DE69929103T2

DE69929103T2 - Transpondersystem und Verfahren

Info

Publication number: DE69929103T2
Application number: DE69929103T
Authority: DE
Inventors: David A. Thornton Johnson
Original assignee: HID Corp
Current assignee: Assa Abloy AB
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: EP0944014A3; EP0944014A2; ES2252914T3; EP0944014B1; US6476708B1; DE69929103D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein RF-Transpondersystem und ein Verfahren zum Erfassen eines RF-Identifikationsgeräts bzw. einer RF-Identifikationsvorrichtung. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen den Betrieb eines Hochfrequenz-Transpondersystems mit einer Hochfrequenz-Leseeinheit und eine Hochfrequenz-Identifikationsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben des Hochfrequenz-Transpondersystems, um die Annäherung der Hochfrequenz-Identifikationsvorrichtung an die Hochfrequenz-Leseeinheit, die in einem Zustand reduzierter Leistung bzw. Energie ist, zu erfassen.
Ein Hochfrequenz- (RF-) Transpondersystem beinhaltet typischerweise eine RF-Leseeinheit und ein Hochfrequenz-Identifikations- (RFID-) Gerät. Das RFID-Gerät bzw. die RFID-Vorrichtung wird allgemein als RFID-Anhänger bzw. -Tag bezeichnet. Der Betrieb des RF-Transpondersystems ist allgemein durch eine Vielzahl von Betriebsmodi, einschließlich Anregungs-, Antwort- und Lesemodi, gekennzeichnet. Das RF-Transpondersystem benötigt elektrische Energie, um in jedem dieser Modi betrieben werden zu können. Insbesondere muß die RF-Leseeinheit während der Anregungs- und Lesemodi mit Energie versorgt werden, während das RFID-Gerät während des Antwortmodus mit Energie versorgt werden muß. In vielen konventionellen RF-Transpondersystemen ist das RFID-Gerät ein passives Gerät, d.h. das RFID-Gerät hat keine interne Energiequelle oder keine physikalische Verbindung zu einer externen Energiequelle. Das passive RFID-Gerät wird durch die RF-Leseeinheit aus der Ferne mit Energie versorgt, während das RFID-Gerät nicht mit der RF-Leseeinheit in Kontakt ist. Ein Beispiel eines passiven RFID-Geräts und dessen Arbeitsweise sind in dem US-Patent 4,730,188 von Milheiser offenbart. Die RF-Leseeinheit ist herkömmlicherweise mit einer elektrischen Energiequelle, wie z.B. einer Wechselstromnetzleitung, verbunden, die die RF-Leseeinheit mit Energie versorgt.
Die US 5,352,877 beschreibt ein kontaktloses Transaktionssystem mit Erfassung des Vorhandenseins eines Tokens (Datenblock). Das Transaktionssystem aus diesem Dokument beinhaltet ein tragbares elektronisches Token und eine externe Lese-/Schreib-Einheit, die durch induktive Kopplung miteinander kommunizieren. Die Lese-/Schreib-Einheit überträgt kurze Impulse eines RF-Trägers, wenn sie im Ruhe- oder Standby-Modus ist, und schaltet bei Erfassung des Vorhandenseins eines Tokens ihre RF dauerhaft ein, um das Token einzuschalten bzw. zu aktivieren und eine Transaktion auszuführen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zielt darauf ab, eine RF-Leseeinheit bereitzustellen, die durch eine in sich geschlossene bzw. unabhängige, tragbare Energiequelle, die in der RF-Leseeinheit integriert ist, wie z.B. eine kleine wegwerfbare oder wiederaufladbare Batterie, mit Energie versorgt wird. Dies erlaubt es dem Benutzer, die RF-Leseeinheit an einem entfernten Ort ohne Zugang zu einer Wechselstromnetzleitung oder einer Steckdose zu positionieren. Eine Batterie hat jedoch eine begrenzte Lebensdauer, was ein Ersetzen der Batterie in der RF-Leseeinheit erforderlich macht, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, was sowohl ko sten- als auch zeitaufwendig ist. Dementsprechend ist es wünschenswert, die an die Batterie der RF-Leseeinheit gestellten Energieanforderungen beim Betrieb des RF-Transpondersystems zu verringern und dadurch die Lebensdauer der Batterie zu verlängern.
Es besteht ein Bedarf nach einem effektiven Verfahren zum Betreiben eines RF-Transpondersystems mit reduziertem Bedarf an elektrischer Energie. Dementsprechend zielt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darauf ab, ein RF-Transpondersystem bereitzustellen, welches in einem Zustand reduzierter Leistung betrieben werden kann. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zum Betreiben eines RF-Transpondersystems in energiesparender Weise bereitzustellen, wobei das System als eine Funktion des spezifischen Betriebsmodus des Systems zwischen einem Zustand mit reduzierter Leistung bzw. Energie und einem Zustand mit erhöhter Leistung bzw. Energie wechselt. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zielt darauf ab, ein solches Verfahren bereitzustellen, wobei das RF-Transpondersystem einen effektiven RFID-Gerät-Erfassungsbetriebsmodus in einem Zustand mit reduzierter Leistung sowie einen Anregungs-, einen Antwort- und einen Lesebetriebsmodus in einem Zustand mit erhöhter Leistung hat. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zielt darauf ab, ein solches Verfahren bereitzustellen, wobei der Energiebedarf des RF-Transpondersystems durch eine wegwerfbare oder wiederaufladbare Batterie, die in der RF-Leseeinheit des Systems vorgesehen ist, vollständig erfüllt wird.
