perpendicular to the trans with their surface normals port direction arranged. This design requires either strong crosstalk between neighboring tunnel readers or, with a conductive shield between this, a significant undesirable damping of the magneti field. Despite these measures, the detection si security is often unsatisfactory, especially when senior managers objects are in the tunnel reader.

Aus der US 5,689,239 ist ein Schreib-/Lesegerät bekannt, bei dem mehrere Koppelelemente in Lamellen angeordnet sind, die beim Hindurchtreten eines Gegenstandes diesem nachgeben. Die Lamellen sind jedoch starr, so daß je nach Anbringungsort des Datenträgers an dem Gegenstand oder seiner Lage der Abstand zwischen dem Koppelelement und dem Datenträger verhältnismä ßig groß ist oder die Positionierung der Spulenflächen zueinander keine optimale Übertragung ermöglicht und folglich mit verhältnismäßig hohen Feldstärken gearbeitet werden muß.A write / read device is known from US Pat. No. 5,689,239 which several coupling elements are arranged in slats, the give way to an object when it passes through it. The Slats, however, are rigid, so that depending on the location of the Disk on the object or its location the distance between the coupling element and the data carrier ß is large or the positioning of the coil surfaces to each other does not allow optimal transmission and consequently with relatively high field strengths must be worked.

Aufgabe der Erfindung es daher, ein Schreib-/Lesegerät anzu geben, das eine hohe Erkennungssicherheit ermöglicht, ohne dabei mit hohen magnetischen Feldstärken arbeiten zu müssen.The object of the invention is therefore to start a read / write device give, which enables a high degree of recognition without to have to work with high magnetic field strengths.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schreib- /Lesegerät der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch ge kennzeichnet ist, daß der Träger als Gummimatte elastisch verformbar gestaltet ist und sich beim Durchtritt des Gegen standes an diesen anschmiegt. According to the invention, this object is achieved by a / Reader of the type mentioned solved, the ge is characterized in that the carrier is elastic as a rubber mat is designed deformable and when the counter befitting this.

Anstatt die Koppelelemente des Schreib-/Lesegerätes wie her kömmlich außerhalb des von den Gegenständen beanspruchten lichten Raumes anzubringen, ist die Spule in einen bewegli chen Träger eingebettet, so daß im Ausgangszustand die Flä che, durch die ein Gegenstand durchtreten soll, ganz oder teilweise ausgefüllt ist. Beim Durchtritt des Gegenstandes gibt der Träger der einwirkenden Kraft nach und schmiegt sich dabei an den Gegenstand an.Instead of the coupling elements of the read / write device easily outside of what is claimed by the objects To install clear space, the coil is in a moveable Chen carrier embedded, so that the Flä in the initial state area through which an object is to pass, entirely or is partially filled. When passing the object the wearer gives in to the acting force and hugs thereby to the object.

Vorteilhaft ist dabei, daß ein sehr geringer Betriebsabstand zwischen dem Koppelelement des Schreib-/Lesegerätes und der Koppelspule eines Datenträgers erreicht wird. Dadurch sind die Anforderungen an den Datenträger erheblich reduziert und das Schreib-/Lesegerät kann mit kleinerer Leistung betrieben werden. Das ansonsten problematische Übersprechen zwischen benachbarten Schreib-/Lesegeräten wird wesentlich reduziert.The advantage here is that a very short operating distance between the coupling element of the read / write device and the Coupling coil of a data carrier is reached. Thereby the requirements for the data carrier are considerably reduced and the read / write device can be operated with lower power become. The otherwise problematic crosstalk between neighboring read / write devices are significantly reduced.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Bautiefe entlang der Transportrichtung der gesamten Anordnung mit einem erfin dungsgemäßen Schreib-/Lesegerät erheblich reduziert werden kann.It is also advantageous that the depth along the Direction of transport of the entire arrangement with a erfin inventive read / write device can be significantly reduced can.

