DE2250393A1

DE2250393A1 - Codierte magnetkarte und leseeinrichtung dafuer

Info

Publication number: DE2250393A1
Application number: DE2250393A
Authority: DE
Inventors: John Richard Wiegand
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-13
Filing date: 1972-10-13
Publication date: 1973-04-19
Also published as: JPS4847724A; US3783249A

Description

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PROF. DR. DR. J. REITSTÖTTER

DR.-ING. WOLFRAM BUNTE 0 0 C Π "3 Q ^

DR. KARL GEORG LÖSCH £ £ 0 U <J <J J

D- aOOO MÖNCHEN 13. BAUERSTRASSE 22. POSTFACH 78Ο · FERNRUF (OSII) 37 83 Θ3 · TELEX 32132Ο8 |_SAR d

M/12301 " . -'SlZ'. -■-*■■■--' ■-*& , ·

^' 13. QKT. 1972

. ^ JOHN RICHARD WIEGAND , ,^ Valley Stream, N.Y. ΙΙ560

MILTON VELINSKY-Atlantic Highlands, N.J. 077l6

USA

Codierte Magnetkarte und Leseeinrichtung dafür

Die Erfindung betrifft codierte Datenkarten und Einrichtungen zum Lesen der Karten und insbesondere magnetisch codierte Datenkarten sowie eine Leseeinrichtung für die Karten, welche die Datenkarten magnetisch liest.

Die bisher verwendeten Datenkarten sind im allgemeinen mit Löchern in der Karte oder mit Markierungen auf der Karte versehen, die mechanisch, elektrisch, optisch oder magnetisch abgetastet Werden. Dabei liegt die Codierung der Karte offen dar. Sie ist somit zufälligen oder absichtlichen Änderungen ausgesetzt. Derartige Karten machen gewöhnlich eine spezielle komplexe und teuere Lochungs- oder Druckausrüstung erforderlich, um die Codierung auf die Karte aufzubringen. Die für das Lesen der vorher codierten Karten erforderlichen Einrichtungen sind ebenfalls komplex und aufwendig. Außerdem sind zur Bedienung einiger dieser Vorrichtungen Fachkräfte erforderlich.

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Dadurch wird die Anwendung dieser Systeme in Laden, Fabriken, Büros und dergleichen ausgeschlossen, also in Betrieben, die eine Vielzahl von Karteniesestationen benötigen, welche die von den codierten Karten abgelesenen Daten einem Zentralcomputer oder einem Datenverarbeitungszentrum zuführen·

Durch die Erfindung sollen die vorstehend erwähnten und weitere Schwierigkeiten und Nachteile der vorher codierten Karten und der Leseeinrichtungen für die Karten dadurch vermieden werden, daß sowohl eine Karte, die eine geheime, nicht veränderbare Codierung haben kann, sowie ein Magnetkartenleser von vereinfachtem Aufbau geschaffen werden. Erfindungsgemäß enthält jede codierte Karte kurze Stücke von speziell behandelten Drähten. Jeder dieser Drähte führt zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangsimpulses, wenn die Karte in den Kartenleser eingegeben wird. Die Impulse können entweder eine positive oder eine negative Polarität haben, was von der Orientierung der Drähte in der Karte abhängt. Der Kartenleser umfaßt mehrere Permanentmagneten, die an einer Wand eines mit einem Schlitz versehenen Gerätes angebracht sind. Mit den Ausgangsklemmen des Kartenlesers sind kleine Spulen verbunden· Wenn eine codierte Karte in-das Gerät eingegeben wird, gelangen die Drähte in der Karte in den Einflußbereich der Flußfelder einer magnetomotorischen Kraft, die von den Magneten aufrechterhalten werden. Wenn die Karte eingegeben ist, wird jeder Grad einem magnetischen Kraftfeld zunehmender Intensität ausgesetzt, bis an einem kritischen Punkt die magnetischen Bereiche bzw. die Weiß'sehen Bezirke in dem Draht in eine lineare Richtung umkippen, die mit dem umgebenden Flußfeld in Übereinstimmung ist. Die durch die plötzliche Änderung des magnetischen Zustands des Drahtes verursachte plötzliche Änderung des Flusses ist relativ groß und führt zur Erzeugung einer scharfen Spitze einer elektromotorischen Kraft in den angrenzenden Spulen. Diese Spitze erscheint an der Ausgangsklemme des Kartenlesers als Spannungsimpuls mit scharfer Spitze. Das magnetische Umkippen eines

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jeden Drahtes tritt bei einer gesonderten Zeit auf, die von dem magnetischen Umkippen aller anderer Drähte verschieden ist. Somit sind die aufeinanderfolgend erzeugten Impulse, wenn die Karte in den Kartenleser eingegeben wird, getrennt, so daß ein unerwünschtes Verschmelzen von zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Impulsen verhindert wird. Auf diese Weise wird an der Ausgangsklemme des Kartenlesers, wenn die Karte eingegeben worden ist, ein Zug von elektrischen Impulsen erzeugt. Die Energie für die Erzeugung des Impulszuges wird aus der mechanischen Bewegung der Karte erhalten, während sie in ~ den Kartenleser eingegeben wird. Die Anzahl und die Polarität der erzeugten Impulse sind für jede codierte Karte eindeutig.