Aspekte der Erfindung werden in den unabhängigen und abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Erfassen eines RFID-Geräts in Gegenwart bzw. Anwesenheit einer RF-Leseeinheit bereit, welches folgendes umfaßt:
das Bereitstellen eines RF-Transpondersystems einschließlich einer RFID-Leseeinheit und eines RFID-Geräts, wobei das RF-Transpondersystem einen Erfassungsbetriebsmodus und einen Anregungsbetriebsmodus hat, wobei die RFID-Leseeinheit einen Anregungssignalgeneratorschaltkreis, einen Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis und einen RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis beinhaltet, wobei der Anregungssignalgeneratorschaltkreis Einrichtungen für das Erzeugen von Klingelsignalen und Einrichtungen für das Erzeugen von Anregungssignalen hat, wobei die Einrichtung für das Erzeugen von Klingelsignalen einen Oszillator beinhaltet, wobei der Oszillator durch den Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis aktiviert wird, wenn das RF-Transpondersystem in dem Erfassungsmodus ist, und der Oszillator durch den Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis deaktiviert wird, wenn das RF-Transpondersystem in dem Anregungsmodus ist,
das Betreiben des RF-Transpondersystems in dem Erfassungsmodus, wobei der Erfassungsmodus folgendes beinhaltet:
das Aktivieren des Oszillators durch den Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis,
das Abziehen eines reduzierten elektrischen Stroms von einer Energiequelle durch einen Anregungssignalgeneratorschaltkreis, der in einem reduzierten Leistungszustand arbeitet,
das Erzeugen einer Mehrzahl von Klingelsignalen in dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis unter Verwendung des Oszillators in Antwort auf den reduzierten elektrischen Strom,
das Überfragen der Klingelsignale von dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis in einen proximalen Raum,
das Empfangen der Klingelsignale in einem RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis in elektrischer Verbindung mit dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis,
das Bewerten der Klingelsignale in dem RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis, um eine Variation in einem RFID-Gerät-Erfassungsparameter der Klingelsignale zu bestimmen,
das Wechseln des Betriebs des RF-Transpondersystems von dem Erfassungsmodus in den Anregungsmodus, wenn der RFID-Gerät-Erfassungsparameter ein Variationsgrenzniveau überschreitet, veranlaßt durch die Anwesenheit des RFID-Geräts im proximalen Raum, wobei der Anregungsmodus folgendes beinhaltet:
das Deaktivieren des Oszillators durch den Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis in Antwort darauf, daß der RFID-Gerät-Erfassungsparameter den Variationsgrenzwert übersteigt,
das Wechseln des Anregungssignalgeneratorschaltkreises von dem reduzierten Leistungszustand in einen erhöhten Leistungszustand, wo ein erhöhter elektrischer Strom, der wesentlich größer als der reduzierte elektrische Strom ist, durch den Anregungssignalgeneratorschaltkreis in dem erhöhten Leistungszustand von der Energiequelle abgezogen wird,
das Erzeugen eines Anregungssignals in dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis, während der Oszillator deaktiviert ist und der Anregungssignalgeneratorschaltkreis in dem erhöhten Leistungszustand arbeitet, und
das Übertragen des Anregungssignals von dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis in den proximalen Raum, um das RFID-Gerät zu aktivieren,
das Wechseln des Betriebs des RF-Transpondersystems von dem Anregungsmodus in den Antwort- und Lesemodus, wenn das RFID-Gerät aktiviert wird, und
das Wechseln des Betriebs des RF-Transpondersystems zurück in den Erfassungsmodus mit Vollendung des Antwort- und Lesemodus, wobei der Erfassungsmodus durch Aktivieren des deaktivierten Oszillators mit Hilfe des Anregungsmodusaktivierungsschaltkreises initiiert wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein RF-Transpondersystem bereit, welches eine RF-Leseeinheit aufweist, die folgendes beinhaltet: einen Anregungssignalgeneratorschaltkreis, wobei der Anregungssignalgeneratorschaltkreis einen Oszillator mit einem aktivierten Zustand und einem deaktivierten Zustand beinhaltet, wobei der Anregungssignalgeneratorschaltkreis einen reduzierten Energiezustand hat, in dem der Oszillator in dem aktivierten Zustand ist, für das Erzeugen einer Mehrzahl von Klingelsignalen, die einen RFID-Gerät-Erfassungsparameter zeigen, und einen erhöhten Energiezustand hat, wenn der Oszillator in dem deaktivierten Zustand ist, für das Erzeugen eines RF-Anregungssignals, wenn der Oszillator in dem deaktivierten Zustand ist,
einen Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis, der mit dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis verbunden ist und das Schalten des Oszillators von dem aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand und entsprechend das Schalten des Anregungssignalgeneratorschaltkreises von dem reduzierten Leistungszustand in den erhöhten Leistungszustand bereitstellt in Antwort auf den RFID-Gerät-Erfassungsparameter der Klingelsignale, der einen Variationsgrenzwert überschreitet,
einen RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis, der mit dem Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis verbunden ist und in dem reduzierten Energiezustand des Anregungssignalgeneratorschaltkreises betreibbar ist, wenn der Oszillator in seinem aktivierten Zustand ist, für das Bestimmen, wenn der RFID-Gerät-Erfassungsparameter der Klingelsignale den Variationsgrenzwert überschreitet, und
eine Energiequelle, die dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis in dem reduzierten Energiezustand einen reduzierten elektrischen Strom bereitstellt und dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis in dem erhöhten Energiezustand einen erhöhten elektrischen Strom bereitstellt, und
ein RFID-Gerät mit einem Transponderschaltkreis, der von dem RF-Anregungssignal versorgt wird, wobei das RFID-Gerät veranlaßt, daß der RFID-Gerät-Erfassungsparameter der Klingelsignale den Variationsgrenzwert überschreitet, wenn das RFID-Gerät in einem proximalen Raum relativ zu der RF-Leseeinheit positioniert ist, wodurch veranlaßt wird, daß der Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis den Oszillator von dem aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand schaltet und entsprechend veranlaßt, daß der Anregungssignalgeneratorschaltkreis das RF-Anregungssignal erzeugt, das die Kommunikation zwischen der RF-Leseeinheit und dem RFID-Gerät initiiert, wobei der Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis weiterhin das Schalten des Oszillators von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand und entsprechend das Schalten des Anregungssignalgeneratorschaltkreises von dem erhöhten Energiezustand in den reduzierten Energiezustand mit Beendigung der Kommunikation zwischen der RF-Leseeinheit und dem RFID-Gerät bereitstellt.
Es sei angemerkt, daß der Arbeitszyklus des Anregungssignalgeneratorschaltkreises wesentlich geringer ist, wenn er im Zustand mit reduzierter Leistung betrieben wird als wenn er im Zustand mit erhöhter Leistung betrieben wird. Im Ergebnis wird die Lebensdauer der Energiequelle wesentlich verlängert, und den anderen Betriebsmodi des RF-Transpondersystems steht mehr elektrische Energie zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung läßt sich anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung besser verstehen.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften RF-Transpondersystems ist,
2 eine schematische Ansicht eines Anregungssignalgeneratorschaltkreises ist, der in der RF-Leseeinheit von 1 positioniert ist, und
3 eine schematische Ansicht eines RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreises und eines Anregungssignalaktivierungsschaltkreises ist, die in der RF-Leseeinheit von 1 positioniert sind.
