DE69534879T2

DE69534879T2 - Universelles elektronisches identifikationsetikett

Info

Publication number: DE69534879T2
Application number: DE69534879T
Authority: DE
Inventors: L. Michael Corona BEIGEL; E. Robert Pacific Palisades MALM
Original assignee: Avid Identification Systems Inc
Current assignee: Avid Identification Systems Inc
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1995-10-03
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2015-10-04
Also published as: WO1996011455A1; US6784788B2; ES2262144T3; AU4193796A; PT799463E; ATE320642T1; US6249212B1; CA2201625A1; EP0799463A1; US20010035816A1; CA2201625C; DK0799463T3; EP0799463A4; EP0799463B1; MX9702471A; DE69534879D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronische Identifikationssysteme, welche die Mittel für die zusammenwirkende Identifizierung von Objekten mit Hilfe von an den Objekten angebrachten oder darin eingebetteten Etiketten bereitstellen. Noch genauer bezieht sich die Erfindung auf Identifikationsetiketten, die mit vielen verschiedenen Arten von Etikettenlesern zusammenwirken können.
Ein Schlüsselelement eines elektronischen Identifikationssystems ist ein Mittel zum Informationsaustausch zwischen Leser und Etikett und, da ein Etikett gewöhnlich keine unabhängige Leistungsquelle besitzt, ein Mittel zum Übertragen von Leistung vom Leser zum Etikett in einer ausreichenden Menge, um das Etikett seine Funktionen durchführen zu lassen. Diese zwei Funktionen können beide mit elektromagnetisch gekoppelten Lesern und Etiketten durchgeführt werden, der vorherrschenden derzeit gebräuchlichen Technologie. Der Leser richtet ein Magnetwechselfeld in der Umgebung eines Etiketts ein, und das Etikett zieht sowohl Informationen als auch Leistung aus dem Magnetfeld. Die effiziente Extraktion von Informationen und Leistung aus einem Magnetwechselfeld macht die Verwendung eines Resonanzkreises irgendeiner Art durch das Etikett zwingend erforderlich.
Die ersten fest gekoppelten elektronischen Identifikationssysteme, d. h. Leser und Etikett bei der Übermittlung in enger Nähe, bestanden aus Lesern, die unmodulierte Träger sendeten, und Etiketten, die mit Signalen antworteten, die Daten übertrugen. Die Systemleistungen sind in den letzten Jahren durch Leser erweitert worden, die modulierte Träger zur Datenübertragung an Etiketten verwenden.
Die von elektronischen Identifikationssystemen der fest gekoppelten Vielfalt verwendeten Trägerfrequenzen reichten in der Vergangenheit von 100 kHz bis 2 GHz. Jüngere Standardisierungsbemühungen weisen auf eine Frequenz im 110- bis 135-kHz-Bereich als für den weltweiten Gebrauch geeignet hin.
Der signifikanteste Unterschied in heutigen fest gekoppelten Systemen besteht darin, ob der Leser den Träger gerade sendet oder nicht, wenn das Etikett mit Daten antwortet. Systeme, bei denen der Leser während der Etikettantwort sendet, werden "Voll-Duplex" (FDX) genannt. Systeme, bei denen der Leser während der Etikettantwort still ist, werden "Halb-Duplex" (HDX) genannt. In einem HDX-System sind die Leserübertragungsphasen mit den Etikettantwortphasen verschachtelt, um den Energiespeicherplatzbedarf in dem Etikett auf ein Minimum herabzusetzen.
Ein Etikett überträgt Daten an einen Leser durch Modulieren eines Trägers. Die Frequenz des Trägers des Etiketts kann dieselbe sein wie die Frequenz des Trägers des Lesers oder eine andere sein. Wenn die Frequenzen des Trägers des Lesers und des Trägers des Etiketts dieselben sind, mag es in manchen Etikettausführungen so aussehen, als ob das Etikett keinen Träger verwendet. Stattdessen moduliert das Etikett einfach den Träger des Lesers, indem es zeitabhängig mehr oder weniger Energie von dem durch den Leser eingerichteten Magnetwechselfeld aufnimmt. Ein besseres Verständnis der Kommunikationsprinzipien kann jedoch erhalten werden, wenn die Einzelheiten der Etikettausführung zugunsten der allgemeineren Ansicht ignoriert werden, dass das Etikett einen modulierten Träger mit einer Frequenz erzeugt, die dieselbe ist wie die Frequenz des Trägers des Lesers oder eine andere ist. Der Träger des Etiketts erzeugt ein separates Magnetwechselfeld und überlagert damit das von dem Leser eingerichtete Magnetwechselfeld.
Es gibt vielfältige Wege, wie der Leser und das Etikett ihre jeweiligen Träger mit Daten modulieren können. Der Anfang kann mit Amplitudenumtastung (ASK), Phasenumtastung (PSK) und Frequenzumtastung (FSK) gemacht werden, deren Namen den Trägerparameter andeuten, der moduliert wird. Diese Modulationstypen werden typischerweise in binären Versionen verwendet, wobei der Parameter einen jeden von zwei Werten annehmen kann. In der Zukunft kann es erwünscht sein, n-Pegelformen dieser Modulationstypen zu verwenden, um bestimmte Datenübertragungsdurchsätze zu realisieren.
Die nächste Stufe der Modulationskomplexität ist es, diese Basismodulationsarten auf vielfältige Arten zu kombinieren, wie beispielsweise PSK/FSK, worin sowohl die Phase als auch die Frequenz eines Trägers Daten überträgt.
Ein anderer Weg des Kombinierens von Modulationstypen ist es, einen Modulationstyp Huckepack auf einen anderen zu setzen, wie beispielsweise, wenn ein Unterträger in Übereinstimmung mit den Bits in einer Nachricht frequenzumgetastet wird und dann der Träger durch den frequenzumgetasteten Unterträger amplitudenmoduliert wird.
Der Informationsaustausch zwischen Leser und Etikett erfolgt in Form von Nachrichten, die aus einer endlichen Zahl von Bits bestehen. Jedes Nachrichtenbit wird vor dem Modulieren eines Trägers gewöhnlich in ein oder mehr Sendebits übersetzt. Zu den typischen Übersetzungen zählen (neben der Identitätsübersetzung, wo die Nachrichtenbits auch die Sendebits sind):
Manchester – 0 wird übersetzt in 01; 1 wird übersetzt in 10;
Miller – T(N,1) = T(N – 1,2) EX.OR [Mbar(N – 1) UND Mbar(N)]
T(N,2) = T(N,1) EX.OR M(N)
wobei M(N) das N-te Nachrichtenbit ist, Mbar(N) das umgekehrte M(N) ist und T(N,1), T(N,2) das erste und das zweite Sendebit sind, die mit dem N-ten Nachrichtenbit verbunden sind.
Elektronische Identifikationssysteme, die implantierbare oder befestigbare Etiketten nutzen, haben sich im Verlauf des letzten Jahrzehnts bis zu einem Punkt vermehrt, wo Benutzer durch die inkompatiblen Ausrüstungen, die von an diesem Markt beteiligten Lieferanten produziert werden, ernsthaft beeinträchtigt werden. Im Allgemeinen können von einem Verkäufer gelieferte Etiketten nicht von den Lesern gelesen werden, die von einem anderen Verkäufer geliefert werden, was bedeutet, dass Benutzer sich zwangsläufig in den Systemen eines Herstellers gefangen wiederfinden. Für die Verwendung der elektronischen Identifizierung in großem Maßstab ist ein gewisses Mittel zur Gewährleistung der Gerätekompatibilität wesentlich.
Es gibt eine Reihe von Zugangswegen, denen man folgen kann, um Gerätekompatibilität zu erreichen. Der typische Ansatz zum Erreichen der Funktionsfähigkeit zwischen Ausrüstungen ist die Erstellung von Standards für diesen Zweck. Die Erstellung von Standards hat den Nachteil, dass sie dazu neigt, die Technologie einzufrieren und die Entwicklung fortgeschrittenerer Systeme zu hemmen.
Ein anderer Ansatz ist es, "universelle" Etikettenleser verfügbar zu machen, welche die derzeit verwendeten Etiketten lesen können und wirtschaftlich aufgerüstet werden können, um zukünftig entwickelte Etiketten zu lesen.
Ein dritter Ansatz ist es, "universelle" Etiketten verfügbar zu machen, die von jedem derzeit verwendeten Leser gelesen werden können und zur Verwendung mit zukünftig erscheinenden Lesern unterschiedlicher Gestaltungen aufgerüstet werden können.