Der Kartenleser verwendet keine sich bewegenden Teile. Er . enthält keine elektronischen Schaltungen für das Abtasten, das sequentielle Ordnen der Daten oder für die Dateninterpretierung. Es gibt weder mechanische Abtastfinger noch Elektronenröhren oder Transistoren noch gedruckte oder intergrierte Schaltungen. Weiterhin braucht der Kartenleser keine'Spannüngsiiuelle. Wegen des einfachen Aufbaus des Kartenlesers und·des permanenten Charakters der Datencodierutig der Karte ist es möglich, ein großes System einzurichten, das eine Vielzahl von Karteniesestationen umfaßt, die alle die gelesenen Daten zu einer einzigen Signal- bzw. Datenverarbeitui^sstelle liefern. Das Ausgangssignal aus der Signalaufbereitungsanlage kann für die Aktivierung von einer oder mehreren einer unbegrenzten Vielfalt von Vorrichtungen" verwendet werden, beispielsweise für Türschlösser., Telefonschaltkreise, Lampen und dergleichen. Die Signalausgänge können dazu verwendet werden, das Eintreffen oder das Weggehen eines Arbeitnehmers einer Firma aufzuzeichnen, Kunden zu indentifizieren, die ein Geschäft in einem Laden abschließen, oder automatisch und elektronisch eine umbegrenzte Vielzahl von anderen Aufgaben zu lösen, die bisher von Hand ausgeführt worden sind.

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Gegenstand der Erfindung ist somit ein System zur Erzeugung codierter Impulse, da* eine codierte Karte und einen Kartenleser umfaßt. Die Karte hat eine Vielzahl von axial gerade verlaufenden, schraubenförmig gewickelten Magnetdrähten, die parallel zueinander quer zur Karte angeordnet sind. Einige der Drähte haben Polaritäten, die gegenüber den verbleibenden Drähten entgegengesetzt sind und. die zwischen zwei undurchsichtigen bzw. undurchlässigen Schichten angeordnet werden können. Der Kartenleser besteht aus einem Gerät, das zwei im Abstand zueinander angeordnete Wände hat, wodurch ein Schlitz begrenzt wird, in den die Karte eingegeben wird. Permanentmagneten und von Drahtspulen umwickelte Magnetkerne sind an den Wänden des Gerätes angeordnet. Während die Karte in den Schlitz eingegeben wird, ändert sich der magnetische Zustand eines jeden Drahtes der Reih€s nach, wodurch in den Spulen unverzüglich ein Impuls erzeugt wird.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine erfindungsgemäße Datenkarte, wobei ein Teil der Seitenschicht bzw. Deckschicht der Karte entfernt ist.

Fig. 2 zeigt die Schmalseite der Karte in Blickrichtung der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt als Einzelheit im Schnitt das Teil der Karte längs der Linie 3-3 von Fig. 2.

Fig. k zeigt in einer Einzelheit im Schnitt den Teil der Karte längs der Linie k-k von Fig. 3·

Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht schematisch einen erfindungsgemäßen Kartenleser.

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Fig. 6 zeigt die Stirnansicht des Kartenlesers längs der
Linie 6-6 von Fig. 5· '

Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie 7-7 von Fig. 5.
Fig. 8 zeigt schematisch die Schaltung des Kartenlesers.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm einer Datenverarbeitungsanlage
mit einer Vielzahl von Kartenlesern und einer Signalaufbereitungsanlage. . -

Fig. Io ist ein Impulsdiagramm zur Erklärung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise.

Bevor die Figuren im einzelnen erläutert werden, soll zunächst auf den Aufbau und die Arbeitsweise des Hauptelementes der
codierten Datenkarte eingegangen werden. Dieses Hauptelement ist ein Magnetdraht mit Selbstnukleierung bzw. Eigenkernbildung, der im folgenden kurz beschrieben und Gegenstand der Patentanmeldung P 21 k^ 326.I ist.

Ein magnetisierbarer Draht wird so behandelt, daß eine Hülle bzw. ein Mantel und ein zentraler Kern gebildet werden, wobei die Hülle in einer Axialrichtung permanentmagnetisiert werden kann und eine hohe Koerzitivkraft hat. Der Kern hingegen hat eine relativ niedrige Koerzitivkraft. Ein solcher Draht kann durch Ziehen eines Draht e.s eines ferromagnetischen Materials hergestellt' werden, beispielsweise aus einer Nickel-Eisen- > Legierung. Der Draht wird verfestigt, beispielsweise durch
eine Umfangsreckung, so daß eine relativ "harte" magnetische Drahthülle gebildet wird, die eine relativ hohe magnetische
Remanenz und Koerzitivkraft hat. Der Draht hat einen relativ "weichen" magnetischen Kern mit einer relativ niedrigen
Koerzitivkraft. Sowohl die Hülle als auch der Kern sind
magnetisch anisotrop mit·einer Easy-Achse für die Magnetisierung, die parallel zur Achse des Drahtes verläuft. Der

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Draht wird dann dadurch magnetisiert, daß er einem äußeren Magnetfeld ausgesetzt wird. Die Remanenz und die Koerzitivkraft der relativ "harten" Hülle ist ausreichend größer als die des relativ "weichen" Kerns, so daß, wenn das äußere Magnetfeld entfernt wird, die Hülle ihre magnetische Laduns beibehält und den Kern ankoppelt oder einfängt, indem der Kern in einer Axialrichtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung der Hülle magnetisiert wird. Auf diese Weise bildet der Kern einen magnetischen Rückkehrpfad oder Shunt für die Hülle. Zwischen dem Kern und der Hülle wird eine Bloch-Wand ausgebildet.

