DE2820166A1

DE2820166A1 - Vorrichtung zum entdecken von an einer ueberwachungsstelle unberechtigt vorbeigefuehrten waren

Info

Publication number: DE2820166A1
Application number: DE19782820166
Authority: DE
Inventors: Eugene Benjamin Novikoff
Original assignee: Knogo Corp
Current assignee: Knogo Corp
Priority date: 1977-05-09
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1978-11-23
Also published as: JPS5857797B2; FR2390784A1; DE2820166C3; DE2820166B2; CA1115805A; FR2390784B1; IT1103127B; IT7849258A0; GB1585303A; JPS5412288A; US4118693A; AU504357B1

Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH - 7 - D-8000 MÖNCHEN 22 Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN Dr. r.r. not. W. KÖRBER Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

Knogo Corporation
1oo Tec Street
Hicksville, New York
V. St. A.

Vorrichtung zum Entdecken von an einer Überwachungsstelle unberechtigt vorbeigeführten Waren.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entdecken des unerlaubten Vorbeiführens von mit einem speziellen Bauteil versehenen Waren an einer Überwachungsstelle, wobei an einer Seite der Überwachungsstelle eine Abfrageantennenspule angeordnet ist, die über einen elektrischen Oszillator elektromagnetische Wellen einer bestimmten Frequenz aussendet, und auf der anderen Seite der Überwachungsstelle eine Empfängerantennenspule angeordnet ist, die beim Durchgang einer mit dem elektromagnetisch empfindlichen Bauteil versehenen Ware ein Alarmsignal auslöst.

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Entdeckungssysteme und insbesondere auf neue Anordnungen, die eine verbesserte Leistung derartiger Systeme bewirken.

Die franzosische Patentschrift Nr. 763 681, herausgegeben am 19. Februar 1934·, Pierre Arthur Picard, zeigt eine Art eines elektromagnetischen Entdeckungssystems, dessen Verbesserung die vorliegende Erfindung anstrebt. Wie in dieser Patent-

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schrift beschrieben ist, weist eine zu entdeckende Ware, beispielsweise ein Bibliotheksbuch, ein Bauteil oder eine Markierung eines speziellen sattigbaren magnetischen Materials, beispielsweise Permalloy, auf. Eine große Spule ist in der Nähe einer Türe oder eines anderen Ausganges angeordnet, die aus einem Bereich herausführt, in dem die zu entdeckende Ware aufbewahrt wird. Diese Spule wird mit einem wechselnden elektrischen Signal unter Energiezufuhr gesetzt, so daß sie eini entsprechendes wechselndes Abfragemagnetfeld in einer Abfragezone innerhalb eines Bereiches der Türe erzeugt. Wenn das Buch, das die Permalloy-Markierung trägt, durch das wechselnde Abfragemagnetfeld hindurchgeht, d.h. wenn es durch die Türe getragen wird, wandelt die Permalloy-Markierung einen Teil der wechselnden Abfragemagnetfeldenergie in andere wechselnde Magnetfelder bei verschiedenen Harmonischen der Grundfrequenz des Abfragemagnetfeldes um. Im Empfänger werden ausgewählte Frequenzen dieser Harmonischen entdeckt; wenn die Harmonischen entdeckt werden, wird ein akustischer Alarm ausgelöst.

Ein anderes elektromagnetisches Entdeckungssystem nach dem Stand der Technik ist in der US-Patentschrift 3 5oo 373 dargestellt und beschrieben. Bei diesem System werden an einer Überwachungastelle bei Wobbeifrequenzen elektromagnetische Wellen erzeugt, wobei ein Bauteil, das einen auf eine der Frequenzen abgestimm ten Resonanzkreis enthält, elektrische Störungen verursacht, welche entdeckt werden.

Die vorliegende Erfindung sieht Verbesserungen an elektromagnetischen Entdeckungssystemen des vorher erwähnten Type vor.

Nach der vorliegenden Erfindung ist eine parasitäre Resonanz spule in der Nachbarschaft der Überwachungszone an einer Stelle angeordnet, die von der Abfrageantenne einen Abstand aufweist, welche primäre elektromagnetische Wellen aussendet. Der parasitäre Resonanzkreis ist so abgestimmt, daß er bei der Frequenz der Primärwellen in Resonanz ist. Wenn die Abfrageantenne unter Energiezufuhr gesetzt wird, so wird sie induktiv mit der parasitären Spule gekoppelt und verursacht eine Reso-

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nanz des parasitären Kreises. Dies löst umgekehrt sekundäre elektromagnetische Wellen mit der gleichen Frequenz aus, die von der parasitären Antennenspule emittiert werden sollen, so daß durch die Überwachungszone hindurch eine gleichmäßigere Intensität des Abfragesignales erhalten wird. Der parasitäre Kreis wird einzig und allein durch elektromagnetische Kopplung mit der Abfrageantenne unter Energiezufuhr gesetzt, so daß er untrennbar verbunden in exakter Phasen- und Frequenzbeziehung zu den von der Abfrageantenne gelieferten Primärwellen aufrecht erhalten wird. Diese vom parasitären Kreis herrührenden Sekundärwellen stehen darüberhinaus in einer 9o°-Phasenbeziehung zu den von der Abfrageantenne herrührenden Primärwellen, so daß die Anwesenheit dieser verschiedenen Wellen keine Auslöschung zur Folge hat.

