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Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Datenträger zur Identifizierung von Objekten, insbesondere von Gütern, mit einem Datengeber und mit einer Energiequelle, wobei der Datenträger auf dem zu identifizierenden Objekt angeordnet ist, und wobei dem Datengeber ein Code eingeprägt ist, durch den das betroffene Objekt identifizierbar ist.
Bekannte derartige Datenträger werden an Objekten, insbesondere an Gütern, angeordnet, um diese an unterschiedlichen Stellen des Produktionsvorganges, ihrer Transportwege bzw. ihres Einsatzes erfassen zu können. Hierdurch werden Daten gewonnen, um den Produktionsvorgang, den Transport bzw. den Einsatz dieser Güter steuern zu können.
Ein Beispiel derartiger Güter sind Flaschen, welche mit Gasen gefüllt sind und welche in Europa in einer Anzahl von etwa 70 Millionen Stück und in den USA in einer Anzahl von mehr als 100 Millionen Stück in Verwendung stehen, wobei sie in Produktionsbetrieben mit unterschiedlichen Gasen gefüllt und hierauf zu Abnehmern transportiert werden. Von den Abnehmern werden die in den Flaschen enthaltenen Gase entnommen, worauf die leeren Flaschen wieder in die Produktionsbetriebe zurücktransportiert werden. Die in den Flaschen enthaltenen Gase werden z. B. für medizinische oder für technische Zwecke verwendet.
Da diese Gasflaschen aus Stahlblech gefertigt sind, können sie etwa zehn Jahre lang in Umlauf gehalten werden. Aufgrund der unterschiedlichen Umlaufweg, der unterschiedlichen Einsatzzwecke und der unterschiedlichen Zeitabläufe, treten jedoch pro Jahr Verluste an Gasflaschen in der Grössenordnung bis zu 3 % der insgesamt vorhandenen Gasflaschen auf. Diese Verluste könnten dadurch massgeblich vermindert werden, dass die einzelnen Flaschen identifzierbar sind, wodurch ihre Verläufe, d. h. deren Füllvorgänge, deren Transportwege und deren Einsatzzwecke, erfassbar und jederzeit überprüfbar sind. Diese Aufgabe ist grundsätzlich dadurch lösbar, dass die Gasflaschen mit einem Datenträger versehen sind, dessen Daten an Kontrollstationen über eine Entfernung hin abfragbar sind.
Bekannte Datenträger, wie z. B. nach der DE-25 30 147 Al, welche mit einem von einer Batterie gespeisten Datensender ausgebildet sind, entsprechen allerdings deshalb nicht den an sie gestellten Anforderungen, da diese Datensender einen sehr hohen Energieverbrauch bedingen und da sie aufgrund ihres komplexen Aufbaues in ihrer Herstellung sehr teuer sind. Datenträger, welche mit induktiv gespeisten Datensendern ausgebildet sind, entsprechen deshalb nicht den an sie gestellten Anforderungen, da ihre Abstrahlung so schwach ist, dass diejenigen Entfernungen, über welche die Daten übermittelt werden können, zu gering sind, um eine Überwachung und Identifizierung der Güter zu gewährleisten.
Aus der DE-1 901 890 A1 ist ein Antwortgerät für ein System zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen bekannt, bei dem jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen Frequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes Abfragesignal aussendet, und das jeweils vorbeibewegte Antwortgerät die der Information zugeordneten Frequenzen durch entsprechend abgestimmte Filter auswählt und zum Abfragegerät zurücksendet. Dieses Gerät ist insbesondere für die Kennzeichnung von Eisenbahnfahrzeugen gedacht. Dabei durchqueren die zu identifizierenden Güter einzeln den Sendebereich des Abfragegerätes.
Soferne mit einer derartigen Abtastanlage eine Gruppe mit einer Vielzahl von Gütern abgetastet werden soll, besteht jedoch die Schwierigkeit, dass von den diesen Gütern zugeordneten Datenträgern gleichzeitig eine Vielzahl von Reflexionssignalen abgegeben wird, welche nicht voneinander unterschieden werden können, weswegen die Güter nicht einzeln erfassbar sind. Demnach besteht zudem das Erfordernis, Massnahmen zu treffen, durch welche eine Abtastung der einzelnen Datenträger gewährleistet ist.