Wenn der Draht einem äußeren Magnetfeld ausgesetzt wird, das stärker ist als das Feld der Hülle und dessen Polarität zu*der der Hülle entgegengesetzt ist, indem beispielsweise ein Permanentmagnet in die'nächste Nähe des Drahtes gebracht wird, so nimmt das äußere Feld, dem der Draht ausgesetzt ist, zu, bis ein Punkt erreicht wird, an dem der äußere Magnet den Kern von der Hülle "wegfängt¹¹, indem die Flußrichtung des Kerns durch den Prozeß der Nukleierung einer Bloch-Wand abrupt umgekehrt wird. Die Umkehrung der Feldrichtung des Kerns führt zu ,einer abrupten Änderung des Magnetflusses, der den Draht umgibt. Wenn der Permanentmagnet aus der Nähe des Drahtes entfernt wird, fängt die Hülle den Kern wieder ein, wodurch eine zusätzliche plötzliche Änderung des den Draht umgebenden Magnetflusses erzeugt wird· Insgesamt gesehen ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Bloch-Wand längs des Drahtes eine Funktion der Drahtzusammensetzung, des metallurgischen Auf baust, des Durchmessers und der Länge sowie der Stärke des äußeren Magnetfeldes. In einer angrenzend an den Draht angeordneten Spule wird durch das sieh abrupt Mildernde Magnetfeld ein Stromimpuls erzeugt, der dann, wie nachstehend beschrieben, verwendet werden kann*

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In den Figuren i bis k ist eine bevorzugte Form einer codierten Datenkarte Io gezeigt. Die Karte besteht aus zwei Lagen oder Blättern aus undurchsichtigem Kunststoff, Papier, Pappe oder irgendeinem anderen geeigneten Material. Die Blätter 12 und tk können miteinander durch einen Kleber oder im Falle von thermoplastischem Material durch Heißsiegeln verbunden werden. Zwischen den Blättern ist eine Vielzahl von selbstnukleierenden Magnetdrähten 22, Zh von zwei verschiedenen Polaritäten axial parallel zueinander und senkrecht zur längeren Abmessung oder Länge der Karte angeordnet. Die Drähte unterschiedlicher Polaritäten sind dadurch erkennbar , daß sie verschiedene Längen haben, sie können jedoch durchaus die gleiche Länge haben. Die Drähte sind durch einen Klebstoff oder durch Anordnen in vorgeformten Nuten 36 ^an Ort und.Stelle gehalten. Die Enden der Drähte liegen im Abstand zu den gegenüberliegenden Längsrändern 25 der Karte. Die Drähte erstrecken sich quer zur Karte, also parallel zu den kurzen Rändern 26 und 27· Die Mitten der Drähte liegen vorzugsweise auf der Mittellinie oder Symmetrielinie .der Karte, welche die Karte der Breite nach in zwei Teile teilen würde. Die längeren Drähte 22 haben eine Länge, die viel größer ist als eine Hälfte der Kartenbreite, während die kürzeren Drähte 24 kleiner sind als die Hälfte der Kartenbreite. Das heißt mit anderen Worten, daß die längeren Drähte eine Länge haben, die bezogen auf die Kartenbreite einen relativ großen Prozentsatz beträgt, währertd die kürzeren Drähte eine Länge haben, die bezogen auf die Kartenbreite einen bedeutend kleineren Prozentsatz ausmacht. Die Drähte sind näher zu dem einen Ende der Karte Io hin angeordnet , d. h. sie liegen näher zum Rand 26 als zum Rand 27. Auf der einen oder auf beiden Flächen der Karte sind Aufschriften 30, 32 sowie ein Pfeil 3V aufgebracht, die zeigen, wie die Karte in den nachstehend beschriebenen Kartenleser 5<> einzugeben ist.

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Die Anzahl der Drähte 22, 2k und ihre Polaritäten bestimmen den Code der Karte lo. Die Codierung ist geschlossen bzw. geheim, da die Drähte 22, 2k innerhalb der Karte liegen. Die Codierung ist permanent bzw. für die Dauer und kann nicht leicht gelöscht oder geändert werden, da sie durch die Anzahl und Anordnung der Drähte innerhalb der Karte festgelegt ist. Die Karte kann gewünschtenfalls von Hand oder durch eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Anlage für die Massenproduktion hergestellt werden.