Derartige Systeme sind in EP-A-0 578 457 oder in EP-A-0 534 559 vorgeschlagen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das universelle elektronische Identifikationsetikett, wie in Anspruch 1 definiert, dient der Verwendung mit vielfältigen Lesern unterschiedlicher Gestaltungen und schließt einen Funktionsleser ein, der zum Steuern der Operationen des Universaletiketts verwendet werden kann. Ein Leser fragt ein Etikett durch Senden eines Trägers ab. Ein geeignetes Verfahren ist in Anspruch 17 definiert.
Das Universaletikett umfasst einen Wandler, einen parallel zu dem Wandler geschalteten Modulator und eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung bewirkt, dass der Modulator den Wandler nach der Abfrage und während der Träger anwesend ist und auch nach der Abfrage und während der Träger abwesend ist, mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen treibt, wobei die Etikettidentität in jede der Nachrichtenwellenformen eingebettet ist.
Die Anwesenheit eines Trägers wird durch eine Alarmvorrichtung bestimmt, die ein Warnsignal mit einem ersten Wert erzeugt, wenn ein Leserträger weniger als eine vorgegebene Stärke aufweist und einen zweiten Wert erzeugt, wenn der Leserträger mehr als eine vorgegebene Stärke aufweist. Die Steuereinrichtung bewirkt, dass der Modulator nach dem Wechsel des Wertes des Warnsignals von dem ersten Wert auf den zweiten Wert den Wandler mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen treibt, wobei die Etikettidentität in jede der Nachrichtenwellenformen eingebettet ist. Die Steuereinrichtung bewirkt ferner, dass der Modulator beim Wechsel des Wertes des Warnsignals von dem zweiten Wert auf den ersten Wert den Wandler mit einer oder mehr unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen treibt, wobei die Etikettidentität wieder in jede der Nachrichtenwellenformen eingebettet ist.
Eine Nachrichtenwellenform besteht aus einer Folge von zusammenhängenden Wellenformsegmenten, und jedes Wellenformsegment stellt den Wert einer N-Bit-Gruppe dar, wobei N eine ganze Zahl ist. Die zur Darstellung der Werte einer N-Bit-Gruppe in wenigstens einer Nachrichtenwellenform verwendeten Wellenformsegmente unterscheiden sich von denjenigen, die zur Darstellung einer N-Bit-Gruppe in den anderen Nachrichtenwellenformen verwendet werden.
Ein Wellenformsegment ist ein periodisches Signal, das durch die Parameter Frequenz, Phase und Amplitude gekennzeichnet ist. Die Wellenformsegmente, welche die Werte einer N-Bit-Gruppe darstellen, sind durch die Werte wenigstens eines Parameters differenziert.
Die Steuereinrichtung bewirkt, dass der Modulator den Wandler entweder simultan, sequentiell, oder simultan und sequentiell mit einer Vielzahl von Nachrichtenwellenformen treibt.
Der Modulator umfasst eine Vielzahl von parallel zu dem Wandler geschalteten Treiberschaltungen. Die Steuereinrichtung bewirkt, dass der Modulator den Wandler nach Abfrage durch einen Leser unter Verwendung einer der Treiberschaltungen mit einer oder mehr Nachrichtenwellenformen treibt. Wenigstens eine der Treiberschaltungen schließt eine ohmsche Belastung über den Wandler ein, wobei die Stärke der ohmschen Belastung durch die Nachrichtenwellenform bestimmt wird. Eine andere der Treiberschaltungen speist Ladung in den Wandler ein, wobei die Stärke der eingespeisten Ladung durch die Nachrichtenwellenform bestimmt wird. Noch eine andere der Treiberschaltungen schließt eine reaktive Last über den Wandler ein, wobei die Stärke der reaktiven Last durch die Nachrichtenwellenform bestimmt wird.
Wenigstens eine der Treiberschaltungen schließt eine erste Belastung und eine zweite Belastung ein, die in Reihe über den Wandler geschaltet sind, wobei die erste Belastung für die eine Polarität der Spannung über den Wandler kurzgeschlossen ist und die zweite Belastung für die andere Polarität kurzgeschlossen ist. Die Steuereinrichtung kann so programmiert sein, dass nur eine der Belastungen durch eine Nachrichtenwellenform gesteuert wird. Andere Programmieroptionen sehen vor, dass die erste und zweite Belastung phasengleich oder phasenverschoben gesteuert werden.
Wenigstens eine der Treiberschaltungen schließt einen ersten Ladungsinjektor und einen zweiten Ladungsinjektor ein, die in Reihe über den Wandler geschaltet sind, wobei der erste Ladungsinjektor für die eine Polarität der Spannung über den Wandler kurzgeschlossen ist und der zweite Ladungsinjektor für die andere Polarität der Spannung über den Wandler kurzgeschlossen ist. Auch hier kann die Steuereinrichtung so programmiert sein, dass nur einer der Ladungsinjektoren gesteuert wird, die zwei Ladungsinjektoren phasengleich gesteuert werden oder die zwei Ladungsinjektoren phasenverschoben gesteuert werden.
Da das Universaletikett mit Lesern funktionieren muss, die Träger mit unterschiedlichen Frequenzen übertragen, ist die Steuereinrichtung so programmiert, dass sie die Resonanzfrequenz des Wandlers auf die Frequenz des gerade durch einen Leser gesendeten Trägers einstellt.
Ein parallel zu dem Wandler geschalteter Zweistufen-Leistungsentwickler liefert Leistung an die Komponenten, die das Etikett umfassen, wobei der Leistungsentwickler Leistung von der Spannung erhält, die durch den Träger eines Lesers in dem Wandler induziert wird, wobei ein erster Teil der durch den Träger des Lesers gelieferten Leistung durch den Leistungsentwickler direkt an die Etikettkomponenten geliefert wird und ein zweiter Teil der durch den Träger des Lesers gelieferten Leistung von dem Leistungsentwickler gespeichert und den Etikettkomponenten zugeführt wird, wenn der erste Teil nicht ausreicht, um das Etikett mit Leistung zu versorgen.
Der Leistungsentwickler schließt einen Spannungsregler ein, um spannungsempfindliche Elemente des Etiketts mit Leistung zu versorgen.
Ein alternativer Leistungsentwickler verwendet eine Batterie, um die ein Etikett umfassenden Komponenten mit Leistung zu versorgen. Der Leistungsentwickler lädt die Batterie mit Leistung von der durch den Träger eines Lesers in dem Wandler induzierten Spannung wieder auf.
Ein parallel zu dem Wandler geschalteter Taktgeber liefert Taktsignale an die das Etikett umfassenden Komponenten. Der Taktgeber schließt einen Oszillator ein, der auf die Frequenz der durch den Träger eines Lesers in dem Wandler induzierten Spannung gesperrt ist. Der Taktgeber schließt einen Frequenzspeicher ein, der bewirkt, dass die Frequenz des Oszillators auf der Frequenz der in dem Wandler induzierten Spannung gehalten wird, nachdem die induzierte Spannung verschwindet.
Ein Digital-Analog-Wandler, der eine durch die Steuereinrichtung zugeführte Zahl in eine Spannung umwandelt, liefert Spannungen an Etiketteinheiten, die andere Spannungen erfordern als diejenigen, die durch den Leistungsentwickler bereitgestellt werden.
Ein parallel zu dem Wandler geschalteter Demodulator bestimmt, ob die über den Wandler hinweg erscheinende Spannung unmoduliert oder mit Daten moduliert ist, und versorgt die Steuereinrichtung mit einer Modulationsanzeige. Wenn die Spannung moduliert ist, extrahiert der Demodulator die Daten und führt sie der Steuereinrichtung zu.
Die Steuereinrichtung führt alle in den extrahierten Daten enthaltenen Steuerbefehle aus. Zum Beispiel veranlasst die Steuereinrichtung, dass der Modulator den Wandler mit einer oder mehr vorgegebenen der Vielzahl von Nachrichtenwellenformen treibt, wenn die Wandlerspannung unmoduliert ist. Wenn die Wandlerspannung jedoch moduliert und der richtige Befehl in den extrahierten Daten enthalten ist, bewirkt die Steuereinrichtung, dass der Modulator den Wandler mit einer oder mehr der Vielzahl der durch die extrahierten Daten spezifizierten Nachrichtenwellenformen treibt.
