DE2531575C3 - Einrichtung zum Lesen magnetischer Aufzeichnungsträger, insbesondere von magnetischen Fahrkarten - Google Patents

Description

mit einem monostabilen Zeitglied, welches bei einem Signalwechsel des Lesesignals gestartet wird, die Zeitintervalle zwischen den Wechseln auszumessen, wobei während der durch das Zeitglied festgelegten Abtastzeit die Bitwertigkeit des Lesesignals geprüft und bei einem nach Ablauf der Abtastzeit auftretenden Signalwechsel die Abgabe eines Clockimpulses ausgelöst wird. Die konstante Abtastzeit bedingt eine ebenso konstante Relativ geschwindigkeit zwischen der Magnetspur und dem Magnetkopf. Schon bei verhältnismä-Big geringen Abweichungen der momentanen Lesegeschwindigkeit von ihrem Sollwert werden die gespeicherten Daten falsch gelesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Einrichtung zum Lesen von Magnetkarten zu schaffen, weiche die gespeicherten Daten auch bei stark schwankender Lesegeschwindigkeit fehlerlos liest. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale. Die Erfindung ermöglicht, den Antrieb zum Transport der Magnetkarte entlang dem Magnetkopf mit einfachen Mitteln unter Verzicht auf mechanische Piazision aufzubauen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Lesen von Magnetkarten,

F i g. 2 ein Diagramm und

Fig. .3 ein weiteres Diagramm.

In der Fig. 1 bedeutet 1 eine Magnetkarte, die mit einem nur schematisch dargestellten Antrieb 2 einem Lese Magnetkopf 3 entlang transportiert wird. An den Antrieb 2 ist ein Taktgeber 4 gekoppelt, der vorzugsweise aus einer mit dem Antrieb 2 starr verbundenen Rasterscheibe 5. einem l.ichtsender 6 und einem Lichtempfänger 7 /ur optischen Abtastung der Rasterscheibc 4 sowie aus einem Liehtverstärker 8 besteht. Die Rasterscheibe 5 kann in an sich bekannter Weise aus lichtdurchlässigem Material bestehen und an ihrem Umfang kreissektorförmige Rastermarken 9 aufweisen, die gleich breit sind wie die da/wiichenliegenden transparenten Bereiche, so daß der Lichtempfänger 7 mit einem geschwindigkeitsproportionalen Lichtpuls beaufschlagt wird und am Ausgang des Lichtverstärkcrs 8 eine symmetrische Pulsspannung entsteht. Unmittelbar über oder unter der Rasterscheibe 9 kann ein Rastersegment 10 angeordnet sein, das den Rastermarken 9 entsprs-chendc· Rastermarken (1 aufweist, so daß auf eine Bündelung der vom Lichtsender 6 ausgehenden Lichtstrahlen verzichtet werden kann und eine hohe I.ichtausbeute auf der Fmpfängerseile er/ielt wird

Fs ist auch möglich, ein /weites Rastersegment anzuordnen, das gegenüber dem Rastersegment 10 um eine halbe Rasterteilung versetzt ist und hinter dem ein /weiter Lichtempfänger angeordnet ist Werden die beiden Lichtempfänger auf einen Differenzverstärker geschaltet, so ergibt sich eine dreieckformige. /ur Nullachse symmetrische Wechselspannung, deren Am plitude von Fremdlichteinflüssen und Temperaturschwankungen weitgehend unabhängig ist.

Der Magnetkopf 3 ist über einen Verstärker 12 an einen Lesesignaleingang 13 und der Taktgeber 4 an einen Takteingang /4 einer Dekodierschaltung 15 angeschlossen. Dieser Dekodierschaltung fällt die Aufgabe zu, aus dem eingartgsseitigert Lesesignal M ein Datensignal D und ein Clocksignal C abzuleiten. Das Datensignal D erscheint an einem Datenausgang 16 und das Clocksignal C an einem Clocksusgang 17. Vorzugsweise ist der Datenausgang 16 mit einem Dateneingang eines Schieberegisters 18 und der Clockausgang 17 mit einem Clockeingang desselben verbunden.