Durch die Orientierung der Koppelelemente senkrecht zur Transportrichtung im Ruhezustand und in erhöhtem Abstand von der Umrandung der lichten Durchtrittsfläche entfällt weitest gehend das Problem der Bedämpfung des magnetischen Feldes durch parallel zur Transportrichtung außerhalb des lichten Raumes befindliche leitende Flächen. Auch durch die Anordnung des Koppelelementes wird also das Übersprechen zwischen den Koppelelementen parallel verlaufender Transportbänder redu ziert.Due to the orientation of the coupling elements perpendicular to Direction of transport at rest and at an increased distance from the border of the clear passage area is largely eliminated going the problem of damping the magnetic field by parallel to the direction of transport outside the clear Conductive surfaces. Also through the arrangement the coupling element is the crosstalk between the Coupling elements of parallel conveyor belts redu ed.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform mit mehreren induk tiven Koppelelementen, die jeweils einen Teil der Durch trittsfläche abdecken, ist beim Vorhandensein mehrerer Datenträger im Feldraum eine räumliche Zuordnung zwischen den Da tenträgern und Koppelelementen möglich und somit eine höhere Erkennungssicherheit gewährleistet.In the embodiment according to the invention with several induc tive coupling elements, each part of the through Covering the footprint is when there are several data carriers in the field space a spatial assignment between the Da carriers and coupling elements possible and thus a higher Detection reliability guaranteed.

In verschiedenen Ausführungen der Erfindung ist der Träger als Gummimatte elastisch verformbar gestaltet oder er ist ge genüber dem Halteelement schwenkbar gelagert. Eine Rückstell vorrichtung oder die Schwerkraft sorgt dabei dafür, daß der Träger nach Ende der Krafteinwirkung in die Ausgangslage zu rückschwenkt.In various embodiments of the invention is the carrier designed as a rubber mat elastically deformable or it is ge pivoted relative to the holding element. A reset device or gravity ensures that the Carrier after the application of force to the starting position back swings.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further details and refinements of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs beispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on execution examples explained in more detail. It shows:

Fig. 1 ein erstes induktives Koppelelement nach der Erfin dung im Ruhezustand, Fig. 1 a first inductive coupling element after OF INVENTION dung at rest,

Fig. 2 die Anordnung aus Fig. 1 im Betriebszustand, Fig. 2 shows the arrangement from Fig. 1 in the operating state,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines induktiven Koppelelementes und Fig. 3 shows a second embodiment of an inductive coupling element and

Fig. 4 ein drittes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines induktiven Koppelelementes. Fig. 4 shows a third advantageous embodiment of an inductive coupling element.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen induktiven Koppelelementes sind zwei Kunststoffmatten (Träger) 1 vorgesehen, die an gegenüberliegenden senkrechten Seitenkanten mit einem Halteelement 2 verbunden sind. Das Halteelement 2 bildet dabei die Form eines Träger rahmens. Die Steifigkeit der Kunststoffmatten 1 ist so ge wählt, daß sie in unbelastetem Zustand die in der Fig. 1 dargestellte Form beibehalten, jedoch durch einen bewegten Gegenstand 3, der sich auf einem über Rollen 5 laufenden Transportband 4 befindet, beiseite gedrückt werden können. Bei elastischen Kunststoffmatten kann die Verbindung mit dem Halteelement 2 starr sein. Bei starren Kunststoffmatten muß die Verbindung dagegen beweglich sein. Je nach Ausgestaltung ist es erforderlich, zusätzliche Rückstellvorrichtungen vor zusehen, um nach Wegfall der Krafteinwirkung die Kunststoff matten 1 in die Ausgangslage zurückzuführen. Dabei ist even tuell eine mechanische Dämpfung vorzusehen. Selbstverständ lich ist es auch möglich, eine bewegliche Verbindung zu dem Halteelement und/oder eine Rückstellvorrichtung vorzusehen, auch wenn elastische Kunststoffmatten verwendet werden.In the first embodiment of an inductive coupling element according to the invention shown in FIG. 1, two plastic mats (supports) 1 are provided, which are connected to a holding element 2 on opposite vertical side edges. The holding element 2 forms the shape of a support frame. The rigidity of the plastic mats 1 is so selected that they maintain the shape shown in FIG. 1 in the unloaded state, but can be pushed aside by a moving object 3 , which is located on a conveyor belt 4 running over rollers 5 . In the case of elastic plastic mats, the connection to the holding element 2 can be rigid. In the case of rigid plastic mats, however, the connection must be movable. Depending on the design, it is necessary to see additional reset devices in order to return the plastic mats 1 to the starting position after the force has ceased to apply. Mechanical damping may have to be provided. Of course, it is also possible to provide a movable connection to the holding element and / or a reset device, even if elastic plastic mats are used.