Das Universaletikett schließt einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festspeicher ("EEPROM") und einen EEPROM-Programmierer ein. Die Steuereinrichtung verändert als Antwort auf einen in den extrahierten Daten enthaltenen Steuerbefehl ihr Verhalten, indem sie veranlasst, dass der EEPROM-Programmierer in dem EEPROM enthaltene Daten durch in den extrahierten Daten enthaltene Daten ersetzt.
Die Steuereinrichtung hängt eine Hilfs-Nachrichtenwellenform an die für den Funktionsleser bestimmte Nachrichtenwellenform an, wenn die Steuereinrichtung den Modulator veranlasst, den Wandler nach einer Abfrage durch einen Leser mit einer oder mehr Nachrichtenwellenformen zu treiben. Die Hilfs-Nachrichtenwellenform wird von einer durch die Steuereinrichtung konstruierten Hilfsnachricht abgeleitet.
In dem Universaletikett kann eine Messfühlerschaltung mit einer Ausgabe eingefügt sein, die eine nicht kalibrierte Messung eines Umgebungsparameters ist. Ferner ist ein Arbeitsspeicher zum Speichern von Messfühlerschaltung-Kalibrierungsdaten vorgesehen. Die Steuereinrichtung konstruiert die für den Funktionsleser bestimmte Hilfsnachricht aus der Messfühlerausgabe und den im Arbeitsspeicher gespeicherten Messfühlerschaltung-Kalibrierungsdaten.
Die Messfühlerschaltung umfasst einen Messfühler mit einer Ausgabe, die eine analoge Messung eines Umgebungsparameters ist, und einen Analog-Digital-Wandler, der die Messfühlerausgabe in eine digitale Zahl umwandelt. Eine Version des Analog-Digital-Wandlers umfasst einen Oszillator mit einer durch die Stärke der Messfühlerausgabe bestimmten Frequenz und einen Zähler, der die Anzahl von Zyklen des Oszillatorausgangssignals in einer vorgegebenen Zeitspanne zählt, wobei die Zykluszählung eine Messung der Frequenz des Oszillators und der Stärke des Umgebungsparameters ist.
Die Steuereinrichtung benutzt die Hilfsnachricht-Kommunikationsmöglichkeit zum Senden von Zustandsdaten an den Funktionsleser. Die Steuereinrichtung sammelt die Zustandsdaten und speichert die Daten im Arbeitsspeicher. Die Steuereinrichtung konstruiert die Hilfsnachricht aus den im Arbeitsspeicher gespeicherten Zustandsdaten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des universellen elektronischen Identifikationsetiketts.
2 ist eine schematische Zeichnung der bevorzugten Ausführungsform des Universaletikett-Leistungsentwicklers unter Verwendung einer wieder aufladbaren Batterie.
3 ist eine schematische Zeichnung einer alternativen Ausführungsform des Universaletikett-Leistungsentwicklers, der einen Spannungsregler einschließt, aber keine Batterie benutzt.
4 ist eine schematische/Blockzeichnung der bevorzugten Ausführungsform des Universaletikett-Taktgebers.
5 ist ein Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Universaletikett-Modulators.
6 ist ein Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform eines Temperaturfühlers zur Verwendung in einem Universaletikett.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Das universelle elektronische Identifikationsetikett ist zum Betrieb mit vielfältigen Lesern unterschiedlicher Gestaltungen ausgelegt. Es erreicht dieses Leistungsvermögen durch Emulieren der mit dieser Vielfalt von Lesern verbundenen Etiketten.
Die von jedem Etikett erfüllte Funktion ist es, mit einer Nachrichtenwellenform zu antworten, wenn das Etikett die Anwesenheit eines Leserträgers erfasst, wobei die Nachrichtenwellenform von einer Nachricht abgeleitet wird, die aus einer endlichen Zahl von in dem Etikett gespeicherten Bits besteht. Der Prozess der Generierung einer Nachrichtenwellenform zur Übertragung aus einer Nachricht kann eine Reihe von Schritten involvieren. Typischerweise werden die Nachrichtenbits in Sendebits übersetzt. Jedes Sendebit wählt eine von zwei möglichen Wellenformsegmenten zur Übertragung aus. Die ausgewählten Wellenformsegmente werden verkettet und bilden die Nachrichtenwellenform des Etiketts.
Im Allgemeinen würden Etiketten mit unterschiedlichen Gestaltungen zum Identifizieren desselben Objektes unterschiedliche Nachrichten übertragen. Der Grund für die Unterschiede in den Nachrichten ist die Verwendung unterschiedlicher Nachrichtensynchronisierungsschemata, unterschiedlicher Fehlerüberwachungsalgorithmen und unterschiedlicher Chiffrierungstechniken sowie das Einschließen zusätzlicher Daten verschiedener Art. Zur erfolgreichen Emulierung eines Etiketts muss das Universaletikett 1 auf eine Abfrage mit exakt der Nachricht antworten, die das emulierte Etikett verwenden würde, wenn es an demselben Objekt angebracht wäre.
Das Universaletikett emuliert ein konventionelles Etikett durch Speichern der Sendebits, die mit dem konventionellen Etikett verbunden wären, wenn das konventionelle Etikett zum Etikettieren des Objektes des Universaletiketts verwendet würde. Daneben speichert das Universaletikett Daten, welche die Wellenformsegmente kennzeichnen, die das konventionelle Etikett beim Zusammensetzen seiner Nachrichtenwellenform zur Übertragung verwendet. Durch Speichern solcher Daten für jedes interessierende konventionelle Etikett ist das Universaletikett imstande, durch Übertragen der Nachrichtenwellenformen aller interessierenden konventionellen Etiketten auf den Träger eines Lesers anzusprechen.
Ein Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Universaletiketts 1 ist in 1 gezeigt. Der Wandler 3 ist das Mittel zum Koppeln des Etiketts an einen Leser. Wenn die Koppelausrüstung ein Magnetwechselfeld ist, besteht der Wandler aus einer Spule und einem Kondensator, die parallel geschaltet sind. Wenn die Koppelausrüstung elektromagnetische Strahlung ist, ist der Wandler eine Antenne. Wenn die Koppelausrüstung infrarote oder sichtbare Strahlung ist, ist der Wandler eine Kombination aus einem Detektor für infrarotes oder sichtbares Licht und einem Emitter für infrarotes oder sichtbares Licht. Wenn die Koppelausrüstung Wellenfortpflanzung in elastisch verformbaren Medien ist, ist der Wandler eine Vorrichtung, die elektrische Signale in entsprechende Verformungen in den elastisch verformbaren Medien umwandelt, um fortschreitende Wellen zu erzeugen.
Der Wandler 3 ist vielfach eine Resonanzvorrichtung, die elektrisch abgestimmt werden muss, um eine maximale Leistungsübertragung zwischen Leser und Etikett zu erzielen. Die Abstimmbarkeit wird unter Verwendung spannungsgesteuerter Kondensatoren oder durch Ein- oder Ausschalten diskreter Kapazitäts- oder Induktivitätswerte verwirklicht.
Der Demodulator 5 ist parallel zu dem Wandler 3 geschaltet und übt zwei Funktionen aus. Erstens bestimmt er, ob ein erhaltener Leserträger moduliert ist oder nicht. Zweitens extrahiert der Demodulator 5 die auf dem Träger modulierten Daten, falls der Träger moduliert ist und die Quelle des Trägers ein Funktionsleser ist (d. h. ein Leser, der die Kontrolle über das Universaletikett ausüben kann). Als Teil des Demodulationsprozesses extrahiert der Demodulator 5 ein Bit-Taktsignal aus dem erhaltenen modulierten Träger. Die von dem Taktgeber produzierten Taktsignale werden bei Verfügbarkeit mit dem Bit-Taktsignal synchronisiert.
Der Taktgeber 7 ist parallel zu dem Wandler 3 geschaltet und nutzt den erhaltenen Träger bei der Erzeugung aller in dem Etikett benötigten Taktfrequenzen. Der Taktgeber 7 schließt einen spannungsgesteuerten Oszillator ein, der sich zu dem erhaltenen Träger phasenstarr verhält. Der spannungsgesteuerte Oszillator schließt einen Arbeitsspeicher ein, wodurch der Oszillator seine phasenstarre Frequenz beibehält, wenn der Träger verschwindet. Dieses Leistungsvermögen ist beim Emulieren eines HDX-Etiketts notwendig, wo der Leserträger periodisch an- und abgeschaltet wird. Die Taktfrequenzen, die vom Taktgeber 7 erzeugt werden, sind durch im Arbeitsspeicher gespeicherte Daten spezifiziert. Falls zum Emulieren neuer Etiketten andere als die im Arbeitsspeicher gespeicherten Frequenzen benötigt werden, können sie vom Funktionsleser zu den im Arbeitsspeicher gespeicherten hinzugefügt werden.
