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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem RFID-Transponder zur berührungslosen Überwachung von elektrischen und mechanischen Zuständen. Insbesondere zur Überwachung der Position eines Gegenstandes oder eines mechanischen Bauteils.
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Stand der Technik
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Zur berührungslosen Überwachung eines Schaltzustands eines Schalters offenbart die
US 2005/0242957 A1 eine Anordnung mit einem RFID Chip, bei dem die Zuleitung zur Antenne durch einen mechanischen Schalter geschlossen bzw. unterbrochen wird. Bei geschlossenem Schalter reagiert der RFID Chip auf Anfragen eines Lesegeräts, während er bei geöffnetem Schalter nicht reagiert. Somit kann auf einfache Weise berührungslos der Schaltzustand des Schalters ermittelt werden.
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Eine andere Lösung zur berührungslosen Überwachung von mechanischen Zuständen offenbart die
US 2011/0156905 A1 . Hier wird ein zweigeteiltes security Tag offenbart, wobei der erste Teil den RFID Chip und der zweite Teil die zugehörige Antenne enthält. Erst wenn beide Teile in elektrischen Kontakt miteinander gebracht werden, kann der RFID Chip auf Anfragen des Lesegeräts reagieren. Somit kann auch hier der mechanische Zustand festgestellt werden.
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Die hier offenbarten, auf RFID Chips basierenden Lösungen haben allesamt den Nachteil, dass sie nur bei einem einwandfreien mechanischen Kontakt im Stromkreis zwischen Antenne und RFID Chip zuverlässig funktionieren. Zudem ist der Schaltkontakt unmittelbar in den Strompfad zwischen RFID Chip und Antenne eingebunden.
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In der
EP 1 732 242 A2 ist eine weitere Ausführungsform einer berührungslosen Zustandsabfrage offenbart. Hier wird durch eine mechanische Zustandsänderung die Kapazität, welche mit einer Antenne verbunden ist, verändert. Diese kann dann durch einen entfernten Transceiver ermittelt werden. Durch diese Anordnung kann eine Vielzahl von Zuständen festgestellt werden. Der Nachteil dieser Anordnung ist der relativ hohe mechanische und elektrische Aufwand.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme zur kontaktlosen Zustandsüberwachung dahingehend zu verbessern, dass diese zuverlässiger, präziser und robuster werden, wobei diese gleichzeitig bei niedrigen Kosten in großen Stückzahlen herstellbar sein sollen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Entsprechend der Erfindung hat eine Signalisierungsvorrichtung einen RFID Chip mit wenigstens zwei Anschlüssen zum Anschluss von Antennensegmenten, bzw. einem Antennensegment und einer Massefläche. Vorteilhafterweise hat der RFID Chip genau zwei Anschlüsse. Bevorzugt ist wenigstens ein Antennensegment an einem der Anschlüsse angeschlossen. Besonders bevorzugt sind zwei Antennensegmente an zwei Anschlüssen angeschlossen. Die Antennensegmente dienen zur Aussendung bzw. zum Empfang elektromagnetischer Strahlung. Der RFID Chip bildet zusammen mit wenigstens einem Antennensegment einen Transponder, auch RFID Tag genannt. Weiterhin ist an wenigstens einem Anschluss des RFID Chips ein Leiter zur Verbindung mit einem Schaltelement angeschlossen. Bevorzugt ist an zwei Anschlüssen des RFID Chips jeweils ein Leiter zur Verbindung mit einem Schaltelement angeschlossen. Der Leiter weist eine Länge auf, welche bevorzugt einem ganzzahligen Vielfachen eines Viertels der Leitungswellenlänge λ des durch den RFID Chip gesendeten bzw. empfangenen Signals entspricht. Besonders bevorzugt ist die Länge des Leiters λ/4 oder λ/2.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an jedem der beiden Anschlüsse des RFID Chips jeweils ein Antennensegment und parallel hierzu ein Leiter an einem ersten Ende angeschlossen. Die zweiten Enden der beiden Leiter sind mit einem Schaltelement verbunden. Das Schaltelement kann beispielsweise ein mechanischer Schaltkontakt oder auch ein kapazitives Schaltelement sein. Ein kapazitives Schaltelement hat bevorzugt zwei flächige Leiter, die zum Schalten nahe aneinander gebracht werden, so dass zwischen diesen Leitern eine hohe Kapazität besteht. Es können auch zwei parallel liegende Leiter sein, die durch einen dritten, darüber liegenden Leiter kapazitiv miteinander verbunden sind. