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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.