Der Taktgeber 7 misst ferner kontinuierlich die Frequenz des Trägers des Lesers, indem er für eine vorgegebene Zeitspanne die Zyklen zählt. Die Frequenz des Leserträgers wird zum Abstimmen des Wandlers 3 verwendet. Der gemessene Wert der Trägerfrequenz wird vom Taktgeber 7 in einem Register festgehalten.
Der Leistungsentwickler 9 ist parallel zu dem Wandler 3 geschaltet und ist die Leistungsquelle für das Etikett. Der Leistungsentwickler 9 kann einfach eine Batterie sein. Wenn die Batterie wieder aufladbar ist, schließt der Leistungsentwickler 9 noch eine Schaltung ein, welche die Batterie mit Leistung nachlädt, die von dem Wandler 3 verfügbar ist, wenn der Leser gerade einen Träger sendet.
Der Leistungsentwickler 9 kann auch ohne eine Batterie sein, wobei dann ein Teil der vom Wandler 3 verfügbaren Leistung dazu verwendet wird, das Etikett mit Leistung zu versorgen, wenn die Etikettensignale zur selben Zeit übertragen werden, wo der Leser seinen Träger sendet. Ein anderer Teil der vom Wandler 3 während der Übertragung eines Lesers verfügbaren Leistung wird gespeichert und dazu verwendet, das Etikett mit Leistung zu versorgen, wenn der Leser seinen Träger gerade nicht sendet.
Der Modulator 11 ist parallel zu dem Wandler 3 geschaltet und erzeugt die Nachrichtenwellenformen, die als Antwort zu einem Leser übertragen werden, wenn ein Leser seinen Träger sendet.
Der Mikroprozessor 13 steuert die Operationen aller Einheiten des Etiketts 1 mittels auf den Steuerbus 15 gesetzter Steuerbefehle und überträgt Daten zu und empfängt Daten von den Einheiten mittels des Datenbusses 17.
Die PH-Messfühlerschaltung 19 und die Beschleunigung-Messfühlerschaltung 21 erzeugen Analogausgaben. Der Analog-Digital-(A/D-)Wandler 23 macht digitale Darstellungen der analogen Messfühler-Schaltungsausgänge über den Datenbus 17 für den Mikroprozessor verfügbar.
Die Temperaturfühlerschaltung 25 erzeugt einen digitalen Wert für die Temperatur und ist direkt an den Datenbus 17 angeschlossen.
Der Digital-Analog-(D/A-)Wandler 27 erzeugt als Antwort auf einen Steuerbefehl und Daten von dem Mikroprozessor 13 eine Analogspannung zur Verwendung entweder in dem Etikett oder in einer nahen Vorrichtung. Zum Beispiel ist eine genaue Spannung erforderlich, um das Temperaturfühlerelement der Temperaturfühlerschaltung 25 mit Leistung zu versorgen. Ziemlich genaue Spannungen werden auch vom EEPROM-Programmierer 35 beim Programmieren des EEPROM 33 benötigt. Auch beim Implementieren des Modulators 11 sind spezifische Spannungen erforderlich.
Im RAM 29 ist ein Hilfsspeicher für Messfühler-Schaltungsausgänge vorgesehen. Für Daten, die nie geändert werden brauchen, ist ein Permanentspeicher im Laser-PROM 31 vorgesehen, worin ein Bit durch Bedampfen oder Nichtbedampfen einer Sicherung mit einem Laserstrahl gespeichert wird. Daten, die der Anwender während der Lebensdauer des Etiketts möglicherweise ändern will, sind im EEPROM 33 gespeichert. Die Mittel zum Ändern der Daten im EEPROM 33 werden vom EEPROM-Programmierer 35 bereitgestellt.
In 2 ist der Leistungsentwickler 9 genauer gezeigt. Die Wechselspannung, die als Folge dessen, dass ein Leser gerade einen Träger sendet, über den Wandler 3 hinweg erscheint, wird durch den Vollweg-Gleichrichter 111 in eine Gleichspannung umgewandelt und lädt die Batterie 113 über die Diode 115 wieder auf. Die Batterie 113 ist die Leistungsquelle für alle Etikettkomponenten. Der Kondensator 117 setzt den harmonischen Pegel in der am Punkt 119 erscheinenden Spannung herab. Der Widerstand 121 dient zum Entladen des Kondensators 117, wenn der Träger des Lesers nicht mehr übertragen wird. Die Diode 115 verhindert, dass sich die Batterie 113 durch die an den Punkt 119 angeschlossene Schaltung entlädt, wenn der Leser aufhört, seinen Träger zu senden.
Das Laden des Kondensators 122 durch den Widerstand 123 während des Aufladens des Kondensators 117 erzeugt ein Warnsignal, das beim Erreichen eines Schwellenwertes den Mikroprozessor 113 initialisiert und den Mikroprozessor in die Lage versetzt, mit der Ausführung seines gespeicherten Programms zu beginnen. Die Werte des Kondensators 122 und des Widerstands 123 sind so gewählt, dass das Warnsignal den Schwellenwert zur selben Zeit erreicht wie die Spannung am Punkt 119 den Pegel erreicht, der für den zuverlässigen Betrieb der Etikettelektronik benötigt wird. Wenn der Leser aufhört, seinen Träger zu senden, entlädt sich der Kondensator 122 über die Widerstände 121 und 123, und das Warnsignal fällt unter den Schwellenwert und signalisiert dadurch dem Mikroprozessor, dass die Übertragung des Trägers aufgehört hat.
Der Leistungsentwickler 9 kann auch ohne Batterie realisiert sein, wie in 3 gezeigt. Die Batterie 113 in 2 ist in 3 durch den Widerstand 125 und den Kondensator 127 ersetzt. Durch die Diode 129 am Punkt 119 verfügbare Leistung versorgt das Etikett während der Anwesenheit eines Trägers mit Leistung. Durch die Diode 131 vom Kondensator 127 verfügbare Leistung versorgt das Etikett mit Leistung, wenn ein HDX-Leser seinen Träger gerade nicht sendet. Die Kapazität des Kondensators 127 ist so groß ausgeführt, dass er die Leistungsanforderungen des Etiketts während der Zeitspannen unterstützen kann, in denen ein HDX-Leser gerade keinen Träger sendet. Die Dioden 129 und 131 verhindern, dass Ladung zwischen den Kondensatoren 117 und 127 fließt.
Ein aus der Zenerdiode 151, dem Widerstand 153 und dem bipolaren n-p-n-Transistor 155 bestehender Spannungsregler stellt eine geregelte Spannung für den Taktgeber 7, die Messfühler 19, 21 und 25, den A/D-Wandler 23 und den D/A-Wandler 27 bereit.
Das Haupttaktsignal, das heruntergeteilt ist, um die von dem Etikett benötigten verschiedenen Taktfrequenzen zu erreichen, wird erzeugt, wie in 4 gezeigt. Der Phasendetektor 201 nimmt Eingänge von dem Wandler 3 und dem Frequenzteiler 202 an und erzeugt eine höhere oder niedrigere Ausgangsspannung abhängig davon, ob das Signal des Frequenzteilers 202 um mehr oder weniger als 90° phasenverschoben zu dem Signal des Wandlers 3 ist. Der Frequenzteiler 202 teilt das Ausgangssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 203 durch eine ganze Zahl.
Wenn das im Leistungsentwickler 9 erzeugte Warnsignal einen Schwellenwert überschreitet, schließt der Mikroprozessor 13 den Schalter 205, was bewirkt, dass der Kondensator 207 durch die Widerstände 209 und 211 auf eine derartige Spannung lädt, dass das Signal aus dem Frequenzteiler 202 dieselbe Frequenz aufweist wie das Signal des Wandlers 3 und bezüglich des Signals des Wandlers 3 um 90° phasenverschoben ist. Somit wird die Frequenz des VCO 203 auf ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Signals des Wandlers 3 gesperrt.