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 ist ein veranschaulichendes RF-Transpondersystem gezeigt, wie es bei der Umsetzung einer Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet wird und welches allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das RF-Transpondersystem 10 beinhaltet eine RF-Leseeinheit 12 und ein passives RFID-Gerät 14. Die RF-Leseeinheit 12 beinhaltet einen Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16, einen RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis 18, einen Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis 20, einen Antwortsignalkonditioniererschaltkreis 22, einen Antwortsignaldemodulator- und -erfassungsschaltkreis 24 und eine Energiequelle 26. Die Energiequelle 26 ist typischerweise eine relativ kleine Batterie, die aus einer oder mehreren wegwerfbaren Trockenzellen oder wiederaufladbaren Zellen besteht. Der Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 beinhaltet eine Sende- bzw. Übertragungsantennenspule 28, und der Antwortsignalkonditionierschaltkreis 22 beinhaltet eine Empfangsantennenspule 30. Eine Ausgabevorrichtung 32, wie z.B. eine visuelle, eine akustische oder eine mechanische Ausgabe, ist mit dem Antwortsignaldemodulator- und -erfassungsschaltkreis 24 verbunden. Die Schaltkreise 16, 18, 20, 22, 24 der RF-Leseeinheit 12 werden in Kombination als Anregungs-/Lese- (ER-) Schaltkreis 34 bezeichnet. Für Fachleute auf dem Gebiet versteht es sich, daß die RF-Leseeinheit 12 so ausgestaltet werden kann, daß sie einen Schreibeschaltkreis (nicht gezeigt) beinhaltet, der in der Lage ist, entweder mit Kontakt- oder kontaktlosen Einrichtungen Programmieranweisungen für das RFID-Gerät 14 zu schreiben. Der ER-Schaltkreis 34 und der Schreibeschaltkreis werden in Kombination als Anregungs-/Lese-/Schreibe- (ERW-) Schaltkreis bezeichnet. Für Fachleute ist es weiterhin offensichtlich, daß die RF-Leseeinheit 12 gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgestaltet werden kann, daß sie die Funktionen der Sendeantennenspule 28 und der Empfangsantennenspule 30 in einer einzigen Sende-/Empfangs-Antennenspule vereinigt.
Das passive RFID-Gerät 14 beinhaltet einen Transponderschaltkreis 36, der auf einem Träger 38, wie z.B. einer Karte, montiert ist. Wie oben erwähnt, wird ein passives RFID-Gerät mit einem auf einem Träger montierten Transponderschaltkreis üblicherweise als RFID-Tag bezeichnet. Der Transponderschaltkreis 36 ist ein herkömmlicher Schaltkreis, wie er beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4,730,188 von Milheiser beschrieben ist. Der Transponderschaltkreis 36 beinhaltet im allgemeinen eine Sende-/Empfangsantennenspule 40 und einen Kondensator 42, der mit einer Spulenschnittstelle 44 verbunden ist. Eine Steuerung 46 ist mit der Spulenschnittstelle 44 und einem Speicher 48 verbunden. Für Fachleute auf dem Gebiet liegt es auf der Hand, daß das RFID-Gerät 14 so ausgestaltet werden kann, daß es nach Art des ER-Schaltkreises 34 die Funktionen der Sende-/Empfangsantennenspule 40 in separate Sende- und Empfangsantennenspulen aufteilen kann.
Das RF-Transpondersystem 10 hat eine Vielzahl von Betriebsmodi, einschließlich eines Erfassungsmodus, eines Anregungsmodus, eines Antwortmodus und eines Lesemodus. Der Erfassungsmodus ist der anfängliche Betriebsmodus, bei dem das RFID-Gerät 14 eine im wesentlichen passive Funktion hat und die RF-Leseeinheit 12 eine im wesentlichen aktive Funktion hat. Die RF-Leseeinheit 12 verwendet den RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis 18 zusammen mit dem Anre gungssignalgeneratorschaltkreis 16, um aktiv die Erfassung des RFID-Geräts 14 in einem Raum 49, der von der RF-Leseeinheit 12 entfernt, jedoch proximal zu dieser liegt, anzustreben. Wenn die RF-Leseeinheit 12 das RFID-Gerät 14 in dem proximalen Raum 49 erfaßt, schaltet das System 10 die RF-Leseeinheit 12 in den Anregungsmodus, wobei der Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis 20 dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 signalisiert, daß er ein RF-Anregungssignal 50 erzeugen soll. Das RF-Anregungssignal 50 wird von der Sendeantennenspule 28 der RF-Leseeinheit 12 ausgegeben bzw. übertragen und von der Sende-/Empfangsantennenspule 40 des RF-Geräts 14 empfangen. Bei Empfang des RF-Anregungssignals 50 schaltet das System 10 das RFID-Gerät 14 in den Antwortmodus, in dem das RFID-Gerät 14 aktiviert wird. Wenn das RFID-Gerät 14 im Antwortmodus ist, erzeugt der Transponderschaltkreis 36 ein RF-Antwortsignal 52, welches typischerweise mit dem RFID-Gerät 14 assoziierte Daten enthält, die für den Benutzer des RF-Transpondersystems 10 von Interesse sind. Das RF-Antwortsignal 52 wird von der Sende/Empfangsantennenspule 40 des RFID-Geräts 14 übertragen und wird von der Empfangsantennenspule 30 der RF-Leseeinheit 12 empfangen. Das System 10 schaltet dann die RF-Leseeinheit 12 in den Lesemodus, in dem das RF-Antwortsignal 52 durch den ER-Schaltkreis 34 verarbeitet wird, und die in dem RF-Antwortsignal 52 enthaltenen Daten werden an die Ausgabeeinrichtung 32 übermittelt.
Ein Beispiel eines Verfahrens gemäß der Erfindung zum Ausführen des Erfassungsbetriebsmodus versetzt die RF-Leseeinheit 12 in die Lage, automatisch zu erfassen, ob das RFID-Gerät 14 sich im proximalen Raum 49 befindet, während das System 10 im wesentlichen in einem Zustand mit reduzierter Leistung ist. Bei Erfassung des RFID-Geräts 14 im proximalen Raum 49 wechselt bzw. schaltet das System 10 für die verbleibenden Anregungs-, Antwort- und Lesebetriebsmodi in einen Zustand mit erhöhter Leistung. Unter Bezugnahme auf 2 ist der Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16, der bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, in größerem Detail gezeigt. Der Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 beinhaltet hintereinander einen Oszillator 54, einen ersten Schmitt-Trigger 56, einen Impulsformungsschaltkreis 58, einen zweiten Schmitt-Trigger 60, einen Antennenspulentreiberschaltkreis 62, die Sendeantennenspule 28 und einen Klingelsignalverarbeitungsschaltkreis 64. Der Oszillator 54 ist ein astabiler Multivibrator mit einem Verstärker 66, einem Paar von Widerständen 68a, 68b und einem Kondensator 70. Eine Diode 72 und ein Paar von Widerständen 74a, 74b sind im Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 vor dem Oszillator 54 positioniert. Der Impulsformungsschaltkreis 58 beinhaltet einen Kondensator 76, einen Taktgenerator 78, eine Diode 80 und einen Widerstand 82. Der Antennenspulentreiberschaltkreis 62 beinhaltet eine Mehrzahl von Invertierern 84a, 84b, 84c, 84d, 84e, 84f, die parallel angeordnet sind. Der Klingelsignalverarbeitungsschaltkreis 64 weist ein RC-Netz auf, welches einen ersten Kondensator 86, einen Widerstand 88 und einen zweiten Kondensator 90 in Reihe beinhaltet. Der Klingelsignalverarbeitungsschaltkreis 64 beinhaltet auch eine Diode 92.