Bei Transport des Gegenstand 3 durch den Trägerrahmen 2 geben die Kunststoffmatten 1 nach und schmiegen sich nachfolgend an die Form des Gegenstandes 3 an, wie in der Fig. 2 darge stellt ist.When the object 3 is transported through the carrier frame 2 , the plastic mats 1 yield and subsequently nestle against the shape of the object 3 , as shown in FIG. 2 is Darge.

In die Kunststoffmatten 1 ist jeweils eine Spule in Form ei ner planaren Leiterschleife 6 integriert. Von den Spulen 6 sind Anschlüsse 9 zu dem Trägerrahmen 2 geführt, so daß dort eine Steuereinheit 8 angeschlossen werden kann. Durch geeig nete Wahl der Abmessungen der Kunststoffmatten 1 kann er reicht werden, daß ein an dem Gegenstand 3 angebrachter Da tenträger 7, im gezeigten Fall ein RFID-Tag, beim Passieren des Gegenstandes 3 durch den Trägerrahmen 2 in allen Varian ten der Anordnung des Datenträgers 7 an dem Gegenstand 3 in einem relativ geringen Abstand an den Leiterschleifen 6 vor beigeführt wird. Der Gegenstand 3 passiert dabei insbesondere das in der Nähe der Leiterschleife 6 stark inhomogene Feld, wodurch eine erhöhte Erkennungssicherheit bei beliebiger Ori entierung des Datenträgers 7 erreicht wird. Der Datenaus tausch zwischen dem Schreib-/Lesegerät und dem kontaktlosen Datenträger erfolgt also immer dann, wenn sich beide in räum licher Nähe zueinander befinden.In the plastic mats 1 , a coil in the form of egg ner planar conductor loop 6 is integrated. Connections 9 are guided from the coils 6 to the carrier frame 2 , so that a control unit 8 can be connected there. By suitable choice of the dimensions of the plastic mats 1 , it can be sufficient that an attached to the object 3 Da carrier 7 , in the case shown an RFID tag, when passing the object 3 through the carrier frame 2 in all variants of the arrangement of the data carrier 7 on the object 3 at a relatively short distance from the conductor loops 6 is introduced before. The object 3 passes in particular in the vicinity of the conductor loop 6 highly inhomogeneous field, whereby an increased recognition reliability with any orientation of the data carrier 7 is achieved. The data exchange between the read / write device and the contactless data carrier takes place whenever the two are in spatial proximity to each other.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel können die Leiterschleifen 6 entweder jeweils einzeln vom Schreib-/ Lesegerät angesteuert werden oder sie können sich in einer Reihenschaltung befinden. Im letzeren Fall kann die Strom richtung in beiden Schleifen gleichsinnig oder gegensinnig gewählt werden. Auf diese Weise ist nach bekannten Prinzipien die Orientierung des magnetischen Feldvektors in Ebenen senk recht zur vertikalen Achse einstellbar. Durch eine geeignete Umschaltsequenz zwischen diesen Betriebszuständen wird die Erkennungssicherheit bei beliebiger Orientierung des Daten trägers 7 erhöht.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the conductor loops 6 can either be controlled individually by the read / write device or they can be in a series connection. In the latter case, the current direction can be selected in the same direction or in opposite directions in both loops. In this way, the orientation of the magnetic field vector in planes perpendicular to the vertical axis can be adjusted according to known principles. By means of a suitable switching sequence between these operating states, the detection reliability is increased with any orientation of the data carrier 7 .