Wenn das im Leistungsentwickler 9 erzeugte Warnsignal unter den Schwellenwert fällt, öffnet der Mikroprozessor 13 den Schalter 205, was bewirkt, dass der Kondensator 207 die Spannung aufrechterhält, die er direkt vor Öffnen des Schalters 205 aufwies, und bewirkt, dass der VCO 203 seine Frequenz auf einem konstanten Wert hält, bis der Schalter 205 wieder schließt.
In 5 ist der Modulator 11 genauer gezeigt. Nach Initialisierung durch das erste Warnsignal liefert der Mikroprozessor 13 im EEPROM 33 gespeicherte Steuerdaten an jeden der drei Wellenformgeneratoren 301, 303 und 305.
Im Falle binärer Modulationsschemata definieren die Daten für jeden Wellenformgenerator zwei Wellenformsegmente, eines, das mit der Übertragung einer "0" verbunden ist, und ein anderes, das mit der Übertragung einer "1" verbunden ist.
Zum Beispiel würde die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden FSK-Signals dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen die drei mit den Frequenzen f(A), f(B) und f(C) auszuwählen, wobei das Taktsignal mit der Frequenz f(A) mit der Übertragung einer "0" verbunden ist, das Taktsignal mit der Frequenz f(B) mit der Übertragung einer "1" verbunden ist und das Taktsignal mit der Frequenz f(C) das Bittakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 vom Mikroprozessor 13 freigegeben ist, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(A) oder f(B) aus, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "0" bzw. "1" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(C) spezifiziert.
Die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden PSK-Signals würde dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen die zwei mit den Frequenzen f(D) und f(E) auszuwählen, wobei das Taktsignal mit der Frequenz f(D) und der 0°-Phase mit der Übertragung einer "0" verbunden ist, das Taktsignal mit der Frequenz f(D) und der 180°-Phase mit der Übertragung einer "1" verbunden ist und das Taktsignal mit der Frequenz f(E) das Bittakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 vom Mikroprozessor 13 freigegeben ist, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(D) mit 0°- oder 180°-Phase aus, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "0" bzw. "1" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(E) spezifiziert.
Die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden ASK-Signals würde dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen die zwei mit den Frequenzen f(F) und f(G) auszuwählen, wobei das Taktsignal mit der Frequenz f(F) und dem Maßstab der Amplitude A(A) mit der Übertragung einer "0" verbunden ist, das Taktsignal mit der Frequenz f(F) und dem Maßstab der Amplitude A(B) mit der Übertragung einer "1" verbunden ist, und das Taktsignal mit der Frequenz f(G) das Bittakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 vom Mikroprozessor 13 freigegeben ist, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(F) und der Amplitude A(A) oder A(B) aus, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "0" bzw. "1" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(G) spezifiziert.
Im Falle quaternärer Modulationsschemata definieren die Daten für jeden Wellenformgenerator vier Wellenformsegmente, wobei jedes Wellenformsegment mit einer der Bitkombinationen "00", "01", "10" und "11" verbunden ist.
Zum Beispiel würde die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden Vierniveau-FSK-Signals dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen fünf mit den Frequenzen f(A), f(B), f(C), f(D) und f(E) auszuwählen, wobei das Taktsignal mit der Frequenz f(A) mit der Übertragung eines "00"-Paars verbunden ist, das Taktsignal mit der Frequenz f(B) mit der Übertragung eines "01 "-Paars verbunden ist, das Taktsignal mit der Frequenz f(C) mit der Übertragung eines "10"-Paars verbunden ist, das Taktsignal mit der Frequenz f(D) mit der Übertragung eines "11"-Paars verbunden ist und das Taktsignal mit der Frequenz f(E) das Bitpaartakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 vom Mikroprozessor 13 freigegeben ist, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(A), f(B), f(C) oder f(D) aus, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "00", "01", "10" bzw. "11" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitpaarperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(E) spezifiziert.
Die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden Vierniveau-PSK-Signals würde dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen die zwei mit den Frequenzen f(F) und f(G) auszuwählen, wobei die Taktsignale mit der Frequenz f(F) und 0°-, 90°-, 180°- und 270°-Phase mit der Übertragung einer "00", "01", "10" bzw. "11" verbunden sind und das Taktsignal mit der Frequenz f(G) das Bitpaartakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 vom Mikroprozessor 13 freigegeben ist, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(F) mit 0°-, 90°-, 180°- oder 270°-Phase aus, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "00", "01", "10" bzw. "11" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitpaarperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(G) spezifiziert.
Die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden ASK-Signals würde dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen die zwei mit den Frequenzen f(H) und f(J) auszuwählen, wobei die Taktsignale mit der Frequenz f(H) und den skalierten Amplituden A(A), A(B), A(C) und A(D) mit der Übertragung einer "00", "01", "10" bzw. "11" verbunden sind und das Taktsignal mit der Frequenz f(J) das Bitpaartakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 vom Mikroprozessor 13 freigegeben ist, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(H) mit den Amplituden A(A), A(B), A(C) oder A(D) aus, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "00", "01", "10" bzw. "11" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitpaarperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(J) spezifiziert.
Auf quaternären Mischmodulationsschemata basierende Wellenformsegmente können ebenfalls durch die Wellenformgeneratoren 301, 303 und 305 erzeugt werden.
Zum Beispiel würde die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden Vierniveau-FSK/PSK-Signals dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen die drei mit den Frequenzen f(A), f(B) und f(C) auszuwählen, wobei das Taktsignal mit der Frequenz f(A) und den Phasen 0° und 180° mit der Übertragung eines "00"- bzw. "01 "-Bitpaars verbunden ist, das Taktsignal mit der Frequenz f(B) und den Phasen 0° und 180° mit der Übertragung eines "10"- bzw. "11"-Bitpaars verbunden ist und das Taktsignal mit der Frequenz f(C) das Bitpaartakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 vom Mikroprozessor 13 freigegeben ist, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(A) oder f(B) und den Phasen 0° oder 180° aus, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "00", "01", "10" bzw. "11" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitpaarperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(C) spezifiziert.
Die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden Vierniveau-FSK/ASK-Signals würde dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen die drei mit den Frequenzen f(D), f(E) und f(F) auszuwählen, wobei das Taktsignal mit der Frequenz f(D) und den Amplituden A(A) und A(B) mit der Übertragung eines "00"- bzw. "01 "-Bitpaars verbunden ist, das Taktsignal mit der Frequenz f(E) und den Amplituden A(A) und A(B) mit der Übertragung eines "10"- bzw. "11 "-Bitpaars verbunden ist und das Taktsignal mit der Frequenz f(F) das Bitpaartakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 vom Mikroprozessor 13 freigegeben ist, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(D) oder f(E) und den Amplituden A(A) oder A(B) ab, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "00", "01 ", "10" bzw. "11" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitpaarperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(F) spezifiziert.
Die Übertragung eines im Wellenformgenerator 301 entstehenden Vierniveau-PSK/ASK-Signals würde dadurch spezifiziert, dass der Mikroprozessor 13 dem Wellenformgenerator 301 den Befehl gibt, aus den vom Taktgeber 7 verfügbaren Taktsignalen die zwei mit den Frequenzen f(G) und f(H) auszuwählen, wobei dem Taktsignal mit der Frequenz f(G), der Phase 0° und den Amplituden A(A) und A(B) die Übertragung eines Bitpaars "00" bzw. "01" zugeordnet ist, dem Taktsignal mit der Frequenz f(G), der Phase 180° und den Amplituden A(A) und A(B) die Übertragung eines Bitpaars "10" bzw. "11" zugeordnet ist und das Taktsignal mit der Frequenz f(H) das Bitpaartakt-Taktsignal ist.
Wenn der Wellenformgenerator 301 durch den Mikroprozessor 13 aktiviert wird, gibt er an den Kombinator 307 das Taktsignal mit der Frequenz f(G), den Phasen 0° und 180° und den Amplituden A(A) oder A(B) aus, wenn der Mikroprozessor den Befehl zur Übertragung einer "00", "01 ", "10" bzw. "11" gibt. Das angewiesene Taktsignal wird für eine Bitpaarperiode am Ausgang gehalten, wie durch das Taktsignal mit der Frequenz f(H) spezifiziert.
Bis zu drei unterschiedliche Wellenformsegmente können durch die Wellenformgeneratoren 301, 303 und 305 gleichzeitig erzeugt werden. Falls weniger als drei unterschiedliche Wellenformsegmente auf einmal benötigt werden, aktiviert der Mikroprozessor 13 nur die Wellenformgeneratoren, die gebraucht werden.
