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Die Erfindung betrifft ein Zugangsterminal mit zumindest zwei Antennen zur Lesung von berührungslos wirkenden RFID-Transpondem.
Systeme zur Zugangskontrolle sind beispielsweise für Seilbahnen und Lifte bekannt, werden aber auch in vielen anderen Anwendungen eingesetzt. Üblicherweise kontrolliert ein automatischer Ticketleser die Berechtigung (Ticket) der passierenden Person und sperrt den Zugang meist mittels eines Drehkreuzes bzw. gibt das Drehkreuz für den Durchgang frei, wenn eine Überprüfung der Berechtigung dies vorsieht.
Moderne Systeme verwenden sogenannte RFID-Transponder, deren Funktionsweise und Technologien beispielsweise im RFID-Handbuch (1998 Carl Hanser Verlag, München Wien) näher beschrieben sind. RFID-Transponder sind in eine Plastikkarte im Kreditkartenfonnat eingebaute elektronische Datenträger. Die Energieversorgung des Datenträgers sowie der Datenaustausch zwischen dem Datenträger und einem Lesegerät erfolgt nicht durch galvanisches Kontaktieren, wie es von gewöhnlichen Chipkarten bekannt ist, sondern durch Verwendung magnetischer oder elektromagnetischer Felder. Ein RFIDTransponder besteht aus einem elektronischen Mikrochip und einem Koppelelement, z. B. einer Spule oder einer Antenne, über welches die zum Betrieb des Transponders benötigte Energie empfangen wird, die von dem Lesegerät gesendet wird.
Der Datenaustausch kann auch durch Bedämpfen des vom Lesegerät ausgesendeten, elektromagnetischen Feldes geschehen. Solche RFID (radio frequency identification)-Systeme sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und arbeiten in verschiedenen Funk-Frequenzbereichen oder im Mikrowellenbereich.
Ein meist kartenförmiges, elektronisches Ticket speichert die Berechtigungsdaten in einem EEPROM. Bekannt sind RFID-Transponder, die im Bereich einer Trägerfrequenz von 125 kHz arbeiten und solche im Frequenzbereich von 13, 56 MHz.
Die höherfrequenten RFID-Transponder sind bei vielen Eigenschaften den niederfrequenten überlegen, insbesondere die Lesegeschwindigkeit betreffend. Diese im Transponder gespeicherten Daten werden ausgelesen und können gegebenenfalls auch verändert werden, sobald der RFID-Transponder in das elektromagnetische Feld eines entsprechenden Zugangsterminals gelangt. Das Zugangstenninal verwendet hiezu eine Antenne in Form einer Leiterschleife, die mit einer Sende-/Empfangselektronik verbunden ist. Antenne und Drehkreuz sind jeweils einer Zugangsspur zugeordnet. Solche Zugangsterminals können auch ohne Drehsperre oder Schranke eingesetzt werden, um beispielsweise die Passagen rein statistisch zu erfassen, oder auch optisch die jeweilige Berechtigung zu signalisieren.
Problematisch ist dabei, dass sich benachbarte Antennen gegenseitig störend beeinflussen können.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, diese Problematik zu verbessern und insbesondere den Aufwand zur Realisierung zu reduzieren.
Erfindungsgemäss wird bei einem Zugangsterminal mit zumindest zwei Antennen zur Lesung von berührungslos wirkenden RFID-Transpondem vorgesehen, dass die Antennen mit einer gemeinsamen Sende-/Empfangselektronik verbunden sind, und dass
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jeweils nur eine Antenne über einen Multiplexer aktiv geschaltet ist, indem die nicht aktiven Antennen kurzgeschlossen oder bedämpft bzw. verstimmt sind.
Damit sinkt einerseits der Aufwand in der Elektronik, als wesentlicher Vorteil ist aber hervorzuheben, dass eine gegenseitige Beeinflussung mehrerer Antennen bzw.
Zugangsspuren nicht mehr stattfindet.