In den Figuren 5 bis 7 ist ein erfindungsgemäßer Magnetkartenleser 5o gezeigt. Der Kartenleser hat eine rechteckige Basis 52, die mit einer Nut 5^ versehen ist, in die ein flaches Gerät 56 eingesetzt ist. Dieses Gerät hat zwei beabstandete, flache bzw. ebene Wände 58, 60, die zwischen sich einen Schlitz 62 begrenzen". Der Schlitz ist kürzer als die Länge der Karte lo, so daß ein Ende der Karte aus dem oberen Ende 64 des Gerätes heraussteht, wie dies gestrichelt in den Figuren 5 und 7 gezeigt ist. Die Breite des Schlitzes ist etwas großer als die Breite der Karte lo. Der Schlitz ist an dem oberen Ende 6k des Gerätes offen, damit die Karte Io frei eingegeben und entfernt werden kann. In der Nähe der Oberseite der Wand 58 ist mittels eines Klebers 65 ein Paar axial paralleler Miniaturpermanentmagneten 66, 68 befestigt. Die Magneten können rohrförmige oder massive Teile sein und einen runden odor rechteckigen Querschnitt haben. Die Achsen der Magneten sind parallel zu den Oberflächen der Wände 58, und horizontal parallel zur Oberseite des Gerätes ausgerichtet. Ihre Polaritäten sind entgegengesetzt, wobei der Nordpol eines jeden Magneten zum Südpol des anderen Magneten ausgerichtet ist. Die magnetischen Nord- und Südvektoren der Magneten erstrecken sich in entgegengesetzte horizontale Richtungen. Diese Vektoren sind parallel zu den sich quer erstreckenden Drähten 22, 2k ausgerichtet, wenn eine Karte Io in das Gerät eingegeben wird. ·

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Es' ist wichtig, daß sich die Flußlinien eines jeden Magneten 66, 68 in den Schlitz 62 hinein erstrecken, so daß sie auf die Drähte 22, 2k der Karte Io wirken können. Die Stärke eines jeden der Magneten 66·, 68 ist so bemessen, daß die Intensität des Magnetfeldes eines jeden Magneten in dem Schlitz 62 ausreichend groß ist, daß der Kei-n eines jeden Drahtes in der Karte Io von einem«der Permanentmagneten 66, 68 eingefangen wird, wenn sich die Drähte den Magneten nähern. Für diesen Zweck sind die Permanentmagneten 66, 68 ausreichend beabstandet, um zu vermeiden, daß sie füreinander als Shunt dienen und die Feldintensität in dem Schlitz 62 verringern. Die Magneten 66, 68 haben entgegengesetzte Polaritäten, so daß der Kern eines jeden Drahtes 22, 2k von einem der Magneten eingefangen wird, da die Drähte umgekehrte Polaritäten haben können, was von dem Code der speziellen Karte Io abhängt.

An der Seitenwand 58 sind vorzugsweise in Nuten 7o zwei Eisenkerne 75» 7^ angeordnet, die von Spulen 771 78 aus herumgewickelte isolierten Draht umgeben sind. An_f der gegenüberliegenden Seitenwand 60 sind weiterhin Eisenkerne 79* 80 vorgesehen, die von Drahtspulen 8l, 82 umgeben sind und in Nuten Qh sitzen. Die Kerne 75 und 79 sind axial parallel zueinander und zur Achse des Magneten 68. Sie sind weiterhin bezüglich des Magneten 68 fluchtend ausgerichtet. Die Kerne 76 und 80 sind in gleicher Weise bezüglich des Magneten 66 angeordnet. Die Spulen 78 und 82 sind, durch einen Verbindungsdraht 85 und die Spulen 77 und 8l durch einen Verbindungsdraht 86 in einer Reihenschaltung verbunden, um zwei Signalkreise 87, 88 zu schaffen, die schematisch in Fig. 8 gezeigt sind. Der eine Schaltkreis 87 erzeugt ein Signal, das durch den Magneten 66 hervorgerufen wird, während der andere Schaltkreis 88 ein Signal erzeugt, das von dem Magneten 68 hervorgerufen wird, wobei jedes Signal einem Draht einer speziellen Polarität entspricht. Die Schaltkreise 87f Q^ sind mit einer Ausgangssignalklemme 89 verbunden, die an der Basis 52 sitzt. Ein Kabel 90 erstreckt

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sich von der Klemme 89 zu einer Signalaufbereitungsanlage, die in Fig. 9 schematisch gezeigt ist und die nachstehend näher erläutert wird.

In Betrieb wird eine Karte Io in den Schlitz 62 im Gerät 56 des Kartenlesers 5o eingegeben· Diese Bewegung des Eingehens führt wirksam dazu, daß das Magnetfeld in dem Schlitz 62 eines jeden Permanentmagneten 66, 68 über den Drähten 22, 2k abtastet. Die Drähte 22, 24 sind vorher auf der Karte Io entsprechend einem speziellen Muster zur Schaffung eines eindeutigen Codes angeordnet worden. Der Code wird von der Anzahl der Drähte und ihren relativen Polaritäten gebildet. So hat die in Fig. 1 beispielsweise gezeigte Karte ein Muster, bei welchem die beiden Drähte 22, nämlich die längeren Drähte, eine Polaritätsausrichtung haben, während die übrigen neun Drähte 2k, nämlich die kürzeren Drähte, eine entgegengesetzte Polarität aufweisen. Die'Tolarität der Drähte" bezieht sich auf die Polarität der Hülle des Drahtes, welche unverändert bleibt. Bevor der Draht dem Magnetfeld der Permanentmagneten 66, 68 ausgesetzt wird, wijrd die Polarität des Kerns des Drahtes von der Hülle festgelegt und zu der der Hülle umgekehrt.