Der gegenständlichen Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Datenträger anzugeben, der bei nur geringem Energieverbrauch die Identifizierung von Gütern einer Gruppe ermöglicht.
Erfindungsgemäss geschieht dies mit einem Datenträger gemäss Anspruch 1.
Bel einem derartigen Datenträger dient die in diesem enthaltene Energiequelle nur zur Speisung des Datengebers, wodurch ein relativ geringer Energieverbrauch gewährleistet ist. Die Übertragung der Daten erfolgt dadurch, dass bei Einlangen eines HF-Sendesignales, welches als Abtastsignal dient, dessen Frequenz mit der Eigenfrequenz des Signalreflektors übereinstimmt, das Abtastsignal absorbiert wird, wogegen diejenigen Abtastsignale, deren Frequenz sich von der Eigenfrequenz des Signalreflektors gering bzw. stark unterscheiden, dementsprechend gering bzw. stark reflektiert werden. Dabei wird durch eine
Modulation der Eigenfreguenz des Signalreflektors mittels des Datengebers dem Signatreflektor ein Code eingeprägt, welcher mittels der Reflexion des HF-Sendesignales erfassbar ist.
Da derjenige zeitliche Abschnitt, innerhalb dessen die Eigenfrequenz der Reflektorantenne durch den
Datengeber moduliert wird, bei unterschiedlichen Datenträgern zu unterschiedlichen Zeiten erfolgt, ist hiedurch eine Abtastung unterschiedlicher Datenträger ermöglicht, ohne dass sich deren Reflexionssignale überlagern. Dabei steigt die Sicherheit gegenüber gegenseitigen Störungen mit der Anzahl der Abtastperioden an. Vorzugsweise beträgt dabei der zweite zeitliche Abschnitt ein Vielfaches der Länge des ersten zeitlichen Abschnittes.
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Vorzugsweise ist der mindestens eine Signalreflektor durch eine Reflektorantenne, Insbesondere durch eine Schlitzantenne, gebildet, wobei zur Steuerung der Eigenfrequenz der Reflektorantenne ein vom Datengeber gespeister Antennenmodulator vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Antennenmodulator durch einen vom Datengeber gespeisten Impedanzmodulator, insbesondere durch eine Kapazitätsdiode, gebildet.
Die Energiequelle kann durch eine Batterie, insbesondere durch eine Lithiumbatterie, durch einen induktiv aufladbaren Speisekreis oder durch ein photovoltaisches Element gebildet sein.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform ist die mindestens eine Reflektorantenne durch ein geschlitztes Metallblech od. dgl. oder durch einen Träger aus Kunststoff, welcher mit einer geschlitzten metallischen Beschichtung oder einer geschlitzten metallischen Folie versehen ist, gebildet. Um die Elemente des Datenträgers in der erforderlichen Weise mechanisch zu schützen, sind diese vorzugsweise mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Weiters kann die Ausbildung des Datenträgers in Abhängigkeit vom besonderen Anwendungszweck gewählt sein. Wenn z. B. der Datenträger am Hals einer Gasflasche befestigt werden soll, kann er ringförmig ausgebildet sein, wobei er mehrere ringförmig gekrümmte Signalreflektoren enthalten kann. Hierdurch ist die erforderliche Richtungsunabhängigkeit in der Wirkungsweise des Datenträgers gewährleistet.
Eine Abtastanlage zur Verwendung mit einem erfindungsgemässen Datenträger besteht erfindungsgemäss aus einer HF-Sendeeinrichtung und einer HF-Empfangseinrichtung sowie einer zugeordneten Auswerteinrichtung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird innerhalb des ersten zeitlichen Abschnittes die Eigenfrequenz der Reflektorantenne mit einem dem Datengeber eingeprägten Code gesteuert. Dabei kann der Beginn des Informationssignales durch ein Synchronisationssignal gebildet sein. Weiters kann das Informationssignal durch Impulsfolge, welche digitale Werte repräsentieren, gebildet sein, wobei die digitalen 0Werte durch zwei Impulse und die digitalen 1-Werte durch jeweils einen Impuls mit doppelter Länge gebildet sein können.