Vorteilhaft ist, wenn die Verbindung zwischen der gemeinsamen Sende-/Empfangselektronik und den Antennen so bemessen ist, dass ein Kurzschluss an einer Antenne in einen Leerlauf am Anschluss der Sende-/Empfangselektronik umgewandelt wird, wobei vorzugsweise die Länge der Verbindungsleitung ein Viertel der Wellenlänge der gewählten Trägerfrequenz des Transpondersystems beträgt.
Eine erfindungsgemässe Programmlogik zur Steuerung eines Zugangsterminals mit mehreren Antennen zeichnet sich dadurch aus, dass ein Multiplexer sequentiell nur jeweils eine Antenne mit der Sende-/Empfangselektronik verbindet, indem die jeweils verbleibenden Antennen kurzgeschlossen oder verstimmt werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Multiplexer die angeschlossenen Antennen in rascher Sequenz aktiv schaltet, dass bei Erkennung eines Transponders im Empfangsbereich einer Antenne die Multiplexsequenz angehalten wird, bis die Sende-/Empfangselektronik die Lesetransaktion abgeschlossen hat.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert.
Dieses Ausführungsbeispiel zeigt ein Zugangskontroll-System wie es in Skigebieten angewendet wird. Selbstverständlich ist die geschilderte Problematik auch auf andere Fälle anwendbar, beispielsweise für Veranstaltungshallen, Stadien, Schwimmbäder etc. Ebenso soll unter der Bezeichnung Ticket jede Art von Ausweis, Fahrkarte, Wertkarte oder ähnliches verstanden werden.
Dabei zeigen die Figur 1 die schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zur Zugangskontrolle für Personen mit zwei Zugangsspuren, die Figur 2 eine schematische Seitenansicht.
In der Figur 1 sind zwei benachbarte Zugangsspuren 2 und 2'dargestellt, welche hier beispielsweise eine Breite von 45 bis 65 cm aufweisen. Mittig zwischen diesen Zugangsspuren 2, 2'ist ein zentrales Kontrollgerät 1 angeordnet, das zugleich die Zugangsspuren 2, 2'trennt. Im Kontrollgerät 1 sind die für die Ansteuerung aller Komponenten notwendigen Baugruppen eingebaut. Insbesondere sind hier für jede Zugangsspur 2, 2'eine Drehsperre 3 vorgesehen, welche in Abhängigkeit von der Gültigkeit gelesener Zugangsberechtigungen geöffnet wird. Die beiden Seiten der Zugangsspuren 2 und
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besteht aus zwei in Durchgangsrichtung gesehen voneinander distanzierten Standrohren 91, welche gegebenenfalls durch Innenrohre am Boden höhenverstellbar befestigt werden.
Beidseitig der Standrohre 91 sind Platten 92 und 93 aufgespannt. Die innenliegende Platte 92 besteht hier aus Polycarbonat, kann aber auch anderen nichtleitenden Materialien bestehen. Die aussenliegende Platte 93 trägt ein Gitter aus einen elektrisch leitenden Material, um die entstehenden Felder nach Aussen hin abzuschirmen.
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Beide Antennen 9 und 9'sind mit einem Leser verbunden, wobei der Leser über einen hier nicht dargestellten Multiplexer die Antennen abwechselnd abfragt. Erkennt der Leser einen im Empfangsbereich befindliche, gültige Berechtigung, so wird automatisch die jeweilige Sperre 3 freigegeben und der Zugangsberechtigte kann den Zugang passieren.
Die hier gezeigte Anordnung der Antennen ist für einen Personenzugang optimal, weil einerseits eine minimale Anzahl von Komponenten benötigt wird, der Zugang nicht beengt wird und eine sichere Vereinzelung erreicht wird.
Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Personenzuganges. Die Leiterschleife 94 der Antenne 9 ist hier knapp vor dem Sperrstab der Drehkreuzsperre 3 angeordnet. Durch das Trennen von Antenne 9 einerseits und Kontrollgerät 1 anderseits können die Wirkungsbereiche dieser Elemente optimal aufeinander abgestimmt werden. In der Sperrebene ist weiters ein Lichttaster 5 angeordnet, der die Drehsperre automatisch auslöst, wenn nach Lesung einer gültigen Zugangsberechtigung die zugehörige Person passiert.