Wenn sich jeder Draht der Stelle der maximalen Intensität des Flußfeldes des Permanentmagneten nähert, dessen Polarität entgegengesetzt zu der des Drahtes ist, fängt dieser Permanentmagnet 66 bzw. 68 den Kern von der Hülle weg und kehrt die Polarität des Kerns abrupt um, wobei er in eine geeignete Ausrichtung zu dem Magnetfeld umkippt, in das er eingetaucht ist. Wenn der Draht die Stelle der maximalen Feldintensität verläßt, fängt die Hülle den Kern wieder ein* Diese abrupten Änderungen ändern das Magnetfeld in der Nähe der Spulen 78, 82 oder 77, 8l beträchtlich, wodurch ein Paar scharfer elektronischer Impulse in dem einen der Spulenpaare und dem zugeordneten Schaltkreis 87 bzw. 88 erzeugt

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wird, das an der Klemme 89 gelesen wird. Die Spitzenanvplitude dieser Impulse ist groß genug, daß sie ausreichend über irgendeinem Umgebungs- oder Störgeräuschpegel liegt. Die Impulse sind scharfj schmal und von jedem darauffolgenden und vorhergehenden Impuls deutlich getrennt, der durch das magnetische Umkippen anderer Drähte in der Karte erzeugt wird. Um zu gewährleisten , daß ein Irapulspaar nur in dem Schaltkreis erzeugt wird, der dem Magneten entspricht, der die Impulse erzeugt, sind die Spulenpaare 77» Öl bzw. 78, 82 vertikal ausreichend voneinander, getrennt, so daß jeder nicht oder nur leicht von der Feldänderung beeinflußt wird,, die von dem entsprechenden Magneten des anderen Spulenpaares erzeugt wird. Fig. Io zeigt eine mögliche Impulssequenz P, P¹, die von der Karte Io erzeugt wird, wobei die Impulse P von den längeren Drähten 22 und die Impulse P¹ von den kürzen Drähten 2k erzeugt werden. Diese Sequenz bzw. Folge kann den Code + 1, +1, +1, +1, -1, +1,· +1» +I₁ -I₁ +1, +1 darstellen. Dies kann als Zahl 432 des Dezimalsystems interpretiert werden. Diese Folge wird nur durch elf Drahtstücke erzeugt, wie es in Fig, I gezeigt ist.

Die Gruppe der«Drähte 22, 24 wird in dem unteren Teil der Karte angeordnet, so daß, wenn die Karte auf den Boden des Schlitzes 62 herabgefallen ist, alle Drähte an dem unteren Magneten. 68 vorbeigegangen sind. Das obere Ende der Karte erstreckt sich aus dem Gerät heraus, so daß sie leicht gefaßt und herausgezogen werden" kann. Wenn die Karte herausgezogen wird, wird eine weitere Reihe von Impulsen erzeugt, die zu denen in Fig. Io gezeigten identisch sind, wobei jedoch die Reihenfolge der Erzeugung umgekehrt ist. Diese zweite Reihe von Impulsen kann für Prüfzwecke an der Signalaufbereitungsanlage verwendet werden. Die Anzahl der Impulse, die beim Eingeben der Karte erzeugt wurde, kann mit der Anzahl verglichen werden, die rückwärts erzeugt wird , wenn die Karte entfernt wird, wodurch eine Überprüfung auf Fehler- gegeben ist. Es ist selbstverständlich möglich, die zweite Reihe

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auszulöschen, wenn sich der Schlitz 62 ganz durch das Gerät erstreckt und so gehalten ist, daß die Karte durch den Schlitz in eine geeignete Aufnahme darunter fällt, oder daß der Leser so ausgelegt wird, daß die Karte Io horizontal durch den Schlitz 62 von einer Seite zur anderen bewegt wird.

Fig. 9 zeigt eine Signalaufbereitungsanlage loo, mit der Kabel 9o von einer Vielzahl von Magnetkartenlesern verbunden sind. Die Anlage hat eine Gatterschaltung Io2, welche die Impulse von jedem Kartenleser zu einer Verstärkerschaltung Io4 führt. Die verstärkten Impulse gehen zu Zählern Io6, die einen geeigneten Logikschaltkreis Io8 betätigen* Der Logikschaltkreis betätigt eine Steuerschaltung Ho, die ein geeignetes Aus-

■ ■ · ■ ■, ■ . ■, i gangssignal zu einer Benutzungsvorrichtung führt« beispiels- I weise zu einem Türschloß, einem Telefon, einer Alarmanlage, einem Register uew.. Durch diese Anordnung wird eine Arbeitsmaschine oder eine Eingabecomputerkoppelungselektronik mit , extrem hoher Betriebssicherheit geschaffen. Bei einer typischen ■' Anwendung kann eine Vielzahl von Kartenlesern in verschiedenen ^; Karteniesestationen angeordnet werden, beispielsweise bei Gebäudeeingängen. Jede Station ist mit der zentralen Signal» ^: aufbereitungsanlage loo durch ein Kabel verbunden. Wenn diese . Kabel ausreichend kurz sind, ist ein Verstärker oder ein j

Leitungeverstärker nicht erforderlich, da das Signalzu-Geräusch-Verhältnis der von den Kartenlesern erzeugten Impulse hoch ist.