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Länge der beiden Leiter bei einem Viertel der Leitungswellenlänge des von dem RFID Chip gesendeten bzw. empfangenen Signals liegt. Damit wird eine Unterbrechung zwischen den beiden zweiten Enden des Leiters in einen Kurzschluss am Ort des RFID Chips transformiert. Somit kann der RFID Chip hochfrequente Signale weder aussenden noch empfangen. Erst wenn durch das Schaltelement ein Kurzschluss zwischen den beiden zweiten Enden des Leiters erzeugt wird, wird dieser in einen Leerlauf an der Stelle des RFID Chips transformiert, so dass der RFID Chip mittels der Antennensegmente hochfrequente Energie aussenden und empfangen kann und somit mit der Außenwelt kommunizieren kann. Damit ist der Transponder bzw. das Tag deaktiviert. Durch eine solche erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Schaltelement entfernt von dem RFID Chip und auch entfernt von den Antennensegmenten angebracht werden. Somit wird die Abstrahlcharakteristik der Antennensegmente durch das Schaltelement nicht mehr beeinflusst, wie dies im Stand der Technik der Fall wäre.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der Schaltungsaufwand zur Realisierung eines schaltbaren Transponders wesentlich reduziert. Es wird hier kein Transponderchip mehr mit einem Schalt- bzw. Steuereingang benötigt. Dennoch ist es natürlich möglich, weitere Eingänge bzw. Ausgänge an den RFID Chips vorzusehen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt die Länge der Leiter λ/2. Somit wird im Wesentlichen die Impedanz an den zweiten Enden der Leiter auf die ersten Enden der Leiter transformiert. In diesem Falle ist bevorzugt an den zweiten Enden der Leiter ein Kurzschluss vorgesehen. Weiterhin ist vorteilhafterweise ein Schaltelement in der Mitte des Leiters, das heißt in einem Abstand von λ/4 zum RFID Chip angebracht. Ist dieses Schaltelement nun geöffnet, so wird der Kurzschluss an den zweiten Enden der Leiter in einen Kurzschluss am RFID Chip transformiert und verhindert somit die Aussendung sowie den Empfang von hochfrequenter Energie durch den RFID Chip. Wird das Schaltelement geschlossen, so entsteht an der Stelle λ/4 entsprechend der halben Länge des Leiters ein Kurzschluss, welcher wiederum in einen Leerlauf am RFID Chip transformiert wird, wodurch eine Aussendung und ein Empfang hochfrequenter Energie durch den RFID Chip ermöglicht wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens einer, bevorzugt beide Leiter mit jeweils einem ersten Ende mit dem RFID Chip verbunden und mit einem zweiten Ende mit einem Antennensegment verbunden. Bevorzugt beträgt die Länge des wenigstens einen Leiters zwischen dem RFID Chip und dem wenigstens einen Antennensegment λ/2. Bevorzugt ist es weiterhin, wenn an der Position λ/4, das heißt auf halber Leiterlänge, ein Schaltelement vorhanden ist. Ist das Schaltelement geöffnet, transformiert sich die Impedanz der Antennen über den λ/2-Leiter direkt zum RFID Chip. Wird nun das Schaltelement an der Position λ/4 geschlossen, so transformiert sich ein Kurzschluss an die Enden des Leiters jeweils am Ort des RFID Chips und der Antennensegmente, so dass eine Aussendung und ein Empfang hochfrequenter Energie nicht möglich sind.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Kombination von Antennensegmenten und Leitungen. So sind zwei Leitungen, welche bevorzugt gleich lang mit einer Länge n x λ/4 sind, mit einem ersten Ende mit dem RFID Chip und mit einem zweiten Ende mit einem Schaltelement verbunden. Durch das Schaltelement können die beiden Leitungen miteinander verbunden werden, so dass sich ein Kurzschluss ergibt, durch den eine Aussendung bzw. Abstrahlung elektromagnetischer Energie unmöglich wird. Erst bei einem geöffneten Schaltelement ist dies wieder möglich, da die Leitungen nun als Antennensegmente arbeiten können.