Die wichtigeren Eigenschaften der Erfindung wurden ziemlich ausführlich herausgestellt, damit die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden kann, und damit der vorliegende Beitrag zur Technik besser klargelegt werden kann. Es gibt natürlich zusätzliche Eigenschaften der Erfindung, die später detaillierter beschrieben werden sollen. Fachleute werden ohne weiteres erkennen, daß das gezeigte Konzept, auf dem diese Beschreibung basiert, leicht als Basis für den Entwurf anderer Anordnungen dienen kann, um die Ziele dieser Erfindung zu erreichen. Es ist daher von Bedeutung, daß diese Beschreibung derartige äquivalente Anordnungen einschließen soll, die durch die Idee und den allgemeinen Erfindungsgedanken dieser Erfindung gedeckt sind.

Zum Zwe.ck der Darstellung und Beschreibung wurden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung gewählt und sind in der beigefügten Zeichnung, die einen Teil der Beschreibung bildet, dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise in schematischer Form, der Installation eines Warenentdeckungssystems, bei dem die vorliegende Erfindung verwirklicht wird, Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Buches, das ein Bauteil oder eine Markierung aufweist, die seine Entdeckung

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durch das System gemäß Figur 1 ermöglichen, Figur 3 ist eine perspektivische Darstellung ähnlich der in Figur 1 gezeigten, die eine gegenwärtig bevorzugte Anordnung von Antennen im Warenentdeckungssystem zeigen, und Figur 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung, welche Details der Antennenanordnung gemäß Figur 3 zeigt.

Die Installation des Warenentdeckungssystems gemäß Figur 1 kann beispielsweise in einer Bibliothek angeordnet sein, um gegen die unerlaubte Entfernung von Büchern, Schallplatten etc. aus dem Bibliotheksgelände zu schützen. In einem derartigen Fall weist die zu schützende Ware ein Bauteil oder eine Markierung auf, die einen dünnen länglichen Streifen aus leicht sättigbarem magnetischem Material wie Permalloy enthält. Das Bauteil oder die Markierung, die auf der zu schützenden Ware versteckt angeordnet werden kann, kann eine Länge von etwa 18 cm, eine Breite von o,32 cm und eine Dicke von etwa O025 nna aufweisen.

Figur 2 zeigt die Anordnung eines Bauteiles oder einer Markierung 1o (in gestrichelten Linien dargestellt) entlang des Eükkens des zu schützenden Buches 12. Die Markierung 1o besteht vorzugsweise aus Permalloy-Material, wie in der vorher erwähnten französischen Patentschrift 763 681 beschrieben.

Wenden wir uns wieder zur Figur 1 zurück, so ist eine Türe bzw. ein Durchgang 14 dargestellt, der einen Ausgang aus dem geschützten Bereich, beispielsweise dem Bibliotheklesesaal 16, bildet. Ein Paar von großen Antennenschleifen, enthaltend eine Sendeschleife 18 und eine Empfängerschleife 2o, sind im Leseraum 16 im Anschluß an die Türe 14 und einander gegenüber angeordnet. Die Antennenschleifen 18 und 2o sind in parallelen Ebenen angeordnet; wenn eine Person 22 aus dem Lesesaal 16 durch die Türe 14 herausgeht, muß er zwischen den Antennenschleifen 18 und 2o hindurch. Der Bereich zwischen den Antennenschleifen 18 und 2o besteht aus einer Überwachungszone 24, wobei die durch und am System erzeugten elektromagnetischen Wirkungen, was später beschrieben wird, in erster Linie in der Überwachungszone stattfinden. So wird die Markierung 1o mit dem

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Entdeckungssystem elektromagnetisch reagieren und einen Alarm auslösen, wenn das die Markierung 1o (Figur 2) enthaltende Buch 12 durch die Person 22 durch die Überwachungszone 24-getragen wird; es findet jedoch keine Wechselwirkung statt und es wird kein Alarm ausgelöst, wenn sich das mit einer Markierung versehene Buch an anderen Stellen des Leseraumes 16 fern der Überwachungszone 24- befindet; auch wird kein Alarm ausgelöst, wenn eine andere Ware, die nicht mit einem speziellen Bauteil oder einer speziellen Markierung versehen ist, durch die Überwachungszone hindurchgelangt.