Die in Fig. Io gezeigte Impulsfolge, weiche der Karte Io von

Fig. 1 entspricht, zeigt eine spezielle Zeitfolge, die man t durch die Wahl eines geeigneten Abstandes der Draht· 22, 2k j | erhalten kann, wobei der Abstand zwischen den Permanentmagneten 66, 68 mit berücksichtigt wird. Bei unterschiedlichen Abständen zwischen den Drähten 22, 2k kann die relative Lage , der Impulse P bezüglich der Impulse P¹ unterschiedlich «ein. t ' Durch eine Programmierung der Signalaufbereitungsanlage loo *'

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für das Zählen der speziellen Abstände zwischen den Drähten 22, 2*t kann jedoch der von der Anordnung der Drähte gebildete Code geeignet gelesen und darauf eingewirkt werden.

Die Eigenschaften der Datenkarten können wie folgt zusammengefaßt werden: Die Karte ist' klein, haltbar und zweckmäßig zu transportieren. Die Karte hat eine Anzahl von Stücken eines schraubenförmig gewickelten Magnetdrahtes. Die Länge, Lage, getrennte Anordnung und Orientierung der Drähte in der Karte bestimmt den Code der Karte. Die Codierung der Karte ist von außen nicht erkennbar und zwischen undurchsichtigen Blättern geschützt. Die Karte ist einfach herzustellen und kann von einem ungeschulten Arbeiter fabriziert werden, dem man einen geeigneten Bausatz von Teilen gibt. Der Code wird von einem geeigneten Magnetkartenleser gelesen. Trotz seiner Einfachheit kann der Informationsgehalt der Karte recht groß sein, da man zwei Sätze von Impulsen durch kluge Auswahl und Anordnung von Drähten in der Karte erhalten kann. So kann beispielsweise die Signalverarbeitungsanlage den einen Satz als Zähleranzeige bzw. als Unterteilung und den anderen Satz als Ziffernstellenversetzungen interpretieren. Natürlich können die"Karten auch auf andere Weise codiert werden. So können zwischen den Drähten oder Gruppen von Drähten in gleicher Weise variable Abstände vorgesehen werden. Dies kann eine aufwendigere Signalaufbereitungsanlage erfordern, da die Zeit-Länge des Spaltes durch die Eingabegeschwindigkeit der Karte in dem Kartenleser bestimmt wird. Da die Karte gewöhnlich i'n den Schlitz fallen gelassen wird, ist die Beschleunigung eines jeden Drahtes durch das Magnetfeld konstanter als die Geschwindigkeit, die von der Reibung abhängt. Es wird eine dreidimensionale Matrix"mit einem sehr großen Datenspeichervermögen möglich gemacht. Die jeweils senkrecht zueinander stehenden X, Y und Z-Koordinaten können die positiven Impulse, die negativen Impulse bzw. die Spalte

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-Inzwischen den Impulsen darstellen. Selbstverständlich sind auch andere Codes möglich, die nur von den Anforderungen des Benutzers und den Fähigkeiten der Signalaufbereitungsanlage begrenzt sind.

Wenn die Datenkarte in das Gerät 56 eingegeben worden ist,, kommen die Drähte 22, 24 unter den Einfluß der magnetomotorischen Kraftfelder, die von den Permanentmagneten hervorgerufen werden. Viele dieser Flußlinien verlaufen, obwohl sie möglicherweise nicht geradlinig sind, vorherrschend in einer Richtung parallel zur Hauptachse des Drahtes auf ihrem Weg vom Nordpol zum Südpol des Magneten. Es gibt wenigstens zwei solche Magneten, die wiederum die Wirkung des anderen für irgendeinen speziellen Draht überdecken, was von der plötzlichen Tiefe der Eingabe der Karte abhängt. Die vorherrschend parallelen Flußbahnen, die von den beiden Magneten ausgehen, liegen in entgegengesetzten Richtungen. Zusätzlich gibt es Flußlinien, welche die Draht3tücke, insbesondere die längeren, schneiden, wenn das Eingeben der Karte"fortschreitet. Im allgemeinen verlaufen diese letzteren Flußlinien von einem Magnetpol zum entgegengesetzten Pol des anderen Magneten eher als zwischen den entgegengesetzten Polen des gleichen Magneten·

Jeder Draht hat einen Easy-Ruheweg, dessen Form komplex und insgesamt schraubenförmig ist, was durch die einfache, jedoch spezielle Behandlung hervorgerufen wird. Ein nicht behandelter. Draht kann überhaupt nicht adäquat funktionieren. Wenn das auftreffende magnetomotorische Kraftfeld eine ausreichende Stärke bzw. Intensität erhält, kippen die Weiß'sehen Bezirke bzw. die magnetischen Bereiche des «elbstnukleierenden Drahtes in eine lineare Richtung um, die mit dein ihn umgebenden Fluß, in den der Draht eingetaucht ist, in Übereinstimmung ist. Dieses Kippen wird von den Fühlspulen, die

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an dem Gerät angebracht sind, festgestellt. Da dieses Schalten regenerativ ist, ist die "plötzliche" Änderung des Flusses ziemlich groß, was zu einer scharfen Spitze der elektromotorischen Kraft in den Spulen führt. Dies gibt ein Ausgangs-^ signal mit einem hervorragenden Signal-zu-'Geräusch-Verhältnis ·

Mittlerweile sind die anderen Drahtstücke, obwohl sie möglicherweise in einer zweidimensionalen Ebene mit parallelen Achsen eng gepackt sind, nicht genau zugeordnet angeordnet. Sie liegen deshalb weiter unten auf der Kurve für den Magnet·" feldaufbau. Außerdem schließt das Umkippen des einen Drahtes die Intensität des Feldes für die folgenden Drahtstücke wirksam kurz. Dadurch wird eine gute Trennung der Impulse bezogen auf die Breite der Ausgangsimpulse geschaffen, wenn die Karte in das Gerät weiter eindringt.* Durch eine solche, Erscheinung wird dann das unerwünschte Verschmelzen von zwei Impulsen verhindert, was zu einem unklaren Ausgangssignal führen könnte.