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Die Funktion der verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung ist hier der Anschaulichkeit halber an einer symmetrischen Anordnung dargestellt. So sind zwei Leiter sowie zwei Antennensegmente mit dem RFID Chip verbunden. Die beiden Leiter bilden hier eine Leitung. Grundsätzlich ist aber auch eine unsymmetrische Anordnung möglich. In einem solchen Fall wird nur ein Leiter sowie ein Antennensegment mit dem RFID Chip verbunden. Der RFID Chip wird weiterhin galvanisch oder kapazitiv mit einer Massefläche, welche bevorzugt eine gut leitende metallische Fläche ist, verbunden. In diesem Falle könnte die Massefläche als ein zweites Antennensegment betrachtet werden. Auch hier bildet der Leiter über der Massefläche eine Leitung. Das Schaltelement wird dann zwischen den Leiter und die Massefläche geschaltet. Alle hier dargestellten Ausführungsformen sind wahlweise symmetrisch oder unsymmetrisch ausführbar.
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Die hier beschriebenen Antennensegmente können auch aus mehreren Teilen bestehen. Charakteristisch für eines der hier beschriebenen Antennensegmente ist, dass es mit einem Anschluss des RFID Chips verbunden ist.
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen, welche sich beispielhaft auf eine Länge der Leiter von λ/4 beziehen, sind auch mit (2n + 1) × λ/4 Leiterlängen realisierbar, wobei n eine ganze positive Zahl ≥ 0 ist. Die hier beschriebenen Ausführungsformen mit λ/2 sind ebenfalls mit Leiterlängen von n × λ/2 realisierbar.
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Es können auch Verkürzungselemente und/oder Verlängerungselemente eingesetzt werden. Dies ermöglicht den Einsatz geometrisch kürzerer und/oder längerer Leiter als dies ohne Verkürzungselemente und/oder Verlängerungselemente der Fall wäre. Ein Verkürzungselement kann beispielsweise ein induktives Bauteil sein, welches in Serie mit einem Leiter geschaltet ist. Dieses Bauteil vergrößert die elektrische Länge des Leiters, so dass nun ein geometrisch kürzerer Leiter eingesetzt werden kann. Ein Verlängerungselement kann beispielsweise ein kapazitives Bauteil sein, welches in Serie mit einem Leiter geschaltet ist. Ein solches Bauteil verringert die elektrische Länge des Leiters, so dass ein geometrisch längerer Leiter eingesetzt werden kann. Ein kapazitives Schaltelement könnte gleichzeitig auch als Verlängerungselement bzw. Verkürzungselement eingesetzt werden. Dadurch liegt der Schaltpunkt dann bevorzugt bei einer bestimmten Kapazität, so dass der RFID Chip bei einer größeren Kapazität und bei einer kleineren Kapazität deaktiviert ist. Bei Anordnungen mit einem Leiter wird bevorzugt ein Verkürzungselement und/oder Verlängerungselement in Serie mit dem einen Leiter geschaltet. Bei Anordnungen mit zwei Leitern wird bevorzugt jeweils ein Verkürzungselement und/oder Verlängerungselement in Serie mit jedem der beiden Leiter geschaltet. Die Verkürzungselemente und/oder Verlängerungselemente können an beliebigen Positionen eingesetzt werden. So können sie beispielsweise zwischen Transponder und Leitung geschaltet sein. Ebenso können Sie aber auch in der Leitung oder am Ende der Leitung vorgesehen sein. Es ist grundsätzlich auch möglich, Verkürzungselemente bzw. Verlängerungselemente parallel zu den Leitungen zu schalten.
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Der Vorteil bei der Verwendung von RFID Tags für eine Signalisierungsvorrichtung liegt darin, dass es (unabhängig davon, ob ein passiver oder ein aktiver Tag verwendet wird) nicht notwendig ist, am Einsatzort des Sensors, d.h. an dem Ort, an dem sich der RFID Tag befindet, eine Stromversorgung zu gewährleisten. Dadurch eröffnet sich eine sehr preisgünstige, universell montierbare und elektrisch neutrale Möglichkeit der Objektüberwachung.