Die Dekodierschaltung 15 weist ein vom Taktgeber 4 steuerbares digitales Zeitglied 19 auf, das vorzugsweise ein Impulszähler ist und im folgenden als solcher

IQ bezeichnet wird. Zwischen den Takteingang 14 und einen Zähleingang 20 des Impulszählers 19 ist ein Impulsformer 21 geschaltet, der bei jedem Signalwechsel des vom Taktgeber 4 erzeugten Taktsignals Teinen nadeiförmigen Zählimpuls abgibt. Der Lesesignaleingang 13 ist über einen Impulsformer 22 an einen Stel.eingang S eines Flipflop 23 und an einen ersten Eingang eines UND-Tores 24 angeschlossen. Ein Ausgang ζ) des Flipflop 23 ist an einen zweiten Eingang des UND-Tores 24 und ein Ausgang Qdieses Flipflop an einen Rückstelleingang 25 des Impul· ihlers 19 sowie an den Clockausgang !7 der Dekoci^rschaltung 15 geschaltet. Das UND-Tor 24 ist mit einem Stelleingang S eines Flipflop 26 verbunden, dessen Ausgang Q den Datenausgang 16 bildet. Ein Ausgang 27 des Impulszäh lers 19 ist an einen Rückstelleingang R des Flipflop 23 sowie über ein Verzögerungsglied 28 an einen Rückstelleingang /?des Flipflop 26 angeschlossen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung anhand des Diagramns der F i g. 2 erläutert, das den zeitlichen Verlauf der in der F i g. 1 mit den gleichen Buchstaben bezeichneten Signale bei stark schwankender Lesegeschwindigkeit zeigt. In der Zeile W der Fig. 2 ist die Wertigkeit einiger Datenbits der auf der Magnetkarte 1 gespeicherten Information als Beispiel angegeben. Darunter ist das zugehörige Lesesignal Mdargestellt. das der jeweiligen Magnetisie rungsrichtung der Magnetkarte entspricht und seinen logischen Zustand am Anfang jeder Bitperi->de ν eeh seit. Die Bitlänge ist mit Tb bezeichnet. Ist die Wertigkeit eines Bits /., so erfolgt ein weiterer Sign; !wechsel des l.esesignals M etwa in der Mitte der Bitperiode. Das vom Taktgeber 4 erzeugte Taktsignal T ist als Rechtecksignal dargestellt, was den talsächlichen Gegebenenheitcn entspricht, wenn der Verstärker 8 stark übersteuert wird Der Impulsformer 21 erzeugt eine nadelformige Pulsspannung T' Analog erzeugt der Impulsformer 22 eine nadelformige Pulsspannung M'. wobei jedem .Signalwechsel des l.esesignals M ein Nadelimpuls zugeordnet ist.

Durch entsprechende t)imensionierung des Antriebs 2 und des Taktgeber·, 4 ist dafür gesorgt, daß die Periodenciauer 7>des Tak'signals reinem ganzzahligen Teil — ;n vorliegenden Beispiel dem dritten Teil — der Bitlänge T_n des l.esesignals M entspricht Die Wechsel des l.esesignals Mfa'len im allgemeinen nicht mit einem Wechsel des Taktsignals 7~zusammen.

In der Ausgangs'age der Hinrichtung befinden sich die F lipflop 23 und 26 in der Ruhelage, der Impulszähler 19 steht auf Null. Bei e.nem .Signalwechsel des l.esesignals

wi M wird das FNpf'op 23 gekippt und dadurch der Impulszähler 19 freigegeben. Dieser zählt π·ιη die Nadelimpülse der Pulsspannung T'. Auf den fünften Nadelimpuls gibt der Impulszähler 19 an seinem Ausgang 27 eine Rückstellspannung ab, die das Flipflop

i>\ 23 in die Ruhelage zurückstellt. Die vom Signalwechsel des Lesesignals M bis zum fünften Nadelimpuls der Pulsspannung T'dauernde Abtastzeit ist in der Fig.2 mit Ta bezeichnet. Das Flipflop 23 gibt während der

Abiastzeit 7"₃das UND-Tor24 frei.