Die Sendeantennenschleife 18 enthält·eine flache, ausgedehnte, im wesentlichen rechtwinklige Abfragespule 26, die aus mehreren Windungen eines isolierten, elektrisch leitenden Drahtes besteht. Um die Abfragespule an ihrer Stelle zu halten, kann ein Brett oder eine Stützeinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen werden. Die Enden der Abfragespule 26 werden über Drähte 28 mit einem Oszillator und Verstärker 3o verbunden; und diese werden ihrerseits zu ihrer Steuerung durch eine Steuereinheit 32 verbunden. Der Oszillator und Verstärker dient dazu, um an die Abfragespule 26 einen elektrischen Wechselstrom einer im wesentlichen einzigen Frequenz zu liefern. Die vorliegende Erfindung befaßt sich nicht mit den Einzelheiten dieses Bauteiles, welche im Interesse der Klarheit nicht weiter beschrieben werden. Vorrichtungen zur Lieferung von elektrischen Wechselströmen an eine Spule sind wohl bekannt, beispielsweise ist eine derartige Anordnung im vorher erwähnten französischen Patent 763 681, Picard, beschrieben. In ähnlicher Weise sind die Einzelheiten der Steuerungseinheit 32 nicht für die Vorliegende Erfindung wesentlich und werden daher im Interesse der Klarheit nicht beschrieben. Im wesentlichen dient die Steuereinheit 32 dazu,, um den Oszillator und Verstärker ein- und auszuschalten; wenn sich beispielsweise die Person 22 der Abfragezone 24- an- * nähert, kann eine Schalteinrichtung, beispielsweise ein photoelektrisches System, oder ein druckempfindlicher Schalter auf dem Boden (nicht gezeigt) durch den Durchgang der Person in die Überwachungszone betätigt werden, wobei die Steuereinheit 32 auf diese Schalteinrichtung anspricht, um den Oszillator

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und Verstärker 3ο einzuschalten.

Die Sendeantennenschleife 18 enthalt auch eine ebene, im wesentlichen rechteckige Vorspannungsspule 34, die ebenfalls aus einigen Windungen eines isolierten, elektrisch leitenden Drahtes besteht. Die Vorspannungsspule hat im wesentlichen die gleiche Größe und Form wie die Äbfragespule 26 und ist so befestigt, daß sie innerhalb oder an der Abfragespule 26 anliegt. Für Zwecke der Klarstellung ist die Vorspannungsspule 34- so angeordnet, daß sie innerhalb der Sendespule liegt^ jedoch ist irgend eine andere Anordnung, welche die Vorspannungsspule so anordnet, daß sie eng an die Größe, die Form und die Lage der Sendespule angelehnt ist, ausreichend. Die Enden der Vorspannungsspule 34- werden über Leitungen 36 mit einer Gleichstromhochspannungsquelle wie einer Batterie 38 und einer Stromsteuerungseinrichtung wie einem Rheostat ²J-O in Reihe mit der Spule und Batterie verbunden.· Eine lineare Drosselspule 41 ist in Serie zur Batterie 38 angeordnet, um gegen ein Zirkulieren von durch die Abfragespule 26 induzierten Wechselströmen zu schützen.

Die Empfängerantennenschleife 2o besteht aus einer Empfängerspule 42, die im Aufbau der Abfragespule bzw. Vorspannungsspule 26 bzw. 34 ähnlich ist, die jedoch an der gegenüberliegenden Seite der Überwachungszone 24 angeordnet ist. Die Enden der Empfängerspule 42 sind über Leitungen 44 mit einem Empfänger 46 verbunden; und dieser ist seinerseits mit einer Alarmeinrichtung 47 verbunden. Der Empfänger 46 kann irgend eine Vorrichtung sein, die zum Entdecken von ausgewählten Signalen an den Leitungen 44 geeignet ist, die durch elektromagnetische Störungen in der Überwachungszone 24 erzeugt werden, die auf die Empfängerspule 42 einwirken. Insbesondere ist der Empfänger 46 so abgestimmt, daß er ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die elektromagnetischen Störungen, die auf die Empfängerspule 42 einwirken, Frequenzen enthalten, die irgendwelche oder besonders ausgewählte .Harmonische der Frequenz des Oszillators und Verstärkers 3o darstellen. Die Alarmeinrichtung 47 kann irgend eine Einrichtung sein, die zum Erzeugen eines audio- oder

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visuellen Ausgangssignales geeignet sind, beispielsweise das Klingeln einer Glocke oder das Aufleuchten eines Lichtes, in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Empfängers 4-6. Es können auch Einrichtungen (nicht gezeigt) vorgesehen werden, um eine Türe oder ein Drehkreuz im Weg der Überwachungszone zu versperren, wenn der Empfänger 4-6 ein·--*-einen Alarm auslösendes Ausgangssignal erzeugt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht auf die besonderen Ausgestaltungen des Empfängers 4-6 und der Alarmeinrichtung 4-7, so daß aus Gründen der Vereinfachung und Klarheit diese Einzelheiten weggelassen wurden, es genügt zu sagen, daß jeder geeignete Empfänger und jede geeignete Alarmeinrichtung verwendet werden können, die schon in der vorher erwähnten französischen Patentschrift 763 681, Picard, beschrieben und dargestellt wurden.