Da vorzugsweise in einer Gruppe von Datengebern die Periodenzeiten unterschiedlich sind, wobei sie jeweils ein ganzzahliges Mehrfaches einer vorgegebenen Zeitdauer betragen können, weiters in den Datengebern einer Gruppe periodisch wiederkehrende Zeiträume zu unterschiedlichen Zeiten beginnen und schliesslich sich die periodisch wiederkehrenden Zeiträume aufgrund von Ungenauigkeiten in den Zeitsteuerelementen verändern, wird eine grosse Sicherheit dagegen erzielt, dass von den Datengebern, welche einer Gruppe von Gütern zugeordnet sind, gleichzeitig Reflexionssignale abgegeben werden, welche einander überlagern, weswegen sie nicht auswertbar sind.
Der Gegenstand der Erfindung und das erfindungsgemässe Verfahrensind nachstehend von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Abtastanlage für einen erfindungsgemässen Datenträger,
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Datenträgers,
Fig. 3a und 3 b schematische Darstellungen von Reflektorantennen, welche in einem erfindungsgemä- ssen Datenträger verwendet sind,
Fig. 4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Datenträgers,
Fig. 5 die Anwendung eines erfindungsgemässen Datenträgers in Verwendung mit einer
Gasflasche,
Fig. 6 eine Anlage zur Identifizierung von Gasflaschen,
Fig. 7 das Zeitdiagramm der Frequenzsteuerung der Reflektorantenne eines Datengebers,
Fig.
8 das Zeitdiagramm eines ersten zeitlichen Abschnittes dieser Frequenzsteuerung,
Fig. 9 eine Ergänzung des Zeitdiagrammes gemäss Fig. 8 und
Fig. 10 die Wahrscheinlichkeit von gegenseitigen Störungen über den Abtastzeitraum hinweg.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich Ist, besteht eine erfindungsgemässe Anlage zum Abtasten von Gütern aus einer Lesestation 1, durch welche der einem Datenträger 2 eingeprägte Code abfragbar ist. Die Lesestation
1 besteht aus einem HF-Sender 11 mit einer Sendeantenne 12 und aus einer Empfangsstation 13 mit einer
Empfangsantenne 14. Der Datenträger 2 ist mit einer Reflektorantenne 21 ausgebildet.
Die von der Lesestation 1 über die Sendeantenne 12 emitierten HF-Signale gelangen zum Datenträger 2, wobei sie dann, soferne die Frequenz des Sendesignals mit der Eigenfrequenz der Reflektorantenne 21 des Datenträgers 1 übereinstimmt, von dieser absorbiert werden, wogegen sie dann, wenn die Frequenzen nicht übereinstimmen, in Abhängigkeit von den Unterschieden in den Frequenzen reflektiert werden. Da die
Eigenfrequenz der Reflektorantenne 21 des Datenträgers durch den Code des Datenträgers 2 moduliert wird, erfolgt hierdurch eine Abfrage des Codes des betreffenden Datenträgers 2, wodurch dasjenige Objekt, welches den betreffenden Datenträger aufweist, identifizierbar ist.
Der Datenträger 2, weicher anhand der Fig. 2 erläutert ist, enthält die Reflektorantenne 21, einen
Datengeber 22, einen Antennenmodulator 23 und eine Energiequelle 24. Der Antennenmodulator 23 wird vom Datengeber 22, weichem die Daten des betreffenden Datenträgers eingeprägt sind und welcher von
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der Batterie 24 gespeist wird, beaufschlagt. Durch den Antennen-Modulator 23 erfolgt eine Steuerung der Eigenfrequenz der Reflektorantenne 21 dahingehend, dass diese mit der Frequenz des Sendesignales übereinstimmt oder mit dieser nicht übereinstimmt, wobei der Code durch die zeitliche Abfolge der jeweiligen Eigenfrequenz der Reflektorantenne 21 gebildet ist.