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 sind in jeder Kunst stoffmatte (Träger) 11 mehrere Spulen vorgesehen. Durch eine geeignete Ansteuerung der vier Spulen ist der magnetische Feldvektor in einem weiten Arbeitsbereich in allen Raumrichtungen einge stellbar. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem die Spulen 6 phasenverschoben angesteuert werden.In the embodiment of Fig. 3, 11 plastic coils are provided in each plastic mat (carrier). By suitable control of the four coils, the magnetic field vector can be adjusted in a wide working range in all spatial directions. This can be achieved, for example, by driving the coils 6 out of phase.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist eine Vielzahl von Kunststoffmatten (Träger) 21 als Lamellen ausgeführt und hängend befe stigt. Die Befestigung an dem Halteelement 2 erfolgt so, daß zugleich eine Drehung der Lamellen um ihre vertikalen Achsen möglich ist. Dadurch ist ein optimiertes Anschmiegen der La mellen 21 und damit der Spulen 6 an die seitlichen Flächen der Gegenstände 3 bzw. ein gleitendes Aufliegen über diese hinweg ermöglicht. Der Abstand zwischen den Spulen 6 und dem an der Oberfläche des Gegenstandes 3 angebrachten Datenträ gers 7 wird dadurch weiter verringert. Das Material der La mellen muß nicht elastisch sein, da die Rückstellung durch die Schwerkraft bewerkstelligt und die optimale Positionie rung der Spulen gegenüber dem Gegenstand 3 wird durch die drehbare Aufhängung erreicht wird. In the embodiment of Fig. 4, a plurality of plastic mats (carrier) 21 is designed as slats and hanging BEFE Stigt. The attachment to the holding element 2 is carried out in such a way that the slats can also be rotated about their vertical axes. This enables an optimal nestling of the slats 21 and thus the coils 6 on the lateral surfaces of the objects 3 or a sliding support over them. The distance between the coils 6 and the data carrier 7 attached to the surface of the object 3 is thereby further reduced. The material of La mellen does not have to be elastic, since the provision is accomplished by gravity and the optimal positioning of the coils relative to the object 3 is achieved by the rotatable suspension.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Kunststoffmatte (Träger)
Plastic mat (carrier)

22

Halteelement
retaining element

33

Gegenstand
object

44

Transportband
conveyor belt

55

Walze
roller

66

Spule
Kitchen sink

77

Spulenanschluß
coil terminal

88th

Steuereinheit
control unit

1111

Kunststoffmatte
Plastic mat

2121

Kunststoffmatte
Plastic mat

Claims

1. Read / write device with
at least one inductive coupling element for contactless data carriers ( 7 ),
a fixed holding element ( 2 ) and
a plurality of flat coils ( 6 ), each of which is arranged on or in a carrier ( 1 ; 11 ; 21 ) which is movably fastened to the holding element ( 2 ),
in the initial state, an area through which an object is to pass, is completely or partially filled by the carrier and when the object passes, the carrier yields to the acting force,
characterized in that
the carrier ( 1 ; 11 ; 21 ) is designed to be elastically deformable as a rubber mat and clings to the object as it passes through it.

2. Read / write device according to claim 1, characterized in that the carrier ( 1 ; 11 ; 21 ) is rotatable and / or pivotable on the holding element ( 2 ) BEFE Stigt.

3. Read / write device according to claim 1 or 2, characterized in that the force acts through a contactless data carrier ( 7 ) carrying object ( 3 ) on the carrier ( 1 ; 11 ; 21 ) and data exchange with the contactless data carrier ( 7 ) during the time the force is applied.

4. Read / write device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a resetting device is provided through which the carrier ( 1 ; 11 ; 21 ) can be brought into the starting position.

5. read / write device according to claim 4, characterized in that the reset device tion has mechanical damping.

6. Read / write device according to one of claims 1 to 5, characterized in that on or in the carrier ( 1 ; 11 ; 21 ) a plurality of independently controllable coils ( 6 ) are arranged side by side.

7. Read / write device according to one of claims 1 to 6, characterized by a control unit ( 8 ) for a plurality of inductive coupling elements, wherein the control unit ( 8 ) controls the inductive coupling element for writing operations and evaluates data transmitted for reading operations to the inductive coupling element , wherein different inductive coupling elements are controlled differently to achieve a defined field orientation of the inductive field generated by the inductive coupling elements.