Eine parasitäre Spule 5o mit flachem, ausgedehntem Aufbau ist so dargestellt, daß sie quer zur Überwachungszone 24· gegenüber der Abfrageantennenspule 26 angeordnet ist. Die parasitäre Spule 5o besteht ebenfalls aus einigen Windungen eines elektrisch leitenden Drahtes und weist im wesentlichen die gleiche Größe und Form wie die Abfrageantennenspule 26 auf. Für Zwecke der Beschreibung ist die parasitäre Spule 5o so dargestellt, daß sie an die Empfänger spule 4-2 angrenzt oder mit ihr verschachtelt ist; jedoch ist jede beliebige Anordnung, welche die parasitäre Spule quer zur Abfrageantennenspule 26 anordnet, geeignet. Vorzugsweise sollte die parasitäre Spule parallel zur Sendeantennenspule und dazu ausgerichtet sein. Die Enden der parasitären Spule 5o sind über Leitungen 52 an einen Kondensator 54- angeschlossen, um einen elektrischen Resonanzkreis zu bilden. Während Figur 1 in diagrammatischer Form einen einzelnen Kondensator 54- zeigt, so ist verständlich, daß mehrere Kondensatoren in Reihe oder parallel zueinander vorgesehen werden können, um einen geeigneten Betrag der Kapazität für den Kreis zu erhalten.

Kapazität des Kondensators 54· wird in Übereinstimmung mit der

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Induktivität der parasitären Spule 5o gewählt, um einen elektrischen Resonanzkreis zu bilden, dessen Resonanzfrequenz der Frequenz gleich ist, bei der der Abfrage-Oszillator und —Verstärker 3o die Abfrageantennenspule 26 antreibt. Es sei bemerkt, daß der durch die parasitäre Spule 5o und den Kondensator 56 gebildete elektrische Resonanzkreis weder mit dem Sendesystem noch mit dem Empfängersystem verbunden ist.

Beim Betrieb des Entdeckungssystems veranlaßt die Steuereinheit 32 den Oszillator und Verstärker 3o zur Lieferung von elektrischem Wechselstrom an die Abfragespule 26, und diese erzeugt ihrerseits in der Überwachungszone 24- wechselnde elektromagnetische Abfragewellen. Diese Wellen werden in dieser Beschreibung als "primäre AbfrageweIlen" bezeichnet. Beim gegenwärtig bevorzugten System beträgt die Frequenz der primären Abfragewellen, d.h. die Grundfrequenz, 2,5 kHz. Der Empfänger wird nicht auf die Grundfrequenz von 2,5 kHz abgestimmt, sondern stattdessen auf irgendwelche ausgewählte Harmonischen dieser Frequenz, vorzugsweise auf eine gerade Harmonische wie die sechste (d.h. 15 kHz). Wenn nunmehr eine Person 22 eine geschützte Ware, beispielsweise ein Buch 12, in die Überwachungszone 24- hineinbringt, so wandelt das Permalloy-Bauteil 1o (Figur 2) an dem Buch einen Teil der Energie der wechselnden elektromagnetischen Abfragewellen, die auf das Bauteil auffallen, in andere wechselnde elektromagnetische Wellen bei Frequenzen um, welche Harmonische der Grundfrequenz sind (2,5 kHz).

Es stellte sich heraus, daß ein dünner Streifen aus Permalloy eine viel größere Amplitude der sechsten Harmonischen unter den gegebenen Umständen erzeugt als andere Materialien; daher ist es durch eine Anzeige der Signale an der sechsten Harmonischen der Grundfrequenz möglich, lediglich solche Waren zu entdecken, die speziell mit Permalloy-Streifen markiert oder ausgestattet wurden. Die Entdeckung der sechsten Harmonischen wird durch Vorsehen von geeigneten Frequenzfiltereinrichtungen in Verbindung mit Empfängerspule 4-2 und dem Empfänger 4-6 durchgeführt. Derartige Filtereinrichtungen sind allgemein bekannt und geeignete

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Einrichtungen sind in der vorher erwähnten französischen Patentschrift 763 681, Picard, dargestellt und beschrieben. Wenn der Empfänger 4-6 die Anwesenheit von elektromagnetischen Wellen an der sechsten Harmonischen (d.h. bei 15 kHz) entdeckt, so sendet er ein Signal an die Alarmeinrichtung 47, um sie zu betätigen und die Anwesenheit eines Buches 12 oder einer anderen Ware, die eine aktive Markierung 1o aufweist, zu signalisieren.

Das Vorspannungssystem, das die Vorspannungsspule 34 und die Einrichtung zur Lieferung von Gleichstrom eines vorbestimmten Wertes durch die Spule enthält, dient dazu, um die Empfindlichkeit der Spule 1o zu verbessern. Die Art, in der dies geschieht, ist im Detail in der Parallelen (US}™715 568, Eugene B. Novikoff, beschrieben und dem Eechtsinhaber der vorliegenden Erfindung überschrieben worden.

