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Die Erfindung betrifft ein Zugangskontrollsystem mit zumindest zwei, vorzugsweise über steuerbare Sperren versperrbaren, Zugangsspuren, denen jeweils eine Antenne zugeordnet ist, und einer Kontrollvorrichtung zur Detektion von berührungslos wirkenden Zugangs-Berechtigungskarten, z.B. RFID-Transpondern, wobei jede Antenne mit jeweils einer Sende/Empfangseinheit verbunden ist.
Systeme zur Zugangskontrolle sind beispielsweise für Seilbahnen und Lifte bekannt, werden aber auch in vielen anderen Anwendungen eingesetzt. Üblicherweise kontrolliert ein automatischer Ticketleser die Berechtigungskarte (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.
In modernen Systemen dieser Art werden sogenannte RFID-Transponder angewandt, deren Funktionsweise beispielsweise im RFID-Handbuch (1998 Carl Hanser Verlag, München Wien) näher beschrieben ist. RFID-Transponder sind in eine Plastikkarte im Kreditkarten format 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 RFID- Transponder 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
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Mikrowellenbereich.
Ein meist kartenförmiges, elektronisches Ticket speichert die Berechtigungsdaten in einem EEPROM. Bekannt sind RFID-Transponder, die im Bereich einer Trägerfrequenz von 125 kHz und solche, die im Frequenzbereich von 13,56 MHz arbeiten. Die höherfrequenten RFID-Transponder sind den niederfrequenten Transpondern in vielen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Lesegeschwindigkeit, überlegen. Die 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 Zugangskontrollsystem verwendet hiezu eine Antenne in Form einer Leiterschleife, die mit einer Sende-/Empfangselektronik verbunden ist, und ein Drehkreuz, die beide jeweils einer Zugangsspur zugeordnet sind.
Solche Kontrollsysteme können auch ohne Drehsperre oder Schranke eingesetzt werden, um beispielsweise die Passagen rein statistisch zu erfassen, oder auch optisch die jeweilige Berechtigung zu signalisieren.
Durch die in relativ geringem Abstand angeordneten Antennen kommt es zu einer gegenseitigen störenden Beeinflussung, durch die unter Umständen eine Fehlfunktion
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des Systems eintreten kann, die zum Beispiel darin bestehen kann, dass eine Zugangsspur geöffnet wird, ohne dass eine Berechtigungskarte für dieselbe vorhanden wäre.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, solche gegenseitigen Beeinflussungen zu vermeiden und daraus resultierende Störungen zu verhindern.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Anschlüsse der den Zugangsspuren zugeordneten Antennen mit einer steuerbaren Vorrichtung zur Deaktivierung verbunden sind.
Auf diese Weise kann eine gegenseitige Beeinflussung mehrerer Antennen bzw. Zugangsspuren im erfindungsgemässen Zugangskontrollsystem nicht mehr stattfinden, weil über die Deaktivierungsvorrichtung jene Antennen in einen inaktiven Zustand gesetzt werden können, die durch das Senden einer anderen Antenne ein Störsignal empfangen könnten.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Deaktivierungsvorrichtung durch eine Vorrichtung zum Kurzschliessen der Antenne gebildet sein.
Durch das Kurzschliessen einer oder mehrerer Antennen wird in diesen das Ausbilden eines Stör-Empfangssignals vermieden.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Länge der Verbindung zwischen der Sende-/Empfangselektronik und den Antennen so bemessen sein, dass ein Kurzschluss an einer der Antennen einem Leerlauf an den Anschlüssen der jeweiligen Sende/Empfangs-Elektronik entspricht, wobei vorzugsweise die Länge der Verbindungsleitung ein Viertel der Wellenlänge der Trägerfrequenz des von der Sende/Empfangselektronik gesendeten Signals beträgt.
Damit kann die durch einen Kurzschluss überbrückte Antenne in Verbindung mit der Sende/Empfangseinheit verbleiben ohne dieselbe zu überlasten.
Zur einfachen elektronischen Steuerung kann die Vorrichtung zum Kurzschliessen aus zwei gegenpolig geschalteten Dioden gebildet sein, die mit den Anschlüssen der Antenne verbunden sind und an deren Verbindungspunkt eine Steuereinheit angeschlossen ist, mit der eine positive Hilfsspannung oder eine negative Hilfsspannung bzw.
Masse an den Verbindungspunkt anlegbar ist.
Um eine Beeinflussung des Antennensignals durch die elektronische Steuerung der Dioden zu vermeiden, kann in Weiterbildung der Erfindung die positive Hilfsspannung grösser als die Leerlaufspannung des Antennensignals sein.
Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Deaktivierungsvorrichtung durch eine Vorrichtung zur Bedämpfung bzw. Verstimmung der Antenne gebildet sein, womit erreicht wird, dass die gerade nicht zum Senden bzw. Empfang bestimmten Antennen keine Störsignale empfangen können.
In diesem Zusammenhang kann eine Weiterbildung der Erfindung darin bestehen, dass die Antennen jeweils eine Leiterschleife umfassen, die mit einer Kapazität einen auf die Trägerfrequenz des von der Sende/Empfangselektronik gesendeten Signals abgestimmten Parallelschwingkreis bilden, und dass dieser Schwingkreis mittels eines elektronischen Schalters verstimmbar oder kurzschliessbar ist.
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Durch das Verstimmen des Schwingkreises wird das Bedämpfen der Antenne und damit eine Deaktivierung derselben auf einfache Weise erreicht.
Gemäss einer Variante der Erfindung können Kapazitäten vorgesehen sein, die mittels Relaiskontakten oder elektronischen Schaltern zur Schwingkreis-Kapazität parallel schaltbar sind. Durch Aktivierung der Kontakte bzw. der elektronischen Schalter kann der jeweilige Antennenschwingkreis verstimmt werden.
Eine bevorzugte bauliche Trennmassnahme kann darin bestehen, dass die Kontrollvorrichtung zwischen zwei benachbarten Zugangsspuren angeordnet ist, und dass die Antennen an den gegenüberliegenden Seiten dieser Zugangsspuren angeordnet sind.
Als zusätzliche Hilfsmassnahme für die Ermittlung der erzielbaren Verstimmung kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Hilfsspule und eine dieser nachgeschaltete Auswerteelektronik zur Bestimmung des Spannungsmaximums an der Antenne in Abhängigkeit von der Abstimmung des Antennenschwingkreises vorgesehen ist.
Weiters betrifft die Erfindung eine Programmlogik zur Steuerung eines Zugangskontrollsystems, wobei zumindest zwei über steuerbare Sperren versperrbare Zugangsspuren mittels je einer Antenne und einer Sende/Empfangselekronik überwacht und bei Detektion einer berührungslos wirkenden Zugangs-Berechtigungskarte, z. B. eines RFID- Transponders die Zugangsspur geöffnet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die gegenseitige Störbeeinflussung der Antennen zu vermeiden.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass nacheinander jeweils nur eine Antenne mit ihrer Sende-/Empfangselektronik verbunden wird, und dass die verbleibenden Antennen kurzgeschlossen oder bedämpft bzw. verstimmt werden.
Damit werden bis auf die eine gerade aktivierte Antenne alle anderen Antennen deaktiviert und dabei verhindert, dass in diesen restlichen Antennen ein Störsignal auftreten kann, durch welche die Zugangsberechtigungskontrolle in anderen Zugangsspuren zu falschen Ergebnissen führt.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können die Antennen in rascher Aufeinanderfolge jeweils mit ihrer Sende/Empfangselektronik verbunden und bei Detektion einer Zugangs-Berechtigungskarte im Empfangsbereich einer der Antennen die Verbindung dieser Antenne solange bestehen gelassen werden, bis die jeweilige Sende-/Empfangselektronik eine die Berechtigungskarte betreffende Lesetransaktion abgeschlossen hat.
Fehler bei der Erkennung einer Berechtigungskarte können dadurch vermieden werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann jede Antenne solange von der aufeinanderfolgenden Aktivierung der Antennen ausgenommen bleiben, bis eine abgeschlossene Lesetransaktion zu der dieser folgenden Aktion, beispielsweise zum Durchgang durch eine Drehsperre, geführt hat.
Damit wird eine weitere Erhöhung der Störsicherheit des erfindungsgemässen Zugangskontrollsystems gewährleistet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele eingehend erläutert. Es zeigt dabei
Fig.l einen schematischen Aufriss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Zugangskontrollsystems ;
Fig. 2 einen schematischen Seitenriss der Darstellung gemäss Fig. 1;
Fig. 3 eine Schaltungsanordung für das erfindungsgemässe Kontrollsystem und
Fig. 4 eine weitere Schaltungsanordnung für das erfindungsgemässe Kontrollsystem.
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Zugangskontrollsystem wie es in Skigebieten angewendet wird. Selbstverständlich ist ein solches auch für andere Verwendungszwecke geeignet, beispielsweise für Veranstaltungshallen, Stadien, Schwimmbäder etc.. Ebenso soll unter der Bezeichnung Berechtigungskarte oder Ticket jede Art von Ausweis, Fahrkarte, Wertkarte oder ähnliches verstanden werden.