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Im Gegensatz zu den Anwendungen bei denen mit Hilfe von (passiven) RFID Tags das Vorhandensein von Objekten dadurch überprüft wird, ob sich ein Tag noch im Bereich des Lesegerätes befindet (z.B. Diebstahlschutz in Waffenschränken, Gemäldegalerien oder Juwelierauslagen) ermöglicht der Einsatz der hier offenbarten Signalisierungsvorrichtung auch, kleinste Verschiebungen von zwei Objekten gegeneinander zu detektieren. Die Verschiebung muss lediglich groß genug sein, um das Schaltelement zu betätigen.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Schaltelement von der Antenne abgesetzt werden kann. Es können die Leiter daher dünn, platzsparend und unauffällig ausgeführt werden. Durch die räumliche Trennung von Schaltelement und RFID Chip bzw. Antennen können die Antennen, bevorzugt zusammen mit dem RFID Chip an einen Ort angeordnet werden, an dem günstige Sende- bzw. Empfangsbedingungen bestehen, während das Schaltelement beispielsweise auf einer metallischen Trägerplatte oder in einer abgeschirmten Umgebung angeordnet sein kann. Ein Anwendungsbeispiel wäre hier der Einsatz als Überwachungskontakt einer metallischen Türe oder eines metallischen Fensterrahmens. So kann das Schaltelement am metallischen Fensterrahmen oder an der Türe angebracht werden, während die Antenne zusammen mit dem RFID Chip entfernt an einem Ort günstigerer Abstrahlungsbedingungen angebracht werden kann.
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Die hier offenbarte Signalisierungsvorrichtung eröffnet vielfältige Möglichkeiten im Bereich der Gebäude- und Objektsicherung, der Kontrolle von Absperrventilen, Wasserhähnen oder Schiebern, der Kontrolle von Abdeckungen bei Lebensmittelpackungen, Tanks, Behältnissen der Industrie, der Positionierung von Objekten etc.
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Nachfolgend sind einige Einsatzbeispiele der Signalisierungsvorrichtung dargestellt:
Zur Gebäudesicherung können Antenne und Kurzschlussleitung in unmittelbarer Nähe an geschlossene Fenster und Türen platziert werden. Ein Lesegerät wird so im Raum platziert, dass alle Tags im Ruhezustand gelesen werden können. Es erfolgt eine Abfrage aller Tags in einem festen zeitlichen Intervall. Falls Tür oder Fenster geöffnet werden, ergibt sich an der Leitung ein Leerlauf, der in einen Kurzschluss am RFID Chip transformiert wird, so dass der Tag nicht mehr gelesen werden kann. Ein Alarm kann nun ausgelöst werden. Dies ist eine kostengünstige Variante zur Gebäudesicherung, die ohne die Installation von Spannungsversorgungen für die die Tür- und Fenstersensoren auskommt. Ein Lesegerät kann viele Fenster und Türen überprüfen.
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Als elektronisches Siegel können beispielsweise Dokumentenumschläge mit einem RFID Tag gesichert werden, so dass beim Öffnen das Schaltelement bevorzugt dauerhaft geöffnet und die Antenne kurzgeschlossen wird. Dies kann beispielsweise durch Abreißen einer Kurzschlussleitung, die anstelle des Schaltelements eingesetzt ist, erfolgen. Hiermit können beispielsweise im Polizeieinsatz Wohnungstüren mit einem RFID Tag gesichert werden, so dass beim Eindringen der Tag zerstört wird und dies von einem Lesegerät in der Wohnung (bevorzugt mit Mobilfunkschnittstelle) gemeldet wird. Die Anwendung dieses Prinzips ist auch in der Lebensmittelindustrie möglich, wenn es darum geht, festzustellen ob eine Verpackung (z.B. Getränkekartons, Flaschen) oder auch ein Container bereits geöffnet wurde. Dies ergibt eine höhere Sicherheit als bei konventionellem Siegel, Missbrauch kann sofort gemeldet werden.
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Eine genaue relative Positionierung von zwei Objekten kann dadurch erreicht werden, dass ein RFID Tag erst dann von einem Lesegerät gelesen werden kann, wenn das kapazitive Schaltelement nahe an den Koppelflächen ist. Hierbei kann durch Variation der Sendeleistung des Lesegerätes die Genauigkeit der Positionierung sogar noch erhöht werden. Es können auch genaue Justierungen vorgenommen werden.