Die parasitäre Spule 5o und der Kondensator 54 gemäß der vorliegenden Erfindung dienen dazu, um eine gleichförmigere Verteilung der elektromagnetischen Abfragewellen durch den Abfragebereich zu erhalten, als dies lediglich mit der Abfrageantennenspule 26 möglich ist. Dies wird mittels einer induktiven Kopplung entlang der Abfragezone 24 zwischen Abfrage- und parasitärer Spule 26 bzw. 5o durchgeführt, die einen Stromfluß im Resonanzkreis,der die parasitäre Spule 5o und den Kondensator 54 enthält induziert. Da die Spule 5o und der Kondensator 54 so gewählt sind, daß sie bei der !Frequenz in Resonanz geraten, bei der die Abfrageantennenspule 26 unter Energiezufuhr gesetzt wird, wird eine maximale Kopplung erzielt und im parasitären Kreis wird ein großer Stromfluß induziert. Dieser große Stromfluß erzeugt selbst im Abfragebereich elektromagnetische Wellen. Diese elektromagnetischen Wellen, die von der parasitären Spule 5o emittiert werden, werden in dieser Beschreibung als "sekundäre Abfragewellen" bezeichnet. Da diese sekundären Wellen quer zur Abfragezone 24 von der Abfrageantennenspule 26 herrühren, so wirken sie mit den primären Abfragewellen zusammen, die direkt von der Abfrageantennenspule ausgesendet werden, um die Verteilung der elektromagnetischen

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Feldstarke durch die überwachungszone hindurch gleichförmiger zu machen. Wenn daher eine Markierung 1o an der Empfängers exte der Abfragezone 24- ist, so empfängt sie eine minimale elektromagnetische Feldstärke direkt von der Abfrageantennenspule 26, aber sie empfängt eine maximale elektromagnetische feldstärke * von der parasitären Antennenspule 5o. Wegen ihrer erheblichen Größe und starken Kopplung mit der Ab frage antennenspule 26 kann die parasitäre Spule 5o ein großes elektromagnetisches Feld erzeugen, wenn sie auch nicht getrennt unter Energiezufuhr gesetzt wird. Diese Kopplung wird maximiert, wenn die parasitäre Spule 5o etwa die gleiche Große und Form wie die Abfrageantennenspule 26 aufweist und wenn sie zur Abfrageantennenspule parallel und mit ihr ausgerichtet ist.

Es stellte sich heraus, daß die sekundären Abfragewellen aus der parasitären Antennenspule 5o nicht mit den durch die Abfrage antennenspule erzeugten primären Äbfragewellen interferieren. Dies ist deswegen der Fall, da die durch die parasitäre Antennenspule 5° erzeugten sekundären Wellen genau 9o außerhalb der Phase mit den durch die Abfrageantennenspule 26 erzeugten primären Wellen sind. Daher tritt nirgendwo in der Überwachungezone 24- ein Auslöschen von Wellen auf.

Da die durch die parasitäre Antennenspule 5o erzeugten sekundären Abfragewellen aus der Kopplung zwischen der Abfrageantennenspule 26 und der parasitären Antennenspule 5o herrühren, so folgt weiterhin, daß die von den zwei Spulen herrührenden Wellen eine exakte PhaeenbeZiehung zueinander haben, so daß keine Probleme einer Trift oder der Synchronisierung auftreten.

Figur 3 und 4- zeigen eine Antennenanordnung, die gegenwärtig für die Ausführung der vorliegenden Erfindung bevorzugt wird.

Wie in Figur 3 dargt«teilt ist, ist an gegenüberliegenden Seiten der !Türe 14- ein ßendeantennenrahmen 6o und ein Empfängerantennenrahiien 62 Angeordnet, die der Sendeantennenschleife 18 bzw. der EmpfSngerantennengchleife 2o von Figur 1 entsprechen. Der Sendeantennenrahmen 6o enthält einen rechtwinkligen kasten-

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förmigen Sockel 64, der sich am Boden erstreckt und ein Paar von rechtwinkligen offenen Rahmen 66 und 68, die diagonal versetzt sind, sich jedoch teilweise überschneiden. Die Rahmen selbst sind hohl und stellen eine Umhüllung und eine Stütze für die Sende- bzw. Vorspannungsspule dar. Der Empfangerrahmen hat einen ähnlichen Aufbau und enthält ebenfalls einen Sockel 7o, an dem diagonal versetzt und teilweise sich schneidend offene rechteckige Rahmen 72 und 74- angeordnet sind. Die Rahmen 72 und 74- stellen eine Umhüllung und eine Stütze für die Empfänger- bzw. parasitäre Antennenspule dar.