In der Fig. 1 sind zwei benachbarte Zugangsspuren 2 und 2' dargestellt, welche hier beispielsweise eine Breite von 45 cm bis 65 cm aufweisen. Mittig zwischen diesen Zugangsspuren 2,2' ist eine zentrale Kontrollvorrichtung 1 angeordnet, welche die Komponenten für die Ansteuerung des erfindungsgemässen Zugangskontrollsystems beinhaltet, wobei das die Kontrollvorrichtung 1 aufnehmende, säulenförmige Gehäuse eine Trennlinie zwischen den Zugangsspuren 2,2' bildet. Jede Zugangsspur 2,2' ist über eine Drehsperre 3,3' versperrbar, welche in Abhängigkeit von der Gültigkeit gelesener Zugangsberechtigungen geöffnet wird. Die beiden äusseren Begrenzungen der Zugangsspuren 2,2' werden von rahmenförmigen Gestellen gebildet, in denen die den Zugangsspuren 2,2' zugeordneten Antennen A1 A2 vorgesehen sind, die der Detektion von berührungslos wirkenden Zugangs-Berechtigungskarten, z.
B. kontaktlosen Chipkarten bzw. RFID- Transpondem, dienen. Die Gestelle der Antennen A1 A2 bestehen jeweils aus zwei, in Durchgangsrichtung gesehen, voneinander parallel beabstandeten Standrohren 91, welche gegebenenfalls über passende Innenrohre am Boden höhenverstellbar befestigt und über Querstäbe 97 miteinander verbunden sind. An den zwei gegenüberliegenden Seiten des durch die Standrohre 91 und die Querstäbe 97 gebildeten Rahmens sind jeweils Platten 92 und 93 aufgespannt. Die relativ zur Zugangsspur innenseitige Platte 92 ist z. B. aus Polycarbonat gebildet, kann aber auch aus anderen nichtleitenden Materialien bestehen. Die aussenseitige Platte 93 trägt ein Gitter aus einem elektrisch leitenden Material, um die in der Antenne entstehenden Felder nach aussen hin abzuschirmen.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist jede Antenne Al, A2 mit einer eigenen Sende/Empfangseinheit 13,14 verbunden.
Beide Sende/Empfangseinheiten 13,14 der Antennen Al, A2 sind ihrerseits mit je einer nicht dargestellten Lesevorrichtung der Kontrollvorrichtung 1 verbunden, über die Empfangssignale bzw. Schwächungen des Sendesignals detektiert werden. Erkennt die Lesevorrichtung eine im Empfangsbereich der Antennen AI, A2 befindliche, gültige Berechtigung, die z. B. von einer in der Zugangsspur vorhandenen Person getragen wird, so
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wird automatisch die jeweilige Sperre 3,3' freigegeben und der Zugangsberechtigte kann die entsprechende Zugangsspur 2,2' passieren.
Die gezeigte Anordnung der Antennen ist für einen Personenzugang besonders gut geeignet, weil der Durchgangsbereich für die Personen nicht eingeengt ist, dennoch aber eine sichere Vereinzelung erreicht wird. Die Erfindung kann auch bei mehr als zwei vorgesehenen Zugangsspuren zur Anwendung gelangen, wobei für jede weitere Zugangsspur jeweils eine weitere Antenne und eine weitere Sende/Empfangseinheit vorgesehen ist.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Anschlüsse der den Zugangsspuren 2,2' zugeordneten Antennen AI, A2 mit einer steuerbaren Vorrichtung zur Deaktivierung 10, 11verbunden sind.
Nacheinander wird jeweils nur eine Antenne A1 A2 mit ihrer Sende-/Empfangselektronik 13,14 verbunden, wohingegen die verbleibenden Antennen kurzgeschlossen oder bedämpft bzw. verstimmt werden.
Insbesondere können die Antennen A1 A2 in rascher Aufeinanderfolge jeweils mit ihrer SendelEmpfangselektronik 13,14 verbunden werden. Bei Detektion einer Zugangs- Berechtigungskarte im Empfangsbereich einer der Antennen AI, A2 wird die Verbindung dieser Antenne solange bestehen gelassen, bis die jeweilige Sende-/Empfangselektronik 13, 14 bzw. die zugeordnete Lesevorrichtung eine die Berechtigungskarte betreffende Lesetransaktion abgeschlossen hat.
Es kann dabei jede Antenne A1 A2 solange von der aufeinanderfolgenden Aktivierung der Antennen A1 A2 ausgenommen bleiben, bis eine abgeschlossene Lesetransaktion zu der dieser folgenden Aktion, beispielsweise zum Durchgang durch eine Drehsperre, geführt hat.