Die Folge von Sendebits, die der mit einer Wellenformsegment-Gruppe verbundenen Nachricht entsprechen, werden einzeln oder paarweise übertragen, indem der Mikroprozessor dem entsprechenden Wellenformgenerator 301, 303 oder 305 den Befehl gibt, während jeder Bitperiode das entsprechende Wellenformsegment zu erzeugen. Die Folge von Wellenformsegmenten, die zu einer Nachrichtenwellenform miteinander verknüpft werden, stellen eine komplette Nachricht dar (d. h. Synchronisierungsbits, Datenbits, Fehlerprüfbits etc.).
Der Mikroprozessor 13 kann so programmiert sein, dass er die Wellenformgeneratoren 301, 303 und 305 ihre Nachrichtenwellenformen simultan oder in Folge erzeugen lassen kann. In beiden Fällen fügt der Kombinator 307 die Ausgänge der drei Wellenformgeneratoren zusammen und gibt das Ergebnis an die drei Treiber 309, 311 und 313 aus. Der Treiber 309 richtet den Ausgang des Kombinators 307 so aus, dass er die spannungsgesteuerten Widerstände 315 und 317 steuert, was durch Feldeffekttransistoren realisiert werden kann. Der Treiber 311 richtet den Ausgang des Kombinators 307 so aus, dass er die spannungsgesteuerten Ladungsinjektoren 319 und 321 steuert, was durch Bipolartransistoren realisiert werden kann. Und der Treiber 313 richtet den Ausgang des Kombinators 307 so aus, dass er die spannungsgesteuerte reaktive Last 323 steuern kann. Eine spannungsgesteuerte kapazitive Belastung kann durch einen spannungsgesteuerten Kondensator oder durch eine Kondensatorbatterie realisiert werden, die durch Schalter in beliebigen Kombinationen zusammengeschlossen sein kann. Die Induktivität einer induktiven Belastung kann durch eine Spule mit einem Ferritkern oder durch eine Induktorreihe realisiert werden, die durch Schalter in beliebigen Kombinationen zusammengeschlossen sein kann.
Die Dioden 325 und 327 sind so über den Wandler gesetzt, dass der spannungsgesteuerte Widerstand 315 und der spannungsgesteuerte Ladungsinjektor 319 kurzgeschlossen werden, wenn die Wandlerleitung 329 bezüglich der Wandlerleitung 331 hoch ist. In gleicher Weise werden der spannungsgesteuerte Widerstand 317 und der spannungsgesteuerte Ladungsinjektor 321 kurzgeschlossen, wenn die Wandlerleitung 331 bezüglich der Wandlerleitung 329 hoch ist.
Die spannungsgesteuerten Widerstände 315 und 317 werden verwendet, um FDX-Etiketten durch Laden des Wandlers 3 in Übereinstimmung mit den Nachrichtenwellenformen des Treibers 309 zu emulieren. Der Wandler 3 erzeugt dadurch ein Nachrichtensignal, das über das vom Wandler 3 erhaltene Signal gelegt wird und vom FDX-Leser erfasst werden kann.
Die spannungsgesteuerten Widerstände 315 und 317 können entweder phasengleich oder phasenverschoben gesteuert werden. Die phasengleiche Ansteuerung bewirkt, dass die ohmschen Widerstände beider spannungsgesteuerten Widerstände in Synchronität mit dem Treibersignal steigen und fallen. Die phasenverschobene Ansteuerung bewirkt, dass bei Erhöhen des Treibersignals der eine spannungsgesteuerte Widerstand steigt und der andere fällt und umgekehrt. Der Mikroprozessor 13 wählt den gewünschten Betriebsmodus durch Steuerbefehle aus, die den Treibern 309, 311 und 313 erteilt werden.
In einigen Situationen kann es wünschenswert sein, den ohmschen Widerstand eines der spannungsgesteuerten Widerstände auf einen hohen Wert zu setzen und die veränderliche Belastung des Wandlers nur mit dem anderen spannungsgesteuerten Widerstand zu bewerkstelligen.
Die spannungsgesteuerten Ladungsinjektoren 319 und 321 werden verwendet, um HDX-Etiketten durch Einspeisen von Strom in den Wandler 3 in Übereinstimmung mit den Nachrichtenwellenformen des Treibers 309 zu emulieren. Der Wandler 3 emuliert dadurch das durch ein HDX-Etikett übertragene Nachrichtensignal.
Die spannungsgesteuerten Ladungsinjektoren 319 und 321 können auf dieselbe Art und Weise wie die spannungsgesteuerten Widerstände 315 und 317 entweder phasengleich oder phasenverschoben angesteuert werden. Auch im Falle der spannungsgesteuerten Ladungsinjektoren kann es in einigen Situationen wünschenswert sein, einen der spannungsgesteuerten Ladungsinjektoren abzuschalten und die Ladungseinspeisung nur mit dem anderen spannungsgesteuerten Ladungsinjektor zu bewerkstelligen.
Die spannungsgesteuerte reaktive Last 323 stellt einen Weg zum Emulieren eines FDX-Etiketts durch Verändern der Resonanzfrequenz des Wandlers bereit.
Das Auftreten eines ersten Warnsignals initialisiert den Mikroprozessor 13, woraufhin der Mikroprozessor 13 den Taktgeber 7 initialisiert und beim Demodulator anfragt, ob die über den Wandler 3 auftretende Spannung moduliert ist. Wenn das Wandlersignal unmoduliert ist, führt der Mikroprozessor ein im EEPROM 33 gespeichertes Emulationsprogramm aus. Der Mikroprozessor veranlasst, dass jeder Wellenformgenerator 301, 303 und 305 aus den vom Taktgeber 7 gelieferten Taktsignalen diejenigen mit spezifizierten Frequenzen, Phasen und Amplituden auswählt. Auf diese Weise wird jeder Wellenformgenerator zum Emulieren eines bestimmten FDX-Etiketts durch Erzeugen der mit dem bestimmten FDX-Etikett verbundenen Nachrichtenwellenform bereit gemacht.
Der Mikroprozessor lädt jeden der Wellenformgeneratoren mit den Sendebits für die Nachricht, die mit dem FDX-Etikett verbunden ist, das der Wellenformgenerator emulieren wird. Der Mikroprozessor bereitet ferner die Treiber 309, 311 und 313 vor, so dass die spannungsgesteuerten Vorrichtungen 315, 317, 319, 321 und 323 auf eine Art und Weise angesteuert werden, die kennzeichnend für die gerade emulierten FDX-Etiketten ist. Dann gibt der Mikroprozessor einen Startbefehl an die Wellenformgeneratoren aus, und jeder Wellenformgenerator erzeugt eine Nachrichtenwellenform mit Bitperioden, die in Übereinstimmung mit dem für jeden Wellenformgenerator festgelegten Bit-Taktsignal zeitlich bestimmt sind.
Die resultierenden Signale werden im Kombinator 307 zusammengefügt, und das kombinierte Signal treibt die spannungsgesteuerten Vorrichtungen 315, 317, 319, 321 und 323 durch die Treiber 309, 311 und 313. Auf diese Weise können in dieser Ausführungsform immerhin drei emulierte Nachrichtensignale gleichzeitig übertragen werden. Der Leser extrahiert die Daten aus dem emulierten Nachrichtensignal, für deren Empfang er ausgelegt ist.
Die Nachrichtensignale werden durch das Etikett wenigstens zweimal übertragen, so dass der Leser alle Daten in einer Nachricht extrahieren kann, obwohl ein Teil des ersten übertragenen Nachrichtensignals fehlt.
Der oben beschriebene Prozess zum Emulieren von FDX-Etikettnachrichtensignalen wird für HDX-Etikettnachrichtensignale ausgeführt, wenn der Mikroprozessor 13 das zweite Warnsignal empfängt. Wenn die FDX-Etikettemulation noch nicht abgeschlossen ist, wenn das zweite Warnsignal auftritt, wird sie abgebrochen.
Der Etikettemulationsprozess kann so programmiert sein, dass er lieber sequentiell als simultan stattfindet, wie oben beschrieben. Im sequentiellen Prozess würde der Mikroprozessor 13 den Wellenformgenerator 301 starten. Der Wellenformgenerator 301 würde die Nachrichtenwellenform wenigstens zweimal erzeugen und dann dem Mikroprozessor signalisieren, dass er seine Nachrichtenerzeugungsaufgabe abgeschlossen hat. Der Mikroprozessor würde diesen Prozess dann mit den Wellenformgeneratoren 303 und 305 wiederholen.