Die hier skizzierte Anordnung und Form der Antennen 9 und 9'sind nur als eine mögliche Ausführungsform zu betrachten. Beispielsweise können die Antennen auch im Gehäuse des Lesers 1 eingebaut sein.
In der Figur 3 ist die Prinzipschaltung eines erfindungsgemässen Multiplexers dargestellt. Eine Sende-/Empfangselektronik 11 ist über zwei Leitungen 11 und 12 mit Antennen Al und A2 verbunden. Diese Antennen entsprechen den in Figur 1 dargestellten Antennen 9 und 9'.
Jede Antenne Al und A2 umfasst zumindest eine Spule L l und L2. Die Sende- /Empfangselektronik 11 erzeugt ein radiofrequentes Feld, beispielsweise mit einer Trägerfrequenz von 13, 56 MHz und sendet an hier nicht dargestellte RFID-Transponder Kommandos und Daten. Die grundsätzliche Funktionsweise solcher Systeme ist beispielsweise in der eingangs zitierten Literatur erläutert.
Die Leitungen 11 und 12 sind als Koaxialkabel ausgeführt und in ihrer Länge so bemessen, dass diese einem Viertel der Wellenlänge der Trägerfrequenz des Transpondersystems entspricht.
Am Fusspunkt der Antennen Al und A2 sind elektronische Schalter S l und S2 angebracht, die über einen Steuereingang betätigt werden können. Dieser Steuereingang S dient nun dazu, jeweils einen der Schalter S l oder S2 zu öffnen, wodurch die Antenne A aktiv geschalten wird. Die andere Antenne ist zu diesem Zeitpunkt kurzgeschlossen und damit inaktiv. Dieser Kurzschluss wird aufgrund der Länge der Verbindungsleitung in einen Leerlauf an der gemeinsamen Sende-/Empfangselektronik transformiert und hat damit auf diese keinen Einfluss. Es ist leicht ersichtlich, dass auf die beschriebene Art an sich eine beliebige Anzahl von Antennen durch eine gemeinsame Sende-/Empfangselektronik betrieben werden kann.
Da alle anderen ausser der aktiven Antenne kurzgeschlossen sind, ist eine gegenseitige Beeinflussung oder Störung derselben ausgeschlossen.
Über den Steuereingang S werden die Antennen in rascher Sequenz aktiv geschaltet und bei Erkennung eines Transponders wird die Sequenz so lange angehalten, bis
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die Transaktion (der Lese/Schreibvorgang) abgeschlossen ist. Diese Antenne wird nun erst dann wieder aktiv geschaltet, wenn die Passage des Durchganges abgeschlossen ist.
Die Figur 4 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel des AntennenMultiplexers. Die Spule LI der Antenne Al ist mittels Kondensatoren Cl zu einem auf die Trägerfrequenz abgestimmten Parallelschwingkreis abgestimmt. Dieser Abstimmvorgang kann mittels zu und wegschaltbarer Kondensatoren automatisiert werden, um eine Verstimmung im Betrieb, beispielsweise durch geänderte Klimabedingungen zu unterbinden.
Parallel zur Spule LI sind zwei Dioden Dl und D2 gegenpolig geschaltet.
Diese Dioden können mittels eines elektronischen Schalters SI an eine negative Hilfsspannung bzw. gegen Masse geschaltet werden. In diesem Fall ist die Spule LI kurzgeschlossen und die Antenne inaktiv. Sie sendet weder Signale an Transponder noch kann sie durch benachbarte Antennen zum Mitschwingen angeregt werden.