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Durch die Signalisierungsvorrichtung können in allgemeiner Form Objekte in Auslagen, Museen etc. gesichert bzw. überwacht werden. Es können auch Fahrräder in Fahrradgaragen oder -Läden gesichert werden. Beispielsweise schließt das Vorderrad die Verbindungsleitung kurz bzw. öffnet diese. Hier kann bereits eine kleine Verschiebung aus der Ruhelage heraus detektiert werden. Eine reine Diebstahlüberwachung kann auch durch konventionelle Überprüfung, ob sich das Tag im Lesebereich befindet, erfolgen.
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Zur Fernwartung bzw. Fernüberwachung kann beispielsweise der ordnungsgemäße Sitz eines Deckels oder einer Abdeckung (z.B. Gully) oder das Öffnen eines Notausgangs durch Funktion des Tags überprüft werden, wenn durch eine Verschiebung des Kontakts über der Leitung der Chip kurzgeschlossen wird. Es kann festgestellt werden, ob ein Wasserhahn, ein Absperrventil, eine Gasflasche oder ein Schieber geöffnet wurde. Hierdurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Fernüberwachung möglich. Ein einzelnes Lesegerät kann viele Ventile überwachen und die Information z.B. per Funkmodem an eine Leitstelle übermitteln. Diese Methode kann auch in elektrisch kritischen Umgebungen wie chemischen Anlagen verwendet werden, da der Tag passiv ist. Durch die Signalisierungsvorrichtung kann mit wenig Aufwand eine Überwachung in Explosionsgeschützten Bereichen erfolgen. Ebenso kann an einer Tankstelle von der Tanksäule geprüft werden, ob ein Tankdeckel nach dem Tanken ordnungsgemäß wieder verschlossen wurde.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
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1 zeigt schematisch die Erfindung;
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2 zeigt eine Anordnung mit einem kapazitiven Schaltelement.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines kapazitiven Schaltelements.
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4 zeigt eine Ausführungsform eines kapazitiven Kopplers aus 3.
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5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit λ/2-Leiter
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6 zeigt eine Ausgestaltung mit Antennensegmenten, die über der Leiter mit dem RFID Chip verbunden sind.
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7 zeigt eine Variante mit kapazitivem Schaltelement.
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8 zeigt eine Anordnung mit Antennensegmenten, die über ein Schaltelement miteinander verbunden werden.
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9 zeigt eine Ausgestaltung entsprechend der vorhergehenden Figur, jedoch mit einem kapazitiven Schaltelement.
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10 zeigt eine weitere Variante der Erfindung mit einer Massefläche.
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11 zeigt eine Ausführungsform mit einem Verkürzungselement.
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12 zeigt eine Ausführungsform mit einem Verlängerungselement.
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In 1 ist die Erfindung schematisch dargestellt. Ein RFID Chip 10 hat einen ersten Anschluss 11 und einen zweiten Anschluss 12. Mit dem ersten Anschluss 11 sind ein erstes Antennensegment 21 sowie ein erster Leiter 31 mit einem ersten Ende 36 verbunden. Weiterhin sind mit dem zweiten Anschluss 12 ein zweites Antennensegment 22 sowie ein zweiter Leiter 32 mit einem ersten Ende 38 verbunden. Ein Schaltelement 40 ist mit dem zweiten Ende 37 des ersten Leiters 31 und dem zweiten Ende 39 des ersten Leiters 32 verbunden. Das Schaltelement kann nun eine Verbindung, das heißt einen Kurzschluss zwischen den zweiten Enden 37, 39 der Leiter 31, 32 herstellen. Bevorzugterweise beträgt die Länge der Leiter 31, 32 jeweils λ/4, das heißt ein Viertel der Leitungswellenlänge des Signals, welche durch den RFID Chip ausgesendet bzw. empfangen wird. Wird nun durch das Schaltelement 40 eine Verbindung zwischen den zweiten Enden 37, 39 der Leiter 31, 32 hergestellt, so transformiert sich dieser Kurzschluss in einen Leerlauf an den ersten Enden 36, 38 der Leiter 31, 32. Somit kann der RFID Chip mittels der Antennensegmente elektromagnetische Energie senden bzw. empfangen und mit einem Lesegerät kommunizieren. Wird nun durch das Schaltelement 40 die Verbindung zwischen den zweiten Enden 37, 39 der Leiter 31, 32 unterbrochen, entsteht dort ein Leerlauf, welcher wiederum in einen Kurzschluss an den ersten Enden 36, 38 der Leiter 31, 32 transformiert wird. Dieser Kurzschluss schließt sowohl den RFID Chip als auch die Antennensegmente miteinander kurz und verhindert somit eine Aussendung bzw. einen Empfang elektromagnetischer Energie. Der RFID Chip ist somit deaktiviert. Die Antennensegmente es sind hier beispielhaft als flächige Leiter dargestellt, wobei die Leiterbreite am RFID Chip schmal ist und sich mit zunehmendem Abstand verbreitert. Grundsätzlich sind aber auch andere Formen der Antennensegmente möglich.