Die Sockel 64- und ?o, an denen die Rahmen 66, 68, 72 und 74 gestützt werden, können dazu verwendet werden, um verschiedene elektrische Bauteile einschließlich des Sendekreises, des ■Vorspannungskreises, des Steuerkreises, des parasitären Kreises, des Empfängerkreises und der Alarmeinrichtung des Systems zu umhüllen.

Wenn wir uns nunmehr der auseinandergezogenen Darstellung der Figur 4· zuwenden, so sieht man, daß eine erste und eine zweite Empfängerspule 76 bzw. 78 vorgesehen ist, die den rechtwinkligen offenen Rahmen 72 und 74- entsprechen und innerhalb derselben angeordnet sind. Die Spulen 76 und 78 sind in entgegengesetzter Richtung aufgewickelt und in Reihe miteinander verbunden, wie durch die Querlinie 8o dargestellt ist. Wie angezeigt, sind die Spulen 76 und 78 über die Leitungen 44 mit dem Empfänger 46 und der Alarmeinrichtung 47 (in Figur 4 nicht gezeigt) verbunden. Wenn die Spulen 76 und 78 durch die Anwesenheit von elektromagnetischen Wechselfeldern unter Energiezufuhr gesetzt werden, so erzeugen sie in den Leitungen 44 wechselnde elektrische. Signale und liefern diese Signale an den Empfänger 46· Falls diese Signale Anteile bei der besonderen harmonischen Frequenz enthalten, auf welche der Empfänger abgestimmt ist, (beispielsweise die sechste Harmonische der Abfragefrequenz), so erzeugt der Empfänger ein Signal, um die Alarmeinrichtung 47 zu betätigen.

Wie in Figur 4 gezeigt ist, sind auch eine erste und eine zwei-

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te parasitäre Spule 82 bzw. 84 vorgesehen, die ebenfalls den Rahmen 72 und 74- entsprechen und innerhalb dieser angeordnet sind. Die parasitären Spulen 82 und 84 sind über eine Querlinie 86 in Serie miteinander verbunden und in der gleichen Richtung auch gewickelt. Die Enden der Spulen 82 und 84 sind über die Leitungen 36 mit dem parasitären Kondensator 54- verbunden. Bei dieser Anordnung kann der parasitäre Kondensator 54 eine Bank von parallel miteinander verbundenen Kondensatoren sein, die auf dem Sockel 7o befestigt sind.

Die Sende- bzw. Vorspannungsspule, die innerhalb der Rahmen 66 und 68 vorgesehen sind, sind in der vorliegenden Zeichnung nicht dargestellt. Diese sind jedoch vorzugsweise die gleichen, wie die in der Parallelanmeldung 715 568 gezeigten. Wie dort beschrieben ist, enthält die Antennenspule zwei Spulen, von denen jede in einem anderen der Rahmen 66 und 68 enthalten ist. Diese Spulen sind in der gleichen Richtung aufgewickelt und in Serie miteinander verbunden. Die Vorspannungsspule enthält ebenfalls zwei Spulen, von denen jede in einem anderen der Rahmen. 66 und 68 angeordnet ist. Die Vorspannungsspulen sind ebenfalls in Serie miteinander verbunden, aber in entgegengesetzten Richtungen gewickelt.

Bei der gegenwärtig bevorzugten Anordnung erstrecken sich die Rahmen 66 und 68 des Sendeantennenrahmens 6o und die Rahmen 72 und 74- des Empfängerrahmens 62 jeweils annähernd 75 cm entlang jeder Seite und überlappen sich um etwa 25 cm in horizontaler Richtung (Maß "a") und um etwa 38 cm in vertikaler Richtung (Maß "b").

Die Rahmen 72 und 74 des Empfängerantennenrahmens 62 weisen etwa die gleiche Größe und Anordnung v/ie die Rahmen 66 und 68 des Sendeantennenrahmens 6o auf· Auch die Empfängerspulen 76 und 78 sowie die parasitären Spulen 82 und 84 haben im wesentlichen den gleichen Aufbau, die gleiche Größe und Anordnung wie die Abfragespulen. Es sei bemerkt, daß die parasitären Spulen mit den Abfragespulen, die in den Rahmen 66 und 68 vorgesehen sind, ausgerichtet sind. Es sei betont, daß

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zwischen den Sendespulen und den parasitären Spulen 82 und 84· quer zur Überwachungszone eine maximale induktive Kopplung erzielt wird.

Das System gemäß Figur 3 und 4- arbeitet in gleicher Weise wie das System gemäß Figur 1; jedoch wird die besondere Antennenausgestaltung gemäß Figur 3 und 4- bevorzugt, weil dort eine verbesserte Verteilung der Magnetfeldanteile einer verschiedenen Orientierung erreicht wird und deshalb eine bessere Empfindlichkeit für alle möglichen Ausgangswege und alle möglichen Aufbauten de's Bauteils bzw. der Markierung.