Werden die Dioden Dl und D2 durch den Schalter SI mit einer positiven Hilfsspannung verbunden, so sind sie in Sperrichtung vorgespannt und ermöglichen ein freies Schwingen der Antenne AI, die somit aktiv geschaltet ist. Die positive Hilfsspannung ist vorteilhaft grösser als die Leerlaufspannung der Antenne, um die Auswertung der geringen Nutzsignale eines Transponders nicht zu behindern.
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The invention relates to an access terminal with at least two antennas for reading contactlessly acting RFID transponders.
Access control systems are known, for example, for cable cars and lifts, but are also used in many other applications. Usually, an automatic ticket reader controls the authorization (ticket) of the passing person and usually blocks access by means of a turnstile or releases the turnstile for passage if a check of the authorization provides for this.
Modern systems use so-called RFID transponders, the functionality and technologies of which are described in more detail, for example, in the RFID manual (1998 Carl Hanser Verlag, Munich Vienna). RFID transponders are electronic data carriers built into a plastic card in the credit card form. The energy supply of the data carrier as well as the data exchange between the data carrier and a reading device is not carried out by galvanic contact, as is known from ordinary chip cards, but by using magnetic or electromagnetic fields. An RFID transponder consists of an electronic microchip and a coupling element, e.g. B. a coil or an antenna, via which the energy required to operate the transponder is received, which is sent by the reader.
Data can also be exchanged by damping the electromagnetic field emitted by the reader. Such RFID (radio frequency identification) systems are known in various embodiments and operate in different radio frequency ranges or in the microwave range.
A mostly card-shaped, electronic ticket stores the authorization data in an EEPROM. RFID transponders are known which operate in the range of a carrier frequency of 125 kHz and those in the frequency range of 13.56 MHz.
The higher-frequency RFID transponders are superior to the low-frequency in many properties, particularly with regard to the reading speed. This data stored in the transponder is read out and, if necessary, can also be changed as soon as the RFID transponder enters the electromagnetic field of a corresponding access terminal. For this purpose, the access terminal uses an antenna in the form of a conductor loop, which is connected to a transmission / reception electronics. Antenna and turnstile are each assigned to an access lane. Such access terminals can also be used without a turnstile or barrier, for example to record the passages purely statistically, or to visually signal the respective authorization.
The problem here is that neighboring antennas can interfere with each other.
The object of the invention is therefore to improve these problems and, in particular, to reduce the outlay for implementation.
According to the invention, in an access terminal with at least two antennas for reading contactlessly acting RFID transponders, it is provided that the antennas are connected to a common transmitter / receiver electronics, and that
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only one antenna is activated via a multiplexer by short-circuiting or damping or detuning the inactive antennas.
On the one hand, this reduces the effort in the electronics, but it should be emphasized as a major advantage that a mutual influence of several antennas or
Access tracks no longer take place.
It is advantageous if the connection between the common transmission / reception electronics and the antennas is dimensioned such that a short circuit on an antenna is converted into an open circuit at the connection of the transmission / reception electronics, the length of the connecting line preferably being a quarter of the wavelength of the selected carrier frequency of the transponder system.
A program logic according to the invention for controlling an access terminal with several antennas is characterized in that a multiplexer sequentially connects only one antenna to the transmitter / receiver electronics by short-circuiting or detuning the remaining antennas. It is advantageous if the multiplexer activates the connected antennas in a rapid sequence so that when a transponder is detected in the reception area of an antenna, the multiplex sequence is stopped until the transmitting / receiving electronics have completed the reading transaction.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing figures.
This embodiment shows an access control system as used in ski areas. Of course, the problem described can also be applied to other cases, for example for event halls, stadiums, swimming pools, etc. Likewise, the term ticket should be understood to mean any type of ID, ticket, prepaid card or similar.
1 shows the schematic plan view of a device for access control for people with two access lanes, FIG. 2 shows a schematic side view.