Der Mikroprozessor 13 könnte ggf. die gesamte sequentielle Übertragung so lange wiederholen, wie der Leserträger anwesend ist.
Der Funktionsleser kann den Etikettemulationsprozess ändern, indem er das im EEPROM 33 gespeicherte Etikettemulationsprogramm ersetzt. Der Funktionsleser tut dies durch Modulieren seines Trägers mit einem EEPROM-Umprogrammierungsbefehl zusammen mit dem Etikettemulationsprogramm. Der Demodulator 5 erkennt den modulierten Träger, extrahiert die Daten und alarmiert den Mikroprozessor 13. Der Mikroprozessor bewirkt dann, dass der EEPROM-Programmierer 35 den EEPROM mit den neuen Daten umprogrammiert.
In 6 ist der Temperaturfühler 25 genauer gezeigt. Der durch die Großflächendiode 401 fließende Strom ist eine Messung der Temperatur. Der Strom fließt in die Multivibratorschaltung 403, die mit einer monoton auf den Eingangsstrom bezogenen Frequenz schwingt. Der Rechteckwellen-Ausgang der Multivibratorschaltung 403 mündet in einen Zähler 405, der die Zyklen für eine vorgegebene Zeitspanne zählt und dadurch eine digitale Messung der Frequenz des Multivibrators und der Temperatur der Diode erhält. Der Zähler 405 wird gelöscht und beginnt sofort zu zählen, wenn ein symmetrisches Rechteckwellen-Taktsignal vom Taktgeber 7 steigt und hört auf zu zählen, wenn das Taktsignal fällt.
Der Mikroprozessor 13 kann den Inhalt des Zählers immer lesen, wenn das Taktsignal niedrig ist. Der Mikroprozessor 13 kann so programmiert sein, dass er den Zähler entweder nur einmal liest oder den Zähler eine Reihe von Malen liest und die Ergebnisse mittelt.
Die Messfühler 19, 21 und 25 auf unterschiedlichen Etiketten, die in derselben Umgebung angeordnet sind, werden i. A. unterschiedliche gemessene Werte für die Umgebungsparameter liefern. Im EEPROM 33 sind für jeden Messfühler eine oder mehr Kalibrierungskonstanten gespeichert, die eine Kalibrierungsgleichung definieren, die den gemessenen Parameterwert zu dem echten Wert in Beziehung setzen.
Der Mikroprozessor 13 kann Daten an den Funktionsleser senden, indem er eine Hilfsdatennachricht an die Etikettidentifizierungsnachricht anhängt, die für den Funktionsleser bestimmt ist. Die Hilfsdatennachricht enthält ihre eigenen Fehlerprüfbits und kann auch separat chiffriert werden. Die Hilfsdatennachricht kann ferner basierend auf Wellenformsegmenten, die sich von denjenigen unterscheiden, die die Basis der Etikettidentifizierung-Nachrichtenwellenform bilden, in eine Nachrichtenwellenform umgewandelt werden.
Die Hilfsdaten können entweder Zustandsdaten oder Messfühlerdaten sein. Zustandsdaten sind die Daten betreffend Operationen in dem Etikett, die für den Mikroprozessor 13 verfügbar sind. Zum Beispiel kann der Mikroprozessor die Anzahl von Malen im Auge behalten, die das Etikett von einem Leser abgefragt wird und könnte diese Daten als Hilfsdaten an den Funktionsleser übermitteln. Der Mikroprozessor kann auch die Funktionen der Etikettkomponenten überwachen und den Funktionsleser mit Hilfe des Hilfsdaten-Kommunikationskanals über Fehlfunktionen informieren. Die Messfühlerdaten können entweder als gemessene Daten zusammen mit den zugehörigen Kalibrierungskonstanten oder als echte Daten in die Hilfsdatennachricht eingefügt werden, wobei die echten Daten dadurch erhalten werden, dass der Mikroprozessor die Kalibrierungsgleichungen für die echten Werte der Umgebungsparameter löst. Die Kalibrierungskonstanten werden vorzugsweise zum Zeitpunkt der Herstellung eines Etiketts gemessen und zu diesem Zeitpunkt im EEPROM 33 gespeichert. Auf Wunsch können die Kalibrierungskonstanten zu irgendeiner späteren Zeit gemessen und im Arbeitsspeicher gespeichert werden – zum Beispiel nach Auslieferung an einen Benutzer.

Claims

Etikett (1), das imstande ist, auf Abfrageträgersignale zu antworten, die von Etikettenlesern unterschiedlicher Gestaltungen übertragen werden, wobei das Etikett einen Wandler (3) und einen parallel zu dem Wandler (3) geschalteten Modulator (11) umfasst, gekennzeichnet durch: – Speichermittel (33) zum Speichern einer Vielzahl von mit unterschiedlichen Etikettenlesern verbundenen Sendebits; und – Steuermittel (13) zum Bewirken, dass der Modulator (11) den Wandler mit wenigstens einer von wenigstens zwei unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen ansprechend auf das Abfrageträgersignal treibt.
Etikett nach Anspruch 1, das ferner wenigstens eines der folgenden zusätzlichen Elemente umfasst: – einen parallel zu dem Wandler (3) geschalteten Zweistufen-Leistungsentwickler (9), der Leistung aus der von dem Abfrageträgersignal in dem Wandler (3) induzierten Spannung erhält, wobei ein erster Teil der durch den Zweistufen-Leistungsentwickler (9) entwickelten Leistung zugeführt wird, um das Etikett (1) direkt mit Leistung zu versorgen, und ein zweiter Teil der durch das Trägersignal gelieferten Leistung von dem Zweistufen-Leistungsentwickler (9) gespeichert und dem Etikett (1) zugeführt wird, wenn der erste Teil der durch das Abfrageträgersignal gelieferten Leistung nicht ausreicht, um das Etikett (1) mit Leistung zu versorgen; – einen parallel zu dem Wandler (3) geschalteten Leistungsentwickler (9) zum Versorgen des Etiketts (1) mit Leistung, wobei der Leistungsentwickler (9) Leistung aus der von dem Trägersignal in dem Wandler (3) induzierten Spannung erhält, und der Leistungsentwickler einen Spannungsregler (151, 153, 155) einschließt; – einen parallel zu dem Wandler (3) geschalteten Leistungsentwickler (9) zum Versorgen des Etiketts mit Leistung, wobei der Leistungsentwickler eine Batterie (113) und Mittel zum Wiederaufladen der Batterie mit Leistung aus der von dem Abfrageträgersignal in dem Wandler (3) induzierten Spannung einschließt; – einen an den Wandler (3) angeschlossenen Taktgeber (7), der Taktsignale in dem Etikett (1) liefert, und – einen Digital-Analog-Wandler (27), der eine von dem Steuermittel (13) gelieferte Zahl in eine Spannung umwandelt.
Etikett nach Anspruch 1, wobei das Etikett (1) ferner Treiberschaltungen und wenigstens eines der folgenden Elemente einschließt: – eine Antriebssteuereinheit zum Bewirken, dass der Modulator (11) den Wandler (3) als Antwort auf das Abfrageträgersignal unter Verwendung wenigstens einer der Treiberschaltungen mit wenigstens einer von wenigstens zwei unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen treibt; – eine Antriebssteuereinheit, die an einen parallel zu dem Wandler (3) geschalteten Demodulator (5) gekoppelt ist, der bestimmt, ob eine über dem Wandler (3) erscheinende Spannung unmoduliert oder mit Daten moduliert ist, und wenn die Spannung moduliert ist, die Daten extrahiert und an die Antriebssteuereinheit liefert; und – eine elektrisch angeschlossene Befehlssteuereinheit zum Extrahieren von Daten aus dem Abfrageträgersignal und Ausführen von einem oder mehr Steuerbefehlen, die in den aus dem Abfrageträgersignal extrahierten Daten enthalten sind.
Etikett nach Anspruch 1, worin das Steuermittel (13) wenigstens eine Treiberschaltung einschließt, die ein Signal über den Wandler (3) bereitstellt, wobei die Signalparameter durch die Nachrichtenwellenform bestimmt sind und das Signal durch eine Ladung, eine ohmsche Belastung, eine kapazitive Belastung und/oder eine induktive Belastung ausgewählt und definiert ist.