Unter Bezugnahme auf 3 sind ein Beispiel des RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreises 18 und des Anregungsmodusaktivierungsschaltkreises 20 von 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in größerem Detail gezeigt. Der RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis 18 von 1 beinhaltet einen Abtast- und Haltekreis 94 und einen Zeitgeberschaltkreis 96. Der Abtast- und Haltekreis 94 beinhaltet hintereinander einen Kondensator 98, ein Paar von unsymmetrischen Vorspannungswiderständen 100a, 100b, einen ersten Operationsverstärker 102, einen Analogschalter 104, einen Speicherkondensator 106, einen zweiten Operationsverstärker 108, einen Klingelsignalveränderungsschaltkreis 110 und einen CMOS-Schmitt-Trigger 112. Der Klingelsignalveränderungsschaltkreis 110 beinhaltet ein Paar von Widerständen 114a, 114b und einen Kondensator 116. Der Zeitgeberschaltkreis 96 beinhaltet einen Abtastzeitverzögerungsgenerator 118, einen positiven Abtastlängenimpulsgenerator 120 und einen negativen Abtastlängenimpulsgenerator 122. Der Abtastzeitverzögerungsgenerator 118 ist ein erster Schmitt-Trigger 124, der hinter einem Widerstand 126 und einem Kondensator 128 positioniert ist. Der positive Abtastlängenimpulsgenerator 120 ist ein zweiter Schmitt-Trigger 130, der hinter einem Widerstand 132 und einem Kondensator 134 positioniert ist. Der negative Abtastlängenpulsgenerator 122 ist ein dritter Schmitt-Trigger 136. Der bevorzugte Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis 20 ist wie gezeigt ein logischer Flip-Flop-Schalter.
Ein Beispiel eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beschrieben. Der Erfassungsbetriebsmodus wird unten durch zahlreiche Betriebsparameter charakterisiert, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf irgendwelche spezifischen Werte für diese Parameter beschränkt. Die spezifischen Werte oder Wertebereiche für die Betriebsparameter, die in der folgenden Beschreibung bereitgestellt werden, veranschaulichen beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 initiiert das RF-Transpondersystem 10 beim Einschalten des Systems 10 automatisch den Erfassungsbetriebsmodus und erhält den Erfassungsbetriebsmodus aufrecht, solange kein RFID-Gerät 14 sich im proximalen Raum 49 der RF-Leseeinheit 12 befindet. Weiterhin unter Bezugnahme auf 2 in Kombination mit 1 wird der Erfassungsmodus mit Energie versorgt, indem ein reduzierter elektrischer Strom von der Einergiequelle 26 zu dem Oszillator 54 abgezogen wird. Der verringerte Bedarf an elektrischer Energie von der Energiequelle 26 liegt während des Erfassungsbetriebsmodus im allgemeinen im Bereich von etwa 10 bis etwa 30 Mikroampere. Eine bevorzugte Energiequelle 26 ist eine Batterie mit 4 AA-Zellen, was einen gespeicherten Energiewert von 1 Ah mit einem Potential von 6 V darstellt. Ein repräsentativer Wert für den gesamten von der Energiequelle 26 abgezogenen Strom beträgt 40 Mikroampere bei 6 V, was einer verlängerten Lebensdauer der Batterie von 1 Jahr entspricht. Der Oszillator 54 produziert die Klingelsignalerzeugungsimpulse bei einer ausgewählten Klingelsignalerzeugungsimpulsrate, die ausreichend hoch ist, um eine rasche Erfassung eines sich in der Nähe befindenden RFID-Geräts 14 in der hierin beschriebenen Weise zu ermöglichen. Ein Beispiel einer ausgewählten Klingelsignalerzeugungsimpulsrate beträgt 50 Hz. Die Klingelsignalerzeugungsimpulse durchlaufen den ersten Schmitt-Trigger 56, wo die Klingelsignalerzeugungsimpulse zu mit 138 bezeichneten Rechteckwellen bzw. Rechtecksignalen geformt werden, wie es in 2 abstromig zu dem ersten Schmitt-Trigger 56 gezeigt ist. Die zu Rechtecksignalen geformten Klingelsignalerzeugungsimpulse 138 werden durch den Impulsformungsschaltkreis 58 und den Antennenspulentreiberschaltkreis 62 geleitet, die die Form des Klingelsignalerzeugungsimpulses auf eine ausge wählte Breite optimieren. Der zweite Schmitt-Trigger 60 ist zwischen dem Impulsformungsschaltkreis 58 und dem Antennenspulentreiberschaltkreis 62 als ein Puffer vorgesehen, um die Form der Kleingelsignalerzeugungsimpulse in dem Impulsformungsschaltkreis 58 aufrechtzuerhalten. Die optimierten Klingelsignalerzeugungsimpulse 140 haben ein Erscheinungsbild, wie es in 2 abstromig zu dem Antennenspulentreiberschaltkreis 62 gezeigt ist.
Die optimale Impulsbreite des geformten Klingelsignalerzeugungsimpulses 140 ist vorzugsweise als eine Funktion der Frequenz, auf die die LC-Netze des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 bzw. des Transponderschaltkreises 36 eingestellt sind, ausgewählt. Beispielsweise sind die LC-Netze der Schaltkreise 16, 36 herkömmlicherweise auf eine Frequenz von 125 kHz eingestellt. Ein Beispiel einer optimal ausgewählten Impulsbreite beträgt 2 Mikrosekunden, was ausreichend ist, um die Sendeantennenspule 28 anzutreiben, und doch in vorteilhafter Weise zu einem reduzierten Verbrauch von Energie von der Energiequelle 26 führt.
Die Klingelsignalerzeugungsimpulse 140 werden zu der Sendeantennenspule 28 geleitet, wo jeder Impuls die durch die Spule 28 auftretende Spannung dazu bringt, ein Klingelsignal bei einer Frequenz zu erzeugen, die eine Funktion des eingestellten bzw. abgestimmten LC-Netzes des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16, d.h. der Sendeantennenspule 28 und des Kondensators 70, ist. Wie oben erwähnt, beträgt ein beispielhafter Wert der eingestellten Frequenz 125 kHz. Die Klingelsignale 142 haben ein Erscheinungsbild, wie es in 2 abstromig zu der Sendeantennenspule 28 gezeigt ist. Jedes Klingelsignal 142 wird durch den Klingelsignalverarbeitungsschaltkreis 64 geleitet, in dem das Klingelsignal demoduliert und gefiltert wird. Das Filtern und Demodulieren entfernt den größten Teil der Hochfrequenz-Komponenten aus dem Klingelsignal, so daß nur der positive Anteil der Wellenform des Klingelsignals übrig bleibt. Die gefilterten Klingelsignale 144 haben ein Erscheinungsbild, wie es in 2 abstromig zu dem Klingelsignalverarbeitungsschaltkreis 64 gezeigt ist. Die gefilterten Klingelsignale 144 stellen den Signalausgang des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 dar, wenn das RF-Transpondersystem 10 im Erfassungsbetriebsmodus ist.