Die Reflektorantenne 21 ist vorzugsweise als Schlitzantenne ausgebildet, welche nachstehend anhand der Fig. 3a und 3b erläutert ist.
Gemäss Fig. 3a besteht diese Reflektorantenne 21 aus einem Metallblech 3, welches mit einem Schlitz 31 ausgebildet ist, dessen Länge I < k ist, wobei X die Wellenlänge des Sendesignals darstellt. Zwischen die beiden Ränder des Schlitzes 31 ist ein elektrisches Element eingesetzt, weichem eine Spannung aufgeprägt wird, wodurch die elektrische Länge des Schlitzes 31 vergrössert wird. Das Metallblech 3 stellt eine Reflektorantenne dar, deren Eigenfrequenz durch die elektrische Länge des Schlitzes 31 bestimmt ist, wobei die elektrische Länge moduliert wird.
Vorzugsweise ist für diese Modulation und damit der Eigenfrequenz der Reflektorantenne eine Kapazitätsdiode 32 verwendet.
In Fig. 3b ist eine Ausführungsvariante dahingehend dargestellt, dass sich der Schlitz 31a nur über die halbe Länge erstreckt, wobei der Antennenmodulator, insbesondere eine Kapazitätsdiode 32. am einen Ende des Schlitzes 31a angeordnet ist. Auch durch diese Anordnung kann die elektrische Länge des Schlitzes 31a mit der Wellenlänge des Sendesignals in Übereinstimmung gebracht werden.
Der in Fig. 4 dargestellte Datenträger 2 besteht aus einem aus Metall gefertigten Ring 4, weicher über seinen Umfang mit drei Schlitzen 41, welche drei Reflektorantennen bilden, ausgebildet ist. Weiters weist er den Datengenerator 22 auf, welcher von der Batterie 24 gespeist ist und durch welchen Modulatoren 23, weiche in die Schlitze 41 eingesetzt und an deren längsverlaufende. Berandungen angeschlossen sind, steuerbar sind. Die Modulatoren 23 sind insbesondere durch Kapazitätsdioden gebildet.
Durch die Modulatoren 23 erfolgt eine Steuerung der Eigenfrequenz der durch die Schlitze 41 gebildeten Reflektorantennen, wodurch einlangende HF-Signale, weiche der Abtastung von Datenträgern 2 dienen, bei einer übereinstimmenden Frequenz absorbiert werden, wodurch keine Reflexion erfolgt, wogegen die Abtastsignale bei nicht übereinstimmenden Frequenzen reflektiert werden. Da die Eigenfrequenz der Reflektorantennen mittels des Datengebers 22 über die Modulatoren 23 verändert wird, wird hierdurch den Reflektorantennen ein Code eingeprägt, welcher aufgrund der Reflexion des Sendesignales bei von der Frequenz des Abtastsignales abweichenden Eigenfrequenzen der Reflektorantennen abtastbar ist.
Anhand der Fig. 5 ist ein Datenträger 2 in Verwendung an einer Gasflasche 5 dargestellt. Da der Datenträger 2 kreisförmig ausgebildet ist, kann er am Hals der Gasflasche 5 befestigt werden. Da weiters dieser Datenträger 2 mit drei schlitzförmigen Reflektorantennen 41 ausgebildet ist, ist er weitestgehend richtungsunabhängig, wodurch die Lage der Gasflasche auf das Ergebnis der Abfrage keinen Einfluss nimmt.
Die Reflektorantenne 4 ist durch ein Metallblech gebildet, welches mit mindestens einem Schlitz 41, der als Reflektorantenne wirkt, ausgebildet ist. Die Reflektorantenne kann jedoch auch durch einen Träger aus einem elektrisch nicht leitenden Material gefertigt sein, welcher mit einer elektrisch leitenden Beschichtung oder mit einer elektrisch leitenden Folie ausgebildet ist. wobei die Beschichtung oder die Folie mit mindestens einem Schlitz versehen sind. Um den erforderlichen mechanischen Schutz zu gewährleisten, sind die Reflektorantenne, der Datengeber, die Batterie und der Antennen-Modulator von einem Kunststoffmaterial umgossen oder sind sie in einem Gehäuse, welches vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sind, angeordnet.