Weist ein Bit die Wertigkeit L auf, so erfolgt — wie bereits erwähnt - während der Abtastzeit T₃ ein weiterer Wechsel des Lesesignals M, der diesem Wechsel zugeordnete Nadelimpuls der Pulsspannung M' durchläuft das UND-Tor 24 und kippt das Flipflop 26. Dieses wird wieder in die Ruhelage zurückgekippt, wenn die auf den fünften Nadelimpuls der Pulsspannung T'vom Impulszähler 19 abgegebene Rückstellspannung das Verzögerungsglied 28 durchlaufen hat. Das Verzögerungsglied 28, das eine Verzögerungszeit τ aufweist, sorgt dafür, daß sich jeweils ein Datenimpuls des Datensignals D und oin Clockimpuls des Chlocksignals Cum den Betrag τ überlappen.

Weist ein Bit dagegen die Wertigkeit 0 auf, so erfolgt während der Abtastzeit T₁ kein Wechsel des Lesesignals Λ/und das Flipflop 26 verharrt in seiner Ruhelage.

Das am Datenausgang 16 erscheinende Datensignal P wird im Takt des Clocksignals C in das Schieberegister 18 eingeschoben und dort gespeichert. Ein Wechsel iö des Lesesignals M nach Ablauf der Abtastzeit T₁ wird als Beginn einer neuen Bitperiode interpretiert.
j Die Vorteile der beschriebenen Einrichtung sind nun leicht ersichtlich. Da die Abtastzeit T„, während der die Bitwertigkeit des Lesesignals M geprüft wird, nicht konstant ist, sondern sich der momentanen Antriebsgeschwindigkeit der Magnetkarte 1 ständig anpaßt, kann die Antriebsgeschwindigkeit praktisch beliebig schwanken. Es ist daher möglich, einen billigen, nicht drehzahlstabilisierten Antriebsmotor zu verwenden. Selbstverständlich muß dafür gesorgt werden, daß ein allenfalls auftretender Schlupf zwischen dem Antrieb 2 und der Magnetkarte 1 möglichst klein ist und daß auch der Taktgeber 4 bzw. die Rasterscheibe 11 möglichst starr an den Antrieb 2 gekoppelt ist.

In der F i g. 3a sind das Lesesignal M sowie die daraus abgeleitete Pulsspannung Wund in der Fig. 3b das Taktsignal 7*nochmals dargestellt, wobei die Periodendauer Ts des Taktsignals wiederum dem dritten Teil der Bitlänge ^entspricht.

Das Clocksignal Cist für den bei der Einrichtung nach der Fig. 1 bereits diskutierten Fall gezeichnet, daß der Impulszähler 19 die positiven und negativen Wechsel des Taktsignals T zählt d. h. daß jede Flanke des Taktsignals ein Zählereignis darstellt. Da. wie bereits erwähnt, der Beginn einer Bitperiode im allgemeinen nicht mit einem Wechsel des Taktsignals 7"zusammenfällt, kann die Abtastdauer T₁ in bestimmten Grenzen variieren. Hierbei treten zwei Grenzfälle auf. Im einen Grenzfall wird ein Wechsel des Taktsignals Γ gerade noch gezählt, im anderen Grcnzfall wird ein Wechsel gerade nicht mehr gezählt. Für den erstgenannten Grenzfall gilt der ausgezogen gezeichnete Verlauf des Clocksignals C mit minimaler Abtasldauer T₃ und für den zweitgenannten Grenzfall der gestrichelt gezeichnete Verlauf mit maximaler Abtastdatier. Das schraffierte Rechteck verdeutlicht die Streubreite der Abtastzeil T₁. Die der beschriebenen Einrichtung eigene Sicherheit gegen falsches Lesen ist nun leicht feststellbar. In der einen Richtung ist die Sicherheit .Si = ¹Ze T_n und in der anderen Richtung isl S₂ = Ve T₀. Die Sicherheil gegen falsches Lesen ist also 5='/β Tr, d. h., die Magnetkarte wird fehlerlos gelesen, wenn die Summe aller Störeinflüsse, die eine zeitliche Verschiebung der Wechsel des Lesesignals M gegenüber denen des Taktsignal T bewirken, kleiner als Ve der Bitlänge T_B ist. Als solche Störeinflüsse fallen Verformungen der Magnetkarte, Instabilitäten des Taktgenerators 4 und der mechanischen Halterung des Magnetkopfes u. dgl. in Betracht.