Die gefilterten Klingelsignale 144 von dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 werden zur Bewertung in den RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis 18 eingegeben. Insbesondere unter Bezugnahme auf 3 wird die Signalausgabe des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 in den Abtast- und Haltekreis 94 eingegeben, welcher Abtastungen der gefilterten Klingelsignale 144 entsprechend Abtastparametern, die der Zeitgeberschaltkreis 96 vorgibt, bewertet. Die spezifischen Abtastparameter, die vom Zeitgeberschaltkreis 96 vorgegeben werden, sind die Position auf der Wellenform des gefilterten Klingelsignals 144, an der die Abtastung vorgenommen wird, bezeichnet als "Zeitverzögerung", und die gesamte Länge der Abtastung, bezeichnet als "Abtastlänge". Ein Beispiel einer Abtastung 146 des gefilterten Klingelsignals hat ein Erscheinungsbild, wie es in 3 gezeigt ist. Die Werte der Abtastparameter werden durch periodische Abtastlängenimpulse, die vom Zeitgeberschaltkreis 96 erzeugt werden, definiert.
Der Zeitgeberschaltkreis 96 empfängt Eingangsimpulse von dem Oszillator 54 des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16, die zu den Klingelsignalerzeugungsimpulsen, die von dem Oszillator 54 an den ersten Schmitt-Trigger 56 ausgegeben werden, im wesentlichen identisch sind.
Der Abtastzeitverzögerungsgenerator 118 verzögert das Leiten jedes Eingangsimpulses von dem Zeitgeberschaltkreis 96 zu dem positiven Abtastlängenimpulsgenerator 120 um eine ausgewählte Verzögerungszeit nach Entstehung des entsprechenden Klingelsignals. Ein Beispiel der Verzögerungszeit beträgt 200 Mikrosekunden. Der verzögerte Eingangsimpuls wird an den positiven Abtastlängenimpulsgenerator 120 und den negativen Abtastlängenimpulsgenerator 122 geleitet, die in Reaktion auf den verzögerten Eingangsimpuls einen positiven Abtastlängenimpuls bzw. einen negativen Abtastlängenimpuls erzeugen. Ein Beispiel von positiven und negativen Abtastlängenimpulsen 148, 150 mit einer Abtastlänge von jeweils 20 Mikrosekunden hat ein Erscheinungsbild, wie es in 3 am Signalausgang des Zeitgeberschaltkreises 96 gezeigt ist.
Der Betrieb des Abtast- und Haltekreises 94 wird bei Empfang der gefilterten Klingelsignale 144 von dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 fortgesetzt. Die Spannung der Klingelsignale wird durch die unausgeglichenen Vorspannungswiderstände 100a, 100b vorgespannt. Die unausgeglichenen Vorspannungsschaltkreise 100a, 100b reduzieren beispielsweise eine typische Spannung eines Klingelsignals von 10 V auf 4 V. Das vorgespannte Klingelsignal und der negative Abtastlängenimpuls 150 von dem Zeitgeberschaltkreis 96 werden jeweils zu dem ersten Operationsverstärker 102 geleitet. Der negative Abtastlängenimpuls 150 wird durch den Verstärker 102 für die Dauer der Abtastlänge verstärkt, wodurch in Reaktion auf das vorgespannte Klingelsignal und den negativen Abtastlängenimpuls 150 von dem Verstärker 102 ein Abtastsignal ausgegeben wird. Ein Beispiel der Verstärkung des Verstärkers 102 beträgt ×100. Diese Steigerung ermöglicht es dem Abtast- und Haltekreis 94, das Abtastsignal durch den geschlossenen Analogschalter 104 zu leiten und den Speicherkondensator 106 rasch zu laden, während nur für eine sehr kurze Zeit, welche der Abtastlänge entspricht, ein größerer bzw. erhöhter elektrischer Strom von der Energiequelle 26 abgezogen wird. Das Schließen des Analogschalters 104 gleichzeitig mit einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Verstärkers 102 wird durch Leiten des positiven Abtastlängenimpulses 148 von dem Zeitgeberschaltkreis 96 zu dem Analogschalter 104 ermöglicht. Es sei angemerkt, daß, wenn der erste Operationsverstärker 102 bei seiner geringeren Geschwindigkeit betrieben wird, der Verstärker 102 eine Signalpufferfunktion ausführt.
Das dem Speicherkondensator 106 zugeführte Abtastsignal wird für die Übertragung zu dem zweiten Operationsverstärker 108 aufrechterhalten. Der zweite Operationsverstärker 108 stellt einen Puffer zwischen dem Speicherkondensator 106 und dem Klingelsignalveränderungsschaltkreis 110 zur Verfügung. Der zweite Operationsverstärker 108 weist auch eine Verstärkung auf, die jegliche Veränderung in der Spannung des von dem Verstärker 108 empfangenen Abtastsignals vergrößert. Solche Veränderungen entsprechen Veränderungen des gefilterten Klingelsignals 144. Das verstärkte Abtastsignal wird von dem Verstärker 108 ausgegeben und zu dem Schmitt-Trigger 112 geleitet, der einen oberen Spannungsgrenzwert und einen unteren Spannungsgrenzwert hat. Ein beispielhafter oberer Spannungsgrenzwert beträgt 4 V und ein beispielhafter unterer Spannungsgrenzwert beträgt 2 V. Wenn ein Signal, welches in den Schmitt-Trigger 112 eingegeben wird, sich von einem Niveau oberhalb des oberen Spannungsgrenzwertes auf ein Niveau unterhalb des unteren Spannungsgrenzwertes verändert, führt die Signalveränderung eine Veränderung des Ausgabezu stands des Schmitt-Triggers 112 herbei. Die Verstärkung des zweiten Operationsverstärkers 108 wird so ausgewählt, um sicherzustellen, daß eine Veränderung des gefilterten Klingelsignals 144 eine ausreichend große Veränderung des verstärkten Abtastsignals erzeugt, um eine Veränderung des Ausgabezustandes des Schmitt-Triggers 112 zu bewirken. Eine beispielhafte Verstärkung des Verstärkers 108 beträgt ×40.