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In 2 ist eine Ausführungsform mit einem kapazitiven Schaltelement 50 offenbart. Dieses kann beispielsweise flächige kapazitive Elemente haben, welche durch eine Bewegung in Richtung 51 in ihrer Kapazität verkleinert oder vergrößert werden. Somit kann mit einer großen Kapazität ein geschlossenes Schaltelement mit einem Kurzschluss an den zweiten Enden 36, 38 der Leiter 31, 32 angenähert werden, welcher wiederum zu einem Leerlauf an den ersten Enden 36, 38 der Leiter 31, 32 und somit am RFID Chip führt. Durch einen großen Abstand der kapazitiven Flächen kann ein Leerlauf angenähert werden, welcher wiederum zu einem Kurzschluss am RFID Chip führt, so dass dieser dann deaktiviert ist.
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In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines kapazitiven Schaltelements dargestellt, bei dem zwei Koppelflächen 52, 53 durch einen Koppler 54 miteinander kapazitiv verkoppelt werden. Durch eine Bewegung dieses Kopplers 54 in die Nähe der Koppelflächen 52 und 53 erhöht sich die Kapazität und somit die Impedanz und erzeugt einen Kurzschluss-ähnlichen Zustand, während durch eine Entfernung der Koppelflächen eine niedrige Kapazität entsprechend einer höheren Impedanz mit einem Leerlauf-ähnlichen Zustand entsteht.
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In 4 ist eine Ausführungsform eines kapazitiven Kopplers nach 3 im Detail dargestellt. Hier ist der Koppler 54 als elektrisch leitfähige Platte ausgeführt, welche durch eine Bewegung 51 in die Nähe der kapazitiven Koppelflächen 52 und 53 auf einem isolierten Träger zu einer kapazitiven Kopplung dieser Flächen führt.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit zwei λ/4-Leitern offenbart. Hierbei ist an den Anschlüssen 11, 12 des RFID Chips ein Leiterpaar 31, 32 mit einer Länge λ/4 verbunden. Diese Leiter haben an den zweiten Enden ein Schaltelement 40. Weiterhin ist an dem zweiten Ende des ersten Leiters 31 und/oder am zweiten Ende des zweiten Leiters 32 ein dritter Leiter 34 und/oder vierter Leiter 35 angeschlossen, der weiterhin mit einem Kurzschluss 33 abgeschlossen ist. Der Kurzschluss an den zweiten Enden 33 wird über die zwei λ/4-Leiter ebenfalls in einen Kurzschluss an der Position des RFID Chips transformiert.
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Wird nun durch das Schaltelement 40 an der Position λ/4 ebenfalls ein Kurzschluss erzeugt, so transformiert sich dieser in einen Leerlauf an der Stelle des RFID Chips, wodurch der RFID Chip aktiviert wird.
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In 6 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der die Antennensegmente 21, 22 über die Leiter 31, 32 mit den Anschlüssen 11, 12 des RFID Chips verbunden sind. Die Länge der Leiter beträgt hier bevorzugt λ/2, so dass sich die Impedanz der Antennensegmente zum Ort des RFID Chips 10 transformiert. Weiterhin ist bevorzugt in der Mitte des Leiters, das heißt an der Position λ/4 ein Schaltelement 40 angeordnet. Durch einen Kurzschluss an diesem Schaltelement kann nun auch der Energiefluss zwischen Antenne und RFID Chip unterbrochen werden.