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Die Eigenschaften des Kartenlesers können folgendermäßen zusammengefaßt werden: Der Kartenleser hat als Hauptelemente Permanentmagneten, obwohl auch Gleichstrom-Elektromagneten verwendet werden können, um Kerne gewickelte Spulen und ein mit einem Schlitz versehenes Gerät sum Eingeben der codierten Karte» Die Bauteile des Lesers sind so angeordnet, daß der Reihe nach auf die Drähte der Karte, wenn sie in den Schlitz eingegeben wird, ein magnetomotorisehen Kraftfeld ausgeübt wird. Das Kraftfeld bringt die Weiß'sehen Bezirke der Drähte zur Umkehrung ihrer Polarität in sine Ausrichtung, die mit der des Kraftfeldes übereinstimmt. Die Wiederausrichtung der Weiß¹ sehen Bezirke ist regenerierbar und deshalb insgesamt recht schnell in jedem einzelnen Draht. Diese Umschaltwirkung führt zu einer scharfen Änderung der lokalisierten Flußdichte in und unmittelbar um jeden Draht, wodurch eine relativ große elektromotorische Kraft in den Fühlspulen hervorgerufen wird»

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Durch die Bewegung der Karte in den Schlitz wird der relative Effekt des sequentiellen Abtastens des magnetomotorischen Kraftfeldes durch die Drähte geschaffen. Die Abtastwirkung erzeugt eine Reihe von Ausgangsspannungsimpulsen, jeweils einen für jeden Draht. Die Codierung der Kart« bestimmt die Anzahl der Ausgangsimpulse, ihre Spitzenamplitude, ihre Polarität sowie ihre relative zeitliche Trennung.

Die Ausgangsamplitude der Impulse ist in großem Maße unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit der Karte in den Kartenleser. Die Schaltwirkuiig der Weiß'sehen Bezirke führt zur Trennung der Impulse trotz der möglichen großen Nahe der Drähte auf der Karte· Die Trennung dei Auegangsimpulse verhindert die übertragung eines unklaren Coden* Das Signal» zu-Geräusch-Verhältnis des durch diese Wirkungen erzeugten Ausgangsimpulszuges ist sehr hoch. Diese Eigenschaften ermöglichen es, daß die Ausgangsimpulse ohne Verstärkung durch Leitungsverstärker über angemessene Längen der Verbindungskabel verwendet werden können. Der Informationsgehalt der Karten kann relativ groß sein, wenn man die Möglichkeit der Doppelpolarität ausnutzt, beispielsweise indem man positiv· Impulse für da« Zählen und negative Impulse für die Ziffern·· verschiebungen verwendet. Die für den Betrieb do· Magnetkartenlesers erforderliche Energie ergibt sich aus dor Bewegung der Karte, wenn sie in den Schlitz eingeführt wird oder in den Schlitz hineinfällt. Ein oder mehrere Magnetkartenleser können elektrisch mit einer einfachen Signal* rückführung- mit einer zentralen Signalaufbereitungsanlage für die Interpretation doe Ausgangssignalα verbunden werden. Die Signalaufbereitungeanlage kann so programmiert sein, daß gewünschte Wirkungen entsprechend den Codierungen auf den Karten ausgelöst werden. Wenn die Karten von dom mit Schlitz versehene· Gerät entfernt werden, kann der Code in umgekehrter Folge wieder übertragen werden. Dieses umgekehrte

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Lesen der Karte kann als Datenprüfung verwendet,werden» Die Magnetkartenlesestationen der Anlage sind einfach, billig, gänzlich aus unbeweglichen Teilen gefertigt, betriebssicher und erfordern keine Spannungsquelle. Die Verwendung von elektronischen oder elektrooptischen Abtast- und Fühlschaltungen ist nicht erforderlich. Die Signalaufbereitungsanlage kann zum Speichern der Daten, zum Auslösen des Aufschließens oder Verschließens von Türen, für das Wählen von Telefonnummern, zum Registrieren von Arbeitszeiten von Arbeitnehmern, zum Registrieren des Montagezustandes auf einer Produktionsstraße, zum Anzeigen der Gültigkeit einer Kreditkarte oder für eine Vielzahl anderer Verwendungszwecke dienen, welche eine deutliche Identifizierung in einer Eingabecomputer-Koppelungselektronik erfordern.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Iy Codierter magnetischer Impulsgenerator, gekennzeichnet durch eine Halteeinrichtung (12/ l4), eine Vielzahl auf der Halteeinrichtung angebrachter Drähte (22, 2k), wobei jeder Draht eine Hülle und einen Kern hat, die auf ein erstes Niveau in einer ersten axialen Richtung magnetisierbar sind, wenn sie einem ersten Magnetfeld ausgesetzt werden, dessen Stärke größer ist als die des ersten Niveaus, die Magnetisierungsrichtung von entweder der Hülle oder dem Kern beim Entfernen des ersten Magnetfeldes umgekehrt wird, die Magnetisierungsrichtung . von entweder der Hülle oder dem Kern in die erste Richtung zurückgeführt wird,.wenn der Draht einen» zweiten Magnetfeld ausgesetzt wird, welches die gleiche Richtung hat wie das erste Magnetfeld und dessen Stärke größer ist als die des ersten Niveaus, jeder der Drähte auf das erste Niveau magnetisiert ist und auf der Halteeinrichtung so angeordnet ist, daß die erste axiale Magnetisierungsrichtung der Drähte relativ zueinander mit einem vorher festgelegten Code übereinstimmt, so daß, wenn die Halteeinrichtung durch das zweite Magnetfeld gelegt wird, die Magnetisierungsrichtung von entweder der Hülle oder dem Kern eines jeden Drahtes in die erste axiale Richtung in Übereinstimmung mit dem vorher festgelegten Code zurückkehrt.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß die erste axiale Richtung von wenigstens einem der Drähte (22, 2k) entgegengesetzt zu der ersten axialen Richtung dar anderen Drähte ist.