Die Sicherheit gegen falsches Lesen kann erhöht werden, wenn die Frequenz des Taktgenerators 4 wesentlich größer gewählt wird, so daß im Idealfall T₁-^U 7ßUnd St=Sb = ¹At Te wird. Eine hohe Frequenz des Taktgenerators bedingt jedoch nicht nur eine sehr feine Rasterteilung der Rastermarken 9, was mechanische und optische Probleme mit sich bringt, sondern auch eine entsprechend große Speicherkapazität des Impulszähler 19. Wenn der Impulszähler 19 sowohl die positiven als auch die negativen Wechsel des Taktsignals T zählt, ergibt sich ein optimaler Kompromiß, wenn T₅='Λ Te oder 7>='/5 T₀ ist. Dir letztgenannte Variante ist in der Fig.3c dargestellt und ergibt eine Sicherheit S='/5 Tb- Die in der Zeichnung nicht dargestellte Variante Ts=¹A T₈ ergibt eine geringere Sicherheit, während bei einer weiteren Verkleinerung der Periodendauer Ts der technische Aufwand drastisch zunimmt, ohne daß die Sicherheit wesentlich verbessert wird.

In den Fig.3b und 3c ist noch das Clocksignal Cfür den Fall dargestellt, daß als Zählereignis jede positive Flanke des Taktsignals Tbetrachtet, d. h. der Impulsformer 21 weggelassen wird. Ferner ist in diesen Figuren auch das Clocksignal C" für die an sich denkbare Variante gezeigt, daß jeder vollständige O-L-L-O-Zyklus des Taktsignals als Zählereignis gilt. Es ist ersichtlich, daß diese Varianten bei 7"s='/> 7"_s(Fig.3b) unbrauchbar sind und bei 7"_s='/5 T_B eine kleinere Sicherheit ergeben als die Zählung der positiven und negativen Wechsel des Taktsignals.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: Dekodierschqltung (15) mit einem Clockeingang des Schieberegisters (18) verbunden ist.

1. Einrichtung zum Lesen magnetischer Aufzeichnungsträger, insbesondere von magnetischen Fahrkarten, auf denen Informationen in selbsttaktierender Schreibweise aufgezeichnet sind, mit einem Magnetkopf zur Erzeugung eines elektrischen Lesesignals, mit einem Antrieb zum Transport der Magnetkarte entlang dem Magnetkopf und mit einer elektronischen Dekodierschaltung zur Clock-Rüekgewinnung und Daten-Rückgewinnung aus dem Lesesignal, die ein bei einem Signalwechsel des Lesesignals startbares Zeitglied aufweist, wobei während der durch das Zeitglied festgelegten Abtastzeit die Bitwertigkeit des Lesesignals geprüft wird und bei einem nach Ablauf der Abtastzeit auftretenden Signalwcchsel die Abgabe eirras Clockimpulses ausgelöst wird, dadurch g e kenn?eichnet, daß das Zeilglied ein Impulszähler (19) ist, der jeweils durch einen Signalwechsel des Lesesignals (M) freigegeben wird und die Impulse oder Signalwechsel eines von einem an den Antrieb (2) gekoppelten Taktgeber (4) erzeugten Taktsignals (T) zählt.

2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Zeitglied (19) ein Impulszähler ist, der jeweils durch einen Signalwechsel des Lesesignals (M) freigegeben wird und die Signalwechsel ies vom Taktgeber (4) erzeugten Taktsignals (T)zäh\l

3. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekenn zeichnet, daß der Impulszähler (19) zur Zählung sowohl der positiven als auch der negativen Signalwechsel des Taktsignals (T) eingerichtet ist und daß die Periodendauer (Ts) des Taktsignals (T) dem dritten oder dem fünften Teil der Bitlänge (Tb) des Lesesignals ('M/'entspricht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Taktgeber (4) und einen Zähleingang (20) des Impulszählers (19) ein Impulsformer (21) geschaltet ist. der bei jedem Signalwech sei des Taktsignals (T) einen nadeiförmigen Zählim puls (V) abgibt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkopf (3) über einen Verstärker (12) und einen Impulsformer