Bel einer Vielzahl von Gütern, welche jeweils mit einem Datenträger ausgebildet sind, wird jedoch die Schwierigkeit bedingt, dass die von den Datenträgern abgegebenen Reflexionssignale einander überlagern können, wobei sie nicht eindeutig zuzuordnen sind. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, wird das nachstehend erläuterte Verfahren zur Steuerung der Wirkungsweise der Datenträger angewandt : Wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, wird die Reflektorantenne eines Datengebers von einer in diesem angeordneten Steuereinrichtung innerhalb eines periodisch wiederkehrenden Zeitraumes frequenzmoduliert, wobei dieser Zeitraum in zwei Abschnitte A und B unterteilt ist. Der wesentlich kürzere erste Abschnitt A weist eine zeitliche Länge von 1. 771 ms auf, wogegen der zweite Abschnitt B eine wesentlich grössere zeitliche Länge von 106, 67 ms bis 213, 34 ms aufweist.
Innerhalb des ersten Abschnittes A wird die Reflektorantenne frequenzmoduliert, wodurch der dem betreffenden Datenträger eingeprägte Code mittels einer zugeordneten Sende- und Empfangseinrichtung abtastbar ist. Demgegenüber erfolgt im zweiten Abschnitt B keine Frequenzmodulation der Sendeantenne, wodurch keinerlei Daten abtastbar sind.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, ist der erste zeitliche Abschnitt A in zwei Teilbereiche A1 mit einer Länge von 104, 2 u. s und A2 mit einer Länge von 1, 667 ms unterteilt, wobei im ersten Teilbereich A1 ein Steuersignal abtastbar ist, wogegen im zweiten Teilbereich A2 der eigentliche Code des betreffenden Datenträgers abtastbar ist.
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Wie schliesslich aus Fig. 9 ersichtlich ist, enthält der zweite Teilbereich A2 am Beginn ein Synchronisationssignal, weiches durch zwei Impulse innerhalb von 26, 04 us gebildet wird. Hierauf folgen 63 Signalblöcke, welche den betreffenden Code des Datenträgers beinhalten.
Vorzugsweise werden dabei die digitalen 0-Werte durch zwei Impulse mit einer Länge von 6, 51 us und die digitalen 1-Werte durch einen einzigen Impuls mit einer Länge von 13, 02 us, jeweils innerhalb eines Zeitraumes von 26, 04 us, gebildet.
EMI4.1
Abschnitte B, innerhalb welcher keine Frequenzmodulation der Reflektorantennen erfolgt.
Dabei können die Zeitgeber für die Steuereinrichtungen der einzelnen Datenträger zu unterschiedlichen Zeiten in Betrieb genommen werden. Zudem sind die zweiten zeitlichen Abschnitte B von unterschiedlichen Datenträgern unterschiedlich lang. Schliesslich sind aufgrund von Ungenauigkeiten der in den einzelnen Datenträgern enthaltenen Zeitgeber die Abschnitte A und B in unterschiedlichen Datengeber nicht identisch, sondern weichen sie im Lauf der Zeit immer mehr voneinander ab. Durch sämtliche diese Faktoren ist die Wahrscheinlichkeit, dass die zeitlichen Abschnitte A zweier Datenträger innerhalb einer Abtastperiode zusammenfallen, wodurch kein eindeutiges Abtastsignal erhalten wird, sehr gering.
Die Sicherheit, gegenseitige Störungen von unterschiedlichen Datenträgern auszuschliessen, steigt mit der Anzahl der Abtastperioden, über welche sich ein Abtastvorgang erstreckt, an.
Das Diagramm gemäss Fig. 10 zeigt bei einer Gruppe mit einer Anzahl von zwölf Datenträgern die Wahrscheinlichkeit von Störungen infolge des gleichzeitigen Auftretens von zwei Abtastsignalen über die Länge des Abtastzeitraumes in Prozenten an. Es sind dabei die Zeitabschnitte gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zugrundegelegt.