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In 7 ist eine Variante mit einem kapazitiven Schaltelement entsprechend der vorhergehenden Ausführungsform offenbart.
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In 8 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der jeweils einen ersten Leiter 26 mit dem ersten Anschluss 11 des RFID Chips und einen zweiten Leiter 27 mit dem zweiten Anschluss 12 des RFID Chips verbunden ist. Die beiden Leiter sind mit ihren zweiten Enden mit einem Schaltelement 40 verbunden. Hier können die beiden Leiter die Funktion von Antennen übernehmen, sofern sie nicht durch das Schaltelement miteinander verbunden bzw. kurzgeschlossen werden. Somit kann durch einen Kurzschluss des Schaltelements 40, der eine Verbindung der beiden Leiter 26 und 27 miteinander bewirkt, die Aussendung bzw. der Empfang hochfrequenter Energie unterbunden werden, während durch Öffnen der Verbindung zwischen den beiden Leiter die Aussendung bzw. der Empfang hochfrequenter Energie ermöglicht wird.
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9 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der vorhergehenden Figur, wobei das Schaltelement durch ein kapazitives Schaltelement 50 ersetzt ist.
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In der 10 ist eine weitere Variante der Erfindung dargestellt. In den bisherigen Darstellungen der Erfindung wurde auf eine symmetrische Ausführungsform mit zwei Antennensegmenten und zwei Leiter Bezug genommen. Diese Variante zeigt nun eine unsymmetrische Ausführungsform. Hier ist nur ein Antennensegment an einen Anschluss 11 des RFID Chips 10 angeschlossen. Weiterhin ist auch nur ein Leiter 31 mit einem ersten Ende 36 mit dem ersten Anschluss 11 des RFID Chips 10 verbunden. Das zweite Ende 37 des Leiters 31 ist mit einem Schaltele-ment 40 verbunden. Weiterhin ist der RFID Chip mit einem zweiten Anschluss 12 mit einer Massefläche 28 verbunden. Ebenfalls mit dieser Massefläche verbunden ist das Schaltelement 40. Der zweite Anschluss 12 des RFID Chips kann wahlweise ein Anschluss-Pad und/oder das Substrat und/oder ein anderer geeigneter Anschlusspunkt des RFID Chips sein. Die hier gezeigte unsymmetrische Anordnung wirkt im Prinzip gleich wie die zuvor dargestellten symmetrischen Anordnungen. Daher können grundsätzlich auch alle hier dargestellten symmetrischen Anordnungen entsprechend unsymmetrisch realisiert werden.
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In der 11 ist eine Ausgestaltung mit einem Verkürzungselement 41 dargestellt. Dies kann beispielsweise ein induktives Bauteil, bevorzugt eine Leiterschleife sein. Hierdurch wird eine kürzere geometrische Länge des Leiters 31 benötigt.
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In der 12 ist eine weitere Ausgestaltung mit einem Verlängerungselement 42 dargestellt. Das Verringerungselement kann beispielsweise ein kapazitive ist Bauteil sein. Hierdurch kann der Leiter 31 geometrisch verlängert werden, um beispielsweise einen größeren Abstand zum Schaltelement herzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- RFID Chip
- 11, 12
- Anschlüsse
- 13
- Bewegungsrichtung des RFID Chips
- 21, 22
- Antennensegmente
- 23, 24
- Koppelpads
- 26, 27
- Leiter
- 28
- Massefläche
- 31, 32, 34, 35
- Leiter
- 33
- Kurzschluss
- 36, 37
- Enden des ersten Leiters
- 38, 39
- Enden des zweiten Leiters
- 40
- Schaltelement
- 41
- Verkürzungselement
- 42
- Verlängerungselement
- 50
- kapazitives Schaltelement
- 51
- Bewegungsrichtung
- 52, 53
- Koppelflächen
- 54
- Koppler
- 60
- Träger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0242957 A1 [0002]
- US 2011/0156905 A1 [0003]
- EP 1732242 A2 [0005]