Die Erfassung eines RFID-Geräts 14 durch die RF-Leseeinheit 12 wird dadurch ermöglicht, daß das Klingelsignal eine charakteristische langsame Abklingrate aufweist, die im LC-Netz des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 im wesentlichen konstant ist, wenn sich kein RFID-Gerät 14 im proximalen Raum 49 der RF-Leseeinheit 12 befindet. Die langsame Abklingrate kann dem relativ hohen Q-Wert des LC-Netzes zugeschrieben werden. Beispielsweise liegt der Q-Wert des LC-Netzes vorzugsweise in einem Bereich von etwa 40 bis etwa 100. Die Anzahl an Zyklen, während derer das 125 kHz-Klingelsignal andauert, ehe es im wesentlichen abklingt, entspricht in etwa dem Q-Wert des LC-Netzes. Somit klingt ein typisches 125 kHz-Klingelsignal im wesentlichen nach etwa 100 Zyklen ab, wenn das LC-Netz einen Q-Wert von etwa 100 hat.
Wenn ein RFID-Gerät 14, welches einen Transponderschaltkreis 36 beinhaltet, der auf dieselbe Frequenz eingestellt ist wie der Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16, in den proximalen Raum 49 der RF-Leseeinheit 12 eingebracht wird, absorbiert das RFID-Gerät 14 einen wesentlichen Anteil der Energie von dem Klingelsignal, was dazu führt, daß das Klingelsignal in dem LC-Netz des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 bei einer wesentlich schnelleren Rate bzw. Geschwindigkeit abklingt. Im Ergebnis weist das Klingelsignal bei einer gegebenen Zeitverzögerung eine geringere Spannung auf, wenn das RFID-Gerät 14 sich im proximalen Raum 49 befindet, als wenn kein RFID-Gerät 14 in dem proximalen Raum 49 vorhanden bzw. anwesend ist. Das verstärkte Abtastsignal zeigt eine entsprechende Veränderung, die zu einer Veränderung in dem Ausgabezustand des Schmitt-Triggers 112 führt, wie oben beschrieben wurde. Beispielsweise erfolgt eine Veränderung der Spannung des verstärkten Signals von 5 V, wenn das RFID-Gerät 14 sich nicht im proximalen Raum 49 befindet, zu 1 V, wenn das RFID-Gerät 14 sich im proximalen Raum 49 befindet.
Im allgemeinen nimmt die Empfindlichkeit der RF-Leseeinheit 12 gegenüber dem Vorhandensein des RFID-Geräts 14 in dem proximalen Raum 49 direkt mit dem steigenden Q-Wert des LC-Netzes zu. Somit ist die Empfindlichkeit der RF-Leseeinheit 12 eine Funktion der spezifischen Ausgestaltung des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 und insbesondere des LC-Netzes. Die Empfindlichkeit der RF-Leseeinheit 12 ist auch eine Funktion der spezifischen Ausgestaltung des RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreises 18. Dementsprechend liegt es innerhalb des Kenntnisbereichs des Fachmanns, zum Zweck der Ausführung des vorliegenden Verfahrens unter Anwendung der hier bereitgestellten Lehren eine RF-Leseeinheit 12 mit einer gewünschten Empfindlichkeit zu konstruieren. Eine RF-Leseeinheit 12, die in der Lage ist, ein RFID-Gerät 14 in einem proximalen Raum 49 in einem Radius von etwa 4 Zoll von der Sendeantennenspule 28 der RF-Leseeinheit 12 zu erfassen, ist für die meisten herkömmlichen Anwendungen im allgemeinen ausreichend, obwohl auch größere Radien von bis zu 12 Zoll oder mehr innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung möglich sind.
Der Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis 20, der in 3 als Flip-Flop-Schalter gezeigt ist, ist mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 112 verbunden. Dementsprechend empfängt der Flip-Flop-Schalter 20 ein von dem Schmitt-Trigger 112 ausgegebenes Aktivierungssignal, welches der Veränderung des Ausgabezustandes des Schmitt-Triggers 112 entspricht. Wie oben erwähnt, verändert sich der Ausgabezustand des Schmitt-Triggers 112, wenn ein vorbestimmter Spannungsgrenzwert bzw. ein vorbestimmtes Spannungsgrenzniveau überschritten wird, was auf eine wesentlich schnellere Abklingrate des Klingelsignals hindeutet. Der Flip-Flop-Schalter 20 schaltet das RF-Transpondersystem 10 in wirksamer Weise zwischen dem Zustand mit reduzierter Leistung und dem Zustand mit erhöhter Leistung um. Insbesondere teilt der Flip-Flop-Schalter 20 dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 bei Empfang des Aktivierungssignals eine Zustandsveränderung mit, wodurch der Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 in den Anregungsbetriebsmodus geschaltet wird. Der Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 erzeugt während des Anregungsbetriebs ein RF-Anregungssignal 50, indem er 125 kHz-Rechtecksignale durch die Diode 80 zu dem Antennenspulentreiberschaltkreis 62 leitet. Das RF-Anregungssignal 50, welches die Form einer kontinuierlichen 125 kHz-Sinuskurve hat, wird in Reaktion auf die Rechtecksignale über die Sendeantennenspule 28 erzeugt. Der Flip-Flop-Schalter 20 erzeugt auch ein logisches Signal, welches durch die Diode 72 geleitet wird, um den Oszillator 54 zu deaktivieren und die Klingelsignalerzeugungsimpulse zu unterbrechen. Der Anregungsbetriebsmodus erfordert den Zustand mit erhöhter Leistung, in dem der Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 einen größeren bzw. erhöhten elektrischen Strom von der Energiequelle 26 abzieht. Der größere Bedarf nach elektrischem Strom von der Energiequelle 26 beträgt im allgemeinen etwa 60 Milliampere.
Nach dem Wechsel in den Anregungsmodus setzt sich der Betrieb des RF-Transpondersystems 10 durch den Antwort- und den Lesemodus fort, die typischerweise auch den Betrieb im Zustand mit erhöhter Leistung erfordern. Die Beendigung der Anregungs-, Antwort- und Lesemodi wird dem Flip-Flop-Schalter 20 mitgeteilt, der automatisch zurückgesetzt wird, wodurch das RF-Transpondersystem 10 in den Erfassungsbetriebsmodus im Zustand mit reduzierter Leistung zurückkehrt, was der Standardbetriebsmodus des RF-Transpondersystems 10 ist. Die Rückkehr des RF-Transpondersystems 10 in den Erfassungsbetriebsmodus wird nach dem Zurücksetzen des Flip-Flop-Schalters 20 vorzugsweise zeitverzögert, um ein Dissipieren der RF-Anregungssignale 50 zu erlauben, die ansonsten die Klingelsignale stören oder verdecken könnten.