Es wurde festgestellt, daß es die hier beschriebene Anordnung der parasitären Spulen ermöglicht, den Betrag des durch die Sendespule fließenden elektrischen Stromes um die Hälfte zu reduzieren, gegenüber dem Stromfluß ohne parasitäre Spule; dennoch wird die Leistung des Systems wegen der gleichförmigen Feldverteilung, welche durch die parasitäre Spule erzielt wird, erheblich verbessert.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es für Fachleute, an die sich die Erfindung richtet, bei einem Verständnis der Erfindung offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen gemacht werden können, ohne vom Geist und dem allgemeinen Gedanken der Erfindung abzuweichen, wie er durch die heiligenden Ansprüche zum Ausdruck gebracht ist.

Zusammenfassend befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem elektromagnetischen Waren-Entdeckungssystem derart, wobei ein Bauteil bzw. eine Markierung mit Frequenz-Selektiven elektrischen Eigenschaften bestimmte elektromagnetische Wirkungen in Abhängigkeit von einem elektromagnetischen Wechselfeld erzeugt." Quer zu einer Überwachungszone von einer Abfrageantenne entfernt ist ein großer elektrischer Resonanzkreis angeordnet und induktiv mit der Abfrageantenne gekoppelt, um sekundäre elektromagnetische Wellen zu erzeugen, die mit den von der Abfrageantenne herrührenden primären elektromagnetischen Wellen zu-

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sammenwxrken, um eine verbesserte Verteilung der elektromagnetischen Feldstärke in der Abfragezone zu erreichen.

Der Patentanwalt

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JM

Leerseite

Claims

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH D-8000 MÜNCHEN 22 Dipl.-In«,. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr. r.r. not. W. KÖRBER » ""Vo O Π 1

Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS iöZUI

PATENTANWÄLTE

9. Mai 1978

Knogo Corporation
100 Tee Street
Hicksville, New York
V.St.A.

Patentansprüche

1/ System zum Entdecken des unerlaubten Vorbeiführens von speziell mit einem Bauteil versehenen Waren an einer Abfragezone, gekennzeichnet durch

- eine Abfrageantennenspule, die in der Nachbarschaft der Abfragezone angeordnet ist,

- eine elektrische Oszillatoreinrichtung, die mit der Abfrageantenne (26) verbunden ist, um diese mit Energie zu versorgen, um elektromagnetische Wellen in der Abfragezone zu erzeugen,

- eine Empfangsantennenspule (42, 76, 78), die ebenfalls in der Nachbarschaft der Abfragezone angeordnet ist,

- eine Empfängereinrichtung (46), die mit der Empfängerantennenspule (42, 76, 78) verbunden ist und in Abhängigkeit von bestimmten elektromagnetischen Störungen, die durch die Wechselwirkung eines an.einer geschützten Ware (12) vorgesehenen Bauteiles (10) mit den durch die Abfrageantennenspule (26) erzeugten elektromagnetischen Wellen ein Alarmsignal erzeugt,und

- eine parasitäre Antennenschaltung, die eine parasitäre Antennenspule (50, 82, 84) enthält, die ebenfalls in der Nähe der Abfragezone in einer von der Abfrageantennenspule (26) versetzten Lage angeordnet ist, und

- ein kapazitiver Schaltungsteil (54), die mit der parasitären Antennenspule (50, 82, 84) verbunden ist, um mit ihr einen Resonanzkreis zu bilden, dessen Resonanzfrequenz im wesent-

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; fe INSPECTED

lichen dieselbe wie die durch den elektrischen Oszillator
(30) erzeugte Frequenz ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parasitäre Spule (5O, 82, 84) gegenüber der Abfrageantennenspule (26) angeordnet ist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parasitäre Spule (50, 82, 84) im wesentlichen fluchtend

zu der Abfrageantennenspule (26) ausgerichtet ist.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _f daß die parasitäre Spule (50, 82, 84) im wesentlichen parallel zur Abfrageantennenspule (26) angeordnet ist.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parasitäre Spule (50, 82, 84) im wesentlichen die gleiche
Gröfle wie die Abfrageantennenspule (26) aufweist.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parasitäre Spule (50, 82, 84) mit der Abfrageantennenspule (26) längs der Abfragezone induktiv gekoppelt ist.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis so angeordnet ist, daß ihm lediglich durch
induktive Kopplung mit der Abfrageantenne (26) Energie
zugeführt wird.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parasitäre Spule (50, 82, 84) an die Empfängerantennenspule (42, 76, 78) angrenzt.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nächst der Abfrageantennenspule (26) eine Vormagnetisierungsspule (34) vorgesehen und mit einer elektrischen Vorspannungsquelle (38) verbunden ist, um ein Vormagnetisierungsgleichfeld zu erzeugen, das dem von der Abfrageantenne (26) erzeugten Magnetfeld überlagert ist.

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1o. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungsspule (34) so ausgelegt ist, daß sie in der Abfragezone ein Vormagnetisierungsfeld erzeugt, das im wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das durch die Abfrageantenne (26) erzeugte Magnetfeld hat.