(22) an einen .Stelleingang (S) eines ersten Flipflop

(23) und an einen ersten Eingang eines UND-Tores

(24) angeschlossen ist. daß ein Ausgang (Q) des ersten Flipflop an einen zweiten Eingang des WND-Tores (24) und ein weiterer Ausgang (Q) dieses Flipflop (23) an einen Rückstelleingang (25) des Impuls/ählers (19) sowie an einen Clockausgang (17) der Dekodierschaltung (15) geschaltet ist. daß das UND-Tor (24) mit einem Stelleingang (S) eines zweiten Flipflop (26) verbunden ist. dessen Ausgang (Q) den Datenausgang (16) der Dekodierschaltung (15) bildet, und daß ein Ausgang (27) des impuiszählers (19) an einen Rückstelleingang (R)dcs ersten Fl'ipflop (23) sowie übef ein Verzögerungsglied (28) an einen Rückslellemgang (R) des zv/eilen Flipflop (26) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dateneingang (16) der Dekodierschaltung (15) mit einem Daleneingang eines Schieberegisters (18) und der Clockausgang (17) der Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten ArL

Magnetisch kodierte Karten werden als Fahrkarten, Eintrittskarten, Kreditkarten, Identitätskarten a. dgl.

to eingesetzt Sie dienen als Berechtigungsausweis auf öffentliche Dienstleistungen, zum Bezug von Waren in Dienstleistungsautomaten, als Identitätsausweis usw.

Die Informationsspeicherung auf bekannten Magnetkarten erfolgt in der bei Magnetbandgeräten üblichen Aufzeichnungstechnik. Die Magnetkarte bzw. ein für die Herstellung von Magnetkarten bestimmtes Magnetband wird an einem Magnetkopf vorbeibewegt und im Takt der angelegten Steuerspannung durch das am Luftspalt des Magnetkopfis austretende Streufeld magnetisiert. Die zeitliche Änderung der Steuerspannung wird dabei in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit in eine wegabhängige Magnetisierung umgeformt. Beim Lesen des so erzeugten magnetischen Musters wird der umgekehrte Weg beschritten; mit Hilfe eines Magnetkopfes werden die magnetischen Längenelemente der Magnetkarte in von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängige elektrische Zeitelemente umgeformt. Eine genaue Rekonstruktion der ursprünglichen Informationen bedingt daher bei bekannten Leseeinrichtungen die Einhaltung einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit, was oft nur mit beachtlichem technischem Aufwand mit befriedigender Genauigkeit möglich ist.

Von einem Magnetband angetriebene FVequenzgeber. die eine Kontrolle des Bandanlaufes und der Bandgeschwindigkeit ermöglichen und ebenfalls für Regel- und Steuerzwecke benutzt werden können, sind bekannt (DE-AS 14 24 473). Es ist auch ein Laufwerk für bandförmige Aufzeichnungsträger ^ws!<annt (DE AS 10 15 619). das zur Steuerung einer Andruckrolle eine an den Antrieb gekoppelte Segment'ichcibc aufweist, welche fotoelektrisch abgetastet wird.

Ferner sind binär·; Schreibverfahren bekannt (DIN 66 010. Ausgabe Febr. 1965. S. 4) nach denen Informationen in selbsttaktierender Schreibweise dar gestellt werden. Die Anwendung solcher Schrcibverfah ren bei Bank- und Kreditkarten und das Auslesen der Information mit optischen oder magnetischen I.eseeinrichtungen. die von Hund gehalten oder stationär ungeordnet sein können, ist ebenfalls bekannt (IBM Technical Disclosure Bulletin. VoI 17. Nr. 4. Sept. 1974. S. 1!55-Il 56).

Fm Beispiel eines solchen Kodes, mit dem die /u speichernden Daten und cm periodisches C locksignal aufgezeichnet werden, ist in den /eilen VV und M der F ig 2 dargestellt. Die Richtung der Magnetisierung ändert periodisch mit der Bitlänge 7«. /wischen /wci solchen das C'locksignal beinhaltenden Änderungen der Magnctisicrungsrichtung erfolgt jeweils dann eine zusätzliche Änderung der Magnetisierungsrichtung. Wenn die Wertigkeit Wdcs betreffenden Bits List. Bei einem anderen Kode zur gemeinsamen Speicherung von Datensignal und Clocksignal liegt die Dateninfor· mation in der Richtung der Magnetisierung.

(•Ι Beim Lesen der Magnetspur wird das Datensignal vom Glocksignai getl'enhl und danach das Datensignal mit Hilfe des Clöckstgnals dekodiert. Hierzu ist es aus der Zeitschrift Electronics, Okt. 1959, S. 72 - 75, bekannt,