Der Flip-Flop-Schalter 20 wurde oben so beschrieben und ist in 1 so gezeigt, daß er direkt mit dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 verbunden ist, was eine Kommunikation zwischen beiden ermöglicht. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es jedoch wünschenswert sein, einen Mikrocomputer (nicht gezeigt) mit einem Mikroprozessor, der in dem ER-Schaltkreis 34 vorgesehen ist, als Schnittstelle zwischen dem Flip-Flop-Schalter 20 und dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 und als eine Schnittstelle zwischen dem Flip-Flop-Schalter 20 und dem Antwortsignaldemodulator- und -erfassungsschaltkreis 24 zu verwenden. Der Mikroprozessor dient als eine Steuerung, um dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 und dem Antwortsignaldemodulator- und -erfassungsschaltkreis 24 in Reaktion auf den Zustand des Flip-Flop- Schalters 20 Betriebsanweisungen zu übermitteln. Im Gegensatz dazu übermittelt der Mikroprozessor dem Flip-Flop-Schalter 20 in Reaktion auf die Betriebsaktivitäten des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 und des Antwortsignaldemodulator- und -erfassungsschaltkreises 24 Zustandsanweisungen. Ein Mikrocomputer, der herkömmlicherweise in dem Antwortsignaldemodulator- und -erfassungsschaltkreis 24 enthalten ist, kann verwendet werden, um diese Funktionen auszuführen.
Die Ausführung des vorliegenden Verfahrens führt in vorteilhafter Weise zu einem bezüglich des Arbeitszyklus des Systems 10 im Anregungsbetriebsmodus wesentlich verkürzten Arbeitszyklus des RF-Transpondersystems 10 im Erfassungsbetriebsmodus. Der Arbeitszyklus wird hier als der Prozentanteil der Gesamtbetriebszeit des Systems definiert, während dessen der Anregungssignalgeneratorschaltkreis 16 aktiv elektrischen Strom von der Energiequelle 26 abzieht. In einem beispielhaften Fall zieht der Oszillator 54 des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 den Großteil des elektrischen Stroms von der Energiequelle 26 ab, wenn er sich im Erfassungsmodus befindet. Der Oszillator ist während 2 Mikrosekunden langer Perioden aktiv und produziert Klingelsignalerzeugungsimpulse mit einer Frequenz von 50 Hz. Unter diesen Bedingungen wird der Arbeitszyklus des Erfassungsmodus auf 0,01 % berechnet. Im Vergleich dazu zieht der Antennenspulentreiberschaltkreis 62 des Anregungssignalgeneratorschaltkreises 16 typischerweise den Großteil des elektrischen Stroms von der Energiequelle 26 ab, wenn er sich im Anregungsmodus befindet. Der Antennenspulentreiberschaltkreis 62 ist während 4 Mikrosekunden langer Perioden aktiv und erzeugt das Anregungssignal mit einer Frequenz von 125 kHz. Der Arbeitszyklus des Anregungsmodus wird auf 50% berechnet. In dem oben ausgeführten Beispiel ist der Arbeitszyklus des Erfassungsmodus 5000-mal geringer als der Arbeitszyklus des Anregungsmodus. Im Ergebnis bentöigt der Erfassungsmodus relativ wenig elektrischen Strom von der Energiequelle 26.
Wenn die Energiequelle 26 des RF-Transpondersystems 10 eine herkömmliche Batterie ist, verlängert das hier veranschaulichte Verfahren die Lebensdauer der Energiequelle 26 wesentlich und macht für die anderen Betriebsmodi des RF-Transpondersystems 10 wesentlich mehr elektrische Energie verfügbar. Das hier veranschaulichte Verfahren macht auch für die Ausgabevorrichtung 32, die signifikante Energiemengen verbrauchen kann, mehr elektrische Energie verfügbar. In einer allgemeinen Anwendungsform des RF-Transpondersystems 10 funktioniert die Ausgabevorrichtung 32 als ein Türaufschließmechanismus. Indem der Bedarf nach elektrischem Strom des Systems 10 im Erfassungsmodus sehr gering gehalten wird, können während der Lebensdauer der Energiequelle 26 durch die Ausgabevorrichtung 32 wesentlich mehr Türaufschließoperationen ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde oben unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben, bei der eine bestimmte, als Abtast- und Haltetechnik bezeichnete Signalverarbeitungstechnik verwendet wird, um eine Variation bzw. Veränderung eines RFID-Gerät-Erfassungsparameters in dem Klingelsignal zu bestimmen. Die Abtast- und Haltetechnik bewertet die Abklingrate der Wellenform des Klingelsignals als primären RFID-Gerät-Erfassungsparameter, um die Anwesenheit bzw. das Vorhandensein des RFID-Geräts 14 in dem proximalen Raum 49 der RF-Leseeinheit 12 anzuzeigen. Es liegt jedoch auf der Hand, daß der Fachmann den RFID-Gerät- Erfassungsschaltkreis 18 innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verändern kann, wodurch andere Signalverarbeitungstechniken verwendet werden können, um wechselnde RFID-Gerät-Erfassungsparameter zu bewerten, die gleichermaßen das Vorhandensein des RFID-Geräts 14 in dem proximalen Raum 49 anzeigen. Beispielsweise liegt es innerhalb des Kenntnisbereichs des Fachmanns, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung den RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis 18 zu modifizieren und dadurch die Verwendung einer Spannungsmittelungstechnik anstelle der oben beschriebenen Abtast- und Haltetechnik zu ermöglichen, um das Vorhandensein des RFID-Geräts 14 in dem proximalen Raum 49 zu bestimmen. Ein in geeigneter Weise modifizierter RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis führt die Spannungsmittelungstechnik aus, indem er die durchschnittliche Arbeitsspannung des Klingelsignals bestimmt, die dem Bereich unterhalb der Kurve der Wellenform des Klingelsignals entspricht. Der RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis verstärkt und überwacht Veränderungen der durchschnittlichen Spannung. Wie bei der Abtast- und Haltetechnik zeigt eine plötzliche und wesentliche Veränderung der durchschnittlichen Spannung des Klingelsignals das Vorhandensein des RFID-Geräts 14 in dem proximalen Raum 49 der RF-Leseeinheit 12 an.