In Fig. 2 ist die Leiterschleife Ll der Antenne A1 in Draufsicht dargestellt, welche in Durchgangsrichtung gesehen knapp vor dem Sperrstab der Drehkreuzsperre 3 angeordnet ist. 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 in Fig.lund 2 angegebene Anordnung und Form der Antennen A1und A2 ist nur als eine mögliche Ausführungsform zu betrachten. Beispielsweise können die Antennen auch im Gehäuse der Kontrollvorrichtung 1 eingebaut sein.
In der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung sind die Sende-/Empfangs- Einheiten 13,14 jeweils über Leitungen 11 und 12 mit den Leiterschleifen L1bzw. L2 der Antennen AI, A2 verbunden.
Die Sende-/Empfangs-Einheiten 13,14 erzeugen ein Hochfrequenzfeld, beispielsweise mit einer Trägerfrequenz von 13,56 MHz und senden an im Empfangsbereich vorhandene 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 gleich einem Viertel der Wellenlänge der Trägerfrequenz des von der Sende/Empfangselektronik 13,14 gesendeten Signals beträgt. Dadurch entspricht ein
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Kurzschluss an einer der Antennen A1 A2 einem Leerlauf an den Anschlüssen der jeweiligen SendelEmpfangselektronik 13,14.
Die Deaktivierungsvorrichtungen sind im Ausführungsbeispiel gemäss Fig.3 durch Vorrichtungen zum Kurzschliessen 10, 11 der Antennen AI, A2 gebildet, die vorzugsweise als elektronische Schalter ausgebildet sind.
Die Fusspunkte der Antennen Al, A2 sind mit diesen elektronischen Schaltern 10,11 verbunden, die über einen Steuereingang S betätigt werden können, der mit dem Schalter 10 in direkter Verbindung steht und mit dem Schalter 11 über einen Invertierer 12 verbunden ist. Dieser Steuereingang S öffnet jeweils einen der Schalter 10,11 und schliesst den jeweils anderen Schalter, wodurch immer nur eine der Antennen A1 A2 aktiv geschaltet wird. Die jeweils andere Antenne ist während dieser Zeit kurzgeschlossen und damit inaktiv.
Dieser Kurzschluss wird aufgrund der Länge der Verbindungsleitung 11,12 in einen Leerlauf an der jeweiligen Sende-/Empfangseinheit 13,14 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 abwechselndes Kurzschliessen 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 A1 A2 in rascher Sequenz aktiv bzw. nicht aktiv geschaltet und bei Erkennung eines Transponders wird die Sequenz so lange angehalten, bis der Lese/Schreibvorgang abgeschlossen ist. Die betreffende Antenne AI, A2 wird nun erst dann wieder aktiv geschaltet, wenn die Passage der berechtigten Person abgeschlossen ist.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass die Deaktivierungsvorrichtung durch eine Vorrichtung zur Bedämpfung bzw. Verstimmung der Antenne Al, A2 gebildet ist. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung zur Bedämpfung bzw. Verstimmung für die Antenne AI. Die Antenne A1 ist mittels zweier, über gesteuerte Schalter 17,18 mit der Leiterschleife L1 von AI verbindbare Kondensatoren C1zu einem auf die Trägerfrequenz der Sende/Empfangseinheit 13 abgestimmten Parallelschwingkreis abstimmbar. Dieser Abstimmvorgang kann mittels zu- und wegschaltbarer Kondensatoren Cl automatisiert werden, um eine Verstimmung im Betrieb, beispielsweise durch geänderte Klimabedingungen zu unterbinden.
Durch geeignete Ansteuerung der gesteuerten Schalter 17,18 kann aber auch eine Verstimmung des Parallelschwingkreises erzielt werden, um die Antenne A1 zu deaktivieren.
Mit den Anschlüssen der Antenne Al bzw. deren Leiterschleife LIverbunden sind zwei gegenpolig geschaltete Dioden D1 D2 verbunden. Der Verbindungspunkt der Dioden D1 D2 ist an eine Steuereinheit 10' angeschlossen, mit der eine positive oder eine negative Hilfsspannung V+, V- bzw. Masse an den Verbindungspunkt anlegbar ist. Bei negativer Hilfsspannung am Verbindungspunkt ist die Leiterschleife L1kurzgeschlossen und die Antenne inaktiv. Sie sendet weder Signale an einen Transponder noch kann sie durch benachbarte Antennen zum Mitschwingen angeregt werden.
Werden die Dioden Dlund D2 über die Steuereinheit 10' mit der positiven
Hilfsspannung V+ verbunden, so sind diese in Sperrichtung vorgespannt und ermöglichen ein
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freies Schwingen der Antenne Al, die somit aktiv geschaltet ist. Die positive Hilfsspannung ist vorteilhaft grösser als die Leerlaufspannung der Antenne A1 um die Auswertung der geringen Nutzsignale eines Transponders nicht zu behindern.