Etikett nach Anspruch 4, worin das Etikett (1) eine Antriebssteuereinheit einschließt und die Antriebssteuereinheit die Steuerung des Signals über den Wandler (3) veranlasst.
Etikett nach Anspruch 3, das ferner umfasst: – einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festspeicher (EEPROM) (33); – einen EEPROM-Programmierer (35); wobei das Etikett (1) die Befehlssteuereinheit einschließt, die als Antwort auf einen in den extrahierten Daten enthaltenen Steuerbefehl den EEPROM-Programmierer (35) veranlasst, in dem EEPROM (33) enthaltene Daten durch in den extrahierten Daten enthaltene Daten zu ersetzen.
Etikett nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Etikett (1) ferner einen Wandler (3) mit einer einstellbaren Resonanzfrequenz umfasst, wobei das Steuermittel (13) die Resonanzfrequenz des Wandlers (3) einstellt.
Etikett nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Etikettidentität in jede Nachrichtenwellenform eingebettet ist und eine Hilfs-Nachrichtenwellenform an wenigstens eine der Nachrichtenwellenformen angehängt ist, wobei die Hilfs-Nachrichtenwellenform von einer durch das Steuermittel (13) konstruierten Hilfsnachricht abgeleitet ist.
Etikett nach einem der Ansprüche 1–8, wobei das Etikett (1) eine Nachrichtenwellenform erzeugt, die eine Folge von Wellenformsegmenten einschließt, wobei die Wellenformsegmente den Wert einer N-Bit-Gruppe darstellen, wobei N eine ganze Zahl ist, und die Wellenformsegmente, die zur Darstellung der Werfe einer N-Bit-Gruppe in wenigstens einer Nachrichtenwellenform verwendet werden, sich von denen unterscheiden, die zur Darstellung einer N-Bit-Gruppe in den anderen Nachrichtenwellenformen verwendet werden, wobei die Wellenformen durch die Werte von wenigstens einem von drei Parametern differenziert sind und die Parameter Frequenz, Phase und Amplitude sind.
Etikett nach einem der Ansprüche 1–8, worin das Etikett (1) eine Vielzahl von Nachrichtenwellenformen simultan, sequentiell, oder sequentiell und simultan erzeugt.
Etikett nach einem der Ansprüche 1–8, das ferner umfasst: – eine Messfühlerschaltung (19, 21, 25) mit einer Ausgabe, die eine Messung eines Umgebungsparameters ist; – einen Arbeitsspeicher zum Speichern der Messfühlerschaltungsdaten; – Mittel zum Konstruieren einer Hilfsnachricht aus der Messfühlerausgabe und den im Arbeitsspeicher gespeicherten Messfühlerschaltungsdaten.
Etikett nach Anspruch 1 oder 7, worin das Steuermittel (13) bewirkt, dass der Modulator (11) den Wandler (3) als Antwort auf das Abfrageträgersignal mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen treibt, während das Abfrageträgersignal anwesend ist, wobei das Steuermittel (13) bewirkt, dass der Modulator (10) den Wandler (3) nach der Abfrage und während das Abfrageträgersignal abwesend ist, mit einer oder mehr unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen treibt, wobei in jede der Nachrichtenwellenformen eine Etikettidentität eingebettet ist.
Etikett nach einem der Ansprüche 1, 4, 7 oder 8, worin die Nachrichtenwellenform aus einer Folge von zusammenhängenden Wellenformsegmenten besteht, wobei jedes Wellenformsegment den Wert einer N-Bit-Gruppe darstellt, wobei N eine ganze Zahl ist, und die Wellenformsegmente, die zur Darstellung der Werte einer N-Bit-Gruppe in wenigstens einer Nachrichtenwellenform verwendet werden, sich von denen unterscheiden, die zur Darstellung einer N-Bit-Gruppe in den anderen Nachrichtenwellenformen verwendet werden.
Etikett nach Anspruch 13, worin das Wellenformsegment ein periodisches Signal mit einer Frequenz, einer Phase und einer Amplitude ist.
Etikett nach Anspruch 14, worin die Wellenformsegmente, welche die Werte einer N-Bit-Gruppe für wenigstens eine Nachrichtenwellenform darstellen, durch die Werte wenigstens eines Parameters differenziert sind, wobei die Parameter aus der Gruppe bestehend aus Frequenz, Phase und Amplitude ausgewählt sind.
Etikett nach einem der Ansprüche 1–8, das ferner umfasst: – einen Arbeitsspeicher; – Mittel zum Empfangen von Zustandsdaten und Speichern der Zustandsdaten in dem Arbeitsspeicher; und – Mittel zum Konstruieren einer Hilfsnachricht aus den im Arbeitsspeicher gespeicherten Zustandsdaten.
Verfahren zum Antworten auf Abfrageträgersignale von wenigstens einem Etikettenleser, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Etiketts (1) mit einem Wandler (3) und einem parallel zu dem Wandler (3) geschalteten Modulator (11); – Bewirken, dass der Modulator (11) den Wandler (3) mit wenigstens einer von wenigstens zwei unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen treibt; und – Übertragen einer Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen von dem Etikett (1) nach Abfrage durch den Leser, wobei in jede der Nachrichtenwellenformen die Etikettidentität eingebettet ist.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner den Schritt umfasst: – Übertragen wenigstens einer Nachrichtenwellenform als Antwort auf das Abfrageträgersignal, während das Abfrageträgersignal anwesend ist, wobei die Etikettidentität in die Nachrichtenwellenformen eingebettet ist; – Übertragen wenigstens einer Nachrichtenwellenform nach der Abfrage und während das Abfrageträgersignal abwesend ist, wobei die Etikettidentität in jede der Nachrichtenwellenformen eingebettet ist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das ferner die Übertragung wenigstens einer von wenigstens zwei unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen nach Empfang eines Abfrageträgersignals durch wenigstens einen der folgenden Schritte umfasst: – Erhalten von Leistung von dem Abfrageträgersignal, wobei ein erster Teil der Leistung direkt bei der Übertragung der Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen verwendet wird und ein zweiter Teil der Leistung gespeichert und bei der Übertragung der Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen verwendet wird, wenn der erste Teil der Leistung unzureichend ist; – Erhalten von Leistung von dem Abfrageträgersignal; – Erhalten von Leistung von einer Batterie (113) während der Übertragung der Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen und Wiederaufladen der Batterie (113) mit von dem Abfrageträgersignal erhaltener Leistung; – Regeln eines Spannungspotentials über einem Wandler (3); – Aufbauen eines Haupttaktsignals zur Verwendung bei der Übertragung der Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen, wobei die Haupttakt-Signalfrequenz nach Aufhören des Abfrageträgersignals unverändert bleibt; – Speichern einer Vielzahl von mit einem Etikett (1) verbundenen Sendebits; und – Aufbauen einer Spannung von vorgegebener Stärke zur Verwendung bei der Übertragung der Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–19, das ferner die Schritte umfasst: – Speichern einer Vielzahl von mit einem Etikett verbundenen Sendebits; – Bestimmen, ob das Abfrageträgersignal unmoduliert oder mit Daten moduliert ist; – Extrahieren von Daten aus einem modulierten Abfrageträgersignal; und – Ausführen eines oder mehr Steuerbefehle, die in den extrahierten Daten enthalten sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–20, das ferner Erzeugen der Nachrichtenwellenformen simultan, sequentiell, oder simultan und sequentiell umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–21, das ferner wenigstens einen der Schritte umfasst: – Übertragen einer Vielzahl von unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen, während das Abfrageträgersignal anwesend ist; und – Übertragen von einer oder mehr unterschiedlichen Nachrichtenwellenformen, während das Abfrageträgersignal abwesend ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–20, worin die Nachrichtenwellenform eine Folge von zusammenhängenden Wellenformsegmenten ist, wobei jedes Wellenformsegment den Wert einer N-Bit-Gruppe darstellt, wobei N eine ganze Zahl ist, und die Wellenformsegmente, die zur Darstellung der Werte einer N-Bit-Gruppe in wenigstens einer Nachrichtenwellenform verwendet werden, sich von denen unterscheiden, die zur Darstellung einer N-Bit-Gruppe in der anderen Nachrichtenwellenform verwendet werden, wobei die Wellenformen durch die Werte wenigstens eines von drei Parametern differenziert werden, und die Parameter Frequenz, Phase und Amplitude sind.