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3» Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß¹ die Drähte axial parallel zueinander und seitlich beabstandet angeordnet sind.

k. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, .". ■ dadurch gekennzeichnet, daß die -Halteeinrichtung aus einem Paar von nebeneinander angeordneten Blättern besteht, wobei die Drähte (22, 2k) zwischen diesen Blättern (12, Ik) angeordnet sind.

5· Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (22, 2k) axial parallel zueinander und seitlich beabstandet angeordnet sind, wobei die erste axiale Richtung von wenigstens einem der Drähte entgegengesetzt zur ersten axialen Richtung der anderen Drähte ist.

6. Leseeinrichtung zum Lesen des Generators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch magnetische Einrichtungen (65, 66} zum Erzeugen des zweiten-Magnetfeldes und durch Einrichtungen (75 bis 82) zum Fühlen einer Änderung des Magnetflusses angrenzend an die magnetischen Einrichtungen, wobei die Fühleinrichtungen ein Signal erzeugen, das dem vorher festgelegten Code entspricht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Einrichtungen aus einem Paar von Magneten (66, 68) mit entgegengesetzter Polarität bestehen. .' — ■··. .. _r

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Fühleinrichtungen eine Spule eines leitenden Drahtes umfassen, die angrenzend an die magnetischen Einrichtungen angeordnet ist.

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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56) für die Aufnahme des codierten magnetischen Impulsgeneratora (lo) in einer speziellen Richtung, wobei das Paar der Magneten (66, 68) im Abstand in einer Richtung parallel xu dieser speziellen Richtung angeordnet ist und die Magneten an der Leseeinrichtung so befestigt sind, daß der codierte magnetische Impulsgenerator (lo) durch das zweite Mag» netfeld hindurchgeht, wenn der Generator in die Aufnahme· einrichtung (56) eingeführt Wird.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Draht mit einer speziellen

¹, Polaritätsausrichtung ein erstes Signal erzeugt und ein zweiter Draht mit einer zum ersten Draht entgegengesetzten Polaritateausrichtung ein zweites Signal erzeugt.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis Io, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Spulen aus·einem, leitenden Draht, wobei angrenzend an jeden der Magneten eine Spul· angeordnet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen zueinander einen ausreichenden Abstand haben, so daß eine Änderung des Magnetflusses, die von einem Draht erzeugt wird, der neben einem der Magneten zu liegen kommt', ein Signal erzeugt, das größer ist als ein vorher festgelegter Wert in der Spule angrenzend an den einen der Magneten, und ein Signal erzeugt, das kleiner ist als ein vorher festgelegter Wert in der Spule angrenzend an den anderen

' der Magneten.

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13· Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet,'daß die Einrichtung für. die Aufnahme des codierten magnetischen Impulsgenerators ein Paar von im Abstand angeordneten Wänden (5^i 6o) aufweist, die einen Schlitz (62) begrenzen, daß die Fühleinrichtungen wenigstens eine Spule eines leitenden Drahtes umfassen, die Magneten an dem Leser zur Schaffung des zweiten Magnetfeldes in dem Schlitz (62) angebracht sind und die Spule an dem Leser so sitzt, daß sie inv dem sich ändernden Magnetfeld angeordnet ist, das erzeugt wird, wenn die Magnetisierungsrichtung von entweder der Hülle oder dem Kern des einen der Drähte- des Impulsgenerators (lo) umgekehrt wird.

Ik. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13 ₅ gekennzeichnet durch wenigstens zwei Spulen eines leitenden Drahtes, wobei angrenzend an jeden der Magneten eine Spule angeordnet ist, die Spulen in einem ausreichenden Abstand vorgesehen sind, so daß die Änderung des Magnetflusses, die dann erzeugt wird, wenn ein Draht neben dem einen der Magneten zu liegen kommt, ein Signal erzeugt, das größer -ist als ein vorher festgelegter Wert in der Spule angrenzend an den einen der Magneten, und ein weiteres Signal erzeugt wird, das kleiner ist als ein vorher festgelegter Wert in der Spule angrenzend an den anderen der Magneten.

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