11.Vorrichtung zum Erzeugen eines Abfragesignales einer vorbestimmten Frequenz in der Abfragezone eines Diebstahlentdeckungssystems, gekennzeichnet durch

- eine Abfrageantenne (26), die nächst dieser Zone angeordnet ist, einen elektrischen Generator (3o), der mit der Abfrageantenne (26) verbunden ist und die Abfrageantenne (26) mit Energie der vorbestimmten Frequenz versorgt, und einen parasitären elektrischen Resonanzkreis, der so abgestimmt ist, um bei der vorbestimmten Frequenz eine Resonanz zu bilden, wobei der parasitäre elektrische Resonanzkreis eine parasitäre Spule (5o) enthält, die nächst der Abfragezone mit Abstand zu der Abfrageantenne (26) angeordnet, aber über den Abstand hinweg induktiv mit der Abfrageantenne (26) gekoppelt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der parasitäre elektrische Resonanzkreis eine parasitäre Spule (5o; 82, 84) enthält, die an eine Kapazität (54) angeschlossen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der parasitäre Resonanzkreis lediglich durch induktive Kopplung mit der Abfrageantenne (26) mit Energie versorgt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageantenne (26) einen ebenen, ausgedehnten Aufbau aufweist und sich entlang einer Seite der Abfragezone erstreckt, und daß die parasitäre Spule (5o; 82, 84) ebenfalls einen ebenen, ausgedehnten Aufbau aufweist, und entlang der gegenüberliegen- » den Seite der Abfragezone parallel zur Abfrageantenne (26) und dazu fluchtend ausgerichtet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie

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weiterhin eine Vormagnetisierungseinrichtung enthält, die so angeordnet ist, das In der Abfragezone ein Vormagnetisierungsgleichfeld erzeugt ist, dessen Konfiguration und Intensität ähnlich dem durch die Abfrageantenne (22) erzeugten Magnetfeld ist.

16. Verfahren zum Entdecken des unerlaubten Vorbeiführens von Waren an einer Abfragezone, dadurch gekennzeichnet, daß spezielle Bauteile (10) an den zu schützenden Waren (12) vorgesehen werden, die imstande sind, in einem elektromagnetischen Abfragefeld einer bestimmten Frequenz vorbestimmte elektromagnetische Störungen zu erzeugen,

- das ein erstes und zweites elektromagnetisches Abfragefeld mit einer vorbestimmten Frequenz mittels einer ersten und einer zweiten im Abstand davon angeordneten Quelle nächst der Abfragezone erzeugt wird,

- das die mit dem Bauteiy versehene Ware (12) durch die Abfragezone geführt wird,

- das die Abfragezone auf das Auftreten der bestimmten elektromagnetischen Störungen Überwacht wird,

- das derartige Störungen ermittelt werden,

- und das ein Alarmsignal bei Ermittlung einer derartigen Störung erzeugt wird, wobei das von der ersten Quelle stammende elektromagnetische Feld dadurch erzeugt wird, daß man eine Abfrageantennenspule (26) von einem mit ihr gekoppelten Oszillator (30)mit Energie versorgt und wobei das von der zweiten Quelle stammende elektromagnetische Feld dadurch erzeugt wird, das man einen elektrischen Resonanzkreis, der auf die vorbestimmte Frequenz eingestellt ist, mit der Abfrageantennenspule induktiv koppelt.

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17. Verfahren nach Anspruch 16,dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektromagnetische Feld mit einer Phasenbeziehung zum ersten elektromagnetischen Feld von etwa 90 erzeugt wird,

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Resonanzkreis lediglich durch induktive Kopplung mit der Abfrageantennenspule (26) mit Energie versorgt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vormagnetisierungsgleichfeld verwendet ist, dessen Intensität und Feldkonfiguration der Intensität und Konfiguration des durch die Abfrageantenne (26) erzeugten Magnetfeldes entspricht.

20. Verfahren zum Erzeugen eines elektromagnetischen AbfrageSignaIes einer vorbestimmten Frequenz in einer Abfragezone, durch welche speziell mit einem Bauteil versehene Waren hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Abfrageantennenspule (20) nächst einer Abfragezone mit einer vorbestimmten Frequenz mit elektrischer Energie versorgt, um in dieser Zone erste elektromagnetische Wellen zu erzeugen, daß man die Abfrageantennenspule (26) mit einem elektrischen Resonanzkreis kopppelt, der auf die vorbestimmte Frequenz eingestellt und nächst der Abfragezone angeordnet ist, wobei von dem elektrischen Resonanzkreis sekundäre elektromagnetische Wellen emittiert werden.

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21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vormagnetisierungsgleichfefeld verwendet ist, dessen Intensität und Feldkonfiguration der Intensität und Konfiguration des durch die Abfrageantenne (26) erzeugten Magnetfeldes entspricht.

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