Claims

Verfahren zum Erfassen eines RFID-Geräts in Anwesenheit einer RF-Leseeinheit, das aufweist: Bereitstellen eines RF-Transpondersystems (10) einschließlich einer RFID-Leseeinheit (12) und eines RFID-Geräts (14), wobei das RF-Transpondersystem einen Erfassungsmodus und einen Anregungsbetriebsmodus hat, wobei die RFID-Leseeinheit einen Anregungssignalgeneratorschaltkreis (16) einen Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis (20) und einen RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis (18) beinhaltet, wobei der Anregungssignalgeneratorschaltkreis Einrichtungen für das Erzeugen von Klingelsignalen und Einrichtungen für das Erzeugen eines Anregungssignals hat, wobei die Einrichtung für das Erzeugen von Klingelsignalen einen Oszillator (54) beinhaltet, wobei der Oszillator durch den Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis aktiviert wird, wenn das RF-Transpondersystem in dem Erfassungsmodus ist, und der Oszillator deaktiviert wird durch den Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis, wenn das RF-Transpondersystem in dem Anregungsmodus ist, Betreiben des RF-Transpondersystems in dem Erfassungsmodus, wobei der Erfassungsmodus beinhaltet das Aktivieren des Oszillators mittels des Anregungsmodusaktivierungsschaltkreises, Abziehen eines reduzierten elektrischen Stroms von einer Energiequelle (26) durch einen Anregungssignalgeneratorschaltkreis, der in einem reduzierten Leistungszustand arbeitet, Erzeugen einer Mehrzahl von Klingelsignalen in dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis unter Verwendung des Oszillators in Antwort auf den reduzierten elektrischen Strom, Übertragen der Klingelsignale von dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis in einen proximalen Raum, Empfangen der Klingelsignale in einem RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis in elektrischer Verbindung mit dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis, Bewerten der Klingelsignale in dem RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis, um eine Variation in einem RFID-Gerät-Erfassungsparameter der Klingelsignale zu bestimmen, Wechseln des Betriebs des RF-Transpondersystems von dem Erfassungsmodus in den Anregungsmodus, wenn der RFID-Gerät-Erfassungsparameter ein Variationsgrenzniveau überschreitet, veranlaßt durch die Anwesenheit des RFID-Geräts im proximalen Raum, wobei der Anregungsmodus beinhaltet das Deaktivieren des Oszillators mittels des Anregungsmodusaktivierungsschaltkreises in Antwort darauf, daß der RFID-Gerät-Erfassungsparameter den Variationsgrenzwert übersteigt, Wechseln des Anregungssignalgeneratorschaltkreises von dem reduzierten Leistungszustand in einen erhöhten Leistungszustand, wo ein erhöhter elektrischer Strom, der wesentlich größer als der reduzierte elektrische Strom ist, durch den Anregungssignalgeneratorschaltkreis in dem erhöhten Leistungszustand von der Energiequelle abgezogen wird, Erzeugen eines Anregungssignals in dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis, während der Oszillator deaktiviert ist und der Anregungssignalgeneratorschaltkreis in dem erhöhten Leistungszustand arbeitet, und Übertragen des Anregungssignals von dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis in den proximalen Raum, um das RFID-Gerät zu aktivieren, Wechseln des Betriebs des RF-Transpondersystems von dem Anregungsmodus in den Antwort- und Lesemodus, wenn das RFID-Gerät aktiviert wird, und Wechseln des Betriebs des RF-Transpondersystems zurück in den Erfassungsmodus mit Vollendung des Antwort- und Lesemodus, wobei der Erfassungsmodus initiiert wird durch Aktivieren des deaktivierten Oszillators mit Hilfe des Anregungsmodusaktivierungsschaltkreises.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Betrieb des RF-Transpondersystems durch Voreinstellung automatisch zurückgesetzt wird in den Erfassungsmodus mit Vollendung der Antwort- und Lesemodi.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der RFID-Gerät-Erfassungsparameter die Abklingrate der Klingelsignale ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der RFID-Gerät-Erfassungsparameter die durchschnittliche Spannung der Klingelsignale ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Klingelsignale und das RF-Anregungssignal mit im wesentlichen der gleichen Frequenz erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Arbeitszyklus des Anregungssignalgeneratorschaltkreises, der im reduzierten Energiezustand arbeitet, wesentlich geringer ist als der Arbeitszyklus des Anregungssignalgeneratorschaltkreises, der in dem erhöhten Energiezustand arbeitet.
RF-Transpondersystem (10), das aufweist: eine RF-Leseeinheit (12), die beinhaltet einen Anregungssignalgeneratorschaltkreis (16), wobei der Anregungssignalgeneratorschaltkreis einen Oszillator (54) mit einem aktivierten Zustand und einem deaktivierten Zustand beinhaltet, wobei der Anregungssignalgeneratorschaltkreis einen reduzierten Energiezustand hat, in dem der Oszillator in einem aktivierten Zustand ist für das Erzeugen einer Mehrzahl von Klingelsignalen, die einen RFID-Gerät-Erfassungsparameter zeigen, und einen erhöhten Energiezustand hat, wenn der Oszillator in dem deaktivierten Zustand ist für das Erzeugen eines RF-Anregungssignals, wenn der Oszillator in dem deaktivierten Zustand ist, einen Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis (20), der mit dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis verbunden ist und das Schalten des Oszillators von dem aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand und entsprechend das Schalten des Anregungssignalgeneratorschaltkreises von dem reduzierten Leistungszustand in den erhöhten Leistungszustand bereitstellt in Antwort auf den RFID-Gerät-Erfassungsparameter der Klingelsignale, der einen Variationsgrenzwert überschreitet, einen RFID-Gerät-Erfassungsschaltkreis (18), der mit dem Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis verbunden ist und in dem reduzierten Energiezustand des Anregungssignalgeneratorschaltkreises betreibbar ist, wenn der Oszillator in seinem aktivierten Zustand ist für das Bestimmen, wenn der RFID-Gerät-Erfassungsparameter der Klingelsignale den Variationsgrenzwert überschreitet und eine Energiequelle (26), die einen reduzierten elektrischen Strom dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis in dem reduzierten Energiezustand bereitstellt und einen erhöhten elektrischen Strom dem Anregungssignalgeneratorschaltkreis in dem erhöhten Energiezustand bereitstellt, und ein RFID-Gerät mit einem Transponderschaltkreis (36), der von dem RF-Anregungssignal versorgt wird, wobei das RFID-Gerät veranlaßt, daß der RFID-Gerät-Erfassungsparameter der Klingelsignale den Variationsgrenzwert überschreitet, wenn das RFID-Gerät in einem proximalen Raum relativ zu der RF-Leseeinheit positioniert ist, wodurch veranlaßt wird, daß der Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis den Oszillator von dem aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand schaltet und entsprechend veranlaßt, daß der Anregungssignalgeneratorschaltkreis das RF-Anregungssignal erzeugt, das die Kommunikation zwischen der RF-Leseeinheit und dem RFID-Gerät initiiert, wobei der Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis weiterhin das Schalten des Oszillators von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand und entsprechend das Schalten des Anregungssignalgeneratorschaltkreises von dem erhöhten Energiezustand in den reduzierten Energiezustand mit Beendigung der Kommunikation zwischen der RF-Leseeinheit und dem RFID-Gerät bereitstellt.
System nach Anspruch 7, bei dem die Energiequelle eine tragbare Batterie ist.
System nach Anspruch 7, bei dem der Anregungsmodusaktivierungsschaltkreis ein Flip-Flop-Schalter ist.