1 shows two adjacent access tracks 2 and 2 ′, which here have a width of 45 to 65 cm, for example. A central control device 1 is arranged in the middle between these access tracks 2, 2 ′, which at the same time separates the access tracks 2, 2 ′. The modules required for controlling all components are installed in control unit 1. In particular, a turnstile 3 is provided here for each access lane 2, 2 ′, which is opened depending on the validity of read access authorizations. The two sides of the access lanes 2 and
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consists of two standpipes 91 which are spaced apart from one another in the direction of passage and which, if necessary, are fastened to the floor in an adjustable manner by means of inner pipes.
Plates 92 and 93 are clamped on both sides of the standpipes 91. The inner plate 92 is made of polycarbonate, but can also consist of other non-conductive materials. The outer plate 93 carries a grid made of an electrically conductive material in order to shield the resulting fields from the outside.
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Both antennas 9 and 9 'are connected to a reader, the reader alternately polling the antennas via a multiplexer, not shown here. If the reader recognizes a valid authorization located in the reception area, the respective lock 3 is automatically released and the authorized person can pass through the access.
The arrangement of the antennas shown here is optimal for personal access because, on the one hand, a minimum number of components is required, the access is not restricted and a secure separation is achieved.
FIG. 2 shows a side view of an access according to the invention. The conductor loop 94 of the antenna 9 is arranged here just before the locking bar of the turnstile lock 3. By separating antenna 9 on the one hand and control device 1 on the other hand, the effective areas of these elements can be optimally coordinated with one another. A light button 5 is also arranged in the blocking level, which automatically triggers the turnstile when the associated person passes after reading a valid access authorization.
The arrangement and shape of the antennas 9 and 9 'outlined here are only to be considered as a possible embodiment. For example, the antennas can also be installed in the housing of the reader 1.
FIG. 3 shows the basic circuit of a multiplexer according to the invention. A transmitter / receiver electronics 11 is connected to antennas A1 and A2 via two lines 11 and 12. These antennas correspond to antennas 9 and 9 'shown in FIG. 1.
Each antenna A1 and A2 comprises at least one coil L1 and L2. The transmitter / receiver electronics 11 generate a radio-frequency field, for example with a carrier frequency of 13.56 MHz, and send commands and data to RFID transponders, not shown here. The basic functioning of such systems is explained, for example, in the literature cited at the beginning.
The lines 11 and 12 are designed as coaxial cables and are dimensioned in length so that this corresponds to a quarter of the wavelength of the carrier frequency of the transponder system.
At the base of the antennas A1 and A2, electronic switches S1 and S2 are attached, which can be actuated via a control input. This control input S now serves to open one of the switches S 1 or S2, whereby the antenna A is switched to active. The other antenna is short-circuited at this point and is therefore inactive. Due to the length of the connecting line, this short circuit is transformed into an open circuit on the common transmitter / receiver electronics and therefore has no influence on it. It is easy to see that any number of antennas per se can be operated by a common transmitter / receiver electronics in the manner described.
Since all others except the active antenna are short-circuited, there is no mutual interference or interference.
The antennas are switched to active in rapid sequence via the control input S and when a transponder is recognized, the sequence is stopped until
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the transaction (read / write) is complete. This antenna is only activated again when the passage has been completed.
FIG. 4 shows a specific embodiment of the antenna multiplexer. The coil LI of the antenna A1 is tuned by means of capacitors C1 to form a parallel resonant circuit which is matched to the carrier frequency. This tuning process can be automated by means of capacitors which can be switched on and off in order to prevent detuning during operation, for example due to changed climatic conditions.
Two diodes D1 and D2 are connected in opposite poles in parallel to the coil LI.
These diodes can be connected to a negative auxiliary voltage or to ground by means of an electronic switch SI. In this case the coil LI is short-circuited and the antenna is inactive. It neither sends signals to transponders, nor can it be excited to vibrate by neighboring antennas.
If the diodes D1 and D2 are connected to a positive auxiliary voltage by the switch SI, they are biased in the reverse direction and enable the antenna AI to vibrate freely, which is thus switched to active. The positive auxiliary voltage is advantageously greater than the open circuit voltage of the antenna in order not to hinder the evaluation of the small useful signals of a transponder.